(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻線が巻回された磁性体を有する第一の部材を有し、
前記第一の部材は磁極歯同士が対向する複数の対向部を有し、
前記複数の対向部は隣り合う対向部の磁極歯が互い違いとなり、
前記対向部を構成する磁極歯の間に複数の永久磁石を有する第二の部材が配置され、
前記対向部は複数に分割した磁性体により構成されることを特徴とするリニアモータ。
【請求項２】
請求項１において、
前記対向部は磁極歯側の部材と他方の部材とに分割して製造し、
前記他方の部材に巻線を巻回し、前記磁極歯側の部材と前記他方の部材を接続することを特徴とするリニアモータ。
【請求項３】
請求項２において、
前記磁極歯側の部材と前記他方の部材は鋼板を積層して製造されることを特徴とするリニアモータの製造方法。
【請求項４】
請求項３において、
前記磁極歯側の部材と前記他方の部材は間欠的に長さの異なる鋼板を積層して構成し、
前記磁極歯側の部材と前記他方の部材が接する部分に凹凸を持たせる構造とすることを特徴とするリニアモータ。
【請求項５】
請求項２において、
前記磁極歯側の部材と前記他方の部材は固定具により固定的に把持されることを特徴とするリニアモータ。
【請求項６】
請求項２において、
前記磁極歯側の部材と前記他方の部材は互いを連結する固定具を通す貫通穴を有し、
前記固定具により前記磁極歯側の部材と前記他方の部材は連結されることを特徴とするリニアモータ。
【請求項７】
請求項２において、
前記磁極歯側の部材を覆う第一のケースと、
前記他方の部材を覆う第二のケースとを有し、
前記第一のケースと前記第二のケースを固定具で固定的に把持することを特徴とするリニアモータ。
【請求項８】
請求項１において、
前記第一の部材は前記対向部を把持する第一の枠を有し、
該第一の枠は所定の間隔で前記対向部を固定することを特徴とするリニアモータ。
【請求項９】
請求項１において、
前記第二の部材ははしご型の第二の枠に永久磁石を備えて一体化することを特徴とするリニアモータの製造方法。
【請求項１０】
巻線が巻回された磁性体を有する第一の部材を有し、
前記第一の部材は磁極歯同士が対向する複数の対向部を有し、
前記複数の対向部は隣り合う対向部の磁極歯が互い違いとなり、
前記対向部を構成する磁極歯の間に複数の永久磁石を有する第二の部材が配置され、
前記第一の部材は同一形状の前記対向部を交互に裏返して整列させて構成することを特徴とするリニアモータ。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記対向部は鋼板を積層して製造されることを特徴とするリニアモータの製造方法。
【請求項１２】
請求項１０において、
前記第一の部材は前記対向部を把持する第一の枠を有し、
該第一の枠は所定の間隔で前記対向部を固定することを特徴とするリニアモータ。
【請求項１３】
請求項１０において、
前記第二の部材ははしご型の第二の枠に永久磁石を備えて一体化することを特徴とするリニアモータの製造方法。
【請求項１４】
巻線が巻回された磁性体を有する第一の部材を有し、
前記第一の部材は磁極歯同士が対向する複数の対向部を有し、
前記複数の対向部は隣り合う対向部の磁極歯が互い違いとなり、
前記対向部を構成する磁極歯の間に複数の永久磁石を有する第二の部材が配置され、
前記第一の部材はスペーサを介して整列する複数の前記対向部を有することを特徴とするリニアモータ。
【請求項１５】
請求項１４において、
前記対向部と前記スペーサは固定具を通す貫通穴を有し、
前記固定具により前記対向部と前記スペーサは連結されることを特徴とするリニアモータ。
【請求項１６】
請求項１４において、
前記対向部は鋼板を積層して製造されることを特徴とするリニアモータの製造方法。
【請求項１７】
請求項１４において、
前記第一の部材は前記対向部及び前記スペーサを把持する第一の枠を有し、
該第一の枠は所定の間隔で前記対向部及び前記スペーサを固定することを特徴とするリニアモータ。
【請求項１８】
請求項１４において、
前記第二の部材ははしご型の第二の枠に永久磁石を備えて一体化することを特徴とするリニアモータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リニアモータとその製造方法に関するものである。
【０００２】
特に、電機子に一つのコイルを巻回して向かい合う磁極歯が互い違いになる磁極を上部と下部２ヶ所に有するリニアモータ及びその製造方法に関する。
