(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リニアモータの可動子に用いられる電機子であって、
コイルを巻いた複数の磁極ティースが前記可動子の滑動方向に沿って整列配置されている電機子コアでの前記滑動方向端部に薄肉部を形成し、前記コイルから引き出されたリード線を前記薄肉部において所定の方向にガイドすることを特徴とするリニアモータの電機子。
【請求項２】
リニアモータの可動子に用いられる電機子であって、
コイルを巻いた複数の磁極ティースが前記可動子の滑動方向に沿って整列配置されていると共に前記複数の磁極ティースの整列方向の両端にコイルが巻かれない補助ティースが配置されている電機子コアでの前記補助ティースの少なくとも一方に薄肉部を形成し、前記コイルから引き出されたリード線を前記薄肉部において所定の方向にガイドすることを特徴とするリニアモータの電機子。
【請求項３】
前記補助ティースの各々は互いに同じ形状および大きさを有することを特徴とする請求項２に記載のリニアモータの電機子。
【請求項４】
前記薄肉部の幅は、前記電機子コアの幅よりも狭いことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のリニアモータの電機子。
【請求項５】
前記薄肉部は、前記リード線が挿入される溝部を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のリニアモータの電機子。
【請求項６】
電機子を有する可動子と、界磁として機能する固定子とを備え、前記可動子を前記固定子上で往復自在に滑動させるリニアモータであって、
前記電機子は、請求項１〜５のいずれか１つに記載の電機子であることを特徴とするリニアモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業用機械の軸送り等に用いられるリニアモータおよび該リニアモータに用いられる電機子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、工作機械や半導体製造装置等の産業用機械では、軸送りにリニアモータが用いられている。リニアモータは可動子と固定子とを備えており、可動子は電機子を有している。可動子に用いられる電機子は、複数の磁極ティースが所定のパターンで整列配置された複数の電機子コアと、この電機子コアにおける磁極ティースの各々に導線を巻回してなる複数のコイルとを有している。一方、固定子は界磁として機能するものであり、ヨークと該ヨークにおける所定の面上に固定配置された複数の永久磁石とを有している。上記の各コイルに通電して可動子側に移動磁界を発生させると、この移動磁界と固定子による磁界とが作用して可動子が固定子上を滑動する。移動磁界の向きを適宜選定することにより、可動子を往復自在に滑動させることができる。
【０００３】
上記各コイルからのリード線は、多くの場合、滑動方向に沿った可動子の一端部に引き出される。例えば特許文献１に記載されたリニアモータでは、コネクタ端子を有する端子箱を滑動方向に沿った可動子の一端部に設け、該端子箱に上記のリード線を束ねて入れてコネクタ端子に接続している。同様に、特許文献２に記載されたリニアモータでは、滑動方向に沿った可動子の一端部にモータ端子部を設け、該モータ端子部で上記のリード線をモータリードに接続している。
【０００４】
上述のようにして構成されるリニアモータにおいて可動子を円滑に滑動させるうえからは、コギング推力の発生をできるだけ抑えることが望ましい。そのため、例えば特許文献３に記載されているように、電機子コアでの複数の磁極ティースの整列方向の両端部には、コイルが形成されない所定形状の磁極ティース（補助ティース）が必要に応じて設けられる。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２７８９２９号公報
【特許文献２】特開２００５−１８４８７８号公報
【特許文献３】特開２００４−３６４３７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
リニアモータにおいては、界磁としての固定子の長さと滑動方向に沿った電機子の長さとの差がストローク長さとなる。ただし、産業用機械等に用いられるリニアモータでは、可動子の滑動範囲の限界を規定するストッパが固定子の外側に設けられるので、滑動方向に沿った可動子の長さが電機子の長さよりも長い場合には、界磁としての固定子の長さと可動子の長さとの差がストローク長さとなることもある。特許文献１に記載された端子箱や特許文献２に記載されたモータ端子部は滑動方向に沿った可動子の長さを長くするものであるので、所望のストローク長さを有するリニアモータの小型化を図るうえで阻害要因となる。
【０００７】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、所望のストローク長さを有するリニアモータの小型化を図り易いリニアモータの電機子、および所望のストローク長さを有する小型のものを構成し易いリニアモータを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成する本発明のリニアモータの電機子は、リニアモータの可動子に用いられる電機子であって、コイルを巻いた複数の磁極ティースが可動子の滑動方向に沿って整列配置されている電機子コアでの滑動方向端部に薄肉部を形成し、コイルから引き出されたリード線を薄肉部において所定の方向にガイドすることを特徴とするものである。
