JPH08205513A - 多相リニアモータの鉄心製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 材料費と、金型やプレス機械の設備費とを最
小限におさえる。 【構成】 固定子鉄心６には複数の歯状突起１０，１１
を片側に有する連続した帯状部材９を使用し、該帯状部
材９には歯丈の長い歯状突起１０と歯丈の短い歯状突起
１１とが所定の順序にて配列され、モータ相数等に対応
した個数の歯状突起１０，１１を固定子鉄板１３の１層
分に対応させかつ歯状突起１０，１１を軸方向に重ねて
該帯状部材９を螺旋状に巻き上げた後、軸方向に圧縮し
て各突極Ｐ１〜Ｐ１０を形成し、各突極には、モータ相
数等に対応した所定個の歯丈の長い歯状突起１０を積み
重ねてなる歯先部１２ａと、所定個の歯丈の短い歯状突
起１１を積み重ねてなる歯底部１２ｂとを軸方向に交互
配置してあり、その後、周方向の複数位置で固定子鉄板
１３，１３同士を相互固着させた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ハイブリッド型リニア
モータ、ＶＲ型リニアモータ、永久磁石型リニアモータ
などを含む多相リニアモータの鉄心製造方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】図８に従来のよく知られているシリンダ
形リニアモータの縦断面図を示す。

【０００３】図８において、シリンダ形リニアモータの
固定子１００の固定子鉄心１０１，１０２，１０３およ
び１０４は、リング形状をしており、それぞれの内周面
には軸方向に等ピッチで複数個の固定子小歯１０５が配
設されている。そして、これら固定子鉄心１０１，１０
２，１０３および１０４は、フレーム１１６により支持
され、またケーシングされる。

【０００４】該固定子鉄心１０１と１０２を相互につき
合わせ組み合わせることにより形成されるリング状の溝
部には、リング状巻線１０６が挟持されている。また、
これと同様に、該固定子鉄心１０３と１０４の間に形成
されるリング状の溝部には、リング状巻線１０７が挟持
されている。

【０００５】該シリンダ形リニアモータは、これら固定
子鉄心１０１と１０２、およびリング状巻線１０６によ
り１つの相を形成し、また、固定子鉄心１０３と１０
４、およびリング状巻線１０７により他の１つの相を形
成し、全体で２相を構成している。リング状の永久磁石
１０８は、前記２つの相を形成している固定子鉄心１０
１，１０２と固定子鉄心１０３，１０４との間に挟持さ
れ、移動子１０９の軸方向に着磁されている。

【０００６】移動子１０９の移動子鉄心１１０は、円筒
形状をしており、その外周面には複数個の移動子小歯１
１１が軸方向に等ピッチで配設されている。そして、該
移動子１０９は、ブラケット１１２と１１３により、軸
受１１４と１１５を介して軸方向に移動自在に支持され
る。

【０００７】前記固定子小歯１０５と移動子小歯１１１
とは、以下の位置関係にある。すなわち、固定子鉄心１
０４に配設された固定子小歯１０５が移動子小歯１１１
と丁度向き合っている場合において、固定子鉄心１０３
に配設された固定子小歯１０５は、固定子鉄心１０４に
比較して、歯ピッチの２／４だけ軸方向にずれた位置に
ある。また、固定子鉄心１０２に配設された固定子小歯
１０５は、固定子鉄心１０４に比較して、歯ピッチの１
／４だけ軸方向にずれた位置にある。さらに、固定子鉄
心１０１に配設された固定子小歯１０５は、固定子鉄心
１０４に比較して、歯ピッチの３／４だけ軸方向にずれ
た位置にある。

