(57)【要約】【課題】  リニアモータにおいて、可動子を構成する巻線を捲回したコイルの巻芯にあたるボビンの構造に関するものであり、製造工程において注入した樹脂の内部及び表面のボイド発生を抑え、コイルの固定強度が強く、絶縁性が良好で、高い製品信頼性を確保でき、生産性が高く、製品外観も良好なリニアモータを提供することを目的とする。【解決手段】  隣り合う極性が異なるように、界磁ヨークに並設された複数個の永久磁石を有する固定子と、ボビンの肉厚を平均化させるための凹部を有する樹脂製のボビンに巻線を施し、樹脂で固定された複数個のコイルを有する電機子と、を備え、上記永久磁石の磁石列に対して上記複数個のコイルを対向配置して構成されるリニアモータにおいて、上記樹脂製のボビンは、上記凹部と一部が重なり、上記電機子の樹脂注型により混入した空気が抜ける方向のボビン外形縁まで延伸する空気抜き溝を有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
隣り合う極性が異なるように、界磁ヨークに並設された複数個の永久磁石を有する固定子と、ボビンの肉厚を平均化させるための凹部を有する樹脂製のボビンに巻線を施し、樹脂で固定された複数個のコイルを有する電機子と、を備え、
上記永久磁石の磁石列に対して上記複数個のコイルを対向配置して構成されるリニアモータにおいて、
上記樹脂製のボビンは、上記凹部と一部が重なり、上記電機子の樹脂注型により混入した空気が抜ける方向のボビン外形縁まで延伸する空気抜き溝を有することを特徴とするリニアモータ。
【請求項２】
隣り合う極性が異なるように、界磁ヨークに並設された複数個の永久磁石を有する固定子と、ボビンの肉厚を平均化させるための凹部を有する樹脂製のボビンに巻線を施し、樹脂で固定された複数個のコイルを有する電機子と、を備え、
上記永久磁石の磁石列に対して上記複数個のコイルを対向配置して構成されるリニアモータにおいて、
上記樹脂製のボビンは、上記凹部と一部が重なり、上記電機子の樹脂注型により混入した空気が抜ける方向のボビン外形縁まで延伸する空気抜き溝を有することを特徴とするリニアモータ電機子用ボビン。
【請求項３】
上記空気抜き溝は、上記樹脂製のボビンの片側あるいは両側に複数個設けたことを特徴とする請求項１記載のリニアモータ。
【請求項４】
上記空気抜き溝は、上記樹脂製のボビンの片側あるいは両側に複数個設けたことを特徴とする請求項２記載のリニアモータの電機子用ボビン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リニアモータに係り、特にその電機子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のリニアモータにおいては、非磁性電導材から成る帯板状本体と鉄などの磁性材から成る２本以上の帯状板と注入樹脂とから成り、帯板状本体は、その表面と平行な巾方向に並列する２本以上の帯状板挿入孔を有し、帯板状本体表面の側とは反対側に樹脂注入用大凹入部と空気抜き用小凹入部とが全長にわたって形成され、帯状板は、各帯状板挿入孔に帯板状本体の長さ方向に挿入され、注入樹脂は、各帯状板挿入孔と挿入された帯状板との間に注入されて当該帯状板を固定している。（例えば、特許文献１参照）
【０００３】
また、従来のインダクタンス素子においては、巻線を捲回した円形鍔を有する巻装コアを外装ケースに収納するとともに熱硬化性樹脂からなる注型剤を外装ケース内に注入して巻装コアを封止固定しており、外装ケース角部の開口内側面の位置に空気抜き用縦溝を収納方向と平行に設けている。（例えば、特許文献２参照）
【０００４】
さらに、従来のチップコイルにおいては、両端に鍔部が形成されたコアにコイル巻線を巻回し、その周囲を絶縁樹脂材で外装封止してあり、少なくとも鍔部のコア側表面に、コアの外周端縁に達する複数本の溝を形成している。（例えば、特許文献３参照）
【０００５】
【特許文献１】実公平６−４０４０６号公報（図１）
【特許文献２】特許第３１８６８９１号公報（図１）
【特許文献３】特開平２−２１４１０７号公報（図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
