JP2008035676A - リニアモータの製造方法およびこの方法で使用される磁石挿入具、ならびにリニアモータ用固定子の製造装置およびリニアモータ - Google Patents

Abstract

【課題】速度リップルが小さく、かつ推力が安定しているリニアモータを低コストの下に得易いリニアモータの製造方法を得ること。
【解決手段】互いに対向する２つの内側平面３０ａ，３０ｂを有する溝状のヨーク３０内に永久磁石列を形成してリニアモータ用の固定子を製造する際に、非磁性材料により形成されて平板状の永久磁石を脱着自在に保持する偶数個の磁石保持部１０が２つの群に分かれて背中合わせに配置されている磁石挿入具２０によって偶数枚の永久磁石２５を保持し、各永久磁石における外側の一主面２５ａそれぞれに接着剤が塗布された状態で磁石挿入具ごとヨーク内に挿入し、偶数枚の永久磁石それぞれの一主面をヨークの内側平面に対向させながら磁石保持部による永久磁石の保持を解除して、該永久磁石をその磁力によりヨークの内側平面に吸着させ、前記接着剤により固着させる。
【選択図】 図３

Description

この発明は、リニアモータの製造方法およびこの方法で使用される磁石挿入具、ならびにリニアモータ用固定子の製造装置およびリニアモータに関するものである。

リニアモータは、摩耗する部材を有していないことから初期の位置決め精度や走行精度を長期に亘って維持することができ、かつ応答性や速度安定性を高め易いので、今日では搬送装置の駆動源として用いる他に、高い位置決め精度が求められる送り機構、例えば工作機械の主軸やテーブルの送り機構、あるいは精密ステージの送り機構での駆動源等としても用いられており、その用途は拡大する傾向にある。

例えば、高い位置決め精度が求められる送り機構の駆動源としてリニアモータを用いる場合、このリニアモータとしては、一般に、速度リップルを抑え易いコアレスリニアモータが用いられる。コアレスリニアモータでは、電機子に発生させることができる磁界の強度がコア付きリニアモータに比べて弱いので、推力の大きなコアレスリニアモータを得ようとするときには、通常、複数の永久磁石を偶数列に亘って、かつ、１つの列を構成する永久磁石が他の１つの列を構成する永久磁石と対向するようにしてヨークに配置することで固定子が構成される。

このとき、個々の列（以下、「永久磁石列」という。）では、隣り合う永久磁石の極性が互いに逆となるようにして所定個の永久磁石が配置される。また、或る永久磁石列の永久磁石と該永久磁石に対向する他の永久磁石列の永久磁石とは、磁界の向きが同じになるように、互いに逆の磁極を対峙させた状態で配置される。コアレスリニアモータに限らずコア付きリニアモータにおいても、上述のように複数の永久磁石を偶数列に亘ってヨークに配置することで固定子を構成することができる。

コアレスリニアモータおよびコア付きリニアモータのいずれにおいても、速度リップルを小さくし、かつ推力を安定させるうえからは、固定子における各永久磁石列での永久磁石の配設ピッチを一定に、かつ小さくすることが望ましいが、極性が逆の永久磁石を互いに近接させて配置しようとすると両者の間に吸引力が働くことから、一定のピッチで配置することが困難になる。特に、互いに対向する２つの永久磁石列を同時に形成しようとすると、個々の永久磁石列では隣り合う永久磁石間に吸引力が働き、互いに対向する永久磁石列間で向かい合う永久磁石同士の間にも吸引力が働くことから、永久磁石を一定のピッチで配置することが更に困難になる。

例えば特許文献１に記載されたリニアモータにおけるように複数の部材（サイドヨークおよびセンターヨーク）によってヨークを構成し、個々の永久磁石列を別々に形成するようにすれば、各永久磁石列での永久磁石の配設ピッチを一定に、かつ小さくすることが比較的容易になるが、それでもなお、希土類磁石のように磁束密度の高い永久磁石では隣り合うもの同士の間に強い吸引力が働くことから、配設ピッチを一定に、かつ小さくすることが困難である。このため、例えば特許文献２に記載された発明のモータ用マグネット装置では、所定個の永久磁石を櫛状の位置決め型を用いて一定の間隔の下にヨークに固着させている。

特許第３２１４０７５号公報 特開２００２−２７２０８５号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたリニアモータにおけるように複数の部材（サイドヨークおよびセンターヨーク）によってヨークを構成すると、部品点数および工数が増加することから、製造コストが増大する。同様に、特許文献２に記載されたモータ用マグネット装置のように位置決め型を用いた場合にも製造コストが増大する。

例えば未着磁の永久磁石であれば、配設ピッチを一定に、かつ小さくして一列に配置することが比較的容易であるので、強磁性材料を一体成形して得た溝状のヨークに２つの永久磁石列を互いに対向させて形成することも比較的容易であるが、このようにして永久磁石列を形成した後に各列の永久磁石を所定の極性の下に均一に着磁させることは困難である。各永久磁石間での磁力のばらつきは、リニアモータの速度リップルを増大させる要因となったり、推力にばらつきを生じさせる要因になったりする。

この発明は上記に鑑みてなされたものであり、速度リップルが小さく、かつ推力が安定しているリニアモータを低コストの下に得易いリニアモータの製造方法、この方法で使用される磁石挿入具、およびリニアモータ用固定子の製造装置、ならびに速度リップルが小さく、かつ推力が安定しているものを得易いリニアモータを得ることを目的とする。

上記の目的を達成するこの発明のリニアモータの製造方法は、固定子と、該固定子と離間して移動する可動子とを備え、固定子は、互いに対向する２つの内側平面を有する溝状のヨークと、２つの内側平面の各々に形成された永久磁石列とを有するリニアモータの製造方法であって、非磁性材料により形成されて永久磁石を脱着自在に保持する偶数個の磁石保持部が２つの群に分かれて背中合わせに配置されている磁石挿入具によって、偶数枚の永久磁石を該偶数枚の永久磁石それぞれの一主面に接着剤が塗布された状態で、かつ前記一主面が外側となる向きで保持する磁石保持工程と、偶数個の磁石保持部によって保持された偶数枚の永久磁石それぞれの一主面がヨークの内側平面と対向するようにして磁石挿入具を前記ヨークの２つの内側平面間に挿入した後、磁石保持部による永久磁石の保持を解除して偶数枚の永久磁石の各々を該永久磁石の磁力によりヨークの内側平面に吸着させる磁石貼付工程と、を含むことを特徴とするものである。

