JP4468111B2 - リニアモータ - Google Patents

Description

本発明は、工作機械のテーブル送り等に利用されるリニアモータに関するものである。

従来のリニアモータの電機子コイル接続装置は、同相電機子コアを３個隣合せて連結した同相コアユニットを３相分連結した電機子コアと、各電機子コアに装着されその巻始めリード線及び巻終り側リード線が巻線部の一端側に引出された電機子コイルと、各相のコアユニットの第１の電機子コイルの巻始め側リード線に接続する給電側結線基板と、各相のコアユニットの第３の電機子コイルの巻終り側リード線に接続する中性点板と、各相のコアユニットの第１の電機子コイルの巻終り側リード線と第２の電機子コイルの巻終り側リード線とを接続するコイル間接続板と、各相のコアユニットの第２の電機子コイルの巻始め側リード線と第３の電機子コイルの巻始め側リード線とを接続するコイル間接続板と、を設けていた。また、コイル間接続板及び中性点板をプリント配線基板としているものもあった（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−１３６０９６号公報（第４〜５頁、図１〜４）

しかしながら、上記従来の電機子コイル接続装置は、コイル間接続板同士が平面的に交差してしまうため、これら接続板の間にガラスエポキシ樹脂等の絶縁板を挟み込むか、または、プリント配線基板を用いなければならなかった。また、異相各相のコアユニットの第１の電機子コイルに給電するために、リニアモータの全長に亘って給電側結線基板を配置しなければならなかった。従って、絶縁板を挟み込んだコイル間接続基板、プリント基板及び給電側結線基板の製造及びリニアモータへの組付けは、リニアモータの製造工程を繁雑にしているという問題点があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、製造工程を簡素化し、電機子コイル間配線接続が容易なリニアモータを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のリニアモータは、異相電機子コアを隣合せて連結した一組の異相コアユニットを複数組連結した電機子コアユニットと、前記各電機子コアに装着され、その両線端が巻線部の一端側と他端側に引出された電機子コイルと、前記電機子コアユニットの電源側の異相コアユニットの前記電機子コイルの前記一端側にそれぞれ配置され、前記線端の一方と接続された電源端子と、前記電機子コアユニットの反電源側の異相コアユニットの前記電機子コイルの前記他端側にそれぞれ配置され前記線端の他方と接続された中性線端子部と、該中性線端子部間を接続する中性線接続部とから成る平板状の中性線板と、隣合う前記異相コアユニットの電源に近い組の各相の前記電機子コイルの前記他端側にそれぞれ配置され前記線端の他方と接続された第１の渡り線端子部と、前記異相コアユニットの電源に遠い組の各相の前記電機子コイルの前記一端側にそれぞれ配置され前記線端の一方と接続された第２の渡り線端子部と、各相の前記第１の渡り線端子部と第２の渡り線端子部とを接続する渡り線接続部とから成る平板状の渡り線板と、を含んで成る電機子ユニットを備える。

上記の構成によれば、電源端子、中性線板及び渡り線板は、平面的に交差することはなく、これらの板の間に絶縁板を挟み込む必要はなく、プリント配線基板等も必要としない。また、リニアモータへの給電は、電源側の異相コアユニットの電源端子に行うだけでよいので、給電側結線基板を必要としない。

この発明によれば、製造工程を簡素化し、電機子コイル間の配線接続が容易なリニアモータが得られるという効果を奏する。

以下に、本発明にかかるリニアモータの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１−１は、本発明の実施の形態１のリニアモータ１００の側面図であり、図１−２は、同正面図であり、図２−１は、リニアモータ１００の電機子コイル間を接続する中性線板の正面図であり、図２−２は、同側面図であり、図３−１は、同渡り線板の正面図であり、図３−２は、同側面図であり、図４は、推力面１面９極の電機子ユニット３００の側面図であり、図５は、推力面１面１２極の電機子ユニット４００の側面図であり、図６は、推力面２面各推力面９極の電機子５００の上面図であり、図７は、推力面１面１８極の電機子６００の側面図であり、図８は、推力面２面各推力面１８極の電機子７００の上面図である。

