JP2003204667A - リニアモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コイルの巻線密度を下げることなく直巻きが
できるようにして、小形化ならびにコストの低減が可能
なリニアモータを提供することを目的とする。 【解決手段】 固定子または可動子の一方を、外方に磁
極ティース８がそれぞれ突出して形成される複数のコア
片７を帯状に配列してなるコア部材９、１０を積層して
形成される積層ヨーク部材１１と、積層ヨーク部材１１
のコア片７の凸状端面７ｃと凹状端面７ｄとの間で屈曲
可能に積層方向のコア片７を連結する連結手段としての
凹、凸部７ａ、７ｂと、積層ヨーク部材１１の各磁極テ
ィース８に巻回されるコイル部材１２とで構成すること
によって、積層方向のコア片７の凸状端面７ｃ側の面が
重なるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、リニアモータに
係り、特にコイルが巻回される側の固定子または可動子
の構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種従来のリニアモータは、図１６に
示すように所定のピッチでスロット１ａが形成された櫛
歯状の鉄板を、多数枚積層してなる鉄心１にコイル２を
装着して形成される固定子３と、この固定子３に対向し
空隙を介して移動可能に設けられた可動子４とで構成さ
れているが、図から明らかなようにスロット１ａの上側
開口部が広いので、コイル２によって進行磁界が発生さ
れると、この進行磁界がピッチと等しい周期で振幅変調
され、リニアモータの推力を打ち消す方向の力が発生し
て出力が低下するという問題が生じる。このため、図１
７に示すようにスロット１ａの上側開口部に突出部１ｂ
を設けた複数の鉄板を積層して固定子３を形成し、この
突出部１ｂによりスロット１ａの上側開口部を狭くして
効果的に対処することも知られている。

【０００３】しかしながら、このようにスロット１ａの
上側開口部に突出部１ｂを設けると、スロット１ａの上
側開口部が狭くなるので、コイル２を巻回したり嵌め込
む作業が著しく困難になるという問題を生じる。そこ
で、例えば特開平６−１６５４６９号公報等では、図１
８に示すように鉄心５の各歯５ａの先端両側に、切り欠
き部５ｂを介して枝部５ｃをそれぞれ形成し、スロット
５ｄにコイル６を巻回または嵌め込んだ後、図１９に示
すように切り欠き部５ｂを折り曲げて各歯５ａの先端間
を狭くすることが提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のリニアモータは
以上のように構成され、スロット５ｄにコイル６を巻回
または嵌め込んだ後、切り欠き部を折り曲げて各歯５ａ
の先端間を狭くすることにより、コイル６を巻回または
嵌め込む作業を比較的容易にするとともに、出力が低下
するという問題を解決している。しかしながら、コイル
６の巻回または嵌め込み時には、スロット５ｄの上側開
口部が広くなっているとはいうものの、スロット５ｄの
幅より広くなることはないので、コイル６を直巻きする
場合にスロット５ｄ内に巻線ノズル（図示せず）の通り
道を確保する必要があるため、その分コイル６の巻線密
度が低くなり、所定の容量を得るためには大形化し、
又、予めボビン等にコイル６を巻回したものをスロット
５ｄ内に嵌め込むようにすれば、スロット５ｄ内に巻線
ノズルの通り道を確保する必要もなくなるため巻線密度
を上げることは出来るが、各コイル６間を接続するため
の部品点数やその作業が増加してコストが増大する等の
問題点があった。

【０００５】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、コイルの巻線密度を下げること
なく直巻きができるようにして、小形化ならびにコスト
の低減が可能なリニアモータを提供することを目的とす
るものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明に係るリニアモ
ータは、固定子または可動子の一方に適用されるもので
あって、磁極テイースを有する複数のコア片を帯状に配
列してなるコア部材を積層してなる積層ヨーク部材と、
上記積層ヨーク部材の上記磁極テイースに巻回されるコ
イル部材とを備え、上記コア部材は第１のコア部材及び
第２のコア部材を重ね合わせてなり、上記コア片は、配
列方向の一端に凸状端面を有し他端に凹状端面を有し、
上記第１のコア部材及び第２のコア部材それぞれの隣り
合うコア片の上記凸状端面と上記凹状端面とが嵌合し、
上記第１のコア部材及び第２のコア部材は、上記第１の
コア部材の凸状端面の向きと上記第２のコア部材の凸状
端面の向きが逆方向になるように、かつ、上記第１のコ
ア部材のコア片の凸状端面側の面と上記第２のコア部材
の凸状端面側の面とが重なるようにし、上記コア片の凸
状端面側の面に、上記隣り合うコア片が上記凸状端面と
上記凹状端面との嵌合部で屈曲可能とするとともに、積
層方向の上記コア片を連結する連結手段を設けているも
のである。

