JP2001145327A - リニアモータの電機子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電機子コアの脱落を防止し、電機子コアを強
固、かつ、精度良く固定できる、コギングや推力リプル
を低減することが可能なリニアモータの電機子を提供す
る。 【解決手段】電機子コイル７を装着する各々のコアブロ
ック２を、相数の整数倍の個数を一つのグループとする
複数の電機子ブロック３〜５に分配し、電機子ブロック
３、４、５同士の間に間隔片６を挿設すると共に、電機
子ブロック３〜５と間隔片６をリニアモータの推力方向
に保持するテーブル１０を備えたリニアモータの電機子
１は、各コアブロック２の内部に第１の柱状部材１１を
通し、間隔片６と第１の柱状部材１１をコアブロック２
の両端側で第２の柱状部材１２嵌合固定し、タップ穴６
Ａ，１２Ａを用いてテーブル１０とネジ結合により一体
結合する構成にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械や半導体
製造装置等のテーブル送りに利用されるリニアモータに
関し、特に電機子コアを各ティース毎の分割コアで構成
するリニアモータの電機子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電機子を可動子に、界磁ヨークを
固定子として、電機子を界磁ヨークの長手方向に沿って
走行させるムービングコイル形リニアモータは図４〜図
６のようになっている。 （第１の従来技術）図４は、第１の従来技術を示すリニ
アモータの側断面図である。２０は磁束を通す電機子、
２１は平板状の電磁鋼板を積層してなる電機子コア、２
１Ａはティース部、２２はティース部２１Ａ間に巻装さ
れた電機子コイル、２３はティース部２１Ａと磁気的空
隙を介し対向配置された永久磁石、２４は永久磁石２３
を固着した磁束を通す平滑形の界磁ヨーク、２５は電機
子２０の上面に配設された平板形状のベースプレート、
２６はベースプレート２５上に設けた被締結部材で、テ
ーブル等を用いている。このようなリニアモータは、ベ
ースプレート２５に電機子コア２１を接着あるいは溶接
により固定してある。また、ベースプレート２５には数
ケ所のタップ穴２５Ａを設けてあり、ボルト２７をテー
ブル２６の通し穴２６Ａを介してベースプレート２５の
タップ穴２５Ａにねじ込み、ベースプレート２５とテー
ブル２６を固定している。 （第２の従来技術）図５は、第２の従来技術を示すリニ
アモータの側断面図である。第１の従来技術と異なる点
は、電機子コア２８が複数のコアブロック２９、３０、
３１に分割してあり、ベースプレート３２の電機子コア
２８との対向面側を凹凸形状にした点である。このよう
なコアブロック２９〜３１をベースプレート３２の凹部
に嵌め込み、接着あるいは溶接で固定し電機子３３を構
成している。また、ベースプレート３２の凸部３２Ａに
タップ穴３２Ｂを設けると共に、図示しないテーブルの
通し穴を介して、ボルト（図示せず）をベースプレート
３２のタップ穴３２Ｂにねじ込み固定する。 （第３の従来技術）図６は、第３の従来技術を示すリニ
アモータの側断面図である。第１の従来技術と異なる点
は、電機子コア２１の継鉄部に溝部２１Ｂを複数箇所設
けると共に、各溝部２１Ｂに紙面と垂直方向に向かって
柱状部材３４を挿入している点である。この柱状部材３
４の長手方向に複数のタップ穴３４Ａを設けてあり、テ
ーブル２６との結合は、テーブル２６に設けた通し穴２
６Ａを介して、ボルト２７を柱状部材３４のタップ穴３
４Ａにねじ込んで固定している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のリニ
アモータは次のような問題があった。 （１）第１の従来技術では、締結用のボルトがベースプ
レートを介して電機子コアの面位置にまで入り込まない
ようにするために、ベースプレートに設けたタップ穴深
さは、ねじの有効締め付け長さに余裕長さを加えた長さ
に確保する必要があることから、ベースプレートの高さ
方向寸法（厚み）が大きくなり、必要以上の強度を有し
た重いものとなる。その結果、テーブル、ベースプレー
トを含めた電機子の重量が大きくなると、リニアモータ
の発生する可動子推力では、所定の加速度を得ることが
できないという問題があった。また、電機子コアとベー
スプレートの固定は、接着あるいは溶接により行われて
いるが、一方の接着の場合は接着剥離による電機子コア
の脱落などの信頼性低下の懸念があり、他方の溶接の場
合は電機子コアまたはベースプレートが熱による歪を生
じ、それに伴って電機子の組み付け時の寸法精度が悪化
することから、コギングや推力リプルなどのモータの性
能面において悪影響を及ぼすという問題があった。さら
に、ベースプレートを使用する電機子では、ベースプレ
ートの材質が導電体であるとベースプレートに渦電流が
発生し、この渦電流によってモータ進行方向とは反対方
向にブレーキとなる推力が発生してしまう。その結果、
推力リプルや位置決め精度に悪影響を及ぼし、モータの
性能を悪化させるという問題があった。 （２）第２の従来技術では、第１の従来技術に対して電
機子コアを複数の電機子ブロックに分割配置することに
より高スペースファクターの巻線を容易に実施すること
ができ、また、ベースプレートの凸部にタップ穴を設け
てベースプレートの凹部の高さ方向寸法を縮めることに
より小型・軽量化が実現されている。これより、リニア
モータの推力による所定の加速度を得るという問題が解
消される。しかしながら、第２の従来技術は、第１の従
来技術と同様に、電機子コアとベースプレート間の接着
あるい溶接による問題、ベースプレートの材質選定によ
る問題は依然として解消されていない。 （３）第３の従来技術では、電機子コアに挿入した柱状
部材にボルトを嵌め込んで電機子とテーブルを固定する
ことから、上記二つの従来技術に対して、ベースプレー
トを必要とすることなく少ない部品点数で電機子とテー
ブルを強固に固定でき、更に小型・軽量化できるメリッ
トがある。しかしながら、ボルトとテーブルの締結の際
のボルトの軸力、あるいは柱状部材とボルト間の締め付
けトルクのばらつきによって電機子コアに歪みが不均一
に発生するため、電機子コアを通る磁束密度に変化を与
えると共に、コギングなどモータの性能に影響を与える
という問題があった。そこで、本発明は、電機子コアの
組み付け時の寸法精度を悪化させることなく電機子のコ
アを強固、かつ、精度良く固定できると共に、電機子コ
アの脱落を防止し、モータ性能に悪影響を及ぼすコギン
グや推力リプルを低減することが可能なリニアモータの
電機子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】上記問題点を解決するた
めに、請求項１記載の本発明は、交互に極性が異なる複
数の永久磁石を隣り合わせに並べて配置した固定子を構
成する界磁ヨークと、前記界磁ヨークの長手方向に沿っ
て前記永久磁石列と磁気的空隙を介して対向配置した可
動子を構成する電機子とを備え、前記電機子は、電磁鋼
板を積層してなる複数のコアブロックを順次に並べて連
結すると共に前記各々のコアブロックに電機子コイルを
