JP2020078235A - 筒型リニアモータおよび筒型リニアモータの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】推力を向上できる筒型リニアモータの提供である。【解決手段】上記した目的を達成するため、本発明の筒型リニアモータ１は、筒状のコア３とコア３の外周に設けられたスロット４に装着される巻線５とを有する電機子２と、筒状であって内方に電機子２が軸方向へ移動自在に挿入されて軸方向にＮ極とＳ極とが交互に配置される界磁６とを備え、コア３が、筒状のヨーク３ａと、ヨーク３ａの外周に軸方向に並べて設けられる複数のティース３ｂと、ティース３ｂ，３ｂ間に設けられる複数のスロット４と、ティース３ｂの外周端からヨーク３ａにかけて形成されてティース３ｂを軸方向に貫くとともに巻線５のリード線５ａが挿入されるスリット３ｃを有している。【選択図】図１

Description

本発明は、筒型リニアモータおよび筒型リニアモータの製造方法に関する。

筒型リニアモータは、たとえば、軸方向に並べて配置される複数のティースを外周に持つ筒型のコアとティース間のスロットに装着されるＵ相、Ｖ相およびＷ相の巻線を有する電機子と、電機子の外周に設けられた円筒形のヨークと軸方向にＳ極とＮ極とが交互に並ぶようにベースの内周に取付けられた複数の永久磁石とでなる固定子とを備えるものがある。

このように構成された筒型リニアモータでは、電機子のＵ相、Ｖ相およびＷ相の巻線へ適宜通電すると、電機子が永久磁石に吸引されて電機子が可動子として固定子に対して軸方向へ駆動される。

このような筒型リニアモータでは、筒状のヨークとヨークに設けた環状のティースとを備えたコアをティース毎に軸方向に分割した複数のコア分割体で形成して、巻線を挟み込むようにしてコア分割体を積層して電機子を形成する場合がある。

コア分割体を積層した電機子を持つ筒型リニアモータでは、電機子が界磁の外周に配置される構造を例に取れば、電機子における巻線をＵ相、Ｖ相およびＷ相の相毎に結線しなければならないので、コアのヨークからティースにかけて大きな切欠を設け、ティースの側面にティース先端から切欠へ通じるスリットを設けて巻線を結線する渡り線をコア外へ引き出し結線する（たとえば、特許文献１参照）。

特開２００１−２８６１２２号公報

前記筒型リニアモータでは、コアにおけるヨークとティースに大きな切欠が形成されているので、磁気飽和が発生しやすく推力を向上し難いという問題がある。

そこで、本発明は、推力を向上できる筒型リニアモータの提供を目的としている。

上記の目的を達成するため、本発明の筒型リニアモータは、筒状のコアと、コアの外周に設けられるスロットに装着される巻線とを有する電機子と、筒状であって内方に電機子が軸方向へ移動自在に挿入されて軸方向にＮ極とＳ極とが交互に配置される界磁とを備え、コアは、筒状のヨークと、ヨークの外周に軸方向に並べて設けられる複数のティースと、ティースの外周端からヨークにかけて形成されて前記ティースを軸方向に貫くとともに巻線のリード線が挿入されるスリットを有している。

このように構成された筒型リニアモータでは、コアにおけるヨークとティースに設けられるスリットの断面積は、リード線の挿入が可能である程度の大きさで済むので、コアにおける磁路断面積を著しく減少させることが無い。よって、コアにおいて磁気飽和が生じにくくなる。さらに、巻線同士を結線するリード線がコアのスリット内に収容されてリード線が巻線の内側に格納されるために、コアと界磁との間にリード線を配置する必要がなく、両者の径方向距離を短くできる。

また、筒型リニアモータにおけるコアは、それぞれ一つのティースを持つように軸方向で分割された複数の環状のコア分割体を積層して形成されてもよい。このように構成された筒型リニアモータによれば、コアへの巻線の装着と巻線の結線とを容易に行うことができ、筒型リニアモータの製造が容易となる。

さらに、筒型リニアモータにおけるコア分割体は、ヨークに相当する部位の同一円周上に１２０度間隔で配置されてリード線を収容する３つの孔を有してコアの一端を構成する環状の第一コア分割体と、スリットとヨークに相当する部位であってスリットを通る同一円周上に前記リード線を収容する２つの孔とを有する複数の第二コア分割体とを有し、第二コア分割体におけるスリットおよび２つの孔は、同一円周上に１２０度間隔で配置されていてもよい。このように構成された筒型リニアモータによれば、各相の巻線のリード線を個別にスリットと孔に収容でき各相の巻線を良好に絶縁できる。また、このように構成された筒型リニアモータによれば、スリットをコアの全体で周方向に１２０度の位相差で満遍なく配置できるので、コアが界磁から径方向に偏心させる大きな吸引力を受けにくくなり、筒型リニアモータが円滑に伸縮でき、推力低下も招くこともない。

また、筒型リニアモータにおけるコア分割体は、ヨークに相当する部位であってスリットを通る同一円周上に３つの孔を有し、スリットおよび３つの孔は、前記同一円周上に９０度間隔で配置されており、３つの孔のうち２つの孔をリード線の収容のための孔として利用し、残りの孔にキーの差込が可能であってもよい。このように構成された筒型リニアモータによれば、３つの孔のうち１つの孔にキーを差し込んでコア分割体を容易に位置決めできるのでコアの製造作業が非常に容易となり、巻線のリード線をそれぞれ異なるスリットと孔に分散して収容できるので、各相の巻線を良好に絶縁できる。

