JP2007318858A - リニアアクチェータ、リニアアクチュエータの固定子組立て方法及びアクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】コイル抵抗を低下させることができるリニアアクチェータ及びリニアアクチュエータの固定子組立て方法。また、永久磁石の取り付け精度を向上させると共に、永久磁束の発生量を十分確保し、銅損を低下させることができるリニアアクチェータ、リニアアクチュエータの固定子組立て方法及びアクチュエータを提供する。
【解決手段】固定子４のティース７を含む部分をティース部８として分割構成し、これらティース部８間に、隣接するティース部８を連結してティース部８と共に固定子４の外周壁９を構成するヨーク部１０を設けた。
【選択図】図２

Description

この発明は、リニアアクチェータ、リニアアクチュエータの固定子組立て方法及びアクチュエータに関するものである。

従来から、リニアアクチュエータは、バネを併用して共振させることによって少ない損失で駆動できるコンプレッサ用等として利用されている。このリニアアクチュエータを用いたコンプレッサは高効率である等優れた性能を発揮できることから、冷蔵庫や冷凍庫、若しくはエアコンディショナ用としての利用が期待されている。
リニアアクチュエータには、コイルを含む可動子が移動する可動コイルタイプや永久磁石を含む可動子が移動する可動磁石型タイプの他に、固定子側にコイルと永久磁石とを設け、コイル及び永久磁石を含まない可動子が移動するタイプのものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

このコイル及び永久磁石を含まない可動子が移動するタイプのものは、コイルに通電する電流を変化させることで電流による磁束と永久磁石による磁束からなる総磁束が変化し、可動子が磁束の多い方向に引き付けられて移動するようになっている。また、このタイプの構成としては、固定子に放射状且つ等間隔に配置されたティース先端に永久磁石を取り付け、各ティース間に形成されたスロットから各ティースにコイルを巻装した構成となっている。
特開２００３−３３９１４７号公報

しかしながら、上述した従来技術では、各ティース間に形成されたスロット開口部からコイルを挿入して各ティースにコイルを巻装するため、コイルの占積率を十分確保することが困難である。このため、コイル抵抗が高くなってしまうという課題がある。
また、固定子のティースに永久磁石を取り付けるため、取り付け作業性が悪いばかりでなく、取り付け精度が悪くなる虞があるという課題がある。
さらに、コイルの巻装工法上、固定子のスロット開口部の幅を小さく設定することができず、ティース先端に設けられた永久磁石を大きくすることができないため、永久磁石による磁束の発生量が十分確保できない。このため、通電する電流量が多く、銅損が増加してしまうという課題がある。

そこで、本発明は、コイルの占積率が向上し、コイル抵抗を低下させることができるリニアアクチェータ及びリニアアクチュエータの固定子組立て方法。また、永久磁石の取り付け精度を向上させると共に、永久磁束の発生量を十分確保し、銅損を低下させることができるリニアアクチェータ、リニアアクチュエータの固定子組立て方法及びアクチュエータを提供するものである。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、コイルが巻装され磁石を有するティースを備えた筒状の固定子内に、軸方向に沿って往復移動する可動子を設けたリニアアクチュエータにおいて、前記固定子の前記ティースを含む部分をティース部として分割構成し、これらティース部間に、隣接する前記ティース部を連結して前記ティース部と共に前記固定子の外周壁を構成するヨーク部を設けたことを特徴とする。
また、請求項２に記載した発明のように、コイルが巻装され磁石を有するティースを備えた筒状の固定子内に、軸方向に沿って往復移動する可動子を設けたリニアアクチュエータにおいて、前記固定子の前記ティースを前記固定子の外周壁から分割可能に構成してもよい。
さらに、請求項３に記載した発明のように、コイルが巻装され磁石を有するティースを備えた筒状の固定子内に、軸方向に沿って往復移動する可動子を設けたリニアアクチュエータにおいて、前記固定子の前記ティースを含む部分をティース部として分割構成し、これらティース部間に、隣接する前記ティース部を連結して前記ティース部と共に前記固定子の外周壁を構成するヨーク部を設け、これらティース部とヨーク部とを、ヒンジ部と少なくとも一箇所のジョイント部とで連結してもよい。
このように構成することで、分割されたティース毎に別個にコイルを巻装することができる。また、ティースを分割することで各ティース間のスロット開口部の幅を小さく設定することができ、ティース先端を大きく設定することができる。

