JP2003018819A - Linear electro-magnetic actuator - Google Patents

Linear electro-magnetic actuator

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JP2003018819A
JP2003018819A JP2001200531A JP2001200531A JP2003018819A JP 2003018819 A JP2003018819 A JP 2003018819A JP 2001200531 A JP2001200531 A JP 2001200531A JP 2001200531 A JP2001200531 A JP 2001200531A JP 2003018819 A JP2003018819 A JP 2003018819A
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coil
armature
coil piece
electromagnetic actuator
width
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Akio Toba
章夫 鳥羽
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Fuji Electric Co Ltd
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Fuji Electric Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve reduction in size and propulsive force of a linear electro- magnetic actuator. SOLUTION: This linear electro-magnetic actuator comprises a stator 2 composed of magnetic substrates 21, 22 and permanent magnets 23, 24, a plurality of coil pieces 11a to 11f to which a three-phase current flows, and an armature 1 which is moved along the longitudinal direction of the magnetic substrates with a propulsive force generated by mutual effect with the permanent magnets when the current flows. Each coil piece 11a to 11f is formed in the shape of frame, each width of a pair of sides of coil piece is 1/2 or less of the width of a window portion, and an upper or lower part coupling a pair of sides is deviated in the coil axis direction to the sides by the thickness thereof or more. In addition, the armature 1 is formed by sequentially allocating the coil pieces oppositely with each other as many as integer times of three in the manner that the sides of adjacent coil pieces are engaged with the center portions near the window portions.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、界磁としての固定
子と電機子(可動子)とを有するリニア電磁アクチュエ
ータに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a linear electromagnetic actuator having a stator as a field and an armature (movable element).

【0002】[0002]

【従来の技術】図14(a),(b)は、特開昭59−
44962号公報「リニアモーター用高磁束密度界磁」
に記載された第1の従来技術であり、(b)は(a)の
X−X断面図である。図14において、2枚の磁性基板
501,502が支持部材503により空隙を介して対
向配置され、空隙内部の磁束密度が磁性基板501,5
02の長手方向に沿って周期的に変化するように、両磁
性基板501,502の対向面に永久磁石504,50
5が配置されて固定子500が構成されている。
2. Description of the Related Art FIGS.
Japanese Patent No. 44962 "High magnetic flux density field for linear motor"
FIG. 3B is a first conventional technique described in (a) and (b) is a sectional view taken along line XX of (a). In FIG. 14, two magnetic substrates 501 and 502 are arranged to face each other with a gap provided by a supporting member 503, and the magnetic flux density inside the gap is equal to that of the magnetic substrates 501 and 5.
02, the permanent magnets 504, 50 are formed on the opposing surfaces of the magnetic substrates 501, 502 so as to change periodically along the longitudinal direction of
5 are arranged to form the stator 500.

【0003】前記空隙には複数のコイルからなる可動子
(電機子)510が配置され、空隙の長手方向に沿って
移動可能となっている。この従来技術では、可動子51
0のコイルに電流を通流することにより、固定子500
の永久磁石504,505との相互作用によって図
(a)の矢印方向の推力が発生する。
A mover (armature) 510 composed of a plurality of coils is arranged in the gap and is movable along the longitudinal direction of the gap. In this conventional technique, the mover 51
By passing a current through the 0 coil, the stator 500
By the interaction with the permanent magnets 504 and 505, thrust force in the direction of the arrow in FIG.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】このような構成のリニ
アモータは、現在では搬送用、位置決め用などに広く実
用化されている。しかし、解決課題としては、小型化、
発熱の抑制、高効率化などがあり、これらを実現すべ
く、以下の従来技術に示されるように電機子の構成上の
工夫がなされている。
The linear motor having such a structure is now widely used for transportation and positioning. However, the problem to be solved is miniaturization,
There are suppression of heat generation, high efficiency, and the like, and in order to realize these, an ingenuity in the structure of the armature has been made as shown in the following prior art.

【0005】図15(a),(b)は、特開2001−
86726号公報「コアレスリニアモータ」に記載され
た第2の従来技術であり、(b)は(a)のY−Y断面
図である。この従来技術では、密に巻かれた集中巻コイ
ル521〜523を樹脂モールド524により一体的に
固定して可動子(電機子)520が形成されており、コ
イル521〜523が集中巻であるためにコイル断面あ
たりの導体の比率を高めることができる一方、コイル5
21〜523の中心部に無駄な空間ができるという欠点
がある。なお、図15(a)において、525は電機子
固定板、530は固定子、531は界磁ヨーク、532
は永久磁石である。
FIGS. 15 (a) and 15 (b) show Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-2001.
It is the 2nd prior art described in the 86726 publication "coreless linear motor", (b) is a YY sectional view of (a). In this conventional technique, densely wound concentrated winding coils 521 to 523 are integrally fixed by a resin mold 524 to form a mover (armature) 520, and the coils 521 to 523 are concentrated windings. While the ratio of conductors per coil cross section can be increased, the coil 5
There is a disadvantage that a wasteful space is formed in the central portion of 21 to 523. In FIG. 15A, 525 is an armature fixing plate, 530 is a stator, 531 is a field yoke, 532
Is a permanent magnet.

【0006】図16(a),(b)は、特開昭56−1
14012号公報「精密位置決め装置」に記載された第
3の従来技術であり、2相のリニアモータの構成例であ
る。この従来技術では、可動子(電機子)である2つの
コイル541,542の推力に寄与する部分が互いのコ
イル中央部の空間に配置されるように、コイルエンド部
を湾曲させている。
FIGS. 16 (a) and 16 (b) show Japanese Patent Laid-Open No. 56-1.
This is a third conventional technique described in Japanese Unexamined Patent Publication No. 14012 “Precision Positioning Device”, which is a configuration example of a two-phase linear motor. In this conventional technique, the coil end portions are curved so that the portions of the two coils 541 and 542, which are the movers (armatures), that contribute to the thrust force are arranged in the spaces of the coil central portions.