リニアモータ１００は、一次側となる電機子ユニット１１０と、二次側となる平板状の界磁ヨーク１２０とから成る。電機子ユニット１１０は、リニアモータ１００の推進方向に、Ｕ、Ｖ及びＷの３相の異相の電機子コア１を隣合わせて連結した電源側の異相コアユニット３０１、異相コアユニット３０１に連結した反電源側の異相コアユニット３０２、電機子コア１のティース１ａに装着されたボビン１ｂに巻き回された電機子コイル２０１〜２０６及び６個の電機子コア１を連結して取付ける取付板３等から成っている。界磁ヨーク１２０は、図示しない架台に設置され、その上面には、電機子ユニット１１０に磁気的空隙を介して対向する永久磁石４が埋め込まれている。図１−１の紙面に垂直方向に極性が異なる永久磁石４が、６個の電機子コア１に対し５個の割合で交互に並べられて配置されている。連結された異相コアユニット３０１、３０２は、電機子コアユニット４０１を構成している。

電機子コイル２０１〜２０６の巻線部の一側方（図１−２の左側）の基端（一端）側には、コイル巻線の線端の一方としての始端２０１ａ〜２０６ａが引出され、先端（他端）側には、コイル巻線の線端の他方としての終端２０１ｂ〜２０６ｂが引出されている。コイル巻線の始端２０１ａ〜２０６ａを電機子コイル２０１〜２０６の先端側に、終端２０１ｂ〜２０６ｂを基端側に引出してもよい。電機子コイル２０１及び２０４は電源のＵ相に直列に接続され、電機子コイル２０２及び２０５は電源のＶ相に直列に接続され、電機子コイル２０３及び２０６は電源のＷ相に直列に接続される。

反電源側の異相コアユニット３０２の３つ一組の異相電機子コイル２０４〜２０６のコイル巻線の終端２０４ｂ〜２０６ｂ間を接続する中性線としての中性線板５は、銅やアルミ等の金属板をプレスで打ち抜いたプレス打ち抜き金属板で構成されている。図２−１に示すように、中性線板５は、電機子コイル２０４〜２０６の先端側のボビン１ｂの鍔部にそれぞれ配置されて固定される３枚の略矩形の中性線端子部５ａと、中性線端子部５ａの一側部に形成された係止片５ｂと、３枚の中性線端子部５ａからそれぞれ斜め方向に延びた接続片５ｃと、接続片５ｃ同士を接続する共有部５ｄとで形成されている。接続片５ｃ及び共有部５ｄは、中性線端子部５ａ間を接続する中性線接続部５ｅを構成している。中性線接続部５ｅは、接続片５ｃを横方向に延ばして中性線端子部５ａ同士を直接接続するものであってもよい。それぞれの係止片５ｂにコイル巻線の終端２０４ｂ〜２０６ｂを係止させ、ヒュージングやハンダ等で接続する。

電源に近い組としての異相コアユニット３０１の異相電機子コイル２０１〜２０３のコイル巻線の終端２０１ｂ〜２０３ｂのそれぞれと、異相コアユニット３０１と隣合う電源に遠い組としての異相コアブロック３０２の異相電機子コイル２０４〜２０６のコイル巻線の始端２０４ａ〜２０６ａのそれぞれとの間を接続する渡り線としての渡り線板６は、銅やアルミ等の金属板をプレスで打ち抜いたプレス打ち抜き金属板で構成されている。

渡り線板６は、電機子コイル２０１〜２０３の先端側のボビン１ｂの鍔部にそれぞれ配置され接着等で固定される略矩形の第１の渡り線端子部６ａと、電機子コイル２０４〜２０６の基端側のボビン１ｂの鍔部にそれぞれ固定される略矩形の第２の渡り線端子部６ｄと、端子部６ａ、６ｄの一側部に形成された係止片６ｂと、２枚の端子部６ａ、６ｄ間を直線的に接続する渡り線接続部６ｃとで形成されている。それぞれの係止片６ｂにコイル巻線の終端２０１ｂ〜２０３ｂ及び始端２０４ａ〜２０６ａを係止させ、ヒュージングやハンダ等で接続する。なお、端子部５ａ、６ａ、６ｄには、係止片５ｂ、６ｂを設けずにコイル巻線の始端又は終端を通す孔を設けてもよい。

