JP4192768B2 - リニアモータ - Google Patents

Description

この発明は、少量生産に適したリニアモータに関するものである。

従来の永久磁石同期機形のリニアモータは、電機子と、電機子に空隙を介して対向するように配置されている２次側部とで構成されている。２次側部は、架台に垂直に固定された界磁ヨークと、この界磁ヨークに交互に極性が異なるように隣り合わせに複数個等ピッチに並べて配置された、例えば永久磁石からなる界磁極とで構成されている。
また電機子は、特許文献１または特許文献２に記載のように、電磁鋼板からなる電機子コアを複数枚積層してなる電機子コアブロックと、この電機子コアブロックの長手方向両端部のティース部に巻装した電機子巻線とからなる電機子ブロックを、電機子ブロックの長手方向がリニアモータのストローク方向に対して直角となる向きに複数個連結して構成されている。
特開２０００−２１７３３４号公報 特開２０００−３１６２７１号公報

しかしながら、従来のリニアモータにおいては、電機子の片側に２次側部を設けた片側式リニアモータと電機子の両側に２次側部を設けた両側式リニアモータとでは、それぞれ専用に製作された形状の異なったコアを使用する必要があり、生産性向上の阻害要因となるという問題点があった。

また、両側式リニアモータにおいては、電機子コアブロックの長手方向両端部のティース部に電機子巻線を巻装するためには、巻線ノズルをティース部の両側に配置することが必要となり、ティース把持機構等が複雑となり設備が高価になるという問題点もあった。また、片側ずつ巻線をする場合は、巻線設備においてティース部の向きを変える必要があり、作業性が悪い上に、片方を巻線したティース部のチャッキングが困難であり、巻線への損傷の可能性が高く品質が安定しないという問題点もあった。

この発明は、上記のよう課題を解決するためになされたもので、片側式リニアモータと両側式リニアモータとの両方に使用できる電機子コアを提供することを目的とするものである。

第１の発明に係るリニアモータは、電機子巻線を巻装するティース部とコアバック部とからなる電機子コア部材を複数枚積層して電機子コアブロックを形成したリニアモータにおいて、コアバック部の高さ寸法の異なる２種類の電機子コア部材を各々積層した複数の電機子コアブロックを組み合わせてなる電機子コアを備え、前記２種類の電機子コア部材のコアバック部の上面が互いに嵌り合う形状であるものである。

この発明のリニアモータは、電機子コアブロックをコアバックの高さ寸法の異なる２種類の電機子コアを複数枚積層して製作するようにしたので、電機子コアの組み合わせ方により、片側式リニアモータ、両側式リニアモータの両方に使用でき、生産性の向上を図ることができる。
また、電機子コアブロックの配置数も容易に変更できるため、装置・機械の要求に対応した大きさのリニアモータを同一のコアで容易に作ることができる。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係るリニアモータの電機子コア部材および電機子コアブロックを示す図で、（ａ）は電機子コア部材の形状、（ｂ）電機子コア部材を複数枚積層してなる電機子コアブロックである。
図１（ａ）に示す電機子コア部材１ａはティース部２ａとコアバック部３ａとから構成され、コアバック部３ａに他の締結部材（図示せず）と締結するための穴４を有する。また、電機子コア部材５ａはティース部２ａのみでコアバック部を有しない形状である。図１（ｂ）に示す電機子コアブロックは、電機子コア部材１ａを複数枚積層してなる電機子コアブロック６ａと電機子コア部材５ａを複数枚積層してなる電機子コアブロック６ｂとを組み合わせたものである。

図２はこの発明の実施の形態１に係るリニアモータの電機子コア部材および電機子コアブロックを示す図で、（ａ）は電機子コア部材の形状、（ｂ）電機子コア部材を複数枚積層してなる電機子コアブロックである。図において、１ａ、２ａ、３ａ、４は、図１と同様であり、その説明を省略する。
図２（ａ）に示す電機子コア部材５ｂはティース部２ａとコアバック部３ａよりもコアバックの高さ寸法を短くしたコアバック部３ｂとから構成される。コアバック部３ｂの高さ寸法Ｂは、コアバック部３ａに形成した穴４とティース部最上部までの高さ寸法をＡとすると、Ａ≧Ｂ＞０となる。（図１の電機子コア５ａは、コアバック部３ｂの高さ寸法ＢをＢ＝０としたものである。）
図２（ｂ）に示す電機子コアブロックは、電機子コア部材１ａを複数枚積層してなる電機子コアブロック６ａと電機子コア部材５ｂを複数枚積層してなる電機子コアブロック６ｃとを組み合わせたものである。