この発明のリニアモータの製造方法では、上述の磁石保持工程と磁石貼付工程とをこの順番で繰り返すことによってヨーク内に２つの永久磁石列を形成するので、ヨークとしては強磁性材料の一体成形品を用いることができ、このようなヨークを用いると部品点数および工数が抑えられる。また、予め品質管理された着磁済みの永久磁石を上述の磁石挿入具に保持させて貼付工程を行うことができるので、磁力が所定の範囲内にある永久磁石のみよって永久磁石列を形成することが容易である。さらに、ヨークに貼付される永久磁石の位置を磁石挿入具の位置により規制することができるので、永久磁石の配設ピッチを一定に、かつ小さくして永久磁石列を形成することが容易である。したがって、この発明のリニアモータの製造方法によれば、速度リップルが小さく、かつ推力が安定しているリニアモータを低コストの下に得ることが容易になる。

以下、この発明のリニアモータの製造方法、リニアモータ用固定子の製造装置、およびリニアモータそれぞれの実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、この発明は以下に説明する実施の形態に限定されるものではない。

実施の形態１．
この発明のリニアモータの製造方法は、上述のように磁石保持工程と磁石貼付工程とを含んでおり、これらの工程を繰り返してヨーク内に２つの永久磁石列を同時に形成する。以下、工程毎に詳述する。

（磁石保持工程）
磁石保持工程では、永久磁石を脱着自在に保持する偶数個の磁石保持部が２つの群に分かれて背中合わせに配置されている磁石挿入具によって、偶数枚の永久磁石を該偶数枚の永久磁石それぞれの一主面に接着剤が塗布された状態で、かつ前記一主面が外側となる向きで保持する。

図１は、磁石保持工程で用いられる磁石挿入具の一例を概略的に示す斜視図である。同図に示す磁石挿入具２０は、この発明の磁石挿入具に含まれるものであり、２つの磁石保持部１０，１０と、これらの磁石保持部１０，１０に連設されたヘッド部１３とを有している。各磁石保持部１０，１０はヘッド部１３の下方に位置しており、これらの磁石保持部１０，１０は、平板状に成形された永久磁石２５をその一主面２５ａが外側となる向きで、かつ縦長の状態で保持する。図１においては、永久磁石２５の輪郭の一部を二点鎖線で表している。

個々の磁石保持部１０は非磁性材料により形成されており、これらの磁石保持部１０，１０は、永久磁石２５を載せるステージ部１と、永久磁石２５における他の主面が当接される背板部３と、永久磁石２５の上端部を当該永久磁石２５の外側から押さえる上爪部５と、永久磁石２５の下端部を当該永久磁石２５の外側から押さえる下爪部７とを有している。１つの背板部３が各磁石保持部１０によって共有されている。

各磁石保持部１０は、ヘッド部１３上に設けられたハンドル１５を手動で正転または逆転させることにより上爪部５および下爪部７の各々が上下動するように構成されている。例えばハンドル１５を逆転させると上爪部５が上方にスライドする一方で下爪部７が下方にスライドして、各ステージ１上に永久磁石２５を配置することが可能になり、ハンドル１５を正転させると上爪部５が下方にスライドする一方で下爪部７が上方にスライドして、各ステージ１上に配置された永久磁石２５が上爪部５および下爪部７により固定される。ヘッド部１３内および背板部３内には、ハンドル１５の回転運動を上爪部５および下爪部７それぞれの上下動に変換する動力変換機構（図示せず。）が内蔵されている。

また、各上爪部５の幅方向（図１で左右方向）両側には、磁石挿入具２０を溝状のヨークに挿入したときに該ヨークの上面に接して挿入深さを規制する挿入深さ規制部１７が設けられている。個々の挿入深さ規制部１７は、磁石保持部１０により永久磁石２５を保持したときの永久磁石２５の厚さ方向に突出している。

各磁石保持部１０による永久磁石２５の保持は、一方の磁石保持部１０により保持される永久磁石２５と他方の磁石保持部１０により保持される永久磁石２５とが互いに逆の磁極を背板部３側に向けるようにして行われる。各永久磁石２５としては、予め品質管理された着磁済みの永久磁石、すなわち磁力が所定の範囲内にあるものだけが選別された着磁済み永久磁石を用いることが好ましい。

接着剤は、磁石保持部１０により保持された永久磁石２５における外側の一主面２５ａに塗布される。当該接着剤の塗布は、磁石挿入具２０により永久磁石２５を保持する前に行うこともできるし、磁石挿入具２０により永久磁石２５を保持した後に行うこともできる。接着剤としては、硬化時間が短いもの、例えばカチオン重合タイプのものを用いることが好ましい。

（磁石貼付工程）
磁石貼付工程では、互いに対向する２つの内側平面を有する溝状のヨークに磁石挿入具を挿入して、上記２つの内側平面の各々に永久磁石を貼付する。具体的には、各磁石保持部によって保持された永久磁石それぞれの上記一主面がヨークの内側平面と対向するようにして、ヨークにおける２つの内側平面間に磁石挿入具を挿入した後、磁石保持部による永久磁石の保持を解除して各永久磁石を該永久磁石の磁力によりヨークの内側平面に吸着させる。

ヨークに形成される永久磁石列での永久磁石の配設ピッチを所望の値にするうえからは、ヨークにおける２つの内側平面間に上記の永久磁石列での永久磁石の配列方向と平面視上直交するようにしてガイド板を挿入し、該ガイド板によってヨークへの永久磁石の吸着位置を規制することが好ましい。このとき、永久磁石の各々を上記の配列方向にガイド板を介して磁力で吸引してやると、ヨークでの永久磁石の吸着位置を規制し易くなる。

