JP5911658B1 - 電機子コア、電機子及びリニアモータ - Google Patents

Abstract

巻線１４が巻かれる２つのティース部１５と、２つのティース部１５の間に配置されティース部１５同士を連結し取付穴が形成されたティース連結部１６と、が配列方向である第２方向Ｄ２に並んで配置され、ティース連結部１６は、巻線１４を支持する支持部１７を有し、支持部１７は、ティース連結部１６のうち第２方向Ｄ２の両方の端部から幅方向である第１方向Ｄ１の両側に突出する突起部１７ａと、第２方向Ｄ２において突起部１７ａ同士の間に形成される空間部１７ｂとを有する。

Description

本発明は、電機子コア、電機子及びリニアモータに関する。

搬送物を搬送する装置として、リニアモータが知られている。リニアモータは、固定子である界磁子と可動子である電機子との間で推力を発生させることで、電機子を一方向に移動させる。近年、搬送物の移動速度を高速化することへの要求が高まっている。搬送物の移動速度を高速化するには、電機子を高加速度化する必要がある。電機子を高加速度化するには、リニアモータを高推力化すること、または可動子側を軽量化すること、すなわち電機子を軽量化することが求められる。

リニアモータを高推力化するため、従来、電機子コアに磁束を有効に鎖交させる技術が提案されている。特許文献１には、電機子コアの移動方向の両側に突き当て凸部を設け、突き当て面に冷却用溝を設けて電機子コアを効率的に冷却可能とすることで、電機子コアに巻かれる巻線の巻き数を確保することを可能とした構成が記載されている。特許文献２には、電機子コアの移動方向の両側に突き当て凸部を設け、各突き当て凸部にボルト取付穴を設けることで、電機子コアの中央部に磁束を通りやすくした構成が記載されている。また、特許文献３では、隣り合う電機子コアの間に隙間を空けることで、漏れ磁束を低減させた構成が記載されている。

国際公開第２０１３／１４５０８５号 特開２０１１−４５５５号公報 特開２００３−１４３８２９号公報

特許文献１の構成では、電機子コアの両側に突き当て凸部を設けることで質量が増大し、電機子の加速度が低下する可能性がある。また、特許文献２の構成では、取付穴が２箇所に設けられるため、電機子コアに取り付けられたボルトと、電機子コアと、取付部材との間にループが形成される。電機子コアの磁束は、このループを貫通し、交番して鎖交する。これにより、電機子コアの磁束を打ち消そうとする渦電流がループを流れて循環電流損失が生じるため、推力が低下し、電機子の加速度が低下する可能性がある。また、特許文献２においても、電機子コアの両側に突き当て凸部を設けることで質量が増大し、電機子の加速度が低下する可能性がある。

また、特許文献３の構成では、隣接する電機子コアの隙間を大きくした場合、電機子コアに巻かれる巻線を支持できない場合がある。この場合、巻線をスペース全体に巻くことができないため、高推力化が困難となり、電機子の高加速度化が困難となる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電機子の移動を高速化することが可能な電機子コア、電機子コアを備えた電機子、及び当該電機子を備えたリニアモータを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、巻線が巻かれる２つのティース部と、２つのティース部の間に配置されティース部同士を連結し取付穴が形成されたティース連結部と、が一列に並んで配置され、ティース連結部は、巻線を支持する支持部を有し、支持部は、ティース連結部のうち２つのティース部とティース連結部とが並ぶ配列方向の両方の端部から配列方向に直交する幅方向の両側に突出する突起部と、配列方向において突起部同士の間に形成される空間部とを有することを特徴とする。

本発明によれば、電機子コアのうち磁気回路において不要な部分に空間部が設けられるため、電機子コアを流れる磁束に影響を及ぼすことなく、電機子コアを軽量化することができる。また、支持部に突起部を設けることにより、巻線を支持可能となり、従来よりも巻線を多く巻くことができるため、高推力化を図ることができる。よって、電機子コアの軽量化及び高推力化により、電機子の高加速度化を図ることができる。

実施の形態１に係るリニアモータを示す平面断面図 実施の形態１に係る電機子コアを示す平面図 実施の形態１に係る電機子コアに巻線が保持された状態を示す断面図 実施の形態１に係る突起部の第２方向についての寸法を説明するための図 実施の形態１に係る電機子コアの各部の寸法を示す図 実施の形態１に係る電機子コアに形成される磁束線の例を示す図 実施の形態２に係るリニアモータを示す平面断面図 実施の形態２に係る電機子コアの構成及び各部の寸法を示す図 実施の形態２に係る他の電機子コアを示す平面図 実施の形態２に係る他の電機子コアを示す平面図 実施の形態３に係る電機子コアを示す平面図 実施の形態４に係る電機子コアを示す斜視図 実施の形態４に係る電機子コアを示す平面図 実施の形態５に係る電機子を示す平面断面図 実施の形態５に係る他の電機子を示す平面断面図 実施の形態５に係る他の電機子を示す平面断面図

以下に、本発明の実施の形態に係る電機子コア、電機子及びリニアモータを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るリニアモータ１０を示す平面断面図である。リニアモータ１０は、固定子である界磁子１１と、可動子である電機子１２とを備えている。リニアモータ１０は、界磁子１１と電機子１２との間で発生した推力により、電機子１２を第１方向Ｄ１に移動させる。リニアモータ１０は、推力発生面が電機子１２の第２方向Ｄ２の両側に形成される、両側式のリニアモータである。電機子１２には、搬送物を保持する保持部が設けられる。リニアモータ１０は、この保持部に搬送物を保持させた状態で電機子１２を移動させることにより、搬送物を搬送する。

