JP5594308B2 - リニアモータの電機子、リニアモータ、および電機子の製造方法 - Google Patents

Description

開示の実施形態は、リニアモータの電機子、リニアモータ、および電機子の製造方法に関する。

従来、電機子と、複数の磁石が並設された界磁部と、界磁部に対向して配置された電機子とを備えるリニアモータがある。

かかるリニアモータの電機子の一例として、複数のティースが所定間隔をあけて直線状に配列された電機子コアと、鍔部を有し巻線がコイル状に巻回され、前記ティースにそれぞれ装着される複数のボビンとを備えた構成が知られている。

そして、巻線がコイル状に巻回されたボビンは、電機子コアに対して樹脂封止されることにより、巻線の巻崩れなどが防止される（たとえば、特許文献１を参照）。

特開２００３−４７２２９号公報

しかしながら、従来の電機子は、並設されているボビン間に隙間が形成存在しているため、樹脂モールドする際に、その樹脂圧で巻線が移動して隙間に嵌まり込み、電機子コアと接触することがあった。これは、電機子として耐圧不良を引き起こす要因となってしまう。

実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、耐圧不良を引き起こすおそれを可及的に抑制したリニアモータの電機子、リニアモータ、および電機子の製造方法を提供することを目的とする。

実施形態の一態様に係るリニアモータの電機子は、複数のティースが所定間隔をあけて直線状に配列された電機子コアと、鍔部を有し巻線がコイル状に巻回され、前記ティースにそれぞれ装着される複数のボビンとを備える。そして、前記鍔部には、第１突出部および第２突出部が形成されており、隣接する前記第１突出部および前記第２突出部が互いに重なり合うオーバーラップ部が形成される。

実施形態の一態様によれば、電機子の耐圧不良を引き起こすおそれを可及的に抑制し、歩留まりの向上を図ることができる。

図１は、第１の実施形態に係るリニアモータの電機子の概略説明図である。 図２は、第１の実施形態に係る電機子コアの説明図である。 図３は、比較例に係る電機子の説明図である。 図４Ａは、変形例に係るオーバーラップ部の説明図である。 図４Ｂは、他の変形例に係るオーバーラップ部の説明図である。 図５Ａは、変形例に係るオーバーラップ部の平面図である。 図５Ｂは、他の変形例に係るオーバーラップ部の平面図である。 図６は、第２の実施形態に係る電機子のコイルを巻装したボビンの説明図である。 図７は、同ボビンの側面図である。 図８は、ボビン同士が連結された状態を示す説明図である。 図９は、電機子の正面視による説明図である。 図１０は、図９のＡ−Ｂ拡大図である。 図１１は、オーバーラップ部および連結部の説明図である。 図１２は、ボビンの鍔部の平面図である。 図１３Ａは、変形例に係る連結部の説明図である。 図１３Ｂは、変形例に係る連結部の説明図である。 図１４は、リニアモータの説明図である。

以下、添付図面を参照して、本願の開示するリニアモータの実施形態を具体的に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

（第１の実施形態）
第１の実施形態に係るリニアモータの電機子１０について、図１〜図３を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係るリニアモータ１００（図１４を参照）の電機子１０の概略説明図、図２は、電機子コア１の説明図、図３は、比較例に係る電機子１１０の説明図である。

先ず、図１および図２を用いて電機子１０の概略構成について説明する。図１に示すように、電機子１０は、複数（ここでは９個）のティース１１が所定間隔をあけて直線状に配列された電機子コア１と、鍔部２１，２２を有し巻線３がコイル状に巻回され、ティース１１にそれぞれ装着される複数のボビン２とを備える。

以下では、ボビン２と、このボビン２に巻回された１本の巻線３を合わせて、コイルアセンブリと呼ぶことがある。また、ボビン２は、絶縁性合成樹脂などの絶縁性を有する材料を用いて形成することができる。