さらに、筒型リニアモータにおけるコア分割体は、ヨークに相当する部位の同一円周上に６０度間隔で配置される６つの孔を有してコアの一端を構成する環状の第一コア分割体と、スリットとヨークに相当する部位であってスリットを通る同一円周上に５つの孔とを有する複数の第二コア分割体とを有し、第二コア分割体におけるスリットおよび５つの孔は、同一円周上に６０度間隔で配置されており、第一コア分割体の３つの孔と第二コア分割体のスリットおよび２つの孔にリード線が収容されてもよい。このように構成された筒型リニアモータによれば、スリットをコアの全体で周方向に１２０度の位相差で満遍なく配置できるので、コアが界磁から径方向に偏心させる大きな吸引力を受けにくくなり、筒型リニアモータが円滑に伸縮でき、推力低下も招くこともない。また、リード線が収容されない孔を空気の抜け孔として利用できるので、筒型リニアモータの伸縮時に筒型リニアモータ内の電機子の軸方向両側の部屋が圧縮される際に圧力が上昇して筒型リニアモータの伸縮を妨げることがないので、この点でも、筒型リニアモータが円滑に伸縮でき、推力低下も招くこともない。また、このように構成された筒型リニアモータによれば、スリットに接続されない３つの孔で形成される３つの軸方向孔の１つの孔にキーを差し込んで第一コア分割体と第二コア分割体を容易に位置決めできるのでコアの製造作業が非常に容易となる。

また、筒型リニアモータは、コア分割体を積層した状態で互いに連通されるとともにスリットに接続されない孔のうち一つに挿入されてコア分割体を周方向で位置決めするキーを備えてもよい。このように構成された筒型リニアモータによれば、コア組立後にコア分割体の分離が防止される。

さらに、筒型リニアモータにおけるコアのスリットはヨークの内周に通じていてもよく、このように筒型リニアモータが構成されると、リード線をコアの内周に配置できるようになるので異なる相の巻線に接続されたリード線同士を絶縁し易くなる。

また、本発明の筒型リニアモータの製造方法は、予め電線を巻き回して筒状のコアの外周に設けられるスロットに装着可能な形状の巻線を形成する巻線製造工程と、筒状のコアがそれぞれ一つのティースを持つように軸方向で分割された複数の環状のコア分割体で形成されており、コア分割体同士で前記巻線を挟み込んで、前記コア分割体に前記巻線を装着しつつ前記コア分割体同士を積層して電機子を製造するコア組立工程とを備えている。このように構成された筒型リニアモータの製造方法によれは、コアへの巻線の装着と巻線の結線とを容易に行うことができるので、筒型リニアモータの製造が容易となる。

本発明の筒型リニアモータによれば、推力を向上できる。

一実施の形態における筒型リニアモータの縦断面図である。 一実施の形態の筒型リニアモータのコアの拡大縦断面図である。 一実施の形態の筒型リニアモータのコアの平面図である。 一実施の形態の第一変形例における筒型リニアモータの縦断面図である。 一実施の形態の第一変形例における筒型リニアモータのコアを組み立てる工程を説明する図である。 一実施の形態の第二変形例における筒型リニアモータの縦断面図である。 （Ａ）は、一実施の形態の第二変形例における筒型リニアモータのコアの一端の対応するコア分割体の斜視図である。（Ｂ）は、一実施の形態の第二変形例における筒型リニアモータのコアの一端以外に対応するコア分割体の斜視図である。 一実施の形態の第二変形例における筒型リニアモータのコアの平面図である。 一実施の形態の第二変形例における筒型リニアモータのコア分割体を積層する工程を説明する図である。 （Ａ）は、一実施の形態の第三変形例における筒型リニアモータのコアの一端の対応する第一コア分割体の斜視図である。（Ｂ）は、一実施の形態の第三変形例における筒型リニアモータのコアの一端以外に対応する第二コア分割体の斜視図である。 一実施の形態の第四変形例における筒型リニアモータの縦断面図である。 （Ａ）は、一実施の形態の第四変形例における筒型リニアモータのコアの一端の対応する第一コア分割体の斜視図である。（Ｂ）は、一実施の形態の第四変形例における筒型リニアモータのコアの一端以外に対応する第二コア分割体の斜視図である。 一実施の形態の第四変形例における筒型リニアモータのコアの平面図である。

以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。一実施の形態における筒型リニアモータ１は、図１に示すように、筒状のコア３とコア３の外周に設けられるスロット４に装着される巻線５とを有する電機子２と、筒状であって内方に電機子２が軸方向へ移動自在に挿入されて軸方向にＮ極とＳ極とが交互に配置される界磁６とを備えて構成されている。

以下、筒型リニアモータ１の各部について詳細に説明する。電機子２は、コア３と巻線５とを備えて構成されている。コア３は、円筒状のヨーク３ａと、環状であってヨーク３ａの外周に軸方向に間隔を空けて設けられる複数のティース３ｂと、ティース３ｂ，３ｂ間に設けられる複数のスロット４と、ティース３ｂの外周端からヨーク３ａにかけて形成されてティース３ｂを軸方向に貫くとともにヨーク３ａの軸方向両端に通じて巻線５のリード線５ａが挿入されるスリット３ｃとを備えて構成されて可動子とされている。

本実施の形態では、図１に示すように、ヨーク３ａの外周に７個の環状のティース３ｂが、軸方向に等間隔に並べて設けられており、ティース３ｂ，３ｂ間に巻線５が装着される空隙でなる６個のスロット４が形成されている。

スリット３ｃは、図２および図３に示すように、ティース３ｂの外周端からヨーク３ａにかけて設けられており、コア３の軸方向に沿ってティース３ｂを軸方向に貫通している。なお、本実施の形態では、スリット３ｃは、コア３の軸方向に沿って各ティース３ｂを軸方向に貫くとともに、ヨーク３ａの軸方向一端から他端へ通じている。スリット３ｃは、ヨーク３ａの内周へ通じさせてもよいしヨーク３ａにまで形成されていれば、ヨーク３ａの径方向の途中まで形成されるものでもよい。

また、本実施の形態では、図１中で隣り合うティース３ｂ，３ｂ同士の間には、空隙でなるスロット４が合計で６個設けられていて、スロット４には、巻線５が巻き回されて装着されている。巻線５は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の三相巻線とされている。６個のスロット４には、図１中左側からＷ相、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相、Ｕ相、Ｖ相の順で巻線５が装着されている。

また、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の巻線５同士は、相毎に巻線５から引き出されるリード線５ａ同士を結線して直列に接続されており、各相の巻線５の終端のうち一端はリード線５ｂによって互いに接続され、前記終端のうち他端は図示しない外部電源に接続されるケーブル１６に接続されている。そして、巻線５から引き出されるリード線５ａは、コア３に設けたスリット３ｃ内に収容されて巻線５の内周側に配置される。

