JP3369317B2 - 多相リニアモータの鉄心製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ハイブリッド型リニア
モータ、ＶＲ型リニアモータ、永久磁石型リニアモータ
などを含む多相リニアモータの鉄心製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１０に、従来のよく知られているシリ
ンダ形リニアモータの縦断面図を示す。

【０００３】図１０において、前記シリンダ形リニアモ
ータの固定子１００の固定子鉄心１０１，１０２，１０
３および１０４は、その外周縁部が厚さ方向に厚くなっ
た段付きのリング形状をしており、その内周面には軸方
向に等ピッチで複数個の固定子小歯１０５が配設されて
いる。そして、これら固定子鉄心１０１，１０２，１０
３および１０４は、フレーム１１６により支持され、ま
たケーシングされる。

【０００４】該固定子鉄心１０１と１０２を前記外周縁
部をつき合わせてる形で組み合せることにより形成され
るリング状の溝部には、リング状巻線１０６が挟持され
ている。また、これと同様に、該固定子鉄心１０３と１
０４の間に形成されるリング状の溝部には、リング状巻
線１０７が挟持されている。

【０００５】該シリンダ形リニアモータは、これら固定
子鉄心１０１と１０２、およびリング状巻線１０６によ
り１つの相を形成し、また固定子鉄心１０３と１０４、
およびリング状巻線１０７により他の１つの相を形成
し、全体で２相を構成している。リング状の永久磁石１
０８は、前記２つの相を形成している固定子鉄心１０
１，１０２と固定子鉄心１０３，１０４との間に挟持さ
れ、移動子１０９の軸方向に着磁されている。

【０００６】移動子１０９の移動子鉄心１１０は、円筒
形状を有し、その外周面には複数個の移動子小歯１１１
が軸方向に等ピッチで配設されている。そして、該移動
子１０９は、ブラケット１１２と１１３により、軸受１
１４と１１５を介して軸方向に移動自在に支持される。

【０００７】前記固定子小歯１０５と移動子小歯１１１
とは、以下の位置関係にある。すなわち、固定子鉄心１
０４に配設された固定子小歯１０５が移動子小歯１１１
と丁度向き合っている場合において、固定子鉄心１０３
に配設された固定子小歯１０５は、固定子鉄心１０４に
比較して、歯ピッチの２／４だけ軸方向にずれた位置に
ある。また、固定子鉄心１０２に配設された固定子小歯
１０５は、固定子鉄心１０４に比較して、歯ピッチの１
／４だけ軸方向にずれた位置にある。さらに、固定子鉄
心１０１に配設された固定子小歯１０５は、固定子鉄心
１０４に比較して、歯ピッチの３／４だけ軸方向にずれ
た位置にある。

【０００８】このような構成にすることにより、該シリ
ンダ形リニアモータは、２相のハイブリッド型リニアモ
ータを構成している。

【０００９】しかし、前記構成のシリンダ形リニアモー
タは、巻線収納部を大きく取ることができず、相あたり
のアンペア導体数が大きく取れないため、推力が低いと
いう欠点があった。また、固定子鉄心１０１，１０４
は、固定子鉄心１０２，１０３よりも永久磁石１０８か
ら遠い位置にあるため、磁気回路が不均一であり、励磁
する相によって推力に違いがあるという欠点もあった。
さらに、原理的に、各相が軸方向に配置される構成とな
るため、モータの軸方向の長さが長くなり、さらにま
た、永久磁石１０８が固定子１００側にあるために、モ
ータケーシングを必要とすると同時に、移動子１０９の
軸方向の長さを固定子１００の軸方向の長さよりも長く
する必要があるために、移動子１０９の慣性が大きくな
るという欠点もあった。また同時に、多相化が困難であ
るという欠点もあった。

【００１０】このため、これらの欠点を解消するリニア
モータが、本発明者によって、既に提案されており、固
定子鉄心を形成する固定子鉄板の形状について、次のよ
うに開示している。すなわち、一方は、ｋを正の整数、
ｍを相数とすると、前記固定子鉄心を形成する固定子鉄
板は、２ｋｍ個の突極を有し、該突極は、前記固定子鉄
板の内周方向に、固定子小歯の歯先部を形成する突極が
ｍ個、その歯底部を形成する突極がｍ個の順に並んで１
組を形成し、その組がｋ組存在するように構成されたも
のである。（特願平４−３３２７６１号、特願平４−３
４０２８０号）