請求項４に記載した発明は、前記固定子の前記ティースの数が６個以下に設定されていることを特徴とする。

請求項５に記載した発明は、コイルが巻装され磁石を有するティースを備えた筒状の固定子内に、軸方向に沿って往復移動する可動子を設けたリニアアクチュエータの固定子組立て方法であって、前記固定子の前記ティースを含む部分をティース部として分割構成して前記ティースに前記コイルを巻装し、これらコイルが巻装されたティース部を、このティース部と共に固定子の外周壁を構成するヨーク部を介して連結して固定子を組立てることを特徴とする。
また、請求項６に記載した発明のように、コイルが巻装され磁石を有するティースを備えた筒状の固定子内に、軸方向に沿って往復移動する可動子を設けたリニアアクチュエータの固定子組立て方法であって、前記固定子の前記ティースを前記固定子の外周壁から分割して前記ティースに前記コイルを巻装し、これらコイルが巻装されたティースを、このティースと共に固定子の外周壁に連結して固定子を組立て方法であってもよい。

請求項７に記載した発明は、コイルが巻装され磁石を有するティースを備えた固定子と、可動子との間の磁気抵抗変化による磁束変化に同期して前記可動子が移動又は回転するアクチュエータにおいて、前記固定子の前記ティース又は前記固定子の前記ティースを含むティース部を分割可能に構成したことを特徴とする。

本発明によれば、分割されたティース毎に別個にコイルを巻装することができるため、コイルの占積率を向上させることができ、コイル抵抗を低下させることができる。
また、ティースを分割することで各ティース間のスロット開口部の幅を小さく設定することができ、ティース先端を大きく設定することができる。このため、ティース先端に設けられた永久磁石を大きくすることができ、永久磁石による磁束の発生量を十分確保することができる。よって、銅損を低減させることができる。
特に、ティースの個数（極歯数）においては、極歯数が増加すると銅損が増加してしまうが、極歯数を６個以下することで、銅損を減少させることができる。

次に、本発明の第一実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。
図１に示すように、リニアアクチュエータ１は、円筒状のケーシング２内に筒状の固定子４を備えており、この固定子４内に軸方向に沿って往復移動する可動子３が設けられている。
可動子３は、円柱状の軸５に円環状の鉄部材６が設けられたものである。軸５は、非磁性材料や磁性材料で形成されたものである。鉄部材６は、電磁鋼板を積層して形成されたものや圧粉して形成されたもので、軸５と同心上であって、軸方向に間隔を開けて二箇所設けられている。この鉄部材６の軸方向の幅Ｄは、後述する永久磁石１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄの軸方向の幅Ｃよりも小さく設定されている。尚、鉄部材６を積層して形成する場合には、溶接、カシメ、接着、モールド等によって固定することで、鉄部材６そのものの組み立て精度が悪化する原因となる捩れや倒れ等を低減させることができる。

図２〜図４に示すように、固定子４は、電磁鋼板を積層して形成された筒状のもので、径方向の内側に突出したティース７を有する四つのティース部８と、これらティース部８を連結すると共に固定子４の外周壁９の一部を構成する円弧状の四つのヨーク部１０とで構成されている。つまり、ティース部８は、ヨーク部１０と共に外周壁９を構成する外周壁部１４とティース７とで構成されている。尚、固定子４を積層して形成する場合には、溶接、カシメ、接着、モールド等によって固定することで、固定子４そのものの組み立て精度が悪化する原因となる捩れや倒れ等を低減させることができる。

各ティース７には、絶縁材からなる断面コの字状の巻き胴１５がティース７を覆うように設けられている。この巻き胴１５は外側に凹部１６が向くように設けられ、この凹部１６にコイル１１が巻装されている。
ティース７は先端部分が側方に張り出してＴ字状に形成され、コイル１１が巻装されている部分の幅Ａよりも先端部分の幅Ｂが大きく設定されている。また、各ティース７の先端面１２は、可動子３の鉄部材６の外周面に沿うように円弧状に形成されている。

各ティース７の先端面１２には、これに対応するように円弧状に形成された永久磁石１３が設けられている。
永久磁石１３は、ＮｄＦｅＢ磁石を用いるが、ネオジウムやサマリウムコバルト等の他の希土類磁石であってもよいし、フェライト磁石やネオジウム等の焼結磁石、或いはゴム磁石であってもよい。この永久磁石１３は、四つの同形の永久磁石１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄからなり、各ティース１２にそれぞれ軸方向に沿うようにして並設されている。また、これら永久磁石１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄは、軸方向に隣り合う磁極が異極になるように、且つ周方向に隣り合う磁極も異極になるようにして設けられている。つまり、軸方向や周方向に隣り合う磁極は異極であるが、対向する磁極は同極になるようにしてそれぞれ設けられている。
また、これら永久磁石１３の内周面側と前述した可動子３における鉄部材６の外周面との間には、微小な隙間Ｓが設定されている。このようにすることで可動子３は、固定子４と干渉することなく事実上摩擦のない状態で軸方向に移動できるようになっている。