図３はこの発明の実施の形態１に係るリニアモータの電機子コアブロックに巻線をする場合の巻線ノズル、コアの把持機構の構成を示す図である。
図において、電機子コアブロック６（図１（ｂ）の電機子コアブロック６ａと電機子コアブロック６ｂとを組み合わせた電機子コアブロック、または図２（ｂ）の電機子コアブロック６ａと電機子コアブロック６ｃとを組み合わせた電機子コアブロック）の電機子コア１ａを複数枚積層してなる電機子コアブロックのコアバック部を把持機構７で把持し、把持機構７を回転して、巻線ノズル８により電機子コアブロック６のティース部に電機子巻線９を巻装する。

実施の形態１に係るリニアモータは、コアバックの高さ寸法の異なる２種類の電機子コア部材を複数枚積層して電機子コアブロックを製作するようにし、コアバック部３ａを把持できるようにしたので、電機子コアブロックに巻線をするための設備の構成を簡略化することができ、また巻線中にチャッキングを変えることがなくなるので、品質の安定した製品を供給することが可能となる。
また、ノズルあるいは把持機構を回転して直接コアに巻線をすることができるため、高密度な巻線が可能となる。

図４はこの発明の実施の形態１に係るリニアモータの電機子コア部材および電機子コアブロックを示す図で、（ａ）は電機子コアブロック６ａ，６ｃを４個組み合わせた例、（ｂ）は電機子コアブロック６ａ，６ｃを８個組み合わせた例である。
図４（ａ）は電機子ブロックのコア幅に対し分割数を４とし、電機子コア部材１ａを複数枚積層してなる電機子コアブロック６ａと電機子コア部材５ｂを複数枚積層してなる電機子コアブロック６ｃとを交互に４個組み合わせたものであり、図４（ｂ）は電機子ブロックのコア幅に対し分割数を８とし、電機子コア部材１ａを複数枚積層してなる電機子コアブロック６ａと電機子コア部材５ｂを複数枚積層してなる電機子コアブロック６ｃとを交互に８個組み合わせたものである。

図５は、この発明の実施の形態１に係る電機子コア部材を使用した電機子ブロックを組み立てた両側式リニアモータの電機子の構成を示す図である。図５に示すリニアモータの電機子は、電機子コアブロック（図１（ｂ）の電機子コアブロック６ａと電機子コアブロック６ｂとを組み合わせた電機子コアブロック、または図２（ｂ）の電機子コアブロック６ａと電機子コアブロック６ｃとを組み合わせた電機子コアブロック）のティース部２ａに電機子巻線９を巻装した電機子ブロック１０ａを、コアバック部３ａの穴４にボルトを通して他の締結部材と締結することにより、またコアバック部３ａの穴４にモールド材等を充填することにより、複数個連結して構成する。

図６は、この発明の実施の形態１に係る電機子コア部材を使用して組み立てた両側式リニアモータの電機子ブロックの構成を示す図である。
図６の両側式リニアモータの電機子ブロックは、電機子ブロック１０ａを２個、一方の電機子コアブロック６ａと他方の電機子コアブロック６ｃと、他方の電機子コアブロック６ａと一方の電機子コアブロック６ｃとを重ねるように組み合わせて構成し、この電機子ブロックをコアバック部に設けられた穴４を利用して、ボルト１１ａなどにより、締結部材１２ａと締結する。

