JP3846108B2

JP3846108B2 - リニアモータ

Info

Publication number: JP3846108B2
Application number: JP14079599A
Authority: JP
Inventors: 一弘前川; 恭祐宮本
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 1999-05-20
Filing date: 1999-05-20
Publication date: 2006-11-15
Anticipated expiration: 2019-05-20
Also published as: JP2000333432A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械等のテーブル送りに利用される磁束貫通型構造で、かつ、永久磁石同期機形のリニアモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、工作機械等のテーブル送りに利用されると共に、磁束貫通型構造で、かつ、永久磁石同期機形のリニアモータは、図４、図５のようになっている。図では、９個のコアブロックを有する電機子コアに対して、８個の界磁磁極が対向するリニアモータの例を用いて説明する。
図４は従来のリニアモータを推力方向から見た正断面図である。
図において、１はリニアモータ、２は可動部となる電機子、３は複数の電磁鋼板を上下に積層してなる電機子コア、４は電機子２の上部に取り付けられた電機子取付板、５は電機子２に磁気的空隙を介して対向配置された永久磁石、６は図示しない架台に固定された界磁ヨークであり、界磁ヨーク６は図における紙面と垂直方向に極性が異なる複数の永久磁石５を交互に並べて配置している。２７は電機子コア３に巻装された電機子コイル、１２は冷媒通路であって、電機子コイル２７で発生する熱を放熱するようにしている。３２は電機子固定用ボルトであり、電機子固定用ボルト３２を電機子コア３の中心に貫通させて電機子固定板４を固定している。
また、図５は図４のＢ―Ｂ線に沿うリニアモータのストローク長さ方向に延びる電機子と界磁ヨークの断面図である。
図５において、図４で示される電機子コア３が、複数のコアブロック３１で構成されている。コアブロック３１は、略Ｉ字状に打ち抜いた電磁鋼板の継鉄部の片側に係合突起３１ａを形成し、かつ継鉄部の反対側にこの係合突起３１ａに噛み合うように嵌合部３１ｂを形成している。電機子コア３は、このような複数のコアブロック３１を順次に嵌合連結することにより組み立てられる。また、各々のコアブロック３１には、巻線収納溝３１ｃを設けてあり、巻線収納溝３１ｃにそれぞれＵ相からなる電機子コイル２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、Ｖ相からなる電機子コイル２７ｄ、２７ｅ、２７ｆおよびＷ相からなる電機子コイル２７ｇ、２７ｈ、２７ｉを整列巻きして収納している。またさらに、３１ｄは貫通孔であり、積層されたコアブロック３１を嵌合連結後、前述の電機子固定用ボルト３２で固定するために設けてある。
ここで、一つのコアブロック３１に巻回される電機子コイルから出ているコイル導体は、図５に示すようにＵ相の電機子コイルを有するコアブロックを例にとると、コアブロック３１へのコイル挿入側となるコイル導体の巻始め部分と、コアブロック３１からコイル取り出し側となる巻終わり部分が何れもコアブロック３１の下部に配置されている。このことは他のコアブロックの電機子コイルでも同じである。