【０００７】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、この発明の
実施の形態を図に基づいて説明する。図１はこの発明の
実施の形態１におけるリニアモータの構成を示す断面
図、図２は図１における積層ヨーク部材のコア片間を連
結する連結手段の構成を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）
は（Ａ）における線Ａ−Ａに沿った断面を示す断面図、
図３は図１における固定子の構成を示す平面図、図４は
図３における固定子のコイルの巻線方法を説明するため
の図、図５および図６はこの発明の実施の形態１におけ
るリニアモータの要部の構成が図１におけるとはそれぞ
れ異なる構成を示す断面図である。

【０００８】図において、７は磁性材料でなる板状のコ
ア片で、一端側裏面に連結手段としての凹部７ａおよび
凸部７ｂが形成されるとともに、その凸状端面７ｃはこ
れら凹部７ａおよび凸部７ｂの中心を中心とした円弧状
に形成され、他端側には相隣なるコア片７の凸状端面７
ｃと嵌合可能な凹状端面７ｄが形成されており、中央部
から外方に磁極テイース８がそれぞれ突設されている。
９は複数のコア片７が各凸状端面７ｃ、凹状端面７ｄを
介して配列された第１のコア部材である。

【０００９】１０は各コア片７が第１のコア部材９とは
長手方向に互い違いに配列され、第１のコア部材９と共
に積層ヨーク部材１１を構成する第２のコア部材で、第
１のコア部材９と交互に積層され積層方向に相隣なるコ
ア片７同士の凹部７ａおよび凸部７ｂが嵌合されること
により回転自在に連結されているとともに、図２から明
らかなように、第１のコア部材９の凸状端面７ｃ側面と
破線で示す第２のコア部材１０の凸状端面７ｄとが重な
っており、この重なりによって磁気抵抗が低減される。
なお、最上層となるコア片７には凸部７ｂが嵌合可能な
穴部７ｅが形成されている。１２は各磁極テイース８に
絶縁ボビン１３を介して巻回されたコイル、１４は積層
ヨーク部材１１を固定側に保持する保持部材で、これら
７ないし１４で固定子１５を構成している。１６は固定
子１５の各磁極テイース８の先端と所定の間隙、すなわ
ちエアギャップを介して配設され、固定子１５と対向す
る側に所定のピッチで複数の永久磁石１７が取り付けら
れた可動子、１８はノズル１９を介してコイル１２を巻
回する巻線機、２０は駆動軸２１により回転駆動される
巻線治具である。

【００１０】次に、上記のように構成された実施の形態
１におけるリニアモータの製造方法について説明する。
まず、第１および第２のコア部材９、１０をプレス打ち
抜きにより交互に打ち抜いて金型内で順次積層し、各コ
ア片７の積層方向で相対向する凹部７ａおよび凸部７ｂ
同士が嵌合されるとともに、抜きかしめがなされて一体
化され図２（Ａ）に示すように積層ヨーク部材１１が構
成される。そして、この積層ヨーク部材１１の各磁極テ
イース８に絶縁ボビン１３をそれぞれ装着する。

【００１１】次に、図４に示すようにこの積層ヨーク部
材１１を、駆動軸２１により回転駆動される巻線治具２
０に装着する。すると、巻線治具２０に装着された各コ
ア片７同士は連結手段としての凹部７ａおよび凸部７ｂ
の回転により屈曲し、各磁極テイース８はその先端が放
射状に拡開される。次いで、このように各磁極テイース
８の先端が拡開された状態で、巻線機１８によりノズル
１９を介して各磁極テイース８に巻線が行われコイル１
２が形成される。

【００１２】すると、駆動軸２１の回転により巻線治具
２０が駆動され、次の新しいコア片７が順次巻線治具２
０に装着され、再び巻線が行われてコイル１２が形成さ
れる。以下同様の動作が繰り返されて図３に示すような
状態に組み立てられた後、積層ヨーク部材１１の各コア
片７側を保持部材１４で保持固定して固定子１５が構成
され、各磁極テイース８の先端側にエアギャップを介し
て可動子１６を配置することによりリニアモータが完成
する。そして、各コイル１２を励磁することにより発生
する進行磁界によって可動子１６に推力が発生し、この
推力によって可動子１６に搭載された被搬送物が搬送さ
れる。