磁石挿入具の磁石保持部が非磁性材料により形成されていることから、磁石挿入具により保持された２枚の永久磁石間に働く吸引力は小さい。このため、磁石保持部による永久磁石の保持を解除すると、永久磁石により磁化されたヨークと永久磁石との間に働く吸引力によって永久磁石がヨークに吸着される。永久磁石には磁石保持工程で接着剤が塗布されているので、この接着剤が硬化すると当該永久磁石がヨークに固着される。この磁石貼付工程を行うにあたって上記のガイド板を併用する場合には、該ガイド板を予めヨークに配置しておくことが好ましい。

図２は、ヨークおよび該ヨークに配置されたガイド板それぞれの一例を概略的に示す斜視図である。同図に示すヨーク３０は鉄等の強磁性材料の一体成形品からなる溝状を呈し、その垂直断面は、鉛直方向に延びる２つの矩形それぞれの下端を水平方向に延びる１つの矩形で繋いだときの輪郭形状に相当するコ字状あるいは鎹状を呈する。このヨーク３０は、互いに対向する２つの内側平面３０ａ，３０ｂを有している。

上記のヨーク３０における内側平面３０ａ，３０ｂ間の空間を該ヨーク３０の長手方向に沿って一定のピッチで区画するようにして、所望数のガイド板が配置される。図２においては、ヨーク３０における長手方向の一端部に配置された１枚のガイド板３３ａが実線で示されており、他のガイド板３３ｂ〜３３ｈが仮想線（二点鎖線）で示されている。各ガイド板３３ａ〜３３ｈは非磁性材料によって作製されており、図示のガイド板３３ａ〜３３ｈは、いずれもＴ字状を呈する。

図２に示すように、２枚の永久磁石２５を保持した磁石挿入具２０は、ヨーク３０の上方から該ヨーク３０での２つの内側平面３０ａ，３０ｂ間に挿入される。図２においては、磁石挿入具２０の挿入方向を矢印Ａで示している。ヨーク３０に配置されるガイド板３３ａ〜３３ｈのうちのガイド板３３ａは、磁石挿入具２０を用いて最初の永久磁石２５をヨーク３０に貼付するのに先だって配置され、他のガイド板３３ｂ〜３３ｈは、最初の永久磁石２５をヨーク３０に貼付するのに先だって配置することもできるし、１回の磁石貼付工程が終わるたび毎に１枚ずつ配置することもできる。

各ガイド板３３ａ〜３３ｈを一定のピッチでヨーク３０に容易に配置することができるように、ヨーク３０における内側平面３０ａ，３０ｂ間の底部には角棒状のガイド板保持具３５が挿入され、固定されている。このガイド板保持具３５には、上記のピッチと同じピッチでスリット状の開口部（図２には現れていない。）が形成されており、各ガイド板の下端部は上記の開口部に挿入される。また、ガイド板３３ａの外側（ヨーク３０の長手方向に沿った外側）には吸引板３７が固定配置される。この吸引板３７は、例えば強磁性材料や磁石により形成されて、ヨーク３０に形成しようとする永久磁石列での永久磁石の配列方向と平行な方向に永久磁石２５を吸引する。なお、図２においては、各永久磁石２５に塗布された接着剤の図示を省略している。この点は、後掲の図３および図４においても同じである。

図３は、ヨークに挿入された磁石挿入具をヨークの長手方向に望んだときの状態を概略的に示す断面図である。同図に示すように、磁石挿入具２０は、各挿入深さ規制部１７の下面がヨーク３０の上面に当たるまでヨーク３０内に挿入される。このとき、一方の永久磁石２５の主面２５ａはヨーク３０における一方の内側平面３０ａと対向し、他方の永久磁石２５の主面２５ａはヨーク３０における他方の内側平面３０ｂと対向する。個々の永久磁石２５における主面２５ａと該主面２５ａに対向する内側平面３０ａ，３０ｂとは、互いに離隔している。なお、図３においてはガイド板の図示を省略している。

図４は、磁石挿入具２０を用いて最初の永久磁石２５をヨーク３０に貼付する際の直前の状態を概略的に示す断面図である。同図に示すように、磁石挿入具２０と吸引板３７との間にはガイド板３３ａが配置されているので、各永久磁石２５（図４においては１つの永久磁石２５のみが現れている。）とヨーク３０の一端に配置された吸引板３７とは互いに磁気的に吸引するものの、吸引板３７側への各永久磁石２５の移動はガイド板３３ａにより規制される。

この状態で磁石挿入具２０のハンドル１５を所定方向に回転させて磁石保持部１０による永久磁石２５の保持を解除すると、すなわち上爪部５および下爪部７による永久磁石２５の固定を解くと、磁石保持部１０が非磁性材料により形成されていることから、永久磁石２５によって磁化されたヨーク３０と永久磁石２５との間に働く吸引力により永久磁石２５がヨークに吸着され、結果として永久磁石２５がヨーク３０に貼付される。

このとき、磁石挿入具２０により保持された永久磁石２５とこの永久磁石２５に対向するヨーク３０の内側平面３０ａまたは内側平面３０ｂとの距離を永久磁石２５の磁力に応じた所定の範囲内にしておくと、永久磁石２５は該永久磁石２５に対向する内側平面３０ａ側または内側平面３０ｂ側へほぼ水平に飛んで、一側面がガイド板３３ａに接した状態で内側平面３０ａまたは内側平面３０ｂに貼付される。永久磁石２５に塗布されている接着剤（図示せず。）が硬化すると、当該永久磁石２５がヨーク３０に固着される。なお、図４には３枚のガイド板３３ａ〜３３ｃを実線で描いてある。これらのガイド板３３ａ〜３３ｃは、一定のピッチＰの下に配置される。