【0007】このような構成にするとコイル中央部の空
間が無駄にならないため、空間の利用率を高めることが
できる。しかし、コイルの重ね合わせ部分が膨らむた
め、構造的な工夫をしない場合には逆効果となることが
ある。なお、図16(b)において、550は固定子、
551は永久磁石、552は磁気回路を構成する永久磁
石の保持部材を示す。
With such a structure, the space at the center of the coil is not wasted, so that the space utilization rate can be increased. However, the overlapping portion of the coils swells, which may have the opposite effect unless structural measures are taken. 16B, 550 is a stator,
Reference numeral 551 denotes a permanent magnet, and 552 denotes a permanent magnet holding member that constitutes a magnetic circuit.

【0008】図17(a),(b)は、特開2001−
103725号公報「リニアモータ用可動コイル及びそ
の製造方法」に記載された第4の従来技術である。この
従来技術では、可動子(電機子)を構成する複数のコイ
ル560を互いにオーバラップさせることで、空間の利
用率を向上させている。ここで、コイル560は、平板
状のコイル部材を折り曲げることによって形成される
が、図17(b)に示されるコイル560の厚さdは、
構造上、固定子570の磁極ピッチpの約1/3となる
ため、磁極ピッチpが大きい場合には、コイルエンドの
膨らみも大きくなってモータの大型化を招くという問題
がある。なお、図17(a)において、571,572
はヨーク、573,574は永久磁石である。
FIGS. 17 (a) and 17 (b) show Japanese Patent Laid-Open No. 2001-2001.
This is the fourth prior art described in Japanese Unexamined Patent Publication No. 103725, “Movable Coil for Linear Motor and Manufacturing Method Thereof”. In this conventional technique, the utilization factor of the space is improved by overlapping the plurality of coils 560 forming the mover (armature) with each other. Here, the coil 560 is formed by bending a flat plate-shaped coil member, and the thickness d of the coil 560 shown in FIG.
Since it is structurally about 1/3 of the magnetic pole pitch p of the stator 570, when the magnetic pole pitch p is large, there is a problem that the bulge of the coil end also becomes large and the motor becomes large. Note that in FIG. 17A, 571 and 572
Is a yoke, and 573 and 574 are permanent magnets.

【0009】そこで本発明は、特に第4の従来技術が有
する問題点に鑑み、全体の小型化を可能にしたリニア電
磁アクチュエータを提供しようとするものである。
In view of the problems of the fourth prior art, therefore, the present invention is intended to provide a linear electromagnetic actuator which can be downsized as a whole.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項1記載の発明は、強磁性体からなる2枚の長
尺の磁性基板を平均的に一定距離を介して対向配置し、
両磁性基板に挟まれた空隙において磁束密度が磁性基板
の長手方向に沿って周期的に変化するように両磁性基板
の対向面の少なくとも一方にほぼ一定の磁極ピッチにて
永久磁石を複数配置してなる固定子と、前記永久磁石か
らの発生磁界内に配置されて3相電流が通流される複数
のコイル片を有し、これらのコイル片への通流時に前記
永久磁石との相互作用によって発生する推力により前記
磁性基板の長手方向に沿って移動可能な可動子としての
電機子と、からなるリニア電磁アクチュエータにおい
て、前記コイル片は、コイルの巻回軸が窓部のほぼ中心
を貫通する額縁形状であって、コイル片の一対の側辺部
の幅は窓部の幅の1/2以下であり、かつ、一対の側辺
部を連結する上辺部及び下辺部が側辺部に対してコイル
巻回軸方向にその厚さ以上の長さだけずらして形成さ
れ、3の整数倍個の前記コイル片を、隣り合うコイル片
の側辺部と前記窓部付近の中央部とが嵌合するように順
次対向配置して電機子が構成され、この電機子を構成す
る各コイル片の側辺部に前記固定子の永久磁石が対向す
るように電機子と固定子とを配置したものである。
In order to solve the above problems, the invention according to claim 1 is characterized in that two long magnetic substrates made of a ferromagnetic material are arranged so as to face each other with a constant distance therebetween.
A plurality of permanent magnets are arranged at a substantially constant magnetic pole pitch on at least one of the opposing surfaces of both magnetic substrates so that the magnetic flux density changes periodically along the longitudinal direction of the magnetic substrates in the space between both magnetic substrates. And a plurality of coil pieces arranged in the magnetic field generated by the permanent magnet and allowing a three-phase current to flow therethrough. In a linear electromagnetic actuator including an armature as a mover that can move along the longitudinal direction of the magnetic substrate by the generated thrust, in the coil piece, the winding axis of the coil penetrates substantially the center of the window portion. In the frame shape, the width of the pair of side portions of the coil piece is equal to or less than 1/2 of the width of the window portion, and the upper side portion and the lower side portion connecting the pair of side side portions with respect to the side portion. Coil thickness in the axial direction The coil pieces, which are formed by being shifted by the above length, are an integer multiple of 3 and are sequentially arranged to face each other so that the side portions of adjacent coil pieces and the central portion near the window portion are fitted to each other. A child is formed, and the armature and the stator are arranged so that the permanent magnets of the stator face the side portions of the coil pieces that form the armature.

【0011】請求項2記載の発明は、請求項1の全体に
記載したリニア電磁アクチュエータにおいて、各コイル
片の側辺部の幅を窓部の空間の幅の1/2とし、かつ、
上辺部及び下辺部の側辺部に対するずれ量をコイル片の
厚さに等しくしたものである。
According to a second aspect of the present invention, in the linear electromagnetic actuator according to the first aspect, the width of the side portion of each coil piece is ½ of the width of the window space, and
The deviation amount of the upper side portion and the lower side portion from the side side portion is made equal to the thickness of the coil piece.

