(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にそれぞれの電気的コイル(16)が安定して収容されている複数のコンパートメント(15)を装備した電機子を備えるリニアモータで、
前記電機子のそれぞれの側面と協働する2個の固定バー(22)を備え、そのバーの各々に、使用中、前記電気的コイル(16)に面して配列された複数の永久磁石(12)が取り付けられていること、
前記電機子(14)は主としてアルミニウム若しくは合金またはセラミック材料で作られていること、
前記電機子(14)は、少なくとも、前記電気的コイル(16)を収容している前記コンパートメント(15)の周辺部において電気的不連続部の領域を画成している中断部(21)を備えていること、および、
各コンパートメント(15)は、対の関連電気的コイル(16a、16b)の回りで実質的に閉じられた周辺部を形成し、且つ、各コンパートメント(15)は、溶融樹脂(20)を注型するための型として機能し、該樹脂は対の関連電気的コイル(16a、16b) の螺旋の間の隙間に浸透し、上記螺旋と上記電機子(14)との間のすべての空間と、前記対の関連電気的コイル(16a、16b)の内側コンパートメントを満たすことを特徴とするリニアモータ。
【請求項２】
前記コンパートメント(15)は、周辺部が四つのセグメントによって規定された事実上矩形の形状を有しており、前記中断部(21)は、これらの四つのセグメントの一つに作られていることを特徴とする請求項1に記載のリニアモータ。
【請求項３】
前記電機子(14)は、一つにつなぎ合わせることができ、少なくとも二つの半体(18a、18b)の形で作られていることを特徴とする請求項1乃至2のいずれか一つに記載のリニアモータ。
【請求項４】
前記半体(18a、18b)は、事実上、前記電気的コイル(16)と前記永久磁石(12)との対向面に平行な平面上でつながれることができることを特徴とする請求項3に記載のリニアモータ。
【請求項５】
前記半体(18a、18b)は、事実上、前記電気的コイル(16)と前記永久磁石(12)との対向面に垂直かつ前記電機子(14)の運動方向に平行な平面上でつながれることができることを特徴とする請求項3に記載のリニアモータ。
【請求項６】
前記半体(18a、18b)は、事実上、鏡面反射の形で、各々が前記電機子(14)の半分を形成することを特徴とする請求項3に記載のリニアモータ。
【請求項７】
一旦連結されると、  前記半体(18a、18b)は液体または溶融状態の絶縁材料が注型される注型割れ目(19)を画成することができることを特徴とする請求項3に記載のリニアモータ。
【請求項８】
前記絶縁材料は、重合可能な樹脂であることを特徴とする請求項7に記載のリニアモータ。
【請求項９】
前記電機子(14)は、対の関連電気的コイル(16a、16b)または2の倍数のコイルを、前記電気的コイル(16)と前記永久磁石(12)との対向面に垂直な方向に重ねて含むことが可能であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一つに記載のリニアモータ。
【請求項１０】
前記対の関連電気的コイル(16a、16b)は、導体(17)の事実上連続な巻線によって得られることを特徴とする請求項9に記載のリニアモータ。
【請求項１１】
前記導体(17)は、電流の入口/出口のためのそれぞれの端(17a、17b)を有し、前記端(17a、17b)の各々が  前記対の関連電気的コイル(16a、16b)の外周辺から出て、前記対の関連電気的コイル(16a、16b)の厚み寸法内に収まることを特徴とする請求項10に記載のリニアモータ。
【請求項１２】
前記電機子(14)は、運動方向に整列させたそれぞれの電気的コイル(16)を収容するための複数のコンパートメント(15)を画成することが可能な少なくとも一つのモジュールを備え、前記モジュールの長手方向の広がりは、偶数個の永久磁石(12)をカバーするようなものであることを特徴とする請求項1乃至11に記載のリニアモータ。
【請求項１３】
前記モジュールは、2または2の倍数に等しい数の電気的コイル(16)を備えることを特徴とする請求項12に記載のリニアモータ。
【請求項１４】
前記モジュールは、3または3の倍数に等しい数の電気的コイル(16)を備えることを特徴とする請求項12に記載のリニアモータ。
【請求項１５】
