JP7311392B2 - 電機子コア - Google Patents

Description

本発明は、電機子コアに関する。

従来より、各種モータや発電機等に用いられる電機子のコアとして、複数のケイ素鋼板等の鋼板を積層させた積層鋼板（積層鉄心）を主体として構成されるものがある。この種の電機子コアを備える電機子において、リニアモータ用の電機子を構成する積層鉄心にタップ穴を設け、取付板に通したボルトをタップ穴にねじ込むことにより、積層鉄心を取付板に固定する構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１－１０１５５１号公報

ところで、この種の電機子コアにあっては、工作機械等に用いられて切削液等の液体に接触する環境で使用される場合があり、そのような液体が電機子コアの内部（鋼板の間など）に浸入すると、電機子の性能に影響を受けたり故障を招いたりする。このため、電機子コアの内部への液体の浸入を抑制する構造が望まれている。

本開示の一態様に係る電機子コアは、巻線が巻回される複数の歯部を有し、積層鋼板からなるコア本体と、前記コア本体の内部に配置されるブロックと、前記ブロックに設けられ、締結具が挿通される締結用孔と、締結具挿通孔を有する締結具挿通部材であって、前記締結具挿通孔を介して前記コア本体の外部と前記締結用孔の内部とが連通する状態に前記コア本体に配置可能な締結具挿通部材と、を備える、電機子コアであって、前記締結具挿通孔に挿通された前記締結具が前記締結用孔を介して前記ブロックに締結されることで、前記ブロックを介して前記コア本体は、固定対象物に固定され、前記電機子コアは、前記締結具挿通部材が前記締結用孔の開口部を囲んだ状態で、前記開口部から前記締結具挿通部材の外部への液体の通過を遮断するシール構造を有する。

一態様によれば、電機子コアの内部への液体の浸入を抑制することができる。

本開示の第１実施形態に係る電機子コアの斜視図である。 第１実施形態の電機子コアがカバーで覆われた状態を示す縦断面図である。 第１実施形態のシール構造を示す縦断面図である。 第１実施形態の電機子コアが取り付け板に固定される状態を示す縦断面図である。 本開示の第２実施形態に係るシール構造を示す縦断面図である。 第２実施形態のねじ挿通部材に鍔部を設けた本開示の第３実施形態を示す縦断面図であって、ねじ挿通部材をコア本体に装着する途中の状態を示している。 第３実施形態のねじ挿通部材をコア本体に装着した状態を示す縦断面図である。

以下、本開示の実施形態について図面を用いて説明する。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係るリニアモータ用の電機子コア１を示している。電機子コア１は、図２に示すように、ステンレス鋼等の金属薄板からなるカバー２により全面が覆われた状態で使用される。カバー２は、切削液等の液体が電機子コア１に接触することを防ぐために電機子コア１に設けられる。カバー２は、後述するねじ挿通孔３１に対応する箇所に、ねじ挿通孔３１を外部に露出させる孔２ａを有する。

図１および図２に示すように、電機子コア１は、コア本体１０と、コア本体１０の内部に配置される複数のブロック２０と、ブロック２０に設けられる雌ねじ孔２５と、コア本体１０に設けられるねじ挿通部材３０と、を備える。また、電機子コア１は、図３に示すように、シール構造４０を備える。

コア本体１０は、矩形状の板部１１と、板部１１の片面から突出する互いに平行な複数の歯部１２と、を有する。複数の歯部１２は、図１に示すＺ方向に突出し、Ｘ方向およびＺ方向に（Ｘ－Ｚ平面に沿って）延在し、Ｙ方向に並列している。コア本体１０は、複数の歯部１２間に溝１３を有する。図２に示すように、歯部１２には、隣接する溝１３に跨って配置される巻線３が、巻回される。なお、図２以降に示すＸ、Ｙ、Ｚで示す座標軸の方向は、図１に対応している。

図１に示すように、コア本体１０は、複数の櫛型形状の鋼板１４を、図１のＸ方向に積層した積層鋼板からなる。鋼板１４としては、ケイ素鋼板等の電磁鋼板からなる薄板が用いられる。鋼板１４は、所定の磁極形状を有し、形状を揃えて積層されることでコア本体１０を構成する。