電源側の異相コアユニット３０１の異相電機子コイル２０１〜２０３のコイル巻線の始端２０１ａ〜２０３ａのそれぞれと電源側リード線Ｕ、Ｖ、Ｗとを接続するための電源端子には、中性線板５の中性線端子部５ａを用いるとよい。電機子コイル２０１〜２０３の基端側のボビン１ｂの鍔部に、それぞれ中性線端子部５ａを配置して接着等で固定し、それぞれの係止片５ｂにコイル巻線の始端２０１ａ〜２０３ａを係止させ、ヒュージングやハンダ等で接続する。

また、それぞれの端子部５ａと電源側リード線Ｕ、Ｖ、Ｗとを、ヒュージングやハンダ等で接続する。そうして、共有部５ｄを図１−１のＡ部に示すように切除して中性線端子部５ａ間の接続を断つ。共有部５ｄを切除するだけで、中性線板５から電源端子を得ることができる。電源端子として中性線板５を用いれば、配線用部品点数を少なくすることができる。電源端子としては、中性線板５を用いずに、別個の金属端子板を用いてもよい。

電源端子５ａ、中性線端子部５ａ及び第１、第２の渡り線端子部６ａ、６ｄは、その端部を電機子コア１のボビン１ｂの鍔部に配置し接着等により固定する。電源端子５ａ、中性線板５及び渡り線板６と電機子コイル２０１〜２０６との間には、図示はしないが、絶縁シート等を介在させる。リニアモータ１００の電流仕様に応じて、中性線板５及び渡り線板６の板厚や板幅を変更することができる。また、スズメッキ等の表面処理をして、ハンダ付け等の作業性を良くするとよい。

以上説明したリニアモータ１００の電機子コイル間配線接続によれば、電源端子５ａ、中性線板５及び渡り線板６は、平面的に交差することはなく、これらの板の間に絶縁板を挟み込む必要はなく、プリント配線基板等も必要としない。また、リニアモータ１００への給電は、電源側の異相コアブロック３０１の電源端子５ａに行うだけでよいので、給電側結線基板を必要としない。それ故、製造工程を簡素化し、電機子コイル間配線接続が容易なリニアモータ１００が得られる。

図４は、推力面が１面で三組の異相コアユニット３０１〜３０３を連結して９極とした電機子コアユニット４０２を備えた電機子ユニット３００の側面図である。電機子ユニット３００は、図１−１に示すリニアモータ１００の電機子ユニット１１０にもう一つの異相コアユニット３０３を連結したものである。リニアモータとしては、取付板及び界磁ヨークを備えているが、図示を省略している。この電機子ユニット３００においては、反電源側の異相コアユニット３０３の異相電機子コイル２０７〜２０９の先端側のボビン１ｂの鍔部にそれぞれ中性線端子部５ａを配置して固定し、それぞれの係止片５ｂに、コイル巻線の終端を係止させ、ヒュージングやハンダ等で接続し中性線としての配線を行う。

また、電源側（電源に近い組）の異相コアユニット３０１の異相電機子コイル２０１〜２０３の先端側のボビン１ｂの鍔部にそれぞれ渡り線板６の第１の渡り線端子部６ａを配置して固定し、それぞれの係止片６ｂにコイル巻線の終端を係止させ、次の組（電源に遠い組）の異相コアユニット３０２の異相電機子コイル２０４〜２０６の基端側のボビン１ｂの鍔部にそれぞれこの渡り線板６の第２の渡り線端子部６ｄを配置して固定し、それぞれの係止片６ｂにコイル巻線の始端を係止させる。その後、各係止片６ｂとコイル巻線の終端及び始端とをヒュージングやハンダ等で接続し渡り線としての配線を行う。