【０００３】
【従来の技術】
従来のリニアモータは様々な構造のリニアモータが考えられている。しかし、従来のリニアモータは回転機を切り開いて直線駆動する構造のものが多く用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のリニアモータは回転機を切り開いて直線駆動する構造のものであるため、電機子と可動子間の漏れ磁束が多く、励磁電流に対するモータの推力が小さくモータ効率が悪い。さらに、電機子と可動子の間に磁気吸引力が一方向に働くため、可動子の支持機構に大きな負担がかかり、構造に歪みが生じて様々な弊害を生じ実用化が困難であった。
【０００５】
本発明の一つの目的は、電機子と可動子間を通る磁束の漏れを少なくして、電機子と可動子間に生ずる一方向の磁気吸引力を小さくするリニアモータとその製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
巻線が巻回された磁性体を備えた第一の部材を有して、前記第一の部材は磁極歯同士が対向する複数の対向部を有し、この複数の対向部は隣り合う対向部の磁極歯が互い違いとなるように配置され、前記対向部を構成する磁極歯の間には複数の永久磁石を有する第二の部材が配置されているリニアモータ。
【０００７】
このリニアモータの第一の部材は同一形状の前記対向部を交互に裏返して整列する構成となっており、また、この複数の対向部はスペーサを介して整列する。さらに、前記対向部は複数に分割して製造される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。また、図中において、同一符号で示す構成要素は、同一物又は相当物である。
【０００９】
図１は本発明の一実施形態によるリニアモータの基本構成図を示す。
【００１０】
図１（ａ）は、本発明の一実施形態によるリニアモータの基本構成であり、図２（ｂ）は、それらの基本構成を多極化にした概略の一例を示す。
【００１１】
図１（ａ）において、５１は第一の対向部を有するコアであり、５２は第二の対向部を有するコアである。前記コア５１と前記コア５２には上部と下部の磁極が互い違いになるように構成されている。
【００１２】
ここで、前記コア５１の上部磁極歯１１ａと下部磁極歯２１ｂを第一の対向部と定義し、前記コア５２の下部磁極歯１２ｂと上部磁極歯２２ａを第二の対向部と定義する。よって、（２ｎ−１）番目のコアは第一の対向部、（２ｎ）番目のコアは第二の対向部になるように電機子を構成する（但し、ｎ＝１，２，３，……）。
【００１３】
また、図１（ａ）に示すように、前記コア５１と前記コア５２には一つの巻線４が巻回されるが、複数箇所に分割して巻回しても良い。
【００１４】
可動子６は前記コア５１の第一の対向部に挟持され、かつ、可動子が前記コア５２の第二の対向部に挟持され、電機子とは相対移動することを特徴とするリニアモータである。ここに、電機子はコアと巻線４からなり、可動子は永久磁石，磁性体，非磁性体からなる。
【００１５】
また、各対向部の上部磁極歯と下部磁極歯の間に一定のギャップ８を設け、ギャップ８に前記可動子を通すと、可動子が第一の対向部に挟持され、かつ、可動子が前記第二の対向部に挟持された構造を形成する。上記により、本実施形態のリニアモータ各対向部の上部磁極歯と下部磁極歯の間ギャップには磁束が上部と下部の磁極歯間を交番して上下に流れる電機子を形成し、ギャップを通して可動子が相対移動する構造になる。
【００１６】
図２に、本実施形態のリニアモータの磁束が流れる概念と積層鋼板により組み立てられた概略図を示す。
【００１７】
上記のような構成にすれば、図２（ａ）に示すように電機子３の各対向部の上部磁極歯（１１ａ，２２ａ）と下部磁極歯（２１ｂ，１２ｂ）の間のギャップには磁束が上部と下部の磁極歯間を交番して上下に流れる電機子３を形成し、ギャップを通して可動子６が相対移動する構造になる。
【００１８】
また、本実施形態のリニアモータでは、可動子６と上部磁極歯(１１ａ，22ａ)に働く吸引力と可動子６と下部磁極歯（２１ｂ，１２ｂ）に働く吸引力の大きさはほぼ同じであり、かつ、吸引力が働く方向は反対であるので、全体の吸引力は小さくなる。このため、可動子６と電機子３の磁極歯間の吸引力を小さくすることができ、支持機構の負担を小さくできる。
【００１９】