【０００９】
上記の電機子コアは、コイルが巻かれた複数の磁極ティースの整列方向の両端に、コイルが巻かれない補助ティースが配置されたものであってもよい。また、整列配置された複数の磁極ティースそれぞれの上方にヨーク部を形成したものであってもよい。例えば、個々の磁極ティースの形状をＩ字状とすれば、これらを整列配置し、隣り合う磁極ティース同士をそれらの上部で例えば溶接により互いに連結することにより、上記のヨーク部を形成することができる。なお、複数の磁極ティースを互いに連結してヨーク部を形成した電機子コアでは、ヨーク部を磁極ティースとは別の部材とはみなさずに、ヨーク部を磁極ティースの一領域とみなすこともできる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のリニアモータの電機子では、電機子コアの滑動方向端部に上述の薄肉部を設け、コイルから引き出されたリード線を当該薄肉部で所定方向にガイドするので、この電機子を備えた可動子では、例えば特許文献１に記載された端子箱のような部材を電機子コアとは別に設けなくても、リード線を所定の方向に安定して引き出すことが容易である。その結果として、滑動方向に沿った可動子の長さを短くすることも容易となる。したがって、本発明の電機子を用いれば、特に滑動方向に沿った可動子の長さの方が界磁としての固定子の長さよりも短いリニアモータについて、所望のストローク長さを有するものの小型化を図り易くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明のリニアモータの電機子およびリニアモータについて、図面を参照して実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は以下に説明する実施の形態に限定されるものではない。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、リニアモータの一例を概略的に示す斜視図である。同図に示すリニアモータ４０は、可動子２０と固定子３０とを備えている。そして、可動子２０は電機子１０と該電機子１０上に配置された上板１５とを有しており、固定子３０は平板状のヨーク２３と該ヨーク２３上に一列に整列配置された複数の永久磁石２５とを有している。このリニアモータ４０では、上記の電機子１０に３相の駆動電流を所定のパターンで通電して所定の向きの移動磁界を発生させて、可動子２０を固定子３０上で往復自在に滑動させる。可動子２０の滑動方向に沿った電機子１０の長さＬａと固定子３０での界磁の長さＬｍとの差がストローク長さＬｓとなる。
【００１３】
図２は、図１に示したリニアモータ４０で用いられている電機子１０を概略的に示す斜視図である。同図に示す電機子１０は、電機子コア７は、１列に整列配置された３つの磁極ティース１ａ〜１ｃと、個々の磁極ティース１ａ〜１ｃに巻かれた計３つのコイル３ａ〜３ｃと、各磁極ティース１ａ〜１ｃの整列方向の両端に配置された計２個の補助ティース５ａ，５ｂとを有する電機子コア７を備えており、隣り合う磁極ティース同士はコイル３ａ〜３ｃの上方で例えば溶接により互いに連結されてヨーク部４を形成している。
【００１４】
各磁極ティース１ａ〜１ｃは電磁鋼板等の強磁性材料の積層体であり、これらの磁極ティース１ａ〜１ｃの整列方向は図１に示した可動子２０の滑動方向と一致している。個々の磁極ティース１ａ〜１ｃはＩ字状を呈しており、当該磁極ティース１ａ〜１ｃに巻回した導線を樹脂モールドしてコイル３ａ〜３ｃが形成されている。磁極ティース１ａにコイル３ａが巻かれ、磁極ティース１ｂにコイル３ｂが巻かれ、磁極ティース１ｃにコイル３ｃが巻かれている。これらのコイル３ａ〜３ｂは、互いに接続されている。
【００１５】
各補助ティース５ａ，５ｂは、各磁極ティース１ａ〜１ｃの整列方向の両端に配置されている。換言すれば、上記可動子２０の滑動方向に沿った電機子コア７での両端部に配置されている。これらの補助ティース５ａ，５ｂのうち、補助ティース５ａは平板状を呈する。一方、補助ティース５ｂは、上板１５（図１参照）側の領域に形成された薄肉部ＴＷ1を有しており、当該薄肉部ＴＷ1が外側となる向きで配置されている。
【００１６】
上記の薄肉部ＴＷ1は、電機子コア７の幅方向（平面視したときに可動子の滑動方向と直交する方向を意味する。以下同じ。）の全長に亘っている。したがって、薄肉部ＴＷ1の幅と電機子コア７の幅とは互いに同じ値である。当該薄肉部ＴＷ1は、各コイル３ａ〜３ｃから引き出されたリード線Ｌ1〜Ｌ3を所定の引出し方向にガイドする際に利用されるものであり、図示の例では、各リード線Ｌ1〜Ｌ3が薄肉部ＴＷ1の主面に沿って電機子コア７の幅方向に一旦引き出された後に折り曲げられて、薄肉部ＴＷ1の主面に沿って上方に引き出されている。
【００１７】
図示を省略するが、薄肉部ＴＷ1の表面には絶縁シート等が貼付されており、これにより各リード線Ｌ1〜Ｌ3と補助ティース５ｂとの間の絶縁耐力が確保されている。なお、各コイル３ａ〜３ｃをスター接続した場合には、中性点を接地するための接地線についても、薄肉部ＴＷ1において当該接地線を所定の引出し方向にガイドすることができる。
【００１８】