かかるコイルアセンブリは、３個１組で電機子コア１に装着され、９個で３相の電流を通電する。また、各コイルアセンブリは電機子コア１の各ティース１１に装着された状態で、その全体が巻線３とともにモールド樹脂２００（図１４を参照）により一体的に固着される。

本実施形態に係る電機子コア１は、図２に示すように、ヨーク１２の両端に補助ティース１３が形成され、両補助ティース１３，１３間には９つのティース１１が形成された金属板１ａを、所定の枚数だけ積層して形成されている。

積層された各金属板１ａ同士は、適宜接着剤などにより固着される。なお、金属板１ａは、例えば、積層珪素鋼板などの軟磁性材料を用いるとよい。

ボビン２は、図１に示すように、巻線３を巻回するとともに、電機子コア１のティース１１に挿通可能な角筒部２３を有しており、角筒部２３の両端、すなわち、図面上の上下端から、外方へ張り出した略矩形枠状の鍔部２１，２２が形成されている。

かかる鍔部２１，２２のうち、電機子コア１のヨーク１２側（図１では上側）に位置する鍔部２１において、互いに反対側に位置するように第１突出部４１および第２突出部４２が形成されている。すなわち、一方の長辺側端面に第１突出部４１が、他方の長辺側端面に第２突出部４２が形成されている。

そして、ボビン２を電機子コア１の複数のティース１１にそれぞれ挿通した状態で、隣接するボビン２，２の間では、図示するように、隣接した第１突出部４１および第２突出部４２により、互いに重なり合うオーバーラップ部４が形成される。

すなわち、図１に示すように、第１突出部４１および第２突出部４２は、互いに段違いに位置しており、互いに重なり合ってオーバーラップ部４が形成される。そして、かかるオーバーラップ部４において互いに突き合せられた鍔部２１，２１同士間にラビリンスギャップ５が形成されている。すなわち、第１突出部４１と第２突出部４２との間に、断面視で屈折した間隙であるラビリンスギャップ５が形成されている。

図示するように、電機子コア１のティース１１の先端側（図１では下側）となるボビン２の鍔部２２は、隣接するボビン２，２の間では可及的に密着した状態となるように形成されている。このように、外観的に視認可能な鍔部２２，２２同士を互いに密着させたことにより、電機子１０としての見栄えを向上させることができる。

一方、鍔部２２の反対側（図１では上側）に位置する鍔部２１同士間にはラビリンスギャップ５が形成されているため、鍔部２２などの寸法に若干の誤差があってもラビリンスギャップ５によって吸収することができる。なお、ラビリンスギャップ５の幅としては、巻線３の直径よりも小さい方が望ましい。

ところで、本実施形態の電機子１０のように、必ずしもボビン２の鍔部２１，２１の間にラビリンスギャップ５が形成される必要は無い。第１突出部４１および第２突出部４２が互いに上下に当接した状態でオーバーラップ部４が形成されていればよい。

このように、鍔部２１，２１の間にオーバーラップ部４を設けることで、鍔部２１，２１同士には隙間が無くなる。したがって、例えば、樹脂モールドされた場合に巻線３が樹脂圧によって移動しても、巻線３が隙間に侵入して電機子コア１に接触するおそれを可及的に防止することができる。

また、第１突出部４１および第２突出部４２が互いに重なり合って形成されるオーバーラップ部４は、鍔部２１の長辺側端面全体に亘って形成されてもよいし、鍔部２１の隅部のみ、すなわち角部のみに形成されていてもよい。

図３は、比較例に係る電機子１１０の説明図である。なお、この比較例に係る電機子１１０の構成要素については、本実施形態に係る電機子１０の構成要素と同じ符号を付して詳細な説明は省略する。

図３に示すように、比較例に係る電機子１１０のボビン２は、電機子コア１に装着したとき、ヨーク１２側（図１では上側）に位置するとともに、互いに隣接した鍔部２１，２１の間には間隙２１０が形成される。