図２（ｂ）において、電機子３は積層鋼板からなり、前記第一の対向部と第二の対向部が交互に複数個配置された構造である。また、電機子３の巻線４が配置されるコア部と可動子６が挟持される対向部を有する磁極部を積層鋼板により分割製作して組み立てることを示す。
【００２０】
図３は本発明のリニアモータにおける配置の実施形態概略図を示す。
【００２１】
ここで、図３では、電機子３を２個直列に並べることを示す。Ａ相，Ｂ相間には電気角９０°の位相差を持たせて巻線の励磁を切換えることで進行磁界が発生し、可動子６が相対移動する。
【００２２】
本発明のリニアモータを複数個並列に配列し、複数個の可動子を一体化しても同様である。
【００２３】
リニアモータの電機子３を複数個並べ、極ピッチをＰとするとき、隣り合う相異なる電機子３の磁極歯とのピッチは（ｋ・Ｐ＋Ｐ／Ｍ）｛（ｋ＝０，１，２，…），（Ｍ＝２，３，４，…）｝｛ここに、ｋは隣り合う電機子３の配置可能範囲で自由に選べる数、Ｍはモータの相数｝とする。
【００２４】
なお、本発明の実施形態として、1相，２相リニアモータについて説明したが、３相，４相，５相等の多相リニアモータとして利用することができる。
【００２５】
図１９は本発明の電機子を３相配置する一つの実施形態を示す。
【００２６】
図１９において、下ハウジング１２０ｂに各相の電機子ユニットが所定の間隔に収納されるように凸部１２７を付けることによって、各相の電機子組み立てが簡単になる。逆に、電機子ユニットに凸部を持たせ前記下ハウジング１２０ｂに凹部又は溝を設けて同じ機能を果たす。電機子コアは積層鋼板によるものでもむくでも、モールドしたものでも良い。
【００２７】
図４は、前記平板状の可動子を円筒型可動子にした実施形態を示す。
【００２８】
図４において、軸３５に強磁性体３６と非磁性体３７を交互に取り付けた組み合わせとする。また、永久磁石を使用しても良い。また、図４は可動子の形状に合わせて電機子のコア形状の自由度が高いことを表している。
【００２９】
図５は、本発明の実施形態によるリニアモータの断面図を示す。
【００３０】
図５において、支持機構１４は電機子３側に、支持機構１５は可動子６側に設けられ相対移動する可動子６を支持する機構である。よって、可動子６は、支持機構１４，１５に支持されてトンネルを通るようにギャップ８を通して相対移動する。
【００３１】
図６は本発明のリニアモータにおける他の実施形態の断面図を示す。
【００３２】
図６において、図６（ｂ）第２対向部５２は図６（ａ）第１対向部５１を裏返したものであり、お互いを重ねれば図６（ｃ）のようになる。コアの内部には設けた複数の貫通穴１０１は第１対向部５１と第２対向部５２を複数個積層した場合、重なった部分のお互いの貫通穴が揃える位置に存在する。よって、貫通穴
１０１のを有効に使って、ボルト，リベット等を用いてかしめすれば良い。
【００３３】
図７は本発明のリニアモータにおける他の実施形態の断面図を示す。
【００３４】
図７において、コアの基本形状は図６で示したものと似ているが、複数の貫通穴１０１を設けるためにコアの外側にアーム１０２を出っ張らした構造である。図６と同じく、図７（ｂ）の第２対向部５２は図７（ａ）第１対向部５１を裏返したものであり、お互いを重ねれば図７(ｃ)のようになる。複数の貫通穴１０１は第１対向部５１と第２対向部５２を複数個積層した場合、重なった部分のお互いの貫通穴が揃える位置に存在する。
【００３５】
また、図６と図７で示した貫通穴を部分的に組み合わせた構造でも良い。
【００３６】
図８と図９は本発明のリニアモータにおける分割コアの実施形態の概略を示す。
【００３７】
図８において、図８(ａ)は可動子を挟む上部磁極歯１１ａと下部磁極歯２１ｂであり、図８（ｂ）は巻線の心に当るコア１２５であり、図８（ｃ）はそれらを組み合わせたものを示す。
【００３８】
図９において、上部磁極歯１１ａと下部磁極歯２１ｂには間欠的に長が違うコア５５ａ積層して、コア１２５には凹部を持つように間欠的に長が違うコア55ｂ積層して、上部と下部のコアが接する部分に凹凸を持たせる構造にして組み合わせた場合を示す。
【００３９】
上部と下部のコアが接する部分に凹凸を持たせる場合、上下方向，左右方向にも押さえる構造にしても良いし、その一実施形態として図９（ｅ）に示す。
【００４０】
また、分割した上部磁極歯１１ａ，下部磁極歯２１ｂ，コア１２５各々の積層鋼板のかしめの方法の一つとして、図８（ｂ）に示すように鋼板にへこみ１３０を持たせたものを積層させ最終的に圧力をかけてかしめする方法もある。また、リベット，溶接，接着材等でかしめても良い。