【0012】請求項3記載の発明は、強磁性体からなる
2枚の長尺の磁性基板を平均的に一定距離を介して対向
配置し、両磁性基板に挟まれた空隙において磁束密度が
磁性基板の長手方向に沿って周期的に変化するように両
磁性基板の対向面の少なくとも一方にほぼ一定の磁極ピ
ッチにて永久磁石を複数配置してなる固定子と、前記永
久磁石からの発生磁界内に配置されて3相電流が通流さ
れる複数のコイル片を有し、これらのコイル片への通流
時に前記永久磁石との相互作用によって発生する推力に
より前記磁性基板の長手方向に沿って移動可能な可動子
としての電機子と、からなるリニア電磁アクチュエータ
において、前記電機子は、種類が異なる第1のコイル片
と第2のコイル片とからなり、第1のコイル片は、コイ
ルを巻回する軸が窓部のほぼ中心を貫通する平板の額縁
形状であり、第2のコイル片は、コイルの巻回軸が窓部
のほぼ中心を貫通する額縁形状であって、第2のコイル
片の一対の側辺部は、第1のコイル片の窓部の高さ以下
の長さを有する部分が一対の側辺部を連結する上辺部及
び下辺部に対してコイルの巻回軸方向にコイルの厚さ以
上ずれており、第1のコイル片の窓部の幅と第2のコイ
ル片の窓部の幅とが等しく、かつ、第1のコイル片の側
辺部の幅と第2のコイル片の側辺部の幅とが等しいと共
に各側辺部の幅は各々の窓部の幅の1/2以下であり、
第1のコイル片の窓部に、隣り合う2個の第2のコイル
片の側辺部が嵌合するように第1及び第2のコイル片を
順次組み合わせて電機子が構成され、この電機子を構成
する各コイル片の側辺部に前記固定子の永久磁石が対向
するように電機子と固定子とを配置したものである。
According to a third aspect of the present invention, two long magnetic substrates made of a ferromagnetic material are arranged so as to face each other with a constant distance on average, and the magnetic flux density is magnetic in a space sandwiched between the two magnetic substrates. A stator in which a plurality of permanent magnets are arranged with a substantially constant magnetic pole pitch on at least one of the facing surfaces of both magnetic substrates so as to change periodically along the longitudinal direction of the substrate, and a magnetic field generated from the permanent magnets. Has a plurality of coil pieces arranged therein and through which a three-phase current flows, and along the longitudinal direction of the magnetic substrate due to the thrust generated by the interaction with the permanent magnet when flowing through these coil pieces. In a linear electromagnetic actuator including an armature as a movable mover, the armature includes first coil pieces and second coil pieces of different types, and the first coil piece includes a coil. The winding axis is The second coil piece has a frame shape in which a winding axis of the coil penetrates substantially the center of the window portion, and the second coil piece has a pair of sides of the second coil piece. The side portion has a coil thickness in the winding axis direction of the coil with respect to an upper side portion and a lower side portion where a portion having a length equal to or less than the height of the window portion of the first coil piece connects the pair of side side portions. Since the width of the window portion of the first coil piece and the width of the window portion of the second coil piece are equal to each other, and the width of the side portion of the first coil piece and the width of the second coil piece are different. The widths of the side portions are equal, and the width of each side portion is ½ or less of the width of each window portion,
An armature is constructed by sequentially combining the first and second coil pieces so that the side portions of two adjacent second coil pieces fit into the window portion of the first coil piece. The armature and the stator are arranged such that the permanent magnets of the stator face each other on the side portions of the coil pieces constituting the child.

【0013】請求項4記載の発明は、請求項3の全体に
記載した電機子を電機子構成部材として2つ備え、両電
機子構成部材の第1のコイル片が並設された面同士を重
ね合わせ、同相同極性のコイル片が対向するように両電
機子構成部材を結合して1つの電機子を形成したもので
ある。
According to a fourth aspect of the present invention, two armatures according to the third aspect are provided as armature constituting members, and the surfaces on which the first coil pieces of both armature constituting members are arranged in parallel are provided. One armature is formed by superposing them and connecting both armature constituent members so that coil pieces of the same phase and the same polarity face each other.

【0014】請求項5記載の発明は、請求項4に記載し
たリニア電磁アクチュエータにおいて、2つの電機子構
成部材の結合位置を、固定子の磁極ピッチの1/3の整
数倍だけ電機子の可動方向に沿って相対的にずらしたも
のである。
According to a fifth aspect of the present invention, in the linear electromagnetic actuator according to the fourth aspect, the coupling position of the two armature constituent members is moved by an integral multiple of 1/3 of the magnetic pole pitch of the stator. It is relatively offset along the direction.

【0015】請求項6記載の発明は、請求項4に記載し
たリニア電磁アクチュエータにおいて、2つの電機子構
成部材の結合位置を、固定子の磁極ピッチの1/3以下
の長さだけ電機子の可動方向に沿って相対的にずらし、
同相同極性のコイル片の一部を結合面にて対向させたも
のである。
According to a sixth aspect of the present invention, in the linear electromagnetic actuator according to the fourth aspect, the coupling position of the two armature constituent members is equal to or less than 1/3 of the magnetic pole pitch of the stator. Move relatively along the moving direction,
The coil pieces of the same phase and the same polarity are partly opposed to each other at the coupling surface.

