JPH0970166A - リニアモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 リニアモータの電機子を強固に、かつ磁気特
性に影響なく、しかも少ない部品点数で移動体と結合可
能にする構造を得ること。 【解決手段】 リニアモータの電機子２０の積層体（積
層鉄心）２８を形成する過程で、巻線２２を挿設する巻
線溝３０を電磁鋼板の一方の直線端縁に沿う第一の領域
に形成し、他方の直線端縁に沿う第二の領域には所定の
配列のポケット孔３２を形成して別に製造、形成された
結合部材５０を装着する構造とし、第二の領域に設けた
ポケット孔３２に別に製造、形成した雌ねじ孔５２付き
の結合部材５０を装着し、この結合部材５０とボルトね
じ６２とを用いて電機子２０を移動体６０にねじ結合す
る構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般的に工作機械
や測定機器等の種々の自動機械におけるワークテーブル
等の移動体を所定の直線方向に移動させ、所望の位置に
位置決め停止させる駆動及び位置決め制御手段として用
いられるリニアモータ（直動モータ）に関し、特に、多
数の磁石片を列設、具備した磁石板と、巻線を有して当
該磁石板に微小な作用空隙を介して対設されると共に磁
石板に対して１つの直線方向に移動可能に配設される電
機子とから成り、この電機子とワークテーブル等の移動
体との間の機械的な結合構造の信頼性を向上させ得ると
同時にリニアモータの製造、組立てを統一部品の利用に
より簡単化させ、製造コストの低減を図ることが可能な
リニアモータの構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】近時、工作機械や測定機器等におけるワ
ークテーブル等の移動体を直線路に沿って移動させ、か
つ所望の位置に停止、位置決めするための駆動および位
置決め制御手段としてリニアモータを用い、他の送りネ
ジ機構等の伝動手段の介在を不要にする構造が実用化さ
れ、多用される傾向にある。

【０００３】このようなリニアモータは、複数の磁石片
を直線路に沿って配列して該直線路沿いの表面領域を形
成する磁石板と、この磁石板の磁石片と電磁相互作用を
行う巻線を内蔵して直線路に沿う直動推力を発生しなが
ら前後に直動する電機子とを有し、後者の電機子は、磁
石板の表面領域に対して、例えば、１ｍｍ程度の作用空
隙を介して対向配置され、該作用空隙を維持するために
電機子は、直線案内機構等の適宜の案内手段によって案
内、支持され、直線路に沿う円滑な移動が可能になる構
成を有している直線動作の駆動源である。そして、この
電機子をテーブル等の移動体に結合して一体移動可能に
する構造としては、従来から種々の構造が採用されてい
る。

【０００４】すなわち、リニアモータの電機子には直動
推力や上記電磁相互作用の作用空隙を介して磁石板との
間に発生する磁気吸引力が作用しているために、電機子
と移動体との間の結合は機械的に強固であることが要請
され、このために、電機子を形成する電磁鋼板の積層
体に直接、ねじ孔を穿設し、このねじ孔を用いて電機子
と移動体とをボルトねじ等で結合する構造、所要数の
雌ねじ孔を穿設した例えば補強板のような結合板を予め
接着法や溶接法で電機子の表面に固定し、この結合板を
介して電機子を移動体にねじボルト等で結合する構造、
ねじ孔を穿設した結合ブロックを電機子の巻線溝に隣
接して設けた挿入孔に埋め込み構造に装着してそれらの
結合ブロックのねじ孔を用いて電機子と移動体とをねじ
結合により結合する構造等があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】然しながら、上述した
従来の結合構造において、の構造では、もともと珪素
鋼板等から成る電磁鋼板の積層体にねじ孔をタップ工具
等で穿孔する工作自体が困難な工作法であり、ねじ孔の
穿設過程で積層鋼板間に剥がれが生じないようにするに
は、電磁鋼板の積層方向の結合力を予め強固にしておく
必要がある等の不利もあると言う問題がある。またの
構造では、結合板を電機子に接着や溶接で結合する手法
において強固で信頼性の高い接着が困難であり、他方、
溶接では結合板に溶接歪みが発生したり、電機子の電磁
鋼板に溶接による磁気特性の劣化とモータ性能の精度劣
化が生ずる等の不利がある。更に、の構造では電機子
を形成する電磁鋼板の積層過程で結合ブロックの埋設孔
を形成するために厚味の大きい鋼板を予め内挿しておく
不便や統一した厚味の鋼板だけで積層体を形成できない
ことから部品点数が増加すると言う不利があり、しかも
比較的硬質の積層鋼板に穴明け加工を施す加工上の困難
も伴う。