巻装して構成され、前記電機子コイルを装着した各々の
コアブロックは、相数の整数倍の個数を一つのグループ
とする複数の電機子ブロックに分配してあり、前記複数
の電機子ブロックは、電機子ブロック同士の間を維持す
るように挿設した柱状の間隔片と、前記電機子ブロック
と前記間隔片をリニアモータの推力方向に配列して保持
するためのテーブルを取り付けてあるリニアモータにお
いて、前記間隔片は、前記コアブロックの積層方向の長
さより長くしてあり、前記各々のコアブロックは、その
継鉄部の積層方向に向かって貫通穴を設けると共に、前
記貫通穴の内部に前記間隔片と同じ長さの第１の柱状部
材を挿入してあり、前記各々のコアブロックに形成され
た貫通穴の両端部には、電機子の長手方向に沿って複数
のポケット穴を有する第２の柱状部材を設けると共に、
前記第２の柱状部材の内部に設けたポケット穴に前記間
隔片と前記第１の柱状部材を嵌合して各電機子ブロック
を一体に結合してあり、前記間隔片と前記第２の柱状部
材には、その少なくとも一方に前記テーブルを取り付け
るためのタップ穴を設けてあり、前記テーブルには、前
記タップ穴の位置に対応するように形成した通し穴を設
けると共に、前記通し穴にボルトを通して前記間隔片と
前記第２の柱状部材とをネジ結合により一体固定するこ
とを特徴とするものである。請求項２記載の本発明は、
請求項１記載のリニアモータの電機子において、前記コ
アブロックの継鉄部の両端側に設けた第２の柱状部材の
一方を、前記間隔片および前記第１の柱状部材と一体化
して櫛状固定部材を構成してある。請求項３記載の本発
明は、請求項１または２記載のリニアモータの電機子に
おいて、前記間隔片、前記第１の柱状部材、前記第２の
柱状部材のうち少なくとも一つを絶縁体材料で構成して
ある。請求項４記載の本発明は、請求項１または２記載
のリニアモータの電機子において、前記間隔片、前記第
１の柱状部材、前記第２の柱状部材のうち少なくとも一
つを低導電体材料で構成してある。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施例に
基づいて説明する。図１は本発明の第１の実施例を示す
リニアモータであって、（ａ）はその全体構成の側断面
図、（ｂ）は（ａ）のテーブルを取り外した場合におけ
る電機子の分解斜視図、図２は図１（ｂ）の電機子の組
立斜視図である。なお、図１の可動子は、図２のＡ−Ａ
線に沿う断面でカットした場合を示したものである。図
において、１は電機子、２はコアブロック、２Ａは貫通
穴、２Ｂはティース部、２Ｃは継続部、３は第１の電機
子ブロック、４は第２の電機子ブロック、５は第３の電
機子ブロック、６は間隔片、６Ａはタップ穴、７は電機
子コイル、８は永久磁石、９は界磁ヨーク、１０はテー
ブル、１１は第１の柱状部材、１２は第２の柱状部材、
１２Ａはタップ穴、１２Ｂはポケット穴、１３はボルト
である。リニアモータの電機子１は、電磁鋼板を積層し
てなる複数のコアブロック２を順次に並べて配設し、各
々のコアブロック２のティース部２Ｂ間に電機子コイル
７を巻装して構成されている。また、電機子コイル７を
装着した各々のコアブロック２は、相数の整数倍の個数
を一つのグループとして複数の電機子ブロック３、４、
５にまとめて分配してある。この複数の電機子ブロック
３〜５は、電機子ブロック同士の間を維持するように挿
設した柱状の間隔片６と、電機子ブロック３〜５と間隔
片６をリニアモータの推力方向に配列して保持するため
のテーブル１０を取り付けてある。本発明が、従来技術
と異なる構成は、以下のとおりである。すなわち、間隔
片６は、コアブロック２の積層方向の長さより長くして
あり、各々のコアブロック２は、その継鉄部２Ｃの積層
方向に向かって貫通穴２Ａを設けると共に、貫通穴２Ａ
の内部に間隔片６と同じ長さの第１の柱状部材１１を挿
入している。また、各々のコアブロック２に形成された
貫通穴２Ａの両端部には、電機子１の長手方向に沿って
複数のポケット穴１２Ｂを有する第２の柱状部材１２を
設け、第２の柱状部材１２の内部に設けたポケット穴１
２Ｂに間隔片６と第１の柱状部材１１を嵌合して各電機
子ブロック３〜５を一体に結合している。さらに、間隔
片６と第２の柱状部材１２には、それぞれテーブル１０
を取り付けるためのタップ穴６Ａ、１２Ａを設けてあ
る。テーブル１０には、間隔片６のタップ穴６Ａの位置
に対応するように通し穴１０Ａを形成し、また、第２の
柱状部材のタップ穴１２Ａの位置に対応するように図示
しない通し穴を形成している。この場合、図１に示した
断面において、テーブル１０の通し穴１０Ａにボルト１
３を通して間隔片６と第２の柱状部材１２をネジ結合に
より一体固定している。次に、このようなリニアモータ
の電機子の組立工程を説明する。まず、積層された各コ
アブロック２に電機子コイル７を巻線し、各コアブロッ
ク２の貫通穴２Ａに第１の柱状部材１１を挿入すると共
に、貫通穴２Ａの両端から第１の柱状部材１１の両先端
部が突出するように配設する。次に、第１の柱状部材１
１を挿入した各コアブロック２を３個毎一つのグループ
として各電機子ブロック３、４、５にまとめた後、各電
機子ブロック３〜５毎に挿設された第１の柱状部材１１
における一方の先端部を第２の柱状部材１２のポケット
穴１２Ｂに挿入し、各電機子ブロック３〜５と第２の柱
状部材１２を嵌合固定する。続いて、電機子ブロック
３、４間および電機子ブロック４、５間にそれぞれ間隔
片６を入れて、間隔片６の先端部を第２の柱状部材１２
のポケット穴１２Ｂに挿入し、間隔片６と第２の柱状部
材１２を嵌合固定する。こうして各電機子ブロック３〜
５毎に挿設された第１の柱状部材１１と、間隔片５にお
ける他方の先端部を、第２の柱状部材１２のポケット穴
１２Ｂに挿入し、これらの部材を嵌合固定する。そし
て、間隔片６、第１の柱状部材１１および第２の柱状部
材１２により一体化された各電機子ブロック３〜５は、
テーブル１０の通し穴１０Ａを介して、間隔片６に設け
たタップ穴６Ａにボルト１３をねじ込み、また、第２の
柱状部材１２に設けたタップ穴１２Ａに図示しないボル
トをねじ込んで、図２の電機子１が完成する。したがっ
て、本発明の第１の実施例は、各コアブロックの内部に
第１の柱状部材を通し、複数のコアブロック毎にまとめ
た電機子ブロックを、間隔片と第２の柱状部材を用いて
テーブルと一体結合する構成にしたため、コアブロック
とテーブルの固定に接着や溶接を必要としないことか
ら、電機子の組み付け時の寸法精度を悪化させることな
くコアブロックを強固、かつ、精度良く固定でき。コア
ブロックの脱落を防止することができる。その結果、リ
ニアモータは、コアブロックをテーブルと第２の柱状部
材により挟んで強固に固定できるようになっていること
から、コアブロックに歪が発生することがないので、コ
アブロックを通る磁路に変化を与えることなくその磁気
特性も劣化しない。これにより、モータ性能に悪影響を
及ぼすコギングや推力リプルを低減することが可能なリ
ニアモータを提供することができる。また、本実施例に
よるリニアモータは、分割された電機子ブロック毎に間
隔片を間に挿設して順次、そのブロック数を増加するこ
とができるので、用途に応じてストローク長さの長いも
のが要求される場合において好適である。