【0016】請求項7記載の発明は、請求項3〜6の何
れか1項の全体に記載したリニア電磁アクチュエータに
おいて、第1のコイル片の側辺部の幅と第2のコイル片
の側辺部の幅とを各々の窓部の幅の1/2とし、第2の
コイル片の一対の側辺部の上辺部及び下辺部に対するコ
イル巻回軸方向のずれ量をコイルの厚さに等しくすると
共に、第2のコイル片の一対の側辺部が、第1のコイル
片の窓部の高さに等しい嵌め込み長さを有するものであ
る。
According to a seventh aspect of the present invention, in the linear electromagnetic actuator according to any one of the third to sixth aspects, the width of the side portion of the first coil piece and the side of the second coil piece. The width of the side portion is ½ of the width of each window portion, and the amount of deviation in the coil winding axial direction from the upper side portion and the lower side portion of the pair of side portions of the second coil piece is set to the thickness of the coil. The pair of side portions of the second coil piece are made equal to each other and have a fitting length equal to the height of the window portion of the first coil piece.

【0017】請求項8記載の発明は、請求項1〜7の何
れか1項の全体に記載したリニア電磁アクチュエータに
おいて、請求項1におけるコイル片や請求項3等におけ
る第2のコイル片などの立体的なコイル片を、平板状の
コイル材料の窓部の4隅付近を折り曲げて形成するもの
である。
The invention according to claim 8 is the linear electromagnetic actuator according to any one of claims 1 to 7, wherein the coil piece according to claim 1 and the second coil piece according to claim 3 and the like. The three-dimensional coil pieces are formed by bending the four corners of the window portion of the flat coil material.

【0018】請求項9記載の発明は、請求項1〜7の何
れか1項の全体に記載したリニア電磁アクチュエータに
おいて、平板状のコイル材料の窓部の四隅付近を折り曲
げ、かつ、折り曲げた各コイル材料の内側の折り曲げ線
間の長さが各コイル片素材の厚さの2倍以上、順次異な
るようにして複数種類のコイル片素材を形成し、これら
複数のコイル片素材をコイル巻回軸方向に積層すること
により、請求項1におけるコイル片や請求項3等におけ
る第2のコイル片などの立体的なコイル片を形成するも
のである。
According to a ninth aspect of the invention, in the linear electromagnetic actuator according to any one of the first to seventh aspects, the four corners of the window portion of the plate-shaped coil material are bent, and each is bent. A plurality of types of coil piece materials are formed such that the length between the bending lines on the inside of the coil material is twice or more the thickness of each coil piece material and sequentially different, and these multiple coil piece materials are formed into a coil winding shaft. By stacking in the direction, a three-dimensional coil piece such as the coil piece in claim 1 or the second coil piece in claim 3 or the like is formed.

【0019】請求項10記載の発明は、請求項1〜9の
何れか1項の全体に記載したリニア電磁アクチュエータ
において、各コイル片の上辺部と下辺部とを可動方向に
沿って相対的にずらすことにより各コイル片をスキュー
させるものである。
According to a tenth aspect of the present invention, in the linear electromagnetic actuator according to any one of the first to ninth aspects, the upper side portion and the lower side portion of each coil piece are relatively moved along the movable direction. By shifting, each coil piece is skewed.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、図に沿って本発明の実施形
態を説明する。図1〜図3は本発明の第1実施形態であ
り、請求項1に記載した発明に対応している。まず、図
1は実施形態の全体構成を示し、(a)は正面図、
(b)は底面図、(c)は右側面図である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 3 show a first embodiment of the present invention and correspond to the invention described in claim 1. First, FIG. 1 shows the overall configuration of the embodiment, (a) is a front view,
(B) is a bottom view and (c) is a right side view.

【0021】図1において、2は固定子であり、例えば
鉄のような強磁性体からなる平板状の磁性基板21,2
2を平均的に一定距離を保つように強磁性体の連結板2
5を介して対向配置し、両磁性基板21,22の対向面
に永久磁石23a,23b,23c,23d,23e,
……、24a,24b,24c,24d,24e,……
をそれぞれ貼り付けて構成されている。なお、これらの
永久磁石は、空隙の磁束密度が磁性基板21,22の長
手方向に沿って周期的に変化するように配置されてい
る。すなわち、一定の磁極ピッチτにて磁極を反転さ
せ、互いに対向する永久磁石(例えば23aと24a、
23bと24b,……)は同極性となっている。
In FIG. 1, reference numeral 2 denotes a stator, which is a flat magnetic substrate 21 or 2 made of a ferromagnetic material such as iron.
The connecting plate 2 made of a ferromagnetic material so that the two are kept at a constant distance on average.
5, and the permanent magnets 23a, 23b, 23c, 23d, 23e, on the facing surfaces of the magnetic substrates 21 and 22.
..., 24a, 24b, 24c, 24d, 24e, ...
It is configured by pasting each. It should be noted that these permanent magnets are arranged so that the magnetic flux density of the air gap changes periodically along the longitudinal direction of the magnetic substrates 21 and 22. That is, the magnetic poles are reversed at a constant magnetic pole pitch τ and permanent magnets (for example, 23a and 24a, which face each other) are reversed.
23b and 24b, ...) Have the same polarity.

【0022】図示されていないが、2つの磁性基板2
1,22のうち一方にだけ永久磁石を配置する構成とし
ても良い。ここで、上述した固定子2の構成は、従来技
術に示した例をはじめとして広く実用化されている。
Although not shown, two magnetic substrates 2
A configuration in which a permanent magnet is arranged only on one of the ones 1 and 22 may be adopted. Here, the above-described configuration of the stator 2 has been widely put into practical use, including the examples shown in the related art.

【0023】一方、1は可動子としての電機子であり、
3の整数倍個のコイル片11a,11b,11c,11
d,11e,11f,……からなっている。図1の例で
は、6個のコイル片11a〜11fによって電機子が構
成されている。この電機子1は、図示されていない支持
機構により保持され、固定子2の永久磁石による発生磁
束に鎖交するように磁性基板21,22の相互間の空隙
に配置されていると共に、磁性基板21,22の長手方
向に沿って移動可能となっている。
On the other hand, 1 is an armature as a mover,
Coil pieces 11a, 11b, 11c, 11 of an integer multiple of 3
d, 11e, 11f, ... In the example of FIG. 1, an armature is formed by the six coil pieces 11a to 11f. The armature 1 is held by a support mechanism (not shown) and is arranged in the space between the magnetic substrates 21 and 22 so as to interlink with the magnetic flux generated by the permanent magnets of the stator 2, and the magnetic substrate It is movable along the longitudinal direction of the 21, 22.