【０００８】このような構成にすることにより、該シリ
ンダ形リニアモータは、２相のハイブリッド型リニアモ
ータを構成している。

【０００９】しかし、前記構成のシリンダ形リニアモー
タは、巻線収納部を大きく取ることができず、相あたり
のアンペア導体数が大きく取れないため、推力が低いと
いう欠点があった。また、固定子鉄心１０１，１０４
は、固定子鉄心１０２，１０３よりも永久磁石１０８か
ら遠い位置にあるため、磁気回路が不均一であり、励磁
する相によって推力に違いがあるという欠点もあった。
さらに、原理的に、各相が軸方向に配置される構成とな
るため、モータの軸方向の長さが長くなり、さらにま
た、永久磁石１０８が固定子１００側にあるために、モ
ータケーシングを必要とすると同時に、移動子１０９の
軸方向の長さを固定子１００の軸方向の長さよりも長く
する必要があるために、移動子１０９の慣性が大きくな
るという欠点もあった。また同時に、多相化が困難であ
るという欠点もあった。

【００１０】このため、これらの欠点を解消するリニア
モータが、本発明者によって、既に提案されており、固
定子鉄心を形成する固定子鉄板の形状について、次のよ
うに開示している。すなわち、一方は、ｋを正の整数、
ｍを相数とすると、前記固定子鉄心を形成する固定子鉄
板は、２ｋｍ個の突極を有し、該突極は、前記固定個鉄
板の内周方向に、固定個小歯の歯先部を形成する突極が
ｍ個、その歯底部を形成する突極がｍ個の順に並んで１
組を形成し、その組がｋ組存在するように構成されたも
のである（特願平４−３３２７６１号、特願平４−３４
０２８０号）。

【００１１】他方は、ｋを１以上の整数、ｍを相数、ｎ
をｍ／２に最も近い値の整数とするとき、固定子鉄板
は、ｋｍ個の突極を有するとともに、移動子と対向する
前記突極の先端部が、前記移動子側からみて、内半径が
小さい突極がｎ個、内半径が大きい突極が（ｍ−ｎ）個
の順に並んで１組を形成するか、前記内半径が小さいｎ
個の突極と内半径が大きい（ｍ−ｎ）個の突極が所定の
配置に並んで１組を形成し、その組がｋ組存在するよう
に構成されたものである（特願平５−１００８１０）。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のリニアモータの場合、次のような問題点があった。 （１）固定子鉄心は帯状部材からリング状の固定子鉄板
を打ち抜き積層されるため、固定子鉄心として使用され
ず捨てられる部分があり、材料費のむだが発生してい
る。 （２）また、固定子外径の大きいものを製造する場合に
は、材料費のむだが多くなるだけでなく、固定子鉄板を
打ち抜くための金型も大きくなるので、金型費の増大や
大型のプレス機械が必要になるなど設備費が増大する。

【００１３】本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされ
たものであって、その目的は、前記問題点を解消し、材
料費のむだを極力おさえるとともに、金型やプレス機械
の設備費を最小限におさえることができる多相リニアモ
ータの鉄心製造方法を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、内向きに突出した複数の突極を有し複数
層の固定子鉄板を同心配置にて軸方向に積層してなる固
定子鉄心を備えた固定子と、該固定子内に軸方向に移動
自在に支持された移動子とを設け、前記固定子の突極に
は軸方向に等ピッチで複数個の固定子小歯を形成し、周
方向に隣接する前記固定子小歯が軸方向に互いに一定の
ずれを持って配設されている多相リニアモータの鉄心製
造方法において、前記固定子鉄心には前記突極の断面形
状に合わせた輪郭の複数の歯状突起を片側に有する連続
した帯状部材を使用し、モータ相数をｍ、ｋを１以上の
整数とし、またｍが奇数のときにはａ＝１、ｍが偶数の
ときにはａ＝２とすると、該帯状部材には歯丈の長い歯
状突起と歯丈の短い歯状突起とが所定の順序にて配列さ
れたａｋｍ² 個を単位とする単位歯状突起を繰り返し形
成し、ｋｍ個の歯状突起を前記固定子鉄板の１層分に対
応させかつ前記歯状突起を軸方向に重ね合わせて該帯状
部材を螺旋状に巻き上げた後、軸方向に圧縮して各突極
を形成し、該各突極には、ｎをａｍ／２以下であってａ
ｍ／２に最も近い整数とするとき、ｎ個の歯丈の長い歯
状突起を積み重ねてなる歯先部と（ａｍ−ｎ）個の歯丈
の短い歯状突起を積み重ねてなる歯底部とを軸方向に交
互配置し、その後、接触し合う前記固定子鉄板を周方向
の複数位置で相互固着させたことを特徴とする。