図７は、この発明の実施の形態１に係る電機子コア部材を使用して組み立てた両側式リニアモータの電機子ブロックの構成を示す図で、（ａ）は電機子のコア幅に対し分割数を４とした場合の電機子ブロックの構成、（ｂ）は電機子ブロックのコア幅を長くした場合の電機子ブロックの構成である。
図７（ａ）の両側式リニアモータの電機子ブロックは、図２（ｂ）の電機子コアブロック６ａと電機子コアブロック６ｃとを交互に４個組み合わせた電機子コアブロックのティース部２ａに電機子巻線９を巻装した電機子ブロック１０ｂを２個、一方の電機子コアブロック６ａと他方の電機子コアブロック６ｃと、他方の電機子コアブロック６ａと一方の電機子コアブロック６ｃとを重ねるように組み合わせて構成し、この電機子ブロックをコアバック部に設けられた穴４を利用して、ボルト１１ｂなどにより、締結部材１２ｂと締結する。
また、図７（ｂ）の両側式リニアモータの電機子ブロックは、図２（ｂ）の電機子コアブロック６ａと電機子コアブロック６ｃとを交互に４個組み合わせた電機子コアブロックのティース部２ａに電機子巻線９を巻装した電機子ブロック１０ｃを２個、一方の電機子コアブロック６ａと他方の電機子コアブロック６ｃと、他方の電機子コアブロック６ａと一方の電機子コアブロック６ｃとを重ねるように組み合わせて構成し、この電機子ブロックをコアバック部に設けられた穴４を利用して、ボルト１１ｃなどにより、締結部材１２ｃと締結する。

図７（ａ）の両側式リニアモータの電機子ブロックは、電機子のコア幅増加に対して、電機子ブロックを構成する電機子コアブロックの個数を増やして対応した例であり、また、図７（ｂ）の両側式リニアモータの電機子ブロックは、電機子ブロックを構成する電機子コアブロックを長くする（電機子コアの積層枚数を増やす）ことにより対応した例である。

また、図８は、この発明の実施の形態１に係る電機子コア部材を使用した電機子ブロックを組み立てた片側式リニアモータの電機子の構成を示す図である。図８に示すリニアモータの電機子は、電機子コアブロック（図１（ｂ）の電機子コアブロック６ａと電機子コアブロック６ｂとを組み合わせた電機子コアブロック、または図２（ｂ）の電機子コアブロック６ａと電機子コアブロック６ｃとを組み合わせた電機子コアブロック）のティース部２ａに電機子巻線９を巻装した電機子ブロック１３ａを、コアバック部３ａの穴４にボルトを通して他の締結部材１４ａと締結することにより、またコアバック部３ａの穴４にモールド材等を充填することにより、複数個連結して構成する。

図９は、この発明の実施の形態１に係る電機子コア部材を使用して組み立てた片側式リニアモータの電機子ブロックの構成を示す図である。図９の片側式リニアモータの電機子ブロックは、電機子ブロック１３ａをコアバック部に設けられた穴４を利用して、ボルト１５ａなどにより、締結部材１４ａと締結する。

図１０は、この発明の実施の形態１に係る電機子コア部材を使用して組み立てた片側式リニアモータの電機子ブロックの構成を示す図で、（ａ）は電機子のコア幅に対し分割数を４とした場合の電機子ブロックの構成、（ｂ）は電機子のコア幅に対し分割数を１６とした場合の電機子ブロックの構成である。
図１０（ａ）の片側式リニアモータの電機子ブロックは、図２（ｂ）の電機子コアブロック６ａと電機子コアブロック６ｃとを２個組み合わせた電機子コアブロック１３ｂを２個、電機子コアブロック６ｃ側を合せるように対称に配置し、そのティース部２ａに電機子巻線９を巻装して構成し、この電機子ブロックをコアバック部に設けられた穴４を利用して、ボルト１５ｂなどにより、締結部材１４ｂと締結する。
また、図１０（ｂ）の片側式リニアモータの電機子ブロックは、図２（ｂ）の電機子コアブロック６ａと電機子コアブロック６ｃとを交互に８個組み合わせた電機子コアブロック１３ｃを２個、電機子コアブロック６ｃ側を合せるように対称に配置し、そのティース部２ａに電機子巻線９を巻装して構成し、この電機子ブロックをコアバック部に設けられた穴４を利用して、ボルト１５ｃなどにより、締結部材１４ｃと締結する。

