(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交互に極性が異なる複数の界磁用の永久磁石を隣り合わせに並べて固定子を構成する界磁ヨークと、前記永久磁石列と直角方向に磁気的空隙を介して対向すると共に、略長方形状に打ち抜いた電磁鋼板の両側面に形成してなる巻線収納溝と凹凸状の係合部を有し、かつこの電磁鋼板を積層した電機子コアと、前記電機子コアの巻線収納溝に整列巻きして収納した電機子巻線と、前記電機子巻線を巻装した複数の電機子コアの係合部を係合して構成する電機子と、前記電機子の上面に固定された移動子を構成する電機子取付板とを備え、前記電機子を前記永久磁石列の長手方向に向かって走行するようにしたリニアモータにおいて、
前記電機子コアは、略Ｔ字形と略Ｉ字形の形状からなるそれぞれ大小異なる第１電機子コアおよび第２電機子コアを交互に並べて結合する構成にしてあり、
前記第１電機子コアは、前記電機子取付板との対向面側に形成されたアリ溝と、前記アリ溝に挿入され、かつタップ孔を内部に有する結合部材とが設けてあり、
前記電機子取付板は、前記結合部材に設けたタップ孔と対向するように同一径に形成してなる孔部が設けてあり、
前記結合部材のタップ孔と前記電機子取付板の孔部をボルトネジにより締め付け固定してあり、
前記電機子巻線および前記電機子コアの全体を覆うようにモールド樹脂により固着してあり、
前記アリ溝に挿入された結合部材と前記電機子取付板とを一体化してあり、
前記電機子取付板の内部に、前記電機子から発生した熱を熱交換するように冷媒を流す冷媒通路を設けたことを特徴とするリニアモータ。
【請求項２】
請求項１に記載のリニアモータによって駆動されることを特徴とするテーブル送り装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機等のテーブル送りに利用されるフラット形のリニアモータおよびそれを用いたテーブル送り装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、工作機械等のテーブル送りに利用される永久磁石同期機形のリニアモータは、図５に示すように構成されている。
図において、３１はリニアモータで、移動子である電機子取付板３２と、電機子取付板３２に取付けられた電機子３３と、電機子３３に磁気的空隙を介して対向し、かつ図示しない架台に固定された界磁ヨーク３６と、この界磁ヨーク３６に交互に極性が異なるように隣接して等ピッチで配置した永久磁石３７ａ、３７ｂ、３７ｃ…とから構成されている。電機子３３は、略Ｉ字形に打ち抜いた電磁鋼板の両側面に巻線収納溝３４ａと凹凸状の係合部３４ｂ、３４ｃとを設け、かつ電磁鋼板を積層した電機子コア３４を備えると共に、電機子コア３４の巻線収納溝３４ａにＵ、Ｖ、Ｗ相からなる電機子巻線３５を整列巻きして収納し、一つの電機子ブロックを構成する。そして、一つの電機子コア３４の係合部３４ｂに、他の電機子コアの係合部３４ｃを嵌め込み、複数の電機子コア３４を電機子取付板３２の下面に、電機子コア３４の長手方向と永久磁石列の長手方向（リニアモータ３１のストローク方向）が直角となるよう、順次隣り合わせに並べながら溶接によって固定している。
このような構成において、リニアモータ３１の電機子巻線３５に図示しない電源により交流を通電すると、この電機子巻線３５と永久磁石３７ａ、３７ｂ、３７ｃ…との電磁作用により、積層された電機子コア３４を貫通するように界磁が発生し、リニアモータ３１の移動子は電機子コア３４の長手方向と直角なストローク方向に直線移動する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような従来のいわゆる磁束貫通形のリニアモータは、電機子取付板と電機子コアの結合に溶接が用いられているため、溶接時に熱変形が生じ、その結果、機械寸法の歪みや、磁気歪みの影響によりコギング推力が増大して、モータ特性が悪くなるという問題があった。
そこで、本発明は、製造時に電機子取付板が熱変形することなく、コギング推力の発生を抑えることができるリニアモータおよびそれを用いたテーブル送り装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、請求項１記載の本発明は、交互に極性が異なる複数の界磁用の永久磁石を隣り合わせに並べて固定子を構成する界磁ヨークと、前記永久磁石列と直角方向に磁気的空隙を介して対向すると共に、略長方形状に打ち抜いた電磁鋼板の両側面に形成してなる巻線収納溝と凹凸状の係合部を有し、かつこの電磁鋼板を積層した電機子コアと、前記電機子コアの巻線収納溝に整列巻きして収納した電機子巻線と、前記電機子巻線を