したがって、各々のコアブロック間の電機子コイルを接続するために、図５において、Ｕ相の電機子コイル２７ａ〜２７ｃのうち、コイル導体２７ａと２７ｂの巻終わり側を渡り線３０ａで接続し、コイル導体２７ｂと２７ｃの巻き始め側を渡り線２９ａで接続している。同じように、Ｖ相の電機子コイル２７ｄ〜２７ｆでは、コイル導体２７ｄと２７ｅの巻き終わり側を渡り線３０ｂで接続し、コイル導体２７ｅと２７ｆの巻き始め側を渡り線２９ｂで接続している。また、Ｗ相の電機子コイル２７ｇ〜２７ｉでは、コイル導体２７ｇと２７ｈの巻き終わり側を渡り線３０ｃで接続し、コイル導体２７ｈと２７ｉの巻き始め側を渡り線２９ｃで接続している。またさらに、各相の電機子コイルのコイル導体２７ａ、２７ｄ、２７ｇの巻き始め側に、それぞれ図示しない電源と接続するためのリード線２８ａ、２８ｄ、２８ｇを設け、各相の電機子コイルのコイル導体２７ｃ、２７ｆ、２７ｉの巻き終わり側を、リード線３３ｃ，３３ｆ、３３ｉを介して中性点３４により接続している。なお、この電機子コイルのリード線の処理部となるスペースは図４のＬで示される。
このようなリニアモータ１は、図示しない電源より各相の電機子コイルに電流を印加すると、電機子２と永久磁石５の電磁作用により、永久磁石５の長手方向に沿って推力を発生し、滑らかな直線移動を行う。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来技術では、リニアモータの性能を上げるために電機子の発生起磁力極数を大きくした場合、電機子コアを構成するコアブロックの総数が増え、これに応じてコアブロックから出るコイル導体の数もコアブロックの総数の２倍に増えることになる。このため、同相コイル間のコイル導体と渡り線の接続、異相コイル間のコイル導体と中性点の接続処理が複雑になる上、面倒であるという問題があった。
また、このような電機子コイルと渡り線、中性点の接続処理をした上で、電機子を樹脂（図示せず）によりモールドすると、電機子全体に占めるコイル導体接続部のスペースが大きくなることから、コイルの推力発生に寄与する電機子全体の体積寸法が大きくなり、その結果、コアブロックの単位体積当たりの推力を大きくできないという問題があった。
そこで、本発明は、電機子を組み立てる過程で、電機子コイルのコイル導体と渡り線および中性点の接続処理を容易にし、電機子コアを構成するコアブロックの単位体積当たりの推力を大きくできるリニアモータ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】
上記問題を解決するため、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電機子とを備え、前記電機子は、略Ｉ字状の電磁鋼板を上下に積層してなる複数のコアブロックを順次に嵌合連結した電機子コアと前記各々のコアブロックに巻装した電機子コイルとで構成され、前記電機子コイルは、コイル導体の挿入側となる巻始め部分と取り出し側となる巻終わり部分が前記各々のコアブロックの下部に取り出して配置され、前記界磁ヨークと前記電機子との何れか一方を固定子に、他方を可動子として、前記界磁ヨークと前記電機子を相対的に走行するようにしたリニアモータにおいて、前記各々のコアブロックは、相数の整数倍の個数を有しており、前記コアブロックの下部の継鉄部に沿った前記電機子コイルのコイルエンド部の内周側には、前記各々のコアブロックから出る電機子コイルのうち、同相間コイル導体の渡り線を接続する第１導体接続板と異相間コイル導体の中性点を接続する第２導体接続板を有する配線基板を設けるための配線基板取付スペースを備えており、前記電機子は、前記配線基板取付スペースに設けた配線基板、前記電機子コアおよび前記電機子コイルを覆うように樹脂でモールドしたものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施例を示すリニアモータの推力方向から見た正断面図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿うリニアモータのストローク長さ方向に延びる電機子の断面図であって、界磁ヨークと永久磁石を省略している。なお、従来と同じ構成要素については同一符号を付してその説明を省略している。また、各相の電機子コイルは、コイル導体のコアブロックへの挿入側となる巻始め部分と、コアブロックからの取り出し側となる巻終わり部分が，コアブロックの下部に配置された点は、同じである。
本発明が従来と異なる点は、以下のとおりである。
