JP2001268882A - リニアモータ用コイル体およびリニアモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 リニアモータ用のコイル体における配線作業
や部品点数の削減を図ると共に、その信頼性の向上を図
る。 【解決手段】 導線３２を巻回して形成したコイル１９
を複数連設してリニアモータ用のコイル体２１を形成す
る。コイル体２１は、連続する導線３２によって複数の
コイル１９を一体形成した同一位相のコイル群２２ｕ,
２２ｖ,２２ｗを有する。導線３２は、銅またはアルミ
ニウムを主成分とする合金からなる芯線と、芯線表面を
被覆する絶縁層および自己融着層を有する自己融着線か
らなる。コイル群２２ｕ,２２ｖ,２２ｗは、自己融着線
からなる導線３２を巻回して複数のコイル１９を所定間
隔にて形成した後、導線３２間を融着させて形成する。
これにより、コイル１９間を接続するための中継ピンを
省き、配線接続作業や部品点数を削減すると共に、信頼
性の向上を図る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リニアモータ用の
コイル体に関し、特に、同一位相のコイル群を複数有す
る多相のコイル体に適用して有効な技術に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来より、磁気ディスク等のヘッド駆動
装置やＸ−Ｙプロッタなど、長いストロークの範囲内で
物体の位置決め等を行うための駆動装置として、多相コ
イルと永久磁石を用いたリニアモータが多用されてい
る。例えば、特開平８−２１４５２９号公報や特開平６
−１４１５２６号公報などには、多相コイルを配した可
動コイル型や可動磁石型のリニアモータがそれぞれ開示
されている。

【０００３】この場合、特開平８−２１４５２９号公報
のような可動コイル型のリニアモータでは、厚さ方向に
着磁した複数の永久磁石を、着磁方向が異なるように対
向配置する。対向する永久磁石間に形成された空隙内に
は、磁束と直角方向に運動する可動コイル組立体を配設
する。そして、可動コイルを適宜励磁することにより、
可動コイルを永久磁石に沿って駆動させる。

【０００４】図７は、従来の可動コイル型リニアモータ
の一般的構成を示す要部説明図である。図７において５
１はヨークであり、鉄板のような強磁性材料により例え
ば平板状に形成する。５２は永久磁石であり、厚さ方向
に着磁し、表面にＮＳ磁極が交互に出現するようにヨー
ク５１の長手方向に配設して固着する。上記のように形
成したヨーク５１を永久磁石５２の異極が対向するよう
に空隙５３を介して配設する。５４は支持板であり、前
記空隙５３を確保するためにヨーク５１の長手方向両端
部に固着する。

【０００５】図７において、５５はコイル体であり、前
記空隙５３における磁束と巻線方向が直交するような偏
平の多相コイルによって形成する。そして、複数個のコ
イルを永久磁石５２の配設方向に連設し、磁極の方向を
磁界検出素子等の手段を介して検出し、電流を流すべき
コイルおよびその方向を切換え得るように形成する。

【０００６】図８は、このようなコイル体５５の一例を
示す説明図である。コイル体５５は、３相（Ｕ,Ｖ,Ｗ）
をなす３個のコイル群５６ｕ,５６ｖ,５６ｗから構成さ
れている。各コイル群５６ｕ等は、導線を巻回して形成
した同仕様のコイル５７を、図９のように、Ｙ形接続に
て３個ずつ直列接続している。なお、図８においては、
各コイル群５６ｕ等の配置状況が理解し易いように、コ
イル群５６ｕ,５６ｖにはそれぞれ異なるハッチングを
施し、コイル群５６ｗにはハッチングを施さずに示して
いる。

【０００７】コイル体５５の図８において左端側には、
各相の給電ピン５８ｕ,５８ｖ,５８ｗが設けられてい
る。各ピン５８ｕ等からはコイル５７が各相毎に３個直
列に接続され、コイル群５６ｕ,５６ｖ,５６ｗが形成さ
れる。各コイル５７間には中継ピン５９ｕ,５９ｖ,５９
ｗが設けられており、コイル５７同士は中継ピン５９ｕ
等にて接続されている。一方、コイル体５５の図８にお
いて右端側には、中点ピン６０が設けられている。この
中点ピン６０には、コイル群５６ｕ等の末端が接続され
ており、中点ピン６０はＹ結線された各相間の中点に相
当する。