【００１３】このように上記実施の形態１によれば、連
結手段としての凹部７ａおよび凸部７ｂを回転させて各
コア片７間を屈曲させ、各磁極テイース８を放射状に拡
開した状態で巻線を行いコイル１２を形成するようにし
ているので、直巻きとしてもノズル１９の通り道を確保
する必要など無くなり、巻線密度を十分に上げることが
できるため、小形化ならびにコストの低減が可能とな
る。又、巻線後に屈曲された各コア片７間を元に戻し正
常な状態にしているので、図５に示すように各磁極テイ
ース８の先端間の開口幅を狭くすることができ、場合に
よっては図６に示すように各磁極テイース８の先端同士
を当接させて開口幅を無くすこともできるため、可動子
１６の動きを滑らかにすることが可能となる。

【００１４】実施の形態２．図７はこの発明の実施の形
態２におけるリニアモータの固定子の構成を示す断面
図、図８はこの発明の実施の形態２におけるリニアモー
タの固定子の図７に示すとは異なる構成を示す断面図で
ある。図において、上記実施の形態１におけると同様な
部分は同一符号を付して説明を省略する。

【００１５】２２は磁性材料でなり後述の保持部材と対
応する側にそれぞれアリ溝２２ａが形成された複数のコ
ア片で、連結手段としての薄肉部２３を介して屈曲可能
に連結されている。２４は各コア片２２から外方に突出
して形成される磁極テイース、２５はこれら２２ないし
２４で形成されるコア部材で、所定の枚数が積層され例
えば抜きかしめ等によって一体化されることにより積層
ヨーク部材２６を構成している。そして、積層ヨーク部
材２６の各磁極テイース２４には絶縁ボビン１３を介し
てコイル１２がそれぞれ巻回されている。２７は各コア
片２２のアリ溝２２ａと対応する位置に、アリ溝２２ａ
と嵌合可能な複数の突起２７ａが形成された保持部材
で、各突起２７ａをアリ溝２２ａと嵌合させることによ
り、積層ヨーク部材２６を保持固定し固定子２８を構成
している。

【００１６】このように上記実施の形態２によれば、連
結手段としての薄肉部２３を折曲させて各コア片２２間
を屈曲できるようにしているので、上記実施の形態１に
おけると同様に、各磁極テイース２４を放射状に拡開し
た状態で巻線を行いコイル１２を形成することができる
ため、巻線密度を十分に上げ小形化ならびにコストの低
減が可能であることは勿論のこと、保持部材２７の突起
２７ａをコア片２２のアリ溝２２ａに嵌合させて積層ヨ
ーク部材２６を固定保持しているので、機械的強度を向
上させることが可能となる。

【００１７】なお、図７における構成では、コア片２２
側にアリ溝２２ａを、保持部材２７側に突起２７ａをそ
れぞれ形成した場合について説明したが、図８に示すよ
うにコア片２２側に突起２２ｂを、保持部材２７側にア
リ溝２７ｂをそれぞれ形成するようにしても良く上記と
同様の効果を発揮し得ることは言うまでもない。

【００１８】実施の形態３．図９はこの発明の実施の形
態３におけるリニアモータの固定子の構成を示す断面図
である。図において、上記実施の形態２におけると同様
な部分は同一符号を付して説明を省略する。２９は例え
ばポリブチレンテレフタレートのような熱可塑性樹脂
や、エポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂等の樹脂により
形成された保持部材で、この樹脂は保持部材２９の形成
時に各磁極テイース２４に巻回されたコイル１２近傍に
存在する隙間にも埋め込まれ、コイル１２および積層ヨ
ーク部材２６と共に一体にモールド成形されている。

【００１９】このように上記実施の形態３によれば、保
持部材２９を形成する樹脂でコイル１２および積層ヨー
ク部材２６を一体にモールド成形しているので、組立作
業性および機械的強度の向上を図ることが可能になる。

【００２０】実施の形態４．図１０はこの発明の実施の
形態４におけるリニアモータの固定子の要部の構成を示
す断面図、図１１は図１０におけるリニアモータの固定
子の要部の構成を示す背面図、図１２はこの発明の実施
の形態４におけるリニアモータの固定子と可動子の配置
関係を示す平面図である。図において、上記各実施の形
態１ないし３におけると同様な部分は同一符号を付して
説明を省略する。