界磁子１１は、界磁ヨーク１１ａと、永久磁石１１ｂとを有している。界磁ヨーク１１ａは、第２方向Ｄ２に間隔を空けた状態で２つ配置されている。２つの界磁ヨーク１１ａは、第１方向Ｄ１に伸びた形状に形成されている。２つの界磁ヨーク１１ａは、平行に配置されている。

永久磁石１１ｂは、界磁ヨーク１１ａ上に複数設けられている。複数の永久磁石１１ｂは、界磁ヨーク１１ａ毎に、第１方向Ｄ１に沿って１列に等ピッチで配置されている。したがって、複数の永久磁石１１ｂは、第２方向Ｄ２に間隔を空けて２列に設けられる。各永久磁石１１ｂの極性は、第１方向Ｄ１に交互に異なっている。

電機子１２は、２列の永久磁石１１ｂの間に配置されている。電機子１２は、第１方向Ｄ１に並んで配置される複数の電機子コア１３と、各電機子コア１３に保持される巻線１４とを有している。電機子コア１３は、板状のコア部材が複数積層されて形成される。各電機子コア１３は、図示しないが、ボルトによって取付板に固定されている。

図２は、実施の形態１に係る電機子コア１３を示す平面図である。図２では、巻線１４及びボビン１９の図示を省略し、スロット部１５ａのみを示している。図３は、実施の形態１に係る電機子コア１３に巻線１４が保持された状態を示す断面図である。図２及び図３に示すように、電機子コア１３は、巻線１４が配置される２つのティース部１５と、当該２つのティース部１５同士を連結するティース連結部１６と、を有している。２つのティース部１５と、ティース連結部１６とは、第２方向Ｄ２に一列に並んで配置される。このように、第２方向Ｄ２は、２つのティース部１５と、ティース連結部１６とが一列に並ぶ配列方向である。また、第１方向Ｄ１は、配列方向に直交する幅方向である。

各ティース部１５は、電機子コア１３の第２方向Ｄ２の両端に配置されている。ティース部１５には、スロット部１５ａが形成されている。スロット部１５ａには、ボビン１９が取り付けられる。巻線１４は、図３に示すボビン１９を介してティース部１５に巻かれる。

ティース連結部１６は、第２方向Ｄ２において２つのティース部１５の間に配置されている。ティース連結部１６は、取付穴１８を有している。取付穴１８は、コア部材の積層方向に貫通して形成されている。取付穴１８は、コア部材の積層方向視において円形に形成されている。取付穴１８には、電機子コア１３を取付板に取り付けるためのボルトが挿入される。取付穴１８は、第２方向Ｄ２及び第１方向Ｄ１について、ティース連結部１６の中央に配置されている。また、ティース連結部１６のうち第１方向Ｄ１の両側の端面１６ａは、平面状に形成されている。

ティース連結部１６には、支持部１７が設けられている。支持部１７は、ティース連結部１６から第１方向Ｄ１の両側に突出している。支持部１７は、突起部１７ａ及び空間部１７ｂを有している。突起部１７ａは、ティース連結部１６のうち第２方向Ｄ２の両側の端部１６ｂから幅方向である第１方向Ｄ１に突出している。突起部１７ａは、板状に形成されている。突起部１７ａの厚さ、すなわち第２方向Ｄ２の寸法は、コア部材の厚さの１倍から３倍程度となっている。突起部１７ａは、ティース部１５側の面１７ｃにおいて、巻線１４を支持可能である。

空間部１７ｂは、第２方向Ｄ２に並ぶ２つの突起部１７ａと、ティース連結部１６の端面１６ａとで囲まれた部分に形成される。空間部１７ｂは、取付穴１８とは別個に設けられる。支持部１７に空間部１７ｂが形成されることにより、電機子コア１３が軽量化されている。

図４は、突起部１７ａの第１方向Ｄ１についての寸法を説明するための図である。図４では、一部の巻線１４及びボビン１９の図示を省略している。図４において、隣接する電機子コア１３同士の間の中心面を面Ｃとする。距離ａは、巻線１４の表面のうち第１方向Ｄ１において最も外側の部分１４ａから面Ｃまでの距離である。距離ａは、巻線１４の直径の１倍以下となっている。また、距離ｂは、突起部１７ａのうち巻線１４の荷重が掛かる箇所１７ｄから、巻線１４の表面のうち第１方向Ｄ１において最も外側の部分１４ａまでの距離である。距離ｂは、巻線１４の直径よりも大きく、実施の形態１では１．５倍である。距離ｂは、巻線１４の直径の１．５倍に限定されるものではない。

距離ｄは、突起部１７ａの先端から面Ｃまでの距離であり、距離ａと距離ｂとの合計値である。したがって、距離ｄは、巻線１４の直径の２．５倍以下の寸法に設定することができる。これにより、突起部１７ａの第１方向Ｄ１の先端がボビン１９の第１方向Ｄ１の先端から離れ過ぎることを抑制できる。このため、突起部１７ａが巻線１４を支持することが可能となる。距離ｄが０である場合、すなわち、隣接する電機子コア１３同士が突起部１７ａの先端で接している場合には、突起部１７ａの先端同士が離れている場合に比べて、突起部１７ａの強度を大きくできる。