【０００６】依って、本発明の目的は、上述した従来の
技術における諸問題を解決することが可能な電機子構造
を有したリニアモータを提供することにある。本発明の
他の目的は、直動要素を成す電機子と直線駆動される移
動体との間を強固に結合すると共にリニアモータのモー
タ特性を高精度に維持することが可能な構造を有したリ
ニアモータを提供することにある。

【０００７】本発明の更に他の目的は、電機子が有する
電磁鋼板の積層体に（積層鉄心）の形成に、統一的な形
状を有した多数枚の電磁鋼板の打ち抜き板を利用するこ
とで部品点数の統一、削減を図ることが可能なリニアモ
ータを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述の目的を発生するた
めに、本発明は、電機子の積層体の形成に用いる電磁鋼
板の打ち抜き板の打ち抜き製造過程において、積層時に
巻線を挿設する巻線溝を形成する溝開口を電磁鋼板の一
方の直線端縁に沿う第一の領域に予め打ち抜き形成し、
かつ、この第一の領域とは別に、他方の直線端縁に沿う
第二の領域には積層時に所定の配列のポケット孔を形成
して別に製造、形成された結合部材を装着する複数の結
合開口を設け、このような電磁鋼板の打ち抜き板を積
層、結合して成る積層体（積層鉄心）内の第一の領域に
形成された巻線溝には巻線を装填し、かつ第二の領域に
穿設された結合開口により形成される複数のポケット孔
内には別に製造、形成した雌ねじ孔付きの結合部材を装
着し、この結合部材のねじ孔を用いて電機子を被駆動で
ある移動体にねじ結合する構成としたものである。

【０００９】なお、電機子の積層体内部に形成したポケ
ット孔間には、冷却液配管路を埋設、装着する冷却用途
のポケットを形成する構成としても良く、また、適正な
シール法を施すことにより、直接、冷却液を流動させ得
る冷却液通路を形成する冷却用のポケットを設けるよう
にしても良い。すなわち、本発明によれば、１つの軸線
方向に多数の磁石片を延設してなる磁石板と、該磁石板
と作用空隙を介して対設され、該磁石板と電磁相互作用
する巻線を有して該磁石板に対して前記軸線方向に可動
な電機子とを備えてなるリニアモータにおいて、電機子
は、電磁鋼板の積層体内に設けられた巻線装填領域に前
記巻線を装填するとともに該巻線挿設領域とは別の領域
部分に形成された複数のポケットを具備し、該電磁鋼板
の積層体内に設けられた上記複数のポケットの要所に雌
ねじ孔付きの結合部材を装着し、該結合部材の雌ねじ孔
を前記電磁鋼板の積層体の外表面に臨ませることにより
該電機子をモータ被駆動体とねじ結合によって一体結合
可能としたこと、を特徴とするリニアモータが提供され
る。