二つの隣接したコンパートメント(15)の間の距離「p」は、二つの隣接した永久磁石(12)の間の距離以下であることを特徴とする請求項1乃至14のいずれか一つに記載のリニアモータ。
【請求項１６】
内部にそれぞれの電気的コイル(16)が安定して収容されている複数のコンパートメント(13)を装備した電機子および、使用中、電気的コイル(16)に面して配列された複数の永久磁石(12)が取り付けられ、前記電機子のそれぞれの側面と協働する2個の固定バー(22)を備える型の電機モータを製造する方法で、
前記方法がアルミニウム若しくはその合金またはセラミック材料で作られ、一旦一つに連結されると、前記絶縁と結合を兼ねる材料(20)の注型および重合のための型として機能することが可能な少なくとも二つの半体(18a、18b)を使用して前記電機子(14)を達成する段階と、
重合可能な樹脂のような絶縁と結合を兼ねる材料(20)の注型と重合のための型として機能する割れ目(19)の中に注型する段階を備える電機モータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は永久磁石によって励磁される同期ブラシレス型のリニアモータに関する。
【０００２】
より正確にいえば、本発明は、それぞれの電気的コイルが内部に安定して収容される複数のコンパートメントを装備した可動電機子、スライダまたはカーソルおよび表面に複数の永久磁石が取り付けられて、使用の間， 電機子の各側面に一つずつ電気コイルに面して配列される計二つの固定バーを備えている型のリニアモータに関する。
本発明はまた、前記リニアモータを製作するための方法に関する。
【０００３】
【従来の技術】
例えばＧＢ−Ａ２．３５２．９５４に開示されているような従来技術は、上述のような普通型の同期ブラシレス・リニア電気モータを含んでいる。そのようなモータは、通常電機子またはフレームから成る可動部を備え、その上にハウジング・コンパートメントが通常等距離に作られ、コンパートメントの内部には給電手段と関連した電気コイルが挿入されて締め付けられている。
【０００４】
関連の固定バー（通常強磁性材料でできている）が電機子の少なくとも一方の側面に面している位置にあり、複数の永久磁石が固定バーに取り付けられて、一直線にかつ電気コイルを担持する電機子の運動の方向に通常等距離並べて配置されている。磁石は、交互の極性を有する。
【０００５】
他の構造的実施例において、モータは、電気コイルを備えている固定部および永久磁石を備えている可動部を有することができる。
【０００６】
コイルが収容されている電機子および永久磁石が取り付けられている強磁性のバーは、空気隙間によって互いに離されている。
【０００７】
この型のリニアモータの動作原理は、コイルの中を循環する電流の循環方向をコイルがある極性、例えば正、を持った磁石に向き合う位置から負の極性を持った磁石に面する位置へ動く度に順番に逆にすることによって作られる反発力を利用する。
【０００８】
従来のモータ（例えばＵＳ−Ａ−６，１４０，７３４を参照）において、コイルは電機子のそれぞれのハウジング・コンパートメント内の絶縁材料（例えば樹脂）に埋められ、樹脂を活性化（溶解）して、コイルの螺旋の間を浸透させる熱処理によって炉の中で固められる。絶縁材料は、モータの性能を劣化させる隣接したコイルの間の磁気摩擦の現象をなくすのに必要である。
【０００９】
コイルの螺旋の間にセットされた絶縁材料はまた、固定された磁石に対する正確な位置決めを確実にするために、電機子の関連コンパートメントのコイルの安定に納めるための機械的サポートとして作用する。
【００１０】
しかし、特にコイルの内側のコンパートメントにおいて、完全に満たされていない螺旋の間の隙間のために絶縁材料に熱間固化プロセスを用いると機械的剛性の不足を生じることが分かった。モータが高周波状態で使われるとき、長期的には螺旋のゆるみに導く機械的応力がコイルに生じるので、螺旋はモータの機能および効率によくない影響を持つ環境にさらされる。
【００１１】
螺旋の間の隙間の存在は、コイル内を循環している電流および永久磁石によってそれぞれ発生される磁場の相互作用状態を悪化させ、モータを動かす反発力の値の減少をもたらす。
【００１２】
さらに、コイルの機械的サポートとして機能する絶縁材料のあることは、ジュール効果によって発生される熱を放散する能力を小さくし、その結果コイルの電機子における過熱の問題を生ずる。