図５は、実施の形態１に係る電機子コア１３の各部の寸法を示す図である。図５に示すように、ティース部１５の第１方向Ｄ１の寸法をｔｗとし、ティース連結部１６の第１方向Ｄ１の寸法をｘとし、取付穴１８の直径をφとし、電機子コア１３の第１方向Ｄ１のピッチをτｓとする。このとき、電機子コア１３の各部は、
τｓ−φ＞ｘ−φ≧ｔｗ
を満たしている。上記寸法ｔｗは、ティース部１５の磁気回路幅に等しい。また、ティース連結部１６では、取付穴１８を避けて磁気回路が形成されるため、取付穴１８内には磁気回路が形成されない。よって、上記寸法ｘと上記直径φとの差であるｘ−φは、ティース連結部１６の磁気回路幅に等しい。ここで、ティース連結部１６の磁気回路幅ｘ−φがティース部１５の磁気回路幅ｔｗよりも小さい場合、ティース１５からティース連結部１６に磁束が流れる際に、ティース連結部１６において磁気飽和が生じてしまう。これに対して、電機子コア１３の各部は、上記の式のｘ−φ≧ｔｗを満たしている。このため、ティース連結部１６の磁気回路幅ｘ−φは、ティース部１５の磁気回路幅ｔｗに等しいか、又はティース部１５の磁気回路幅ｔｗよりも大きくなる。これにより、ティース連結部１６における磁気飽和が回避されるため、推力の低下を抑制することができる。なお、電機子コア１３の各部は、上記式のτｓ−φ＞ｘ−φを満たしている。つまり、ティース連結部１６の第１方向Ｄ１の寸法ｘは、電機子コア１３の第１方向Ｄ１のピッチτｓを超えない寸法である。このため、ティース連結部１６の磁気回路幅ｘ−φは、上記寸法τｓと上記直径φとの差であるτｓ−φを超えない値となる。

図６は、実施の形態１に係る電機子コア１３に形成される磁束線の例を示す図である。図６では、界磁子１１及び電機子１２の一部を拡大して示している。図６に示すように、電機子コア１３において、磁束は一方のティース部１５からティース連結部１６を経由して他方のティース部１５に流れる。このとき、磁束は取付穴１８を回避するため第１方向Ｄ１の外側に迂回する。上記のようにティース連結部１６の磁気回路幅がティース部１５の磁気回路幅以上に形成されているため、取付穴１８を迂回した磁束はティース連結部１６内に収まり、支持部１７側には流れない。したがって、第１方向Ｄ１において、ティース連結部１６の端面１６ａよりも外側の部分、つまり、支持部１７が設けられる部分は、磁気回路においては不要な部分となる。磁気回路において不要な部分に空間部１７ｂが設けられても、磁気飽和が生じることなく、磁束の流れには影響が及ばない。

以上のように、本実施の形態によれば、電機子コア１３のうち磁気回路において不要な部分に空間部１７ｂが設けられる。このため、電機子コア１３を流れる磁束に影響を及ぼすことなく、電機子コア１３を軽量化することができる。また、支持部１７に突起部１７ａを設けることにより、巻線１４を支持することができる。したがって、巻線１４の倒れを防ぐことができ、従来よりも巻線１４をスロット部１５ａに多く巻くことができる。巻線１４の巻き数を多くすることで、より大きな電流を流せることになるため、高推力化を図ることができる。このように、電機子コア１３の軽量化及び高推力化により、電機子１２の高加速度化を図ることができる。これにより、電機子１２の移動を高速化することが可能な電機子コア１３を得ることができる。

また、本実施の形態によれば、上記電機子コア１３が複数搭載されているため、高速化を実現可能な電機子１２を得ることができる。また、本実施の形態によれば、上記電機子１２が搭載されているため、搬送物の移動を高速化することが可能なリニアモータ１０を得ることができる。

実施の形態２．
図７は、実施の形態２に係るリニアモータ２０を示す平面断面図である。実施の形態２では、実施の形態１に係るリニアモータ１０と同一の構成要素には同一の符号を付すこととし、説明を省略又は簡略化する。

図７に示すように、リニアモータ２０は、固定子である界磁子１１と、移動子である電機子２２とを備えている。電機子２２は、界磁子１１の２列の永久磁石１１ｂの間に配置されている。電機子２２は、第１方向Ｄ１に並んで配置される複数の電機子コア２３と、各電機子コア２３に保持される巻線１４とを有している。

図８は、実施の形態２に係る電機子コア２３の構成及び各部の寸法を示す図である。図８に示すように、電機子コア２３は、２つのティース部１５と、当該２つのティース部１５同士を連結するティース連結部２６と、を有している。電機子コア２３は、第２方向Ｄ２に対称な形状に形成される。

ティース連結部２６は、円形の取付穴１８を有している。また、ティース連結部２６は、第１方向Ｄ１の両側に突出する凸部２６ａを有している。凸部２６ａの表面は、円筒面の一部である。凸部２６ａの表面は、第１方向Ｄ１の外側に湾曲している。凸部２６ａは、第２方向Ｄ２においてティース連結部２６の端部２６ｂから中央部に向けて、第１方向Ｄ１への突出量が大きくなっている。

支持部１７は、ティース連結部２６から第１方向Ｄ１に突出している。支持部１７は、突起部１７ａ及び空間部１７ｂを有している。突起部１７ａは、ティース連結部２６のうち第２方向Ｄ２の両側の端部２６ｂから第１方向Ｄ１に突出している。空間部１７ｂは、第２方向Ｄ２に並ぶ２つの突起部１７ａと、ティース連結部２６の凸部２６ａの表面とで囲まれた部分に形成される。支持部１７に空間部１７ｂが形成されることにより、電機子コア２３が軽量化されている。