電源に近い組としての異相コアユニット３０２の異相電機子コイル２０４〜２０６のコイル巻線の終端と、電源に遠い組としての異相コアブユニット３０３の異相電機子コイル２０７〜２０９のコイル巻線の始端との間の配線接続も上記と同様にして行なう。

さらに、電源側の異相コアユニット３０１の異相電機子コイル２０１〜２０３の基端側のボビン１ｂの鍔部に、それぞれ中性線板５の中性線端子部５ａを配置して固定し、それぞれの係止片５ｂにコイル巻線の始端２０１ａ〜２０３ａを係止させ、ヒュージングやハンダ等で接続する。また、それぞれの中性線端子部５ａと電源側リード線Ｕ、Ｖ、Ｗとを、ヒュージングやハンダ等で接続する。そうして、共有部５ｄを図４のＡ部に示すように切除して中性線端子部５ａ間の接続を断つ。

以上説明した電機子ユニット３００のコイル間配線接続によれば、電源端子５ａ、中性線板５及び渡り線板６は、平面的に交差することはなく、これらの板の間に絶縁板を挟み込む必要はなく、プリント配線基板等も必要としない。また、電機子ユニット３００への給電は、電源側の異相コアユニット３０１の電源端子５ａに行うだけでよいので、給電側結線基板を必要としない。それ故、製造工程を簡素化し、電機子コイル間配線接続が容易なリニアモータが得られる。

図５は、推力面が１面で四組の異相コアユニット３０１〜３０４を連結して１２極とした電機子コアユニット４０３を備えた電機子ユニット４００の側面図である。リニアモータとしては、取付板及び界磁ヨークを備えているが、図示を省略している。この電機子ユニット４００においては、中性線板５のそれぞれの係止片５ｂに反電源側の異相コアユニット３０４の電機子コイル２１０〜２１２の終端を係止させ、ヒュージングやハンダ等で接続して中性線としての配線を行う。また、９枚の渡り線板６の第１の渡り線端子部６ａのそれぞれの係止片６ｂに電機子コイル２０１〜２０９のそれぞれの終端を係止させ、第２の渡り線端子部６ｄのそれぞれの係止片６ｂに電機子コイル２０４〜２１２のそれぞれの始端を係止させ、ヒュージングやハンダ等で接続して、渡り線としての配線を行う。

さらに、中性線板５のそれぞれの係止片５ｂに電源側の異相コアユニット３０１の電機子コイル２０１〜２０３のそれぞれの始端を係止させ、ヒュージングやハンダ等で接続し、また、それぞれの中性線端子部５ａと電源側リード線Ｕ、Ｖ、Ｗとを、ヒュージングやハンダ等で接続し、共有部５ｄを図５のＡ部で切除して互いの接続を断ち、電源配線を行う。以上説明した電機子ユニット４００のコイル間配線接続によれば、上述の電機子ユニット３００と同様の作用効果が得られる。

図６は、三組の異相コアユニット３０１〜３０３を連結して９極とした電機子コアユニット４０２を二組並列に連結し推力面を２面とした電機子５００の上面図である。リニアモータとしては、取付板及び界磁ヨークを備えているが、図示を省略している。この電機子５００においては、一方の推力面の電機子の配線を図４に示す電機子ユニット３００と同様にして行い、他方の推力面の電機子の配線を、一方の推力面の電機子の配線と中心線に対して線対称になるように配置して行う。電機子５００は電機子ユニット３００を二組並列に連結したものとなる。この電機子５００のコイル間配線接続によれば、上述の電機子３００と同様の作用効果が得られる。

