JP5183182B2

JP5183182B2 - リニアモータ

Info

Publication number: JP5183182B2
Application number: JP2007320283A
Authority: JP
Inventors: 真一郎吉田; 昭橋本
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2007-12-12
Filing date: 2007-12-12
Publication date: 2013-04-17
Anticipated expiration: 2027-12-12
Also published as: JP2009148013A

Description

この発明は、リニアモータに関し、特にリニアモータの電機子に関するものである。

従来、交互に極性が異なるようにして複数の永久磁石を隣り合わせに所定方向に並べて配置した永久磁石列を有する界磁部と上記永久磁石列と磁気的空隙を介して対向配置された電機子とを備え、電機子は電磁鋼板などからなる電機子コア部材を上下に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に巻装された電機子コイルとで構成され、界磁部と電機子との何れか一方を固定子に、他方を可動子として、界磁部と電機子とが相対的に移動するようにしたリニアモータにおいて、電機子コアブロックの固定に関して、電機子コアブロックのコアバック部に設けられた貫通孔を利用して、電機子コアブロックが締結部材に直接、取付ボルトなどで締結されている構造のものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−１４３８２９号公報（段落番号０００５第１の５行目〜第１の８行目及び図６）

上記従来のリニアモータにおいては、電機子コアブロックを固定するために電機子コアブロック個数分の取付ボルトが必要となる。例えば電機子の全長が長い機種、すなわち電機子コアブロックを多数使用する機種になると、それに応じて取付ボルトの個数も増加する。その結果、部品点数が多くなり、組立時間が長くなり製造コストが増大する要因の一つとなる。

この発明は上記のような問題を解消するためになされたものであり、次のようなリニアモータを得ることを目的とする。
・リニアモータの電機子コアブロックの固定に関して、ボルト等の締付部材の数を削減して電機子の組立時間を短縮できる。
・電機子コアブロックの固定位置の精度を確保できる。

この発明に係るリニアモータにおいては、
第１及び第２の電機子コアブロックと固定装置とを有する電機子を備え、
第１及び第２の電機子コアブロックは、板状のコア部材が所定の積層方向に積層されたものであって、継鉄部とこの継鉄部から互いに反対方向に直線状に延設され継鉄部により磁気的機械的に連結された二つの磁気ティースとを有し、かつ第１の電機子コアブロックは継鉄部に積層方向に貫通するコアブロック貫通孔を形成するコアブロック貫通孔形成部を有するとともにその積層方向の高さが第２の電機子コアブロックの積層方向の高さよりも低くされ、
固定装置は、第１及び第２の挟持部材とボルトとを有し、第１の挟持部材は弾性を有する板状のものであって突設部とボルト通し孔を形成するボルト通し孔形成部とを有し、第２の挟持部材は螺合部を有し、
第１及び第２の電機子コアブロックは積層方向及び磁気ティースの延設方向と交差する方向に所定の順番に従って配設されるとともに第１及び第２の挟持部材に積層方向から挟まれ、かつ第１の挟持部材のボルト通し孔及び第１の電機子コアブロックのコアブロック貫通孔にボルトが挿通されるとともにボルトが螺合部に螺合されボルトにより第１及び第２の挟持部材を締め付けることにより第１及び第２の挟持部材を介して第１の電機子コアブロックをその積層方向に押圧して挟持固定するとともに第１の挟持部材が弾性変形して突設部と第２の挟持部材とを介して第２の電機子コアブロックをその積層方向に押圧して挟持固定するものである。