図１０（ａ）、図１０（ｂ）では、片側式リニアモータの電機子のコア幅増加に対して、電機子ブロックを構成する電機子コアブロックの個数を増やして対応した例を示したが、電機子ブロックを構成する電機子コアブロックを長くする（電機子コアの積層枚数を増やす）ことにより対応することもできる。

実施の形態１に係るリニアモータは、電機子コアブロックをコアバックの高さ寸法の異なる２種類の電機子コアを複数枚積層して製作するようにしたので、電機子コアの組み合わせ方により、片側式リニアモータ、両側式リニアモータの両方に使用でき、生産性の向上を図ることができる。
また、電機子コアブロックの配置数も容易に変更できるため、装置・機械の要求に対応した大きさのリニアモータを同一のコアで容易に作ることができる。

実施の形態２．
図１１はこの発明の実施の形態２に係るリニアモータの電機子コア部材の形状を示す図である。図において、電機子コア部材２０ａはティース部２ａとコアバック部３ｃとから構成され、コアバック部３ｃに他の締結部材（図示せず）と締結するための穴４を有する。また、コアバック部３ｃのコアバック上面には凹部２１を設けている。また、電機子コア部材２２ａはティース部２ａに、上部に凹部２１とはめあう寸法の凸部２３を付加した形状である。

また、図１２はこの発明の実施の形態２に係るリニアモータの電機子コア部材の形状を示す図である。図において、電機子コア部材２０ａはティース部２ａとコアバック部３ｃとから構成され、コアバック部３ｃに他の締結部材（図示せず）と締結するための穴４を有する。また、コアバック部３ｃのコアバック上面には凹部２１を設けている。
また、電機子コア部材２２ｂは、ティース部２ａとコアバック部３ａよりもコアバックの寸法を短くしたコアバック部３ｄおよびコアバック部３ｄの上部に凹部２１とはめあう寸法の凸部２３を付加した形状である。

図１３はこの発明の実施の形態２に係る電機子コア部材を使用した電機子ブロックを組み立てた両側式リニアモータの電機子の構成を示す図である。図において、４はコアバック部に設けられた穴、９は電機子巻線、２４、２５は電機子ブロックである。
実施の形態２に係る電機子コア部材は、電機子コア部材の上部にはめあうための凹凸形状を設けたので、両側式リニアモータの組み立てにおいて、電機子コア部材２０ａを複数枚積層してなる電機子コアブロックのティース部に電機子巻線９を巻装した電機子ブロック２４と、電機子コア部材２２ａ（２２ｂ）を複数枚積層してなる電機子コアブロックのティース部に電機子巻線９を巻装した電機子ブロック２５との、互いの電機子コアブロックの位置決めが容易になり、組み立て性の向上が図れる。

また、図１４は、この発明の実施の形態２に係る電機子コア部材を使用した電機子ブロックを組み立てた片側式リニアモータの電機子の構成を示す図である。図において、４はコアバック部に設けられた穴、９は電機子巻線、２４は電機子ブロック、２６は締結部材である。

実施の形態２に係る電機子コア部材は、電機子コア部材の上部にはめあうための凹凸形状を設けたので、片側式リニアモータの組み立てにおいて、電機子ブロック２３と締結部材２４との位置決めに利用でき、生産性を向上することが可能とする。

また、上記では凹凸が1箇所の場合の例について記載したが、凹凸の数を複数設けるようにしても良い。
また、上記では凹凸形状のはめあいの例について記載したが、三角形や円弧形のはめあい形状としても良い。
また、上記ではコアバックの寸法の長い方の電機子コア部材のコアバック上面に凹部１１を、コアバックの寸法の短い方の電機子コア部材のコアバック上面に凸部１３を設けた例について記載したが、凹凸形状を設ける電機子コア部材を逆にしても良い。

上記のように、電機子コアブロックをコアバックの高さ寸法の異なる２種類の電機子コアを複数枚積層して製作するようにしたので、電機子コアの組み合わせ方により、片側式リニアモータ、両側式リニアモータの両方に使用でき、また、電機子コアブロックの配置数も容易に変更できるため、多品種少量生産のリニアモータの製作に適用できる。

