JPH10225093A - リニアモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 界磁マグネットと対峙する電機子に対して、
コア突極の先端部に集磁部分を設けた場合でも十分な巻
数でコイル巻線を巻回できる構造を採用することによ
り、モータ出力を向上することのできるリニアモータを
提供すること。 【解決手段】 リニアモータの電機子５において、コア
５１から垂直に突出している一対の突極５２、５３の先
端部には集磁ヨーク板５５、５６が溶接などの方法で取
り付けられている。これらの集磁ヨーク板５５、５６は
コア５１にコイル巻線５４を巻回した後に取り付けられ
たもので、コイル巻線５４を巻回する際に邪魔にならな
い。従って、コイル巻線５４を均等に、かつ十分な巻数
で巻回できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固定子に沿って移
動子を直線移動させるリニアモータに関するものであ
る。さらに詳しくは、リニアモータの電機子構造に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】リニアモータでは、図４に示すように、
固定子および移動子のうちの一方側に界磁マグネット１
０２を構成し、他方側に電機子１０３を構成することに
より、電機子１０３と界磁マグネット１０２との間に発
生させた磁気力（磁気的吸引力または磁気的反発力）に
よって移動子を駆動するようになっている。すなわち、
界磁マグネット１０２では移動子の移動方向（矢印Ｃで
示す。）にＮ極とＳ極とが交互に形成されている一方、
電機子１０３では、界磁マグネット１０２に対向配置さ
れたコア１３１に対してコイル巻線１３４が巻回されて
いる。コア１３１には界磁マグネット１０２に向けて突
出した１対の突極１３２、１３３が構成され、これらの
突極１３２、１３３の間がコイル巻線１３４の巻回部と
なっている。また、突極１３２、１３３の先端部は、界
磁マグネット１０２との間に発生する磁気力を増大させ
ることを目的に、コイル巻線１３４を部分的に覆うよう
に傘状に拡がる集磁部１３５、１３６となるように加工
されている。

【０００３】このような構造のコア１３１を用いた場合
に、コイル巻線１３４の巻回工程では、突極１３２、１
３３の先端部に傘状の集磁部１３５、１３６が一体に構
成されていることから、集磁部１３５、１３６を避ける
ようにしてコイル巻線１３４をコア１３１に対して巻回
していく。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従って、従来のリニア
モータ１０１では集磁部１３５、１３６を避けるように
してコイル巻線１３４を巻回せざるを得ないため、突極
１３２、１３３の基部付近、すなわち、集磁部１３５、
１３６の影になる部分では、コア１３１にコイル巻線１
３４が巻回されない部分やコイル巻線１３４の巻数が著
しく少ない部分が発生する。それ故、従来のリニアモー
タ１０１では、突極１３２、１３３の先端部に集磁部１
３５、１３６を構成すると、その分、コイル巻線１３４
の巻数が少なくなるため、集磁部１３５、１３６を設け
たわりにはモータ出力を十分に高めることができないと
いう問題点がある。

【０００５】以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、
界磁マグネットに対峙する電機子に対して、コア突極の
先端部に集磁部分を設けた場合でも十分な巻数でコイル
巻線を巻回できる構造を採用することにより、モータ出
力を向上することのできるリニアモータを提供すること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、固定子、および該固定子に沿って直線
移動可能な移動子のうちの一方側において該移動子の移
動方向に沿って異なる磁極が交互に形成された界磁マグ
ネットと、前記固定子および前記移動子のうちの他方側
において前記界磁マグネットとの間に発生する磁気力に
よって前記移動子を前記移動方向に移動させる電機子と
を有するリニアモータにおいて、前記電機子は、前記界
磁マグネットに対して対向配置されたコアと、該コアか
ら前記界磁マグネットに向けて突出した突極対と、該突
極対の間で前記コアに巻回されたコイル巻線と、該コイ
ル巻線の少なくとも一部を覆うように前記突極の先端部
に取り付けられた集磁ヨーク板とを備えていることを特
徴とする。