【００１５】

【作用】本発明に係る多相リニアモータの鉄心製造方法
は、固定子鉄心には突極の断面形状に合わせた輪郭の複
数の歯状突起を片側に有する連続した帯状部材を使用
し、歯丈の長い歯状突起と歯丈の短い歯状突起とが所定
の順序にて配列された該帯状部材が所定個数の歯状突起
を内周側に持ち、該歯状突起が軸方向に重なるように該
帯状部材を螺旋状に巻き上げることによって、固定子外
径寸法の半分以下の幅の連続した帯状部材で固定子鉄心
を形成できるとともに、各突極には歯丈の長い歯状突起
と歯丈の短い歯状突起とが所定の順序で積み重ねられて
いるため、突極内周面に軸方向小歯を形成することを可
能にする。

【００１６】

【実施例】本発明の実施例について、モータ相数をｍ＝
５、１以上の整数としてｋ＝２、また、ｍが奇数なので
ａ＝１である場合を例として、図面を参照しながら詳細
に説明する。

【００１７】図１は本発明の実施例に係る多相リニアモ
ータを示す縦断面図、図２はその固定子鉄心を示す平面
図である。この多相リニアモータ１は、ブラケット３，
４を固定子鉄心６の両端に組付け、該固定子鉄心６には
図３に示す連続した帯状部材９を使用しており、かかる
固定子鉄心６を備えた固定子７内に軸方向に移動自在に
支持された移動子２０を設けてある。

【００１８】両ブラケット３，４は、中央に貫通孔３
ａ，４ａ及び座ぐり穴３ｂ，４ｂを有し、これらの周囲
に内向きの環状溝３ｃ，４ｃを設けることによって内向
きに突出形成した嵌合部３ｄ，４ｄをそれぞれ一体に備
えている。そして、両ブラケット３，４は、貫通孔３
ａ，４ａにモータ軸２１を挿通し、座ぐり穴３ｂ，４ｂ
に嵌入した軸受け２２，２２によって該モータ軸２１を
回転自在且つ軸方向に移動自在に支承し、環状溝３ｃ，
４ｃに各固定子巻線Ｗ１，Ｗ６等の上下端部を受容し、
嵌合部３ｄ，４ｄの外周に固定子鉄心６の両端の内径部
６ａ，６ａが嵌合している。

【００１９】固定子鉄心６は、内向きに突出し周方向に
等角度間隔にて１０個の突極Ｐ１〜Ｐ１０を備え、軸方
向に等ピッチで各突極Ｐ１〜Ｐ１０の内周面に複数個の
固定子小歯１２を形成し、周方向に隣接する固定子小歯
１２が軸方向に互いに一定のずれを持って配設されてい
る。

【００２０】図３は固定子鉄心に使用される帯状部材を
展開した状態の部分平面図である。帯状部材９は、固定
子鉄心６の突極の断面形状に合わせた輪郭を有する歯丈
の長い歯状突起１０と歯丈の短い歯状突起１１とを片側
に有し、歯丈の長い歯状突起１０と歯丈の短い歯状突起
１１とがモータの相数等により決まる所定の順序で等ピ
ッチにて配設されている。各歯状突起１０，１１は、大
きさがほぼ同一に揃っている基部１０ａ，１１ａとこの
基部１０ａ，１１ａの先端で両側へ張り出した張出片１
０ｂ，１１ｂとを一体に有し、固定子鉄心６の半径方向
における張出片１０ｂ，１１ｂの寸法のみが異なってい
る。