ブロック２０は、金属により直方体状に構成されている。ブロック２０は、コア本体１０の内部であって、複数の歯部１２のうちの適宜に離れた箇所にある複数の歯部１２の根元部分に埋設される。ブロック２０が歯部１２の根元部分に埋設される理由の一つは、コア本体１０の大きさ（特に、Ｚ方向の大きさ）を抑えるためである。図２に示すように本実施形態では、コア本体１０の長手方向（図１でＹ方向）の両端部に１つずつと、中央部分に２つの計４つのブロック２０が用いられる。ブロック２０は、コア本体１０に設けられた鋼板１４の積層方向（Ｘ方向）に貫通する貫通孔１５内に、配置される。ブロック２０は、コア本体１０に接着等の手段で固着される。なお、ブロック２０の数は４つに限定されず、設計要件等に応じて任意に設定される。

図３に示すように、雌ねじ孔２５は、その軸線方向がＺ方向に延在する。雌ねじ孔２５は、本開示の締結用孔の一例を構成する。雌ねじ孔２５は、ブロック２０の板部１１側の表面２１に開口する状態に、ブロック２０に設けられる。雌ねじ孔２５は、表面２１に開口する開口部２５ａを有する。雌ねじ孔２５には、後述する雄ねじ部材６０の雄ねじ部６１が開口部２５ａからねじ込まれて締結される。雌ねじ孔２５は、本実施形態ではブロック２０の長手方向（図１でＸ方向）に所定間隔をおいて２つ設けられる。なお、雌ねじ孔２５の数は限定されず、設計要件等に応じて任意に設定される。

図３に示すように、ねじ挿通部材３０は、その軸線方向がＺ方向に延在する円筒形状の部材である。ねじ挿通部材３０は、その内部にねじ挿通孔３１を有する。ねじ挿通部材３０は、本開示の締結具挿通部材の一例を構成する。ねじ挿通孔３１は本開示の締結具挿通孔の一例を構成する。ねじ挿通部材３０は、各雌ねじ孔２５に対応してコア本体１０に設けられる嵌合孔１０ａに、雌ねじ孔２５と概ね同心状に嵌合される。嵌合孔１０ａは、コア本体１０の板部１１の表面１１ａ側の外部と雌ねじ孔２５の内部とを連通する。円筒状のねじ挿通部材３０においては、外径がブロック２０の幅寸法（図３でＹ方向長さ）よりもやや小さく、かつ、内径（ねじ挿通孔３１の内径）が雌ねじ孔２５の内径よりも大きい。ねじ挿通部材３０は、雌ねじ孔２５の開口部２５ａを囲んでいる。

図３に示すように、シール構造４０は、ブロック２０に設けられる溝部４１と、ねじ挿通部材３０に設けられ溝部４１に嵌合する嵌合部４２と、を有する。溝部４１は円筒形状のスリット（円環状の有底溝）であって、ブロック２０の表面２１に設けられている。嵌合部４２は、ねじ挿通部材３０のブロック２０に対向する側の一端部で構成される。嵌合部４２は、溝部４１に対して例えば圧入されて、溝部４１の内周面および外周面に密着する状態に嵌合される。シール構造４０は、ねじ挿通部材３０が雌ねじ孔２５の開口部２５ａを囲んだ状態で、開口部２５ａからねじ挿通部材３０の外周部側への液体の通過を遮断する。なお、液体の通過を遮断するように設計されていれば、不可避的に液体が通過することがあってもよい。

ねじ挿通部材３０は、金属や樹脂等により成形される。ねじ挿通部材３０が樹脂製の場合、ねじ挿通部材３０を射出成形により製造することができる。また、樹脂を嵌合孔１０ａにインサート成形してねじ挿通部材３０をコア本体１０に一体成形してもよい。インサート成形を行う場合には、コア本体１０にブロック２０を装着したものを成形金型内にセットし、嵌合孔１０ａ内および溝部４１内に樹脂を注入して、溝部４１内の嵌合部４２とともにねじ挿通部材３０およびシール構造４０を成形する。ねじ挿通部材３０をインサート成形により成形する場合、複数のねじ挿通部材３０を同時にコア本体１０に設けることができるので、生産性の向上が図られるという利点がある。