この後、前述した磁石保持工程と上述した磁石貼付工程とをこの順番で繰り返してヨーク３０内に２つの永久磁石列を形成し、これによりリニアモータの固定子を得る。ヨーク３０の内側平面３０ａ，３０ｂへの永久磁石２５の貼付は、形成しようとする永久磁石列の端から順番に行う。２回目以降の磁石貼付工程では、前回の磁石貼付工程でヨーク３０に貼付ないし固着させた永久磁石２５が上述の吸引板３７と同じ役割を果たすので、吸引板３７の配置は不要となる。ガイド板は、対応する永久磁石２５（ヨーク３０に貼付済みのもの）に塗布されている接着剤が硬化してから回収することが好ましい。

図５は、リニアモータの固定子が得られるまでの作業内容の一例を示すフローチャートである。同図に示す例により固定子を得るにあたっては、まず、磁石挿入具により２枚の永久磁石を保持するステップＳ１と、磁石挿入具により保持した２枚の永久磁石それぞれにおける外側の主面に接着剤を塗布するステップＳ２と、ヨークに所定枚数のガイド板を配置するステップＳ３と、２枚の永久磁石を保持した磁石挿入具をヨークにおける２つの内側平面間に挿入するステップＳ４と、磁石挿入具による永久磁石の保持を解除するステップＳ５とをこの順番で行って、永久磁石がヨークの内側壁に貼付されるステップＳ６にまで進む。

この後、磁石挿入具を回収するステップＳ７と、所定枚数の永久磁石をヨークに貼付した可否かを判断するステップＳ８とをこの順番で行い、ステップＳ８で所定枚数の永久磁石をヨークに貼付してないと判断したときにはステップＳ１に戻ってステップＳ８までを再度行う。一方、ステップＳ８で所定枚数の永久磁石をヨークに貼付したと判断したときにはステップＳ９に進んでガイド板を回収する。このステップＳ９まで行うことにより、リニアモータの固定子が得られる。

上述したステップＳ１〜Ｓ９のうち、ステップＳ１とステップＳ２とが前述した磁石保持工程で行われ、ステップＳ４〜Ｓ６が前述した磁石貼付工程で行われる。ステップＳ３は磁石貼付工程に含ませることもできるし、独立した工程と見なすこともできる。同様に、ステップＳ７は磁石保持工程または磁石貼付工程に含ませることもできるし、独立した工程と見なすこともできる。

図６は、上述のようにして得られる固定子の一例を概略的に示す斜視図である。同図に示す固定子５０は、前述したヨーク３０（例えば図２参照）における１つの内側平面３０ａに１つの永久磁石列４０ａを配置し、ヨーク３０における他の内側平面３０ｂに他の１つの永久磁石列４０ｂを配置したものであり、各永久磁石列４０ａ，４０ｂはヨークの長手方向に延びている。

個々の永久磁石列４０ａ，４０ｂは複数の永久磁石２５により構成されており、各永久磁石列４０ａ，４０ｂにおいて互いに隣り合う２つの永久磁石２５，２５では各々の極性が互いに逆となっている。また、一方の永久磁石列４０ａを構成する個々の永久磁石２５は、他方の永久磁石列４０ｂを構成する所定の永久磁石２５と対向しており、対向する２つの永久磁石２５，２５は互いに逆の磁極を対峙させている。

図２〜図５を用いて既に説明したように、２枚の着磁済み永久磁石２５を保持した磁石挿入具２０をヨーク３０における２つの内側平面間に挿入する際には、該磁石挿入具２０の挿入深さが各挿入深さ規制部１７により規制される。また、形成しようとする永久磁石列４０ａ，４０ｂでの永久磁石２５の配列方向と平行な方向における永久磁石２５の位置は、ガイド板３３ａ〜３３ｈ（図２参照）により規制される。これらの結果として、前述した磁石保持工程と磁石貼付工程とを繰り返して得られる各永久磁石列４０ａ，４０ｂにおいては、個々の永久磁石２５の高さ位置を揃えること、および個々の永久磁石列４０ａ，４０ｂで互いに隣り合う永久磁石２５，２５の配設ピッチを揃えることがそれぞれ容易である。

目的とするリニアモータは、上述した固定子５０とは別途に可動子を作製し、これらを組み合わせることにより得られる。可動子は、例えばコア付きの巻線部を所望形状の取り付け部に固定することにより、あるいはコアレスの巻線部を所望形状の取り付け部に固定することにより、作製される。また、巻線部は所定の駆動回路に接続される。

図７は、この発明のリニアモータの一例を概略的に示す斜視図である。同図に示すリニアモータ７０は、上述したこの発明のリニアモータの製造方法により得られるものであり、固定子５０と可動子６０とを備えたリニアモータである。固定子５０におけるヨーク３０は強磁性材料からなる一体成形品であり、固定子５０における他の構成については図６を用いて既に説明したのでここではその説明を省略する。可動子６０は、コアレスの巻線部５３を取り付け部５５の下面に固定したものであり、取り付け部５５は平面形状が矩形の平板状を呈する。固定子５０における２つの永久磁石列４０ａ，４０ｂの間に巻線部５３が位置し、ヨーク３０上に取り付け部５５が位置する。

図示の巻線部５３を所定の駆動回路に接続すると巻線部５３の周囲に所定の磁界が形成され、この磁界と各永久磁石２５により固定子５０に形成される磁界とが反発して、固定子５０から可動子６０が離間（離隔）する。巻線部５３に供給する電流の位相を適宜制御することにより、可動子６０を各永久磁石列４０ａ，４０ｂに沿って移動させたり、移動していたものを停止させたりすることができる。

このようなリニアモータ７０においては、既に説明したように、固定子５０における各永久磁石列４０ａ，４０ｂでの個々の永久磁石２５の高さ位置（ヨーク３０の上面を基準にした高さ位置）および配設ピッチを容易に揃えることができる。また、ヨーク３０として強磁性材料の一体成形品が用いられるので、部品点数および工数を抑えることも容易である。さらに、永久磁石２５として予め品質管理した着磁済みの永久磁石を用い、該永久磁石２５をヨーク３０に固着させて永久磁石列４０ａ，４０ｂを形成するようにすると、磁力が所定の範囲内にある着磁済みの永久磁石２５のみよって永久磁石列４０ａ，４０ｂを形成することができる。これらの結果として、リニアモータ７０では速度リップルを小さくし、かつ推力を安定させることが容易であり、また低コストの下に製造することも容易である。