【０００８】これらのコイル５７や配線、各種ピン５８
ｕ,５９ｕ,６０などは、合成樹脂の基板６２内に封止若
しくはインサート成形されて固定される。そして、コイ
ル体５５は、コイルベース取付孔６１により、図示しな
いコイルベースに一体に支持されて可動子を形成する。

【０００９】以上の構成により、コイル体５５に電流を
流すと、コイル体５５の巻線方向が永久磁石５２による
磁束と直交しているので、コイル体５５はフレミングの
左手の法則により、ヨーク５１の長手方向の駆動力を受
ける。これにより、コイル体５５を一体に支持してなる
可動子（図示せず）が、ヨーク５１の長手方向に移動す
る。

【００１０】次に、コイル体５５に前記と逆方向の電流
を流すと、コイル体５５には前記と逆方向の駆動力が作
用するため、可動子は前記と逆方向に移動する。従って
コイル体５５への通電およびその電流の方向を選択する
ことにより、可動子を所定位置に移動させることが可能
となる。

【００１１】一方、特開平６−１４１５２６号公報の装
置は可動磁石型のリニアモータであるが、そこでも前述
同様の中継点が設けられており、偏平コイルはリード接
点にて個々に共通電源線と接続されている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図８の
ようなコイル体５５では、複数のコイル５７を中継ピン
５９ｕ,５９ｖ,５９ｗを介して接続する構成となってい
るため、コイル体５５の形成に際し、中継ピン５９ｕ等
における配線接続作業が必要となる。このため、作業工
数が増大すると共に部品点数も増加し、コストアップの
一因となるという問題があった。

【００１３】また、中継ピン５９ｕ等では、各コイル５
７の導線を半田等によって接続するため、結線不良や離
線等による不具合発生の恐れがあり、信頼性が低下する
という問題もあった。

【００１４】さらに、特開平６−１４１５２６号公報の
装置のように偏平コイルを個々にリード接点にて接続す
る場合も、前述同様、作業工数や部品点数、信頼性の点
で不利となるという問題があった。

【００１５】本発明の目的は、リニアモータ用のコイル
体における配線作業や部品点数の削減を図ると共に、そ
の信頼性の向上を図ることにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明のリニアモータ用
コイル体は、導線を巻回して形成したコイルを複数連設
してなるリニアモータ用のコイル体であって、前記コイ
ル体は、連続する導線により一体に形成された複数の同
一位相のコイルを備えるコイル群を有することを特徴と
する。

【００１７】本発明によれば、複数個のコイルを連続す
る導線にて一体的に形成したコイル群を用いて同一相を
形成しているので、各コイル間の接続のために中継ピン
を配設する必要がない。従って、中継ピンでの配線接続
作業が不要となると共に部品点数も削減される。また、
半田付け等の機械的接続部分がなくなるため、製品の信
頼性も向上する。

【００１８】また、前記コイル体において、銅またはア
ルミニウムを主成分とする合金からなる芯線と、前記芯
線表面を被覆する絶縁層とからなる導線を使用しても良
い。また、前記導線を自己融着線によって形成し、前記
コイル群を、前記導線を巻回して複数のコイルを所定間
隔にて形成した後、前記導線間を融着させて形成しても
良い。

【００１９】一方、本発明のリニアモータは、永久磁石
と、前記永久磁石と磁気空隙を介して対向配置された多
相コイルを備え前記永久磁石に対し相対移動可能に設け
られたコイル体とを有するリニアモータであって、前記
コイル体が、連続する導線により一体に形成された複数
の同一位相のコイルを備えるコイル群を有することを特
徴とする。

【００２０】本発明によれば、複数個のコイルを連続す
る導線にて一体的に形成したコイル群を用いて各相を形
成しているので、各コイル間の接続のために中継ピンを
配設する必要がなく、リニアモータ製造時における中継
ピンでの配線接続作業が不要となると共に、その部品点
数も削減される。また、半田付け等の機械的接続部分が
なくなるため、リニアモータの信頼性も向上する。

