JP2012175851A

JP2012175851A - リニアモータ電機子およびリニアモータ

Info

Publication number: JP2012175851A
Application number: JP2011036875A
Authority: JP
Inventors: Noriaki Yoshimura; 憲昭吉村; kazuya Yukawa; 和哉湯川
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2011-02-23
Filing date: 2011-02-23
Publication date: 2012-09-10

Abstract

【課題】巻線作業の生産性を向上させ、かつ、銅損を低減することにより、小型で高効率のリニアモータ電機子およびリニアモータを提供する。
【解決手段】２次導体５１、５２と、当該２次導体５１、５２とギャップを介して対向配置された電機子コアの隣接した磁極歯７間にスロットを設け当該スロットにコイルを挿入してなる電機子と、を備えたリニアモータであって、コイル３１〜３ｃは、電機子コア２のスロット部から磁極歯７を繋ぐ継鉄部８を跨ぐようにトロイダル巻きにより巻回してある。
【選択図】図１

Description

本発明は、リニアモータ電機子およびリニアモータに関する。

従来、工作機械あるいは搬送装置等のＦＡ機器に搭載されるテーブル送り駆動機構として、リニアモータが用いられている。
そのリニアモータの一例として、２次導体を備えたヨークと、電機子コアの磁極歯間にスロットを設け、複数の磁極歯を跨ぐようにコイルを巻回してなる電機子と備えたムービングコイル型のリニア誘導モータが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−２３４１７３号公報

しかしながら、特許文献１記載のリニア誘導モータは、電機子コアの複数の磁極歯を跨ぐように巻線が巻回されているため、コイルエンド部の長さが長くなり銅損が大きくなったり、また、コイルエンド部でコイルが重なるため、コイルの巻回し作業が難しく生産性を向上できないという問題をあった。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、巻線作業の生産性を向上させ、かつ、銅損を低減することにより、小型で高効率のリニアモータ電機子およびリニアモータを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、電機子コアの隣接した磁極歯間にスロットを設け当該スロットにコイルを挿入してなるリニアモータ電機子であって、前記コイルは、前記電機子コアのスロット部から前記磁極歯を繋ぐ継鉄部を跨ぐようにトロイダル巻きにより巻回してなることを特徴としている。
請求項２記載の発明は、請求項１記載のリニアモータ電機子において、前記電機子コアは、電磁鋼板を積層すると共に櫛歯形状に形成されたことを特徴としている。
請求項３記載の発明は、請求項１記載のリニアモータ電機子において、前記電機子コアは、電磁鋼板を積層した複数のブロック状の分割鉄心を直線状に連結したもので構成されたことを特徴としている。
請求項４記載の発明は、請求項３記載のリニアモータ電機子において、前記分割鉄心は、十字形状に形成されたことを特徴としている。
請求項５記載の発明は、請求項３記載のリニアモータ電機子において、前記分割鉄心は、Ｔ字形状に形成されたことを特徴としている。
請求項６記載の発明は、請求項１〜５の何れか1項に記載のリニアモータ電機子と、前記電機子とギャップを介して対向配置された２次導体を備えたヨークと、を備え、前記電機子と前記ヨークの何れか一方を固定子に、他方を可動子として、前記電機子と前記ヨークを相対的に走行するようにしたリニアモータを特徴としている。
請求項７記載の発明は、請求項１〜５の何れか1項に記載のリニアモータ電機子と、前記電機子とギャップを介して対向配置された交互に極性が異なる複数の永久磁石を有する界磁と、を備え、
前記電機子と前記界磁の何れか一方を固定子に、他方を可動子として、前記電機子と前記界磁を相対的に走行するようにしたリニアモータを特徴としている。

本発明によれば、電機子コアのスロット部から継鉄部を跨ぐようにコイルをトロイダル巻きにより巻回することから、コイルエンド部の長さが短くなり銅損が小さくなるため、小型化、高効率化を実現することができ、また、コイルエンド部でコイルが重ならない構成となるため、コイルを巻回し易く巻線作業の生産性を向上することができるリニア誘導モータを提供することができる。

本発明の第１実施形態に係るリニア誘導モータの側断面図である。本発明の第２実施形態に係るリニア誘導モータ電機子の全体斜視図である。本発明の第３実施形態に係るリニア誘導モータ電機子の全体斜視図である。本発明の第４実施形態に係るリニア誘導モータ電機子の全体斜視図である。本発明の第５実施形態に係るリニア同期モータ電機子の全体斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
なお、同一の構成については同一の符号を付することにより、重複説明を適宜省略する。
また、第１実施形態〜第４実施形態はリニア誘導モータを中心に延べることにする。

＜第１実施形態＞
まず、図１を参照しつつ、本発明の第１実施形態に係るリニア誘導モータの構成について説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係るリニア誘導モータの側断面図である。