また、図８に示すように、ティース部１５の第１方向Ｄ１の寸法をｔｗとし、ティース連結部２６の第２方向Ｄ２の中央部における第１方向Ｄ１の寸法をｙとし、ティース連結部２６の端部２６ｂにおける第１方向Ｄ１の寸法をｚとし、取付穴１８の直径をφとし、電機子コア２３の第１方向Ｄ１のピッチをτｓとする。このとき、電機子コア２３の各部は、
τｓ−φ＞ｚ≧ｔｗ、かつ、τｓ−φ＞ｙ−φ≧ｔｗ、かつ、ｙ＞ｚ
を満たしている。ティース連結部２６の端部２６ｂにおける第１方向Ｄ１の寸法ｚは、ティース連結部２６の端部２６ｂにおける磁気回路幅に等しい。ここで、ティース連結部２６の端部２６ｂの磁気回路幅ｚがティース部２５の磁気回路幅ｔｗよりも小さい場合、ティース連結部２６の端部２６ｂにおいて磁気飽和が生じてしまう。これに対して、電機子コア２３の各部は、上記の式のｚ≧ｔｗを満たしている。このため、ティース連結部２６の端部２６ｂの磁気回路幅ｚは、ティース部２５の磁気回路幅ｔｗと等しいか、又はティース部２５の磁気回路幅ｔｗよりも大きくなる。また、ティース連結部２６では、取付穴１８を避けて磁気回路が形成されるため、取付穴１８内には磁気回路が形成されない。よって、上記寸法ｙと上記直径φとの差であるｙ−φは、ティース連結部２６の第２方向Ｄ２の中央部の磁気回路幅に等しい。ここで、ティース連結部２６の第２方向Ｄ２の中央部の磁気回路幅ｙ−φがティース部２５の磁気回路幅ｔｗよりも小さい場合、ティース連結部２６の第２方向Ｄ２の中央部において磁気飽和が生じてしまう。これに対して、電機子コア２３の各部は、上記の式のｙ−φ≧ｔｗを満たしている。したがって、ティース連結部２６の第２方向Ｄ２の中央部の磁気回路幅ｙ−φは、ティース部２５の磁気回路幅ｔｗと等しいか、又はティース部２５の磁気回路幅ｔｗよりも大きくなる。これにより、ティース連結部２６の端部２６ｂ及び第２方向Ｄ２の中央部における磁気飽和が回避されるため、推力の低下を防ぐことができる。

ティース連結部２６において、磁束は、取付穴１８を迂回するため、取付穴１８に対して第１方向Ｄ１の外側に湾曲して流れる。また、ティース連結部２６の端部２６ｂが第２方向Ｄ２について取付穴１８から離れて配置されているため、端部２６ｂでは磁束は第１方向Ｄ１に迂回せずに流れる。このため、ティース連結部２６においては、端部２６ｂでは第１方向Ｄ１の外側に磁束が流れず、端部２６ｂから第２方向Ｄ２の中央部にかけて磁束が第１方向Ｄ１の外側に湾曲して流れる。電機子コア２３では、第２方向Ｄ２の両端から中央に向けて凸部２６ａの第１方向Ｄ１への突出量が大きくなっており、凸部２６ａの形状が磁束の流れに沿って形成されている。ティース連結部２６は、実施の形態１に比べて、磁気回路において不要な部分が多く除去されている。

図９は、実施の形態２に係る他の電機子コア３３を示す平面図である。電機子コア２３と同一の構成要素には同一の符号を付すこととし、説明を省略又は簡略化する。図９に示すように、電機子コア３３は、２つのティース部１５と、当該２つのティース部１５同士を連結するティース連結部３６と、を有している。電機子コア３３は、第２方向Ｄ２に対称な形状に形成される。

ティース連結部３６は、取付穴１８を有している。また、ティース連結部３６には、第１方向Ｄ１の両側に突出する凸部３６ａが形成されている。凸部３６ａは、台形状に形成される。このため、凸部３６ａの表面は平面の組み合わせで形成される。したがって、円筒状の表面を形成する場合に比べて容易に製造可能となる。凸部３６ａは、第２方向Ｄ２においてティース連結部３６の端部３６ｂから中央部に向けて、第１方向Ｄ１への突出量が大きくなっている。また、ティース連結部３６のうち第２方向Ｄ２の両端部３６ｂは、第１方向Ｄ１の内側に三角形状に切り欠かれた状態に形成されている。

支持部１７は、ティース連結部３６から第１方向Ｄ１に突出している。支持部１７は、突起部１７ａ及び空間部１７ｂを有している。空間部１７ｂは、第２方向Ｄ２に並ぶ２つの突起部１７ａと、ティース連結部３６の凸部３６ａの表面とで囲まれた部分に形成される。支持部１７に空間部１７ｂが形成されることにより、電機子コア３３が軽量化されている。