図７は、三組の異相コアユニット３０１〜３０３を連結して９極とした電機子コアユニット４０２が二組直列に連結され、推力面が１面の電機子６００の側面図である。リニアモータとしては、取付板及び界磁ヨークを備えているが、図示を省略している。この電機子６００においては、三組の異相コアユニット３０１〜３０３の電機子コイル２０１〜２０９の配線を図４に示す電機子ユニット３００と同様にして行い、次の三組の異相コアユニット３０４〜３０６の電機子コイル２１０〜２１８の配線を、電機子コイル２０１〜２０９の配線を平行移動させたように配置して行う。電機子６００は電機子ユニット３００を二組直列に連結したものとなる。この電機子６００のコイル間配線接続によれば、上述の電機子３００と同様の作用効果が得られる。

図８は、推力面が２面で各面六組の異相コアブロック３０１〜３０６を連結して１８極とした電機子７００の上面図である。リニアモータとしては、取付板及び界磁ヨークを備えているが、図示を省略している。この電機子７００においては、一方の推力面の電機子の配線を図７に示す電機子６００と同様にして行い、他方の推力面の電機子の配線を、一方の推力面の電機子の配線と中心線に対して線対称になるように配置して行う。電機子７００は電機子ユニット３００を四組連結したものとなる。この電機子７００のコイル間配線接続によれば、上述の電機子３００と同様の作用効果が得られる。

実施の形態２．
図９は、実施の形態２の電機子コイル接続板７を示す正面図である。電機子コイル接続板７は、中性線又は電源端子としての中性線板５、５と、渡り線としての６枚の渡り線板６とを電機子コアの配列ピッチに合わせて配列し、それぞれの端子部の端部を連結部７ａ、７ａで連結して一体化したプレス打ち抜き形状となっている。電機子コイル接続板７をプレスで打ち抜き、固定手段としての帯状の絶縁粘着テープ８等の絶縁接着材により個々の金属板５、５、６をそのままの配列で固定し、その後、連結部７ａ、７ａを切除する。このようにして、三組９極の電機子コイル間を一体的に接続する電機子コイル接続板７を得ることができる。

所定数の中性線板５及び渡り線板６を一体化することにより、プレス打ち抜き作業の煩雑さを解消することができる。また、絶縁粘着テープ８により個々の中性線板５及び渡り線板６を固定しているため、連結部７ａ、７ａの切除後も接続板７の一体化が保たれるので、接続板７の電機子コイルへの装着も容易になる。加えて、接続板７を絶縁接着材で固定しているので、コイル巻線と接続板７間の絶縁信頼性が向上する。

実施の形態３．
図１０は、実施の形態３の電機子コイル接続板９を示す正面図である。電機子コイル接続板９は、中性線又は電源端子としての中性線板５、５と、渡り線としての６枚の渡り線板６とを電機子コアの配列ピッチに合わせて配列し、それぞれの隙間に固定手段としての絶縁性樹脂１０を充填し一体化している。このようにして、三組９極の電機子コイル間を一体的に接続する電機子コイル接続板９を得ることができる。

渡り線板６の数は、リニアモータの電機子コイル数に応じて配列し、絶縁性樹脂により容易に一体化することができるので、リニアモータの仕様に応じて一体化された電機子コイル接続板９を容易に得ることができる。また、一体化することにより、実施の形態２の接続板７と同様に、電機子コイルへの装着も容易になる。電機子コイル接続板７及び９は、図４に示す電機子ユニット３００、図６に示す電機子５００、図７に示す電機子６００、図８に示す電機子７００の配線に使用することができる。

実施の形態４．
図１１−１は、リニアモータ１００の一組３極の電機子コイル間を接続する実施の形態４の中性線板１１の正面図、図１１−２は、同側面図であり、図１２−１は、渡り線板１２の正面図であり、図１２−２は、同側面図である。

実施の形態４の中性線板１１は、実施の形態１の中性線板５を複数枚（例えば、４枚）積層し、抜きカシメ等の方法で一体化したものである。また、実施の形態４の渡り線板１２は、実施の形態１の渡り線板６を複数枚（例えば、４枚）積層し、抜きカシメ等の方法で一体化したものである。

