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  • 特開-コアレスリニアモータ、及び可動子 図1
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023049591
(43)【公開日】2023-04-10
(54)【発明の名称】コアレスリニアモータ、及び可動子
(51)【国際特許分類】
   H02K 41/03 20060101AFI20230403BHJP
   H02K 9/02 20060101ALI20230403BHJP
【FI】
H02K41/03 A
H02K9/02 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2021159408
(22)【出願日】2021-09-29
(71)【出願人】
【識別番号】000180025
【氏名又は名称】山洋電気株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001416
【氏名又は名称】弁理士法人信栄事務所
(72)【発明者】
【氏名】唐 玉▲棋▼
【テーマコード(参考)】
5H609
5H641
【Fターム(参考)】
5H609BB08
5H609PP07
5H609QQ02
5H609RR63
5H641BB06
5H641GG03
5H641GG05
5H641HH02
(57)【要約】
【課題】コアレスコイルの中央の空隙を有効活用して、冷却性能を備えた小型のコアレスリニアモータを提供する。
【解決手段】固定子2と、固定子2の長手方向に動く可動子3とを有するコアレスリニアモータ1であって、可動子3は、巻き回された巻き線の中央に空隙部33が設けられたコアレスコイル32と、コアレスコイル32が埋め込まれた樹脂製のコイルモールド部30を有し、空隙部33に、コイルモールド部30と一体の放熱部84が設けられている。
【選択図】図2
【特許請求の範囲】
【請求項1】
固定子と、前記固定子の長手方向に動く可動子とを有するコアレスリニアモータであって、
前記可動子は、巻き回された巻き線の中央に空隙部が設けられたコアレスコイルと、前記コアレスコイルが埋め込まれた樹脂製のコイルモールド部を有し、
前記空隙部に、前記コイルモールド部と一体の放熱部が設けられている、コアレスリニアモータ。
【請求項2】
前記コイルモールド部は複数の前記コアレスコイルを有し、
各々の前記コアレスコイルの前記空隙部に、前記放熱部が設けられている、
請求項1に記載のコアレスリニアモータ。
【請求項3】
前記コイルモールド部は、前記固定子の各々のマグネット部に対向する一対の対向面を有し、
前記放熱部は一対の前記対向面から突き出ていない、請求項1または2に記載のコアレスリニアモータ。
【請求項4】
前記放熱部は複数のフィンを有し、
互いに隣接する前記フィンの間にスリットが設けられている、請求項1から3の何れか1項に記載のコアレスリニアモータ。
【請求項5】
前記コイルモールド部は、前記固定子の各々のマグネット部に対向する一対の対向面を有し、
前記スリットは、一対の前記対向面を貫通している、請求項4に記載のコアレスリニアモータ。
【請求項6】
前記放熱部は、前記長手方向に延びるベース部と、前記ベース部から突出するフィンを有する、請求項1または2に記載のコアレスリニアモータ。
【請求項7】
前記放熱部は前記長手方向に延びるフィンを有する、請求項1または2に記載のコアレスリニアモータ。
【請求項8】
前記放熱部は前記長手方向に直交する方向に延びている、請求項1または2に記載のコアレスリニアモータ。
【請求項9】
前記放熱部は、互いに平行に延びる複数のフィンを有する、請求項4から6の何れか1項に記載のコアレスリニアモータ。
【請求項10】
前記放熱部は、前記コイルモールド部と同じ樹脂材料で一体成型されている、請求項1から8の何れか一項に記載のコアレスリニアモータ。
【請求項11】
コアレスリニアモータの長手方向に動く可動子であって、
巻き回された巻き線の中央に空隙部が設けられたコアレスコイルと、
前記コアレスコイルが埋め込まれた樹脂製のコイルモールド部を有し、
前記空隙部に前記コイルモールド部と一体の放熱部が設けられている、可動子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、コアレスリニアモータおよび可動子に関する。
【背景技術】
【0002】
コアレスリニアモータは、基本的に、永久磁石を有する固定子とコイルを有する可動子とで構成されている。コアレスリニアモータの形態は、U字状を有する固定子の溝部内に移動可能に可動子を挿入した形態が一般的である。
【0003】
コアレスリニアモータは、一般的に搬送装置の高速化を図るため、コイルに流す通電電流が増加する傾向にある。そのため、コイルユニットの発熱量が増加し、周辺部材が熱変形する恐れがある。
【0004】
特許文献1には、コイルユニットから生じる熱を効率的に放出するために、コイルユニットの表面に冷却フィンを備えたリニアモータが開示されている。特許文献2には、コイルユニットから生じる熱を効率的に放出するために、コイルユニットの周縁に貫通孔を備えたリニアモータが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2020-174422号公報