各ティース部８の永久磁石１３側とは反対側には固定子４の外周壁９の一部を構成する外周壁部１４が形成されている。外周壁部１４の周方向の幅Ｅは、コイル１１と外周壁部１４の連結部分との間に隙間Ｈが確保できるように設定されている。つまり、外周壁部１４の周方向の幅Ｅが大きくなり、隙間Ｈが確保できなくなるとコイル１１を巻線機（不図示）の巻装軌跡が確保できない。このため、コイル１１の径方向の幅Ｇが小さくなりコイル１１の占積率が低下してしまう。よって、コイル１１の径方向の幅Ｇをできる限り大きく確保するためには、外周壁部１４の周方向の幅Ｅをできる限り小さくすることが望ましい。
また、外周壁部１４のヨーク部１０との連結部分には溝１７が軸方向に沿って形成されている。溝１７の形状は、円弧状や楔状のようにティース部８とヨーク部１０が係合できる形状であればよく、特に限定されるものではない。

ヨーク部１０は、各ティース部８を連結するためのもので、固定子４の外周壁９の一部を構成している。ヨーク部１０は、ティース部８の外周壁部１４と同径の円弧状に形成され、各ティース部８の溝１７と対応する部分に、この溝１７の形状に対応する凸条１８が形成されている。
尚、ティース部８に形成された溝１７をヨーク部１０に形成し、ヨーク部１０に形成された凸条１８をティース部８に形成して、両者を互いに連結するようにしてもよい。

次に、本発明の第一実施形態における固定子４の組立て手順について説明する。
図５に示すように、まず、各ティース部８のティース７の先端に永久磁石１３を取り付ける。次に、このティース７を囲むように巻き胴１５を取り付ける。そして、この巻き胴１５の凹部１６にコイル１１を巻線機（不図示）を用いて整列巻装する。その後、このコイル１１が巻装された各ティース部８をヨーク部１０を介してそれぞれ連結する。このようにして固定子４を組立てる。
尚、ここでは永久磁石１３を取り付けた後に巻き胴１５を取り付け、そして、コイル１１を巻装する場合について説明したが、永久磁石１３を取り付ける前に巻き胴１５を取り付け、コイル１１を巻装し、その後、永久磁石１３を取り付けてもよい。また、永久磁石１３を着磁せずに未着磁の永久磁石をティース７の先端に取り付け、その後、その未着磁の永久磁石に着磁することで永久磁石１３としてもよい。

次に、リニアアクチュエータ１の動作について説明する。
図６に示すように、コイル１１に通電する前のリニアアクチュエータ１は、一方の永久磁石１３（図６中下側）側において、固定子４、永久磁石１３、可動子３の鉄部材６、永久磁石１３を経て固定子４を、この順に結ぶループの磁束Ｆ１が形成される一方、他方の永久磁石１３（図６中上側）側において、固定子４、永久磁石１３、可動子３の鉄部材６、永久磁石１３を経て固定子４を、この順に結ぶループの磁束Ｆ２が形成される。この結果、可動子３が固定子４内で軸方向の中間部に停止したままの状態となる。

そして、四つのコイル１１に通電すると、図７に示すように、コイル１１に通電することで発生した電流による磁束Ｆ３は、ティース７を通過して可動子３側へ流れる。そして、永久磁石１３を通過しようとする。このとき、永久磁石１３の磁束Ｆ４の方向は、それぞれ異なるため、磁束Ｆ３と磁束Ｆ４が同方向に向いている磁束は互いに強めあい、磁束Ｆ３と磁束Ｆ４が異方向に向いている磁束は互いに打ち消しあってしまう。つまり、ティース７の磁極は、軸方向において磁束の強い部分と弱い部分とがあり、このティース７の軸方向の磁束の強弱に可動子３の鉄部材６が引きつられ、可動子３が矢印Ｐ方向（図７中左方向）に移動する。また、コイル１１に逆方向に通電すると、同様の作用で可動子３が矢印Ｐ方向とは逆方向（図７中右方向）に移動する。