この発明に係るリニアモータにおいては、
第１及び第２の電機子コアブロックと固定装置とを有する電機子を備え、
第１及び第２の電機子コアブロックは、板状のコア部材が所定の積層方向に積層されたものであって、継鉄部とこの継鉄部から互いに反対方向に直線状に延設され継鉄部により磁気的機械的に連結された二つの磁気ティースとを有し、かつ第１の電機子コアブロックは継鉄部に積層方向に貫通するコアブロック貫通孔を形成するコアブロック貫通孔形成部を有するとともにその積層方向の高さが第２の電機子コアブロックの積層方向の高さよりも低くされ、
固定装置は、第１及び第２の挟持部材とボルトとを有し、第１の挟持部材は弾性を有する板状のものであって突設部とボルト通し孔を形成するボルト通し孔形成部とを有し、第２の挟持部材は螺合部を有し、
第１及び第２の電機子コアブロックは積層方向及び磁気ティースの延設方向と交差する方向に所定の順番に従って配設されるとともに第１及び第２の挟持部材に積層方向から挟まれ、かつ第１の挟持部材のボルト通し孔及び第１の電機子コアブロックのコアブロック貫通孔にボルトが挿通されるとともにボルトが螺合部に螺合されボルトにより第１及び第２の挟持部材を締め付けることにより第１及び第２の挟持部材を介して第１の電機子コアブロックをその積層方向に押圧して挟持固定するとともに第１の挟持部材が弾性変形して突設部と第２の挟持部材とを介して第２の電機子コアブロックをその積層方向に押圧して挟持固定するものであるので、
第２の電機子コアブロックを固定するのが容易であり、締付部材の数を削減して電機子の組立時間を短縮できるとともに、第１の電機子コアブロックはその積層方向の高さが第２の電機子コアブロックの積層方向の高さよりも低くされているのでボルトによって第１の挟持部材が締め込まれる量が増加し、第１の挟持部材が第２の電機子コアブロックを押さえ込む力がより大きくなるため、第１及び第２の電機子コアブロックの双方をより強固に固定することができる。

実施の形態１．
図１〜図６は、この発明の実施の形態１を示すものであり、図１はリニアモータの一部の部品を省略して示す正面図、図２は図１の切断線ＩＩ−ＩＩにおける電機子の断面図である。図３は第１の電機子コアブロックを示す構成図、図４は第２の電機子コアブロックを示す構成図である。図５は図１の切断線Ｖ−Ｖにおける電機子の断面を示すもので図５（ａ）は断面図、図５（ｂ）は第１及び第２の電機子コアブロックの締付状況を示す説明図である。図６は変形例を電機子の一部の部品を省略して示す正面図である。

これらの図において、リニアモータは対向配置された一対の界磁磁極１を有する。界磁磁極１は、リニアモータ駆動方向Ａ（図１の左右両方向）に延在する界磁ヨーク２と、この界磁ヨーク２にリニアモータ駆動方向Ａに沿って所定の間隔で交互に極性が異なるようにして配置された複数の永久磁石３を有している。そして、この一対の界磁磁極１は永久磁石３側が対向している。電機子１００は、対向する上記界磁磁極１の間に界磁磁極１の永久磁石３と所定長のエアギャップｇを介して配設される。電機子１００は第１の電機子ユニット１０と第２の電機子ユニット２０とが、図１の左から順にリニアモータ駆動方向Ａに沿って交互に配置されて構成されている。第１の電機子ユニット１０は、概略Ｉ状で中央部に孔が形成されたコア部材１１が所定枚数積層されて構成された第１の電機子コアブロック１２を有する（図３参照）。コア部材コア部材１１には鉄板や透磁率の高い電磁鋼板等を用いる。

第１の電機子コアブロック１２は、図３に示すように、２つの磁気ティース１３と、この磁気ティース１３を機械的磁気的に連結する継鉄部１４を有する。第１の電機子コアブロック１２は、中央部に孔が形成されたコア部材１１を積層することにより、継鉄部１４の中央部にコアブロック貫通孔としての貫通孔１６を形成するコアブロック貫通孔形成部としての貫通孔形成部１５と平坦なコア表面部１７とを有するものとなる。図１に戻って、第１の電機子コアブロック１２の磁極ティース１３にＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）やＬＣＰ（液晶ポリマー）などの絶縁材料にて形成された断面角形筒状で両端部に鍔を有するインシュレータ１８が装着され、当該インシュレータ１８に駆動コイル１９が巻装されている。