また、図９に示すように、ティース部１５の第１方向Ｄ１の寸法をｔｗとし、ティース連結部３６の第２方向Ｄ２の中央部における第１方向Ｄ１の寸法をｙ´とし、ティース連結部３６の端部３６ｂにおける第１方向Ｄ１の寸法をｚ´とし、取付穴１８の直径をφとし、電機子コア３３の第１方向Ｄ１のピッチをτｓとする。このとき、電機子コア３３の各部は、
τｓ−φ＞ｚ´≧ｔｗ、かつ、τｓ−φ＞ｙ´−φ≧ｔｗ、かつ、ｙ´＞ｚ´
を満たしている。ティース連結部３６の端部３６ｂにおける第１方向Ｄ１の寸法ｚ´は、ティース連結部３６の端部３６ｂにおける磁気回路幅に等しい。ここで、ティース連結部３６の端部３６ｂの磁気回路幅ｚ´がティース部３５の磁気回路幅ｔｗよりも小さい場合、ティース連結部３６の端部３６ｂにおいて磁気飽和が生じてしまう。これに対して、電機子コア３３の各部は、上記の式のｚ´≧ｔｗを満たしている。したがって、ティース連結部３６の端部３６ｂの磁気回路幅ｚ´は、ティース部３５の磁気回路幅ｔｗと等しいか、又はティース部３５の磁気回路幅ｔｗよりも大きくなる。また、ティース連結部３６では、取付穴１８を避けて磁気回路が形成されるため、取付穴１８内には磁気回路が形成されない。よって、上記寸法ｙ´と上記直径φとの差であるｙ´−φは、ティース連結部３６の第２方向Ｄ２の中央部の磁気回路幅に等しい。ここで、ティース連結部３６の第２方向Ｄ２の中央部の磁気回路幅ｙ´−φがティース部３５の磁気回路幅ｔｗよりも小さい場合、ティース連結部３６の第２方向Ｄ２の中央部において磁気飽和が生じてしまう。これに対して、電機子コア３３の各部は、上記の式のｙ´−φ≧ｔｗを満たしている。したがって、ティース連結部３６の第２方向Ｄ２の中央部の磁気回路幅ｙ´−φは、ティース部３５の磁気回路幅ｔｗと等しいか、又はティース部３５の磁気回路幅ｔｗよりも大きくなる。これにより、ティース連結部３６の端部３６ｂ及び第２方向Ｄ２の中央部における磁気飽和が回避されるため、推力の低下を防ぐことができる。

また、上記ティース連結部３６の端部３６ｂが第２方向Ｄ２について取付穴１８から離れて配置されているため、端部３６ｂでは磁束は第１方向Ｄ１に迂回せずに流れる。このため、ティース連結部３６においては、端部３６ｂでは第１方向Ｄ１の外側に磁束が流れず、端部３６ｂから第２方向Ｄ２の中央部にかけて磁束が第１方向Ｄ１の外側に湾曲して流れる。電機子コア３３では、第２方向Ｄ２の両端から中央に向けて凸部３６ａの第１方向Ｄ１への突出量が大きくなっており、凸部３６ａの形状が磁束の流れに沿って形成されている。ティース連結部３６は、実施の形態１に比べて、磁気回路において不要な部分が多く除去されている。

図１０は、実施の形態２に係る他の電機子コア４３を示す平面図である。電機子コア２３と同一の構成要素には同一の符号を付すこととし、説明を省略又は簡略化する。図１０に示すように、電機子コア４３は、２つのティース部１５と、当該２つのティース部１５同士を連結するティース連結部４６と、を有している。ティース連結部４６には、第１方向Ｄ１の両側に突出する凸部４６ａが形成されている。

凸部４６ａは、三角形状に形成される。このため、凸部４６ａの表面が平面の組み合わせで形成される。したがって、円筒状の表面を形成する場合に比べて容易に製造可能となる。また、凸部４６ａは、台形状の凸部に比べて角が少ない。したがって、台形状の凸部を形成する場合に比べて容易に製造可能となる。また、凸部４６ａは、台形状の凸部に比べて除去部分が大きいため、一層の軽量化が可能となる。

凸部４６ａは、第２方向Ｄ２においてティース連結部４６の端部４６ｂから中央部に向けて、第１方向Ｄ１への突出量が大きくなっている。この端部４６ｂよりも第１方向Ｄ１の外側には、磁束が流れない。したがって、電機子コア４３では、磁束が流れない部分が除去された構成となっている。また、ティース連結部４６は、第２方向Ｄ２の両端部４６ｂが第１方向Ｄ１の内側に三角形状に切り欠かれた状態に形成されている。

支持部１７は、ティース連結部４６から第１方向Ｄ１に突出している。支持部１７は、突起部１７ａ及び空間部１７ｂを有している。空間部１７ｂは、第２方向Ｄ２に並ぶ２つの突起部１７ａと、ティース連結部４６の凸部４６ａの表面とで囲まれた部分に形成される。支持部１７に空間部１７ｂが形成されることにより、電機子コア４３が軽量化されている。