【００１３】
本出願人は、従来の技術の欠点を解消して、更なる利点を得るために本発明を考案し具体化した。
本発明は、本質的にはそれぞれの主請求項において記載され、特徴づけられ、一方、従属クレームは本発明のその他の革新的な特性を記載する。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
この発明の目的は応力に対する機械的抵抗、熱消散、電機子に埋設された螺旋の構造上の安定性、小形総合的な大きさ、効率および応答速度などの特性を改良した永久磁石付同期型のブラシレス・リニアモータを達成することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この目的に従って、第１の特性によれば、本発明によるリニアモータは、アルミニウムまたはそれの合金で主に作られた構造的電機子を備え、その電機子には、電気供給手段と関連した複数の相手コイルを安定して収容するためのコンパートメントが作られている。
【００１６】
もう一つの特性によれば、構造的電機子は、主にセラミック材料から作られる。
【００１７】
主にアルミニウムまたはそれの合金またはセラミック材料から作られた構造的電機子を使用することによって、例えば高周波でモータの長期にわたる使用から生じる大きな応力の状態においてさえ、総重量を限られたものに保ちながら大きな機械的剛性を保証できるようになる。
【００１８】
さらに、アルミニウムまたはセラミックから作られる構造的電機子は大きな熱消散能力を確実にし、コイルの螺旋内の電流の長期にわたる循環から生じる可能性のある過熱を防ぐ。
【００１９】
本発明のもう一つの特徴によれば、アルミニウムまたはセラミックでできている構造的電機子は、コイルの前記ハウジング・コンパートメントを囲んでいる周辺部の少なくとも一部分と協働して、電気的不連続部を定めて電気回路が電機子そのもので閉じるのを防ぐことができる中断部を備え、これらの中断部はまた、電機子に誘導される電流が電機子そのものに沿って自由に流れて、モータの動作を妨げることを避けることができる。
【００２０】
第１実施例において、中断部または不連続部は、関連しているコイルの二つの隣接したハウジング・コンパートメントを切り離す電機子の横方向の部分に作られる。もう一つの実施例によれば、中断部または不連続部は、関係ハウジング・コンパートメントの上または下の部分と協働して作られる。
【００２１】
本発明の好ましい実施例によれば、コイルのハウジング・コンパートメントを画成するアルミニウムまたはセラミックの構造的電機子は、電気的コイルが入れられたあと、つなぎ合わされることのできる２体に作られた少なくとも一つのモジュールを備える。
【００２２】
好都合な実施例において、一旦連結されれば、二つの半体は、内部に絶縁材料、例えば重合可能な樹脂またはそれに匹敵するその他の材料が液体または溶融状態で注がれる注型割れ目を画成することができる。
【００２３】
注型の間、絶縁材料は、コイルの螺旋の間の全ての隙間およびコイルの内側のコンパートメントも満たされるまで深く浸透する。樹脂は、凝固して安定し（重合によって）、関連コイルと安定した統一体を形成する。この統一体は、絶対機械的安定性、電気的絶縁、良好な熱消散能力および電気を伝導させることができない空間がないことを保証する。
【００２４】
好ましいもう一つの実施例において、電機子を形成する２体が鏡面反射的であって、各々が電機子のそれぞれの半分を形成する。第１実施例において、２体は、事実上垂直平面に一緒に連結され、もう一つの実施例では、２体は、事実上水平面上で連結される。
【００２５】
本発明の一実施例によれば、可動電機子の前進の方向に対して直角な平面上に、モータは、隣接又は事実上平行に、単一の連続巻線によって作られた２または２の倍数のコイルを備えている。
【００２６】
二つの隣接したコイルを形成するために単一の巻線を使用することによって、導体の二つの端（電気回路を形成するために電源に接続された）は、常に、一方および他方のコイルの外側周辺それぞれから現れ、コイル自体の横方向の大半の中に含まれたままである。この構成については、導体の端が電機子から現れ出ているために形成された横方向の膨らんだ部分はなく、その膨らんだ部分は、空間を絶縁材料によって効果的に充填するのを妨げる可能性があり、したがって、正しい電気伝導、熱消散および機械的安定性の問題を生む。