図１において、１は電機子、２は電機子コア、３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８、３９、３ａ、３ｂ、３ｃは電機子巻線を構成するコイル、４はヨーク、５１、５２は２次導体を構成する銅板、６１、６２は鉄板である。
係る実施形態を示すリニア誘導モータは、電機子１が電機子コア２の隣接した磁極歯７間にスロットを設け当該スロットにコイル３１〜３ｃを挿入してなる構成をしており、コイル３１〜３ｃは、電機子コア２のスロット部から磁極歯７を繋ぐ継鉄部８を跨ぐようにトロイダル巻きにより巻回されている（点線部分がコイル巻回部分を示す）。
また、ヨーク４は電機子１の両側にギャップを介して対向配置されると共に、電機子１の継鉄部８を境として対称に設けた銅板５１と鉄板６１、および、銅板５２と鉄板６２で構成されている。
このようなリニア誘導モータは、誘導機の２次側となるヨーク４と、誘導機の１次側となる電機子１の何れか一方を固定子に、他方を可動子として、ヨーク４と電機子１を相対的に走行するようにしてある。

第１実施形態によれば、図１に示すように、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の配列が従来の配列を維持しながら、継鉄部８を跨ぐように電機子巻線を構成するコイル３１〜３ｃを構成することでコイルエンド部の長さが短くなるため、銅損を小さくすることができる。また、コイル３１〜３ｃがコイルエンド部で重なることがなく、巻線が巻回し易くなるため、リニア誘導モータの生産性を上げることができる。

＜第２実施形態＞
以上、本発明の第１実施形態に係るリニア誘導モータについて説明した。次に、図２を参照しつつ、本発明の第２実施形態に係るリニア誘導モータについて説明する。
図２は、本発明の第２実施形態に係るリニア誘導モータ電機子の全体斜視図である。

この第２実施形態に係るリニア誘導モータは、巻線の巻回方法について特徴を有しており、第１実施形態に係るリニア誘導モータと構成は同様である。従って、以下では、説明の便宜上、重複説明を適宜省略し、第１実施形態では有していない特徴を中心に説明することとする。

この第２実施形態に係るリニア誘導モータは、櫛歯状に打ち抜かれた電磁鋼板を積層した電機子コア２を回転させるなどして、電機子コア２の磁極歯７を繋ぐ継鉄部８に直接に電機子巻線を構成するコイル３１〜３ｃをトロイダル巻きにより巻回することを特徴としている（点線部分がコイル巻回部分を示す）。電機子コア２に直接にコイルを巻回することにより、巻回作業を機械による自動化へ移行させることが容易となって、生産性を上げることができる。その結果、本実施形態に係るリニア誘導モータは、第１実施形態に係るリニア誘導モータについて安価に製作することができる。

＜第３実施形態＞
以上、本発明の第２実施形態に係るリニア誘導モータについて説明した。次に、図３を参照しつつ、本発明の第３実施形態に係るリニア誘導モータについて説明する。
図３は、本発明の第３実施形態に係るリニア誘導モータ電機子の全体斜視図である。

この第３実施形態に係るリニア誘導モータは、電機子の組立方法について特徴を有しており、第１実施形態に係るリニア誘導モータと構成は同様である。従って、以下では、説明の便宜上、重複説明を適宜省略し、第１実施形態、第２実施形態では有していない特徴を中心に説明することとする。

この第３実施形態に係るリニア誘導モータは、電機子コアが電磁鋼板を十字形状に打ち抜いて積層してなる複数のブロック状の分割鉄心２１〜２ｄで構成され、当該分割鉄心２１〜２ｄを直線状に連結したもので構成されており、電機子巻線を構成するコイル３１〜３ｃを分割鉄心２１〜２ｄの磁極歯７を繋ぐ継鉄部８間に跨ぐように嵌め込んで製造することを特徴としている（点線部分がコイル巻回部分を示す）。なお、分割鉄心２１〜２ｄには図示しない凹凸状の突起あるいは溝等の係合部が設けられており、容易に連結できる構造になっている。
したがって、電機子の寸法が大きい場合に櫛歯状に電磁鋼板を打ち抜くことが困難となっても、電機子コアを構成する分割鉄心２１〜２ｄのように電磁鋼板を十字形状に打ち抜いて積層後、各々の分割鉄心を連結して組立を行うことにより、分割鉄心を十字形状に打ち抜く作業が容易となり、また、分割鉄心毎にコイルを巻回する巻線作業が容易となるため、生産性を上げることができる。その結果、本実施形態に係るリニア誘導モータは、第１実施形態に係るリニア誘導モータについて安価に製作することができる。

＜第４実施形態＞
以上、本発明の第３実施形態に係るリニア誘導モータについて説明した。次に、図４を参照しつつ、本発明の第４実施形態に係るリニア誘導モータについて説明する。
図４は、本発明の第４実施形態に係るリニア誘導モータ電機子の全体斜視図である。

この第４実施形態に係るリニア誘導モータは、電機子の組立方法について特徴を有しており、第１実施形態に係るリニア誘導モータと構成は同様である。従って、以下では、説明の便宜上、重複説明を適宜省略し、第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態では有していない特徴を中心に説明することとする。