このように構成された電機子１０では、各リード線Ｌ1〜Ｌ3を収容するための部材を電機子コア７とは別に設ける必要がない。例えば特許文献１に記載された端子箱を電機子１０の外側に配置する必要がない。そのため、当該電機子１０を用いたリニアモータでは、滑動方向に沿った可動子２０（図１参照）の長さを短くすることが容易である。
【００１９】
したがって、この電機子１０を用いれば、特に滑動方向に沿った可動子２０の長さの方が界磁としての固定子３０の長さよりも短いリニアモータ４０（図１参照）について、所望のストローク長さを有するものの小型化を図り易くなる。また、リード線Ｌ1〜Ｌ3を収容するための部材を電機子コア７とは別に設ける必要がない分、可動子２０の質量を低減させることができるので、当該可動子２０の単位長さあたりの推力を向上させることができる。
【００２０】
なお、各補助ティース５ａ，５ｂ（図２参照）はリニアモータ４０での磁路の一部を形成して主にコギング推力を低減させるものであり、補助ティース５ｂに占める薄肉部ＴＷ1の体積比が大きくなりすぎると磁路の磁気抵抗が増大してコギング推力が増加することがある。ただし、例えば薄肉部ＴＷ1を形成する際の前述の薄肉化の度合いを小さくすると、当該薄肉部ＴＷ1の形成に起因する磁気抵抗の増大が抑えられるので、コギング推力の増加を抑え易くなる。
【００２１】
図３は、上述の電機子１０を備えたリニアモータ４０（図１参照）でのコギング波形の一例と、補助ティースに薄肉部が形成されていない以外は図２に示した電機子１０と同様の構成を有する電機子を備えたリニアモータでのコギング波形の一例とを示すグラフである。図中の破線は、上記のリニアモータ４０でのコギング波形を示し、実線は、補助ティースに薄肉部が形成されていないリニアモータでのコギング波形を示している。
【００２２】
同図から明らかなように、２つのリニアモータでのコギング波形は殆ど一致している。このことから、補助ティースに薄肉部を設けても、当該薄肉部を設けていないリニアモータと同程度にコギング推力を抑え得ることが判る。
【００２３】
実施の形態２．
電機子におけるコイルの数は、可動子を何相の駆動電流によって滑動させるかに応じて適宜選定可能である。例えば３相の駆動電流によって可動子を滑動させる場合には、電機子でのコイルの数を３の倍数とすることができる。
【００２４】
図４は、６個のコイルを備えた電機子の一例を概略的に示す斜視図である。同図に示す電機子６０は、１列に整列配置された６つの磁極ティース５１ａ〜５１ｆと、個々の磁極ティース５１ａ〜５１ｆに巻かれた計６つのコイル５３ａ〜５３ｆと、各磁極ティース５１ａ〜５１ｆの整列方向の両端に配置された計２個の補助ティース５５ａ，５５ｂとを有する電機子コア５７を備えており、隣り合う磁極ティース同士はコイル５３ａ〜５３ｆの上方で例えば溶接により互いに連結されてヨーク部５４を形成している。
【００２５】
各磁極ティース５１ａ〜５１ｆの整列方向は可動子の滑動方向と一致している。また、補助ティース５５ａは平板状を呈しており、補助ティース５５ｂには、図２に示した補助ティース５ｂにおける薄肉部ＴＷ1と同様の構成の薄肉部ＴＷ2が形成されている。
【００２６】
このような構成を有する電機子６０は、各コイル５３ａ〜５３ｆが所定パターンで接続されて３相の駆動電流により駆動されるものであり、当該電機子６０からは３本のリード線Ｌ1〜Ｌ3が引き出される。これらのリード線Ｌ1〜Ｌ3は、実施の形態１で説明した電機子１０（図２参照）におけるのと同様にして、薄肉部ＴＷ2において所定の引出し方向にガイドされている。各リード線Ｌ1〜Ｌ3を収容するための部材を電機子コア５７とは別に設ける必要がない。
【００２７】
したがって、上記の電機子６０を用いれば、実施の形態１で説明した電機子１０を用いたときと同様の理由から、特に滑動方向に沿った可動子の長さの方が界磁としての固定子の長さよりも短いリニアモータについて、所望のストローク長さを有するものの小型化を図り易くなる。また、リード線Ｌ1〜Ｌ3を収容するための部材を電機子コア５７とは別に設ける必要がない分、可動子の単位長さあたりの推力を向上させることができる。
【００２８】
実施の形態３．
リニアモータでのコギング推力を抑えるという観点からは、各補助ティースの形状および大きさを揃えることが好ましいので、整列配置された複数の磁極ティースでの整列方向の両端に配置される補助ティースの一方に薄肉部を設ける場合には、他方の補助ティースにも同一の形状および大きさを有する薄肉部を設けることが好ましい。
【００２９】
図５は、各補助ティースに薄肉部が形成された電機子の一例を概略的に示す斜視図である。同図に示す電機子７０は、１列に整列配置された３つの磁極ティース６１ａ〜６１ｃと、個々の磁極ティース６１ａ〜６１ｃに巻かれた計３つのコイル６３ａ〜６３ｃと、各磁極ティース６１ａ〜６１ｃの整列方向の両端に配置された計２個の補助ティース６５ａ，６５ｂとを有する電機子コア６７を備えており、隣り合う磁極ティース同士はコイル６３ａ〜６３ｃの上方で例えば溶接により互いに連結されてヨーク部６４を形成している。
【００３０】
各磁極ティース６１ａ〜６１ｃの整列方向は可動子の滑動方向と一致している。また、各補助ティース６５ａ，６５ｂには、図２に示した補助ティース５ｂにおける薄肉部ＴＷ1と同様の構成の薄肉部ＴＷ3が形成されており、これらの補助ティース６５ａ，６５ｂは互いに同じ形状および大きさを有している。
【００３１】