巻装した複数の電機子コアの係合部を係合して構成する電機子と、前記電機子の上面に固定された移動子を構成する電機子取付板とを備え、前記電機子を前記永久磁石列の長手方向に向かって走行するようにしたリニアモータにおいて、前記電機子コアは、略Ｔ字形と略Ｉ字形の形状からなるそれぞれ大小異なる第１電機子コアおよび第２電機子コアを交互に並べて結合する構成にしてあり、前記第１電機子コアは、前記電機子取付板との対向面側に形成されたアリ溝と、前記アリ溝に挿入され、かつタップ孔を内部に有する結合部材とが設けてあり、前記電機子取付板は、前記結合部材に設けたタップ孔と対向するように同一径に形成してなる孔部が設けてあり、前記結合部材のタップ孔と前記電機子取付板の孔部をボルトネジにより締め付け固定してあり、前記電機子巻線および前記電機子コアの全体を覆うようにモールド樹脂により固着してあり、前記アリ溝に挿入された結合部材と前記電機子取付板とを一体化してあり、前記電機子取付板の内部に、前記電機子から発生した熱を熱交換するように冷媒を流す冷媒通路を設けたものである。
また、請求項２記載の本発明は、請求項１に記載のリニアモータによって駆動されるテーブル送り装置を特徴としたものである。
上記手段により、電機子取付板と電機子間の固定に溶接を用いることなく、両部材間を、電機子コアに設けたアリ溝に挿入した結合部材を介してボルトネジにより締め付け固定し、かつ電機子全体をモールド樹脂により固着したので、従来に比べて強固に接合し固定することができ、電機子取付板の変形を防止することができる。その結果、機械寸法の歪みや、磁気歪みの影響によるコギング推力の発生を抑えることができ、モータ特性への悪影響を低減できる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施例を示すリニアモータの側断面図である。図２は、図１におけるリニアモータの電機子取付板を取り除いた状態を示す斜視図である。なお、９個の電機子コアブロックに対して、８個の界磁磁極が対向するリニアモータの例を用いて説明する。
図１において、１はリニアモータで、２は移動子を構成する電機子取付板、３は電機子取付板２に取付けられた電機子、６は電機子３に磁気的空隙を介して対向し図示しない架台に固定された界磁ヨーク、７ａ、７ｂ、７ｃ…は界磁ヨーク６に交互に極性が異なるように等ピッチで並べて配置した永久磁石であり、従来と同じ基本構成を示している。
本発明が従来と異なる特徴は、以下のとおりである。
電機子３において、４１は略Ｔ字形状をした第１電機子コア、４２は略Ｉ字形状をした第２電機子コアであって、大小異なる２種類のそれぞれのコア両側面には電機子巻線５を巻装する巻線収納溝４ａと凹凸状の係合部４ｂ、４ｃを有するとともに、第１電機子コア４１を５個、第２電機子コア４２を４個交互に並べて結合している。４ｄは第１電機子コア４１の電機子取付板２との対向面側に形成したアリ溝、１２はアリ溝４ｄに紙面に対して垂直方向から挿入した結合部材であり、この結合部材１２の内部に雌ねじを有するタップ孔１２ａを形成している。また、電機子取付板２において、２ａは結合部材１２に設けたタップ孔１２ａと対向するように同一径に形成した孔部であって、電機子取付板２の上面側から沈み孔加工を施して背面側に貫通させている。この電機子取付板２の孔部２ａからボルトネジ１１を挿入し、結合部材１２のタップ孔１２ａに向かってねじ込んだ後、電機子コアを剛に固定している。８はモールド樹脂であり、図２にも示すように電機子巻線５および各電機子コア４１、４２全体を覆うように固着し、外部との絶縁も兼用している。
また、９は電機子取付板２内部に設けた冷媒通路である。この冷媒通路９内に冷媒が充填してある。図３にリニアモータの冷媒通路を有する電機子取付板２の斜視図を示している。９ａ、９ｂは電機子取付板２の側面に設けた冷媒注入口および冷媒排出口で、冷媒注入口９ａから注入した冷媒を電機子取付板２内部に設けた冷媒通路９およびバイパスパイプ１０を流通して冷媒排出口９ｂより外部に排出させ、電機子３より発生した熱を熱交換するようにしている。
次に、このような構成のリニアモータの動作について説明する。
前記電機子巻線５に通電すると、この電機子巻線５と永久磁石７ａ、７ｂ、７ｃ…との電磁作用により、各電機子コア４１、４２を貫通する界磁が発生して電機子３を直線方向に移動させる。この際電機子３は、電機子取付板２と各電機子コア４１、４２の高剛性構造により、機械寸法の歪みや磁気歪み等を生じることはなく、永久磁石との間で一定のギャップを維持した状態で、一定の速度で移動する。