【００２１】この場合、前記コイル体において、隣接す
る同一位相のコイル間距離を、前記永久磁石の磁極ピッ
チの２.５〜５倍に形成しても良い。また、本発明によ
るリニアモータは、可動コイル型リニアモータ、可動磁
石型リニアモータの何れであっても良い。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形
態であるコイル体を使用したリニアモータの一例を示す
要部断面図である。

【００２３】図１において、１１はベースであり、軟鋼
のような強磁性材料により平板状に形成する。１２はセ
ンターヨーク、１３はサイドヨークであり、それぞれベ
ース１１と同様の材料によって平板状に形成すると共
に、ベース１１上に間隔を介して固着する。１４は永久
磁石であり、例えば、希土類系磁石により形成し、セン
ターヨーク１２およびサイドヨーク１３の各々の対向面
に複数個配設する。永久磁石１４は、相隣る磁極の極性
が異なり、かつ磁気空隙１５を介して対向するもの同士
が異極となるように配置する。なお、永久磁石１４の配
設方向は、図１において紙面と直交する方向である。

【００２４】１６は可動子であり、キャリッジ１７の下
方にコイルベース１８を固着した構成となっている。コ
イルベース１８にはコイル体２１が取り付けられてお
り、可動子１６は、コイルベース１８が磁気空隙１５内
において紙面と直交する方向に移動可能に配設される。

【００２５】コイルベース１８は、例えば、アルミニウ
ム合金等の非磁性材料によって形成される。これは、コ
イルベース１８を磁性材料によって形成したり、あるい
は可動子１６の側にバックヨークが存在すると、永久磁
石１４の吸着力によるアンバランスが発生し、推力リッ
プルの発生原因の一つとなるからである。なお、コイル
ベース１８をアルミニウム合金にて形成した場合には、
絶縁性を付与するため、その表面にアルマイト処理を施
すのが望ましい。

【００２６】コイル体２１には、偏平状に形成された複
数のコイル１９が配設され、コイルベース取付孔３３に
より、コイルベース１８に一体に支持されて可動子１６
を形成する。図２は、コイル体２１の構成を示す説明図
である。コイル１９は、互いに独立した３個のコイル群
２２ｕ,２２ｖ,２２ｗを形成し、合成樹脂（例えばガラ
ス入エポキシ樹脂）製の基板３４内に固定、封止されて
３相コイル（Ｕ,Ｖ,Ｗ）を形成する。なお、図２におい
ては、各コイル群２２ｕ等の配置状況が理解し易いよう
に、コイル群２２ｕ,２２ｖにはそれぞれ異なるハッチ
ングを施し、コイル群２２ｗはハッチングを施さずに示
している。

【００２７】図３は、コイル群２２ｕの構成を示す説明
図である。なお、他のコイル群２２ｖ,２２ｗもこれと
同様の構成となっている。図３に示すように、コイル群
２２ｕは、１本の導線により、コイル１９を所定間隔に
て複数連続形成した構成となっている。本実施の形態で
は、１個のコイル群２２ｕには、コイル１９が３個直列
に形成されている。

【００２８】このようなコイル群２２ｕは、図４に示す
ような巻線治具３１にて形成する。図４（ａ）は巻線治
具３１の構成を模式的に示した説明図、図４（ｂ）は
（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。この場合、巻
線治具３１は、巻心部３１ａと仕切板３１ｂとを備え、
仕切板３１ｂの間に形成された複数の巻線溝３１ｃに導
線３２を巻回してコイル１９を形成する。この際、ひと
つの巻線溝３１ｃにて所定回数だけ導線３２を巻回して
コイル１９を形成し終わると、続いて導線３２を切断す
ることなく、そのまま隣接する巻線溝３１ｃにて導線３
２を巻回する。このようにして巻線治具３１では、連続
的にコイル１９を複数個形成する。

