(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交互に極性が異なる永久磁石を隣り合わせに並べて配置した界磁ヨークと、前記界磁ヨークの長手方向に沿って前記永久磁石の磁石列と磁気的空隙を介して対向配置した電機子とを備え、前記電機子は、略Ｉ字状の電磁鋼板を上下に積層してなる複数のコアブロックを順次に嵌合連結した電機子コアと、前記各々のコアブロックに巻装した２組のコイル列からなる電機子コイルで構成され、前記界磁ヨークと前記電機子との何れか一方を固定子に、他方を可動子として、前記界磁ヨークと前記電機子を相対的に走行するようにしたリニアモータにおいて、
前記各々のコアブロックは、相数の整数倍の個数を有しており、
前記コアブロックの表面には、該コアブロックの長手方向の軸対象位置にある前記２組のコイル列からなる電機子コイルの間に配置された給電側結線基板と、前記給電側結線基板の両側に位置するように前記電機子コイル群のコイルエンド上部に配置されたコイル間接続基板および中性点板が設けられると共に、前記各相の電機子コイルから引き出されたコイル巻き始めとコイル巻き終りとなる二つのリード線の何れか一方を渡り線処理側、中性点処理側となるようにそれぞれ前記コイル間接続基板および前記中性点板に接続し、他方を給電側となるように前記給電側接続基板に接続するように構成してあり、
前記基板の相互間に、電気絶縁性を確保するガラスエポキシ樹脂を鋏み込んであり、
前記電機子は、前記電機子コア、前記電機子コイルおよび前記各々の配線基板を覆うように樹脂でモールドしてあることを特徴とするリニアモータの電機子コイル接続装置。
【請求項２】
交互に極性が異なる永久磁石を隣り合わせに並べて配置した界磁ヨークと、前記界磁ヨークの長手方向に沿って前記永久磁石の磁石列と磁気的空隙を介して対向配置した電機子とを備え、前記電機子は、略Ｉ字状の電磁鋼板を上下に積層してなる複数のコアブロックを順次に嵌合連結した電機子コアと、前記各々のコアブロックの左右にそれぞれ巻装した２組のコイル列からなる電機子コイルで構成され、前記界磁ヨークと前記電機子との何れか一方を固定子に、他方を可動子として、前記界磁ヨークと前記電機子を相対的に走行するようにしたリニアモータにおいて、
前記電機子コイルは同一方向にコイル巻き始めと巻き終りを必要数モータの進行方向に並ばせ、
前記電機子コイルの口出し位置は各コイル列におけるコアブロックの歯先端部側に設けられており、
該コアブロックの軸対象位置にある各コイル列の一方と他方に前記各コイルの口出し線のそれぞれを結線させるプリント配線された第１コイル間接続基板と第２コイル間接続基板を備えており、
前記第１コイル間接続基板の表面側と、前記第１コイル間接続基板の表面側を反転してなる第２コイル間接続基板の裏面側を、電機子コイルのコアブロックに対する外部側の上面の結線に適用してあり、
前記プリント配線された基板の相互間に、電気絶縁性を確保するガラスエポキシ樹脂を鋏み込んであり、
前記電機子は、前記電機子コア、前記電機子コイルおよび前記各々の配線基板を覆うように樹脂でモールドしてあることを特徴とするリニアモータの電機子コイル接続装置。
【請求項３】
交互に極性が異なる永久磁石を隣り合わせに並べて配置した界磁ヨークと、前記界磁ヨークの長手方向に沿って前記永久磁石の磁石列と磁気的空隙を介して対向配置した電機子とを備え、前記電機子は、略Ｉ字状の電磁鋼板を上下に積層してなる複数のコアブロックを順次に嵌合連結した電機子コアと、前記各々のコアブロックの左右にそれぞれ巻装した２組のコイル列からなる電機子コイルで構成され、前記界磁ヨークと前記電機子との何れか一方を固定子に、他方を可動子として、前記界磁ヨークと前記電機子を相対的に走行するようにしたリニアモータにおいて、
前記電機子コイルは同一方向にコイル巻き始めと巻き終りを必要数モータの進行方向に並ばせ、
電機子コイルの口出し位置は各コイル列における一方がコアブロックの歯先端部側、他方が歯先と反対位置にある根元側となるように設けられており、
該コアブロックの軸対象位置にある各コイル列の一方と他方に前記各コイルの口出し線のそれぞれを結線させるプリント配線された第１コイル間接続基板と第２コイル間接続基板を備えており、
前記第１コイル間接続基板の表面側と、前記第２コイル間接続基板の表面側を、電機子コイルのコアブロックに対する外部側の上面の結線に適用しており、
前記プリント配線された基板の相互間に、電気絶縁性を確保するガラスエポキシ樹脂を鋏み込んであり、