【０００７】すなわち、本発明では、コア突極の先端部
に構成した集磁部分はあくまで突極とは別体の集磁ヨー
ク板から構成されているので、コイル巻線をコアに巻回
した後に、集磁ヨーク板を突極の先端部分に取り付ける
ことができる。従って、コイル巻線をコアに巻回する際
には集磁ヨーク板がない状態なので、この集磁ヨーク板
を避けるようにコイル巻線を巻回しなければならないと
いう制約がない。このため、コイル巻線をコアに広い範
囲で均等に、かつ十分な巻数で巻回することできるの
で、モータ出力の向上を図ることができる。また、コイ
ル巻線をコアに巻回した後に、集磁ヨーク板を突極の先
端部分に取り付けるので、集磁ヨーク板については、コ
イル巻線を巻回するための広い隙間を集磁ヨーク板の間
に確保できる大きさでなければならないという制約もな
い。それ故、コアに巻回したコイル巻線を広く覆うよう
な集磁ヨーク板を用いることができるなど、モータ出力
を向上させるための設計の自由度が高い。さらに、集磁
ヨーク板以外の電機子構成部品をそのままにして集磁ヨ
ーク板の厚さなどを設計変更するだけで、電機子と界磁
マグネットとの間に発生する磁気力を調整、変更できる
という利点もある。

【０００８】本発明において、前記集磁ヨーク板の厚さ
寸法は、該集磁ヨーク板と前記界磁マグネットとの隙間
寸法に対して０．９倍から１．１倍までの範囲にあるこ
とが好ましい。このように構成すると、電機子と界磁マ
グネットとの間に発生する磁気力（移動子と固定子との
間に発生する磁気力）を妥当な値にすることができる。
すなわち、集磁ヨーク板の厚さ寸法が界磁マグネットと
の隙間寸法に対して厚すぎると、移動子と固定子との吸
引力が大きすぎて、それらの間に発生する摺動ロスが増
大してしまう一方、集磁ヨーク板の厚さ寸法が界磁マグ
ネットとの隙間寸法に対して薄すぎると、移動子と固定
子との吸引力が小さすぎて、モータの非駆動時に移動子
が不用意に移動してしまうが、このような問題点は集磁
ヨーク板の厚さ寸法と、界磁マグネットとの隙間寸法と
を上記の関係に設定することにより解消することができ
る。

【０００９】本発明において、前記コアに対しては、前
記コイル巻線の巻回部分の両側から周囲に張り出して前
記コイル巻線の巻き崩れを防止するインシュレータが取
り付けられていることが好ましい。本発明では、コイル
巻線を均等に、かつ十分な巻数で巻回できる分、コイル
巻回部分の両側で巻き崩れが発生しやすくなるが、コイ
ル巻線の巻回部分の両側から周囲に張り出すインシュレ
ータを用いれば、コイル巻回部分の両側での巻き崩れを
確実に防止できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して本発明の
実施の形態を説明する。

【００１１】（全体構成）図１（ａ）は、本発明を適用
したリニアモータの概略構成図であり、この図には、移
動子の側面（図１（ａ）のＡ−Ａ線より左側）および縦
断面（図１（ａ）のＡ−Ａ線より右側）と、固定子の概
略構成とを示してある。また、図１（ｂ）、（ｃ）は、
このリニアモータの移動子の平面図、および底面をそれ
ぞれ示してある。

【００１２】図１（ａ）に示すように、リニアモータ１
は、界磁マグネット１３およびこの界磁マグネット１３
の上方位置に配置された給電基板１４が固定子２の側に
構成され、２つの電機子５（電機子５Ａ、５Ｂ）が移動
子３の側に構成されている。固定子２の側において、界
磁マグネット１３では移動子３の移動方向（矢印Ａで示
す。）にＮ極とＳ極とが交互に形成されている。また、
給電基板１４の下面には、後述する移動子３のブラシが
接触する整流子パターンが構成されている。