したがって、上述の第一実施形態によれば、固定子４をティース７を含むティース部８と、各ティース部８を連結するヨーク部１０とで分割構成するため、ティース部８毎に別個にコイル１１を巻装することができる。このため、従来のように各ティース間に形成されているスロットからコイルを挿入してティースに巻装する必要がなくなる。よって、コイル１１の占積率を向上させることができる。
また、固定子４の組立て方法として、各ティース部８にコイル１１を巻装した後、各ティース部８をヨーク部１０を介して連結することで固定子４を完成させる組立て方法であるため、コイル１１を容易にティース７に巻装することができ、作業性を向上させることができる。

さらに、各ティース部８にコイル１１を巻装した後、各ティース部８をヨーク部１０を介して連結することで固定子４を完成させる組立て方法であるため、コイル１１の整列巻きによって巻線精度が向上するだけではなく、平角線の巻線等も可能になる。よって、コイル１１の占積率を向上させることができる。また、コイル１１を整列巻きによって巻装することにより、コイル１１の抵抗やインダクタンスのバラツキが低減でき、磁気吸引力のアンバランスや推力のアンバランスが低減できる。よって、高品質な駆動性能を得ることが可能となる。

そして、固定子４をティース部８とヨーク部１０とで分割構成するため、材料歩留まりを向上させることができる。
また、各ティース部８の外周壁部１４の周方向の幅Ｅは、コイル１１の径方向の幅Ｇに基づいて設定されているため、コイル１１をティース７に巻装する際に外周壁部１４が巻装作業を妨害する（例えば、巻線機のノズルが外周壁部１４に干渉する等）ことがない。このため、コイル１１の占積率を確実に向上させることができる。
さらに、固定子４をティース部８とヨーク部１０とで分割構成するため、ヨーク部１０を直線的な形状にすることも可能になり、この場合、方向性電磁鋼板を使用すれば、さらにリニアアクチュエータ１の特性を向上させることが可能になる。

そして、各ティース７間のスロット開口部の幅を小さく設定し、ティース７の先端をＴ字状に形成することができるため、永久磁石１３の取り付け面であるティース７の先端面１２を大きく設定することができる。このため、永久磁石１３を大きくすることができ、永久磁石１３の磁束を十分確保することができる。よって、銅損を低下させることができる。さらに、ティース７数が四つ（極歯数が四極）であるため、極歯数が六極より多い場合と比較してより銅損を減少させることができる。

具体的には、例えば、固定子４の内径（ティース７の先端面１２側）面の面積とティース７の先端１２の総面積を一定とした場合において、極歯数をＮとするとティースの先端毎の面積は固定子の内径面に対して１／Ｎとなる。このとき、ティースのコイルからみた磁気抵抗はＮ倍となる。そして、固定子の内径面で同じ磁束変化をさせる（可動子３に対する推力を発生させる）には、ティース毎で考えた場合においては１／Ｎとなる。磁束は起磁力（電流）を磁気抵抗で除したものであるため、ティース毎では同じ起磁力（電流）となる。すなわち、各ティースに巻装されたコイルには、極歯数に係らず、全てのティースにおいて同じ起磁力（電流）が必要となる。ここで、実際の固定子では、極歯数の増加によってティースのコイルの導体占積率が増加する。但し、この占積率の増加にも上限があり、極歯数がある程度増加するとコイル占積率が増加することはなく、スロットの先端の面積が一定であればコイルの全導体断面積も増加しない。

これを具体的数字で示した場合、例えば、極歯数が二極の一極歯に巻かれているコイルの導体断面積を１とした場合においては、極歯数が四極では略２、六極では略３、八極では略３．５となる。ここで、さらに一コイルで考えた場合には、コイルの導体面積がＭ倍になると、電流密度が１／Ｍとなる。尚、銅損はコイルの導体断面積と電流密度の二乗の積となるため、一コイルあたりの銅損は１／Ｍとなる。また、極歯数の増加率をＰ倍とすると、総銅損はＰ／Ｍ倍となる。同様にして二極を基準（コイルの導断面積を１）で考えると、四極ではＰ＝２、Ｍ＝２で１倍、六極ではＰ＝３、Ｍ＝３で１倍、八極ではＰ＝４、Ｍ＝３．５で１．１４倍となり、さらに極歯数が増加すると銅損が増大する。つまり、極歯数が少ない場合に銅損が小さい。
また、極歯数が少ない場合には、コイルの導体量も減少するため、省資源、コスト低減にもなる。