前記電機子は、前記電機子コア、前記電機子コイルおよび前記各々の配線基板を覆うように樹脂でモールドしてあることを特徴とするリニアモータの電機子コイル接続装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＦＡ機器の搬送システム、例えば工作機械のテーブル送りなどに利用される吸引力相殺型のリニアモータに関し、特に複数のコアブロックで順次連結してなる電機子コアに装着される電機子コイルを、接続基板を介して結線を行うリニアモータの電機子コイル接続装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ＦＡ機器の搬送システム、例えば工作機械のテーブル送りなどに利用される吸引力相殺型のリニアモータが提案されている。
図５は本発明と従来技術に共通なリニアモータの推力方向から視た正断面図である。なお、図ではムービングコイル型のリニアモータを例示する。
図において、501 はリニアモータ、506 は平板状の界磁ヨーク、505 は界磁ヨーク506 に交互に極性が異なる界磁極を構成する複数の永久磁石、502 は永久磁石505 の磁極面に空隙を介して対向する電機子、503 は複数の電磁鋼板を上下に積層してなる電機子コアであって、電機子取付ボルト532 により電機子取付板504 に固定している。507 は電機子コアのティース間に位置するスロットに巻装された電機子コイルである。
このような構成のリニアモータ501 は、界磁極を有する界磁ヨーク506 側を可動子に、電機子502 側を固定子として、電機子502 を界磁ヨーク506 の長手方向（紙面と垂直方向）に向かって走行するようになっている。
以下第１の従来技術および第２の従来技術に詳しく説明する。
【０００３】
[ 第１の従来技術 ]
図６は第１の従来技術であって、図５のＣ−Ｃ’線に沿うリニアモータ電機子を下面側から視たストローク長さ方向に延びる電機子の平面図、図７はコイル導体を接続する導体接続板の斜視図である。
電機子コア503 は、図６に示すように電磁鋼板を略Ｉ字状に打ち抜いて積層してなる複数のコアブロック531 で構成されており、コアブロック531 を順次、嵌合連結している。
各々のコアブロック531 は、相数の整数倍の個数[ 本例では３相で９個] を有しており、図５に示すように電機子コア503 の下面側の継鉄部に沿った電機子コイル507 のコイルエンド部の内周側のスペースＳには、絶縁処理を施した、例えばガラスエポキシ樹脂材からなる配線基板を設けている。
図６において、513 は配線基板であり、この配線基板513 に、電機子コイル507a〜507iのうち、同相コイル間の渡り線となる第１導体接続板509a〜509c、510a〜510cおよび異相間コイルの中性点となる第２導体接続板514 を設けている。
なお、配線基板513 、第１導体接続板509a〜509c、510a〜510c、および第２導体接続板514 の固定は、図６に示す配線基板513 内に、例えば図示しないレール溝などを設け、第１および第２導体接続板をレール溝 (不図示) に挿入して自在に取付けるようにすると共に、配線基板513 内で各相コイル間と図示しない電源とを導通させている。
【０００４】
ここでこれらのコイル導体を接続する結線の構成を図７を用いて説明する。
各相電機子コイル507a〜507iの中はＯＰＥＮ、ＣＬＯＳＥ、ＯＰＥＮ……の順で接続している。Ｕ相の電機子コイル507a〜507cのうち、コイル導体507bと507cの巻き始め側を渡り線となる第１導体接続板509aで接続し、コイル導体507aと507bの巻き終り側を渡り線となる第１導体接続板510aで接続している。
同様に、Ｖ相の電機子コイル507d〜507fでは、コイル導体507eと507fの巻き始め側を渡り線となる第１導体接続板509bで接続し、コイル導体507dと507eの巻き終り側を渡り線となる第１導体接続板510bで接続している。Ｗ相についても全く同じである。
さらに、不図示の電源と接続するリード線508a,508d,508gは、コイル導体507a,507d,507gの巻き始め側に接続しており、各相の電機子コイルのうち、コイル導体507c,507f,507iの巻き終り側を中性点となる第２導体接続板514 により接続している。
【０００５】
[ 第２の従来技術 ]
また、第２の従来技術として図８に示すようなリニアモータの電機子の各接続方法が行われていた。