【０００６】次に第２の実施例について説明する。図３
は本発明の第２の実施例を示すリニアモータであって、
テーブルを取り外した場合における電機子の分解斜視図
である。第２の実施例が第１の実施例と異なるのは、コ
アブロック２の継鉄部２Ｃの両端側に積層方向厚さより
も長い第１の柱状部材と間隔片に相当する部分と、第２
の柱状部材の一方に相当する部分とを一体成形して、櫛
状固定部材１４を構成した点である。次に、このような
リニアモータの電機子の組立工程を説明する。まず、積
層された各コアブロック２に電機子コイル７を巻線した
後、コアブロック２を３個毎一つのグループとして各電
機子ブロック３、４、５にまとめる。次に、貫通穴２Ａ
を有する各電機子ブロック３、４、５を櫛状固定部材１
４の櫛状部分に挿入すると共に、この時、櫛状固定部材
１４の櫛状部分の先端が貫通穴２Ａの他端から突出する
ように配設する。続いて、電機子ブロック３、４、５の
貫通穴２Ａから突出した櫛状部分の先端を第２の柱状部
材１２のポケット穴１２Ｂに挿入し、櫛状固定部材１４
と第２柱状部材１２を、電機子ブロックに一体固定す
る。そして、櫛状固定部材１４および第２の柱状部材１
２により一体化された各電機子ブロック３〜５は、テー
ブル（図示せず）の通し穴を介して、櫛状固定部材１４
に設けたタップ穴１４Ａ、１４Ｂにボルト（図示せず）
をねじ込んで、電機子が完成する。したがって、第２の
実施例は、複数のコアブロック毎にまとめた電機子ブロ
ックの固定に関し、各コアブロックの内部に第２の柱状
部材と櫛状固定部材を用いて、テーブルと一体結合する
構成にしたため、第１の実施例と同様の効果を得ること
はもちろんこと、第１の実施例のように各々のコアブロ
ック毎に一本一本、第１の柱状部材を挿入する工程が省
かれるので、組立作業時間が大幅に削減され、第１の実
施例と比較してさらにコアブロックを強固、かつ、精度
良く固定することができる。