電機子コア１は、例えば図４に示すように工作機械等の送り軸（図示せず）に沿って移動可能に設けられる取り付け板５０に、ボルト等の雄ねじ部材６０によって固定される。取り付け板５０は、本開示の固定対象物の一例を構成する。電機子コア１は、取り付け板５０の取り付け孔５０ａに挿通させた雄ねじ部材６０の雄ねじ部６１が、ねじ挿通孔３１を介してブロック２０の雌ねじ孔２５の開口部２５ａから雌ねじ孔２５に螺合して締結されることで、ブロック２０を介して取り付け板５０に固定される。電機子コア１は、歯部１２側に配置される界磁磁極（図示せず）と組み合わされて、リニアモータを構成する。そのリニアモータは、図１のＹ方向に電機子コア１を直線的に駆動する。

本開示の第１実施形態に係る電機子コア１は、巻線３が巻回される複数の歯部１２を有し、積層鋼板からなるコア本体１０と、コア本体１０の内部に配置されるブロック２０と、ブロック２０に設けられる雌ねじ孔２５と、ねじ挿通孔３１を有するねじ挿通部材３０であって、ねじ挿通孔３１を介してコア本体１０の外部と雌ねじ孔２５の内部とが連通する状態にコア本体１０に配置可能なねじ挿通部材３０と、を備え、雄ねじ部材６０の雄ねじ部６１が、ねじ挿通孔３１を介して雌ねじ孔２５に螺合し締結されることで、ブロック２０を介してコア本体１０は、取り付け板５０に固定される。電機子コア１は、ねじ挿通部材３０が雌ねじ孔２５の開口部２５ａを囲んだ状態で、開口部２５ａからねじ挿通部材３０の外周部側への液体の通過を遮断するシール構造４０を有する。

第１実施形態の電機子コア１においては、例えば工作機械に使用されるオイルや切削液等の液体に電機子コア１が接触するような状況の場合、そのような液体（以下、単に「液体」という）は、カバー２によって電機子コア１へ浸入することが概ね阻止される。しかし、これ以外に、カバー２の孔２ａからカバー２の内部に入り込む液体が存在する。カバー２の孔２ａからカバー２の内部に入り込んだ液体は、ねじ挿通孔３１に入ってブロック２０の開口部２５ａの周囲（雄ねじ部６１の周囲）に到達する。その液体は、シール構造４０により、ねじ挿通部材３０の外周部側への通過が遮断される。すなわち、ねじ挿通部材３０の嵌合部４２が溝部４１に嵌合することにより、液体がねじ挿通部材３０の内側から外周部側に通過することが遮断される。

したがって、液体は、ねじ挿通部材３０の内側において、ブロック２０の開口部２５ａの周囲に溜るか、あるいは雌ねじ孔２５に浸入し、これにより、コア本体１０の内部（鋼板１４の間など）への液体の浸入が抑制される。その結果、電機子コア１への液体の浸入によるリニアモータの性能の低下や故障等の不具合の発生が抑制される。

次に、上記第１実施形態の説明を援用しつつ、本開示の第２および第３実施形態を説明する。なお、以下の説明において、上記第１実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略または簡略にし、主に相違点について説明する。

（第２実施形態）
図５は、第２実施形態に係るシール構造４０を示している。第２実施形態のシール構造４０は、ブロック２０とねじ挿通部材３０との間に設けられるシール部材４５を有する。シール部材４５は、ゴム等の弾性部材からなる円環状の部材であって、ブロック２０の表面２１に設けられた周溝２２に嵌合して設けられる。ねじ挿通部材３０の、ブロック２０に対向する円環状の端面は、シール部材４５にある程度の大きさの圧力が掛かった状態で圧接している。これによりシール部材４５は、やや潰れた状態で周溝２２内に嵌合される。

第２実施形態によれば、シール部材４５により、液体がねじ挿通部材３０の内側から外周部側に通過することが遮断される。これにより、第１実施形態と同様に、コア本体１０の内部（鋼板１４の間など）への液体の浸入が抑制され、その結果、電機子コア１への液体の浸入によるリニアモータの性能の低下や故障等の不具合の発生が抑制される。