この構造の中性線板１１及び渡り線板１２は、板圧の薄い材料を用いることができ、プレス打ち抜きが容易になると共に、リニアモータの電流容量に合わせて積層枚数を変えることが容易であり、生産性が良い。この実施の形態４の中性線板１１及び渡り線板１２は、実施の形態２及び３の電機子コイル接続板に適用することができる。

なお、上述の電機子全体をモールド樹脂（図示せず）で覆うことにより、耐環境性、機械強度の優れたものとすることができる。コイル巻線の始端と終端は、電機子コイルの基端と先端を逆にして位置させてもよい。また、各実施の形態では、電源は３相交流電源としたが、単相又は４相以上の交流電源としてもよい。

以上のように、本発明にかかるリニアモータは、プリント配線基板等や給電側結線基板を必要とせず、製造工程を簡素化し、電機子コイル間配線接続が容易なリニアモータとして有用である。

実施の形態１のリニアモータの側面図である。 同正面図である。 リニアモータの電機子コイル間を接続する中性線板の正面図である。 同側面図である。 同渡り線板の正面図である。 同側面図である。 推力面１面９極の電機子ユニットの側面図である。 推力面１面１２極の電機子ユニットの側面図である。 推力面２面各推力面９極の電機子の上面図である。 推力面１面１８極の電機子の側面図である。 推力面２面各推力面１８極の電機子の上面図である。 実施の形態２の電機子コイル接続板を示す正面図である。 実施の形態３の電機子コイル接続板を示す正面図である。 実施の形態４の中性線板の正面図である。 同側面図である。 同渡り線板の正面図である。 同側面図である。

符号の説明

１ 電機子コア
５ 中性線板
５ａ 中性線端子部（電源端子）
５ｃ 接続片
５ｄ 共有部
５ｅ 中性線接続部
６ 渡り線板
６ａ 第１の渡り線端子部
６ｃ 渡り線接続部
６ｄ 第２の渡り線端子部
１００ リニアモータ
２０１，２０２，２０３，２０４，２０５，２０６ 電機子コイル
２０１ａ，２０２ａ，２０３ａ コイル巻線の始端（線端の一方）
２０１ｂ，２０２ｂ，２０３ｂ コイル巻線の終端（線端の他方）
３０１，３０２，３０３ 異相コアユニット
４０１，４０２，４０３ 電機子コアユニット
１１０，３００，４００ 電機子ユニット

Claims (4)

1. 異相電機子コアを隣合せて連結した一組の異相コアユニットを複数組連結した電機子コアユニットと、
   前記各電機子コアに装着され、その両線端が巻線部の一端側と他端側に引出された電機子コイルと、
   前記電機子コアユニットの電源側の異相コアユニットの前記電機子コイルの前記一端側にそれぞれ配置され、前記線端の一方と接続された電源端子と、
   前記電機子コアユニットの反電源側の異相コアユニットの前記電機子コイルの前記他端側にそれぞれ配置され、前記線端の他方と接続された中性線端子部と該中性線端子部間を接続する中性線接続部とから成る平板状の中性線板と、
   隣合う前記異相コアユニットの電源に近い組の各相の前記電機子コイルの前記他端側にそれぞれ配置され前記線端の他方と接続された第１の渡り線端子部と、前記異相コアユニットの電源に遠い組の各相の前記電機子コイルの前記一端側にそれぞれ配置され前記線端の一方と接続された第２の渡り線端子部と、各相の前記第１の渡り線端子部と第２の渡り線端子部とを接続する渡り線接続部とから成る平板状の渡り線板と、
   を含んで成る電機子ユニットを備えたリニアモータ。
2. 請求項１に記載の電機子ユニットを複数組連結したことを特徴とするリニアモータ。
3. 前記中性線板の中性線接続部は、前記各中性線端子部から延びた複数の接続片と、該複数の接続片同士を接続する共有部とを有することを特徴とする請求項１または２に記載のリニアモータ。
4. 前記電源端子は、前記中性線板の共有部を切除したものであることを特徴とする請求項３に記載のリニアモータ。

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