特に、小型のリニアモータに対しては、一体成形品のヨークでの狭い間隙に着磁済みの永久磁石を固着させることが困難であること、あるいは未着磁の永久磁石を固着させた後に着磁治具を用いて着磁するにしても狭い間隙に挿入できるような強力な着磁治具は製造が困難であり、また均一に着磁することも困難であることから、本実施の形態は有効である。なお、ここでいう「小型のリニアモータ」とは、定格推力が１ｋＮ以下程度のリニアモータを意味する。

実施の形態２．
この発明のリニアモータ用固定子の製造装置は、上述したこの発明の製造方法に従ってリニアモータを製造する際に用いることができる装置であり、ヨーク固定部、磁石挿入具、挿入具保持部、水平方向移動手段、および垂直方向移動手段を具備している。実施の形態１で説明したガイド板を併用する場合には、ガイド板保持具も併用される。

上記のヨーク固定部は、互いに対向する２つの内側平面を有する溝状のヨークが固定される部材であり、当該ヨーク固定部の全体形状は、例えばヨークと同様の溝状や、上面が解放された箱状等とすることができる。

また、上記の磁石挿入具は、偶数の磁石保持部が２つの群に分かれて背中合わせに配置されている部材であり、個々の磁石保持部は非磁性材料により形成されて永久磁石を該永久磁石の一主面が外側となる向きで脱着自在に保持する。このような磁石挿入具としては、例えば実施の形態１で説明した磁石挿入具２０（図１参照）が用いられる。

挿入具保持部は、上述の磁石挿入具を特定の向き、すなわち、磁石挿入具の磁石保持部に永久磁石を保持させたときに該永久磁石の一主面での法線が水平となる向きで保持する部材であり、その形状および構造は適宜選定される。

水平方向移動手段は、ヨーク固定部に固定されたヨークに対する挿入具保持部の相対的な位置を、固定子に形成される永久磁石列での永久磁石の配設ピッチと同じピッチで水平方向に段階的に変位させるものであり、ヨーク固定部および挿入具保持部の少なくとも一方を水平方向に移動させる。この水平方向移動手段は、例えば手動式の台車や自走式の台車、あるいは精密ステージ等を用いて構成することができる。

垂直方向移動手段は、ヨーク固定部に固定されたヨークに対する挿入具保持部の相対的な位置を、磁石挿入具の磁石保持部に保持された永久磁石の一主面とヨークの内側平面とを互いに平行に保ちながらヨーク固定部上で垂直方向に変位させるものであり、ヨーク固定部および挿入具保持部の少なくとも一方を垂直方向に移動させる。この垂直方向移動手段は、磁石保持部に永久磁石を保持した磁石挿入具を挿入具保持部に保持させて当該垂直方向移動手段での相対的な下死点にまで移動させたときに、永久磁石の一主面とヨークの内側平面とが互いに対向するように構成される。

このような垂直方向移動手段は、例えば手動式の昇降機や電動式（空気圧や油圧を利用するものを含む。）の昇降機等を用いて構成することができる。なお、この明細書でいう「垂直方向移動手段での相対的な下死点」とは、磁石挿入具を保持した挿入具保持部の相対的な位置をヨーク固定部に固定されたヨーク上で垂直方向移動手段により変位させたときに、ヨークと磁石挿入具との垂直距離が最も短くなる箇所を意味する。

必要に応じて併用されるガイド板保持具は、ヨークにおける２つの内側平面間の底部に配置されて用いられる部材であり、このガイド板保持具は、固定子に形成される永久磁石列での永久磁石の配設ピッチと同じピッチでガイド板を保持する。このようなガイド板保持具としては、例えば実施の形態１で説明したガイド板保持具３５（図２参照）が用いられる。また、ガイド板としては、例えば実施の形態１で説明したガイド板３３ａ〜３３ｈ（図２参照）が用いられる。

以下、図８および図９を用いて、この発明のリニアモータ用固定子の製造装置を具体的に説明する。

図８は、この発明のリニアモータ用固定子の製造装置の一例を概略的に示す正面図であり、図９は、図８に示したリニアモータ用固定子の製造装置を概略的に示す側面図である。これらの図に示すリニアモータ用固定子の製造装置１６０は、ヨーク固定部１００、磁石挿入具２０、挿入具保持部１１０、水平方向移動手段１３０、垂直方向移動手段１５０、およびガイド板保持具１５５を具備している。以下、各部材について説明する。ただし、磁石挿入具２０については実施の形態１で図１等を参照して詳述したので、ここではその説明を省略する。

上記のヨーク固定部１００はヨーク３０（図９参照）と同様の溝状を呈しており、ヨーク３０は、図示を省略した固定具によりヨーク固定部１００に上向きに固定される。このヨーク固定部１００上には一対のガイド板係合部１０５，１０５が設けられており、ヨーク固定部１００自体は後述する水平方向移動手段１３０上に上向きに固定されている。また、挿入具保持部１１０は、磁石挿入具２０のヘッド部１３（図１参照）を挟持することによって磁石挿入具２０を保持するものであり、この挿入具保持具１１０は、磁石挿入具２０での磁石保持部１０に永久磁石２５を保持させたときに該永久磁石２５の一主面での法線が水平となる向きで磁石挿入具２０を保持する。挿入具保持部１１０は、後述する垂直方向移動手段１５０に取り付けられている。

水平方向移動手段１３０は、ベース１１１に設けられた２つのガイド部１１３，１１３に係合して該ガイド部１１３、１１３に沿って移動する台車１２０と、ガイド部１１３，１１３に沿って台車１２０が移動するときに該台車１２０の位置を前述の配設ピッチ（固定子に形成される永久磁石列での永久磁石の配設ピッチ）と同じピッチで固定することができる台車固定手段１２５とを含んでいる。上記２つのガイド部１１３，１１３は互いに平行に設けられており、これらはレール状を呈する。また、台車１２０は、取り付け板１１５と、取り付け板１１５の下面に固定されて各々が所定のガイド部１１３に滑動自在に係合する計８つの移動用係合部１１８とを備えている。ヨーク固定部１００は、取り付け板１１５の上面に固定配置されている。