各コイル６３ａ〜６３ｃからのリード線Ｌ1〜Ｌ3は、実施の形態１で説明した電機子１０（図２参照）におけるのと同様にして、補助ティース６５ｂに形成されている薄肉部ＴＷ3において所定の引出し方向にガイドされている。勿論、補助ティース６５ａに形成されている薄肉部ＴＷ3においてのみ、または各補助ティース６５ａ，６５ｂに形成されている各薄肉部ＴＷ3，ＴＷ3において、リード線Ｌ1〜Ｌ3を所定の引出し方向にガイドさせることもできる。各リード線Ｌ1〜Ｌ3を収容するための部材を電機子コア６７とは別に設ける必要がない。なお、リード線Ｌ1〜Ｌ3のガイドに利用しない薄肉部ＴＷ3については、絶縁シート等の貼付を省略することができる。
【００３２】
上述の構成を有する電機子７０を用いれば、実施の形態１で説明した電機子１０を用いたときと同様の理由から、特に滑動方向に沿った可動子の長さの方が界磁としての固定子の長さよりも短いリニアモータについて、所望のストローク長さを有するものの小型化を図り易くなると共に、可動子の単位長さあたりの推力を向上させることができる。また、各補助ティース６５ａ，６５ｂが同一の形状および大きさを有しているので、当該電機子７０を用いたリニアモータでのコギング推力を抑えることも容易である。さらには、補助ティースを１種類のみ揃えればよいので、２種類の補助ティースを揃える場合に比べて製造コストを削減することも容易である。
【００３３】
実施の形態４．
整列配置された複数の磁極ティースでの整列方向の両端部に配置される補助ティースに薄肉部を設ける場合、当該薄肉部には溝部を含ませることができる。このような薄肉部を用いると、リード線を変形させて所定方向にガイドするときに、変形させた箇所を上記の溝部に挿入して当該リード線を固定することができる。変形させたリード線が弾性力により復元して可動子の滑動方向に突出してしまうのを防止し易くなる。
【００３４】
図６は、溝部を含んだ薄肉部が補助ティースに形成された電機子の一例を概略的に示す斜視図であり、図７は、溝部を含んだ薄肉部が形成されている補助ティースの一例を概略的に示す斜視図である。図６に示す電機子８０は、１列に整列配置された３つの磁極ティース７１ａ〜７１ｃと、個々の磁極ティース７１ａ〜７１ｃに巻かれた計３つのコイル７３ａ〜７３ｃと、各磁極ティース７１ａ〜７１ｃの整列方向の両端に配置された計２個の補助ティース７５ａ，７５ｂとを有する電機子コア７７を備えており、隣り合う磁極ティース同士はコイル７３ａ〜７３ｃの上方で例えば溶接により互いに連結されてヨーク部７４を形成している。
【００３５】
各磁極ティース７１ａ〜７１ｃの整列方向は可動子の滑動方向と一致しており、これらの磁極ティース７１ａ〜７１ｃは隣り合うもの同士がコイル７３ａ〜７３ｃの上方で例えば溶接により互いに連結されてヨーク部７４を形成している。補助ティース７５ａは平板状を呈しており、補助ティース７５ｂには薄肉部ＴＷ4が形成されている。図６および図７に示すように、この薄肉部ＴＷ4は、可動子の上板側に位置する領域の片側を薄肉化し、一端が開放された溝部ｇ1を上記薄肉化した領域の下方に設けた形状を有している。
【００３６】
各コイル７３ａ〜７３ｃから出たリード線Ｌ1〜Ｌ3の各々が、補助ティース７５ｂに形成されている薄肉部ＴＷ4において所定の引出し方向にガイドされている。具体的には、各リード線Ｌ1〜Ｌ3が薄肉部ＴＷ4の主面に沿って電機子コア７７の幅方向に一旦引き出された後に折り曲げられて、薄肉部ＴＷ4の主面に沿って上方に引き出されている。これらのリード線Ｌ1〜Ｌ3を上方に引き出すために折り曲げた箇所は、上記の溝部ｇ1に挿入することで固定されている。このため、折り曲げた各リード線Ｌ1〜Ｌ3が弾性力により復元して可動子の滑動方向に突出してしまうことが抑えられる。なお、図示を省略するが、薄肉部ＴＷ4の内表面および外表面には絶縁シート等が貼付されており、これにより各リード線Ｌ1〜Ｌ3と補助ティース７５ｂとの間の絶縁耐力が確保されている。
【００３７】
このような構成を有する電機子８０を用いれば、実施の形態１で説明した電機子１０を用いたとき同様の理由から、特に滑動方向に沿った可動子の長さの方が界磁としての固定子の長さよりも短いリニアモータについて、所望のストローク長さを有するものの小型化を図り易くなると共に、可動子の単位長さあたりの推力を向上させることができる。また、実施の形態１で説明した電機子１０における補助ティース５ｂでの薄肉部ＴＷ1（図２参照）の体積比に比べて上記補助ティース７５ｂでの薄肉部ＴＷ4の体積比の方が小さいので、当該電機子８０では、薄肉部を設けたことに起因する磁気抵抗の増大が上記の電機子１０に比べて抑えられる。その結果として、電機子８０を用いたリニアモータでは、電機子１０を用いたリニアモータに比べてコギング推力を抑えることが容易である。
【００３８】
実施の形態５．
図８は、各補助ティースに薄肉部が形成された電機子の他の例を概略的に示す斜視図である。同図に示す電機子９０は、１列に整列配置された３つの磁極ティース８１ａ〜８１ｃと、個々の磁極ティース８１ａ〜８１ｃに巻かれた計３つのコイル８３ａ〜８３ｃと、各磁極ティース８１ａ〜８１ｃの整列方向の両端に配置された計２個の補助ティース８５ａ，８５ｂとを有する電機子コア８７を備えており、隣り合う磁極ティース同士はコイル８３ａ〜８３ｃの上方で例えば溶接により互いに連結されてヨーク部８４を形成している。
【００３９】