【0024】次に、図2(a)はコイル片11(11a
〜11fは何れも同一構造であるため、ここではコイル
片11として示してある)の正面図、(b)は底面図、
(c)は右側面図である。このコイル片11は、正面か
ら見て窓部115を有する額縁形状をしており、図示す
る「コイルの巻回方向」に沿ってコイルが巻回されてい
る。このため、コイルの巻回軸は窓部115の中心を貫
通している。実際のコイルは角部が曲線となるものの、
簡単のために図では全体を長方形により示してある。
Next, FIG. 2A shows a coil piece 11 (11a).
11 to 11f have the same structure, they are shown here as coil pieces 11), (b) is a bottom view,
(C) is a right side view. The coil piece 11 has a frame shape having a window 115 when viewed from the front, and the coil is wound along the illustrated “coil winding direction”. Therefore, the winding axis of the coil penetrates the center of the window 115. Although the actual coil has curved corners,
For the sake of simplicity, the figure is shown as a whole rectangle.

【0025】前記コイル片11は、側辺部111,11
2と、これらの側辺部111,112を連結する上辺部
113及び下辺部114とから構成されており、上辺部
113及び下辺部114は側辺部111,112よりも
凸設されていて、図2(b)に示す如く、底面から見た
コイル片11の全体形状は凸形をなしている。また、側
辺部111,112、上辺部113及び下辺部114の
厚さ(コイル片11の厚さ)はtであり、上辺部11
3及び下辺部114は側辺部111,112よりもt
以上の長さtだけ(図示例ではt=t)凸設され
ている。更に、図2(a)に示す如く、側辺部111,
112の幅wは、窓部115の幅wの1/2以下と
なっている。また、コイルピッチ(w+w)は固定
子2の磁極ピッチτに完全に等しいか、ほぼ等しい値で
ある。
The coil piece 11 has side portions 111, 11
2 and an upper side part 113 and a lower side part 114 that connect these side side parts 111 and 112, and the upper side part 113 and the lower side part 114 are provided to project more than the side side parts 111 and 112. As shown in FIG. 2B, the overall shape of the coil piece 11 when viewed from the bottom is convex. The thickness of the side portions 111 and 112, the upper side portion 113, and the lower side portion 114 (thickness of the coil piece 11) is t c , and the upper side portion 11
3 and the lower side part 114 are more t c than the side parts 111 and 112.
The protrusion is provided by the length t d (t c = t d in the illustrated example). Further, as shown in FIG.
Width w s of 112 is ½ or less of the width w c of the window 115. Further, the coil pitch (w s + w c ) is a value which is completely equal to or almost equal to the magnetic pole pitch τ of the stator 2.

【0026】コイル片11を上記のように構成すること
により、図1(b)に示す如く、あるコイル片の側辺部
を他のコイル片の窓部付近の中央部に順次嵌合するよう
に組み合わせることによって、図1に示す電機子1を構
成することができる。そして、コイルの相順(U,V,
Wの3相)を図1(b)のように設定することにより全
節分布巻となり、電機子の位置に応じた3相電流を各相
のコイル片11a〜11fに通流することによって固定
子2の永久磁石による磁束との相互作用により、磁性基
板21,22の長手方向に沿って連続的な推力を得るこ
とができる。
By constructing the coil piece 11 as described above, as shown in FIG. 1B, the side portions of one coil piece are sequentially fitted into the central portion of the other coil piece near the window. By combining the above, the armature 1 shown in FIG. 1 can be configured. Then, the coil phase sequence (U, V,
By setting (3 phases of W) as shown in FIG. 1 (b), a full-node distribution winding is obtained, and fixed by passing a 3-phase current corresponding to the position of the armature to the coil pieces 11a to 11f of each phase. Due to the interaction with the magnetic flux of the permanent magnet of the child 2, a continuous thrust can be obtained along the longitudinal direction of the magnetic substrates 21 and 22.

【0027】次に、図3は第1実施形態における他のコ
イル片12の3面図であり、図3(a)は正面図、
(b)は底面図、(c)は右側面図である。図3におい
て、121,122は側辺部、123は上辺部、124
は下辺部、125は窓部を示している。この例では、上
辺部123及び下辺部124が全体的に側辺部121,
122よりも凸設されていると共に、側辺部121,1
22、上辺部123及び下辺部124の厚さ(コイル片
12の厚さ)はtであり、上辺部123及び下辺部1
24は側辺部121,122よりもt以上の長さt
だけ(図示例ではt=t)凸設されている。更に、
図3(a)に示す如く、側辺部121,122の幅w
は、窓部125の幅wの1/2以下となっている。ま
た、コイルピッチ(w+w)は固定子2の磁極ピッ
チτに完全に等しいか、ほぼ等しい値である。
Next, FIG. 3 shows another circuit according to the first embodiment.
FIG. 3 is a three-sided view of the sill piece 12, FIG.
(B) is a bottom view and (c) is a right side view. Smell in Figure 3
121 and 122 are side edges, 123 is an upper edge, 124
Indicates a lower side portion, and 125 indicates a window portion. In this example,
The side portion 123 and the lower side portion 124 are generally side portions 121,
122 and the side portions 121, 1
22, thickness of the upper side portion 123 and the lower side portion 124 (coil piece
12 thickness) is tcAnd the upper side portion 123 and the lower side portion 1
24 is t more than the side portions 121 and 122.cLength t above d
Only (t in the illustrated examplec= Td) Projected. Furthermore,
As shown in FIG. 3A, the width w of the side portions 121 and 122s
Is the width w of the window 125cIt is less than 1/2. Well
Coil pitch (ws+ Wc) Is the magnetic pole pick of the stator 2.
The value is exactly equal to or almost equal to τ.