【００１１】他方は、ｋを１以上の整数，ｍは相数，ｎ
をｍ／２以下であってｍ／２に最も近い値の整数とする
とき、固定子鉄板は、ｋｍ個の突極を有するとともに、
移動子と対向する前記突極の先端部が、前記移動子側か
らみて、内半径が小さい突極がｎ個、内半径の大きい突
極が（ｍ−ｎ）個の順に並んで１組を形成し、その組が
ｋ組存在するように構成されたものである。（特願平５
−１００８１０号）

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記構
成のリニアモータの場合、次のような問題点があった。 （１） 固定子鉄心は、または移動子鉄心の小歯は、歯
先部を構成する突極部と歯底部を構成する突極部とが所
定配置された鉄板を、所定角度で回転積層することによ
り構成されるため、突極部は円周等ピッチ配置にしなけ
ればならず、モータ形状が平板形状や半円形状などの構
成ができない。 （２）また、固定子鉄心の外形も、回転積層したとき同
一となるようにする必要があり、例えば５相モータの場
合、固定子鉄心の外形は四角形にはできない。

【００１３】本発明はかかる点に鑑みなされたもので、
その目的は前記問題点を解消し、モータ形状の制約を受
けない多相リニアモータの鉄心製造方法を提案すること
にある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明の構成は、エアギャップを介して固定子と移動
子とが対向して配設されており、該固定子または移動子
は、該移動子の移動方向と直角な方向にのびたエアギャ
ップに沿って配設された複数個の突極部を有し、各突極
部のエアギャップに対向した面には、前記移動子の移動
方向に沿って多数の小歯が等ピッチで形成されるととも
に、前記各突極部に形成された固定子小歯または移動子
小歯は、互いに移動子の移動方向に所定のずれをもって
配置されている固定子鉄心または移動子鉄心を有する多
相リニアモータの鉄心製造方法において、次のとおりで
ある。

【００１５】（１） 前記固定子鉄心または移動子鉄心
は、打抜金型により打ち抜かれたｍ種類の鉄板を移動子
の移動方向に順番に繰り返して積層することにより、前
記各突極部が形成されるとともに、該各突極部のエアギ
ャップに対向した面には、前記移動子の移動方向に沿っ
て歯ピッチｍｔ ₀ の小歯で、ステップごとの基本移動量
が該歯ピッチの１／２ｍに形成され、ｋｍ個の前記各突
極間では、ある突極の前記小歯を基準とした場合、他の
突極の前記小歯は移動子の移動方向に（ｄ／２ｍ）ｍｔ
₀のずれが生じるｍ個の突極を１組とする突極組がｋ組
形成されるハイブリッド型または永久磁石型多相リニア
モータの鉄心製造方法である。ただし、ｍは相数であっ
て３以上の奇数であり、ｔ₀は鉄板の板厚とし、また、
ｋは１以上の整数、ｄは１≦ｄ≦２ｍ−１を満足する
（ｍ−１）個の互いに異なる整数とする。

【００１６】前記固定子鉄心または移動子鉄心は、打抜
金型により打ち抜かれたｍ種類の鉄板を移動子の移動方
向に順番に繰り返して積層することにより、前記各突極
部が形成されるとともに、該各突極部のエアギャップに
対向した面には、前記移動子の移動方向に沿って歯ピッ
チｍｔ₀の小歯で、ステップごとの基本移動量が該歯ピ
ッチの１／ｍに形成され、ｋｍ個の前記各突極間では、
ある突極の前記小歯を基準とした場合、他の突極の前記
小歯は移動子の移動方向に（ｄ／ｍ）ｍｔ₀のずれが生
じるｍ個の突極を１組とする突極組がｋ組形成されるＶ
Ｒ型多相リニアモータの鉄心製造方法である。ただし、
ｍは相数であって３以上の奇数であり、ｔ₀は鉄板の板
厚とし、また、ｋは１以上の整数、ｄは１≦ｄ≦ｍ−１
を満足する（ｍ−１）個の互いに異なる整数とする。

【００１７】

【作 用】前記のように構成された多相リニアモータの
鉄心製造方法は、鉄板打抜金型により打ち抜かれた所定
種類の鉄板を順番に繰り返し積層することにより、積層
方向に所定歯ピッチの小歯を形成することができる。

【００１８】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例
を例示的に詳しく説明する。図１は、本発明の請求項１
に係わる一実施例を示す多相リニアモータの縦断面図、
図２は、図１のII−II線による横断面図である。