（第３実施形態）
図６および図７は、上記第２実施形態のねじ挿通部材３０に鍔部３５が付加された第３実施形態を示している。

鍔部３５は、ねじ挿通部材３０の外部側の端部、すなわちブロック２０とは反対側の端部に設けられている。図６は、鍔部３５がコア本体１０の嵌合孔１０ａに途中まで嵌合された状態を示している。図６に示すように、鍔部３５は、自然状態では、ねじ挿通孔３１の軸方向内側（図６で下側）に傾斜する状態に屈曲形成されている。そして、図７に示すようにねじ挿通部材３０がシール部材４５に圧接する状態に嵌合孔１０ａに嵌合されると、鍔部３５は弾性変形してコア本体１０の板部１１の表面１１ａに弾性的に密着する。この状態で、鍔部３５は、ねじ挿通孔３１の軸方向（図７でＺ方向）に対して略直交する方向に延出する。ねじ挿通部材３０は、図４に示したように電機子コア１を取り付け板５０に固定する際に、取り付け板５０を介して押すことにより、嵌合孔１０ａに嵌合させることができる。

第３実施形態によれば、鍔部３５により、ねじ挿通部材３０が嵌合する嵌合孔１０ａへの液体の浸入が抑制される。したがって、コア本体１０の内部（鋼板１４の間など）への液体の浸入を、より一層抑制することが可能となる。

本開示のシール構造は、上記第１～第３実施形態のシール構造４０に限定されず、ねじ挿通部材３０が雌ねじ孔２５の開口部２５ａを囲んだ状態で、開口部２５ａからねじ挿通部材３０の外周部側への液体の通過を遮断する構成であれば、いかなる態様であってよい。
上記各実施形態では、雄ねじ部材６０をブロック２０に締結することで、ブロック２０を介してコア本体１０を取り付け板５０に固定しているが、ブロック２０に締結される本開示の締結具は、雄ねじ部材６０に限定されない。本開示の締結具は、ブロック２０に締結されることで、ブロック２０を介してコア本体１０が取り付け板５０に固定されるものであれば、いかなる態様であってもよい。

１ 電機子コア
３ 巻線
１０ コア本体
１２ 歯部
２０ ブロック
２５ 雌ねじ孔（締結用孔）
２５ａ 開口部
３０ ねじ挿通部材（締結具挿通部材）
３１ ねじ挿通孔（締結具挿通孔）
３５ 鍔部
４０ シール構造
４１ 溝部
４２ 嵌合部
４５ シール部材
５０ 取り付け板（固定対象物）
６０ 雄ねじ部材（締結具）
６１ 雄ねじ部

Claims (5)

1. 巻線が巻回される複数の歯部を有し、積層鋼板からなるコア本体と、
   前記コア本体の内部に配置されるブロックと、
   前記ブロックに設けられ、締結具が挿通される締結用孔と、
   締結具挿通孔を有する締結具挿通部材であって、前記締結具挿通孔を介して前記コア本体の外部と前記締結用孔の内部とが連通する状態に前記コア本体に配置可能な締結具挿通部材と、を備える、電機子コアであって、
   前記締結具挿通孔に挿通された前記締結具が前記締結用孔を介して前記ブロックに締結されることで、前記ブロックを介して前記コア本体は、固定対象物に固定され、
   前記電機子コアは、前記締結具挿通部材が前記締結用孔の開口部を囲んだ状態で、前記開口部から前記締結具挿通部材の外部への液体の通過を遮断するシール構造を有する、リニアモータの電機子コア。
2. 前記シール構造は、前記ブロックに設けられる溝部と、前記締結具挿通部材に設けられ前記溝部に嵌合する嵌合部と、を有する、請求項１に記載のリニアモータの電機子コア。
3. 前記シール構造は、前記ブロックと前記締結具挿通部材との間に設けられるシール部材を有する、請求項１に記載のリニアモータの電機子コア。
4. 前記締結具挿通部材は、前記ブロックとは反対側の端部から前記締結具挿通孔の軸方向に対して略直交する方向に延出する鍔部を有する、請求項１～３のいずれかに記載のリニアモータの電機子コア。
5. 前記締結具は雄ねじ部を有する雄ねじ部材であり、前記締結用孔は、前記雄ねじ部が螺合される雌ねじ孔である、請求項１～４のいずれかに記載のリニアモータの電機子コア。

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