【0028】この例では、図3(c)に示す如く、右側
面から見たコイル片12の全体形状が凸形をなしてい
る。
In this example, as shown in FIG. 3 (c), the entire shape of the coil piece 12 as viewed from the right side surface is convex.

【0029】図2,図3に示したコイル片11,12の
何れも同様な効果が得られるので、以降の説明はコイル
片11について行うものとする。前述したように特開2
001−103725号公報「リニアモータ用可動コイ
ル及びその製造方法」に記載された従来技術では、構造
上、コイルの厚さを固定子の磁極ピッチの1/3とする
必要があり、しかもコイルの厚さが電機子の上下の突出
部の幅と等しくなるため、固定子の磁極ピッチを大きく
取った場合には電機子の突出部が大きくなり、装置の大
型化を招く。
Since the same effect can be obtained with any of the coil pieces 11 and 12 shown in FIGS. 2 and 3, the following description will be given for the coil piece 11. As mentioned above,
In the prior art described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 001-103725, "Movable Coil for Linear Motor and Manufacturing Method Thereof", the thickness of the coil needs to be ⅓ of the magnetic pole pitch of the stator because of the structure, and Since the thickness is equal to the width of the upper and lower protruding portions of the armature, when the magnetic pole pitch of the stator is large, the protruding portion of the armature becomes large, resulting in an increase in size of the device.

【0030】これに対して本実施形態では、電機子上下
の突出部(すなわち、図2における上辺部113及び下
辺部114)の厚さがコイル片の厚さと等しく、固定子
2の磁極ピッチτとは無関係であるため、薄型の電機子
を実現することができる。
On the other hand, in this embodiment, the thickness of the upper and lower protruding portions of the armature (that is, the upper side portion 113 and the lower side portion 114 in FIG. 2) is equal to the thickness of the coil piece, and the magnetic pole pitch τ of the stator 2 is large. Therefore, it is possible to realize a thin armature.

【0031】なお、図2における側辺部111,112
の幅wを窓部115の幅wの1/2とし、かつ、上
辺部113及び下辺部114の側辺部111,112か
らのずれ量tをコイル片11の厚さtと等しくする
と、図1(b)からも明らかなように、各コイル片11
を互い違いに組み合わせたときに、隣接するコイル片1
1の側辺部111,112が窓部115の前方空間内に
隙間なく嵌合されるので、電機子における空間の利用率
が最大となる。このような構造が、請求項2に記載した
発明の実施形態に相当する。
The side portions 111, 112 in FIG.
Width w s of the window portion 115 is ½ of the width w c , and the deviation amount t d of the upper side portion 113 and the lower side portion 114 from the side side portions 111 and 112 is the thickness t c of the coil piece 11. If they are made equal, as is apparent from FIG. 1B, each coil piece 11
When the coils are alternately combined, the adjacent coil pieces 1
Since the side portions 111 and 112 of No. 1 are fitted in the space in front of the window portion 115 without a gap, the space utilization rate in the armature is maximized. Such a structure corresponds to the embodiment of the invention described in claim 2.

【0032】次に、請求項3に相当する本発明の第2実
施形態を図4〜図6を参照しつつ説明する。この実施形
態における固定子2の形状、構造は第1実施形態と同一
であるが、電機子(可動子)3として2種類の構造のコ
イル片31,32を組み合わせて用いる点が異なってい
る。
Next, a second embodiment of the present invention corresponding to claim 3 will be described with reference to FIGS. The shape and structure of the stator 2 in this embodiment are the same as those in the first embodiment, except that the coil pieces 31 and 32 of two types of structures are used as the armature (mover) 3 in combination.

【0033】まず、図4は本実施形態の全体構成を示
し、(a)は正面図、(b)は底面図、(c)は右側面
図である。また、図5(a)は第1のコイル片31の正
面図、(b)は底面図、(c)は右側面図、図6(a)
は第2のコイル片32の正面図、(b)は底面図、
(c)は右側面図である。
First, FIG. 4 shows the entire structure of the present embodiment, (a) is a front view, (b) is a bottom view, and (c) is a right side view. 5A is a front view of the first coil piece 31, FIG. 5B is a bottom view, FIG. 5C is a right side view, and FIG.
Is a front view of the second coil piece 32, (b) is a bottom view,
(C) is a right side view.

【0034】すなわち、この実施形態では、図5に示す
平板かつ額縁形状の第1のコイル片31(31a〜31
c)と、図6に示す立体的な第2のコイル片32(32
a〜32c)とを組み合わせて電機子3を形成する。な
お、第2のコイル片32は、その寸法を除けば第1実施
形態における図3のコイル片12とほぼ同一の構造とな
っている。
That is, in this embodiment, the first coil piece 31 (31a to 31) having a flat plate and frame shape shown in FIG.
c) and the three-dimensional second coil piece 32 (32) shown in FIG.
a to 32c) to form the armature 3. The second coil piece 32 has almost the same structure as that of the coil piece 12 of FIG. 3 in the first embodiment except for its size.

【0035】第1のコイル片31は、ロ字形の周辺部3
10と窓部312とからなり、周辺部310のうちの一
対の側辺部311の幅はw、窓部312の幅はw
窓部312の高さはh、コイル片31の厚さはt
ある。ここで、側辺部311の幅wは窓部312の幅
の1/2以下である。
The first coil piece 31 has a square-shaped peripheral portion 3
10 and the window portion 312, the width of the pair of side portions 311 of the peripheral portion 310 is w s , the width of the window portion 312 is w c ,
The height of the window portion 312 is h c , and the thickness of the coil piece 31 is t c . Here, the width w s of the side portion 311 is ½ or less of the width w c of the window portion 312.