そして、このように構成された電機子２は、出力軸である非磁性体で形成されたロッド１１の外周に装着されている。具体的には、電機子２は、その図１中で左端と右端とがロッド１１に固定される環状のスライダ１２，１３によって保持されて、ロッド１１に固定されている。

また、本実施の形態では、界磁６は、筒状の積層磁石体Ｍと積層磁石体Ｍの外周に嵌合されるバックヨーク８とを備えており、円筒状の非磁性体で形成されるアウターチューブ７とアウターチューブ７内に挿入される円筒状の非磁性体のインナーチューブ９との間に形成される環状隙間内に収容されている。そして、電機子２は、界磁６内に軸方向移動自在に挿入されている。

積層磁石体Ｍは、筒状のバックヨーク８とインナーチューブ９との間の環状隙間に軸方向に交互に積層されて挿入される複数の環状の主磁極となる永久磁石１０ａと複数の環状の副磁極となる永久磁石１０ｂとを備えて構成されている。なお、図１中で主磁極の永久磁石１０ａと副磁極の永久磁石１０ｂに記載されている三角の印は、着磁方向を示しており、主磁極の永久磁石１０ａの着磁方向は径方向となっており、副磁極の永久磁石１０ｂの着磁方向は軸方向となっている。主磁極の永久磁石１０ａと副磁極の永久磁石１０ｂは、ハルバッハ配列で配置されており、界磁６の内周側では、軸方向にＳ極とＮ極が交互に現れるように配置されている。

また、本実施の形態の筒型リニアモータ１では、主磁極の永久磁石１０ａの軸方向長さＬ１は、副磁極の永久磁石１０ｂの軸方向長さＬ２よりも長くなっている。主磁極の永久磁石１０ａの軸方向長さＬ１を副磁極の永久磁石１０ｂの軸方向長さＬ２よりも長くすれば、コア３との間の主磁極の永久磁石１０ａとの間の磁気抵抗を小さくできコア３へ作用させる磁界を大きくできるので筒型リニアモータ１の推力を向上できる。主磁極の永久磁石１０ａの軸方向長さＬ１と副磁極の永久磁石１０ｂの軸方向長さＬ２に最適な関係があり、主磁極の永久磁石１０ａの軸方向長さＬ１と副磁極の永久磁石１０ｂの軸方向長さＬ２が０．２≦Ｌ２／Ｌ１≦０．５を満たすように設定されれば、Ｌ２／Ｌ１の値を理想的な値に設定した際の推力に対して９８％以上の推力を確保できる。ただし、主磁極の永久磁石１０ａの軸方向長さＬ１と副磁極の永久磁石１０ｂの軸方向長さＬ２との関係は、前述の設定に限られない。

また、本実施の形態の筒型リニアモータ１では、界磁６は、永久磁石１０ａ，１０ｂで構成される積層磁石体Ｍの外周にバックヨーク８を備えている。バックヨーク８を設けない場合、副磁極の永久磁石１０ｂの軸方向長さＬ２が短くなると主磁極の永久磁石１０ａの軸方向中央部分における磁石外部の磁気抵抗が増大し、界磁磁束が小さくなるため、主磁極の永久磁石１０ａの軸方向長さＬ１を長くする際の筒型リニアモータ１の推力向上度合が小さくなる。これに対して、永久磁石１０ａ，１０ｂの外周にバックヨーク８を設けると、磁気抵抗の低い磁路を確保できるので副磁極の永久磁石１０ｂの軸方向長さＬ２の短縮に起因する磁気抵抗の増大が抑制される。よって、主磁極の永久磁石１０ａの軸方向長さＬ１を副磁極の永久磁石１０ｂの軸方向長さＬ２よりも長くするとともに永久磁石１０ａ，１０ｂの外周に筒状のバックヨーク８を設けると筒型リニアモータ１の推力を大きく向上させ得る。バックヨーク８の肉厚は、主磁極の永久磁石１０ａの外部磁気抵抗の増大を抑制に適する肉厚に設定されればよい。

なお、副磁極の永久磁石１０ｂは、主磁極の永久磁石１０ａより高い保磁力を有する永久磁石とされている。永久磁石における残留磁束密度と保磁力は、互いに密接に関係しており、一般的に残留磁束密度を高めると保磁力は低くなり、保磁力を高めると残留磁束密度が低くなるという、互いに背反する関係にある。ハルバッハ配列では、副磁極の永久磁石１０ｂには減磁方向に大きな磁界が印加されるため、副磁極の永久磁石１０ｂの保磁力を高くして減磁を抑制し、大きな磁界をコア３に作用させ得るようにしている。対して、コア３に対して作用する磁界の強さは、主磁極の永久磁石１０ａの磁力線数に左右される。そのため、主磁極の永久磁石１０ａに高い残留磁束密度の永久磁石を使用して大きな磁界をコア３に作用させるようにしている。本実施の形態では、副磁極の永久磁石１０ｂを主磁極の永久磁石１０ａよりも保磁力を高くするのに際して、副磁極の永久磁石１０ｂの材料を主磁極の永久磁石１０ａの材料よりも保磁力が高い材料としている。よって、材料の選定によって、主磁極の永久磁石１０ａと副磁極の永久磁石１０ｂの組合せを簡単に実現できる。なお、本実施の形態では、主磁極の永久磁石１０ａは、ネオジム、鉄、ボロンを主成分とする残留磁束密度が高い材料で構成され、副磁極の永久磁石１０ｂは、前記材料にジスプロシウムやテリビウム等の重希土類元素の添加量を増やした減磁しにくい磁石で構成されている。

前述のように、界磁６の内周側には、コア３が挿入されており、界磁６は、コア３に磁界を作用させている。なお、界磁６は、コア３の可動範囲に対して磁界を作用させればよいので、コア３の可動範囲に応じて永久磁石１０ａ，１０ｂの設置範囲を決定すればよい。したがって、アウターチューブ７とインナーチューブ９との環状隙間のうち、コア３に対向し得ない範囲には、永久磁石１０ａ，１０ｂを設置しなくともよい。