したがって、かかる構成では、図示するように、樹脂モールドされた場合に巻線３が樹脂圧によって移動し、巻線３が間隙２１０内に侵入して電機子コア１に接触し、耐圧不良を引き起こすおそれがある。しかし、図１に示す本実施形態に係る電機子１０は、そのようなおそれを大幅に減じることができ、製造する上で電機子１０の歩留まりを向上させることができる。

ここで、オーバーラップ部４の変形例について説明する。図４Ａおよび図５Ａは変形例に係るオーバーラップ部４の説明図、図４Ｂおよび図５Ｂは他の変形例に係るオーバーラップ部４の平面図である。なお、図５Ａおよび図５Ｂではボビン２に巻装される巻線３を省略して示した。

図４Ａ〜図５Ｂに示すように、変形例に係るオーバーラップ部４についても、略矩形枠状の鍔部２１，２２のうち、ヨーク１２側（図５Ａ，Ｂでは上側）に位置する鍔部２１に第１突出部４１０および第２突出部４２０が形成されている。

しかし、図１に示す前述の電機子１０のオーバーラップ部４が上下方向、すなわち、ティース１１の伸延方向に重なっているのに対し、図４Ａ〜図５Ｂに示した例では、電機子コア１の幅方向に重なっている。

つまり、図１に示したオーバーラップ部４が各ボビン２の長辺側端面、すなわち、電機子コア１のティース１１の配列方向に設けられ、第１突出部４１と第２突出部４２とが、ティース１１の伸延方向、すなわち、図１において上下方向に重なり合っている。

一方、本変形例に係るオーバーラップ部４は、電機子コア１のティース１１の配列方向に直交する方向に設けられ、第１突出部４１０と第２突出部４２０とは、電機子コア１の幅方向、すなわち、図４Ａおよび図５Ａにおいて左右方向に重なり合っている。

図４Ａおよび図５Ａに示した例では、オーバーラップ部４を形成する第１突出部４１０と第２突出部４２０は、いずれも鍔部２１の隅部のみに形成されている。他方、図４Ｂおよび図５Ｂに示した例では、オーバーラップ部４を形成する第１突出部４１０および第２突出部４２０のうち、第２突出部４２０は鍔部２１の長辺側端面全体に亘って形成されている。

（第２の実施形態）
次に、図６〜図１２を参照しながら第２の実施形態に係る電機子１０について説明する。図６は、第２の実施形態に係る電機子１０のコイルを巻装したボビン２の説明図、図７は、同ボビン２の側面図、図８は、ボビン２同士が連結された状態を示す説明図である。また、図９は、電機子１０の正面視による説明図、図１０は、図９のＡ−Ｂ拡大図である。また、図１１は、オーバーラップ部４および連結部６の説明図、図１２は、ボビン２の鍔部２１の平面図である。

なお、図６〜図１２を用いた以下の説明において、先の実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付して詳細な説明は省略する。また、図６を除き、ボビン２に巻装される巻線３については省略して示した。

図６〜図８に示すように、第２の実施形態に係る電機子１０が備えるボビン２は、第１の実施形態に係る電機子１０と同じように、巻線３を巻装する中空の角筒部２３の上下端に、外周方向に張り出す略矩形枠状の鍔部２１，２２が形成されている。

そして、本実施形態に係るオーバーラップ部４の構成としても、図８〜図１１に示すように、鍔部２１の一方の長辺側端面に第１突出部４１が、他方の長辺側端面に第２突出部４２が形成されている。ここでは、第１突出部４１は一方の長辺側端面の全長に亘って、第２突出部４２は他方の長辺側端面の全長に亘って形成されている例を示している。すなわち、オーバーラップ部４が長辺側端面の全体に亘って形成されている。

第１の実施形態と異なるのは、本実施形態に係るオーバーラップ部４は、隣接するボビン２，２同士を連結する連結部６を有する点にある。

連結部６は、鍔部２１の一方の長辺側に形成された凸部としての半球状突起６１と、鍔部２１の他方の長辺側に形成され、半球状突起６１を嵌合する凹部としての長孔６２とを備えている。