【００１０】また、上記電磁鋼板の積層体における複数
のポケットが形成された別領域に、それらの複数のポケ
ットにおけるポケットとポケットとの間に冷却液の配管
路を延設するようにしても良い。更に、上記結合部材
は、電磁鋼板の積層体の内部に積層方向に延設されるポ
ケットの全長に渡って装填された棒状部材の複数適所に
雌ねじ孔を有した構造の部材としても良く、または、同
ポケット内部の所要箇所に装着される複数個のブロック
部材として形成し、該ブロック部材の各々が雌ねじ孔を
有した構成としても良い。なお、結合部材は電機子と移
動体との結合時に移動体から挿通したねじボルトを結合
部材の雌ねじ孔に螺合させ、ねじ締結するが、このと
き、電機子と移動体と結合はねじボルトの締めつけに応
じて面対面による密着結合が達成されることが好まし
く、従って、結合部材と積層体のポケットの内壁との接
触部位は平坦な接触面となるように形成することが好ま
しく、ねじボルトの締めつけに従って面圧力の作用で電
機子の積層体の外表面と移動体の外表面との間で面接触
による密着結合が行われるように形成することが好まし
い。

【００１１】上述の構成によれば、電機子の積層体とリ
ニアモータによって直線動作を付与される移動体との結
合は、積層体内部に電磁鋼板の積層に従って形成された
ポケット内部に装填される別製造の結合部材に穿設され
た雌ねじ孔に移動体側から挿通されるねじボルトを係合
させる構造であることから電磁鋼板の積層体に対するね
じ孔加工の必要性が解消され、かつ積層体内には巻線挿
設領域部分と結合用ポケットの形成領域部分とが分離し
て設けられていることから、電機子と移動体との機械的
な結合が、積層体の磁気特性に何らの悪影響を及ぼすこ
とがなく、従って、電機子の巻線と磁石板との間の正常
な電磁相互作用が確保されて、良好なリニアモータ性能
を発揮することができる。

【００１２】しかも、電磁鋼板の積層体は統一した形状
の電磁鋼板の打ち抜き板を積層することにより形成でき
ることから、部品点数を単一化でき、また、結合部材は
適正な強度を有する金属材料や合成樹脂材料等の適宜の
棒材料やブロック材料を用いて別に製造可能であり、従
って低コストによる電機子の製造を実現することが可能
となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面に示す実
施形態に基づいて、更に詳細に説明する。図１および図
２を参照すると、一般的なリニアモータの構成は、磁石
板１０と電機子２０とを有して構成され、磁石板１０
は、上面に多数の磁石片１２が配設され、このとき磁石
片１２のＮ極とＳ極とは１つの軸線方向に沿って交互配
列となるように配列される。図示例では、磁石板１０の
上面に二列配列で磁石片１２が設け、磁界強度を高めた
実施形態を示している。磁石板１０は一般的にリニアモ
ータの静止要素として設けられ、この磁石板１０と上下
方向に所定の作用空隙Ｇ（図２）を介して電機子２０が
一般的にリニアモータの可動要素として設けられてい
る。この電機子２０は、内部に複数相（Ａ相，Ｂ相，Ｃ
相）の巻線２２を電磁鋼板の積層体から成る鉄心（コ
ア）内に内蔵し、これらの巻線２２に複数相の電流を供
給することによって形成される電磁々界と上記の磁石板
１０の磁石片１２による磁界との相互磁気作用によって
電機子２０は図１に矢印Ｌで示す前後直線方向に移動す
ることが可能になっている。そして、電機子２０は、そ
の上面に設けられた取付面２４を介してねじ結合手段等
で被駆動体であるワークテーブル等の移動体に結合され
る。この場合に、図示されていないが上記の磁石板１０
と電機子２０との間の作用空隙Ｇを常時、所定の空隙値
に保持してリニアモータの直線駆動力の変動を防止する
ために電機子２０の直線移動を安定に支持する案内機構
が設けられ、また、電機子２０の内部には冷却液等の冷
却媒体を配流する冷却配管路が組み込まれている。