バックヨーク８の軸方向長さは、積層磁石体Ｍの全長以上になっていればよく、積層磁石体Ｍの全長と等しい長さとしてもよい。また、バックヨーク８の軸方向長さが積層磁石体Ｍの全長よりも長い場合、積層磁石体Ｍの末端の磁力線が大気へ洩れず筒型リニアモータ１の推力低下を防止できる。このように、バックヨーク８の軸方向長さを積層磁石体Ｍの軸方向長さよりも長くするには、積層磁石体Ｍが永久磁石１０ａ，１０ｂの加工誤差によって採りうる軸方向の最大長さよりもバックヨーク８の軸方向長さを長くしておけばよい。

また、アウターチューブ７、バックヨーク８およびインナーチューブ９の図１中左端はキャップ１４によって閉塞されており、アウターチューブ７、バックヨーク８およびインナーチューブ９の図１中右端は内周に挿入されるロッド１１の軸方向の移動を案内する環状のヘッドキャップ１５によって閉塞されている。

インナーチューブ９の内周には、スライダ１２，１３が摺接しており、スライダ１２，１３によって電機子２はロッド１１とともに界磁６に対して偏心せずに軸方向へスムーズに移動できる。インナーチューブ９は、コア３の外周と各永久磁石１０ａ，１０ｂの内周との間の磁気ギャップを形成するとともに、スライダ１２，１３と協働してコア３の軸方向移動を案内する役割を果たしている。コア３の外径は、インナーチューブ９の内径よりも小さく、インナーチューブ９に干渉することはなく、筒型リニアモータ１は円滑に伸縮できるが、インナーチューブ９の内周に摺接してもよい。なお、インナーチューブ９は、非磁性体で形成されればよいが、合成樹脂で形成されると筒型リニアモータ１の推力密度向上効果が高くなる。インナーチューブ９を非磁性体の金属で製造すると、電機子２が軸方向へ移動する際にインナーチューブ９の内部に渦電流が生じて、電機子２の移動を妨げる力が発生してしまう。これに対して、インナーチューブ９を合成樹脂とすれば渦電流が生じないので筒型リニアモータ１の推力をより効果的に向上できるとともに、筒型リニアモータ１の質量を低減できる。なお、インナーチューブ９を合成樹脂とする場合、フッ素樹脂で製造すればスライダ１２，１３との間の摩擦および摩耗を低減できる。また、インナーチューブ９を他の合成樹脂で形成してもよく、また、摩擦および摩耗を低減するべく他の合成樹脂で形成されたインナーチューブ９の内周をフッ素樹脂でコーティングしてもよい。

なお、キャップ１４には、巻線５に接続されるケーブル１６を外部の図示しない電源に接続するコネクタ１４ａを備えており、外部電源から巻線５へ通電できるようになっている。また、アウターチューブ７、バックヨーク８およびインナーチューブ９の軸方向長さは、コア３の軸方向長さよりも長く、コア３は、界磁６内の軸方向長さの範囲で図１中左右へストロークできる。

そして、たとえば、巻線５の界磁６に対する電気角をセンシングし、前記電気角に基づいて通電位相切換を行うとともにＰＷＭ制御により、各巻線５の電流量を制御すれば、筒型リニアモータ１における推力と電機子２の移動方向とを制御できる。なお、前述の制御方法は、一例でありこれに限られない。このように、本実施の形態の筒型リニアモータ１では、電機子２が可動子であり、界磁６は固定子として振る舞う。また、電機子２と界磁６とを軸方向に相対変位させる外力が作用する場合、巻線５への通電、あるいは、巻線５に発生する誘導起電力によって、筒型リニアモータ１は、前記相対変位を抑制する推力を発生して前記外力による機器の振動や運動をダンピングし得るし、外力から電力を生むエネルギ回生も可能である。

以上のように、本発明の筒型リニアモータ１は、筒状のコア３とコア３の外周に設けられたスロット４に装着される巻線５とを有する電機子２と、筒状であって内方に電機子２が軸方向へ移動自在に挿入されて軸方向にＮ極とＳ極とが交互に配置される界磁６とを備え、コア３が、筒状のヨーク３ａと、ヨーク３ａの外周に軸方向に並べて設けられる複数のティース３ｂと、ティース３ｂ，３ｂ間に設けられる複数のスロット４と、ティース３ｂの外周端からヨーク３ａにかけて形成されてティース３ｂを軸方向に貫くとともに巻線５のリード線５ａが挿入されるスリット３ｃを有している。

このように構成された筒型リニアモータ１では、コア３におけるヨーク３ａとティース３ｂに設けられるスリット３ｃの断面積は、リード線５ａの挿入が可能である程度の大きさで済むので、コア３における磁路断面積を著しく減少させることが無い。さらに、巻線５同士を結線するリード線５ａがコア３のスリット３ｃ内に収容されるので、リード線５ａが巻線５の内側に格納されるために、コア３と界磁６との間にリード線５ａを配置する必要がなく、両者の径方向距離を短くできる。よって、筒型リニアモータ１によれば、コア３において磁気飽和が生じにくくなるので、従来のリニアモータに比較して推力を向上できる。

なお、図４に示した一実施の形態の第一変形例における筒型リニアモータ１Ａのコア３のように、それぞれ一つのティース３ｂを持つように軸方向で分割された複数の環状のコア分割体Ｃ１，Ｃ２を積層して形成されてもよい。図４に示すように、コア３の両端に対応するコア分割体Ｃ１は、コア３におけるヨーク３ａに対応する環状のヨーク部２０と、ヨーク部２０の外周に設けられたティース３ｂと、ティース３ｂの外周からヨーク部２０に内周へ通じるスリット２２とを備えて、平面視でＣ型形状とされている。また、コア３の両端以外に対応するコア分割体Ｃ２は、コア３におけるヨーク３ａに対応する環状のヨーク部２３と、ヨーク部２０の軸方向中央の外周に設けられたティース３ｂと、ティース３ｂの外周からヨーク部２３に内周へ通じるスリット２５とを備えて、平面視でＣ型形状とされている。