【００２１】かかる帯状部材９を用いた固定子鉄心６
は、１層分の固定子鉄板１３の歯状突起１０，１１の合
計個数がｋｍ＝１０であり、各突極Ｐ１〜Ｐ１０の内周
面に軸方向に等ピッチにて配置した複数個の固定子小歯
１２を有し、歯丈の長い歯状突起１０によって固定子小
歯１２の歯先部１２ａを、歯丈の短い歯状突起１１によ
って固定子小歯１２の歯底部１２ｂをそれぞれ形成して
いる。また、固定子鉄心６は、外周寄りの広幅溝１５及
び内周寄り位置の狭幅溝１６が軸方向に連続して形成さ
れている。

【００２２】そして、固定子７は、導線を広幅溝１５内
に軸方向に沿って通し、固定子鉄板１３の枚数分の歯状
突起１０，１１を重ね合わせてなる各突極Ｐ１〜Ｐ１０
に、図２に二点鎖線で示すように、個別に該導線を巻き
回して固定子巻線Ｗ１〜Ｗ１０を設けてある。

【００２３】図４は本発明の実施例に係る固定子鉄心の
各突極Ｐ１〜Ｐ１０の内周面に形成された固定子小歯の
配列状態を移動子２０側から見た展開図であって、ハッ
チングを施した部分が歯先部１２ａ、ハッチングがない
部分が歯底部１２ｂを示している。

【００２４】固定子小歯１２の配列は、ａｋｍ² ＝５０
個を単位とする単位歯状突起を繰り返し形成し、合計で
ｋｍ＝１０個の歯状突起１０，１１を固定子鉄板１３の
１層分に対応させかつ歯状突起を軸方向に重ねあわせ
て、ａｋｍ² ／ｋｍ＝ａｍ、即ち５個の歯状突起の積み
重ねを単位として軸方向に周期的に積み重ねを繰り返
す。また、ａｍ＝５個の積み重ねにおいては、ａｍ／２
以下であってａｍ／２に最も近い整数であるｎ＝２個の
歯丈の長い歯状突起１０と、（ａｍ−ｎ）＝３個の歯丈
の短い歯状突起１１とが順に交互に積み重ねられ、これ
らがそれぞれ歯先部１２ａ及び歯底部１２ｂを構成して
いる。

【００２５】ここで、帯状部材９の板厚をｔとすると、
各突極Ｐ１〜Ｐ１０には、歯ピッチがａｍｔ＝５ｔであ
って、歯厚がｎｔ＝２ｔの歯先部１２ａと歯厚が３ｔの
歯底部１２ｂとが形成されている。しかも周方向に隣接
する固定子小歯１２は互いに軸方向に歯ピッチの２／５
のずれをもって配設されている。

【００２６】移動子２０は、モータ軸２１上に二つの磁
極鉄心２３，２４と、これらの両磁極鉄心２３，２４の
間に挟持され且つ軸方向に磁化されたリング状の永久磁
石２５とが配設されている。そして、両磁極鉄心２３，
２４の外周面には、固定子小歯１２に対向して、軸方向
に該固定子小歯１２と同一の等ピッチにて複数個の移動
子小歯２６が配設されており、両磁極鉄心２３，２４の
移動子小歯２６が軸方向に互いに歯ピッチの１／２のず
れをもって配設されている。移動子小歯２６は、固定子
小歯１２と同様に、歯先部２６ａと歯底部２６ｂとから
なっている。