すなわち、各々のコアブロック３１は、相数の整数倍の個数を有しており, 図１に示すように電機子コア３の下面側の継鉄部に沿った電機子コイルのコイルエンド部の内周側のスペースＳには、絶縁処理を施した、例えばガラスエポキシ樹脂材からなる配線基板を設けた点である。図２において、１３は配線基板であり、この配線基板１３に、電機子コイル７ａ〜７ｉのうち、同相コイル間の渡り線となる第１導体接続板９ａ〜９ｃ、１０ａ〜１０ｃおよび異相間コイルの中性点となる第２導体接続板１４を設けてある。なお、配線基板１３、第１導体接続板９ａ〜９ｃ、１０ａ〜１０ｃおよび第２導体接続板１４の固定は、図２に示す配線基板１３内に、例えば図示しないレール溝などを設け、第１および第２導体接続板をレール溝（図示せず）に挿入して自在に取り付けるようにすると共に、配線基板内で各相コイル間と図示しない電源とを導通させている。
ここで、これらのコイル導体を接続する結線の構成を図３で説明する。図３は各相電機子コイルと各導体接続板の接続を具体的に示す拡大斜視図である。なお、配線基板１３の図示は省略している。
各相の電機子コイル７ａ〜７ｉの中はＯＰＥＮ、ＣＬＯＳＥ、ＯＰＥＮ……の順で接続している。詳細に説明すると、Ｕ相の電機子コイル７ａ〜７ｃのうち、コイル導体７ｂと７ｃの巻き始め側を渡り線となる第１導体接続板９ａで接続し、コイル導体７ａと７ｂの巻終わり側を渡り線となる第１導体接続板１０ａで接続している。同じように、Ｖ相の電機子コイル７ｄ〜７ｆでは、コイル導体７ｅと７ｆの巻き始め側を渡り線となる第１導体接続板９ｂで接続し、コイル導体７ｄと７ｅの巻き終わり側を渡り線となる第１導体接続板１０ｂで接続している。また、Ｗ相の電機子コイル７ｇ〜７ｉでは、コイル導体７ｈと７ｉの巻き始め側を渡り線となる第１導体接続板９ｃで接続し、コイル導体７ｇと７ｈの巻き終わり側を渡り線となる第１導体接続板１０ｃで接続している。またさらに、図示しない電源と接続するリード線８ａ，８ｄ，８ｇは、コイル導体７ａ，７ｄ，７ｇの巻き始め側に接続しており、各相の電機子コイルのうち、コイル導体７ｃ、７ｆ、７ｉの巻き終わり側を中性点となる第２導体接続板１４により接続している。
また、電機子２は、電機子２を構成する電機子コア３および電機子コイル７ａ〜７ｉ、配線基板１３を覆うようにスタイキャスト等の樹脂１１によりモールドしている。
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、最初に電機子コアを構成する各々のコアブロック３１にＵ相，Ｖ相、Ｗ相の電機子コイル７ａ〜７ｃ、７ｄ〜７ｆ、７ｇ〜７ｉを巻回する。この時、コイルの巻始め部と巻終わり部がそれぞれコアブロック３１の下部から出るように配置する。次にコアブロックに電機子コイルを巻回後、同相間の電機子コイルの渡り線接続と中性点接続を配線基板１３により行う。Ｕ相の電機子コイル７ａ〜７ｃの渡り線接続を、第１導体接続板９ａ、１０ａで行い、同じようにＶ相の電機子コイル７ｄ〜７ｆの渡り線接続を、第１導体接続板９ｂ、１０ｂで行うと共に、Ｗ相の電機子コイル７ｇ〜７ｉの渡り線接続を、第１導体接続板９ｃ、１０ｃで行う。そして、電機子コイルのコイル導体７ｃ、７ｆ、７ｉの巻き終わり側を中性点となる第２導体接続板１４により接続し、電機子２を構成する電機子コア３および電機子コイル７ａ〜７ｉ、配線基板１３、第１導体接続板９ａ〜９ｃ、１０ａ〜１０ｃ、第２導体接続板１４を樹脂１１によりモールドして電機子を組み立てる。
したがって、本発明の実施例は、各々のコアブロックに巻装される電機子コイルの巻始め部分と巻終わり部分を、コアブロックの下部に取り出して配置し、電機子コイルのコイル導体と渡り線および中性点の接続処理を、それぞれ第１および第２導体接続板を介して配線基板により行う構成にしたので、電機子を組み立てる過程で、コイル導体と渡り線および中性点の接続処理を容易にすることができる。
また、配線基板も含めた電機子全体を樹脂でモールドする構成にしたので、電機子全体に占めるコイル導体接続部のスペースを小さくでき、その結果、電機子コアを構成するコアブロックの単位体積当たりの推力を大きくすることができる。