このように構成されたコア３の端部に対応するコア分割体Ｃ１に８つのコア分割体Ｃ２を積層したうえに、さらにコア分割体Ｃ１を積層すると、コア３が形成される。なお、コア３を軸方向から見て、コア分割体Ｃ１のスリット２２とコア分割体Ｃ２のスリット２５とは、軸方向に一直線上に配置されてスリット３ｃを形成する。すると、コア分割体Ｃ１，Ｃ２のティース３ｂ，３ｂ間に或いはコア分割体Ｃ２，Ｃ２のティース３ｂ，３ｂ間に巻線５が装着されるスロット４が形成される。

このように構成されたコア３に巻線５を装着するには、図５に示すように、予め、電線を巻き回してスロット４に装着可能な形状の巻線５を作っておき（巻線製造工程）、相毎に全ての巻線５を直列にリード線５ａで接続しておく。その後、巻線５，５間に巻線５の径方向からコア分割体Ｃ２を挿入するとともにコア分割体Ｃ２同士を積層させて巻線５をコア分割体Ｃ２，Ｃ２に装着する。また、コア分割体Ｃ１をコア分割体Ｃ２に積層する（コア組立工程）。その際に、スリット２５側からコア分割体Ｃ２を巻線５へ近づけるようにし、リード線５ａをスリット２５内に挿入しつつ巻線５，５間にコア分割体Ｃ２を挿入する。そして、巻線５，５間に挿入されたコア分割体Ｃ２を隣のコア分割体Ｃ１，Ｃ２へ接近させて巻線５内にヨーク部２０，２３を挿入しつつ、コア分割体Ｃ１，Ｃ２或いはコア分割体Ｃ２，Ｃ２のティース３ｂ，３ｂで巻線５を挟み込み、順次、巻線５をコア分割体Ｃ１，Ｃ２或いはコア分割体Ｃ２，Ｃ２の外周のスロット４に装着しつつコア分割体Ｃ１，Ｃ２を積層する。なお、コア分割体Ｃ１，Ｃ２は、接着によって一体化される。

このように、コア３がティース３ｂ毎に分割されたコア分割体Ｃ１，Ｃ２で構成される筒型リニアモータ１Ａでは、予め巻線５のリード線５ａを結線しておいてから、コア分割体Ｃ１，Ｃ２を積層して巻線５をコア分割体Ｃ１，Ｃ２の外周に装着しつつコア３を組み立て得る。

よって、筒型リニアモータ１Ａにおけるコア３がそれぞれ一つのティース３ｂを持つように軸方向で分割された複数の環状のコア分割体Ｃ１，Ｃ２を積層して形成されるように構成されると、予め巻線５のリード線５ａを結線した状態としてからコア３を組み立てつつ巻線５のスロット４の装着も行える。筒型リニアモータ１Ａおよび筒型リニアモータ１Ａの製造方法では、コア３への巻線５の装着と巻線５の結線とを容易に行うことができるので、筒型リニアモータ１Ａの製造が容易となる。なお、スリット２２，２５は、コア分割体Ｃ１，Ｃ２の内周へ通じているが、ヨーク部２０，２３の径方向の途中まで形成されていてコア分割体Ｃ１，Ｃ２の内周へ通じていなくともよい。ただし、スリット２２，２５がコア分割体Ｃ１，Ｃ２の内周まで通じている場合、コア３を形成するとスリット３ｃがコア３の内周へ貫通するので、コア３とロッド１１との間に図４に示すように環状隙間を設けておくことで、リード線５ａをコア３の内周に配置できるようになり、異なる相の巻線５に接続されたリード線５ａ同士を離間させて絶縁し易くなる。

また、図６に示した一実施の形態の第二変形例における筒型リニアモータ１Ｂのコア３のように、コア３は、それぞれ一つのティース３ｂを持つように軸方向で分割された複数の環状のコア分割体Ｃ３，Ｃ４を積層して形成されてもよい。
図６および図７に示すように、コア３は、コア３の一端に対応する１個のコア分割体Ｃ３と、６個のコア分割体Ｃ４とで構成されている。コア分割体Ｃ３は、孔あきの円盤３０と、円盤３０の外周から中心に向けて形成されるスリット３０ａと、ヨーク３ａに相当する部位であってスリット３０ａを通る同一円周上に３つの孔３０ｂ，３０ｃ，３０ｄとを備えている。そして、スリット３０ａ、３つの孔３０ｂ，３０ｃ，３０ｄは、コア分割体Ｃ３のヨーク３ａに対応する部位の同一円周上に９０度間隔で配置されている。

また、コア分割体Ｃ４は、コア３におけるヨーク３ａに対応する環状のヨーク部３１ａと、ヨーク部３１ａの外周に設けられたティース３ｂと、ティース３ｂの外周からヨーク部３１ａの内周へ向けて形成されるスリット３１ｃと、ヨーク部３１ａであってスリット３１ｃを通る同一円周上に設けられる３つの孔３１ｄ，３１ｅ，３１ｆとを備えている。そして、スリット３１ｃ、３つの孔３１ｄ，３１ｅ，３１ｆは、コア分割体Ｃ４のヨーク３ａに対応するヨーク部３１ａの同一円周上に９０度間隔で配置されている。

このように構成されたコア３の端部に対応するコア分割体Ｃ３に６個のコア分割体Ｃ４を積層すると、コア３が形成される。詳細には、コア分割体Ｃ３，Ｃ４は、図８に示すように、スリット３０ａ，３１ｃを互いに正対させ、開口を上方に向けた状態で積層される。コア分割体Ｃ４は隣のコア分割体Ｃ４の孔の１つに対向するようにして、左端のコア分割体Ｃ３から積層数で数えると４層目までは周方向で同一方向に９０度ずつ位相をずらしつつ積層される。つまり、図８中で、２層目のコア分割体Ｃ４のスリット３１ｃの開口は上向きとされ、破線で示す３層目のコア分割体Ｃ４のスリット３１ｃの開口は左向きとされ、破線で示す４層目のコア分割体Ｃ４のスリット３１ｃの開口は下向きとされる。そして、５層目のコア分割体Ｃ４は４層目のコア分割体Ｃ４に対して同方向へ１８０度位相をずらして積層される。つまり、５層目のコア分割体Ｃ４のスリット３１ｃの開口は上方に向けられる。そして、５層目から７層目までのコア分割体Ｃ４は同方向へ９０度ずつ位相をずらしつつ積層される。よって、５層目から７層目までのコア分割体Ｃ４は、２層目から４層目のコア分割体Ｃ４と同じ向きにして積層されている。さらに、８層目のコア分割体Ｃ４は７層目のコア分割体Ｃ４に対して同方向へ１８０度位相をずらして積層され、８層目から１０層目までのコア分割体Ｃ４は同方向へ９０度ずつ位相をずらしつつ積層される。