また、図１０に示すように、ティース部１５の第１方向Ｄ１の寸法をｔｗとし、ティース連結部４６の第２方向Ｄ２の中央部における第１方向Ｄ１の寸法をｙ″とし、ティース連結部４６の端部４６ｂにおける第１方向Ｄ１の寸法をｚ″とし、取付穴１８の直径をφとし、電機子コア４３の第１方向Ｄ１のピッチをτｓとする。このとき、電機子コア４３の各部は、
τｓ−φ＞ｚ″≧ｔｗ、かつ、τｓ−φ＞ｙ″−φ≧ｔｗ、かつ、ｙ″＞ｚ″
を満たしている。ティース連結部４６の端部４６ｂにおける第１方向Ｄ１の寸法ｚ″は、ティース連結部４６の端部４６ｂにおける磁気回路幅に等しい。ここで、ティース連結部４６の端部４６ｂの磁気回路幅ｚ″がティース部４５の磁気回路幅ｔｗよりも小さい場合、ティース連結部４６の端部４６ｂにおいて磁気飽和が生じてしまう。これに対して、電機子コア４３の各部は、上記の式のｚ″≧ｔｗを満たしている。したがって、ティース連結部４６の端部４６ｂの磁気回路幅ｚ″は、ティース部４５の磁気回路幅ｔｗと等しいか、又はティース部４５の磁気回路幅ｔｗよりも大きくなる。また、ティース連結部４６では、取付穴１８を避けて磁気回路が形成されるため、取付穴１８内には磁気回路が形成されない。よって、上記寸法ｙ″と上記直径φとの差であるｙ″−φは、ティース連結部４６の第２方向Ｄ２の中央部の磁気回路幅に等しい。ここで、ティース連結部４６の第２方向Ｄ２の中央部の磁気回路幅ｙ″−φがティース部４５の磁気回路幅ｔｗよりも小さい場合、ティース連結部４６の第２方向Ｄ２の中央部において磁気飽和が生じてしまう。これに対して、電機子コア４３の各部は、上記の式のｙ″−φ≧ｔｗを満たしている。したがって、ティース連結部４６の第２方向Ｄ２の中央部の磁気回路幅ｙ″−φは、ティース部４５の磁気回路幅ｔｗと等しいか、又はティース部４５の磁気回路幅ｔｗよりも大きくなる。これにより、ティース連結部４６の端部４６ｂ及び第２方向Ｄ２の中央部における磁気飽和が回避されるため、推力の低下を防ぐことができる。

また、上記ティース連結部４６の端部４６ｂが第２方向Ｄ２について取付穴１８から離れて配置されているため、端部４６ｂでは磁束は第１方向Ｄ１に迂回せずに流れる。このため、ティース連結部４６においては、端部４６ｂでは第１方向Ｄ１の外側に磁束が流れず、端部４６ｂから第２方向Ｄ２の中央部にかけて磁束が第１方向Ｄ１の外側に湾曲して流れる。電機子コア４３では、第２方向Ｄ２の両端から中央に向けて凸部４６ａの第１方向Ｄ１への突出量が大きくなっており、凸部４６ａの形状が磁束の流れに沿って形成されている。ティース連結部４６は、実施の形態１に比べて、磁気回路において不要な部分が多く除去されている。

以上のように、本実施の形態によれば、実施の形態１に比べて、磁気回路において不要な部分が多く除去された構成となっているため、磁気回路を流れる磁束線に影響を及ぼすことなく、当該電機子コア２３，３３，４３を軽量化することができる。また、突起部１７ａにより巻線１４を支持することで、従来よりも巻線１４をスロット部１５ａに多く巻くことができるため、高推力化を図ることができる。このように、電機子コア２３，３３，４３の軽量化及び高推力化により、電機子の高加速度化を図ることができる。これにより、電機子の移動を高速化することが可能な電機子コア２３，３３，４３を得ることができる。

実施の形態３．
図１１は、実施の形態３に係る電機子コア５３を示す平面図である。実施の形態３では、実施の形態１に係る電機子コア１３と同一の構成要素には同一の符号を付すこととし、説明を省略又は簡略化する。

図１１に示すように、電機子コア５３は、２つのティース部１５と、当該２つのティース部１５同士を連結するティース連結部５６と、を有している。ティース連結部５６には、支持部５７が設けられている。支持部５７は、ティース連結部５６から第１方向Ｄ１に突出している。

支持部５７は、突起部５７ａと、空間部５７ｂと、壁部５７ｃとを有している。突起部５７ａは、ティース連結部５６の第２方向Ｄ２の両端部５６ｂから第１方向Ｄ１に突出している。突起部５７ａは、ティース部１５側の面５７ｄにおいて、巻線１４を支持可能である。

壁部５７ｃは、支持部５７の第１方向Ｄ１の両端部に配置されている。壁部５７ｃは、第２方向Ｄ２に並ぶ２つの突起部５７ａの先端同士を連結している。壁部５７ｃにより、突起部５７ａの先端同士が第２方向Ｄ２において支持される。

空間部５７ｂは、２つの突起部５７ａと、ティース連結部５６の端面５６ａと、壁部５７ｃとで囲まれた部分に形成される。支持部５７に空間部５７ｂが形成されることにより、電機子コア５３が軽量化されている。

本実施の形態によれば、電機子コア５３の軽量化及び高推力化により、電機子に搭載した場合、当該電機子の高加速度化を図ることができる。これにより、電機子の移動を高速化することが可能な電機子コア５３を得ることができる。また、壁部５７ｃが設けられることにより、突起部５７ａの先端同士が第２方向Ｄ２について支持された構成となる。これにより、巻線１４をより確実に支持することができる。

実施の形態４．
図１２は、実施の形態４に係る電機子コア６３を示す斜視図である。図１３は、実施の形態４に係る電機子コア６３を示す平面図である。実施の形態４では、実施の形態１に係る電機子コア１３と同一の構成要素には同一の符号を付すこととし、説明を省略又は簡略化する。