水平方向移動手段１３０を構成している台車固定手段１２５は、台車１２０に取り付けられた固定ピン挿入部１２１と、ベース１１０に上記のピッチで設けられた複数の固定ピン挿入穴（図示せず。）と、固定ピン挿入部１２１および固定ピン挿入穴に挿入される固定ピン１２３とを備えている。図示の例では、固定ピン挿入部１２１の一端がヨーク固定部１００にも固定されている。

製造装置１６０のユーザは、台車１２０の移動ならびに固定ピン挿入部１２１および固定ピン挿入穴それぞれへの固定ピン１２３の挿入を手動で行う。すなわち、水平方向移動手段１３０は、ヨーク固定部１００が固定配置された台車１２０をユーザが手動で水平方向に移動させ、かつ所定箇所で固定ピン挿入部１２１および固定ピン挿入穴のそれぞれに１本の固定ピン１２３を手動で挿入することにより、ヨーク固定部１００に固定されたヨーク３０に対する挿入具保持部１１０の相対的な位置を上記のピッチで水平方向に段階的に変位させるものである。

垂直方向移動手段１５０は、各ガイド部１１３を跨ぐようにしてベース１１１上に配置された架台１３１と、架台１３１に支持された昇降機１４５とを含み、昇降機１４５は、挿入具保持部１１０が取り付けられるホルダー部１３５、ホルダー部１３５の昇降方向を案内する垂直ガイド部１３７、垂直ガイド部１３７に滑動自在に係合する一方でホルダー部１３５と垂直ガイド部１３７とを連結する連結部１３９、およびホルダー部１３５に機械的に結合して該ホルダー部１３５を昇降させるハンドル１４１を含んでいる。例えば、ハンドル１４１を手動で正転させるとホルダー部１３５が垂直ガイド部１３７に沿って降下し、逆転させるとホルダー部１３５が垂直ガイド部１３７に沿って上昇する。ホルダー部１３５の昇降に伴って、該ホルダー部１３５に保持された挿入具保持部１１０も昇降し、したがって挿入具保持部１１０に保持された磁石挿入具２０も昇降する。

この垂直方向移動手段１５０は、製造装置１５０のユーザが手動でハンドル１４１を操作することにより、ヨーク固定部１００に固定されたヨーク３０に対する挿入具保持部１１０の相対的な位置をヨーク固定部上１００で垂直方向に変位させるものである。ヨーク３０に対する挿入具保持部１１０の相対的な位置は、磁石挿入具２０の磁石保持部１０に保持された永久磁石２５の一主面とヨーク３０の内側平面とが互いに平行に保たれた状態で垂直方向に変位する。垂直方向移動手段１５０は、磁石挿入具２０により保持された永久磁石２５の一主面とヨーク３０の内側平面とが当該垂直方向移動手段１５０での相対的な下死点で互いに対向するように構成されている。

ヨーク３０の内側平面に複数の永久磁石を一定の配設ピッチの下に容易に固着させることができるように、ヨーク３０における２つの内側平面間の底部にはガイド板保持具１５５が挿入されており、該ガイド板保持具１５５の端部はネジ等の固定具１５７によってヨーク固定部１００に固定されている。上記のガイド板保持具１５５を平面視したときの形状はＴ字状であり、このガイド板保持具１５５には、実施の形態１で説明したガイド板保持具３５（図２参照）におけるのと同様に、上記の配設ピッチと同じピッチでスリット状の開口部が形成されている。これらの開口部にガイド板（図示せず。）の下端部を挿入すると、上記の配設ピッチと同じピッチの下に所定数のガイド板が配置される。

ガイド板保持具１５５に保持されるガイド板としては、例えば実施の形態１で説明したガイド板３３ａ〜３３ｈ（図２参照）と同様にＴ字状を呈し、かつガイド板保持具１５５の上記の開口部に下端部を挿入した状態でガイド板係合部１０５の上面とも係合可能な長さを有するものが用いられる。このような形状のガイド板では、立設したときの上部において水平方向に延びる領域の下面がガイド板係合部１０５の上面と係合する。

上述の構成を有するリニアモータ用固定子の製造装置１６０を用いたリニアモータ用固定子の製造は、実施の形態１で図５を用いて説明した磁石保持工程と磁石貼付工程とを必要回数繰り返すことで行われる。このとき、ヨーク３０と挿入具保持部１１０との位置合わせは、製造装置１６０のユーザが台車１２０を手動で所定の位置にまで移動させ、該台車１２０の位置を台車固定手段１２５により固定することで行われる。この位置合わせは、磁石貼付工程を行うたび毎に、該磁石貼付工程に先だって行うことが好ましい。

また、永久磁石２５をヨーク３０に固着させるために当該永久磁石２５に塗布する接着剤としては、実施の形態１で説明したように硬化時間の短いものが好ましいので、永久磁石２５への接着剤の塗布は、挿入具保持部１１０に磁石挿入具２０を保持させ、かつヨーク３０と挿入具保持部１１０との位置合わせが終了した後に、磁石挿入具２０の磁石保持部１０に永久磁石２５を保持させた状態で行うことが望ましい。ヨーク３０における２つの内側平面間への磁石挿入具２０の挿入は、ユーザがハンドル１４１を所定方向に回転させることで行われる。ヨーク３０に最初に永久磁石２５を固着させる際には、実施の形態１で説明したように吸引板３７（図２参照）が用いられる。

リニアモータ用固定子の製造装置１６０によれば、実施の形態１で説明した磁石保持工程と磁石貼付工程とを必要回数繰り返すことでリニアモータ用の固定子を製造することができるので、ヨーク３０が強磁性材料の一体成形品からなる場合であっても、個々の永久磁石の高さ位置（ヨークの上面を基準にした高さ位置）および配設ピッチが揃った永久磁石列を当該ヨーク３０に容易に形成することができる。その結果として、速度リップルが小さく、かつ推力が安定したリニアモータを得易いリニアモータ用固定子を低コストの下に製造することが容易になる。