このようにコア分割体Ｃ３，Ｃ４を積層すると、スリット３０ａ，３１ｃと３つの孔３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３１ｄ，３１ｅ，３１ｆが同一円周上に９０度間隔で配置されているので、図８に示すように、層が異なる毎にスリット３１ｃが隣のコア分割体Ｃ３の孔３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ或いはコア分割体Ｃ４の孔３１ｄ，３１ｅ，３１ｆのうちの１つに対向するが、図８中で各層のコア分割体Ｃ４の右側に配置される孔には対向しない。また、コア分割体Ｃ４の３つの孔３１ｄ，３１ｅ，３０ｆは、隣のコア分割体Ｃ４のいずれかの孔３１ｄ，３１ｅ，３１ｆｄ或いはスリット３１ｃに対向するが、図８中で各層のコア分割体Ｃ４の右側に配置される孔は、スリット３０ａ，３１ｃには連通されず他のコア分割体Ｃ３，Ｃ４における孔３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３１ｄ，３１ｅ，３１ｆのいずれかの孔のみに連通される。

このように、コア分割体Ｃ３，Ｃ４の３つの孔のうち、必ず１つの孔がスリット３０ａ，３１ｃに接続されずにコア３の軸方向で一直線上に並んでコア３の一端から他端へ通じる１つの軸方向孔を形成する。他方、コア分割体Ｃ４におけるスリット３１ｃは、二つのコア分割体Ｃ４の孔３１ｄ，３１ｅ，３１ｆのいずれかを通じて３つ先のコア分割体Ｃ４のスリット３１ｃに接続される。つまり、コア３のＵ，Ｖ，Ｗの各相同士のスロット４がスリット３１ｃと孔３１ｄ，３１ｅ，３１ｆによって連通される一方、スリット３１ｃに対向しない孔でコア３の軸方向の一端から他端へ貫く軸方向孔が形成される。なお、スリット３０ａ，３１ｃの先端の形状は、任意であり孔３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３１ｄ，３１ｅ，３１ｆと符合する形状としてもよい。

このように構成されたコア３に巻線５を装着して電機子２を製造するには、コア分割体Ｃ４毎に巻線５を装着して、リード線５ａをスリット３１ｃ内に通しておく。このようにして巻線５とアッセンブリ化されたコア分割体Ｃ４を前述の要領で周方向に位相をずらして積層していく。リード線５ａは、巻線５が装着されたコア分割体Ｃ４に積層される二層のコア分割体Ｃ４の孔を通して三層先のコア分割体Ｃ４のスリット３１ｃを通して同相の巻線５へ接続される。このコア分割体Ｃ３，Ｃ４を積層する工程において、スリット３１ｃに対せずにコア３を貫く軸方向孔を形成する孔に図９に示すようにキーＫを差し込んでおく。このようにキーＫを差し込んでおけば、コア分割体Ｃ４が周方向に位置決めされるので、スリット３１ｃと孔３１ｅ，３１ｅ，３１ｆの位置合わせが非常に容易となるので、コア３の製造作業が非常に容易となる。なお、コア分割体Ｃ３，Ｃ４は、互いに接着されるので、コア３の組み立てが終了すればキーＫを抜き去ることができる。

このように構成された筒型リニアモータ１Ｂでは、予め巻線５をコア分割体Ｃ４に装着してアッセンブリ化しておき、アッセンブリ化されたコア分割体Ｃ４を順次積層してリード線５ａを結線してコア３を組み立て得る。また、このようにコア３をコア分割体Ｃ３，Ｃ４として、それぞれにスリット３０ａ，３１ｃと３つの孔３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３１ｄ，３１ｅ，３１ｆを設けると、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相の巻線５の各リード線５ａは、１つのコア分割体Ｃ３，Ｃ４では、同じスリット３０ａ，３１ｃ、或いは同じ孔３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３１ｄ，３１ｅ，３１ｆに同居することなく、異なるスリットと孔に分散されて収容される。よって、このように構成された筒型リニアモータ１Ｂでは、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の各相の巻線５のリード線５ａの絶縁性を向上できる。

なお、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の各相の巻線５のリード線５ａを相毎に互いに隔離して絶縁性を高めるには、図１０に示すように、コア分割体を、環状であってコア３の一端を構成する第一コア分割体Ｃ５と、環状であって第一コア分割体Ｃ５に積層される複数の第二コア分割体Ｃ６とで構成してもよい。第一コア分割体Ｃ５は、ヨークに相当する部位の同一円周上に１２０度間隔で設けられた孔３２ａを備えている。第二コア分割体Ｃ６は、外周からヨークに相当する部位にかけて形成されるスリット３３ａと、ヨークに相当する部位にスリット３３ａを通る同一円周上にリード線５ａを収容する２つの孔３３ｂ，３３ｃを備えている。また、第二コア分割体Ｃ６におけるスリット３３ａと２つの孔３３ｂ，３３ｃは、１２０度間隔で配置されている。そして、第一コア分割体Ｃ５に対して６個の第二コア分割体Ｃ６を１２０度ずつ周方向にずらして積層していけば、必ず、第二コア分割体Ｃ６のスリット３３ａに対して隣の第二コア分割体Ｃ６の孔３３ｂ，３３ｃのいずれか一方が対向し、残りの孔同士も対向する。この場合、コア３の組み立て時にキーＫを差し込んで位置決めを容易にすることはできなくなるが、各相のリード線５ａを個別にスリットと孔に収容でき、各相の巻線５を良好に絶縁できる。また、図１０に示した第一コア分割体Ｃ５に複数の第二コア分割体Ｃ６を積層してコア３を形成する場合、第二コア分割体Ｃ６は、層毎にスリット３３ａがコア３の時計回り或いは反時計回りの一方で周方向に１２０度の位相がずれた状態で積層され、第二コア分割体Ｃ６におけるスリット３３ａがコア３の全体で周方向に１２０度の位相差で満遍なく配置される。このように、第二コア分割体Ｃ６のスリット３３ａがコア３の全体で周方向にバランスよく配置されるので、コア３が界磁６から受ける吸引力が径方向でバランスし、コア３は界磁６から径方向に偏心させる大きな吸引力を受けにくくなる。そして、コア３の全体でスリット３３ａが周方向に１２０度毎に満遍なく配置されるので、スライダ１２，１３とインナーチューブ９との間で大きな摩擦力が発生することがなく、筒型リニアモータ１は、円滑に伸縮でき、推力低下も招くこともない。