リニアモータの電機子はその構造上コイルの周りにコイルの固定、絶縁を目的として樹脂を構成させる必要がある。しかし、液状の樹脂を型に流し込む工程で樹脂に空気が混ざり、空気だまり（巣、ボイド）ができる場合があるため、従来は空気抜き用の溝や孔を、コイル自体ではなく注型樹脂を挟んだコイルの反対側の型等に設ける場合があったが、コイルと注入樹脂を合わせた電機子の厚さが厚くなるという問題があった。さらに、コイル側のコアに空気抜き用の溝を設ける場合でも、そのコアの肉厚のばらつきを少なくして（平均化して）コアの成形性を良くするために、コアに凹部を設けている場合は、その凹部にはコイルの樹脂注型時に空気だまりができやすく、特にその凹部がコアの外形縁まで達していない場合は顕著であり、空気抜き溝の位置によってはその効果が十分に得られない場合があった。
さらに、従来のように空気抜き溝や孔を設けても空気が樹脂中に残るような場合は、例えば真空脱泡機において注型時に混入した空気を強制的に抜いたり、しばらく放置して自然に空気を抜いたりしていた。特に、コイル表面に充填された樹脂の厚さが比較的薄い場合（例えば０．５ｍｍ以下の場合）は、空気の抜ける効率が悪く、十分抜けきるのに時間がかかったり、または抜けきらなかったりする場合があった。これによりコイルの固定強度、絶縁性が低下し、製品の信頼性が低下することがあり、生産性の低下や製品外観上の問題が発生する場合もあった。
【０００７】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、リニアモータの電機子の厚さを厚くすること無く、その製造工程におけて樹脂ボビンの凹部に空気が残ること無く、また樹脂内部及び表面のボイド発生を抑え、コイルの固定強度が強く、絶縁性が良好で、生産性が高く、高い製品信頼性を確保でき、製品外観も良好なリニアモータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係るリニアモータは、隣り合う極性が異なるように、界磁ヨークに並設された複数個の永久磁石を有する固定子と、ボビンの肉厚を平均化させるための凹部を有する樹脂製のボビンに巻線を施し、樹脂で固定された複数個のコイルを有する電機子と、を備え、上記永久磁石の磁石列に対して上記複数個のコイルを対向配置して構成されるリニアモータにおいて、上記樹脂製のボビンは、上記凹部と一部が重なり、上記電機子の樹脂注型により混入した空気が抜ける方向のボビン外形縁まで延伸する空気抜き溝を有するものである。これにより、効率的に樹脂内の空気を抜くことができ、リニアモータの電機子のボイド発生を抑えることができる。
【０００９】
また、上記リニアモータにおいて、上記空気抜き溝は、ボビンの片側あるいは両側に複数個設けたものである。これにより、さらに効率的に樹脂内の空気を抜くことができ、リニアモータの電機子のボイド発生を抑えることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、リニアモータの電機子の厚さを厚くすること無く、製造工程における樹脂内部及び表面のボイド発生を抑え、コイルの固定強度が強く、絶縁性が良好で、生産性高く、高い製品信頼性を確保でき、製品外観も良好なリニアモータを得られるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１について図を用いて説明する。
図１は、本実施の形態のリニアモータの電機子全体と内部の状態の一部を合わせて示した斜視図であり、図２は、電機子を構成するコイル単体の構造を示した斜視図である。図３は、コイルの巻芯であるボビンの形状を示した第一の例であり、図４は、ボビン形状第一の例の断面図である。図５は、ボビンの形状を示した第二の例であり、図６は、ボビン形状第二の例の断面図である。図７は、コイルが配設され樹脂を注型する状態の注型治具の全体と内部の状態の一部を合わせて示した斜視図である。図８は、コイルが配設され樹脂を注型する状態の注型治具の断面図である。図９は、本実施の形態のリニアモータ全体の斜視図である。
【００１２】