【0036】第2のコイル片32の側辺部321,32
2、上辺部323及び下辺部324の厚さ(コイル片3
2の厚さ)はtであり、上辺部323及び下辺部32
4は側辺部321,322よりもt以上の長さt
け(図示例ではt=t)凸設されている。更に、側
辺部321,322の幅wは、窓部325の幅w
1/2以下となっている。コイルピッチ(w+w
は固定子2の磁極ピッチτに完全に等しいか、ほぼ等し
い値である。また、図6(c)に示す側辺部321,3
22の背面側の高さ(嵌め込み長さ)hは、第1のコ
イル片31の窓部312の高さh以下となっている。
Side portions 321 and 32 of the second coil piece 32
2, the thickness of the upper side portion 323 and the lower side portion 324 (the coil piece 3
2 is t c , and the upper side portion 323 and the lower side portion 32 are
4 is protrusively (t c = t d in the illustrated example) t c over the length t d than the side edge portions 321 and 322. Further, the width w s of the side portions 321 and 322 is less than or equal to 1/2 of the width w c of the window portion 325. Coil pitch (w s + w c )
Is a value completely equal to or almost equal to the magnetic pole pitch τ of the stator 2. Also, the side portions 321 and 3 shown in FIG.
The height (fitting length) h s on the back surface side of 22 is less than or equal to the height h c of the window portion 312 of the first coil piece 31.

【0037】以上のような構造により、第1のコイル片
31の窓部312に2つの第2のコイル片32の側辺部
321,322を密接して嵌め込むことができ、このよ
うにして第1,第2のコイル片31,32を順次組み合
わせることで電機子3が構成される。そして、コイルの
相順(U,V,Wの3相)を図4(b)に示すように設
定すれば全節分布巻となり、電機子3の位置に応じた3
相電流を通流することによって連続的な推力を得ること
ができる。
With the structure as described above, the side portions 321 and 322 of the two second coil pieces 32 can be closely fitted into the window portion 312 of the first coil piece 31. The armature 3 is configured by sequentially combining the first and second coil pieces 31 and 32. If the phase sequence of the coils (3 phases of U, V, W) is set as shown in FIG.
A continuous thrust can be obtained by passing a phase current.

【0038】本実施形態によれば、図4(c)に示す如
く電機子3のコイルエンドの突出部分が片側のみになる
ため、電機子3の薄型化が可能になる。
According to this embodiment, as shown in FIG. 4 (c), the protruding portion of the coil end of the armature 3 is only on one side, so that the armature 3 can be made thin.

【0039】次いで、請求項4に相当する本発明の第3
実施形態を図7を参照しつつ説明する。この実施形態
は、第2実施形態(図4〜図6)に示した電機子3を1
つの電機子構造部材としてこの電機子構造部材を2つ形
成し、各構造部材の第1のコイル片31が並設された面
を重ね合わせて同相同極性のコイル片31,32が対向
するように、2つの電機子構造部材を鏡面対称で結合し
て1つの電機子3’を構成したものである。
Next, a third aspect of the present invention corresponding to claim 4
An embodiment will be described with reference to FIG. This embodiment is the same as the armature 3 shown in the second embodiment (FIGS. 4 to 6).
Two armature structural members are formed as one armature structural member, and the surfaces of the respective structural members on which the first coil pieces 31 are juxtaposed are overlapped so that the coil pieces 31 and 32 of the same phase and the same polarity face each other. In addition, two armature structural members are connected in mirror symmetry to form one armature 3 '.

【0040】図7は本実施形態の全体構成を示し、
(a)は正面図、(b)は底面図、(c)は右側面図で
ある。これらの図において、3Aは図4〜図6に示した
電機子3と同一構造の第1の電機子構成部材、3Bは第
1の電機子構成部材3Aと対称構造の第2の電機子構成
部材、31a,31b,31c,31a’,31b’,
31c’は第1のコイル片、32a,32b,32c,
32a’,32b’,32c’は第2のコイル片であ
る。この実施形態では、電機子構成部材3A,3Bを、
それぞれの第1のコイル片31a,31b,31c及び
31a’,31b’,31c’の各並設面同士を重ね合
わせて結合することにより、1つの電機子3’が形成さ
れる。
FIG. 7 shows the overall structure of this embodiment.
(A) is a front view, (b) is a bottom view, and (c) is a right side view. In these figures, 3A is a first armature constituent member having the same structure as the armature 3 shown in FIGS. 4 to 6, and 3B is a second armature constituent structure symmetrical to the first armature constituent member 3A. Members, 31a, 31b, 31c, 31a ', 31b',
31c 'is a first coil piece, 32a, 32b, 32c,
32a ', 32b', and 32c 'are second coil pieces. In this embodiment, the armature components 3A, 3B are
One armature 3'is formed by superimposing and connecting the juxtaposed surfaces of the respective first coil pieces 31a, 31b, 31c and 31a ', 31b', 31c '.

【0041】本実施形態では、図7(c)に示す電機子
3’のコイルエンド部分の突出長さLを固定子の永久
磁石によって挟まれる部分の長さLの1/2にでき、
両者の比(L/L)を図1や図4の実施形態に比べ
て半減することができる。
In this embodiment, the protruding length L 1 of the coil end portion of the armature 3'shown in FIG. 7C can be set to 1/2 of the length L 2 of the portion sandwiched by the permanent magnets of the stator. ,
The ratio of both (L 1 / L 2 ) can be halved compared to the embodiment of FIGS. 1 and 4.