各磁極ティース８１ａ〜８１ｃの整列方向は可動子の滑動方向と一致している。また、各補助ティース８５ａ，８５ｂには、図７に示した補助ティース７５ｂにおける薄肉部ＴＷ4と同様の構成を有する薄肉部ＴＷ5が形成されており、これらの補助ティース８５ａ，８５ｂは互いに同じ形状および大きさを有している。
【００４０】
各コイル８３ａ〜８３ｃからのリード線Ｌ1〜Ｌ3は、実施の形態４で説明した電機子８０（図６参照）におけるのと同様にして、補助ティース８５ｂに形成されている薄肉部ＴＷ5において所定の引出し方向にガイドされている。勿論、補助ティース８５ａに形成されている薄肉部ＴＷ5においてのみ、または各補助ティース８５ａ，８５ｂに形成されている各薄肉部ＴＷ5，ＴＷ5において、リード線Ｌ1〜Ｌ3を所定の引出し方向にガイドさせることもできる。各リード線Ｌ1〜Ｌ3を収容するための部材を電機子コア８７とは別に設ける必要がない。なお、リード線Ｌ1〜Ｌ3のガイドに利用しない薄肉部ＴＷ5については、絶縁シート等の貼付を省略することができる。
【００４１】
このような構成を有する電機子９０を用いれば、実施の形態１で説明した電機子１０を用いたときと同様の理由から、特に滑動方向に沿った可動子の長さの方が固定子での界磁の長さよりも短いリニアモータについて、所望のストローク長さを有するものの小型化を図り易くなると共に、可動子の単位長さあたりの推力を向上させることができる。また、実施の形態２で説明した電機子６０におけるのと同様の理由から、当該電機子９０を用いたリニアモータでのコギング推力を抑えることが容易であると共に、製造コストを削減することも容易である。
【００４２】
実施の形態６．
図９は、補助ティースに薄肉部が形成された電機子の更に他の例を概略的に示す斜視図である。同図に示す電機子１００は、１列に整列配置された３つの磁極ティース９１ａ〜９１ｃと、個々の磁極ティース９１ａ〜９１ｃに巻かれた計３つのコイル９３ａ〜９３ｃと、各磁極ティース９１ａ〜９１ｃの整列方向の両端に配置された計２個の補助ティース９５ａ，９５ｂとを有する電機子コア９７を備えており、隣り合う磁極ティース同士はコイル９３ａ〜９３ｃの上方で例えば溶接により互いに連結されてヨーク部９４を形成している。
【００４３】
各磁極ティース９１ａ〜９１ｃの整列方向は可動子の滑動方向と一致している。また、補助ティース９５ａは平板状を呈する。補助ティース９５ｂは、中央部に形成された当該補助ティース９５ｂの高さ方向の全長に亘る薄肉部ＴＷ6を有しており、当該薄肉部ＴＷ6が外側となる向きで電機子コア９７の端部に配置されている。
【００４４】
各コイル９３ａ〜９３ｃからのリード線Ｌ1〜Ｌ3は、補助ティース９５ｂに形成されている薄肉部ＴＷ6において所定の引出し方向にガイドされている。具体的には、各リード線Ｌ1〜Ｌ3がヨーク部９４上に一旦引き出されてから薄肉部ＴＷ6の主面に沿って電機子コア９７の下方に向けて引き出され、その後に折り曲げられて、上方に向けて引き出されている。なお、図示を省略するが、ヨーク部９４の上面および薄肉部ＴＷ6の表面には絶縁シート等が貼付されており、これにより各リード線Ｌ1〜Ｌ3とヨーク部９４、補助ティース９５ｂとの間の絶縁耐力が確保されている。
【００４５】
このような構成を有する電機子１００を用いても、実施の形態１で説明した電機子１０を用いたときと同様の理由から、特に滑動方向に沿った可動子の長さの方が固定子での界磁の長さよりも短いリニアモータについて、所望のストローク長さを有するものの小型化を図り易くなると共に、可動子の単位長さあたりの推力を向上させることができる。
【００４６】
実施の形態７．
リニアモータの電機子においては、補助ティースを用いることなく電機子コアを構成することもできる。すなわち、補助ティースは必須の構成部材ではなく、省略することも可能である。補助ティースを省略する場合には、例えばヨーク部に薄肉部を形成することができる。
【００４７】
図１０は、ヨーク部に薄肉部が形成された電機子の一例を概略的に示す斜視図である。同図に示す電機子１１０は、１列に整列配置された３つの磁極ティース１０１ａ〜１０１ｃと、個々の磁極ティース１０１ａ〜１０１ｃに巻かれた計３つのコイル１０３ａ〜１０３ｃとを有する電機子コア１０７を備えており、隣り合う磁極ティース同士はコイル１０３ａ〜１０３ｃの上方で例えば溶接により互いに連結されてヨーク部９４を形成している。補助ティースは有していない。
【００４８】
各磁極ティース１０１ａ〜１０１ｃの整列方向は可動子の滑動方向と一致しており、上記のヨーク部１０４における上記滑動方向の一端部をその全幅に亘って薄肉化することで、ここに薄肉部ＴＷ7が形成されている。
【００４９】
各コイル１０３ａ〜１０３ｃからのリード線Ｌ1〜Ｌ3は、ヨーク部１０４に形成されている薄肉部ＴＷ7において所定の引出し方向にガイドされている。具体的には、各リード線Ｌ1〜Ｌ3が薄肉部ＴＷ7の主面に沿って電機子コア１０７の幅方向に一旦引き出された後に折り曲げられて、薄肉部ＴＷ7の主面に沿って前方に引き出されている。なお、図示を省略するが、薄肉部ＴＷ7の表面には絶縁シート等が貼付されており、これにより各リード線Ｌ1〜Ｌ3とヨーク部１０４との間の絶縁耐力が確保されている。
【００５０】
このような構成を有する電機子１１０を用いれば、実施の形態１で説明した電機子１０を用いたときと同様の理由から、特に滑動方向に沿った可動子の長さの方が界磁としての固定子の長さよりも短いリニアモータについて、所望のストローク長さを有するものの小型化を図り易くなると共に、可動子の単位長さあたりの推力を向上させることができる。