【００１３】（移動子の構造）図１（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）において、移動子３では、略長方形の平面形状を
有する合成樹脂製のフレーム４に対して２つの電機子５
が搭載され、このフレーム４の底面には、ローラー７、
８が取り付けられている。フレーム４には、その長手方
向に沿って２つの矩形の電機子配置穴４１、４２が構成
され、そこに電機子５（電機子５Ａ、５Ｂ）がそれぞれ
配置されている。また、フレーム４には、片側の側面か
ら上方に向けて垂直に起立する突部４３、４４が構成さ
れ、この突部４３、４４には貫通孔４３１、４４１が構
成されている。これらの突部４３、４４および貫通孔４
３１、４４１は、リニアモータ１をカーテンの開閉用に
用いる際にカーテンの端部分をカーテン取付け用金具を
介して保持するためのものである。

【００１４】（電機子の構造）電機子５（電機５Ａ、５
Ｂ）はいずれも同じ構造を有しているので、図１（ａ）
を参照して、一方の電機子５Ａを中心に説明する。電機
子５には、界磁マグネット１３に対向配置されたコア５
１と、コア５１の両端から界磁マグネット１３に向けて
平行に突出する一対の突極５２、５３と、これらの突極
５２、５３の間においてコア５１に対して巻回されたコ
イル巻線５４とが構成されている。コア５１および突極
５２、５３は、複数枚のコア板を積層加締めなどで一体
化することによって構成されている。

【００１５】本形態では、コア５１のうち、突極５２、
５３で挟まれたコイル巻回部分には合成樹脂製のインシ
ュレータ５７が被せられ、このインシュレータ５７の上
から前記のコイル巻線５４が巻回されている。インシュ
レータ５７には、コイル巻線５４の巻回部の両側からコ
ア５１の周囲に向けて張り出すフランジ状の鍔部５７
１、５７２が構成され、これらの鍔部５７１、５７２に
よって、巻回したコイル巻線５４の巻き崩れを防止する
ようになっている。

【００１６】また、本形態では、コア５１の突極５２、
５３の先端部（下端部）のそれぞれには、コイル巻線５
４を部分的に覆う鉄板からなる集磁ヨーク板５５、５６
が溶接などの方法により取り付けられている。これらの
集磁ヨーク板５５、５６は、所定の隙間を介して界磁マ
グネット１３に対向している。ここで、集磁ヨーク板５
５、５６は、あくまでコア５１や突極５２、５３とは別
体のもので構成され、コア５１に対するコイル巻線５５
の巻回工程を終えた後に、突極５２、５３の先端部に取
り付けられたものである。本形態において、集磁ヨーク
板５５、５６の厚さ寸法はいずれも、集磁ヨーク板５
５、５６と界磁マグネット１３との隙間寸法に対して
０．９倍から１．１倍までの範囲に設定されている。

【００１７】なお、フレーム４の上面のうち、電機子５
の側方位置からは、電機子５のコイル巻線５４に給電を
行うための薄い金属板からなるブラシ９、１０が斜め上
方に延びており、このブラシ９、１０に対しては、コイ
ル巻線５４の両端末がそれぞれ配線接続されている。ま
た、ブラシ９、１０は、それ自身が有するばね性によっ
て、ブラシ９、１０の先端部分に構成されている接点
が、前述の給電基板１４の下面に構成されている整流子
パターンに弾性をもって接触するようになっている。こ
こで、整流子パターンは、２系列のパターンがそれぞれ
方形波状の繰り返しパターンをもって移動子３の移動方
向に交互に並ぶように構成され、移動子３がいずれの位
置に移動してもブラシ９、１０には常に異なる極性の電
位が印加されるようになっている。このため、リニアモ
ータ１の駆動時には、電機子５と界磁マグネット１３と
の間に磁気力（磁気的吸引力または磁気的反発力）が発
生し、この磁気力によって、移動子３は固定子２に沿っ
て移動する。

【００１８】（ガイドケース内への移動子３および固定
子２の実装構造）このように構成した移動子３および固
定子２（リニアモータ１）は、たとえば、図２に示すケ
ース内に配置されて、カーテン開閉用の直線駆動装置な
どを構成する。