【００１４】図２は磁石板１０と電機子２０との間に設
けられた作用空隙Ｇと、磁石板１０の磁石片１２のＮ
極，Ｓ極から発生して電機子２０の巻線２２を周回する
磁路を通過する磁力線の様子を示しており、巻線２２の
各相に交互に励磁電流が供給されることにより電磁相互
作用による磁気吸引力と磁気斥力とが磁石板１０、電機
子２０間に作用して電機子２０が矢印Ｌで示す方向に直
線移動することが可能になっている。

【００１５】さて、ここで図３、図４を参照すると、本
発明の第１の実施形態による電機子２０の構成が図示さ
れている。この実施形態に係る電機子２０は、電磁鋼板
材料から打ち抜き製造された統一形状の積層板２６を多
数枚、積層、接着することにより鉄心を構成する積層体
２８を形成し、上記積層板２６の打ち抜き製造過程では
その一端縁に沿う領域（第一の領域）に所要数の巻線収
納開口が打ち抜き形成されることにより、積層、接着後
の積層体２８の端縁２８ａに沿って巻線収納溝３０が多
数、形成されてＡ相〜Ｃ相等の巻線２２が装着され、他
方、上記の積層板２６の一端縁と反対側の端縁に沿う領
域（第二の領域）には、所定間隔で略凸形を有した開口
が打ち抜き形成されることにより、積層、接着後に積層
体２８の内部にポケット孔３２が所定間隔で形成されて
いる。本実施形態のポケット孔３２は、積層方向に貫通
した断面が略凸形の溝路として形成され、積層体２８の
上面に開口３２ａを有し、このポケット孔３２中に積層
体２８と被駆動体である移動体６０との間を結合する結
合部材５０を装入、収納するようになっている。すなわ
ち、図３から明らかなように、結合部材５０には予め雌
ねじ孔５２が穿設されており、この雌ねじ孔５２に移動
体６０から通しボルトねじ６２を開口３２ａを介して挿
通、係合させ、ねじ締めすることにより、積層体２８の
上面から成る電機子２０の取付け面２４と移動体６０の
下底面６０ａとの間で密着、結合がなされる構造になっ
いる。

【００１６】なお、結合部材５０による結合過程では、
ポケット孔３２の開口３２ａ側の壁面３２ｂが積層体２
８の上面（取付け面２４）と略平行な平坦壁面として形
成され、この平坦壁面３２ｂと結合部材５０の外壁面と
の面接触を介してねじ締め付けに伴い積層体２８と移動
体６０との間で密着した面対面の衝合による面圧結合が
なされるように構成されているから、結合過程で積層板
２６の積層体２８に形状歪みが発生することはなく、故
に結合時のねじ締め付けが積層体２８、ひいては電機子
２０の磁気特性に悪影響を及ぼすことはないようになっ
ている。

【００１７】また、図示例では結合部材５０がポケット
孔３２の全長に渡って装着される、図７の（ａ）に示し
た長尺の角棒部材５０Ａとして形成されている場合を示
しており、この長尺の角棒形結合部材５０ａの長さ方向
の適所に複数の（図示例では３つの）ねじ孔５２が形成
されている。この結合部材５０は上記の長尺の角棒形結
合部材５０ａに代えて図７（ｂ）に示すようにブロック
形状の結合部材５０ｂとして形成し、この結合部材５０
ｂに雌ねじ孔５２を形成し、適数個のブロック形状の結
合部材５０ｂを電機子２０の積層体２８に設けたポケッ
ト孔３２における複数の適所に選定、配置して移動体６
０との結合用途に供するようにしても良い。

【００１８】上述した実施形態による電機子２０によれ
ば、電磁鋼板材料から成る積層板２６を積層、接着した
鉄心用の積層体２８を形成し、このとき、積層体２８に
形成される巻線収納溝３０と結合部材５０の収納用のポ
ケット孔３２とが相互に離れこ領域に形成されているこ
とから、電機子２０と移動体６０との機械的ねじ結合で
強固にねじ締めを行った場合でも、その影響が巻線溝３
０の変形をもたらしたり、或いは積層体２８自体の形状
歪みを生起させ、結果的に磁気特性を劣化させる等の不
都合を起こさせる危惧が解消されている。