【００１９】図１および図２において、固定子１の方形
状の固定子鉄心１０に等ピッチ角度で配設された５個の
突極１１，１２，１３，１４および１５には、その内周
面に軸方向に等ピッチで複数個の固定子小歯１６（歯先
部１６ａと歯底部１６ｂ）が配設されている。また、こ
れら５個の突極１１，１２，……１５のそれぞれに、固
定子巻線Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４およびＷ５が各別に巻
回されている。

【００２０】前記固定子鉄心１０の軸方向両端にある内
径部１０ａを嵌め合い穴とし、エンドブラケット１７，
１８に形成された嵌め合い部１７ａ，１８ａが、前記内
径部１０ａに嵌合されている。

【００２１】一方、固定子１内に、エアギャップを介し
て該固定子１と対向して配設される移動子２は、前記ブ
ラケット１７と１８により、軸受１９，２０を介して固
定子鉄心１０と軸心を同一に、軸方向に移動自在に支持
される。そして、該移動子２には、軸２１上に磁極鉄心
２２ａと２２ｂ、および該磁極鉄心２２ａ，２２ｂの間
に挟持され、かつ軸方向に磁化されたリング状の永久磁
石２３が配設されている。そして、前記磁極鉄心２２
ａ，２２ｂの外周面には、前記固定子小歯１６に対向し
て、軸方向に同一等ピッチで複数個の移動子小歯２４
（歯先部２４ａと歯底部２４ｂ）が配設されており、そ
の配列は図１に示すような関係になっている。すなわ
ち、前記磁極鉄心２２ａの移動子小歯２４の歯先部２４
ａと前記固定子突極１２の固定子小歯１６の歯先部１６
ａとがちょうど対向しているとき、前記磁極鉄心２２ｂ
の移動子小歯２４の歯先部２４ａは、前記固定子小歯１
６の歯底部１６ｂとちょうど対向している。

【００２２】図３（ａ）〜（ｆ）は、固定子鉄心１０を
形成している固定子鉄板３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０
ｄ，３０ｅ，３０ｆの例を示したものである。該固定子
鉄板３０ａ〜３０ｅまでが前記固定子小歯１６の形成に
かかわる５種類の固定子鉄板であり、前記鉄板を３０
ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅの順に繰り返し積
層することにより形成される突極１１，１２，１３，１
４および１５の固定子小歯１６の様子（形状）を、前記
移動子２の側からみたものを図４に示す。ハッチングの
ある部分が歯先部１６ａを示し、ハッチングのない部分
が歯底部１６ｂを示す。

【００２３】また、前記固定子鉄心１０の両端の内径部
１０ａ，１０ａを、前記エンドブラケット１７、１８の
嵌め合い穴に使用する場合には、該両端に積層する数枚
の鉄板を前記固定子鉄板３０ｆにすることも可能であ
る。

【００２４】本実施例（図１、図２、図３、図４）は多
相ハリブリッド型の場合であり、各数値は以下の通りで
ある。ｍ＝５、また、ｋ＝１としているため固定子の突
極数ｋｍは５である。また図３（ａ）〜（ｅ）に示す５
種類の前記鉄板３０ａ〜３０ｅを順番に繰り返し積層し
たときの固定子小歯１６の様子（形状）は図４の通りで
ある。図４において、前記突極１１に配設された前記小
歯１６を基準とした場合、突極１２の前記小歯は移動子
の移動方向に歯ピッチの２／５すなわち４／１０ずれて
いる。同様に、突極１３の小歯は歯ピッチの４／５すな
わち８／１０、突極１４の小歯は歯ピッチの１／５すな
わち２／１０、突極１５の小歯は歯ピッチの３／５すな
わち６／１０ずれている。したがって、前記各突極１
１，１２，１３，１４，１５にそれぞれ巻回した巻線Ｗ
１，Ｗ２，……Ｗ５を各相巻線とすることにより、５相
ハイブリッド型リニアパルスモータを構成することがで
きる。この場合のステップごとの基本移動量は歯ピッチ
の１／２ｍ、すなわちｔ₀／２である。また、ｄの値は
前記のように４、８、２、６であり、１≦ｄ≦９を満足
する４個の互いに異なる整数である。ｋを２とした場合
には突極数は１０となり、前記の突極１１〜１５の５個
の突極を１組とする突極組が２組形成されることにな
る。

【００２５】図５（ａ）〜（ｅ）は、前記実施例の変形
例を示す移動子鉄板４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ，
４０ｅの平面図である。分かりやすくするため相数、突
極数および隣接突極間の小歯のずれは前記実施例と同じ
にしてある。