【００１９】図２は、リニアモータ１を用いたカーテン
開閉用の直線移動装置を図１（ａ）におけるＢ−Ｂ線で
切断した様子を示す説明図である。

【００２０】この図に示す直線駆動装置１０では、全体
として角筒状を呈するガイドケース２０内に移動子３お
よび固定子２が収納されている。ガイドケース２０の底
壁２１には金属板１５を介して界磁マグネット１３が固
定され、ガイドケース２０の上壁２２には給電基板１４
が固定されている。界磁マグネット１３の両側には、ガ
イドケース２０の底壁２１から垂直に立ち上がった２本
のレール２３、２４が構成されている。移動子３は、こ
のレール２３、２４の上にローラー７、８（図１を参
照。）が乗るようにしてガイドケース２０の内部に搭載
されている。この状態で、電機子５のブラシ９、１０は
給電基板１４に構成されている整流子パターンに電気接
続する。ガイドケース２０の一方の側面部に形成された
開口溝２５からは、移動子３の側面部に形成された突部
４３、４４が突出している。このように構成した直線駆
動装置１０は、乗用車内などに所定の向きで取り付けら
れ、突部４３、４４を介してカーテンの端部を保持する
ことによってカーテンの開閉を行う。

【００２１】（本形態の効果）このように、本形態に係
るリニアモータ１では、突極５２、５３の先端部に構成
した集磁部分はあくまで突極５２、５３とは別体の集磁
ヨーク板５５、５６から構成されているので、コイル巻
線５４をコア５１に巻回した後に、集磁ヨーク板５５、
５６を突極５２、５３の先端部分に取り付けることがで
きる。従って、コイル巻線５４をコア５１に巻回する際
には集磁ヨーク板５５、５６がないので、この集磁ヨー
ク板５５、５６を避けるようにコイル巻線５４を巻回し
なければならないような制約がない。このため、コイル
巻線５４をコア５１の広い範囲にわたって均等に、かつ
十分な巻数で巻回することできるので、モータ出力の向
上を図ることができる。また、コイル巻線５４をコア５
１に巻回した後に、集磁ヨーク板５５、５６を突極５
２、５３の先端部分に取り付けるので、集磁ヨーク板５
５、５６については、集磁ヨーク板５５、５６の間にコ
イル巻線５４を巻回するための広い隙間を集磁ヨーク板
５５、５６の間に確保できる大きさでなければならない
という制約もない。それ故、コア５１に巻回したコイル
巻線５４を広く覆うような集磁ヨーク板５５、５６を用
いることができるなど、モータ出力を向上させるための
設計の自由度が高い。さらに、集磁ヨーク板５５、５６
以外の電機子構成部品をそのままにして、集磁ヨーク板
５５、５６の厚さを設計変更するだけで、電機子５と界
磁マグネット１３との間に発生する磁気力を変更できる
などの利点もある。

【００２２】この場合に、コイル巻線５４を均等に、か
つ十分な巻数で巻回できる分、コイル巻回部分の両側で
巻き崩れが発生しやすくなるが、本形態では、コイル巻
回部分の両側から周囲に張り出すインシュレータ５７を
コア５１に取り付けてあるので、コイル巻線５４の巻き
崩れを確実に防止できる。

【００２３】また、本形態では、集磁ヨーク板５５、５
６として、集磁ヨーク板５５、５６と界磁マグネット１
３との隙間寸法に対して０．９倍から１．１倍までの板
厚のものを用い、電機子５、６と界磁マグネット１３と
の間に発生する磁気力（移動子と固定子との間に発生す
る磁気力）を妥当な値に設定してある。すなわち、集磁
ヨーク板５５、５６の厚さ寸法が界磁マグネット１３と
の隙間寸法に対して厚すぎると、移動子３と固定子２と
の吸引力が大きすぎて、それらの間に発生する摺動ロス
が増大してしまう一方、集磁ヨーク板５５、５６の厚さ
寸法が界磁マグネット１３との隙間寸法に対して薄すぎ
ると、移動子３と固定子２との吸引力が小さすぎて、モ
ータの非駆動時に移動子３が不用意に移動してしまう
が、このような問題点は集磁ヨーク板５５、５６の厚さ
寸法と、界磁マグネット１３との隙間寸法とを上記の関
係に設定することにより解消することができる。