さらに、ティース部８毎にティース７の先端に永久磁石１３を取り付けることができるため、永久磁石１３の取り付け精度を向上させることができる。このため、永久磁石１３と可動子３の鉄部材６との間の隙間Ｓの寸法精度を向上させることができる。また、永久磁石１３の取り付け作業性及び着磁作業性を向上させることができる。

次に、本発明の第二実施形態を図８に基づいて説明する。尚、第一実施形態と同一態様には、同一符号を付して説明する（以下の実施形態でも同様）。
この第二実施形態において、円筒状のケーシング２内に筒状の固定子２０を備えており、この固定子２０内に軸方向に沿って往復移動する可動子３が設けられている点、可動子３は円柱状の軸５に円環状の鉄部材６が２箇所設けられたものである点、固定子２０は、電磁鋼板を積層して形成された筒状のものである点等の基本的構成は前記第一実施形態と同様である。

図８に示すように、固定子２０は、円筒状に形成された外周壁部２１と、この外周壁部２１に径方向の内側に向かって突出するように設けられた四つのティース２２とで構成されている。
外周壁部２１の各ティース２２と対応する部分には、溝２４がそれぞれ形成されている。各溝２４の形状は、円弧状や楔状のようにティース２２が係合できる形状であればよく、特に限定されるものではない。

ティース２２には、絶縁材からなる断面コの字状の巻き胴１５がティース７を覆うように設けられ、この巻き胴１５にコイル１１が巻装されている。ティース７は先端部分が側方に張り出してＴ字状に形成され、コイル１１が巻装されている部分の幅Ａよりも先端部分の幅Ｂが大きく設定されている。各ティース２２の先端面２３には、それぞれ四つの永久磁石１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄが設けられている。これらの永久磁石１３ａ，１３ｂ１３ｃ，１３ｄは、軸方向に隣り合う永久磁石の磁極が異極になるように、且つ周方向に隣り合う永久磁石の磁極も異極になるようにして設けられている。また、各ティース２２の永久磁石１３とは反対側の基端には外周壁部２１の溝２４に対応する部分に、この溝２４に対応する形状の凸条２５が形成されている。尚、外周壁部２１に形成された溝２４をティース２２に形成し、ティース２２に形成された凸条２５を外周壁部２１に形成して、両者を互いに連結するようにしてもよい。

次に、本発明の第二実施形態における固定子２０の組立て手順について説明する。
まず、ティース２２先端に永久磁石１３を取り付ける。次に、このティース２２を囲むように巻き胴１５を取り付ける。そして、この巻き胴１５にコイル１１を巻装する。その後、このコイル１１が巻装された各ティース２２を外周壁部２１に取り付ける。このようにして固定子２０を組立てる。
尚、ここでは永久磁石１３を取り付けた後に巻き胴１５を取り付け、そして、コイル１１を巻装する場合について説明したが、永久磁石１３を取り付ける前に巻き胴１５を取り付け、コイル１１を巻装し、その後、永久磁石１３を取り付けてもよい。また、永久磁石１３を着磁せずに未着磁の永久磁石をティース７の先端に取り付け、その後、その未着磁の永久磁石に着磁することで永久磁石１３としてもよい。

したがって、上述の第二実施形態によれば、第一実施形態と同様の効果に加え、固定子２０をティース２２と、筒状の外周壁部２１とで分割構成するため、さらにコイル１１の占積率を向上させる効果を奏することができる。
また、固定子２０の組立て方法として、各ティース２２にコイル１１を巻装した後、各ティース２２を外周壁部２１に取り付けることで固定子２０を完成させる組立て方法であるため、コイル１１を容易にティース２２に巻装することができ、作業性を向上させることができる。

次に、本発明の第三実施形態を図９に基づいて説明する。
この第三実施形態においては、上述の第一実施形態と基本的構成が同様であり、第一実施形態では四つのティース７（極歯数が四極）であったのに対し、六つのティース３３（極歯数が六極）で構成されている。

具体的には、図９に示すように、ティース３３は先端部分が側方に張り出してＴ字状に形成され、コイル１１が巻装されている部分の幅Ａよりも先端部分の幅Ｂが大きく設定されている。各ティース部３１の永久磁石１３側とは反対側には固定子３０の外周壁３４の一部を構成する外周壁部３５が形成されている。外周壁部３５の周方向の幅Ｅは、コイル１１と外周壁部３５の連結部分との間に隙間Ｈが確保できるように設定されている。外周壁部３５のヨーク部３２との連結部分には溝３６が軸方向に沿って形成されている。溝３６の形状は、円弧状や楔状のようにティース部３１とヨーク部３２が係合できる形状であればよく、特に限定されるものではない。