【００２６】従って、前述と同様に、前記移動子鉄板４
０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ，４０ｅの順に繰り返し
積層することにより移動子鉄心を形成する。そして、該
移動子鉄心に形成される各突極の各先端面に、鉄板積層
方向に多数の移動子小歯２４を形成することができ、形
成される該移動子小歯２４の様子（形状）を、前記固定
子１の側からみた図は、図４と同様になる。

【００２７】前記実施例の変形例（図５（ａ）〜
（ｅ））も、前記実施例と同じ数値関係の多相ハイブリ
ッド型の場合であるが、モータ形状は筒型ではなく平板
状にした場合である。

【００２８】次に、図６から図９に請求項２に係わる他
の一実施例を示す。同図において、突極３１，３２，…
…３６のほか、図１〜図４と同じ部材には同一符号を付
してその説明を省略する。ここでｍ＝３、ｋ＝２であり
突極数は６である。また、図８からも明らかなように、
突極３１に形成された固定子小歯１６を基準とした場合
には、突極３２の小歯は歯ピッチの１／３ずれており、
突極３３の小歯は歯ピッチの２／３ずれている。突極３
４，３５，３６の各小歯１６は前記突極３１，３２，３
３の各小歯１６とそれぞれ同じ位置関係にあり、突極３
１，３２，３３を１組とする突極組が２組形成されてい
るといえる。そこで、図９のように各巻線Ｗ１，Ｗ２，
……Ｗ６を結線することにより３相ＶＲ型リニアパルス
モータを構成することができる。この場合のステップご
との基本移動量は歯ピッチの１／ｍ、すなわちｔ₀ であ
る。また、ｄの値は前記のように１、２であり、１≦ｄ
≦ｍ−１を満足する２個の互いに異なる整数である。

【００２９】なお、前記第１の実施例および第３の実施
例では、固定子鉄心側に複数個の突極部が形成されたも
のについて、第２の実施例では移動子鉄心側に複数個の
突極部が形成されるものについて説明したが、エアギャ
ップを介して対向している鉄心のいずれか一方の側を固
定子とし、他方の側を移動子とするかは相対的なもので
あり、いずれにもなり得るものである。また、本発明の
鉄心製造方法は、前記実施例に示す多相リニアモータに
限定されず、鉄板の積層方向に小歯を形成する鉄心を有
する他のリニアモータにも適用できることは明白であ
る。

【００３０】なお、本発明の技術は前記実施例における
技術に限定されるものではなく、同様な機能を果す他の
態様の手段によってもよく、また本発明の技術は前記構
成の範囲内において種々の変更、付加が可能である。

【００３１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の多相リニアモータの鉄心製造方法によれば、エアギャ
ップを介して固定子と移動子とが対向して配設してお
り、該固定子または移動子に配設される複数個の突極部
先端面には、多数の小歯が形成された多相リニアモータ
の鉄心製造に際し、その固定子鉄心または移動子鉄心
は、打抜金型により、打ち抜かれた所定種類の鉄板を順
番に繰り返し積層することにより形成されるので、従来
のような鉄板に突極を円周方向に等ピッチに配設する必
要はなく、前記モータの形状の制約を受けない。すなわ
ち、前記モータの鉄心形状が平板状や半円形状などの固
定子鉄心または移動子鉄心でも製造することができる。

【００３２】また、従来は回転積層するため２相およ
び、４相モータ以外の場合には、鉄板外形を円形にしな
ければならず、モータ組立ねじ部をモータ外部に出さな
いようにすると、鉄板ヨーク部をその分厚くとる必要が
あり、その結果、巻線スペースや移動子外径が小さくな
り推力が小さくなるという問題があったが、本方法によ
ればモータ相数に関係なくモータ外形を四角形状等にす
ることができ、巻線スペースや移動子外径を小さくする
ことなく、ねじ部を鉄心内に配置することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すリニアモータの縦断面
図である。

【図２】図１のII−II線による断面図である。

【図３】固定子鉄心を形成する各固定子鉄板の平面図
で、図３（ａ），図３（ｂ），図３（ｃ），図３
（ｄ），図３（ｅ）および図３（ｆ）は、各突極部の先
端に、固定子小歯を形成する歯先部または歯底部が形成
された例を示す図である。

【図４】図３の固定子鉄板を、所定の順番で順次積層し
たとき、形成される固定子小歯を移動子側から見た展開
図である。

【図５】図３の一変形例を示し、移動子鉄心を形成する
各移動子鉄板の平面図で、図５（ａ），図５（ｂ），図
５（ｃ），図５（ｄ）および図５（ｅ）は、各突極部の
先端に、移動子小歯を形成する歯先部または歯底部が形
成された例を示す図である。