すなわち、図１０〜図１２に示すように、鍔部２１の一方の長辺側の隅部における表面側（図１１においては鍔部２１の上面側）であって、第１突出部４１よりもやや奥まった位置に半球状突起６１を形成している。

一方、鍔部２１の一方の長辺側の隅部における第２突出部４２の上方からは、オーバーハングした状態で鍔部２１の短手方向に延在する連結片６３を形成している。

そして、かかる連結片６３に半球状突起６１を係合する長孔６２を形成し、隣接するボビン２，２同士を連結可能としている。なお、ここでは、長孔６２の幅を半球状突起６１の直径よりもわずかに狭め、しっかりと嵌合した状態で係合できるようにしている。

また、上述の連結片６３が突設されているため、鍔部２１の一方の長辺側の隅部においては、連結片６３と第２突出部４２との間に溝部４３が形成されることになる。すなわち、本実施形態におけるオーバーラップ部４では、隣接するボビン２の第１突出部４１は、鍔部２１の隅部においては溝部４３に入り込み、それ以外では、第２突出部４２上に重合することになる。

上述してきた連結部６を備える構成としたことにより、図８や図９に示すように、ボビン２同士を連結して、複数のコイルアセンブリが一体的に連結されたコイルユニット２０を組み立てることができる。そして、コイルアセンブリ単位でティース１１に取付けるのではなく、コイルユニット２０ごと電機子コア１に取り付けることができる。

すなわち、鍔部２１，２２を有し、巻線３がコイル状に巻回されたボビン２を、連結部６を介して一列に連結してコイルユニット２０を作製する第１の工程と、コイルユニット２０の連結された複数のボビン２を、電機子コア１の複数のティース１１に挿通する第２の工程とを有する製造工程が実現できる。

かかる電機子１０の製造方法であれば、それぞれが連結された複数のボビン２の各角筒部２３を、電機子コア１の複数のティース１１それぞれに略同時に挿通することができるため、電機子１０の製造の効率化を図ることができる。

ところで、連結部６の変形例として、鍔部２１の隅部に連結片６３を形成するのに代えて、図１３Ａに示すように、一方の長辺側全体にかけて連結帯６３０を形成することもできる。この場合、隣接するボビン２の第１突出部４１が入り込む溝部４３は、連結帯６３０と第２突出部４２との間全体に形成されることになる。

また、図１３Ｂに示すように、連結部６を構成する凸部としては、半球状突起６１に代えて、細長い矩形形状、蒲鉾状など適宜の形状の凸条部６１０を形成することができる。そして、かかる凸条部６１０に対応する凹部としては、図示するような細長い溝部６２０を連結帯６３０に形成することができる。

ところで、本実施形態では、互いに重なり合う第１突出部４１と第２突出部４２とを備えるオーバーラップ部４が、さらに連結部６を有する構成としていた。しかし、連結部６の一部をなす連結片６３（または連結帯６３０）を第１突出部４１あるいは第２突出部４２のいずれかとすることもできる。この場合、オーバーラップ部４は、第１突出部４１および第２突出部４２により、互いに当接して構成されることになる。

次に、図１４を参照しながら、複数のコイルアセンブリ、あるいはこれらを一体的に連結したコイルユニット２０を９個のティース１１を有する電機子コア１に装着して可動子７としたリニアモータ１００について説明する。

ここで、コイルアセンブリ、あるいはコイルユニット２０の各ボビン２は、図６〜図１２で示した構成のものを用いている。つまり、ボビン２は、オーバーラップ部４に、隣接するボビン２，２同士を連結する連結部６を設けた構成としている。

図１４に示すように、リニアモータ１００は、可動子７と固定子８とを備えている。すなわち、電機子コア１のティース１１にコイルアセンブリを装着し、モールド樹脂２００でモールドして構成された可動子７と、かかる可動子７と所定の空隙３００を介して互いに対向する界磁部としての固定子８とを備えている。