【００２９】一方、本発明によるコイル体２１では、導
線３２としていわゆる自己融着線を用いている。すなわ
ち、導線３２は、銅またはアルミニウムを主成分とする
合金からなる芯線と、この芯線表面を被覆する絶縁層を
備えると共に、絶縁層の外側にさらに融着層を有してい
る。そこで、コイル群２２ｕでは、コイル１９を３個形
成した後、巻線治具３１を取り外す前にコイル１９を加
熱処理を行い、コイル１９部分の導線３２を互いに溶着
させ、独立したコイル１９を形成する。かかる処理の
後、巻線治具３１を取り外すと、１本の連続する導線３
２により、コイル１９を所定間隔で一体的に連続形成し
た図５のようなコイル群２２ｕが形成される。

【００３０】このようにして形成したコイル群２２ｕ
は、同様に形成した他のコイル群２２ｖ,２２ｗと共に
基板３４内に一体化されてコイル体２１となる。この場
合、３個のコイル群２２ｕ,２２ｖ,２２ｗは、図２に示
すように、コイル１９同士が重なり合わないように一列
に配列する。すなわち、隣接する同一位相のコイル１９
の間には、他の２相のコイル１９が１個ずつ並べられ、
コイル体２１内には、Ｕ,Ｖ,Ｗの３相のコイル１９がこ
の順に３組配設されることになる。なお、同一位相のコ
イル１９は、そのコイル間距離Ｌｃが永久磁石１４の磁
極ピッチＬｍ（図１参照）の２.５倍〜５倍となるよう
に設定されている。

【００３１】また、コイル体２１には、図２に示すよう
に、各相の給電ピン２３ｕ,２３ｖ,２３ｗおよび中点ピ
ン２４が設けられている。各コイル群２２ｕ等は、その
一端側が給電ピン２３ｕ等にそれぞれ接続される一方、
他端側は中点ピン２４に接続される。これにより、３相
を為す各コイル群２２ｕ,２２ｖ,２２ｗは、中点ピン２
４を中心として図６に示すようにＹ形接続され、互いに
直列に結線される。なお、これらのピンもまた、コイル
群２２ｕ等と共に基板３４内に固定される。

【００３２】本発明によるコイル体２１では、複数個の
コイル１９を一体的に形成したコイル群２２ｕ等を用い
て各相を形成しているので、各コイル１９間の接続のた
めに図８のような中継ピンを配設する必要がない。すな
わち、図６と図９を比較しても分かるように、図６には
中継ピンにおける接続点が存在していない。従って、中
継ピンでの配線接続作業が不要となり、作業工数を削減
できる。また、中継ピンそのものも不要であるため、そ
の分、部品点数が減りコストを削減できる。さらに、半
田付け等の機械的接続部分がないため、結線不良や離線
等の不具合がなくなり、信頼性が向上する。

【００３３】なお、特開昭５０−８８５１４号公報に
は、１本の導線にてコイル単位を複数連続形成できる巻
線装置が示されているが、当該公報における４個のコイ
ル単位からなる「コイル」が、本発明によるコイル体２
１のコイル１９に相当する。そして、そこでは前記「コ
イル」同士は、接続点にて個々に結合されており、本発
明によるコイル体２１のように、「コイル」が連続的に
形成される形態は採用されていない。

【００３４】以上、本発明者によってなされた発明を実
施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実
施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

【００３５】たとえば、前述の実施の形態では、コイル
体２１が３個のコイル１９を有する例を示したが、コイ
ル１９の形成個数は３個には限られず、例えば５個な
ど、２個以上の複数個であれば、何れの個数でも良い。
また、コイル体２１は、３相のコイル群２２ｕ,２２ｖ,
２２ｗを有する構成としたが、その相数は３相には限定
されず、２相でも５相でも良い。

【００３６】さらに、本発明によるリニアモータは、図
１のような可動コイル型のリニアモータには限定され
ず、可動磁石型のリニアモータであっても良い。さら
に、前述の実施の形態では、コイル１９を重ねることな
く並設したコイル体２１を示したが、コイル１９同士を
重ねて配置することも可能である。

【００３７】

【発明の効果】本発明のリニアモータ用コイル体によれ
ば、連続する導線により複数のコイルを一体的に形成し
たコイル群を用いて同一相を形成しているので、各コイ
ル間を接続するため中継ピンを配設する必要がない。従
って、中継ピンでの配線接続作業が不要となり、作業工
数の削減を図ることが可能となる。また、中継ピンその
ものも不要であるため、その分、部品点数を減らすこと
ができ、コストの削減を図ることも可能となる。さら
に、中継ピンにおける半田付け等の機械的接続部分がな
くなるため、結線不良や離線等による不具合の恐れがな
くなり、コイル体自身並びにそれを用いたリニアモータ
の信頼性向上を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態であるコイル体を使用し
たリニアモータの一例を示す要部断面図である。