【００２１】３０は磁性材料でなる板状のコア片で、一
端に突出部３０ａおよび他端に隣接するコア片３０の突
出部３０ａと回転可能に嵌合することにより関節形状を
形成する窪み部３０ｂが設けられている。３１は各コア
片３０から外方に突出して形成される磁極テイースで、
絶縁ボビン１３を介してコイル１２がそれぞれ巻回され
ている。３２は各コア片３０を各突出部３０ａおよび窪
み部３０ｂを嵌合させることにより所定の枚数連結して
形成されるコア部材、３３はこのコア部材３２を所定の
数だけ積層し、例えば抜きかしめ等により一体化して形
成される積層ヨーク部材であり、図１１に示すように各
突出部３０ａ、窪み部３０ｂの各嵌合部を所定量ずつ摺
動させることにより、各コア片３０をコア部材３２の積
層方向に順次ずらして配置し、保持部材（図示せず）に
より固定保持して固定子３４が構成される。

【００２２】このように上記実施の形態４によれば、各
突出部３０ａおよび窪み部３０ｂの各嵌合部を所定量ず
つ摺動させることにより、各コア片３０をコア部材３２
の積層方向に順次ずらして配置するようにしているの
で、例えば図１２に示すように、可動子３５に対して固
定子３４を所定の角度αだけ傾けて配置することによ
り、容易にスキューを与えることができ、コギングの発
生を効果的に抑制することが可能になる。

【００２３】実施の形態５．図１３はこの発明の実施の
形態５におけるリニアモータの固定子の要部の構成を示
す断面図、図１４は図１３におけるリニアモータの固定
子の要部の構成を示す背面図、図１５はこの発明の実施
の形態５におけるリニアモータの固定子と可動子の配置
関係を示す平面図である。図において、上記各実施の形
態１ないし４におけると同様な部分は同一符号を付して
説明を省略する。

【００２４】３６は磁性材料でなり所定の枚数積層され
た板状のコア片で、最上、下層の両コア片３６は連結手
段としての薄肉部３６ａを介して屈曲可能に連結されて
おり、図１４に示すように最上、下層の両コア片３６の
各薄肉部３６ａを積層方向に折曲させることにより、各
コア片３６を積層方向に順次ずらして配置し、保持部材
（図示せず）により固定保持して固定子３７が構成され
る。

【００２５】このように上記実施の形態５によれば、最
上、下層の両コア片３６の各薄肉部３６ａを積層方向に
折曲させることにより、各コア片３６を積層方向に順次
ずらして配置するようにしているので、例えば図１５に
示すように、上記実施の形態４におけると同様に可動子
３５に対して固定子３７を所定の角度αだけ傾けて配置
することにより、容易にスキューを与えることができ、
コギングの発生を効果的に抑制することが可能になる。

【００２６】なお、上記各実施の形態１ないし５におい
ては、固定子側に巻線が施された構成について説明した
が、これに限定されるものではなく可動子側に巻線が施
された構成のものに適用しても、上記とそれぞれ同様の
効果を発揮し得ることは言うまでもない。

【００２７】

【発明の効果】以上のように、この発明に係るリニアモ
ータによれば、固定子または可動子の一方に適用される
ものであって、磁極テイースを有する複数のコア片を帯
状に配列してなるコア部材を積層してなる積層ヨーク部
材と、上記積層ヨーク部材の上記磁極テイースに巻回さ
れるコイル部材とを備え、上記コア部材は第１のコア部
材及び第２のコア部材を重ね合わせてなり、上記コア片
は、配列方向の一端に凸状端面を有し他端に凹状端面を
有し、上記第１のコア部材及び第２のコア部材それぞれ
の隣り合うコア片の上記凸状端面と上記凹状端面とが嵌
合し、上記第１のコア部材及び第２のコア部材は、上記
第１のコア部材の凸状端面の向きと上記第２のコア部材
の凸状端面の向きが逆方向になるように、かつ、上記第
１のコア部材のコア片の凸状端面側の面と上記第２のコ
ア部材の凸状端面側の面とが重なるようにし、上記コア
片の凸状端面側の面に、上記隣り合うコア片が上記凸状
端面と上記凹状端面との嵌合部で屈曲可能とするととも
に、積層方向の上記コア片を連結する連結手段を設けて
いるものであるので、コイルの巻線密度を下げることな
く直巻きができるようにして、小形化ならびにコストの
低減が可能なリニアモータを提供することができるとと
もに、配列したコア片間の磁気抵抗を低減することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１におけるリニアモー
タの構成を示す断面図である。