なお、コア３の全体でスリットを１２０度毎に満遍なく配置するには、前述した構造以外にも、図１１に示した一実施の形態の第四変形例における筒型リニアモータ１Ｃのコア３のように、コア３をコア３の一端を構成する第一コア分割体Ｃ７と複数の第二コア分割体Ｃ８とで構成してもよい。

図１１および図１２に示すように、第一コア分割体Ｃ７は、環状であってコア３におけるヨークに相当する部位の同一円周上に６０度間隔をもって設けた６つの孔３４ａを備えている。孔３４ａは、第一コア分割体Ｃ７を軸方向に貫いており、後述する第二コア分割体Ｃ８におけるスリット３５ｃおよび５つの孔３５ｄ，３５ｅ，３５ｆ，３５ｇ，３５ｈに対向可能な同一円周上に設けられている。

また、図１１および図１２に示すように、第二コア分割体Ｃ８は、コア３におけるヨークに相当する環状のヨーク部３５ａと、ヨーク部３５ａの外周の軸方向中央に設けられた環状であってヨーク部３５ａより薄肉のティース３５ｂと、ティース３５ｂの外周からヨーク部３５ａに通じるスリット３５ｃと、ヨーク部３５ａであってスリット３５ｃを通る同一円周上にヨーク部３５ａを軸方向に貫く５つの孔３５ｄ，３５ｅ，３５ｆ，３５ｇ，３５ｈを備えて、平面視でＣ型形状とされている。そして、第二コア分割体Ｃ８におけるスリット３５ｃおよび５つの孔３５ｄ，３５ｅ，３５ｆ，３５ｇ，３５ｈは、ヨーク部３５ａであってスリット３５ｃを通る同一円周上に６０度間隔で配置されている。

このように構成されたコア３の一端に対応する第一コア分割体Ｃ７に９つの第二コア分割体Ｃ８を積層すると、コア３が形成される。詳細には、第一コア分割体Ｃ７の孔３４ａに対して、第二コア分割体Ｃ８のスリット３５ｃおよび孔３５ｄ，３５ｅ，３５ｆ，３５ｇ，３５ｈがそれぞれ対向するように、第一コア分割体Ｃ７に第二コア分割体Ｃ８を重ね合わせる。つづいて、６個の第二コア分割体Ｃ８を１２０度ずつ周方向にずらして積層していく。すると、図１３に示すように、必ず、第二コア分割体Ｃ８のスリット３５ｃに対して隣の第二コア分割体Ｃ８の孔３５ｅ或いは孔３５ｇが対向し、残りの孔同士も対向する。

第二コア分割体Ｃ８は、このように、隣の第二コア分割体Ｃ８に対して周方向に一方向へ１２０度回転されて積層されており、隣り合う第二コア分割体Ｃ８のスリット３５ｃ同士は１２０度の位相差で配置される。

そして、第二コア分割体Ｃ８の孔３５ｄ，３５ｆ，３５ｈは、隣の第二コア分割体Ｃ８の孔３５ｄ，３５ｆ，３５ｈのいずれか一つに対向し、第一コア分割体Ｃ７の６つの孔３４ａは、スリット３５ｃおよび５つの孔３５ｄ，３５ｅ，３５ｆ，３５ｇ，３５ｈに対応して対向する。よって、第一コア分割体Ｃ７に第二コア分割体Ｃ８を積層してコア３を形成すると、コア３の軸方向に沿ってスリット３５ｃに接続される３つの孔が形成されるとともに、コア３の軸方向に沿ってスリット３５ｃに接続されない３つの軸方向孔が形成される。そして、コア３におけるスリット３５ｃに接続される３つの軸方向孔に、それぞれＵ相、Ｖ相およびＷ相の巻線５における各リード線５ａが同居することなく分散されて収容される。よって、このように構成された筒型リニアモータ１Ｃでは、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の各相の巻線５のリード線５ａの絶縁性を向上できる。

そして、本実施の形態の筒型リニアモータ１Ｃでは、第二コア分割体Ｃ８のスリット３５ｃがコア３の全体で周方向にバランスよく配置されるので、コア３が界磁６から受ける吸引力が径方向でバランスし、コア３は界磁６から径方向に偏心させる大きな吸引力を受けにくくなる。このように、コア３の全体でスリット３５ｃが周方向に１２０度毎に満遍なく配置されるので、スライダ１２，１３とインナーチューブ９との間で大きな摩擦力が発生することがなく、筒型リニアモータ１は、円滑に伸縮でき、推力低下も招くこともない。

また、このように構成されたコア３に巻線５を装着して電機子２を製造するには、第二コア分割体Ｃ８毎に巻線５を装着して、リード線５ａをスリット３５ｃ内に通しておく。このようにして巻線５とアッセンブリ化された第二コア分割体Ｃ８を前述の要領で周方向に位相をずらして積層していく。第一コア分割体Ｃ７は、各第二コア分割体Ｃ８の積層に先んじて第二コア分割体Ｃ８へ積層されてもよいし、第二コア分割体Ｃ８の積層の後に第二コア分割体Ｃ８へ積層されてもよい。