図１２及び図１３に示すように、電機子コア６３は、２つのティース部６５と、当該２つのティース部６５同士を連結するティース連結部１６と、を有している。

各ティース部６５は、電機子コア６３の第２方向Ｄ２の両端に配置されている。ティース部６５には、スロット部が形成されている。スロット部には、ボビン１９及び巻線１４が取り付けられる。電気子コア６３は、第２方向Ｄ２及び第１方向Ｄ１に垂直な第３方向Ｄ３について、３つのコアブロックである第１ブロック６３Ａ、第２ブロック６３Ｂ及び第３ブロック６３Ｃを有している。

第１ブロック６３Ａにおいて、ティース部６５の第２方向Ｄ２の先端部には、切り欠き部６５ａが形成されている。第２ブロック６３Ｂにおいて、ティース部６５の第２方向Ｄ２の先端部には、切り欠き部６５ｂが形成されている。第３ブロック６３Ｃにおいて、ティース部６５の第２方向Ｄ２の先端部には、切り欠き部６５ｃが形成されている。切り欠き部６５ａ，６５ｂ，６５ｃにより、第１方向Ｄ１についてのティース部６５の先端部の張り出し量が第１方向Ｄ１の一方と他方とで異なっている。図１２に示す電気子コア６３では、第１ブロック６３Ａ及び第３ブロック６３Ｃについては、第１方向Ｄ１の一方である左側への張り出し量が、第１方向Ｄ１の他方である右側への張り出し量よりも大きくなっている。第２ブロック６３Ｂについては、第１方向Ｄ１の一方である左側への張り出し量が、第１方向Ｄ１の他方である右側への張り出し量よりも小さくなっている。これにより、第１ブロック６３Ａと第２ブロック６３Ｂとの間、第２ブロック６３Ｂと第３ブロック６３Ｃとの間で、段スキュー構造が形成される。この段スキュー構造により、コギング推力及び推力リップルの影響を低減し、電機子位置による推力の脈動を低減するために設けられる。なお、第１ブロック６３Ａ、第２ブロック６３Ｂ及び第３ブロック６３Ｃについて、第３方向Ｄ３の寸法比は、１：２：１とすることができるが、これに限定するものではない。

また、ティース連結部１６には、支持部１７が設けられている。支持部１７は、ティース連結部２６から第１方向Ｄ１に突出している。支持部１７は、突起部１７ａ及び空間部１７ｂを有している。突起部１７ａは、ティース連結部１６のうち第２方向Ｄ２の両側の端部１６ｂから第１方向Ｄ１に突出している。空間部１７ｂは、第２方向Ｄ２に並ぶ２つの突起部１７ａと、ティース連結部１６の端面１６ａとで囲まれた部分に形成される。支持部１７に空間部１７ｂが形成されることにより、電機子コア１３が軽量化されている。

本実施の形態によれば、電機子コア６３の軽量化及び高推力化により、電機子に搭載した場合、当該電機子の高加速度化を図ることができる。これにより、電機子の移動を高速化することが可能な電機子コア６３を得ることができる。電機子コア６３が第３３方向Ｄ３に３つのコアブロックが形成され、切り欠き部６５ａ，６５ｂ，６５ｃが設けられるため、電機子位置による推力の脈動が小さいリニアモータを得ることができる。

なお、本実施の形態では、第３方向Ｄ３に３つのコアブロックが形成され、第１ブロック６３Ａと第３ブロック６３Ｃとが第１方向Ｄ１の一方側、第２ブロック６３Ｂが第１方向Ｄ１の他方側に張り出した構成としたが、これに限定するものではない。第３方向Ｄ３に３つのコアブロックが形成され、第１ブロックよりも第２ブロックが第１方向Ｄ１の一方側に張り出し、第２ブロックよりも第３ブロックが第１方向Ｄ１の一方側に更に張り出した構成であってもよい。また、第３方向Ｄ３に２つのコアブロックが形成され、第１ブロックが第１方向Ｄ１の一方側、第２ブロックが第１方向Ｄ１の他方側に張り出した構成であってもよい。

実施の形態５．
図１４は、実施の形態５に係る電機子７２を示す平面断面図である。実施の形態５では、実施の形態１に係る電機子１２と同一の構成要素には同一の符号を付すこととし、説明を省略又は簡略化する。

図１４に示すように、電機子７２は、第１方向Ｄ１に並んで配置される複数の電機子コア１３と、各電機子コア１３に保持される巻線１４とを有している。隣り合うティース部１５同士の間では、各ティース部１５に巻かれた巻線１４同士の間に隙間が形成される。また、隣り合うティース連結部１６同士の間では、空間部１７ｂ同士が対向し、隙間が形成される。

電機子７２は、隣り合う電機子コア１３同士の間に設けられる樹脂部２，４，６を有している。樹脂部２，４，６は、電気的絶縁性を有する材料を用いて形成され、電機子コア１３同士の間を電気的に絶縁する。樹脂部２，４，６には、エポキシ系樹脂又はポリエステル系樹脂が用いられる。樹脂部２は、ティース部１５同士の間に配置されている。樹脂部２は、ティース部１５及び巻線１４をモールドしている。樹脂部４は、ティース連結部１６同士の間に配置されている。樹脂部４は、２つの対向する空間部１７ｂによって形成される隙間全体に充填されている。樹脂部６は、第１方向Ｄ１の両端に配置される電機子コア１３の巻線１４を覆っている。また、樹脂部６は、第１方向Ｄ１の両端に配置される電機子コア１３の空間部１７ｂ内に充填されている。