【００２４】（別の実施の形態）上記の形態では、集磁
ヨーク板５５、５６は突極５２、５３の先端面に溶接さ
れているが、図３に示す電機子５のように、集磁ヨーク
板５５、５６を突極５２、５３およびコア５１の外周形
状に合わせて屈曲させることにより、集磁ヨーク板５
５、５６をコア５１に嵌合固定するようにしてもよい。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るリニ
アモータでは、コア突極の先端部に構成した集磁部分は
あくまで突極とは別体の集磁ヨーク板から構成されてい
るので、コイル巻線をコアに巻回した後に、集磁ヨーク
板を突極の先端部分に取り付けることができる。従っ
て、本発明によれば、コイル巻線をコアに巻回する際に
集磁ヨーク板がないので、この集磁ヨーク板を避けるよ
うにコイル巻線を巻回しなければならないような制約が
ない。このため、コイル巻線をコアの広い範囲に均等
に、かつ十分な巻数で巻回することできるので、モータ
出力の向上を図ることができる。また、コイル巻線をコ
アに巻回した後に集磁ヨーク板を取り付けるので、集磁
ヨーク板の大きさなどについての設計の自由度が高い。
さらに、集磁ヨーク板以外の電機子構成部品をそのまま
にして、集磁ヨーク板の厚さを設計変更するだけで、電
機子と界磁マグネットとの間に発生する磁気力を変更で
きるという利点もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、本発明を適用したリニアモータを側
面からみたときの概略構成図、（ｂ）は、それに用いた
移動子の平面図、（ｃ）は、この移動子の底面図であ
る。

【図２】本発明を適用したリニアモータを用いたカーテ
ン開閉用の直線駆動装置を図１（ａ）におけるＢ−Ｂ線
で切断した様子を示す説明図である。

【図３】本発明の別の形態に係る電機子の構造を示す断
面図である。

【図４】従来のリニアモータを模式的に示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１ リニアモータ ２ 固定子 ３ 移動子 ４ フレーム ５、５Ａ、５Ｂ 電機子 １０ カーテン開閉用の直線駆動装置 １３ 界磁マグネット １４ 給電基板 ２０ ガイドケース ５１ コア ５２、５３ 突極 ５４ コイル巻線 ５５、５６ 集磁ヨーク板 ５７ インシュレータ ５７１、５７２ 鍔部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定子、および該固定子に沿って直線移
   動可能な移動子のうちの一方側において該移動子の移動
   方向に沿って異なる磁極が交互に形成された界磁マグネ
   ットと、前記固定子および前記移動子のうちの他方側に
   おいて前記界磁マグネットとの間に発生する磁気力によ
   って前記移動子を前記移動方向に移動させる電機子とを
   有するリニアモータにおいて、 前記電機子は、前記界磁マグネットに対して対向配置さ
   れたコアと、該コアから前記界磁マグネットに向けて突
   出した突極対と、該突極対の間で前記コアに巻回された
   コイル巻線と、該コイル巻線の少なくとも一部を覆うよ
   うに前記突極の先端部に取り付けられた集磁ヨーク板と
   を備えていることを特徴とするリニアモータ。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記集磁ヨーク板の
   厚さ寸法は、該集磁ヨーク板と前記界磁マグネットとの
   隙間寸法に対して０．９倍から１．１倍までの範囲にあ
   ることを特徴とするリニアモータ。
3. 【請求項３】 請求項１または２において、前記コアに
   対しては、前記コイル巻線の巻回部分の両側から周囲に
   張り出して前記コイル巻線の巻き崩れを防止するインシ
   ュレータが取り付けられていることを特徴とするリニア
   モータ。