第２の電機子ユニット２０についても同様であり、第２の電機子ユニット２０は、概略Ｉ状でコア部材１１と同様の外形を有するコア部材２１（コア部材１１と異なり中央部に孔がない）が所定枚数積層されて構成された第２の電機子コアブロック２２を有する（図４参照）。コア部材２１にはコア部材１１と同様の鉄板や透磁率の高い電磁鋼板等を用いる。第２の電機子コアブロック２２は、図４に示すように、２つの磁気ティース２３と、この磁気ティース２３を機械的磁気的に連結する継鉄部１４と同様の継鉄部２４と、コア表面部１７と同様のコア表面部２７とを有する。継鉄部２４には継鉄部１４と異なり貫通孔が形成されていない。図１に戻って、第２の電機子コアブロック２２の磁極ティース２３にＰＰＳやＬＣＰなどの絶縁材料にて形成された断面角形筒状で両端部に鍔を有するインシュレータ１８と同様のインシュレータ２８が装着され、当該インシュレータ２８に駆動コイル１９と同様の駆動コイル２９が巻装されている。

これら第１及び第２の電機子ユニット１０，２０は、第２の挟持部材としての取付板３０に第１の挟持部材としての連結薄板４０と締付部材としてのボルト５０とにより固定される。以下、この固定組立方法を説明する。図５において、図５の左から順に駆動方向Ａに沿って第１の電機子ユニット１０と第２の電機子ユニット２０とを交互に順次配置する。ここでは、第１の電機子ユニット１０の数Ｂを第２の電機子ユニット２０の数Ｃより１個多くし、すなわちＢ＝Ｃ＋１とし、かつ第１の電機子ユニット１０の個数Ｂと第２の電機子ユニット２０の個数Ｃの和Ｓ（＝２Ｃ＋１）が、３×Ｎ（１，３，５，・・，２ａ＋１（ａは整数））すなわち３，９，１５，２１，・・・のいずれかになるようにして配設する。

上記個数で並べると、第１の電機子ユニット１０は第２の電機子ユニット２０を間に挟んで電機子１００の両端部に配置されることになる。第１の電機子ユニット１０と第２の電機子ユニット２０は、その第１の電機子コアブロック１２及び第２の電機子コアブロック２２が取付板３０と連結薄板４０とにより図５の上下方向に挟まれ、第１の電機子コアブロック１２の継鉄部１４の中央部の貫通孔１６にボルト５０を貫通させて締付固定される。取付板３０には螺合部としての雌ねじ部３２が設けられ、雌ねじ部３２に第１の電機子コアブロック１２の貫通孔１６に挿通されたボルト５０の雄ねじ部が螺合する。また、連結薄板４０には、取付板３０に設けられた雌ねじ部３２のピッチと同じピッチのボルト通し孔４２を形成するボルト通し孔形成部４１が設けられている。

取付板３０と連結薄板４０とにより所定個数（図５では９個）の第１の及び第２の電機子コアブロック１２，２２を挟んだ状態で、連結薄板４０のボルト通し孔４２及び第１の電機子コアブロック１２の貫通孔１６にボルト５０を通して雄ねじ部を取付板３０に設けられた雌ねじ部３２に螺合させて締め込み第１の電機子コアブロック１２のコア表面部１７を押圧する。すると、第１の電機子コアブロック１２に存在する積層隙間が縮まり、第１の電機子コアブロック１２のコア部材１１の積層方向の高さが低くなり、第２の電機子コアブロック２２との高低差ができるため、連結薄板４０が塑性変形及び弾性変形し、貫通孔のない第２の電機子コアブロック２２のコア表面部２７を図５における下から上へ向かって押圧し摩擦力により固定する。