また、電機子３を電機子巻線５と永久磁石７ａ…との電磁作用により直線方向に移動させると、電機子巻線５に流れる電流により電機子巻線５に損失熱（銅損）が発生し、電機子コアの温度が上昇する。このとき、電機子取付板２の側面に設けた冷媒注入口９ａより注入した冷媒が電機子取付板２内部に設けた冷媒通路９内を流通すると共に、冷媒が冷媒排出口９ｂより外部に排出しながら、各電機子コア４１、４２を介して電機子取付板２に伝導した熱を熱交換し除去する。したがって、電機子巻線からの発熱によって、電機子取付板が熱変形を生じない。
【０００６】
次に本発明の第２の実施例を説明する。
図４は、本発明の第２の実施例を示すリニアモータの側断面図である。
第２実施例では、第１実施例における第１電機子コアのアリ溝内に挿入された結合部材と電機子取付板とを一体化している。すなわち、図４に示すように、電機子取付板２のアリ溝４ｄとの対向部分に、結合部材（図示せず）を電機子取付板２に一体化する構成により、アリ溝４ｄの部分のみで電機子取付板２と電機子３を強固に固定するようにしている。このような構成にすることにより、部品点数を削減できるとともに、電機子取付板２の上面にワーク、工具などを固定する別の用途として充分活用できる。また、動作については第１の実施例と同じなので省略する。なお、図４では説明を簡単にするためにタップ孔および孔部を省略している。
したがって、本発明の各実施例は、大きさが異なる一方の電機子コアの電機子取付板との対向面側に形成されたアリ溝に結合部材を挿入し、電機子コアのアリ溝に挿入した結合部材のタップ孔と電機子取付板内の孔部をボルトネジにより締め付け固定すると共に、電機子全体をモールド樹脂により固着したので、電機子取付板と電機子コアを強固に固定でき、電機子取付板の変形を防止することができる。
また、電機子取付板の内部に冷媒通路を設け、冷媒通路内に冷媒を流通させることで、電機子巻線より発生した熱を冷媒により熱交換するので、電機子取付板の温度はほとんど上昇することなく、電機子取付板の熱変形を防止することができる。
なお、本発明の第２の実施例においても、第１実施例と同様に電機子取付板内部に、電機子巻線から発生した熱を熱交換するように冷媒を流す冷媒通路を設けるようにしても構わない。
また、本発明の第１および第２実施例において、電機子取付板の孔部並びに電機子コアのアリ溝内に設けたタップ孔の数と位置は、電機子コアの幅に応じて適宜選択すれば良い。このようなリニアモータを工作機械のユーザ等に提供する際、電機子取付板や電機子コアにおいて、任意の位置にあるいは任意の数のタップ孔をユーザ側の用途に応じて取り付けることが可能で、上記実施例に限定されるものではない。
【０００７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、次のような効果がある。
（１）大小異なる２種類の電機子ブロックを交互に配列した構成において、電機子取付板と電機子コアの両部材間を、電機子コアに設けたアリ溝に挿入した結合部材を介してボルトネジにより締め付け固定し、かつ電機子全体をモールド樹脂により剛に固着することで、従来のように電機子コアと電機子取付板の固定に溶接を用いることなく、電機子取付板の変形を防止することができる。
（２）電機子取付板の内部に冷媒通路を設け、冷媒通路内に冷媒を流通させることにより、電機子巻線から発生した熱を電機子取付板内において熱交換することができるため、電機子取付板の温度上昇を抑えて、電機子取付板の熱変形を防止することができる。
（３）上記（１）、（２）により、機械寸法の歪みや、磁気歪みの影響によるコギング推力の発生を抑えることができ、モータ特性への悪影響を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示すリニアモータの側断面図である。
【図２】図１におけるリニアモータの電機子取付板を取り除いた状態を示す斜視図である。
【図３】図１におけるリニアモータの冷媒通路を有する電機子取付板の斜視図である。
【図４】本発明の第２の実施例を示すリニアモータの側断面図である。
【図５】従来のリニアモータの側断面図である。
【符号の説明】
１：リニアモータ
２：電機子取付板（移動子）
２ａ：孔部
３：電機子
４１：第１電機子コア
４２：第２電機子コア
４ａ：巻線収納溝
４ｂ：係合部
４ｃ：係合部
４ｄ：アリ溝
５：電機子巻線
６：界磁ヨーク（固定子）
７ａ、７ｂ、７ｃ：永久磁石
８：モールド樹脂
９：冷媒通路
９ａ：冷媒注入口
９ｂ：冷媒排出口
１０：バイパスパイプ
１１：ボルトネジ
１２：結合部材
１２ａ：タップ孔
【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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