【特許文献2】特許第6677048号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、コアレスコイルを用いたリニアモータの場合、引用文献1に開示されている冷却フィン、引用文献2に開示されている貫通孔では、デッドスペースであるコアレスコイルの中央の空隙を有効活用できない。よって、冷却性能を備えたコアレスリニアモータの小型化を図ることが困難である。
【0007】
本発明は、冷却性能を備えた小型のコアレスリニアモータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の一側面に係るコアレスリニアモータは、
固定子と、前記固定子の長手方向に動く可動子とを有するコアレスリニアモータであって、
前記可動子は、巻き回された巻き線の中央に空隙部が設けられたコアレスコイルと、前記コアレスコイルが埋め込まれた樹脂製のコイルモールド部を有し、
前記空隙部に、前記コイルモールド部と一体の放熱部が設けられている。
【0009】
また、本発明の一側面に係る可動子は、
コアレスリニアモータの長手方向に動く可動子であって、
巻き回された巻き線の中央に空隙部が設けられたコアレスコイルと、
前記コアレスコイルが埋め込まれた樹脂製のコイルモールド部を有し、
前記空隙部に前記コイルモールド部と一体の放熱部が設けられている。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、コアレスコイルの中央の空隙を有効活用することで、冷却性能を備えた小型のコアレスリニアモータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
図1】本発明の実施形態に係るコアレスリニアモータの斜視図である。
図2】コアレスリニアモータの可動子を示す斜視図である。
図3】可動子を構成するコイルモールド部の正面図である。
図4図3のB-B断面斜視図である。
図5】他の実施形態に係る、図3のB-B断面斜視図である。
図6】コイルモールド部の製造工程を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。尚、実施形態の説明において既に説明された部材と同一の参照番号を有する部材については、説明の便宜上、その説明は省略する。また、本図面に示された各部材の寸法は、説明の便宜上、実際の各部材の寸法とは異なる場合がある。
【0013】
図1は、本発明の実施形態に係るコアレスリニアモータの一例を示す斜視図である。
図1に示すように、コアレスリニアモータ1は、固定子2と、固定子2に対して相対的に移動可能な可動子3と、を備えている。
【0014】
固定子2は、ヨーク21と、ヨーク21に取り付けられた永久磁石22と、を有している。ヨーク21は、平板状に形成された一対の側板ヨーク21a,21bと、一対の側板ヨーク21a,21bを連結する底板ヨーク21cと、で構成されている。ヨーク21は、金属材料、例えば、鉄等で形成されている。一対の側板ヨーク21a,21bは、互いに対向して配置されている。側板ヨーク21aと21bは、固定子2の長手方向(図1において矢印Aで示す方向)に直交する方向の一方の端部同士が底板ヨーク21cによって連結されている。側板ヨーク21a,21bと底板ヨーク21cとは、例えば、ボルト23で固定されている。側板ヨーク21a,21bと底板ヨーク21cとが連結されることにより、側板ヨーク21a,21bと底板ヨーク21cとの間には、長手方向Aに延びる溝部が形成される。ヨーク21は、長手方向Aに沿って見たときの形状が略U字状となるように構成されている。
【0015】
永久磁石22は、側板ヨーク21a,21bの対向する面のそれぞれに取り付けられている。永久磁石22は、極性の異なる永久磁石22aと永久磁石22bとを有する。永久磁石22a,22bは、それぞれ底板ヨーク21cから長手方向Aに直交する方向へ側板ヨーク21a,21bに沿って延びる長細い平板状に形成されている。永久磁石22a,22bは、側板ヨーク21a,21bの対向する面に長手方向Aへ並列して配列されている。永久磁石22a,22bは、底板ヨーク21c側の端部が底板ヨーク21cから所定距離だけ離隔した状態で側板ヨーク21a,21bに取り付けられている。このため、側板ヨーク21a,21bの底板ヨーク21c側には、永久磁石22a,22bが設けられていない領域が存在している。
【0016】
永久磁石22a,22bは、隣接する磁石同士が互いに極性が異なるとともに、対向する磁石同士も互いに極性が異なるように配列されている。すなわち、図1に示すように、例えば、N極を有する永久磁石22aとS極を有する永久磁石22bとが、互いに隣接するとともに、互いに対向するように配列されている。可動子3は、永久磁石22a,22bが取り付けられている側板ヨーク21aと21bとの間の溝部24内を長手方向Aへ沿って移動する。対向する永久磁石22aと22bとの間隔(溝部24aの幅)は、当該溝部24内を移動する可動子3のコイルモールド部30の厚みよりも僅かに大きくなるように構成されている。また、側板ヨーク21a,21bの底板ヨーク21c側の永久磁石22a,22bが設けられていない領域の側板ヨーク21aと21bとの間隔(溝部24bの幅)は、永久磁石22aと22bの厚み分だけ溝部24aよりも大きく構成されている。