また、上記第１の電機子コアブロック１２の積層高さ（積層方向の高さ）をｎ、第２の電機子コアブロック２２の積層高さをｍとしたときに、その関係をｎ＜ｍとしておくことにより、ボルト５０により連結薄板４０が締め込まれる量が増加し、連結薄板４０が第２の電機子コアブロック２２の端面２７を押さえ込む力がより大きくなるため、第１及び第２の電機子コアブロック１２，２２の双方をより強固に固定することができる。

また、変形例として、次のようにすることもできる。第１の電機子ユニット１０の個数Ｂ（Ｂ＝Ｃ＋１）と第２の電機子ユニット２０の個数Ｃの和Ｓ（＝２Ｃ＋１）を、３×Ｎ（Ｎ＝２，４，６，・・・，２ａ＋１（ａは整数））すなわち６，１２，１８，２４，・・・とし、図７のように第１の電機子ユニット１０から順番に第２の電機子ユニット２０と交互に｛（３×Ｎ）−１｝個並べたあと、３×Ｎ個目は第１の電機子ユニット１０を配置し、最後に配置した第１の電機子ユニット１０は単独でボルト５０で締付けることで固定する。
以上のようにして、第１の電機子ユニット１０の個数Ｂと第２の電機子ユニット２０の個数Ｃの和Ｓ（＝２Ｃ＋１）を、３の任意の倍数３×Ｋ（Ｋ＝１，２，３，４，５，６，７，・・）に選ぶことができる。

なお、永久磁石３の長手方向の断面形状すなわち図１における紙面と平行な方向の断面を、図１のような矩形状のものだけではなく、第１及び第２の電機子コアブロックと対向する面を弧状としたかまぼこ形状のもの等であってもよい。

以上のように、この実施の形態によればボルトの使用本数を削減することができ、部品点数削減、およびボルトの挿通や締め込みその他の組立時間を短縮でき、組立コストを低減することができる。

実施の形態２．
図７〜図９は、実施の形態２を示すものであり、図７は電機子の構成を示すもので図７（ａ）は断面図、図７（ｂ）は第１及び第２の電機子コアブロックの締付状況を示す説明図である。図８は変形例である連結薄板の要部を示す要部側面図、図９は別の変形例である連結薄板の要部を示す要部側面図である。この実施の形態２においては、電機子３００は、第１の電機子コアブロック１２と第２の電機子コアブロック３２２を有する。第１の電機子コアブロック１２の高さをｎ、第２の電機子コアブロック３２２の高さをｍとしたときにｎ＞＝ｍとなるように構成している。

このような第１の電機子コアブロック１２を有する第１の電機子ユニット及び第２の電機子コアブロック３２２を有する第２の電機子ユニット（図示せず）の配置および個数については実施の形態１と同様である。ここでは連結薄板６０の板厚方向にすなわち図７（ａ）の上下方向に突出した突設部としての断面が台形状の台形状突設部６１を設けている。台形状突設部６１の高さＬはｎ−ｍ＜Ｌの関係が成り立つように形成する。台形状突設部６１は薄板をプレスにより曲げ加工することにより形成される。

さらに、連結薄板について、図８のような突設部としての三角形状突起７１が設けられた連結薄板７０や、図９のように打ち抜きプレスにより形成した突設部としての丸ダボ８１を有する連結薄板８０あるいはＶダボ（図示しない）を有する連結薄板に置き換えることも可能である。上記のような突設部を設けることにより実施の形態１と同様に電機子コアブロックを押圧することができるためボルトの本数を減らすことができ、また組立時間も短縮することができる。

実施の形態３．
図１０及び図１１は、実施の形態３を示すものであり、図１０はリニアモータの一部の部品を省略して示す正面図、図１１は電機子を示すもので、図１１（ａ）は断面図、図１１（ｂ）は第１及び第２の電機子コアブロックの締付状況を示す説明図である。これらの図において、電機子４００は、第１の電機子ユニット１０及び第２の電機子ユニット４２０を進行方向Ａに沿って交互に配置することにより構成されている。第２の電機子ユニット４２０は第１の電機子ユニット１０と同様のものであり、第２の電機子コアブロック４２２、貫通孔形成部４２５、貫通孔４２６、コア表面部４２７、インシュレータ４２８、駆動コイル４２９は、第１の電機子コアブロック１２、貫通孔形成部１５、貫通孔１６、コア表面部１７、インシュレータ１８、駆動コイル１９と同様のものである。