なお、本実施例のリニアモータは、９個のコアブロックを有する電機子コアに対して、８個の界磁磁極が対向する構成のものを示したが、この構成に限定されることなく、コアブロックと界磁磁極の数を適宜組み合わせることで、リニアモータの性能を向上させることができる。
また、ユーザの要求に対して、リニアモータのストローク長を長くするような要求がある場合は、複数のコアブロックを一組の電機子ブロックとして、複数の電機子ブロックをリニアモータのストローク方向に並べると共に、これらの各電機子ブロックを間隔片で接続して電機子固定板で固定するようにしても良い。このように電機子コアを構成するコアブロックの総数が増えても、本発明の配線基板を用いることで、コイル導体の渡り線並びに中性点の接続処理を容易に行えると共に、コアブロックの単位体積当たりの推力向上にかなりの効果を発揮できる。
【０００６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、各々のコアブロックに巻装される電機子コイルの巻始め部分と巻終わり部分を、コアブロックの下部に取り出して配置し、電機子コイルのコイル導体と渡り線、中性点の接続処理を、それぞれ第１および第２導体接続板を介して配線基板により行うようにしたので、電機子を組み立てる過程で、各相のコイル導体の接続処理を容易にすることができる。
また、配線基板も含めた電機子全体を樹脂でモールドするようにしたので、電機子全体に占めるコイル導体接続部のスペースを小さくでき、その結果、電機子コアを構成するコアブロックの単位体積当たりの推力を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示すリニアモータの推力方向から見た正断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿うリニアモータのストローク長さ方向に延びる電機子の断面図であって、界磁ヨークと永久磁石を省略している。
【図３】各相電機子コイルと各導体接続板の接続を示す拡大斜視図である。
【図４】従来のリニアモータの推力方向から見た正断面図である。
【図５】図４のＢ―Ｂ線に沿うリニアモータのストローク長さ方向に延びる電機子と界磁ヨークの断面図である。
【符号の説明】
１リニアモータ
２電機子
３電機子コア
４電機子取付板
５永久磁石
６界磁ヨーク
３１コアブロック
７ａ〜７ｃ：電機子コイル（Ｕ相）
７ｄ〜７ｆ：電機子コイル（Ｖ相）
７ｇ〜７ｉ：電機子コイル（Ｗ相）
９ａ〜９ｃ：第１導体接続板（渡り線）
１０ａ〜１０ｃ：第１導体接続板（渡り線）
１１樹脂
１２冷媒通路
１３配線基板（ガラスエポキシ樹脂板）
１４第２導体接続板（中性点用）
３１コアブロック
３２電機子取付用ボルト
Ｓ：配線基板取り付けスペース

Claims

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電機子とを備え、
前記電機子は、略Ｉ字状の電磁鋼板を上下に積層してなる複数のコアブロックを順次に嵌合連結した電機子コアと前記各々のコアブロックに巻装した電機子コイルとで構成され、
前記電機子コイルは、コイル導体の挿入側となる巻始め部分と取り出し側となる巻終わり部分が前記各々のコアブロックの下部に取り出して配置され、
前記界磁ヨークと前記電機子との何れか一方を固定子に、他方を可動子として、前記界磁ヨークと前記電機子を相対的に走行するようにしたリニアモータにおいて、
前記各々のコアブロックは、相数の整数倍の個数を有しており、
前記コアブロックの下部の継鉄部に沿った前記電機子コイルのコイルエンド部の内周側には、前記各々のコアブロックから出る電機子コイルのうち、同相間コイル導体の渡り線を接続する第１導体接続板と異相間コイル導体の中性点を接続する第２導体接続板を有する配線基板を設けるための配線基板取付スペースを備えており、
前記電機子は、前記配線基板取付スペースに設けた配線基板、前記電機子コアおよび前記電機子コイルを覆うように樹脂でモールドしたことを特徴とするリニアモータ。