【００１９】しかも、上述した構造では、積層体２８に
は電機子２０と移動体６０との結合構造のために電機子
側に機械加工を施す必要が全くなく、統一形状の積層板
２６を積層、接着して形成された積層体２８内に結合部
材５０（結合部材５０ａ又は５０ｂ）を装着しさえすれ
ば良いので、部品点数の削減と加工、組立コストの低減
を図ることが可能となるのである。

【００２０】なお、図３において積層体２８の複数のポ
ケット孔３２におけるポケット孔とポケット孔との間に
は適宜形状の凹溝４０を形成されている。これらの凹溝
４０を用いれば冷却液等の冷媒を用いた冷却配管を積層
体２８に埋設する構成とすることが可能であり、この冷
却配管により、リニアモータの直動時（矢印Ｌ方向）に
電機子２０の冷却手段を形成することができるのであ
る。

【００２１】図５、図６は本発明による第二の実施形態
による電機子２０の構成を図示しており、この実施形態
が上述した第一の実施形態による電機子２０の構造と相
違する点は、複数枚の積層板２６を積層、接着して形成
した積層体２８に結合部材５０を装着、収納するための
ポケット孔３２を形成するとき、第一の実施形態におい
て形成した開口３２ａを排し、図６に示しようにポケッ
ト孔３２自体は積層体２８の上面側からでは見えない内
蔵ポケット孔として形成されている構造の点で異なり、
このために、積層体２８の上面側から所要個数のボルト
ねじ６２が貫通して内蔵ポケット孔３２中の結合部材５
０の雌ねじ孔５２にねじ係合可能にするためのバカ孔３
３を機械加工により穿設している。すなわち、ポケット
孔３２の構成に当たって開口３２ａを排した構造とした
ことで、積層体２８を移動体６０にボルトねじ６２で締
めつけ結合するときの積層体２８の歪み変形が効果的に
防止でき、従って、電機子２０と移動体６０との機械的
な結合剛性が向上し、かつ積層体２８の歪みに起因した
リニアモータの磁気的特性の劣化防止が一層、強化され
るのである。なお、ボルトねじ６２を貫通させるバカ孔
３３の穿設は機械加工過程で機械のスケールを用いるこ
とにより、簡単にかつ高精度で所定の位置に穿設可能で
あることは言うまでもない。

【００２２】本実施形態における電機子２０において
も、ポケット孔３２に装着される結合部材５０として
は、図７に示した角形棒形状の結合部材５０ａを用いて
も良く、或いはブロック形状の結合部材５０ｂを用いて
も良いことはいうまでもない。本実施形態による電機子
２０では電磁鋼板材料からなる積層板２６を積層、接着
して積層体２８を加工する過程で、機械的な孔明け加工
が必要であるが、開口３２ａを形成した第一実施形態の
場合より、電機子２０を移動体６０と結合する過程で機
械的な歪みを発生させない点で前述した実施形態の場合
より、リニアモータの磁気特性の観点で良ましい。しか
も本実施形態においても、積層板２６としては統一形状
の打ち抜き板を用いれば良く、前述の実施形態と同じよ
うに、コスト低減効果は著しい。

【００２３】なお、図５、図６には図示されていない
が、本実施形態でも、ポケット孔３２と次のポケット孔
３２との間には冷却配管路の収納用の凹溝を形成してお
くことが好ましいことは言うまでもない。