図１１（ａ）において、第１及び第２の電機子コアブロック１２，４２２を固定する連結薄板９０には第２の電機子コアブロック４２２の貫通孔４２６の位置に対応して掛止部及び嵌合突設部としての球状突設部９１がプレスによる打ち出し加工により設けられている。この球状突設部９１は最大部の直径がＤとなるように形成されており、第２の電機子コアブロック４２２に設けられた貫通孔４２６の直径ｄとの関係はｄ＜Ｄとされている。第２の電機子コアブロック４２２の固定に際し、上記球状突設部９１が上記貫通孔形成部４２５に嵌合して第２の電機子コアブロック４２２を掛止することにより、電機子コアブロック４２２の積層方向の固定のみならず、積層方向と直交する方向も固定することができるため、一層第２の電機子ユニット４２０の固定力を高めることができるとともに、固定位置の精度を確保することができる。

実施の形態４．
図１２は実施の形態４であるリニアモータの一部の部品を省略して示す正面図である。図１２において、電機子６００は第１の電機子ユニット６１０及び第２の電機子ユニット２０を有する。第１の電機子ユニット６１０は、図１に示した実施の形態１と同様の第１の電機子コアブロック１２を有するが、駆動コイルを有していない。第２の電機子ユニット２０は、図１に示した実施の形態１と同様のものである。図１２の左から順に駆動方向Ａに沿って第１の電機子ユニット６１０と第２の電機子ユニット２０とを交互に順次配置する。ここでは、第１の電機子ユニット６１０の数Ｂを第２の電機子ユニット２０の数Ｃより１個多くし、すなわちＢ＝Ｃ＋１とし、かつ第１の電機子ユニット６１０の個数Ｂと第２の電機子ユニット２０の個数Ｃの和Ｓ（＝２Ｃ＋１）が、６×Ｎ＋１（Ｎ＝１，２，３，・・Ｎは整数）すなわち７，１３，１９，・・・のいずれかになるようにして配設する。図１２においては、第１の電機子ユニット６１０が７個、第２の電機子ユニット２０が６個で、合計１３個であり、駆動コイル２９を有する第２の電機子ユニット２０が内側にあるようにしている。駆動コイル２９を有する第２の電機子ユニット２０が内側にある方が、リニアモータの性能上有利であるからである。その他の構成については、図１に示した実施の形態１と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。

なお、第２の電機子ユニット２０の代わりに図１０に示した貫通孔形成部４２５を有する第２の電機子コアブロック４２２を備えた第２の電機子ユニット４２０を用い、図１１に示した球状突設部９１を有する連結薄板９０にて押圧固定するようにすれば、球状突設部９１が貫通孔形成部４２５に嵌合して第２の電機子コアブロック４２２を掛止するので、実施の形態３と同様第２の電機子ユニット４２０を強固に固定することができる。

このように構成することにより実施の形態１と同様の効果を奏するとともに、第１の電機子ユニット６１０の第１の電機子コアブロック１２には駆動コイルを巻装しないので、第１及び第２の電機子コアブロックの双方に駆動コイルを巻く場合に比し、巻線及び結線の工程数を１／２にすることができ、生産性を向上させることができる。また、駆動コイル同士が隣接しないため、コイル間の絶縁が不要となり、絶縁の信頼性が向上する。なお、実施の形態２及び３における電機子においても隣接する第１及び第２の電機子コアブロックに対して駆動コイル１９を交互に巻装することによって本実施の形態と同様の効果を得ることができる。

なお、上記各実施の形態においては、締付部材としてボルトを取付板の雌ねじ部に螺合させるものを示したが、ボルトとナットを用いて取付板と連結薄板とを締め付けたりするものであってもよい。