【図２】コイル体の構成を示す説明図である。

【図３】コイル群の構成を示す説明図である。

【図４】（ａ）は巻線治具の構成を模式的に示した説明
図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。

【図５】図４の巻線治具により成形されたコイル群の構
成を示す斜視図である。

【図６】図２のコイル体の結線状態を示す配線図であ
る。

【図７】従来の可動コイル形リニアモータの一般的構成
を示す要部説明図である。

【図８】従来のコイル体の構成を示す説明図である。

【図９】図８のコイル体の結線状態を示す配線図であ
る。

【符号の説明】

１１ ベース １２ センターヨーク １３ サイドヨーク １４ 永久磁石 １５ 磁気空隙 １６ 可動子 １７ キャリッジ １８ コイルベース １９ コイル ２１ コイル体 ２２ｕ,２２ｖ,２２ｗ コイル群 ２３ｕ,２３ｖ,２３ｗ 給電ピン ２４ 中点ピン ３１ 巻線治具 ３１ａ 巻心部 ３１ｂ 仕切板 ３１ｃ 巻線溝 ３２ 導線 ３３ コイルベース取付孔 ３４ 基板 ５１ ヨーク ５２ 永久磁石 ５３ 空隙 ５４ 支持板 ５５ コイル体 ５６ｕ,５６ｖ,５６ｗ コイル群 ５７ コイル ５８ｕ,５８ｖ,５８ｗ 給電ピン ５９ｕ,５９ｖ,５９ｗ 中継ピン ６０ 中点ピン ６１ コイルベース取付孔 ６２ 基板 Ｌｃ コイル間距離 Ｌｍ 磁極ピッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 武富 正喜 群馬県多野郡吉井町多比良2977番地 日立 金属機工株式会社内 Ｆターム(参考） 5H604 AA08 BB11 CC02 CC04 CC20 DB19 PB01 QB03 5H641 BB06 BB18 GG03 GG05 GG07 GG11 GG12 HH02 HH05 HH06 HH18

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導線を巻回して形成したコイルを複数連
   設してなるリニアモータ用のコイル体であって、 前記コイル体は、連続する導線により一体に形成された
   複数の同一位相のコイルを備えるコイル群を有すること
   を特徴とするリニアモータ用コイル体。
2. 【請求項２】 請求項１記載のリニアモータ用コイル体
   において、前記導線は、銅またはアルミニウムを主成分
   とする合金からなる芯線と、前記芯線表面を被覆する絶
   縁層とを有することを特徴とするリニアモータ用コイル
   体。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載のリニアモータ用
   コイル体において、前記導線は自己融着線によって形成
   され、前記コイル群は、前記導線を巻回して複数のコイ
   ルを所定間隔にて形成した後、前記導線間を融着させて
   なることを特徴とするリニアモータ用コイル体。
4. 【請求項４】 永久磁石と、前記永久磁石と磁気空隙を
   介して対向配置された多相コイルを備え前記永久磁石に
   対し相対移動可能に設けられたコイル体とを有するリニ
   アモータであって、 前記コイル体は、連続する導線により一体に形成された
   複数の同一位相のコイルを備えるコイル群を有すること
   を特徴とするリニアモータ。
5. 【請求項５】 請求項４記載のリニアモータにおいて、
   前記コイル体は、隣接する同一位相のコイル間距離が、
   前記永久磁石の磁極ピッチの２.５〜５倍に形成されて
   なることを特徴とするリニアモータ。
6. 【請求項６】 請求項４または５記載のリニアモータに
   おいて、前記リニアモータが可動コイル型リニアモータ
   であることを特徴とするリニアモータ。
7. 【請求項７】 請求項４または５記載のリニアモータに
   おいて、前記リニアモータが可動磁石型リニアモータで
   あることを特徴とするリニアモータ。