【００２７】
好ましい実施例において、電機子は、運動方向に整列して配列された二つのコイルまたは２の倍数すなわち数対のコイルを含むように寸法的に構成された少なくとも一つのモジュール（電気的観点から単一のコイルに匹敵する）を備える。
【００２８】
一つの変形態様によれば、モジュールは運動方向に整列配置された三つのコイルまたは３の倍数若しくは数対のコイルを含むのに適当である。
【００２９】
モジュールは、モータの可動部の運動の間、残される磁石の符号は、常にコイルを支える電機子によって覆われた新規な磁石の符号に等しくなるように、例えば偶数個の磁石をカバーするような運動方向の寸法を有する。こうして、隣接した磁石の間に発生され、金属電機子で閉じる誘導電流は、相互にキャンセルされ、したがって、モータの運動および／または性能に悪影響を与えないか、またはいずれにせよそれらの妨げになるようなことはない。
【００３０】
【発明の実施の形態】
本発明のこれら及びその他の特性は非限定的な例として与えられた好ましい形の実施例の以下の説明から明らかである。
【００３１】
添付図を参照すると、本発明による同期ブラシレス・リニアモータは、参照番号１０によって総括的に示されている。それは、この場合、バー２２（強磁性材料製）からなる固定部１１を備える。バーは、複数の永久磁石１２が、事実上等間隔にかつ交互に替わる極性で取り付けられている。
【００３２】
モータ１０はまた、主にアルミニウム若しくはその合金またはセラミック材料で作られたフレームまたは電機子１４からなり、バー２２に面して配列された可動部１３を備えている。
【００３３】
電機子１４は、相手電気コイル１６を収容するための複数のコンパートメント１５を画成するために適当である。この場合、コンパートメント１５は事実上形状が矩形であり、横方向のセグメントは、真っ直ぐであり、上下のセグメントは、湾曲している。
【００３４】
電機子１４のための材料としてアルミニウム若しくはその合金またはセラミック材料を使用することは、重量を軽くし、機械的剛性を大きくし、熱を放散させる能力を高め、そして電気伝導度をよくするのを確実にする。
【００３５】
この場合、電機子１４はモジュールで構成され、各々は運動方向に沿って整列配置された３個のコイル１６を備え、各対は、運動の方向に直角な平面に隣接し、互に平行に配置された２個のコイル１６を備えている。
【００３６】
各対の二つのコイル１６は、単一の導体１７を連続的に巻いて作られている（図６）。第１のコイル１６ａは、導体１７を電源に接続される第１の端１７ａから始めて、コイルの外側から内側の方へ大きくなるように巻くことによって形成される。第２のコイル１６ｂは、導体１７を内側から外側へ増えてゆくように巻くことによって形成されるので、電源に接続される第２の端１７ｂは、第１の端１７ａと同様に、また、関連のコイルの外周部にある。
【００３７】
この構成のため、折り重なって隣接したコイル１６ａおよび１６ｂについては、電機子１４から出ている二つの端１７ａおよび１７ｂは、それぞれの関連コイル１６ａおよびｌ６ｂの横方向の大部分の中に含まれたままである。したがって、電気伝導を損ない統一体の機械的剛性を弱める空間および隙間を生じる可能性のある側面に他より厚い部分は、作られない。さらに、エアギャップの値は、最適化されている。
【００３８】
電機子１４は、この場合、事実上二つの鏡面反射の形に作られて、単一の本体を構成するために一つに連結できるそれぞれ１８ａおよび１８ｂに垂直面で分けられている（図４、図５に示された変形態様によれば、二つの半体１８ａおよび１８ｂは、水平面で分けられている。
【００３９】
コイル１６ａ、１６ｂが挿入されて、それぞれのハウジング・コンパートメント１５に組立てられたあと、二つの半体１８ａおよび１８ｂは閉じられて、互いに一体にされ、この組立てられた位置において、結合周辺部の一部分と対応して、割れ目１９が形成され、それを通して液体または溶融状態の絶縁と結合を兼ねる材料（例えば樹脂２０）が注型される。
【００４０】
したがって本発明によれば、電機子１４は、溶融樹脂２０を注型するための型として機能し、樹脂は関連コイル１６ａ、１６ｂの螺旋の間の隙間に浸透し、螺旋と電機子１４の間のすべての空間と割れ目およびコイルの内側コンパートメントを満たす。
【００４１】
樹脂２０が重合して、化学的に安定になると、それは関連コイル１６と単一のブロックを構成し、永久磁石１２に関して、事実上単一の螺旋としてふるまう伝導性の統一体を形成する。