【００５１】
実施の形態８．
図１１は、ヨーク部に薄肉部が形成された電機子の他の例を概略的に示す斜視図である。同図に示す電機子１２０は、１列に整列配置された３つの磁極ティース１１１ａ〜１１１ｃと、個々の磁極ティース１１１ａ〜１１１ｃに巻かれた計３つのコイル１１３ａ〜１１３ｃとを有する電機子コア１１７を備えており、隣り合う磁極ティース同士はコイル１１３ａ〜１１３ｃの上方で例えば溶接により互いに連結されてヨーク部１０４を形成している。補助ティースは有していない。
【００５２】
各磁極ティース１１１ａ〜１１１ｃの整列方向は可動子の滑動方向と一致しており、上記のヨーク部１１４における上記滑動方向の一端部での幅方向片側を薄肉化することで、ここに薄肉部ＴＷ8が形成されている。
【００５３】
各コイル１１３ａ〜１１３ｃからのリード線Ｌ1〜Ｌ3は、ヨーク部１１４に形成されている薄肉部ＴＷ8において所定の引出し方向にガイドされている。具体的には、各リード線Ｌ1〜Ｌ3が薄肉部ＴＷ8の主面に沿って電機子コア１１７の幅方向に一旦引き出された後に折り曲げられて、薄肉部ＴＷ8の主面に沿って前方に引き出されている。なお、図示を省略するが、薄肉部ＴＷ8の表面には絶縁シート等が貼付されており、これにより各リード線Ｌ1〜Ｌ3とヨーク部１１４との間の絶縁耐力が確保されている。
【００５４】
このような構成を有する電機子１２０を用いれば、実施の形態１で説明した電機子１０を用いたときと同様の理由から、特に滑動方向に沿った可動子の長さの方が界磁としての固定子の長さよりも短いリニアモータについて、所望のストローク長さを有するものの小型化を図り易くなると共に、可動子の単位長さあたりの推力を向上させることができる。また、実施の形態７で説明した電機子１１０におけるヨーク部１０４での薄肉部ＴＷ6（図１０参照）の体積比に比べて上記ヨーク部１１４での薄肉部ＴＷ8の体積比の方が小さいので、当該電機子１２０では、電機子１１０に比べて薄肉部を設けたことに起因する磁気抵抗の増大が抑えられる。その結果として、電機子１２０を用いたリニアモータでは、電機子１１０を用いたリニアモータに比べてコギング推力を抑えることが容易である。
【００５５】
実施の形態９．
図１２は、リニアモータの他の例を概略的に示す斜視図である。同図に示すリニアモータ２４０は、可動子２２０と固定子２３０とを備えている。そして、可動子２２０は電機子２１０と該電機子２１０上に配置された上板２１５とを有しており、固定子２３０は、Ｕ字状のヨーク２２３と、該ヨーク２２３において互いに対向している２つの内周面にそれぞれ一列に整列配置された複数の永久磁石２２５とを有している。このリニアモータ２４０では、上記の電機子２１０に３相の駆動電流を所定のパターンで通電して所定の向きの移動磁界を発生させて、可動子２２０を固定子２３０上で往復自在に滑動させる。
【００５６】
図１３は、図１２に示した電機子２１０を概略的に示す斜視図である。同図に示す電機子２１０は、長手方向を揃えて１列に整列配置された計３つの磁極ティース２０１ａ〜２０１ｃと、個々の磁極ティース２０１ａ〜２０１ｃに２つずつ巻かれた計６つのコイル２０３ａ〜２０３ｆと、各磁極ティース２０１ａ〜２０１ｃの整列方向の両端に配置された計２個の補助ティース２０５ａ，２０５ｂとを有する電機子コア２０７を備えており、隣り合う磁極ティース同士は中央部で例えば溶接により互いに連結されてヨーク部２０４を形成している。
【００５７】
各磁極ティース２０１ａ〜２０１ｃの整列方向は図１２に示した可動子２２０の滑動方向と一致している。磁極ティース２０１ａにおける長手方向の一方の側にコイル２０３ａが形成されており、他方の側にコイル２０３ｄが形成されている。また、磁極ティース２０１ｂにおける長手方向の一方の側にコイル２０３ｂが形成されており、他方の側にコイル２０３ｅが形成されている。そして、磁極ティース２０１ｃにおける長手方向の一方の側にコイル２０３ｃが形成されており、他方の側にコイル２０３ｆが形成されている。各コイル２０３ａ〜２０３ｆは、磁極ティースに巻回した導線を樹脂モールドすることによって作製されており、これらのコイル２０３ａ〜２０３ｂは互いに接続されている。
【００５８】
各補助ティース２０５ａ，２０５ｂは、各磁極ティース２０１ａ〜２０１ｃの配列方向の両端に配置されている。換言すれば、図１２に示した可動子２２０の滑動方向に沿った電機子コア２０５での両端部に配置されている。これらの補助ティース２０５ａ，２０５ｂのうち、補助ティース２０５ａは平板状を呈する。一方、補助ティース２０５ｂは、中央部に形成されて当該補助ティース２０５ｂの高さ方向の全長に亘る薄肉部ＴＷ11を有しており、当該薄肉部ＴＷ11が外側となる向きで配置されている。
【００５９】
各コイル２０３ａ〜２０３ｆからのリード線Ｌ11〜Ｌ16は、補助ティース２０５ｂに形成されている薄肉部ＴＷ11において所定の引出し方向にガイドされている。具体的には、各リード線Ｌ11〜Ｌ16が薄肉部ＴＷ11の主面に沿って電機子コア２０７の下方に向けて一旦引き出され、同じ磁極ティースに形成されている２つのコイルから引き出されたリード線同士が結線されて計３本のリード線にまとめられた後に折り曲げられて、上方に向けて引き出されている。
【００６０】
図示を省略するが、薄肉部ＴＷ11の表面には絶縁シート等が貼付されており、これにより各リード線Ｌ11〜Ｌ16と補助ティース２０５ｂとの間の絶縁耐力が確保されている。なお、各コイル２０３ａ〜２０３ｆをスター接続した場合には、中性点を接地するための接地線についても、その引出し方向を薄肉部ＴＷ11により規制することができる。