このように、隣り合う電機子コア１３同士の隙間に樹脂部２，４，６を配置させることにより、電機子７２の熱伝導性を向上させることができる。このため、巻線１４で生じた熱を効率的に排出することが可能となり、巻線１４の温度上昇が抑制される。リニアモータを連続運転させることが可能な定格推力は、巻線１４の耐熱温度上限にて規定される。巻線１４の温度上昇が抑制されることにより、定格推力の低下を抑制することが可能となる。樹脂部２，４，６にアルミナ粉末を含ませることで、熱伝導性を高めてもよい。

図１５は、実施の形態５に係る他の電機子８２を示す平面断面図である。図１５に示すように、電機子８２には、リニアモータの動力配線８が配置されている。この動力配線８は、電機子８２の第１方向Ｄ１の端部に設けられる電機子コア１３の空間部１７ｂに配置されている。動力配線８は、当該空間部１７ｂに充填された樹脂部６の内部に配置されている。動力配線８を空間部１７ｂに配置することにより、電機子８２の進行方向の外側に配置する場合よりも、動力配線８の寸法の分だけ電機子８２を小型化することができる。また、樹脂部６によって動力配線８をモールドすることにより、動力配線８の体積分だけモールド樹脂の使用量を減少させることができるため、電機子８２を軽量化できる。これにより、電機子８２を高加速度化することができる。

図１６は、実施の形態５に係る他の電機子９２を示す平面断面図である。図１６に示すように、電機子９２において、ティース部１５同士の間には、巻線１４同士をモールドする樹脂部２が配置されている。また、各空間部１７ｂは、樹脂部が配置されず、中空状に形成されている。このように、巻線１４をモールドする樹脂部２によって巻線１４の熱を効率的に放出することができる。また、空間部１７ｂに樹脂部が設けられない構成とすることにより、図１４に示す電機子７２と比較して、軽量化することが可能である。このため、電機子９２の高加速度化が可能である。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

２，４，６ 樹脂部、８ 動力配線、１０，２０ リニアモータ、１１ 界磁子、１２，２２ 電機子、１３，２３，３３，４３，５３，６３ 電機子コア、１４ 巻線、１５，６５ ティース部、１６，２６，３６，４６，５６ ティース連結部、１７，５７ 支持部、１７ａ，５７ａ 突起部、１７ｂ，５７ｂ 空間部、１８ 取付穴、２６ａ，３６ａ，４６ａ 凸部、２６ｂ，３６ｂ，４６ｂ 端部、５７ｃ 壁部、７２，８２，９２ 電機子、Ｄ１ 第１方向、Ｄ２ 第２方向。

Claims (8)

1. 巻線が巻かれる２つのティース部と、２つの前記ティース部の間に配置され前記ティース部同士を連結し取付穴が形成されたティース連結部と、が一列に並んで配置され、
   前記ティース連結部は、前記巻線を支持する支持部を有し、
   前記支持部は、前記ティース連結部のうち２つの前記ティース部と前記ティース連結部とが並ぶ方向である配列方向の両方の端部から前記配列方向に直交する方向である幅方向の両側に突出する板状に形成された突起部と、前記配列方向において前記突起部同士の間に形成される空間部とを有する
   ことを特徴とする電機子コア。
2. 前記支持部は、前記突起部の先端同士を連結する壁部を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の電機子コア。
3. 前記ティース部の前記幅方向の寸法をｔｗとし、前記ティース連結部のうち前記幅方向の両側の前記空間部間の寸法をｘとし、前記取付穴の直径をφとし、リニアモータの電機子に複数設けられる場合の前記幅方向のピッチをτｓとすると、
   τｓ−φ＞ｘ−φ≧ｔｗ
   を満たす
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電機子コア。
4. 巻線が巻かれる２つのティース部と、２つの前記ティース部の間に配置され前記ティース部同士を連結し取付穴が形成されたティース連結部と、が一列に並んで配置され、
   前記ティース連結部は、前記巻線を支持する支持部を有し、
   前記支持部は、前記ティース連結部のうち２つの前記ティース部と前記ティース連結部とが並ぶ方向である配列方向の両方の端部から前記配列方向に直交する方向である幅方向の両側に突出する突起部と、前記配列方向において前記突起部同士の間に形成される空間部とを有し、
   前記ティース連結部は、前記幅方向に突出し前記配列方向において前記突起部の間に配置される凸部を有し、
   前記凸部は、前記配列方向の端部から中央部に向けて突出量が大きくなっている
   ことを特徴とする電機子コア。
5. 前記ティース部の前記幅方向の寸法をｔｗとし、前記ティース連結部のうち前記配列方向の中央部において両側の前記空間部間についての前記幅方向の寸法をｙとし、前記ティース連結部のうち前記配列方向の端部において両側の前記空間部間についての前記幅方向の寸法をｚとし、前記取付穴の直径をφとし、リニアモータの電機子に複数設けられる場合の前記幅方向のピッチをτｓとすると、
   τｓ−φ＞ｚ≧ｔｗ、かつ、τｓ−φ＞ｙ−φ≧ｔｗ、かつ、ｙ＞ｚ
   を満たす
   ことを特徴とする請求項４に記載の電機子コア。
6. 請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載の電機子コアを備える
   ことを特徴とする電機子。
7. 前記電機子コアは、前記幅方向に複数並んで配置され、
   隣り合う前記電機子コア同士の間に配置された樹脂部を備える
   ことを特徴とする請求項６に記載の電機子。
8. 請求項６又は請求項７に記載の電機子を備えることを特徴とするリニアモータ。

Images