【0017】
図2は、可動子3を示す斜視図である。
図2に示すように、可動子3は、コイルモールド部30と、結線部化粧板50、動力線ケーブル60、および放熱部35と、を有している。
【0018】
コイルモールド部30は、複数のコイルを樹脂で一体的にモールドした板状の部材であり、固定子2の永久磁石22に対向する一対の対向面37、38を有している。
結線部化粧板50は、コイルモールド部30の長手方向Aに直交する方向(図2における上下方向)の一方(図2における上方)の端部に取り付けられている。
【0019】
動力線ケーブル60は、結線部化粧板50から突出するように設けられている。動力線ケーブル60は、コイルモールド部30のコイルに電力を供給するケーブルである。動力線ケーブル60には、コイルモールド部30のコイルにつながる回路結線が接続されている。コイルモールド部30のコイルにつながる回路結線は、結線部化粧板50が形成する空間に収納されている。
【0020】
放熱部35は、コイルモールド部30と一体的に、薄板状の樹脂が柵状に設けられることにより形成されている。
【0021】
可動子3は、結線部化粧板50が取り付けられていないコイルモールド部30の部分が固定子2の溝部24内に配置され、結線部化粧板50が取り付けられているコイルモールド部30の部分が固定子2の溝部24の外に配置される(図1参照)。
【0022】
図3は、コイルモールド部30の正面図である。図4は、図3のB-B断面斜視図である。
図3、4に示すように、コイルモールド部30は、並列に配列された複数(図示の例では3個)のコイルを樹脂部31でモールドした矩形状の板状部材であり、並列に配列された複数の放熱部35a,35b,35cを有する。コイルは、空隙部33を有するコアレスコイル32a,32b,32cで構成されている。3個のコアレスコイル32a,32b,32cは、可動子3の移動方向(長手方向Aと同じ方向)に沿って配列されていて、それぞれの空隙部33には放熱部35a,35b,35cが配置されている。図示の例では、3個のコアレスコイル32a,32b,32cは、U相コイル、V相コイル、W相コイルで構成されている。コアレスコイル32a,32b,32cをモールドする樹脂部31は、コアレスコイル32a,32b,32cの空隙部33内にも流し込まれて、放熱部35a,35b,35cが形成される。
【0023】
放熱部35a,35b,35cは、長手方向Aと垂直な方向Yの両端部に位置する一対の放熱ベース部35Ba,35Bb,35Bcと、方向Yに延びる放熱フィン35Fa,35Fb,35Fcと、を有する。放熱フィン35Fa,35Fb,35Fcは、一方の対向面37から他方の対向面38まで延びていて、それぞれの放熱フィン35Fa,35Fb,35Fcの空間部分であるスリット部は、一方の対向面37から他方の対向面38まで貫通している。このように、放熱部35a,35b,35cが各々のコアレスコイル32a,32b,32cの空隙部33に形成されることで、可動子全体で均一な冷却効果が得られる。
【0024】
次に、図6を参照して、コイルモールド部30の製造工程について説明する。
図6のステップS1において、コイルモールド部30を製造するための第一可動金型80を準備する。第一可動金型80には、コイルモールド部30に対応する大きさの凹部81が形成されている。凹部81の深さは、コイルモールド部30の厚みの略半分の深さとなるように形成されている。凹部81内には、モールドされるコアレスコイル32a,32b,32cの位置を決めるための位置決めブロック82a,82b,82cが設けられている。位置決めブロック82a,82b,82cは、長さLがコアレスコイル32a,32b,32cの空隙部33の長さと対応するように、幅Wが空隙部32の幅と対応するように、厚みHが凹部81の深さと同じでコアレスコイル32a,32b,32cの厚みの略半分の深さとなるように形成されている。また、凹部81内には、第一可動金型80の位置を決めるための位置決め孔83が設けられている。
【0025】
図6のステップS2において、第一可動金型80にコアレスコイル32a,32b,32cをセットする。コアレスコイル32a,32b,32cは、空隙部32に第一可動金型80の位置決めブロック82a,82b,82cを嵌合させようにしてセットする。
【0026】
図6のステップS3において、コイルモールド部30を製造するための固定金型90を準備する。固定金型90には、コイルモールド部30に対応する大きさの凹部91が形成されている。凹部91の深さは、コイルモールド部30の厚みの半分よりも僅かに深くなるように形成されている。また、凹部91内には、放熱部35a,35b,35cを形成するための複数の柵状ブロック84a,84b,84c、第一可動金型80に対する固定金型90の位置を決めるための位置決めピン92が設けられている。複数の柵状ブロック84a,84b,84cの高さは、凹部91の深さと略同一であり、一方の対向面37を貫通するスリット部が形成されるように設定されている。位置決めピン92は、第一可動金型80の位置決め孔83と対応するように設けられている。