ヨーク部３２における各ティース部３１の溝３６と対応する部分には、この溝３６の形状に対応する凸条３７が形成されている。尚、ティース部３１に形成された溝３６をヨーク部３２に形成し、ヨーク部３２に形成された凸条３７をティース部３１に形成して、両者を互いに連結するようにしてもよい。

したがって、上述の第三実施形態によれば、第一実施形態のようにティース７が四つ（極歯数が四極）に対して、ティース３３が六つ（極歯数が六極）であっても、コイル１１の占積率を向上させることができる点、永久磁石１３を大きくすることによって銅損を低下させることができる点等の第一実施形態と同様の効果を奏することができる。

次に、本発明の第四実施形態を図１０に基づいて説明する。
この第四実施形態においては、上述の第一実施形態及び第三実施形態と基本的構成が同様であり、第一実施形態では四つのティース７（極歯数が四極）、第三実施形態では六つのティース３３（極歯数が六極）であったのに対し、二つのティース４０（極歯数が二極）で構成されている。

具体的には、図１０に示すように、ティース部４６のティース４０は先端部分が側方に張り出してＴ字状に形成され、コイル１１が巻装されている部分の幅Ａよりも先端部分の幅Ｂが大きく設定されている。各ティース部４０の永久磁石１３側とは反対側には固定子４１の外周壁４２の一部を構成する外周壁部４３が形成されている。外周壁部４３の周方向の幅Ｅは、コイル１１と外周壁部３５の連結部分との間に隙間Ｈができるように設定されている。外周壁部３５のヨーク部４４との連結部分には溝４５が軸方向に沿って形成されている。溝４５の形状は、円弧状や楔状のようにティース部４６とヨーク部４４が係合できる形状であればよく、特に限定されるものではない。

ヨーク部４４における各ティース部４６の溝４５と対応する部分には、この溝４５の形状に対応する凸条４７が形成されている。尚、ティース部４６に形成された溝４５をヨーク部４４に形成し、ヨーク部４４に形成された凸条４７をティース部４６に形成して、両者を互いに連結するようにしてもよい。

したがって、上述の第四実施形態によれば、第一実施形態のようにティース７が四つ（極歯数が四極）に対して、ティース４０が二つ（極歯数が二極）であっても、コイル１１の占積率を向上させることができる点、永久磁石１３を大きくすることによって銅損を低下させることができる点等の第一実施形態と同様の効果を奏することができる。

次に、本発明の第五実施形態を図１１、図１２に基づいて説明する。
この第五実施形態においては、上述の第一実施形態と基本的構成が同様であり、第一実施形態では固定子４をティース部８とヨーク部１０とで分割構成し、それぞれティース部８とヨーク部１０とを溝１７と凸条１８とで連結したのに対し、ヒンジ部５０を介してそれぞれティース部８とヨーク部１０とを展開可能に連結すると共に、一箇所に設けたジョイント部５１によってティース部８とヨーク部１０とを係合するジョイント部５１を一箇所備えた構成となっている。

具体的には、図１１、図１２に示すように、ヒンジ部５０は、固定子４の外周壁９の径方向外側に設けられている。ティース部８とヨーク部１０は、ヒンジ部５０を中心にしてそれぞれ回動可能になっている。
ジョイント部５１は、ティース部８に形成された溝５２と、ヨーク部１０に形成された溝５２に対応する形状の凸条５３とで構成されたもので、ティース部８とヨーク部１０とを係合している。
尚、このジョイント部５１は、ティース部８に凸条５３を形成し、ヨーク部１０に溝５２を形成した構成としてもよい。また、溝５２の形状は、円弧状や楔状のようにティース部３１とヨーク部３２が係合できる形状であればよく、特に限定されるものではない。

したがって、上述の第五実施形態によれば、図１２に示すように、ジョイント部５１を始点として固定子４を展開し、ティース部８毎に別個にコイル１１を巻装することができる。このため、第一実施形態と同様の効果に加え、各々の部品が連結されているため、さらに組立て作業性を向上させることができる。