図８は第２の従来技術であって、リニアモータの電機子に設けられたコイル間接続基板の一部を切欠いた平面図である。図８に示すように各コイルから出る口出し線3a1,3b1 、3a2,3b2 を結線する際、左右のコイル２を結線するため、必要以上に無駄なスペースを持った大きなコイル間接続基板66が必要であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが第１の従来技術では、リニアモータ電機子の発生磁気力・極数が大きくなった場合、電機子の総数も増えるため、これによりコアブロック531 から出るコイル導体の数も増加するので、コイルの接続処理工数、コイル接続に要する導体接続基板の形状も複雑でかつスペースも大きくなり、リニアモータの電機子の単位体積あたりの重量の増大という問題があった。
さらに第２の従来技術では、電機子コイルがコアブロックのティース両側に配置されるため、これを結線するコイル間接続基板の基板形状が大きくなったり、後工程で樹脂モールドを行う際、基板が仕切り板となって、樹脂が充填不足となる問題も生じ、製造コスト面、樹脂モールド面で不利であった。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、第１の目的はコイルの接続処理工数およびコイル接続に要するスペースを削除することができ、電機子の単位体積あたりの重量を小さくして電機子の剛性を向上させることが可能なリニアモータの電機子接続装置を提供すること、また第２の目的は電機子コアに樹脂モールドを充填しやすくすることができる、製造コストの安価な、リニアモータの電機子コイル接続装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、交互に極性が異なる永久磁石を隣り合わせに並べて配置した界磁ヨークと、前記界磁ヨークの長手方向に沿って前記永久磁石の磁石列と磁気的空隙を介して対向配置した電機子とを備え、前記電機子は、略Ｉ字状の電磁鋼板を上下に積層してなる複数のコアブロックを順次に嵌合連結した電機子コアと、前記各々のコアブロックに巻装した２組のコイル列からなる電機子コイルで構成され、前記界磁ヨークと前記電機子との何れか一方を固定子に、他方を可動子として、前記界磁ヨークと前記電機子を相対的に走行するようにしたリニアモータにおいて、前記各々のコアブロックは、相数の整数倍の個数を有しており、前記コアブロックの表面には、該コアブロックの長手方向の軸対象位置にある前記２組のコイル列からなる電機子コイルの間に配置された給電側結線基板と、前記給電側結線基板の両側に位置するように前記電機子コイル群のコイルエンド上部に配置されたコイル間接続基板および中性点板が設けられると共に、前記各相の電機子コイルから引き出されたコイル巻き始めとコイル巻き終りとなる二つのリード線の何れか一方を渡り線処理側、中性点処理側となるようにそれぞれ前記コイル間接続基板および前記中性点板に接続し、他方を給電側となるように前記給電側接続基板に接続するように構成してあり、前記基板の相互間に、電気絶縁性を確保するガラスエポキシ樹脂を鋏み込んであり、前記電機子は、前記電機子コア、前記電機子コイルおよび前記各々の配線基板を覆うように樹脂でモールドしたものである。
【０００８】
請求項１の発明によれば、上記構成にしたので、複数に分割されたコアブロックを用いた構造のリニアモータの電機子コイル接続処理で、接続処理工数が従来に較べて大幅に削減、また処理部寸法も小さくすることができる。その結果、リニアモータの高さ寸法を下げ、リニアモータ収納スペースの削減、また重心が低くなるということで剛性が高くなり制御的にも有利になるという特段の効果を奏する。
【０００９】
請求項２の発明は、交互に極性が異なる永久磁石を隣り合わせに並べて配置した界磁ヨークと、前記界磁ヨークの長手方向に沿って前記永久磁石の磁石列と磁気的空隙を介して対向配置した電機子とを備え、前記電機子は、略Ｉ字状の電磁鋼板を上下に積層してなる複数のコアブロックを順次に嵌合連結した電機子コアと、前記各々のコアブロックの左右にそれぞれ巻装した２組のコイル列からなる電機子コイルで構成され、前記界磁ヨークと前記電機子との何れか一方を固定子に、他方を可動子として、前記界磁ヨークと前記電機子を相対的に走行するようにしたリニアモータにおいて、前記電機子コイルは同一方向にコイル巻き始めと巻き終りを必要数モータの進行方向に並ばせ、前記電機子コイルの口出し位置は各コイル列におけるコアブロックの歯先端部側に設けられており、該コアブロックの軸対象位置にある各コイル列の一方と他方に前記各コイルの口出し線のそれぞれを結線させるプリント配線された第１コイル間接続基板と第２コイル間接続基板を備えており、前記第１コイル間接続基板の表面側と、前記第１コイル間接続基板の表面側を反転してなる第２コイル間接続基板の裏面側を、電機子コイルのコアブロックに対する外部側の上面の結線に適用してあり、前記プリント配線された基板の相互間に、電気絶縁性を確保するガラスエポキシ樹脂を鋏み込んであり、前記電機子は、前記電機子コア、前記電機子コイルおよび前記各々の配線基板を覆うように樹脂でモールドしたものである。