【００４１】
ここで、分割コアにおける巻線作業の長所について述べる。前記電機子の巻線が配置されるコア部と前記可動子が挟持される対向部を有する磁極部のコアを一体化して製作したものに前記巻線４を配置する場合、コア部の積厚方向に巻数分通す必要がある．しかし、前記電機子の巻線が配置されるコア部と前記可動子が挟持される対向部を有する磁極歯部のコアを分割して製作すれば、巻線４は図
１５に示すように簡単に入れることが出来る。
【００４２】
図１０は本発明のリニアモータにおける電機子の組み立て分解図を示す。
【００４３】
図１０において、第１対向部５１と第２対向部５２の間にダクト１１０を配置したものであり、貫通穴１０１には固定具１０７を通してかしめする構造である。ここに、固定具１０７はボルト，リベット，ピン等を用いても良い。また、ダクト１１０には可動子６が電機子に対して相対移動が自由自在になる構造にして、更に、可動子の支持する軸受けの機能を持たせる。
【００４４】
図１１は本発明のリニアモータにおけるダクト１１０の組み合わせを示す。
【００４５】
図１１において、上部ダクト１０９と下部ダクト１０８ａ、又は１０８ｂを組み合わせて、ダクト１１０ａ，ダクト１１０ｂの形状にした一の実施形態を示す。上部ダクト１０９は非磁性体にし、下部ダクト１０８ａ，１０８ｂは非磁性体、強磁性体どちらでも良い。
【００４６】
図１２から図１５は本発明のリニアモータにおける分割コア他の実施形態を示す。
【００４７】
図１２は図７で示したコアの基本形状を分割コアにして積層鋼板にした他の実施形態を示す。
【００４８】
図１２において、上下のコアを組み合わせる時には図９で示す方法は共通である。
【００４９】
図１３は図１２に示した積層鋼板を磁性体のむくで作った場合の形状を示す。
【００５０】
図１３において、貫通穴１０１はコア内側に設けても良いし、又はアーム１０２を付けて貫通穴１０１を設けても良い。又、コア内部貫通穴１０１とアーム１０２に設けた貫通穴らは用途に合わせて、部分的に組み合わせて使っても良い。上下コアの固定は図１４に示す固定具を用いるか、溶接，接着材等を用いる方法でも良い。
【００５１】
図１４は上部のコアと下部のコアに固定具で噛み合わせた実施形態を示す。
【００５２】
図１４において、上部コアには固定具１０５ａ，下部コアには穴１５０ｂを設けて噛み合わせる構造にしたものである。ここに、固定具１０５ａとしてはボルト，ビス，ピン，リベット等を用いる。
【００５３】
図１５は上部コアと下部コアに巻線４を組み立てた本発明の他の実施形態を示す。
【００５４】
図１５において、コア５は図５に示すコア５と同じ構成要素であり、巻線４から発生する磁束のコアとして作用し、上部の磁極歯１１ａと下部磁極歯２１ｂの有効磁路にもなる。また、コア５の間に挟まっているダクト１０８は非磁性体でも磁性体でも良い。図１５（ｃ）は固定具１０７を用いて図１５（ａ）と図１５（ｂ）の部分を組み合わせた一つの実施形態を示す。
【００５５】
図１６は本発明のリニアモータにおける電機子をモールド化した実施形態を示す。
【００５６】
図１６は巻線と積層鋼板，むく等によるコアを分割して組み立てた電機子をモールドしたイメージを示す。電機子３は積層鋼板，巻線，支持機構（図示せず）を含めてモールドしたものである。また、電機子３は図３に示すように電機子を直列に配置して、Ａ相，Ｂ相の各々を個別にモールドしても良いし、多相を纏めてモールドしても良い。また、電機子を並列に配置して、Ａ相，Ｂ相の各々を個別にモールドしても良いし、多相を纏めてモールドしても良い。
【００５７】
電機子３の形状はコアの形状に合わせて、角材状，円筒状等が可能であり、可動子６も同じく角材状、図４に示すような円筒状等が可能である。
【００５８】
また、上記に述べた分割コアによる組み合わせの実施形態以外でも、一部だけを採用する組み合わせによるものでも良い。各図で示すリニアモータの各々の構成要素は図番に関係なく跨って組み合わせにしても良いし、それらの組み合わせをモールドすることも可能である。
【００５９】
図１７は本発明のリニアモータにおいて、上下のハウジングを用いて組み立てる一つの実施形態を示す。
【００６０】
図１７において、コア上部ハウジング１２０ａと下部ハウジング１２０ｂは固定具１２１を用いて組み立てしている。ここに、固定具１２１としては、ボルト，リベット，ピン等でも良い。また、接着材，溶接等による組み立ても可能である。
【００６１】