界磁部としての固定子８は、所定の基板８１上に、Ｎ極、Ｓ極からなる永久磁石８２を直線的に配列して構成される。

かかる構成により、可動子７のコイルユニット２０に３相の電流が通電されると、可動子７が、固定子８に沿って移動する。すなわち、可動子７の周縁には電機子コア１による進行磁界が形成されるため、固定子８の作る定常磁界との間で反発または吸引されて推力を発生し、可動子７が、固定子８に沿って紙面左右方向（矢印参照）に移動する。なお、電流の位相を制御すれば、図示するように、可動子７を往復運動させることもできる。

なお、本実施形態に係るリニアモータ１００では、３相の巻線３を用いたが、必ずしも３相に限定されるものではない。

また、本実施形態に係るリニアモータ１００では、電機子１０を可動子７として用いたが、電機子１０を固定子８とし、界磁部を可動子７とする逆の構成としても構わない。

また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１ 電機子コア
２ ボビン
３ 巻線
４ オーバーラップ部
５ ラビリンスギャップ
６ 連結部
１０ 電機子
１１ ティース
２０ コイルユニット
２１ 鍔部
２２ 鍔部
２３ 角筒部
４１ 第１突出部
４２ 第２突出部
６１ 半球状突起（凸部）
６２ 長孔（凹部）

Claims (9)

1. 複数のティースが所定間隔をあけて直線状に配列された電機子コアと、
   鍔部を有し巻線がコイル状に巻回され、前記ティースにそれぞれ装着される複数のボビンと
   を備え、
   前記鍔部には、第１突出部および第２突出部が形成されており、
   隣接する前記第１突出部および前記第２突出部が互いに重なり合うオーバーラップ部が形成されること
   を特徴とするリニアモータの電機子。
2. 前記第１突出部および前記第２突出部が、互いに段違いに位置しており、互いに重なり合うこと
   を特徴とする請求項１に記載のリニアモータの電機子。
3. 前記ボビンは、前記巻線を巻回する角筒部を有し、当該角筒部の両端から外方へ張り出した略矩形枠状の鍔部が形成されており、一方の長辺側端面に第１突出部が、他方の長辺側端面に前記第２突出部が形成されていること
   を特徴とする請求項１または２に記載のリニアモータの電機子。
4. 前記オーバーラップ部は、
   前記鍔部の隅部に形成されること
   を特徴とする請求項１、２または３のいずれか１つに記載のリニアモータの電機子。
5. 前記オーバーラップ部は、
   隣接するボビン同士を連結する連結部を有すること
   を特徴とする請求項４に記載のリニアモータの電機子。
6. 前記連結部は、
   前記鍔部の一方の長辺側に形成された凸部と、前記鍔部の他方の長辺側に形成され、前記凸部を嵌合する凹部とを備えること
   を特徴とする請求項５に記載のリニアモータの電機子。
7. 前記オーバーラップ部における互いに突き合せられた前記鍔部同士間に、ラビリンスギャップが形成されること
   を特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載のリニアモータの電機子。
8. 請求項１〜７のいずれか１つに記載の電機子と、
   複数の磁石が並設され、前記電機子に対向して配置された界磁部と
   を備えることを特徴とするリニアモータ。
9. 鍔部を有し巻線がコイル状に巻回されたボビンを、連結部を介して一列に連結してコイルユニットを作製する第１の工程と、
   前記コイルユニットの連結された前記複数のボビンを、電機子コアの複数のティースに挿通する第２の工程と
   を有し、
   前記第１の工程で連結された各ボビンの前記鍔部には、第１突出部および第２突出部が形成されており、
   隣接する前記第１突出部および前記第２突出部により、互いに当接しまたは重なり合うオーバーラップ部が形成され、当該オーバーラップ部に前記連結部が設けられていること
   特徴とする電機子の製造方法。

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