【図６】本発明のリニアモータの他の一実施例を示す縦
断面図である。

【図７】固定子コアを形成する固定子鉄板の平面図であ
る。

【図８】図７の固定子鉄板を所定の順番で順次積層した
ときに形成される固定子小歯部を移動子側から見た展開
図である。

【図９】固定子巻線の結線図である。

【図１０】従来のシリンダ形リニアモータの縦断面図で
ある。

【符号の説明】

１０ 固定子鉄心 １１，１２〜１５，３１，３２〜３６ 突極部 １６ 固定子小歯 １６ａ 歯先部 １６ｂ 歯底部 ２２，２２ａ，２２ｂ 磁極鉄心（移動子鉄心） ２４ 移動子小歯 ２４ａ 歯先部 ２４ｂ 歯底部 ３０，３０ａ，３０ｂ〜３０ｆ，４０，４０ａ，４０ｂ
〜４０ｅ，３０′ａ，３０′ｂ，３０′ｃ 鉄板 Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３〜Ｐ１０ 突極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02K 41/02 - 41/035

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エアギャップを介して固定子と移動子と
   が対向して配設されており、該固定子または移動子は、
   該移動子の移動方向と直角な方向にのびたエアギャップ
   に沿って配設された複数個の突極部を有し、各突極部の
   エアギャップに対向した面には、前記移動子の移動方向
   に沿って多数の小歯が等ピッチで形成されるとともに、
   前記各突極部に形成された固定子小歯または移動子小歯
   は、互いに移動子の移動方向に所定のずれをもって配置
   されている固定子鉄心または移動子鉄心を有する多相リ
   ニアモータの鉄心製造方法において、 前記固定子鉄心または移動子鉄心は、打抜金型により打
   ち抜かれたｍ種類の鉄板を移動子の移動方向に順番に繰
   り返して積層することにより、前記各突極部が形成され
   るとともに、該各突極部のエアギャップに対向した面に
   は、前記移動子の移動方向に沿って歯ピッチｍｔ ₀ の小
   歯で、ステップごとの基本移動量が該歯ピッチの１／２
   ｍに形成され、ｋｍ個の前記各突極間では、ある突極の
   前記小歯を基準とした場合、他の突極の前記小歯は移動
   子の移動方向に（ｄ／２ｍ）ｍｔ₀のずれが生じるｍ個
   の突極を１組とする突極組がｋ組形成されることを特徴
   とするハイブリッド型または永久磁石型多相リニアモー
   タの鉄心製造方法。ただし、ｍは相数であって３以上の
   奇数であり、ｔ₀は鉄板の板厚とし、また、ｋは１以上
   の整数、ｄは１≦ｄ≦２ｍ−１を満足する（ｍ−１）個
   の互いに異なる整数とする
2. 【請求項２】 エアギャップを介して固定子と移動子と
   が対向して配設されており、該固定子または移動子は、
   該移動子の移動方向と直角な方向にのびたエアギャップ
   に沿って配設された複数個の突極部を有し、各突極部の
   エアギャップに対向した面には、前記移動子の移動方向
   に沿って多数の小歯が等ピッチで形成されるとともに、
   前記各突極部に形成された固定子小歯または移動子小歯
   は、互いに移動子の移動方向に所定のずれをもって配置
   されている固定子鉄心または移動子鉄心を有する多相リ
   ニアモータの鉄心製造方法において、 前記固定子鉄心または移動子鉄心は、打抜金型により打
   ち抜かれたｍ種類の鉄板を移動子の移動方向に順番に繰
   り返して積層することにより、前記各突極部が形成され
   るとともに、該各突極部のエアギャップに対向した面に
   は、前記移動子の移動方向に沿って歯ピッチｍｔ₀の小
   歯で、ステップごとの基本移動量が該歯ピッチの１／ｍ
   に形成され、ｋｍ個の前記各突極間では、ある突極の前
   記小歯を基準とした場合、他の突極の前記小歯は移動子
   の移動方向に（ｄ／ｍ）ｍｔ₀のずれが生じるｍ個の突
   極を１組とする突極組がｋ組形成されることを特徴とす
   るＶＲ型多相リニアモータの鉄心製造方法。ただし、ｍ
   は相数であって３以上の奇数であり、ｔ₀は鉄板の板厚
   とし、また、ｋは１以上の整数、ｄは１≦ｄ≦ｍ−１を
   満足する（ｍ−１）個の互いに異なる整数とする