この発明の実施の形態１であるリニアモータの一部の部品を省略して示す正面図である。図１の切断線ＩＩ−ＩＩにおける電機子の断面図である。第１の電機子コアブロックを示す構成図である。第２の電機子コアブロックを示す構成図である。図１の切断線Ｖ−Ｖにおける電機子の断面を示すもので、図５（ａ）は断面図、図５（ｂ）は第１及び第２の電機子コアブロックの締付状況を示す説明図である。電機子の変形例を一部の部品を省略して示す正面図である。この発明の実施の形態２である電機子の構成を示すもので図７（ａ）は断面図、図７（ｂ）は第１及び第２の電機子コアブロックの締付状況を示す説明図である。変形例である連結薄板の要部を示す要部側面図である。別の変形例である連結薄板の要部を示す要部側面図である。この発明の実施の形態１である図１０はリニアモータの一部の部品を省略して示す正面図である。電機子を示すもので、図１１（ａ）は断面図、図１１（ｂ）は第１及び第２の電機子コアブロックの締付状況を示す説明図である。この発明の実施の形態１である図１２は実施の形態４であるリニアモータの一部の部品を省略して示す正面図である。

符号の説明

１界磁磁極、１００，３００，４００，６００電機子、
１０第１の電機子ユニット、１１第１のコア部材、
１２第１の電機子コアブロック、１５貫通孔形成部、２０第２の電機子ユニット、
２１第２のコア部材、２２第２の電機子コアブロック、３０取付板、
３２雌ねじ部、４０連結薄板、５０ボルト、６０連結薄板、
６１台形状突設部、７０連結薄板、７１三角状突設部、８０連結薄板、
８１丸ダボ、９０連結薄板、９１球状突設部、
３２２第２の電機子コアブロック、４２０第２の電機子ユニット、
４２２第２の電機子コアブロック、４２５貫通孔形成部、
６１０第２の電機子ユニット。

Claims

第１及び第２の電機子コアブロックと固定装置とを有する電機子を備え、
上記第１及び第２の電機子コアブロックは、板状のコア部材が所定の積層方向に積層されたものであって、継鉄部とこの継鉄部から互いに反対方向に直線状に延設され上記継鉄部により磁気的機械的に連結された二つの磁気ティースとを有し、かつ上記第１の電機子コアブロックは上記継鉄部に上記積層方向に貫通するコアブロック貫通孔を形成するコアブロック貫通孔形成部を有するとともにその積層方向の高さが上記第２の電機子コアブロックの積層方向の高さよりも低くされ、
上記固定装置は、第１及び第２の挟持部材とボルトとを有し、上記第１の挟持部材は弾性を有する板状のものであって突設部とボルト通し孔を形成するボルト通し孔形成部とを有し、上記第２の挟持部材は螺合部を有し、
上記第１及び第２の電機子コアブロックは上記積層方向及び上記磁気ティースの上記延設方向と交差する方向に所定の順番に従って配設されるとともに上記第１及び第２の挟持部材に上記積層方向から挟まれ、かつ上記第１の挟持部材の上記ボルト通し孔及び上記第１の電機子コアブロックの上記コアブロック貫通孔に上記ボルトが挿通されるとともに上記ボルトが上記螺合部に螺合され上記ボルトにより上記第１及び第２の挟持部材を締め付けることにより上記第１及び第２の挟持部材を介して上記第１の電機子コアブロックをその積層方向に押圧して挟持固定するとともに上記第１の挟持部材が弾性変形して上記突設部と上記第２の挟持部材とを介して上記第２の電機子コアブロックをその積層方向に押圧して挟持固定するものであるリニアモータ。
上記第２の電機子コアブロックは、コアブロック貫通孔を形成するコアブロック貫通孔形成部を有するものであり、
上記第１の挟持部材の上記突設部は、上記第２の電機子コアブロックの上記コアブロック貫通孔と嵌合して上記積層方向と直交する方向の移動を防止する嵌合突設部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。