【００２７】次に、本発明の上記実施例に係る多相リニ
アモータ１の鉄心製造方法について説明する。歯丈の長
い歯状突起１０及び歯丈の短い歯状突起１１の先端は、
後述の打抜金型に内蔵されかつ各歯状突起毎に出没可能
に設けられた複数の可動パンチ３３（図５及び図６参
照）の打ち抜き動作により、所定の形状となるように、
周期的に繰り返す順序に従って打ち抜き形成される。帯
状部材９は、歯丈の長い歯状突起１０に係合する可動パ
ンチ３３を不作動状態とし、歯丈の短い歯状突起１１に
係る可動パンチ３３を作動状態として、歯丈の長い歯状
突起１０及び歯丈の短い歯状突起１１が打ち抜き形成さ
れる。

【００２８】図５は打抜金型に内蔵する可動パンチの制
御を説明するための要部構成図である。帯状部材９の歯
丈の長い歯状突起１０及び歯丈の短い歯状突起１１の先
端に対応して、可動パンチ３３が設けられている。複数
の可動パンチ３３は、打抜金型３１に内蔵され、かつ歯
丈の長い歯状突起１０及び歯丈の短い歯状突起１１毎に
出没可能、すなわち突出、復帰可能であり、個別の各ソ
レノイド３４を接続電線３２ａで接続したパンチ制御装
置３２により、所定の配列順序に従い、選択的に各ソレ
ノイド３４を作動させて、出没制御される。

【００２９】図６は複数の可動パンチのうちの一つにつ
き制御状態を理解し易く示した説明図であり、図６
（ａ）はその作動状態（出）を示し、図６（ｂ）はその
不作動状態（没）を示す。可動パンチ３３は、打抜金型
３１内に同図において上下方向に移動可能に配設される
とともに、その先端には凸部３３ａ及び凹部３３ｂが形
成されており、凸部３３ａの先端面がソレノイド３４の
付勢力により同図で右方向に駆動させるカム部材３５の
先端面３５ａに当接している。

【００３０】そして、パンチ制御装置３２からのオン信
号が、ソレノイド３４に入力されると、該ソレノイド３
４の作動によりカム部材３５が右方向に移動する。この
カム部材３５の移動により、該カム部材３５の凸部３５
ａと可動パンチ３３の凸部３３ａとが当接すると、該可
動パンチ３３は打抜金型３１の外面から突出して、図６
（ａ）に示す作動状態となる。

【００３１】また、パンチ制御装置３２からオフ信号が
ソレノイド３４に入力されると、カム部材３５は図示し
ない復帰手段により、左方向に復帰する。このカム部材
３５の復帰により、カム部材３５の凸部３５ａと可動パ
ンチ３３の凸部３３ａとが相手側の凹部に入り込み、可
動パンチ３３は図示しない復帰手段により、打抜金型３
１の外面から引込んで、図６（ｂ）に示す不作動状態に
なる。

【００３２】固定子鉄心６には、上述の如き方法によっ
て各歯状突起１０，１１を片側にのみ形成した帯状部材
９を使用し、合計でｋｍ＝１０個の歯状突起１０，１１
を固定子鉄板１３の１層分に対応させ、図７に示すよう
に、歯状突起１０，１１を軸方向に重ねて該帯状部材９
を螺旋状に巻き上げ重ね合わせる。

【００３３】次いで、その螺旋状に巻き上げ重ね合わせ
たものを軸方向に圧縮して互いに密着させ、これによ
り、各突極Ｐ１〜Ｐ１０では、重ね合わせた２個の歯丈
の長い歯状突起１０と、重ね合わせた３個の歯丈の短い
歯状突起１１とが軸方向に交互配置を繰り返し、図４に
示すように、周方向に隣合う固定子小歯１２が軸方向に
互いに歯ピッチの２／５のずれをもって配設される。そ
の後、接触し合う各固定子鉄板１３，１３の周方向の複
数位置で該各固定子鉄板１３，１３同士を相互固着させ
る。

【００３４】本発明の上記実施例において、固定子７の
対向する突極の固定子巻線同士を結線してひとつの相巻
線とすることにより、５相のハイブリッド型リニアパル
スモータを構成することができる。