以上、この発明のリニアモータの製造方法、リニアモータ、およびリニアモータ用固定子の製造装置それぞれについて実施の形態を挙げて説明したが、この発明は、前述したように、上記の各形態に限定されるものではない。

例えば、実施の形態で説明した磁石挿入具は１対の磁石保持部（２個の磁石保持部）が背中合わせに配置されたものであるが、この発明の磁石挿入具においては、２対以上の磁石保持部（４個以上の磁石保持部）が背中合わせに配置されていてもよい。各対における一方の磁石保持部が磁石挿入具における一つの側に配置されて１つの群をなし、他方の磁石保持部が前記の側とは反対側に配置されて他の１つの群をなす。すなわち、この発明の磁石挿入具においては、偶数個の磁石保持部が２つの群に分かれて背中合わせに配置される。

個々の磁石保持部での永久磁石の保持・解放が磁石保持部毎に制御可能となるように磁石挿入具を構成することもできるし、群毎に制御可能となるように磁石挿入具を構成することもできる。また、各磁石保持部での永久磁石の保持・解放が一律にしか制御されないように磁石挿入具を構成することもできる。図１に示した磁石挿入具２０は、ハンドル１５を手動で回転させることにより上爪部５および下爪部７をスライドさせて永久磁石２５の保持または当該保持の解放を行うように構成されているが、上爪部および下爪部による永久磁石の保持または当該保持の解放を電動（空気圧や油圧を利用して上爪部および下爪部をスライドさせるものを含む。）で行うように磁石挿入具を構成することもできる。

ヨークにおける２つの内側平面間に磁石挿入具を挿入したときの挿入深さは、上記２つの内側平面間の底部に配置するガイド板保持具を利用して規制することも可能である。この場合には、例えば磁石挿入具の下部にガイド板保持具と係合して当該磁石挿入具の挿入深さを規制する係合部が形成される。また、実施の形態ではヨークにガイド板を設けることで永久磁石の配設ピッチを制御したが、例えば永久磁石間の距離を規制するガイド部を磁石挿入具に突設することで永久磁石の配設ピッチを制御することも可能である。

この発明のリニアモータの製造方法でのリニアモータ用固定子の製造、およびリニアモータ用固定子の製造装置のいずれにおいても、使用する磁石挿入具の数は１個に限定されるものではなく、２個以上の所望数の磁石挿入具を同時に用いることもできる。リニアモータの製造コストを抑えるという観点からはヨークを強磁性材料の一体成形品とすることが好ましいが、この発明のリニアモータの製造方法は、複数の部材を組み合わせて作製されたヨークを用いてリニアモータを製造する際にも適用することができる。同様に、この発明のリニアモータ用固定子の製造装置は、複数の部材を組み合わせて作製されたヨークを用いてリニアモータ用固定子を製造する際にも用いることができる。ヨークの垂直断面は実施の形態１で説明したコ字状に限定されるものではなく、例えばＵ字状等、所望形状とすることができる。ヨークの垂直断面は、当該ヨークに形成しようとする永久磁石列の数に応じても適宜選定可能であり、ヨークに形成する永久磁石列の数は２以上の所望の偶数とすることができる。

台車を利用して水平方向移動手段を構成する場合、台車の移動経路を規定するガイド部は、実施の形態２で説明したガイド部１１３，１１３のようにレール状とする他に、溝状とすることも可能である。水平方向移動手段の構成に拘わらず、ヨーク固定部にガイド板係合部１０５（図９参照）を設けるか否かは適宜選択可能である。ガイド板保持具１５５（図９参照）により保持されたガイド板の振れを防止するうえからは、個々のガイド板とヨーク３０またはガイド板係合部１０５との接触面積をできるだけ広くすることが望ましい。

図１０は、ガイド板係合部１０５との接触面積が広いガイド板の一例を概略的に示す正面図である。同図に示すガイド板１７０は、互いに直角に接する２つの係合面を有する係合部１７０ａを２つ有しており、これらの係合部１７０ａに形成されている上記２つの係合面は、所定のガイド板係合部１０５の上面１０５ａまたは内側面１０５ｂに係合する。このため、１つの係合面でガイド板係合部１０５の上面と係合する係合部を計２つ有する形状のガイド板よりも、ガイド板保持具１５５により保持したときの振れを防止し易い。なお、図１０においては、ガイド板１７０の形状を判り易くするために、当該ガイド板１７０にスマッジングを付してある。また、図１０に示した部材のうちで図９に示した部材と共通するものについては、図９で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。この発明のリニアモータの製造方法およびリニアモータ用固定子の製造装置で用いるガイド板の形状は、適宜選定可能である。

上述した以外にも、この発明のリニアモータの製造方法、リニアモータ、およびリニアモータ用固定子の製造装置それぞれについては、種々の変形、修飾、組合せ等が可能である。

この発明のリニアモータの製造方法における磁石保持工程で用いられる磁石挿入具の一例を概略的に示す斜視図である。 この発明のリニアモータの製造方法における磁石貼付工程で用いられるヨークおよび該ヨークに配置されたガイド板それぞれの一例を概略的に示す斜視図である。 この発明のリニアモータの製造方法における磁石貼付工程でヨークに挿入された磁石挿入具をヨークの長手方向に望んだときの状態を概略的に示す断面図である。 この発明のリニアモータの製造方法における磁石貼付工程で最初の永久磁石をヨークに貼付する際の直前の状態を概略的に示す断面図である。 この発明のリニアモータの製造方法によりリニアモータを製造する際に行われる作業内容のうち、リニアモータの固定子が得られるまでの作業内容の一例を示すフローチャートである。 図５に示したフローチャートに従って得られる固定子の一例を概略的に示す斜視図である。 この発明のリニアモータの一例を概略的に示す斜視図である。 この発明のリニアモータ用固定子の製造装置の一例を概略的に示す正面図である。 図８に示したリニアモータ用固定子の製造装置を概略的に示す側面図である。 図８に示したガイド板係合部との接触面積が広いガイド板の一例を概略的に示す正面図である。