【００６１】
このような構成を有する電機子２１０を用いれば、実施の形態１で説明した電機子１０を用いたときと同様の理由から、特に滑動方向に沿った可動子の長さの方が界磁としての固定子の長さよりも短いリニアモータについて、所望のストローク長さを有するものの小型化を図り易くなると共に、可動子の単位長さあたりの推力を向上させることができる。
【００６２】
実施の形態１０．
図１４は、図１２に示したタイプのリニアモータで可動子に用いられる電機子の他の例を概略的に示す斜視図である。同図に示す電機子２６０は、図１３に示した電機子２１０と同様に、長手方向を揃えて１列に整列配置された計３つの磁極ティース２５１ａ〜２５１ｃと、個々の磁極ティース２５１ａ〜２５１ｃに２つずつ巻かれた計６つのコイル２５３ａ〜２５３ｆと、各磁極ティース２５１ａ〜２５１ｃの整列方向の両端に配置された計２個の補助ティース２５５ａ，２５５ｂとを有する電機子コア２５７を備えており、隣り合う磁極ティース同士は中央部で例えば溶接により互いに連結されてヨーク部２５４を形成している。
【００６３】
各磁極ティース２５１ａ〜２５１ｃの整列方向は可動子の滑動方向と一致している。また、補助ティース２５５ａは平板状を呈しており、補助ティース２５５ｂには薄肉部ＴＷ12が形成されている。この薄肉部ＴＷ12は、上板２１５（図１２参照）側に位置する領域の中央部を薄肉化し、当該薄肉化した領域の下方にポケット状の溝部ｇ2を設けた形状を有している。補助ティース２５５ｂは、薄肉部ＴＷ12が外側となる向きで電機子コア２５７の端部に配置されている。
【００６４】
各コイル２５３ａ〜２５３ｆからのリード線Ｌ11〜Ｌ16は、補助ティース２５５ｂに形成されている薄肉部ＴＷ12において所定の引出し方向にガイドされている。具体的には、同じ磁極ティースに形成されている２つのコイルから引き出されたリード線同士が結線されて計３本のリード線にまとめられた後に折り曲げられ、結線箇所および折り曲げた箇所をポケット状の溝部ｇ2に挿入した状態で上方に引き出されている。上記折り曲げた箇所は、ポケット状の溝部ｇ2に挿入することで固定されている。このため、折り曲げられた各リード線が弾性力により復元して可動子の滑動方向に突出してしまうことが抑えられる。なお、図示を省略するが、薄肉部ＴＷ12の内表面および外表面には絶縁シート等が貼付されており、これにより各リード線Ｌ11〜Ｌ16と補助ティース２５５ｂとの間の絶縁耐力が確保されている。
【００６５】
このような構成を有する電機子２６０を用いれば、実施の形態１で説明した電機子１０を用いたときと同様の理由から、特に滑動方向に沿った可動子の長さの方が界磁としての固定子の長さよりも短いリニアモータについて、所望のストローク長さを有するものの小型化を図り易くなると共に、可動子の単位長さあたりの推力を向上させることができる。また、実施の形態９で説明した電機子２１０における補助ティース２０５ｂでの薄肉部ＴＷ11（図１３参照）の体積比に比べて上記補助ティース２５５ｂでの薄肉部ＴＷ12の体積比の方が小さいので、当該電機子２６０では、薄肉部を設けたことに起因する磁気抵抗の増大が上記の電機子２１０に比べて抑えられる。その結果として、電機子２６０を用いたリニアモータでは、電機子２１０を用いたリニアモータに比べてコギング推力を抑えることが容易である。
【００６６】
実施の形態１１．
リニアモータの電機子においては、電機子コアを構成する各磁極ティース同士を溶接により連結させる他に、所望の連結部材を用いて各磁極ティースを連結させることもできる。このとき、隣り合う磁極ティースは互いに接触していてもよいし、所望の磁気回路を形成することができる範囲内で互いに離隔していてもよい。
【００６７】
図１５は、各磁極ティースが連結部材により連結されている電機子の一例を概略的に示す斜視図である。同図に示す電機子３２０は、３つの磁極ティース３１１ａ〜３１１ｃと、各磁極ティース３１１ａ〜３１１ｃを一列に連結する角棒状の２つの連結部材３１９ａ，３１９ｂと、個々の磁極ティース３１１ａ〜３１１ｃに巻かれた計３つのコイル３１３ａ〜３１３ｃとを有する電機子コア３１７を備えている。
【００６８】
隣り合う磁極ティースは互いに接触していてもよいし、所望の磁気回路を形成することができる範囲内で互いに離隔していてもよい。各連結部材３１９ａ，３１９ｂは各磁極ティース３１１ａ〜３１１ｃに溶接されており、当該連結部材３１９ａ，３１９ｂの上面には電機子３２０を他の部材に固定する際の便宜を図るために設けられたねじ穴ＳＨが開口している。個々の連結部材３１９ａ，３１９ｂは上記の磁気回路の形成に寄与しない。
【００６９】
これらの点を除けば、図示の電機子コア３２０は図１１に示した電機子コア１２０と同様の構成を有している。図１５に示した構成部材のうちで図１１に示した構成部材と共通するものについては、図１１で用いた参照符号での数値部分に２００を加えた参照符号を付してその説明を省略する。なお、図１５中の参照符号ＴＷ8は、磁極ティース３１１ｃの上部に形成された薄肉部を示しており、参照符号Ｗは連結部材３１９ａ，３１９ｂと磁極ティース３１１ａ〜３１１ｃとの溶接箇所を示している。
【００７０】