【0027】
図6のステップS4において、コアレスコイル32a,32b,32cをセットした第一可動金型80に固定金型90を取り付ける。第一可動金型80に対する固定金型90の取り付けは、第一可動金型80の位置決め孔83に固定金型90の位置決めピン92を嵌合させて取り付ける。第一可動金型80に固定金型90を取り付けた後、一回目の樹脂モールドを行う。一回目の樹脂モールドにより、コアレスコイル32a,32b,32cにおける固定金型90側の厚み半分の部分が樹脂でモールドされる。
【0028】
図6のステップS5において、一回目の樹脂モールドの後、固定金型90から第一可動金型80を取り外す。コアレスコイル32a,32b,32cの空隙部32には、第一可動金型80の位置決めブロック82a,82b,82cに対応するスリット部93が形成されている。
【0029】
図6のステップS6において、コイルモールド部30を製造するための第二可動金型85を準備する。第二可動金型85には、コイルモールド部30に対応する大きさの凹部86が形成されている。凹部86の深さは、コイルモールド部30の厚みの半分よりも僅かに深くなるように形成されている。凹部81内には、放熱部35a,35b,35cを形成するための複数の柵状ブロック88a,88b,88c、第二可動金型85の位置を決めるための位置決め孔87が設けられている。複数の柵状ブロック88a,88b,88cの高さは、凹部86の深さと凹部91の深さの合計と略同一であり、一方の対向面37と他方の対向面38を貫通するスリット部が形成されるように設定されている。
【0030】
図6のステップS7において、コアレスコイル32a,32b,32cが取り付けられている状態の固定金型90に第二可動金型85を取り付ける。固定金型90に対する第二可動金型85の取り付けは、第二可動金型85の位置決め孔87に固定金型90の位置決めピン92を嵌合させて取り付ける。第二可動金型85に固定金型90を取り付けた後、二回目の樹脂モールドを行う。二回目の樹脂モールドにより、コアレスコイル32a,32b,32cにおける第二可動金型85側の厚み半分の部分が樹脂でモールドされる。
【0031】
図6のステップS8において、二回目の樹脂モールドの後、固定金型90と第二可動金型85を取り外す。放熱部35a,35b,35cのスリット部が形成されることにより、一方の対向面37から他方の対向面38まで延びる放熱フィン35Fa,35Fb,35Fcが形成されている。
コイルモールド部30には、固定金型90の位置決めピン92が嵌合されることによって形成された位置決め孔34aとボルト孔34bが形成されている。
放熱部35a,35b,35cは、一対の対向面37,38から突き出ていない構造のため、コイルモールド部30と固定子2のマグネットレールとの間の空気の流路を妨げない。放熱フィン35Fa,35Fb,35Fcの端部が空気の流路に面するため、冷却効果を向上できる。
【0032】
なお、上述した実施形態では、放熱フィン35Fa,35Fb,35Fcは、長手方向Aと垂直な方向Yに延びる構成であるが、長手方向Aに延びる構成であってもよい。また、放熱フィン35Fa,35Fb,35Fcは、一方の対向面37から他方の対向面38まで貫通しているスリットを有しているが、図5に示すように、一方の対向面37と他方の対向面38との中間平面上に板上の中心ベース部35Ca,35Cb,35Ccを設けて、一方の対向面37から他方の対向面38まで非貫通のスリットを有してもよい。
【0033】
以上、本発明の実施形態について説明をしたが、本発明の技術的範囲が本実施形態の説明によって限定的に解釈されるべきではないのは言うまでもない。本実施形態は単なる一例であって、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内において、様々な実施形態の変更が可能であることが当業者によって理解されるところである。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲に記載された発明の範囲及びその均等の範囲に基づいて定められるべきである。
【符号の説明】
【0034】
1 コアレスリニアモータ
2 固定子
3 可動子
21 ヨーク
21a,21b 側板ヨーク
21c 底板ヨーク
22(22a,22b) 永久磁石
23,41,51,71 ボルト
24(24a,24b) 溝部
30 コイルモールド部
31 樹脂部
32a,32b,32c コアレスコイル
33(33a,33b,33c) 空隙部
35(35a,35b,35c) 放熱部
35Ba,35Bb,35Bc 放熱ベース部
35Fa,35Fb,35Fc 放熱フィン
37,38 対向面
50 結線部化粧板
60 動力線ケーブル
84a,84b,84c 柵状ブロック
88a,88b,88c 柵状ブロック
図1
図2
図3
図4
図5
図6