【００１０】
請求項３の発明は、交互に極性が異なる永久磁石を隣り合わせに並べて配置した界磁ヨークと、前記界磁ヨークの長手方向に沿って前記永久磁石の磁石列と磁気的空隙を介して対向配置した電機子とを備え、前記電機子は、略Ｉ字状の電磁鋼板を上下に積層してなる複数のコアブロックを順次に嵌合連結した電機子コアと、前記各々のコアブロックの左右にそれぞれ巻装した２組のコイル列からなる電機子コイルで構成され、前記界磁ヨークと前記電機子との何れか一方を固定子に、他方を可動子として、前記界磁ヨークと前記電機子を相対的に走行するようにしたリニアモータにおいて、前記電機子コイルは同一方向にコイル巻き始めと巻き終りを必要数モータの進行方向に並ばせ、電機子コイルの口出し位置は各コイル列における一方がコアブロックの歯先端部側、他方が歯先と反対位置にある根元側となるように設けられており、該コアブロックの軸対象位置にある各コイル列の一方と他方に前記各コイルの口出し線のそれぞれを結線させるプリント配線された第１コイル間接続基板と第２コイル間接続基板を備えており、前記第１コイル間接続基板の表面側と、前記第２コイル間接続基板の表面側を、電機子コイルのコアブロックに対する外部側の上面の結線に適用しており、前記プリント配線された基板の相互間に、電気絶縁性を確保するガラスエポキシ樹脂を鋏み込んであり、前記電機子は、前記電機子コア、前記電機子コイルおよび前記各々の配線基板を覆うように樹脂でモールドしたものである。
【００１１】
このようにして、請求項２、３の本発明によれば、上記構成にしたので、基板の種類がコイル形状程度の幅の短い基板一つで済み、コストダウン効果も期待できる。さらに、モールドする際も樹脂が充填し易くなるという顕著な効果もある。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。すべての図面において同一符号は同一若しくは相当部材とする。
[ 第１の実施例]
図１は、本発明の第１の実施例を示すリニアモータの電機子コイル接続装置を示す図であって、電機子を上から視た平面図である。
電機子コアは、複数のコアブロック531 を順次嵌合したものであり、これに電機子コイル507 を巻装している。
このコアブロック531 からは、巻き始め3a、巻き終り3bの２つのリード線が出ている。本例では、巻き始め3a、巻き終り3bのどちらか片方を渡り線処理、もしくは中性点処理側とし、もう一方を給電側とする。
そしてこれらリード線の一端を、軸対象にある２つの電機子コイル群の間に配置された給電側結線基板５に接続処理し、コイル間接続処理側を、反固定側の電機子コイルエンド上部に配置されたコイル間接続基板６に、図１，図２に示すように半田処理等の接続方法で固定して行く。
それから、各相のリード線（Ｕ1 、Ｕ2 、Ｕ3 、Ｖ1 、Ｖ2 、Ｖ3 、Ｗ1 、Ｗ2 、Ｗ3)は、並列接続することで３Ｙ結線の３相巻線が構成される。
【００１３】
図２は、図１のコイル間接続基板の拡大図である。
本例は、コアブロック531 側は９個に対して、図示しない永久磁石の８個が対向するリニアモータ構成の例である。従って、各相コイルの配置は、順次嵌合されたコアブロックの左から右に向かって、Ｕ相コイル３個、Ｖ相コイル３個、Ｗ相コイル３個の順で配置される。
各相内は、例えばＵ相コイルについて言えば左から順に第１コイル，第２コイル，第３コイルが巻装されるコアブロックが並んでおり、直列接続でＯＰＥＮ−ＣＬＯＳＥ−ＯＰＥＮとなるため、コアブロックの表面では第１コイル、第２コイルの巻き終り側を接続するコイル間接続板8aがあり、第２コイル、第３コイルの巻き始め側を接続するコイル間接続板8bが設けてある。また、第３コイルの巻き終り側は、中性点板10に接続される。そして、第１コイルの巻き始めは、給電側接続基板５の所定の端子に接続される。
この構成は、Ｖ相コイル、Ｗ相コイルについても同様である。この様にすることで、３相巻線は、Ｙ結線されることになる。