【００３５】なお、本発明は、上記実施例によって限定
されるものではなく、その要旨から逸脱しない範囲で種
々の変形が可能である。例えば、５相以外の任意の相数
の多相リニアモータの鉄心製造方法に適用できる。

【００３６】

【発明の効果】本発明は、上述の如く構成され、固定子
鉄心には突極の断面形状に合わせた輪郭を有する複数の
歯状突起を片側に有する連続した帯状部材を使用し、固
定子鉄心が連続した帯状部材を螺旋状に巻き上げた後、
軸方向に圧縮し、その後、接触し合う固定子鉄板同士を
周方向の複数位置で相互固着させて形成されることによ
り、材料費のむだを極力おさえ、金型やプレス機械を小
型化して設備費を最小限におさえることができるという
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る多相リニアモータを示す
縦断面図である。

【図２】本発明の実施例に係る多相リニアモータの固定
子鉄心を示す平面図である。

【図３】本発明の実施例に係る帯状部材を示す部分平面
図である。

【図４】本発明の実施例に係る固定子鉄心の各突極の内
周面に形成された固定子小歯の配列状態を移動子側から
見た展開図である。

【図５】本発明の実施例に係る帯状部材の歯状突起を打
抜き形成する可動パンチの制御を説明するための要部構
成図である。

【図６】本発明の実施例に係る打抜金型に内蔵された可
動パンチの制御状態を示す説明図であり、（ａ）はその
作動状態図、（ｂ）はその不作動状態図である。

【図７】本発明の実施例に係る多相リニアモータの鉄心
製造方法を説明するための斜視図である。

【図８】従来の多相リニアモータを示す縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 多相リニアモータ ６ 固定子鉄心 ７ 固定子 ９ 帯状部材 １０ 歯丈の長い歯状突起 １１ 歯丈の短い歯状突起 １２ 固定子小歯 １２ａ 歯先部 １２ｂ 歯底部 １３ 固定子鉄板 ２０ 移動子 ２１ モータ軸 ３１ 打抜金型 ３２ パンチ制御装置 ３３ 可動パンチ ３４ ソレノイド ３５ カム部材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内向きに突出した複数の突極を有し複数
   層の固定子鉄板を同心配置にて軸方向に積層してなる固
   定子鉄心を備えた固定子と、該固定子内に軸方向に移動
   自在に支持された移動子とを設け、前記固定子の突極に
   は軸方向に等ピッチで複数個の固定子小歯を形成し、周
   方向に隣接する前記固定子小歯が軸方向に互いに一定の
   ずれを持って配設されている多相リニアモータの鉄心製
   造方法において、前記固定子鉄心には前記突極の断面形
   状に合わせた輪郭の複数の歯状突起を片側に有する連続
   した帯状部材を使用し、モータ相数をｍ、ｋを１以上の
   整数とし、またｍが奇数のときにはａ＝１、ｍが偶数の
   ときにはａ＝２とすると、該帯状部材には歯丈の長い歯
   状突起と歯丈の短い歯状突起とが所定の順序にて配列さ
   れたａｋｍ² 個を単位とする単位歯状突起を繰り返し形
   成し、ｋｍ個の歯状突起を前記固定子鉄板の１層分に対
   応させかつ前記歯状突起を軸方向に重ね合わせて該帯状
   部材を螺旋状に巻き上げた後、軸方向に圧縮して各突極
   を形成し、該各突極には、ｎをａｍ／２以下であってａ
   ｍ／２に最も近い整数とするとき、ｎ個の歯丈の長い歯
   状突起を積み重ねてなる歯先部と（ａｍ−ｎ）個の歯丈
   の短い歯状突起を積み重ねてなる歯底部とを軸方向に交
   互配置し、その後、接触し合う前記固定子鉄板を周方向
   の複数位置で相互固着させたことを特徴とする多相リニ
   アモータの鉄心製造方法。