尚、本発明は上述した実施形態に限られるものではない。例えば、上述の第一実施形態、第三実施形態及び第四実施形態においては、ティース部８，３１，４６とヨーク部１０，３２，４４とがそれぞれ溝１７，３６，４５と凸条１８，３７，４７とで係合し、また、上述の第二実施形態においては、ティース２２と外周壁部２１とが溝２４と凸条２５とで係合した場合について説明したが、これら溝１７，２４，３６，４５や凸条１８，２５，３７，４７を形成せずに溶接等の接合手段を用いて両者を連結してもよい。
また、上述した第三実施形態及び第四実施形態では、例えば、ティース３３，４０を含むティース部３１，４６とヨーク部３２，４４とがそれぞれ連結した場合について説明したが、それぞれの固定子３０，４１の外周壁にそれぞれのティース３３，４０を取り付けるようにしてもよい。

さらに、上述した第五実施形態では、例えば、ティース部８が四つ、つまり極歯数が四極の場合について説明したが、極歯数が二極又は六極であってもよい。また、ジョイント部５１を溝５２と凸条５３とで構成し、ティース部８とヨーク部１０を係合する場合について説明したが、ジョイント部５１を溶接等の接合手段を用いてティース部８とヨーク部１０とを係合できるようにしてもよい。

そして、上述した第一実施形態、第三実施形態及び第四実施形態では、ティース部８，３１，４６とヨーク部１０，３２，４４とを溝１７，３６，４５と凸条１８，３７，４７とによって連結した場合について、また、第五実施形態では、ティース部８とヨーク部１０とをヒンジ部５０とジョイント部５１とによって連結した場合について説明したが、これら溝１７，３６，４５や凸条１８，３７，４７又はヒンジ部５０やジョイント部５１に代わって、リング嵌め、樹脂モールド、ＴＩＧ溶接、レーザ溶接若しくは接着又は端板で挟持することによって各ティース部８，３１，４６と各ヨーク部１０，３２，４４とを連結してもよい。

また、上述した第五実施形態では、例えば、ヒンジ部５０を介してそれぞれティース部８とヨーク部１０とが展開可能に連結された場合について説明したが、ヒンジ部５０を介さずにティース部８とヨーク部１０とが互いの連結部分を中心にして可撓可能に連結され、展開可能な構造となっているものでもよい。

さらに、上述した実施形態では、それぞれティース７，２２，３３，４０に四つの永久磁石１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄが設けられた場合について説明したが、それぞれのティースに設ける永久磁石１３の個数は四つに限らず、複数の偶数個、つまり２ｎ個であればよい。この場合、可動子３の鉄部材６の個数もこれに対応してｎ個であることが望ましい。

また、上述した実施形態では、それぞれティース７，２２，３３，４０に永久磁石１３を設けた場合について説明したが、それぞれティース７，２２，３３，４０に永久磁石１３を埋設してもよい。
さらに、上述した実施形態では、ティース７，２２，３３，４０は先端部分が側方に張り出してＴ字状に形成され、コイル１１が巻装されている部分の幅Ａよりも先端部分の幅Ｂが大きく設定されている場合について説明したが、コイル１１が巻装されている部分の幅Ａと先端部分の幅Ｂが同等に設定されている場合であってもよい。
そして、上述した実施形態では、可動子３に設けられた鉄部材６の軸方向の幅Ｄは、永久磁石１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄの軸方向の幅Ｃよりも小さく設定されている場合について説明したが、鉄部材６の軸方向の幅Ｄが永久磁石１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄの軸方向の幅Ｃよりも大きく設定された場合であってもよい。

また、上述した実施形態では、固定子４，２０，３０，４１が電磁鋼板を積層して形成されたものである場合について説明したが、圧粉して形成されたものであってもよい。この場合、圧粉して形成された固定子を絶縁処理することによって、それぞれティース７，２２，３３，４０に巻き胴１５を取り付けることなく直接コイル１１を巻装することができる。このため、上述した実施形態の占積率向上の効果に加え、さらに占積率を向上させることができる。
さらに、上述した第一実施形態、第二実施形態及び第五実施形態では、ティース７，２２の数が四つ（極歯数が四極）である場合、第三実施形態では、ティース３３の数が六つ（極歯数が六極）である場合、第四実施形態では、ティース４０の数が二つ（極歯数が二極）である場合について説明したが、これら偶数極に限らず三極、五極であってもよい。

そして、本発明は上述した実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。例えば、本実施形態において、固定子をティース又はティースを含むティース部として分割構成し、これらティース部をヨーク部を介して連結したり、固定子の外周壁に取り付けたりする構成は、リニアアクチュエータ１に限らず、パルスモータ、リラクタンスモータ等又は永久磁石が埋設されている種々のモータにも適用できる。具体的には、上述した実施形態では、例えば、単相交流によって可動子３が往復移動する場合について説明したが、極歯数が三極、五極、六極の場合において、コイル１１を単相巻装に代わって三相や五相に巻装することでリニアモータ、回転モータ、埋め込み磁石モータ、リラクタンスモータ、ステッピングモータ及びパルスモータとすることができる。
また、上述した実施形態では、固定子４，２０，３０，４１内に軸方向に沿って往復移動する可動子３が設けられている場合について説明したが、この可動子３に対して固定子４，２０，３０，４１が移動するようにしてもよい。

