(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの平行な界磁ヨークと、該界磁ヨークの内面に対面するよう一定間隔で固着された永久磁石とからなる固定子と、
該固定子とエアギャップを介して設けられた複数の電機子と、該各電機子に巻回された電機子巻線と、
前記複数の電機子を固定するベースとで構成し、前記固定子の間を移動可能に支持された可動子と、
からなるリニアモータにおいて、
前記電機子がＩ形電機子ティースの中央に電機子巻線を整列巻きした電機子ピースであり、
前記電機子ピースの両端の相隣るＩ形電機子ティース間には当該電機子ティースの先端の形に沿って外形が形成された非磁性材の角柱が設けられ、
該角柱によって前記Ｉ形電機子が前記ベースに固定されたことを特徴とするリニアモータ。
【請求項２】
前記Ｉ形電機子ティースと前記角柱の当接部にはそれぞれ凹凸が設けられ、
該凹凸で互いに固定された
ことを特徴とする請求項１記載のリニアモータ。
【請求項３】
前記電機子巻線が樹脂でモールドされ、
前記ベースが冷媒を通すジャケットを備えている
ことを特徴とする請求項１または２記載のリニアモータ。
【請求項４】
前記電機子巻線が樹脂でモールドされ、
該樹脂と前記電機子巻線および前記電機子がキャンで覆われ、
該キャンと前記電機子との間に冷媒通路を形成した
ことを特徴とする請求項１または２記載のリニアモータ。
【請求項５】
冷媒の流れる方向を前記可動子の進行方向としたことを特徴とする請求項３または４記載のリニアモータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機送りテーブル等の駆動に用いられるリニアモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
２個の固定子を対向させ、その間を可動子が移動するという構造をした従来のリニアモータの一つが米国特許第４，１５１，４４７号に開示されている。図６はその構造を示すものであり、可動子２１に電機子２０が備えられており、ガイドレール１７、１８によって移動自在に支持されている。可動子２１に備えられている電機子２０の中央下部には、フラットに形成した電機子コイル２２、２３が所定のピッチで配置されている。固定子１０は鉄の界磁バックヨーク１２、１３が可動子２１の電機子コイル２２、２３を挟み込むように配置されており、その内側に界磁永久磁石１４が移動方向に並んで固着されている。
以上の構成において、電機子コイル２２、２３に流れる電流と界磁永久磁石１４の磁束の相互作用によって力が発生し、可動子が移動できるのである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記の従来技術では、次のような問題があった。すなわち、電機子コイルで発生した熱は、可動子上面に取り付けた図示しない負荷にダイレクトに伝わるので、負荷が熱変形を引き起こしてしまい様々な問題が生じていた。また、固定子の界磁永久磁石へも間接的に伝熱するので、リニアモータとして特性の劣化や熱減磁による推力の低下という問題も生じていた。
そこで本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、可動子側の電機子の構造や電機子コイルの巻き方、冷却構造などを工夫し、吸引力による変形を抑えつつ、熱による歪みを小さくして、高精度の位置決めにも適したリニアモータ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に、本発明は、２つの平行な界磁ヨークと、該界磁ヨークの内面に対面するよう一定間隔で固着された永久磁石とからなる固定子と、該固定子とエアギャップを介して設けられた複数の電機子と、該電機子に巻回された電機子巻線と、前記複数の電機子を固定するベースとで構成し、前記固定子の間を移動可能に支持された可動子と、からなるリニアモータにおいて、前記電機子がＩ形電機子ティースの中央に電機子巻線を整列巻きした電機子ピースであり、前記電機子ピースの両端の相隣るＩ形電機子ティース間には当該電機子ティースの先端の形に沿って外形が形成された非磁性材の角柱が設けられ、該角柱によって前記Ｉ形電機子が前記ベースに固定されたことを特徴とし、また、前記Ｉ形ティースと前記角柱の当接部にはそれぞれ凹凸が設けられ、該凹凸で互いに固定されたことを特徴としたのである。
さらに、発明は、前記電機子巻線が樹脂でモールドされ、前記ベースが冷媒を通すジャケットを備え、あるいは、前記電機子巻線が樹脂でモールドされ、該樹脂と前記電機子巻線および前記電機子がキャンで覆われ、該キャンと前記電機子との間に冷媒通路を形成したことを特徴としたのであり、冷媒の流れる方向を前記可動子の進行方向としたのである。
上記手段により、モータの効率と冷却能力を向上することができるので、負荷（テーブル側）と固定子への伝熱を大幅に抑えることができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図１は、本発明の第１実施例のリニアモータを長手方向に切った断面図であり、上から見たものである。固定子は、左側固定子５と右側固定子６の２つからなり、 同じ構造のものが対向するように配置されている。それぞれの固定子５、６は、界磁永久磁石６ｂとそれを貼り付けている界磁バックヨーク６ａで構成される。可動子１は、これら２つの固定子５、６間にあり、その上面は図示しない負荷に固定され、長手方向、すなわち図面の上下方向に移動自在に支持されている。可動子１の構造は、Ｉ形電機子ティース２ａに電機子巻線３を巻回して構成した電機子ピース２と、これらの先端の歯の間に挿入された非磁性材の角柱４と、この角柱４を固定している図示しないベースから構成される。この角柱４の外形は電機子ピース２先端の形に沿って形成され、電機子ピース２先端と角柱４は接着固定されている。さらに、この角柱４にはその上下面にタップ穴４ｄが加工され、角柱４のすべてがボルトによりベースに取り付けられる。また、電機子ピース２はこれらに取り付けられる前に、Ｉ形電機子ティース２ａに電機子巻線３を直に整列に巻回される。このとき、導体占積率は非常に高いものとなっている。