図１７（ａ）は巻線がコアの左右に収納されたものであり、図１７（ｂ）と図１７（ｃ）は巻線がコアの上下に収納されたものの概略を示す。
【００６２】
図１７（ｃ）に示すように、上部ハウジング１２０ａ片方だけ用いて、下部のコア１２５と固定されたアーム１２６に固定具１２１を用いて組み立てることも可能である。
【００６３】
図１８は本発明のリニアモータにおける可動子製造の一つの実施形態を示す。
【００６４】
図１８において、可動子６は支持機構１５と支持部材６１からはしご型の枠に磁極を備えて一体化することを示す。可動子６ａは永久磁石付可動子を示し、可動子６ｂはリラクタンス型可動子を示す。前記支持機構１５は図５に示す支持機構１４と相対的に支持され往復移動する。
【００６５】
以上では、本発明のリニアモータは、前記電機子が固定的に支持され、前記可動子が移動することについて説明したが、前記可動子が固定的に支持され、前記電機子が移動することも可能である。
【００６６】
以上説明したように、本発明の実施形態によれば、リニアモータは有効磁束の磁気回路の磁路が短くなり、磁極歯の漏れ磁束を少なくすることにより、モータ効率を良くし高出力化を可能にした。
【００６７】
また、本実施形態のリニアモータでは、可動子６と上部磁極歯に働く吸引力と可動子と下部磁極歯に働く吸引力の大きさは同じであり、かつ、吸引力が働く方向は反対であるので、全体の吸引力は小さくなる。このため、可動子６と電機子３の磁極歯間の吸引力を小さくすることができ、支持機構の負担を小さくできる。
【００６８】
【発明の効果】
本発明によれば、例えば、電機子と可動子間を通る磁束の漏れを少なくし、電機子と可動子間に生ずる一方向の磁気吸引力を小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のリニアモータの基本構成。
【図２】本発明のリニアモータの磁束流れと積層鋼板により構成した組み立て概略。
【図３】本発明のリニアモータにおける配置の実施形態の概略。
【図４】本発明の可動子における他の実施形態。
【図５】本発明のリニアモータの断面図。
【図６】本発明のリニアモータにおける他の実施形態（その１）の断面図。
【図７】本発明のリニアモータにおける他の実施形態（その２）の断面図。
【図８】本発明の電機子における分割コアの他の実施形態（その１）。
【図９】本発明の電機子における分割コアの他の実施形態（その２）。
【図１０】本発明の電機子の組み立て分解図。
【図１１】本発明のリニアモータにおけるダクトの組み合わせ。
【図１２】本発明の電機子における分割コアの他の実施形態（その３）。
【図１３】本発明の電機子における分割コアの他の実施形態（その４）。
【図１４】本発明の電機子における分割コアの他の実施形態（その５）。
【図１５】本発明の電機子における分割コアの他の実施形態（その６）。
【図１６】本発明の電機子をモールド化した実施形態。
【図１７】本発明のハウジングを用いて組み立てる実施形態。
【図１８】本発明の可動子製造の実施形態。
【図１９】本発明のリニアモータにおける３相配置する実施形態。
【符号の説明】
１，２…磁極、３…電機子、４…巻線（電機子側）、５…コア、６…可動子、１１ａ…磁極１の上部磁極歯、１２ｂ…磁極１の下部磁極歯、２１ｂ…磁極２の下部磁極歯、２２ａ…磁極２の上部磁極歯。
【図１】
0003945149.tif 000002
【図２】
0003945149.tif 000003
【図３】
0003945149.tif 000004
【図４】
0003945149.tif 000005
【図５】
0003945149.tif 000006
【図６】
0003945149.tif 000007
【図７】
0003945149.tif 000008
【図８】
0003945149.tif 000009
【図９】
0003945149.tif 000010
【図１０】
0003945149.tif 000011
【図１１】
0003945149.tif 000012
【図１２】
0003945149.tif 000013
【図１３】
0003945149.tif 000014
【図１４】
0003945149.tif 000015
【図１５】
0003945149.tif 000016
【図１６】
0003945149.tif 000017
【図１７】
0003945149.tif 000018
【図１８】
0003945149.tif 000019
【図１９】
0003945149.tif 000020