本実施の形態のリニアモータの電機子について説明する。図1において、コイル１１が複数個直列に並び電機子巻線部１０を構成し、上記コイル１１は、注型後固化した樹脂１４により金属フレーム１５に固着されている。金属フレーム１５には樹脂注入口１６と空気抜き孔１７を設けている。
【００１３】
次にコイルについて説明する。図２において、コイル１１は、ボビン１２に電線を捲回して形成した構造になっている。ボビン１２は、例えば、液晶ポリエステル（LCP）樹脂やポリエーテルエーテルケトン（PEEK）樹脂を材料とした成形品もしくは加工品である。このボビン１２は空気抜き溝１３を有している。
【００１４】
ボビン形状の第一の例について説明する。図３および図４において、ボビン１２には、成形にて製作する際、成形時のボイド発生を防ぐために、ボビンの成形樹脂厚さが部分的に大きく変化しないよう成形を安定させるための凹部３２を設けている。場合によっては孔でもよい。このように樹脂の肉厚を平均化させるために設けられる凹部３２は、ボビン１２の外形縁より内側に設けられることが多い。さらに、ボビン１２にはこの凹部３２に一部が重なるように空気抜きのための空気抜き溝１３を片側に一本ずつ両面に設けている。ここで空気抜き溝１３は片面のみでも良い。この空気抜き溝１３は、後に詳細に説明する電機子の樹脂注型の際に、溝の延伸方向が空気の抜ける方向である鉛直上方方向になるように設けられ、空気が抜ける方向のボビンの外形縁まで達するよう設けられている。この空気抜き溝１３を設けることにより、後に説明する電機子の樹脂注型の際に樹脂に混入した空気を効率よく外部に出すことができるとともに、その際に凹部３２に溜まった空気が外部へ抜けるための経路を確保できる。また、空気抜き溝１３は、後に詳細に説明する電機子の樹脂注型時の鉛直方向に対して、平行かつ直線状に設けることが効率的に空気が抜けるという点で好ましいが、空気が上方に抜けるようになっていれば、溝の延伸方向が鉛直方向より斜めになっていても、また曲線状になっていてもよい。取付用孔３１は、注型用治具への取付位置を決めるために用いられる。突起部３３は、樹脂が流れ込むコイル面と注型用治具の隙間を決めるために設けている。突起部３３は、図８にあるように、正面プレート７１、背面プレート７２とでボビン１２を挟み、その突起部３３と両プレートが接触することで、その突起部３３の高さ分の隙間を、樹脂を充填する隙間として確保することができる。従って、突起部３３はその高さを低くして樹脂を充填する隙間を狭く（例えば０．５ｍｍ以下）しても、安定して一定の樹脂厚みを確保できる役割を果たす。
【００１５】
ここで空気抜き溝１３は、図５および図６に示すボビン形状の第二の例のように、片側に複数本ずつ両面に設けても良い。また片面のみに複数本設けても良く、一方の面に１本、反対面に複数本設けても良い。
【００１６】
次に、電機子の樹脂部分を形成するための注型用治具について説明する。図７において、コイル１１は注型用治具の正面プレート７１あるいは背面プレート７２に設けられたピン７７をボビン１２の取付用孔３１に挿入することで正確に位置決めされる。位置決めされ並んだ複数のコイル１１を結線し、結線したコイル１１に金属フレーム１５、第１のサイドプレート７３、第２のサイドプレート７４および底板７６を取付け、上板７８で金属フレーム１５を押えている。第１のサイドプレート７３、第２のサイドプレート７４は取付けネジ７５を用いる。金属フレーム１５にはコイル１１直上にあたるところに空気抜き孔１７を設けている。上板７８には、金属フレーム１５の樹脂注入口１６の位置やサイズに合わせて開口部７９を設けている。
【００１７】
注型用治具について、樹脂注型時の注型用治具およびコイルの断面図を示す図８を用いて、さらに説明する。コイル１１は注型用治具のピン７７をボビン１２に設けた取付用孔３１に挿入することで注型用治具に正確に位置決めされる。樹脂１４はコイル１１と金属フレーム１５を固定、接続するとともに、コイル１１の絶縁機能を果たす。樹脂１４に混入した空気はボビン１２の空気抜き溝１３を通って上部金属フレーム１５に形成された空気抜き孔１７を通って外部に放出される。
【００１８】