界磁永久磁石６ａは図１に示すように、対向するもの同志が異極となるように配置される。このとき、界磁永久磁石と電機子ピース２とで形成される磁束ループは図１に示すように電機子巻線３に鎖交している。よって、図１のように３相で毎極毎相のスロット数ｑ＝３／８において、所定の電機子巻線の結線を行うことで可動子の駆動が可能となる。
【０００６】
次に請求項２に係る本発明の第２実施例のリニアモータを図２に基づいて説明する。図において、固定子５、６は、第１の実施例と同じ構成をしているので説明を省略する。可動子１は、概ね第１の実施例と同様の構成をしているが、電機子ティース２ｂの先端部分両側に凸部２Ｚを設け、また、角柱４ｂには凹部４Ｚを設け、これら凹凸部２Ｚ、４Ｚで機械結合させている。このように構成すれば、電機子ピース２と角柱４ｂの接合が接着だけで不十分な場合であってもしっかりしたものとなり、可動子の剛性を向上させることができて、可動子の剛性低下に起因する問題を回避することができる。
【０００７】
次に請求項３に係る本発明の第３実施例のリニアモータを図３に基づいて説明する。図３は第３実施例のリニアモータの正断面図である。可動子１の構造は、ベース７ａ、７ｂを電機子ピース２の上下に配置して固定してあり、ベース７ａの上面とベース７ｂの下面を使って負荷を固定できるようになっている。このため、可動子１の先端に負荷を取り付けて移動するような送り機構においては、可動子１の上下面で支持する事が可能となり、剛性を高く維持することができる。また、ベース７ａ、７ｂの内側には冷媒を通すジャケット７ｃ、７ｄが形成されている。このジャケット７ｃ、７ｄは、樹脂モールドされた電機子巻線３の丁度上部と下部に配置され電機子巻線３とジャケット７ｃ、７ｄの側面にシールを施している。また、電機子ピース２と角柱４の間や、電機子ピース２及び角柱４とベース７ａ、７ｂの間も充填材により適宜シールが施されているが当業者にとって一般的な事項であり詳細については省略する。これらの構造によって、冷媒が漏れることはなく、電機子巻線３に発生する熱が冷媒に良く伝えられるので、ベースの取り付け面にはほとんど熱が伝わらないようになっている。従って、取付けられた負荷の熱変形が生じることは無く、このリニアモータを用いた工作機械は高精度の機械加工を行うことができる。
【０００８】
次に請求項４に係る本発明の第４実施例のリニアモータを図４に基づいて説明する。図４は、第４実施例のリニアモータの正断面図である。可動子１の構造はは，電機子ピース２を包含するように非磁性材のキャン８ａで両側面と下面を覆い、キャン８ａの内面と電機子ピース２の間に冷媒通路８ｂが形成されて冷媒を通すことができるようになっている。このように構成すれば、電機子ピース２に発生する熱が固定子側に伝わることはなく、固定子５、６の界磁永久磁石６ｂの特性劣化や熱減磁，熱変形等を引き起こすことがないのである。
【０００９】
次に請求項５に係る本発明の第５実施例のリニアモータを図５に基づいて説明する。図５は、第５実施例のリニアモータの正断面図である。可動子１の構造は、電機子ピース２の両側先端の表面に非磁性材の冷媒導管９ａ、９ｂが設けられており、電機子ピース２の表面を冷媒が流れるようなものとなっている。このように構成すれば、第４の実施例と同様に，電機子ピース２に発生する熱が固定子側に伝わることがないのである。
【０００１０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、電機子ティースをつなぐ継鉄を無くし、Ｉ形に形成した電機子ピース２に直に整列巻きすることによって、導体占積率を上げることができるので電機子巻線３の長さが短くなり銅損を低減させる効果がある。さらに、電機子巻線３や電機子ピース２を直接冷却するので、負荷や固定子側に伝わる熱をほとんど抑えることができ、適用する工作機械の加工精度を高く維持することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例のリニアモータの上側断面図
【図２】本発明の第２実施例のリニアモータの上側断面図
【図３】本発明の第３実施例のリニアモータの正断面図
【図４】本発明の第４実施例のリニアモータの正断面図
【図５】本発明の第５実施例のリニアモータの正断面図
【図６】従来技術のリニアモータの斜視図
【符号の説明】
１  可動子
２  電機子ピース
２ａ、２ｂ、２ｃ  Ｉ形電機子ティース
２Ｚ  電機子ティース凸部
３  電機子巻線
４、４ｂ、４ｃ  角柱
４ｄ  タップ穴
４Ｚ  角柱凹部
５  左側固定子
６  右側固定子
６ａ  界磁バックヨーク
６ｂ  界磁永久磁石
７ａ、７ｂ  ベース
７ｃ、７ｄ  ジャケット
８ａ  キャン
８ｂ  冷媒通路
９ａ、９ｂ  冷媒導管
【図１】
0003786150.tif 000002
【図２】
0003786150.tif 000003
【図３】
0003786150.tif 000004
【図４】
0003786150.tif 000005
【図５】
0003786150.tif 000006
【図６】
0003786150.tif 000007