この第４実施形態に係るリニア誘導モータは、電機子コアが電磁鋼板をＴ字形状に打ち抜いて積層してなる複数のブロック状の分割鉄心２１〜２ｄで構成され、当該分割鉄心２１〜２ｄを直線状に連結したもので構成されており、電機子巻線を構成するコイル３１〜３ｃを分割鉄心２１〜２ｄの磁極歯７を繋ぐ継鉄部８間に跨ぐように嵌め込んで製造することを特徴としている（点線部分がコイル巻回部分を示す）。なお、分割鉄心２１〜２ｄの係合部については図示を省略している。
したがって、電機子の寸法が大きい場合に櫛歯状に電磁鋼板を打ち抜くことが困難となっても、電機子コアを構成する分割鉄心２１〜２ｄのように電磁鋼板をＴ字形状に打ち抜いて積層後、各々の分割鉄心を連結して組立を行うことにより、分割鉄心をＴ字形状に打ち抜く作業が容易となり、また、分割鉄心毎にコイルを巻回する巻線作業が容易となるため、生産性を上げることができる。その結果、本実施形態に係るリニア誘導モータは、第１実施形態に係るリニア誘導モータについて安価に製作することができる。

＜第５実施形態＞
以上、本実施形態１〜４ではリニア誘導モータを一例として、電機子コアの継鉄部にコイルをトロイダル巻きに巻回することを特徴にして述べた。係る本リニア誘導モータは、従来の電機子コアの磁極歯部にコイルを分布巻きに巻回する構成と同様なスロット配置になることから、従来構成の集中巻と同じコイルエンド長を維持しながら小型でかつ銅損を低減する特徴を有することができる。
次に、図５を参照しつつ、本発明の第５実施形態に係るリニア同期モータについて説明する。
図５は、本発明の第５実施形態に係るリニア同期モータ電機子の全体斜視図である。
リニアモータは、電機子１と、電機子１とギャップを介して対向配置された界磁鉄心１０に交互に極性が異なる複数の永久磁石１１を有する界磁９と、を備えたものであって、電機子コア２の磁極歯７を繋ぐ継鉄部８にコイル３１〜３９をトロイダル巻きに巻回する構成にしてあり、電機子１と界磁９の何れか一方を固定子に、他方を可動子として、電機子１と界磁９を相対的に走行するようにしたものとなっている（点線部分がコイル巻回部分を示す）。
リニア同期モータの構成にすることで、電機子コアの複数の磁極歯を跨ぐように巻線が巻回されたリニア同期モータに比較して巻線係数を向上することができるという効果がある。

以上、本発明の実施形態について説明した。ただし、いわゆる当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、上記実施形態から適宜変更が可能であり、また、上記実施形態と変更例による手法を適宜組み合わせて利用することも可能である。すなわち、このような変更等が施された技術であっても、本発明の技術的範囲に含まれることは言うまでもない

例えば、上記実施形態では、ムービングコイル型を例に説明したが、電機子１に対して、界磁４が移動するムービング界磁型を使用することも可能である。また、上記実施形態では、銅板を用いている界磁を例に説明したが、他の導体を使用することも可能である。他の実施形態として、アルミニウム板を使用する場合も考えられる。

１電機子
２電機子コア
２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ分割鉄心
３、３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８、３９、３ａ、３ｂ、３ｃコイル
４ヨーク
５１、５２２次導体（銅板）
６１、６２鉄板
７磁極歯
８継鉄部
９界磁
１０界磁鉄心
１１永久磁石

Claims

電機子コアの隣接した磁極歯間にスロットを設け当該スロットにコイルを挿入してなるリニアモータ電機子であって、
前記コイルは、前記電機子コアのスロット部から前記磁極歯を繋ぐ継鉄部を跨ぐようにトロイダル巻きにより巻回してなることを特徴とするリニアモータ電機子。
前記電機子コアは、電磁鋼板を積層すると共に櫛歯形状に形成されたことを特徴とする請求項１に記載のリニアモータ電機子。
前記電機子コアは、電磁鋼板を積層した複数のブロック状の分割鉄心を直線状に連結したもので構成されたことを特徴とする請求項１記載のリニアモータ電機子。
前記分割鉄心は、十字形状に形成されたことを特徴とする請求項３記載のリニアモータ電機子。
前記分割鉄心は、Ｔ字形状に形成されたことを特徴とする請求項３記載のリニアモータ電機子。
請求項１〜５の何れか1項に記載のリニアモータ電機子と、前記電機子とギャップを介して対向配置された２次導体を備えたヨークと、を備え、
前記電機子と前記ヨークの何れか一方を固定子に、他方を可動子として、前記電機子と前記ヨークを相対的に走行するようにしたことを特徴とするリニアモータ。
請求項１〜５の何れか1項に記載のリニアモータ電機子と、前記電機子とギャップを介して対向配置された交互に極性が異なる複数の永久磁石を有する界磁と、を備え、
前記電機子と前記界磁の何れか一方を固定子に、他方を可動子として、前記電機子と前記界磁を相対的に走行するようにしたことを特徴とするリニアモータ。