このような構成を有する電機子３２０を用いれば、実施の形態８で説明した電機子１２０（図１１参照）を用いたときの同様の技術的効果が得られる他に、当該電機子３２０とその上に配置される部材との間隔が電機子１２０を用いたときよりも連結部材３１９ａ，３１９ｂの高さ分だけ広くなるので、各リード線Ｌ1〜Ｌ3を所定の方向にガイドし易くなるという技術的効果も得られる。
【００７１】
以上、本発明のリニアモータの電機子およびリニアモータそれぞれについて実施の形態を挙げて説明したが、前述のように、本発明は上述の形態に限定されるものではない。例えば、本発明の電機子における薄肉部の形状をどのようなものとするかは、磁気抵抗等を考慮して適宜変更可能である。また、薄肉部を除いた電機子の構成についても、当該電機子に求められる性能等を考慮して適宜選定可能である。本発明のリニアモータにおける固定子の構成についても同様である。本発明については、上述したもの以外にも種々の変形、修飾、組み合わせ等が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】リニアモータの一例を概略的に示す斜視図である。
【図２】本発明のリニアモータの電機子であって、図１に示したリニアモータに用いられている電機子を概略的に示す斜視図である。
【図３】図２に示した電機子を備えたリニアモータでのコギング波形の一例と、補助ティースに薄肉部が形成されていない以外は図２に示した電機子と同様の構成を有する電機子を備えたリニアモータでのコギング波形の一例とを示すグラフである。
【図４】本発明のリニアモータの電機子のうちで６個のコイルを備えたものの一例を概略的に示す斜視図である。
【図５】本発明のリニアモータの電機子のうちで各補助ティースに薄肉部が形成されたものの一例を概略的に示す斜視図である。
【図６】本発明のリニアモータの電機子のうちで溝部を含んだ薄肉部が補助ティースに形成されたものの一例を概略的に示す斜視図である。
【図７】溝部を含んだ薄肉部が形成された補助ティースの一例を概略的に示す斜視図である。
【図８】本発明のリニアモータの電機子のうちで各補助ティースに薄肉部が形成されたものの他の例を概略的に示す斜視図である。
【図９】本発明のリニアモータの電機子のうちで補助ティースに薄肉部が形成されたものの更に他の例を概略的に示す斜視図である。
【図１０】本発明のリニアモータの電機子のうちでヨーク部に薄肉部が形成されたものの一例を概略的に示す斜視図である。
【図１１】本発明のリニアモータの電機子のうちでヨーク部に薄肉部が形成されたものの他の例を概略的に示す斜視図である。
【図１２】リニアモータの他の例を概略的に示す斜視図である。
【図１３】本発明のリニアモータの電機子であって、図１２に示したリニアモータに用いられている電機子を概略的に示す斜視図である。
【図１４】本発明のリニアモータの電機子のうちで図１２に示したタイプのリニアモータで可動子に用いられる電機子の他の例を概略的に示す斜視図である。
【図１５】本発明のリニアモータの電機子のうちで各磁極ティースが連結部材により連結されているものの一例を概略的に示す斜視図である。
【符号の説明】
【００７３】
１ａ〜１ｃ  磁極ティース
３ａ〜３ｃ  コイル
４  ヨーク部
５ａ，５ｂ  補助ティース
７  電機子コア
１０  電機子
２０  可動子
４０  リニアモータ
５１ａ〜５１ｆ，６１ａ〜６１ｃ，７１ａ〜７１ｃ，８１ａ〜８１ｃ，９１ａ〜９１ｃ  磁極ティース
５３ａ〜５３ｆ，６３ａ〜６３ｃ，７３ａ〜７３ｃ，８３ａ〜８３ｃ，９３ａ〜９３ｃ  コイル
５４，６４，７４，８４，９４  ヨーク部
５５ａ，５５ｂ，６５ａ，６５ｂ，７５ａ，７５ｂ，８５ａ，８５ｂ，９５ａ，９５ｂ  補助ティース
５７，６７，７７，８７，９７  電機子コア
６０，７０，８０，９０，１００  電機子
１０１ａ〜１０１ｃ，１１１ａ〜１１１ｃ  磁極ティース
１０３ａ〜１０３ｃ，１１３ａ〜１１３ｃ  コイル
１０４，１１４  ヨーク部
１０７，１１７  電機子コア
１１０，１２０  電機子
２０１ａ〜２０１ｃ，２５１ａ〜２５１ｃ  磁極ティース
２０３ａ〜２０３ｆ，２５３ａ〜２５３ｆ  コイル
２０４，２５４  ヨーク部
２０５ａ，２０５ｂ，２５５ａ，２５５ｂ  補助ティース
２０７，２５７  電機子コア
２１０，２６０  電機子
２２０  可動子
２４０  リニアモータ
３１１ａ〜３１１ｃ  磁極ティース
３１３ａ〜３１３ｃ  コイル
３１４  ヨーク部
３１７  電機子コア
３２０  電機子
Ｌ1〜Ｌ3，Ｌ11〜Ｌ16  リード線
ＴＷ1〜ＴＷ8，ＴＷ11，ＴＷ12  薄肉部
ｇ1，ｇ2  溝部
【図１】
0004942614.tif 000002
【図２】
0004942614.tif 000003
【図３】
0004942614.tif 000004
【図４】
0004942614.tif 000005
【図５】
0004942614.tif 000006
【図６】
0004942614.tif 000007
【図７】
0004942614.tif 000008
【図８】
0004942614.tif 000009
【図９】
0004942614.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0004942614.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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