リード線５ａは、巻線５が装着された第二コア分割体Ｃ８に積層される二層の第二コア分割体Ｃ８の孔を通して三層先の第二コア分割体Ｃ８のスリット３５ｃを通して同相の巻線５へ接続される。第一コア分割体Ｃ７と第二コア分割体Ｃ８を積層する工程において、スリット３５ｃに接続されずにコア３を貫く３つの軸方向孔のうち一つの軸方向孔に丸棒でなるキーＫ１を差し込んでおく。このようにキーＫ１を差し込んでおけば、第一コア分割体Ｃ７および第二コア分割体Ｃ８とが周方向に位置決めされるので、スリット３５ｃと孔３４ａ，３５ｄ，３５ｅ，３５ｆ，３５ｇ，３５ｈの位置合わせが非常に容易となる。また、この実施の形態では、コア３の製造作業時に使用するキーＫ１を抜き取らずコア３に残したままとして、キーＫ１もコア３における第一コア分割体Ｃ７および第二コア分割体Ｃ８の分離を防止する部品として用いている。なお、キーＫ１は、非磁性体で作られてもよいし、磁性体で作られてもよいが、コア３が界磁６から受ける径方向の吸引力のバランスをとるうえでは、非磁性体で作られる方が好ましい。

前述したように、コア３におけるスリット３５ｃに接続されない３つの軸方向孔のうち一つはキーＫ１が挿入されるが、残りの２つの軸方向孔には何も挿入されておらず解放される。そして、本実施の形態の筒型リニアモータ１Ｃにおけるスライダ１２，１３には、スリット３５ｃに接続されず、且つ、キーＫ１が挿入されていない２つの軸方向孔に通じる図示しない透孔がそれぞれ設けられており、インナーチューブ９内における電機子Ｅの軸方向の両側の二つの部屋Ｒ１，Ｒ２がスリット３５ｃに接続されず、且つ、キーＫ１が挿入されていない２つの軸方向孔とこれら透孔によって連通される。このように、スリット３５ｃに接続されず、且つ、キーＫ１が挿入されていない２つの軸方向孔は、部屋Ｒ１と部屋Ｒ２とを連通して部屋Ｒ１，Ｒ２同士の気体やり取りを可能とする空気の抜け孔として機能するので、筒型リニアモータ１Ｃの伸縮時に部屋Ｒ１，Ｒ２のうち圧縮される部屋の圧力上昇によって筒型リニアモータ１Ｃの円滑な伸縮が妨げられることがない。よって、筒型リニアモータ１は、円滑に伸縮でき、部屋Ｒ１，Ｒ２の圧力上昇による推力の低下を招かない。

以上、本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明したが、特許請求の範囲から逸脱しない限り、改造、変形、および変更が可能である。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ・・・筒型リニアモータ、２・・・電機子、３・・・コア、３ａ・・・ヨーク、３ｂ・・・ティース、３ｃ，２２，３０ａ，３１ｃ，３３ｃ，３５ｃ・・・スリット、４・・・スロット、５・・・巻線、６・・・界磁、３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３１ｄ，３１ｅ，３１ｆ，３２ａ，３３ｂ，３３ｃ，３４ａ，３５ｄ，３５ｅ，３５ｆ，３５ｇ，３５ｈ・・・孔、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４・・・コア分割体、Ｃ５，Ｃ７・・・第一コア分割体、Ｃ６，Ｃ８・・・第二コア分割体，Ｋ，Ｋ１・・・キー

Claims (8)

1. 筒状のコアと、前記コアの外周に設けられるスロットに装着される巻線とを有する電機子と、
   筒状であって内方に前記電機子が軸方向へ移動自在に挿入されて軸方向にＮ極とＳ極とが交互に配置される界磁とを備え、
   前記コアは、筒状のヨークと、前記ヨークの外周に軸方向に並べて設けられる複数のティースと、前記ティースの外周端から前記ヨークにかけて形成されて前記ティースを軸方向に貫くとともに前記巻線のリード線が挿入されるスリットを有する
   ことを特徴とする筒型リニアモータ。
2. 前記コアは、それぞれ一つのティースを持つように軸方向で分割された複数の環状のコア分割体を積層して形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の筒型リニアモータ。
3. 前記コア分割体は、
   前記ヨークに相当する部位の同一円周上に１２０度間隔で配置されて前記リード線を収容する３つの孔を有して前記コアの一端を構成する環状の第一コア分割体と、
   前記スリットと前記ヨークに相当する部位であって前記スリットを通る同一円周上に前記リード線を収容する２つの孔とを有する複数の第二コア分割体とを有し、
   前記第二コア分割体における前記スリットおよび前記２つの孔は、前記同一円周上に１２０度間隔で配置されている
   ことを特徴とする請求項２に記載の筒型リニアモータ。
4. 前記コア分割体は、前記ヨークに相当する部位であって前記スリットを通る同一円周上に３つの孔を有し、
   前記スリットおよび前記３つの孔は、前記同一円周上に９０度間隔で配置されており、
   前記３つの孔のうち２つの孔を前記リード線を収容する孔として利用し、残りの孔にキーの差込が可能である
   ことを特徴とする請求項２に記載の筒型リニアモータ。
5. 前記コア分割体は、
   前記ヨークに相当する部位の同一円周上に６０度間隔で配置される６つの孔を有して前記コアの一端を構成する環状の第一コア分割体と、
   前記スリットと前記ヨークに相当する部位であって前記スリットを通る同一円周上に５つの孔を有する複数の第二コア分割体とを有し、
   前記第二コア分割体における前記スリットおよび前記５つの孔は、前記同一円周上に６０度間隔で配置されており、
   前記第一コア分割体の３つの孔と、前記第二コア分割体のスリットおよび２つの孔に前記リード線が収容される
   ことを特徴とする請求項２に記載の筒型リニアモータ。
6. 前記コア分割体を積層した状態で互いに連通されるとともに、前記スリットに接続されない前記孔のうち一つに挿入されて前記コア分割体を周方向で位置決めするキーを備えた
   ことを特徴とする請求項４または５に記載の筒型リニアモータ。
7. 前記スリットは、前記ヨークの内周に通じている
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の筒型リニアモータ。
8. 予め電線を巻き回して、筒状のコアの外周に設けられるスロットに装着可能な形状の巻線を形成する巻線製造工程と、
   筒状のコアがそれぞれ一つのティースを持つように軸方向で分割された複数の環状のコア分割体で形成されており、前記コア分割体同士で前記巻線を挟み込んで、前記コア分割体に前記巻線を装着しつつ前記コア分割体同士を積層して電機子を製造するコア組立工程とを備える
   ことを特徴とする筒型リニアモータの製造方法。

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