符号の説明

１０ 磁石保持部
１７ 挿入深さ規制部
２０ 磁石挿入具
２５ 平板状の着磁済み永久磁石
２５ａ 永久磁石の主面
３０ ヨーク
３０ａ，３０ｂ ヨークの内側平面
３３ａ〜３３ｈ ガイド板
３５ ガイド板保持具
４０ａ，４０ｂ 永久磁石列
５０ 固定子
６０ 可動子
７０ リニアモータ
１００ ヨーク固定部
１０５ ガイド板
１１０ 挿入具保持部
１１１ ベース
１１３ ガイド部
１２０ 台車
１２５ 台車固定手段
１３０ 水平方向移動手段
１３１ 架台
１４５ 昇降機
１５０ 垂直方向移動手段
１５５ ガイド板保持具
１６０ リニアモータ用固定子の製造装置
１７０ ガイド板

Claims (10)

1. 固定子と、該固定子と離間して移動する可動子とを備え、前記固定子は、互いに対向する２つの内側平面を有する溝状のヨークと、前記２つの内側平面の各々に形成された永久磁石列とを有するリニアモータの製造方法であって、
   非磁性材料により形成されて永久磁石を脱着自在に保持する偶数個の磁石保持部が２つの群に分かれて背中合わせに配置されている磁石挿入具によって、偶数枚の永久磁石を該偶数枚の永久磁石それぞれの一主面に接着剤が塗布された状態で、かつ前記一主面が外側となる向きで保持する磁石保持工程と、
   前記偶数個の磁石保持部によって保持された偶数枚の永久磁石それぞれの前記一主面が前記ヨークの内側平面と対向するようにして前記磁石挿入具を前記ヨークの２つの内側平面間に挿入した後、前記磁石保持部による永久磁石の保持を解除して前記偶数枚の永久磁石の各々を該永久磁石の磁力により前記ヨークの内側平面に吸着させる磁石貼付工程と、
   を含むことを特徴とするリニアモータの製造方法。
2. 前記磁石挿入具は、前記ヨークの２つの内側平面間に挿入されたときに前記ヨークの上面に接して挿入深さを規制する挿入深さ規制部を有することを特徴とする請求項１に記載のリニアモータの製造方法。
3. 前記磁石貼付工程で、前記永久磁石列における永久磁石の配列方向と平面視上直交するようにして前記ヨークの２つの内側平面間にガイド板を挿入し、該ガイド板によって前記配列方向での前記永久磁石の吸着位置を規制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の製造方法。
4. 前記ヨークは、強磁性材料の一体成形品であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のリニアモータの製造方法。
5. 固定子と、該固定子と離間して移動する可動子とを備え、前記固定子は、互いに対向する２つの内側平面を有する溝状のヨークと、前記２つの内側平面の各々に形成された永久磁石列とを有するリニアモータであって、
   前記ヨークとして強磁性材料の一体成形品を用いて請求項１〜４のいずれか１つに記載の製造方法により製造されたことを特徴とするリニアモータ。
6. 互いに対向する２つの面の各々に永久磁石を貼付するにあたって前記２つの面間に永久磁石を挿入する磁石挿入具であって、
   非磁性材料により形成されて永久磁石を脱着自在に保持する偶数個の磁石保持部を有し、該偶数個の磁石保持部が２つの群に分かれて背中合わせに配置されていることを特徴とする磁石挿入具。
7. 互いに対向する２つの内側平面を有する溝状のヨークと、前記２つの内側平面の各々に形成された永久磁石列とを有するリニアモータ用固定子の製造装置であって、
   前記ヨークが固定されるヨーク固定部と、
   非磁性材料により形成されて永久磁石を脱着自在に保持する偶数個の磁石保持部が２つの群に分かれて背中合わせに配置された磁石挿入具と、
   前記磁石保持部に前記永久磁石を保持させたときに該永久磁石の一主面での法線が水平となる向きで前記磁石挿入具を保持する挿入具保持部と、
   前記ヨーク固定部に固定されたヨークに対する前記挿入具保持部の相対的な位置を前記永久磁石列での永久磁石の配設ピッチと同じピッチで水平方向に段階的に変位させる水平方向移動手段と、
   前記ヨーク固定部に固定されたヨークに対する前記挿入具保持部の相対的な位置を、前記磁石保持部に保持された永久磁石の一主面と前記ヨークの内側平面とを互いに平行に保ちながら前記ヨーク固定部上で垂直方向に変位させる垂直方向移動手段と、
   を具備し、前記磁石保持部に永久磁石を保持した磁石挿入具を前記挿入具保持部に保持させて前記垂直方向移動手段により該垂直方向移動手段での相対的な下死点にまで移動させたときに、前記永久磁石の一主面と前記ヨークの内側平面とが互いに対向することを特徴とするリニアモータ用固定子の製造装置。
8. 前記ヨーク内に挿入されて前記配設ピッチと同じピッチでガイド板を保持するガイド板保持具を更に具備することを特徴とする請求項７に記載のリニアモータ用固定子の製造装置。
9. 前記水平方向移動手段は、ベースに設けられたガイド部に係合して該ガイド部に沿って移動する台車と、前記ガイド部に沿って前記台車が移動するときに該台車の位置を前記配設ピッチと同じピッチで固定することができる台車固定手段とを含み、
   前記垂直方向移動手段は、前記ガイド部を跨ぐようにして配置された架台と、前記架台に支持された昇降機とを含み、
   前記ヨーク固定部は前記台車上に固定配置されており、前記挿入具保持部は前記昇降機に取り付けられていることを特徴とする請求項７または８に記載のリニアモータ用固定子の製造装置。
10. 前記磁石挿入具は、前記ヨークの２つの内側平面間に挿入されたときに前記ヨークの上面に接して挿入深さを規制する挿入深さ規制部を有することを特徴とする請求項７〜９のいずれか１つに記載のリニアモータ用固定子の製造装置。

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