【０００７】次に第３の実施例について説明する。第３
の実施例が第１の実施例と異なるのは間隔片、第１の柱
状部材、第２の柱状部材のうち少なくとも一つを絶縁体
材料で構成した点である。その部材の材質として、樹脂
やセラミックスなどの絶縁体が好適である。したがっ
て、第３の実施例はこのような構成にしたため、前述の
実施例に有るような利点を有しながら、間隔片と第２の
柱状部材によって構成される閉ループを電気的に絶縁
し、このループ中に電気が流れて発生する渦電流を抑制
することができる。その結果、渦電流によりモータ進行
方向とは反対方向に発生する推力を抑制できると共に、
推力リプルや位置決め精度などに悪影響を及ぼし、モー
タ性能の悪化を防止することができる。

【０００８】次に第４の実施例について説明する。第４
の実施例が第１、第３の実施例と異なるのは、間隔片、
第１の柱状部材、第２の柱状部材のうち少なくとも一つ
を低導電体材料で構成した点である。その部材の材質と
して、ステンレスなどの低電導体が好適である。したが
って、第４の実施例はこのような構成にしたため、前述
の実施例に有るような利点を有しながら、間隔片と第２
の柱状部材によって構成される閉ループを電気を流れ難
くし、このループ中に発生する渦電流を抑制することが
できる。その結果、渦電流によりモータ進行方向とは反
対方向に発生する推力を抑制できると共に、推力リプル
や位置決め精度などに悪影響を及ぼし、モータ性能の悪
化を防止することができる。なお、第３の実施例におい
て、間隔片、第１の柱状部材、第２の柱状部材のうち少
なくとも一つを絶縁体材料で構成した例について説明し
たが、第２の実施例の櫛状固定部材と第２の柱状部材の
少なくとも一つを絶縁体材料で構成するようにしても構
わない。また、第４の実施例に示した間隔片、第１の柱
状部材、第２の柱状部材のうち少なくとも一つを低導電
体材料で構成した例について説明したが、第２の実施例
の櫛状固定部材と第２の柱状部材の少なくとも一つを低
導電体材料で構成するようにしても構わない。