【図２】 図１における積層ヨーク部材のコア片間を連
結する連結手段の構成を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）
は（Ａ）における線Ａ−Ａに沿った断面を示す断面図で
ある。

【図３】 図１における固定子の構成を示す平面図であ
る。

【図４】 図３における固定子のコイルの巻線方法を説
明するための図である。

【図５】 この発明の実施の形態１におけるリニアモー
タの要部の図１に示すとは異なる構成を示す断面図であ
る。

【図６】 この発明の実施の形態１におけるリニアモー
タの要部の図１に示すとはさらに異なる構成を示す断面
図である。

【図７】 この発明の実施の形態２におけるリニアモー
タの固定子の構成を示す断面図である。

【図８】 この発明の実施の形態２におけるリニアモー
タの固定子の図７に示すとは異なる構成を示す断面図で
ある。

【図９】 この発明の実施の形態３におけるリニアモー
タの固定子の構成を示す断面図である。

【図１０】 この発明の実施の形態４におけるリニアモ
ータの固定子の要部の構成を示す断面図である。

【図１１】 図１０におけるリニアモータの固定子の要
部の構成を示す背面図である。

【図１２】 この発明の実施の形態４におけるリニアモ
ータの固定子と可動子の配置関係を示す平面図である。

【図１３】 この発明の実施の形態５におけるリニアモ
ータの固定子の要部の構成を示す断面図である。

【図１４】 図１３におけるリニアモータの固定子の要
部の構成を示す背面図である。

【図１５】 この発明の実施の形態５におけるリニアモ
ータの固定子と可動子の配置関係を示す平面図である。

【図１６】 従来のリニアモータの構成を示す断面図で
ある。

【図１７】 従来のリニアモータの固定子の鉄心の図１
６に示すとは異なる構成を示す平面図である。

【図１８】 従来のリニアモータの固定子の鉄心の図１
６に示すとはさらに異なる構成を示す平面図である。

【図１９】 図１８に示す固定子の鉄心が用いられたリ
ニアモータの構成を示す断面図である。

【符号の説明】

７，２２，３０，３６ コア片、７ａ 凹部、７ｂ 凸
部、７ｃ 凸状端面、７ｄ 凹状端面、２２ａ，２７ｂ
アリ溝、２２ｂ，２７ａ 突起、３０ａ 突出部、３
０ｂ 窪み部、３６ａ 薄肉部、８，２４，３１ 磁極
テイース、９ 第１のコア部材、１０ 第２のコア部
材、１１，２６，３３ 積層ヨーク部材、１２ コイ
ル、１３ 絶縁ボビン、１４，２７，２９ 保持部材、
１５，２８，３４，３７ 固定子、１６，３５ 可動
子、１８ 巻線機、１９ ノズル、２０ 巻線治具、２
３，３６ａ 薄肉部、２５，３２ コア部材。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 海野 真人 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 井上 正哉 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5H002 AA07 AB04 AB06 AC01 AC08 AE08 5H641 BB06 GG02 GG03 GG04 GG08 GG19 GG20 HH02 HH03 HH09 HH16 JB09

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定子または可動子の一方に適用される
   ものであって、磁極テイースを有する複数のコア片を帯
   状に配列してなるコア部材を積層してなる積層ヨーク部
   材と、上記積層ヨーク部材の上記磁極テイースに巻回さ
   れるコイル部材とを備え、 上記コア部材は第１のコア部材及び第２のコア部材を重
   ね合わせてなり、 上記コア片は、配列方向の一端に凸状端面を有し他端に
   凹状端面を有し、上記第１のコア部材及び第２のコア部
   材それぞれの隣り合うコア片の上記凸状端面と上記凹状
   端面とが嵌合し、 上記第１のコア部材及び第２のコア部材は、上記第１の
   コア部材の凸状端面の向きと上記第２のコア部材の凸状
   端面の向きが逆方向になるように、かつ、上記第１のコ
   ア部材のコア片の凸状端面側の面と上記第２のコア部材
   の凸状端面側の面とが重なるようにし、 上記コア片の凸状端面側の面に、上記隣り合うコア片が
   上記凸状端面と上記凹状端面との嵌合部で屈曲可能とす
   るとともに、積層方向の上記コア片を連結する連結手段
   を設けていることを特徴とするリニアモータ。
2. 【請求項２】 上記コア部材の上記磁極テイースとは異
   なる側に、アリ溝またはアリ溝に嵌合可能な突起を形成
   したことを特徴とする請求項１記載のリニアモータ。