【００２４】

【発明の効果】以上、本発明を２つの好ましい実施形態
に従って説明したが、本発明によればリニアモータにお
ける電機子の積層体の形成に用いる電磁鋼板の打ち抜き
板の打ち抜き製造過程において、積層時に巻線を挿設す
る巻線溝を形成する溝開口を電磁鋼板の一方の直線端縁
に沿う第一の領域に予め打ち抜き形成し、かつ、この第
一の領域とは別に、他方の直線端縁に沿う第二の領域に
は積層時に所定の配列の空洞孔（ポケット孔）を形成し
て別に製造、形成された結合部材を装着する複数の結合
開口を設け、このような電磁鋼板の打ち抜き板を積層、
結合して成る積層体（積層鉄心）内の第一の領域に形成
された巻線溝には巻線を装填し、かつ第二の領域に穿設
された結合開口により形成される複数のポケット孔内に
は別に製造、形成した雌ねじ孔付きの結合部材を装着
し、この結合部材のねじ孔を用いて電機子を被駆動であ
る移動体にねじ結合する構成としたものであることか
ら、積層体に直接、移動体との結合用途に用いるねじ孔
を穿設する困難を解消することが可能となり、また結合
部材を積層体の内部に収納した構造としたことから、結
合板を接着や溶接で積層体に取付けるようにした従来の
技術における接着強度の信頼性の問題や溶接歪みの発生
問題を解消することができ、ひいては結合構造に起因し
たリニアモータの機能低下を防止することが可能とな
る。

【００２５】更に、積層体を形成するために用いる電磁
鋼板材料の打ち抜きにより形成される積層板は一つの統
一形状を有した積層板であれば良く、従ってリニアモー
タの加工、組立に要する部品点数の削減が可能となり、
しかも困難な積層体に対する機械加工工数は最小限に止
めることができるので、加工々数の削減によるリニアモ
ータの製造コストの低減を効果的に達成することが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るリニアモータの全体的な構造を説
明するための外観的な略示斜視図である。

【図２】同リニアモータの磁石板と電機子とが作用空隙
を介して電磁相互を行い駆動トルクを発生する様子を説
明する図１の２−２線による略示断面図である。

【図３】本発明の第１の実施形態による電機子の構造を
示す部分断面図である。

【図４】図３の４−４矢視線による電機子の部分上面図
である。

【図５】本発明による第２の実施形態による電機子の構
造を示す図３と同様の部分断面図である。

【図６】図５の６−６矢視線による電機子の部分上面図
である。

【図７】本発明に用いる結合部材の２つの構造例を示す
略示斜視図である。

【符号の説明】

１０…磁石板 ２０…電機子 ２２…巻線 ２４…取付け面 ２６…積層板 ２８…積層体 ３０…巻線収納溝 ３２…ポケット孔 ３３…バカ孔 ４０…凹溝 ５０…結合部材 ５０ａ…長尺角棒形状の結合部材 ５０ｂ…ブロック形状の結合部材 ５２…雌ねじ孔 ６０…移動体 ６２…ボルトねじ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １つの軸線方向に多数の磁石片を延設し
   てなる磁石板と、該磁石板と作用空隙を介して対設さ
   れ、該磁石板と電磁相互作用する巻線を有して該磁石板
   に対して前記軸線方向に可動な電機子とを備えてなるリ
   ニアモータにおいて、 前記電機子は、電磁鋼板の積層体内に設けられた巻線装
   填領域に前記巻線を装填すると共に該巻線装填領域とは
   別の領域部分に形成された複数のポケット孔を具備し、 前記電磁鋼板の積層体内に設けられた前記複数のポケッ
   ト孔の要所に雌ねじ孔付きの結合部材を装着し、 前記結合部材の雌ねじ孔を前記電磁鋼板の積層体の外表
   面に臨ませることにより該電機子をモータ被駆動体とね
   じ結合によって一体結合可能としたこと、を特徴とする
   リニアモータ。
2. 【請求項２】 前記電磁鋼板の積層体における前記複数
   のポケット孔が形成された前記別領域に、前記複数のポ
   ケット孔におけるポケット孔とポケット孔との間に冷却
   液の配管路を延設してなる請求項１に記載のリニアモー
   タ。