注型時の状態および空気抜き溝１３の機能について説明する。図７において、樹脂を注型する際、上板７８の開口部７９を通して樹脂注入口１６から樹脂を流し込む。図８において、樹脂は、金属フレーム１５の内部を通ってコイル１１と注型用治具の隙間に充填される。コイル面の樹脂厚さはボビン１２に設けられた突起部３３の高さによって決まり、それにより正確に一定の厚みの樹脂厚さを形成する。樹脂が充填されたところで注型作業を止め、この後、樹脂が熱硬化性樹脂であれば恒温槽において一定時間定温加熱し硬化させるが、この前段階として、例えば真空脱泡機において注型時に混入した空気を強制的に抜く。この空気抜き作業を行った後、注型用治具ごと放置すると残留した空気が充填された樹脂の厚み分の流路を通じて少しずつ抜けるが、コイル表面に充填された樹脂の厚さが比較的薄い場合（例えば０．５ｍｍ以下の場合）でも、ボビン１２に空気抜き溝１３を設けることで、ここから空気が抜けやすくなり、空気を抜くのに要する時間も短縮され、電機子の樹脂表面ボイドを減少させることが可能になる。また、ボビン１２の凹部３２に抜けきれずに残った空気も、凹部３２に一部が重なる空気抜き溝１３を設けたことにより、この空気抜き溝１３を通って効率よく外部へ抜けることができる。
【００１９】
上記電機子を可動子に用いたリニアモータについて説明する。図９において、リニアモータは可動子９１と固定子９２で構成され、可動子９１は電機子巻線部１０を含む電機子を有し、通常、電機子巻線部１０には駆動対象物を固定するための取付け部９３が取付けられている。取付け部９３は例えば上述の樹脂充填された金属フレーム１５の部分がそれにあたる。固定子９２は界磁部９４を有し（界磁部以外は図示せず）、界磁部９４は永久磁石９５と界磁ヨーク９６で構成され、コの字型の界磁ヨーク９６の内側平面に位置決め用の溝や型のはめ込み、磁石間の薄板等磁石部材以外のものが貼付け、あるいははさみ込みされていない磁石だけが接着貼り付けされている上記永久磁石９５の磁石列を備える。これにより、生産コストが低く、高い信頼性を有するリニアモータを得ることができる。
【００２０】
本実施の形態によれば、リニアモータの電機子の厚さを厚くすること無く、電機子の樹脂成形後の樹脂内部及び表面の状態を安定してボイドを少なくすることができるので、製品のボイドが原因による不良を少なくすることができ、また補修にかかる手間を少なくすることができる。これにより、製作の歩留り、および製作時間を少なくすることができ、全体の生産コストが抑えられ、低コストのリニアモータの生産を可能とする。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明は、リニアモータにおいて、電機子のコイル固定強度が強く、絶縁性が良好で、生産性が高いため、高い製品信頼性を確保できるため、産業上の利用可能性は大である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施の形態１におけるリニアモータの電機子の全体と内部の状態の一部を合わせて示した斜視図である。
【図２】実施の形態１における電機子を構成するコイル単体の構造を示した斜視図である。
【図３】実施の形態１におけるコイルの巻芯であるボビンの形状を示した第一の例を示す図である。
【図４】実施の形態１におけるボビン形状第一の例の断面図である。
【図５】実施の形態１におけるボビンの形状を示した第二の例を示す図である。
【図６】実施の形態１におけるボビン形状第二の例の断面図である。
【図７】実施の形態１におけるコイルが配設され注型用樹脂を注型する状態の注型治具の全体と内部の状態の一部を合わせて示した斜視図である。
【図８】実施の形態１におけるコイルが配設され注型用樹脂を注型する状態の注型治具の断面図である。
【図９】実施の形態１におけるリニアモータ全体の斜視図である。
【符号の説明】
【００２３】
１０  電機子巻線部、１１  コイル、１２  ボビン、１３  空気抜き溝、１４  樹脂、
３２  凹部、９２  固定子、９５  永久磁石、９６  界磁ヨーク。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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