【０００９】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば以下の
効果がある。 （１）第１の実施例に示したように、各コアブロックの
内部に第１の柱状部材を通し、複数のコアブロック毎に
まとめた電機子ブロックを、間隔片と第２の柱状部材を
用いてテーブルと一体結合する構成にしたので、電機子
の組み付け時の寸法精度を悪化させることなくコアブロ
ックを強固、かつ、精度良く固定でき。コアブロックの
脱落を防止することができるという効果がある。その結
果、リニアモータは、コアブロックをテーブルと第２の
柱状部材により挟むことで、ベースプレート無しで強固
に固定できるようにしてあることから、コアブロックに
歪が発生することはなく、コアブロックを通る磁路に変
化を与えずにその磁気特性も劣化しない。これにより、
モータ性能に悪影響を及ぼすコギングや推力リプルを低
減するという効果がある。 （２）第２の実施例に示したように、複数のコアブロッ
ク毎にまとめた電機子ブロックの固定に関し、各コアブ
ロックの内部に第２の柱状部材と櫛状固定部材を用い
て、テーブルと一体結合する構成にしたため、各々のコ
アブロック毎に挿入する櫛状部材の組立工程が簡素化さ
れると共に、組立作業時間が大幅に削減され、また、コ
アブロックを強固、かつ、精度良く固定することができ
る。 （３）第３の実施例に示したように、間隔片と第２の柱
状部材によって構成される閉ループ中に絶縁体を設けた
ので、電気的に絶縁することによってループ中の渦電流
を抑制することができる。その結果、渦電流によりモー
タ進行方向とは反対方向に発生する推力を抑制すること
ができる。 （４）第４の実施例に示したように、間隔片と第２の柱
状部材によって構成される閉ループに低導電体を設けた
ので、電流を流れ難くすることによってループ中の渦電
流を抑制することができる。その結果、渦電流によりモ
ータ進行方向とは反対方向に発生する推力を抑制するこ
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であ
って、（ａ）はその全体構成を示す側断面図、（ｂ）は
（ａ）のテーブルを取り外した場合における電機子の分
解斜視図である。