【００４２】
隙間および空間のないこの単一ブロックは、破損またはゆるむ危険なしに、高周波においてさえモータの長期にわたる使用を可能にする相当な機械的剛性を保証する。さらに、例えば水、オイル、塵などの汚染材料の吸収およびそれらとの接触が最低限に限られるか又は全く除去されさえする。
【００４３】
電流が電機子１４で完全に閉じるのを防ぐために、電気的不連続部の開口部または中断部がコイル１６ａ、１６ｂを収容している関連コンパートメント１５を囲む位置に設けられる。樹脂が塗布されるとき、電気的不連続部２１の開口部もまた、完全に樹脂２０で満たされる。
【００４４】
図２に示す実施例において、不連続部２１の開口部は、ハウジング・コンパートメント１５の横方向のセグメントに作られているが、図３に示されている変形態様によれば、開口部は関連コンパートメント１５の上側のセグメントに作られる。電機子１４の下側の部分と協働して、コイル１６ａ、１６ｂの各々の導体の端が出られるようにする溝２３があり、それらは電源に接続されるコネクタ２４（図示なし）でつながれている。
【００４５】
本発明の一実施例において、電機子１４の縦方向の寸法は、使用中、偶数の永久磁石１２（この場合４個）をカバーするようなものであり、このような方法で、可動部１３の運動の間、コイル１６ａ、１６ｂに面している新規な磁石１２の極性は、前記可動部１３が動いたあと、カバーされてないままである磁石１２の極性に等しい。
【００４６】
この幾何学的構成は、電気的観点から有利である、というのは、それが電気回路として電機子１４を用いて磁石と磁石の間を閉じる寄生電流を無効にするからである。
【００４７】
実施例の更なる形において、電機子１４は、二つの長手方向に隣接したコンパートメント１５の間の距離「ｐ」は、２個の隣接した永久磁石１２の間の距離以下になるようにして作られる。このような方法で、２の隣接したコイル１６の間の電機子１４の金属部分は更なる螺旋として機能しないので、電動機１０の正しい機能を妨げる。
【００４８】
しかし、変更および／または追加の態様を前述のような誘導リニアモータ１０およびその製作方法に関して本発明の範囲から逸脱することなく作ることができることは明白である。
【００４９】
例えば、コイル１６を担持している電機子１４を固定し、一方、永久磁石１２を有するバー２２を可動にしてもよいだろう。電機子１４は、長手方向に整列配置された３個以外のコイル１６を有するいくつかのモジュールを備えるか、または、それはコイルに関して横方向のより厚い部分を持たないように、横断方向に、隣接した４，６又はそれより多いコイルを備えることもまた、本発明の精神の範囲内である。
【００５０】
電機子１４の縦の広がりが２個、６個又はそれより多い永久磁石１２をカバーするかまたは、電機子１４は、アルミニウムまたはセラミックで完全に作られていない部分（例えば外部）を備えることもまた本発明の技術分野の範囲内にはいる。
【００５１】
コイル１６を安定させて、電気的に絶縁するために用いられる絶縁と結合を兼ねる材料は、事実上同じ物理−化学特性を備えていれば、樹脂以外の何かであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明によるリニアモータの平面図である。
【図２】  図１のモータの部分縦断面図である。
【図３】  図２の変形態様を示す。
【図４】  図１のリニアモータのコイル支承電機子の詳細図である。
【図５】  図４の変形態様である。
【図６】  二つ図１に示されたリニアモータにおいて用いられているような電気的に接続されたコイルの斜視図である。
【図７】  図１のリニアモータにおいて使用されるコイルの正面図である。
【図８】  図６に示されたコイルの横断面図である。
【符号の説明】
１２            永久磁石
１４            電機子
１５            コンパートメント
１６            電機コイル
１７            導体
１８ａ，１８ｂ  電機子の半体
２１            中断部
２２            固定バー
【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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