この発明の実施の形態１に係るリニアモータの電機子コア部材および電機子コアブロックを示す図である。 この発明の実施の形態１に係るリニアモータの電機子コア部材および電機子コアブロックを示す図である。 この発明の実施の形態１に係るリニアモータの電機子コアブロックに巻線をする場合の巻線ノズル、コアの把持機構の構成を示す図である。 この発明の実施の形態１に係るリニアモータの電機子コア部材および電機子コアブロックを示す図である。 この発明の実施の形態１に係る電機子コア部材を使用した電機子ブロックを組み立てた両側式リニアモータの電機子の構成を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る電機子コア部材を使用して組み立てた両側式リニアモータの電機子ブロックの構成を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る電機子コア部材を使用して組み立てた両側式リニアモータの電機子ブロックの構成を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る電機子コア部材を使用した電機子ブロックを組み立てた片側式リニアモータの電機子の構成を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る電機子コア部材を使用して組み立てた片側式リニアモータの電機子ブロックの構成を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る電機子コア部材を使用して組み立てた片側式リニアモータの電機子ブロックの構成を示す図である。 この発明の実施の形態２に係るリニアモータの電機子コア部材の形状を示す図である。 この発明の実施の形態２に係るリニアモータの電機子コア部材の形状を示す図である。 この発明の実施の形態２に係る電機子コア部材を使用した電機子ブロックを組み立てた両側式リニアモータの電機子の構成を示す図である。 この発明の実施の形態２に係る電機子コア部材を使用した電機子ブロックを組み立てた片側式リニアモータの電機子の構成を示す図である。

符号の説明

１ａ 電機子コア部材、 ２ａ ティース部、 ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ コアバック部、 ４ 穴、 ５ａ，５ｂ 電機子コア部材、 ６，６ａ，６ｂ，６ｃ 電機子コアブロック、 ７ 把持機構、 ８ 巻線ノズル、 ９ 電機子巻線、 １０ａ，１０ｂ，１０ｃ 電機子ブロック、 １１ａ，１１ｂ，１１ｃ ボルト、 １２ａ，１２ｂ，１２ｃ 締結部材、 １３ａ，１３ｂ，１３ｃ 電機子ブロック、 １４ａ ，１４ｂ，１４ｃ 締結部材、 １５ａ，１５ｂ，１５ｃ ボルト、 ２０ａ 電機子コア部材、 ２１ 凹部、 ２２ａ，２２ｂ 電機子コア部材、 ２３ 凸部、 ２４ 電機子ブロック、 ２５ 電機子ブロック、 ２６ 締結部材。

Claims (5)

1. 電機子巻線を巻装するティース部とコアバック部とからなる電機子コア部材を複数枚積層して電機子コアブロックを形成したリニアモータにおいて、
   コアバック部の高さ寸法の異なる２種類の電機子コア部材を各々積層した複数の電機子コアブロックを組み合わせてなる電機子コアを備え、
   前記２種類の電機子コア部材のコアバック部の上面が互いに嵌り合う形状であることを特徴とするリニアモータ。
2. コアバック部の高さ寸法の異なる２種類の電機子コア部材の内、コアバック部の高さ寸法の大きい方の電機子コア部材は、ティース部の最上部からの距離がＡである穴を有し、コアバック部の高さ寸法の小さい方の電機子コア部材は、高さ寸法がＡ以下であることを特徴とする請求項１に記載のリニアモータ。
3. コアバック部の高さ寸法の異なる２種類の電機子コア部材の内、コアバック部の高さ寸法の小さい方の電機子コア部材のコアバック部の高さ寸法をゼロとしたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のリニアモータ。
4. コアバック部の高さ寸法の異なる２種類の電機子コア部材において、コアバック部の高さ寸法の大きい方の電機子コア部材のコアバック部の上面に凹部あるいは凸部を設け、コアバック部の高さ寸法の小さい方の電機子コア部材のコアバック部の上面またはコアバック部の高さ寸法がゼロの電機子コア部材のティース部の上面に凸部あるいは凹部を設けたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のリニアモータ。
5. 凹部の深さと凸部高さとが略同一であることを特徴とする請求項４に記載のリニアモータ。

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