【図２】図１（ｂ）の電機子の組立斜視図である。

【図３】本発明の第２の実施例を示すリニアモータであ
って、テーブルを取り外した場合における電機子の分解
斜視図である。

【図４】第１の従来技術を示すリニアモータの側断面図
である。

【図５】第２の従来技術を示すリニアモータの側断面図
である。

【図６】第３の従来技術を示すリニアモータの側断面図
である。

【符号の説明】

１ 電機子 ２ コアブロック ２Ａ 貫通穴 ２Ｂ ティース部 ２Ｃ 継鉄部 ３ 第１の電機子ブロック ４ 第２の電機子ブロック ５ 第３の電機子ブロック ６ 間隔片 ６Ａ タップ穴 ７ 電機子コイル ８ 永久磁石 ９ 界磁ヨーク １０ テーブル １０Ａ 通し穴 １１ 第１の柱状部材 １２ 第２の柱状部材 １２Ａ タップ穴 １２Ｂ ポケット穴 １３ ボルト １４ 櫛状固定部材 １４Ａ タップ穴 １４Ｂ タップ穴

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】交互に極性が異なる複数の永久磁石を隣り
   合わせに並べて配置した固定子を構成する界磁ヨーク
   と、前記界磁ヨークの長手方向に沿って前記永久磁石列
   と磁気的空隙を介して対向配置した可動子を構成する電
   機子とを備え、前記電機子は、電磁鋼板を積層してなる
   複数のコアブロックを順次に並べて連結すると共に前記
   各々のコアブロックに電機子コイルを巻装して構成さ
   れ、前記電機子コイルを装着した各々のコアブロック
   は、相数の整数倍の個数を一つのグループとする複数の
   電機子ブロックに分配してあり、前記複数の電機子ブロ
   ックは、電機子ブロック同士の間を維持するように挿設
   した柱状の間隔片と、前記電機子ブロックと前記間隔片
   をリニアモータの推力方向に配列して保持するためのテ
   ーブルを取り付けてあるリニアモータにおいて、 前記間隔片は、前記コアブロックの積層方向の長さより
   長くしてあり、 前記各々のコアブロックは、その継鉄部の積層方向に向
   かって貫通穴を設けると共に、前記貫通穴の内部に前記
   間隔片と同じ長さの第１の柱状部材を挿入してあり、 前記各々のコアブロックに形成された貫通穴の両端部に
   は、電機子の長手方向に沿って複数のポケット穴を有す
   る第２の柱状部材を設けると共に、前記第２の柱状部材
   の内部に設けたポケット穴に前記間隔片と前記第１の柱
   状部材を嵌合して各電機子ブロックを一体に結合してあ
   り、 前記間隔片と前記第２の柱状部材には、その少なくとも
   一方に前記テーブルを取り付けるためのタップ穴を設け
   てあり、 前記テーブルには、前記タップ穴の位置に対応するよう
   に形成した通し穴を設けると共に、前記通し穴にボルト
   を通して前記間隔片と前記第２の柱状部材とをネジ結合
   により一体固定することを特徴とするリニアモータの電
   機子。
2. 【請求項２】前記コアブロックの継鉄部の両端側に設け
   た第２の柱状部材の一方を、前記間隔片および前記第１
   の柱状部材と一体化して櫛状固定部材を構成した請求項
   １記載のリニアモータの電機子。
3. 【請求項３】前記間隔片、前記第１の柱状部材、前記第
   ２の柱状部材のうち少なくとも一つを絶縁体材料で構成
   した請求項１または２記載のリニアモータの電機子。
4. 【請求項４】前記間隔片、前記第１の柱状部材、前記第
   ２の柱状部材のうち少なくとも一つを低導電体材料で構
   成した請求項１または２記載のリニアモータの電機子。