また、これら結線板の間には、電気絶縁性を確保するために、ガラスエポキシ樹脂を鋏み込むか、樹脂により、コイル端との接合部を残して結線全体をモールドしている。
【００１４】
[ 第２の実施例]
図３は、本発明の第２の実施例を表すリニアモータの電機子コイル接続装置を示す図であって、電機子を上から視て一部を切欠いた平面図である。
コアブロック531 には、電機子コイル507 が巻かれており、このコアブロック531 からは、電機子コイル507 の口出し線巻き始め3a、巻き終り3bが出ており、コイル間接続基板６には半田等にて接続されている。
プリント配線されたコイル間接続基板６には表面61a と裏面61b があり、それぞれの面を上面に装着させている。なお、611,612,613,…,61nは表面61a 上のプリント配線である[ 裏面61b にも表面61a とは別異形式のプリント配線があるが、煩瑣になるので符号は省略している] 。
以上のように、一種類の基板[ 裏・表のプリント配線形式がそれぞれ一種類ということである] を表側、裏側とを有効に使用することで、基板自体がコンパクトになり、コスト的にも安価な部品となる。また、電機子モールドを行う際にも樹脂がスームズに充填できる。
【００１５】
[ 第３の実施例]
図４は、本発明の第３の実施例を表すリニアモータの電機子コイル接続装置を示す図であって、電機子を上から視て一部を切欠いた平面図である。
これは、電機子コイルの口出し線巻き始め3a1 、及び3b1 を片側分だけ中央部に配置させることにより、基板の片側面だけ使用することで、前述と同様な効果が望める。
さらにこれは、電機子コイルの口出し線巻き始め3a1 、及び3b1 が左右共に同じ側[ 図４では上側] にあり、移動磁界を形成するときに、コアブロック531 の左右で発生する磁界方向が同一になるように、電機子コイルの配置を考慮した形態である。
【００１６】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項１の本発明によれば、複数に分割されたコアブロックを用いたリニアモータのリード接続処理で、接続処理工数が従来に較べて大幅に削減、また処理部寸法も小さくできるので、リニアモータの高さ寸法を下げ、リニアモータ収納スペースの削減、また重心が低くなるということで剛性が高くなり制御的にも有利になるという特段の効果を奏する。
また、請求項２，３の本発明によれば、基板の種類がコイル形状程度の幅の短い基板一つで済み、コストダウン効果も期待できる。さらに、モールドする際も樹脂が充填し易くなるという顕著な効果もある。
【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電機子コイル接続装置を示す図であって、電機子を上から視た平面図
【図２】図１のコイル間接続基板の拡大図
【図３】本発明の第２の実施例を表すリニアモータの電機子コイル接続装置を示す図であって、電機子を上から視て一部を切欠いた平面図
【図４】本発明の第３の実施例を表すリニアモータの電機子コイル接続装置を示す図であって、電機子を上から視て一部を切欠いた平面図
【図５】本発明と従来技術に共通なリニアモータの推力方向から視た正断面図である。
【図６】第１の従来技術であって、図５のＣ−Ｃ’線に沿うリニアモータ電機子を下面側から視たストローク長さ方向に延びる電機子の平面図
【図７】コイル導体を接続する導体接続板の斜視図
【図８】第２の従来技術であって、リニアモータの電機子に設けられたコイル間接続基板の一部を切欠いた平面図
【符号の説明】
3a,3a1,3a2,3a3  巻き始め
3a'   中性点処理側
3b.3b1,3b2,3b3  巻き終り
3b'   リード線処理側
５  給電側結線基板
６  コイル間接続基板
61a   基板表面側
611,612,612,…,61n  基板上プリント配線
７  リード線
８,8a.8b  コイル間接続板
９  電機子固定ボルト
10  中性点板
501   リニアモータ
502   電機子
503   電機子コア
504   電機子取付板
505   永久磁石
506   界磁ヨーク
507   電機子コイル
511   樹脂
512   冷媒通路
531   コアブロック
532   電機子固定ボルト
Ｓ  スペース
【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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