本発明の第一実施形態におけるリニアアクチュエータの一部切欠き斜視図である。 本発明の第一実施形態におけるリニアアクチュエータの断面図である。 本発明の第一実施形態におけるティース部の斜視図である。 本発明の第一実施形態におけるティース部の斜視図である。 本発明の第一実施形態におけるティース部の断面図である。 本発明の第一実施形態におけるリニアアクチュエータの縦断面図である。 本発明の第一実施形態におけるリニアアクチュエータの縦断面図である。 本発明の第二実施形態におけるリニアアクチュエータの断面図である。 本発明の第三実施形態におけるリニアアクチュエータの断面図である。 本発明の第四実施形態におけるリニアアクチュエータの断面図である。 本発明の第五実施形態におけるリニアアクチュエータの断面図である。 本発明の第五実施形態における固定子を展開した状態を示す断面図である。

符号の説明

１リニアアクチュエータ ３可動子 ４固定子 ７ティース ８ティース部 ９外周壁 １０ヨーク部 １１コイル １３，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ永久磁石 １４外周壁部 ２０固定子 ２１外周壁部 ２２ティース ３０固定子 ３１ティース部 ３２ヨーク部 ３３ティース ３４外周壁 ３５外周壁部 ４０ティース ４１固定子 ４２外周壁 ４３外周壁部 ４４ヨーク部 ４６ティース部 ５０ヒンジ部 ５１ジョイント部

Claims (7)

1. コイルが巻装され磁石を有するティースを備えた筒状の固定子内に、軸方向に沿って往復移動する可動子を設けたリニアアクチュエータにおいて、前記固定子の前記ティースを含む部分をティース部として分割構成し、これらティース部間に、隣接する前記ティース部を連結して前記ティース部と共に前記固定子の外周壁を構成するヨーク部を設けたことを特徴とするリニアアクチュエータ。
2. コイルが巻装され磁石を有するティースを備えた筒状の固定子内に、軸方向に沿って往復移動する可動子を設けたリニアアクチュエータにおいて、前記固定子の前記ティースを前記固定子の外周壁から分割可能に構成したことを特徴とするリニアアクチュエータ。
3. コイルが巻装され磁石を有するティースを備えた筒状の固定子内に、軸方向に沿って往復移動する可動子を設けたリニアアクチュエータにおいて、前記固定子の前記ティースを含む部分をティース部として分割構成し、これらティース部間に、隣接する前記ティース部を連結して前記ティース部と共に前記固定子の外周壁を構成するヨーク部を設け、これらティース部とヨーク部とを、ヒンジ部と少なくとも一箇所のジョイント部とで連結したことを特徴とするリニアアクチュエータ。
4. 前記固定子の前記ティースの数が６個以下に設定されていることを特徴とする請求項１又は請求項３に記載のリニアアクチュエータ。
5. コイルが巻装され磁石を有するティースを備えた筒状の固定子内に、軸方向に沿って往復移動する可動子を設けたリニアアクチュエータの固定子組立て方法であって、前記固定子の前記ティースを含む部分をティース部として分割構成して前記ティースに前記コイルを巻装し、これらコイルが巻装されたティース部を、このティース部と共に固定子の外周壁を構成するヨーク部を介して連結して固定子を組立てることを特徴とするリニアアクチュエータの固定子組立て方法。
6. コイルが巻装され磁石を有するティースを備えた筒状の固定子内に、軸方向に沿って往復移動する可動子を設けたリニアアクチュエータの固定子組立て方法であって、前記固定子の前記ティースを前記固定子の外周壁から分割して前記ティースに前記コイルを巻装し、これらコイルが巻装されたティースを、このティースと共に固定子の外周壁に連結して固定子を組立てることを特徴とするリニアアクチュエータの固定子組立て方法。
7. ティースを備えた固定子と、可動子との間の磁気抵抗変化による磁束変化に同期して前記可動子が移動又は回転するアクチュエータにおいて、前記固定子の前記ティース又は前記固定子の前記ティースを含むティース部を分割可能に構成したことを特徴とするアクチュエータ。
   
   

Images