【0042】なお、図7では2つの電機子構成部材3
A,3Bが鏡面対称となる構造について示したが、一方
の電機子構成部材(例えば3A)を他方の電機子構成部
材(同3B)に対して可動方向に関し反転させて結合
し、その結合面において対向するコイルが同相同極性と
なるようにしてもよい。
In FIG. 7, two armature constituting members 3 are provided.
Although the structure in which A and 3B are mirror-symmetrical has been shown, one armature constituent member (for example, 3A) is joined to the other armature constituent member (the same 3B) by reversing them in the movable direction, and the joining surface is formed. The coils facing each other may have the same phase and the same polarity.

【0043】次に、図8は請求項5に相当する本発明の
第4実施形態を示している。この実施形態も、第3実施
形態と同様に2つの電機子構成部材3A,3Bを結合し
て構成されるが、2つの電機子構成部材3A,3Bの相
対位置を固定子2の磁極ピッチτの1/3の整数倍だけ
可動方向に沿ってずらし、結合面において対向するコイ
ルが同相同極性となるようにする。特に、図8に示す如
く2つの電機子構成部材3A,3Bのずらし量を磁極ピ
ッチτの1/3とした場合には、電機子3’の可動方向
端部において3相のコイルの分布が均等となるため、3
相の電気磁気的バランスが良好となる。
Next, FIG. 8 shows a fourth embodiment of the present invention corresponding to claim 5. This embodiment is also configured by coupling two armature constituent members 3A and 3B as in the third embodiment, but the relative position of the two armature constituent members 3A and 3B is determined by the magnetic pole pitch τ of the stator 2. It is shifted along the movable direction by an integral multiple of 1/3 of so that the coils facing each other at the coupling surface have the same phase and the same polarity. In particular, when the displacement amount of the two armature constituting members 3A and 3B is set to 1/3 of the magnetic pole pitch τ as shown in FIG. 8, the distribution of the three-phase coils at the end portion in the movable direction of the armature 3 ′ is reduced. 3 for equality
The phase has a good electromagnetic balance.

【0044】図9は、請求項6に相当する本発明の第5
実施形態を示している。この実施形態も、第3,第4実
施形態と同様に2つの電機子構成部材3A,3Bを結合
して構成されるが、2つの電機子構成部材3A,3Bの
相対位置を固定子2の磁極ピッチτの1/3以下だけ可
動方向に沿ってずらす。これにより、両電機子構成部材
3A,3Bにおける同相のコイルに位相差が生じるた
め、いわゆる短節巻の効果が得られ、誘起電圧の高調波
を低減して推力の平滑化を図ることができる。
FIG. 9 shows a fifth aspect of the present invention corresponding to claim 6.
1 illustrates an embodiment. This embodiment is also configured by coupling two armature constituting members 3A and 3B in the same manner as in the third and fourth embodiments, but the relative position of the two armature constituting members 3A and 3B is set to that of the stator 2. It is displaced along the movable direction by 1/3 or less of the magnetic pole pitch τ. As a result, a phase difference occurs between the coils of the same phase in both armature constituting members 3A and 3B, so that the so-called short-pitch winding effect is obtained, and harmonics of the induced voltage can be reduced to smooth thrust. .

【0045】なお、図4における電機子3や図7〜図9
に示した電機子構成部材3A,3Bの構造に関し、第1
のコイル片31a〜31c,31a’〜31c’の側辺
部311の幅wを窓部312の幅wの1/2とする
と共に、第2のコイル片32a〜32c,32a’〜3
2c’の側辺部321,322の幅wを窓部315の
幅wの1/2とし、かつ、上辺部323及び下辺部3
24の側辺部321,322からのずれ量tをコイル
片32a〜32c,32a’〜32c’11の厚さt
と等しくし、更に、図6(c)における嵌め込み長さh
を窓部312の高さhと等しくすることにより、図
4(b)や図7(b)、図8、図9からも明らかなよう
に、各コイル片を互い違いに組み合わせたときに、隣接
するコイル片の側辺部321,322が窓部312内に
隙間なく嵌合されるので、電機子における空間の利用率
が最大となる。このような構造が、請求項7に記載した
発明に相当する。
Incidentally, the armature 3 in FIG. 4 and FIGS.
Regarding the structure of the armature constituting members 3A and 3B shown in FIG.
The width w s of the side part 311 of each of the coil pieces 31a to 31c, 31a ′ to 31c ′ is set to ½ of the width w c of the window portion 312, and the second coil pieces 32a to 32c, 32a ′ to 3 are formed.
The width w s of the side portions 321 and 322 of 2c ′ is set to ½ of the width w c of the window portion 315, and the upper side portion 323 and the lower side portion 3
Displacement amount t d of the coil pieces 32a~32c from side portions 321 and 322 of 24, the thickness of the 32a'~32c'11 t c
And the fitting length h in FIG. 6 (c).
By making s equal to the height h c of the window portion 312, as is clear from FIGS. 4B, 7B, 8 and 9, when the coil pieces are combined in an alternating manner, Since the side portions 321 and 322 of the adjacent coil pieces are fitted in the window portion 312 without a gap, the space utilization rate in the armature is maximized. Such a structure corresponds to the invention described in claim 7.

【0046】図10は、上述した各実施形態における立
体的なコイル片の製造工程を示す斜視図である。ここで
は、第1実施形態におけるコイル片11(11a〜11
f)の製造工程を示しているが、同様にして図3のコイ
ル片12や図6のコイル片32(32a〜32c)も製
造可能である。
FIG. 10 is a perspective view showing a manufacturing process of a three-dimensional coil piece in each of the above-mentioned embodiments. Here, the coil pieces 11 (11a to 11) in the first embodiment are used.
Although the manufacturing process of f) is shown, the coil piece 12 of FIG. 3 and the coil piece 32 (32a to 32c) of FIG. 6 can be manufactured in the same manner.

【0047】すなわち、図10における平板状かつ額縁
形状のコイル材料11’の窓部115の四隅付近(a
部)を点線に沿って2度、直角に折り曲げることによ
り、上辺部113及び下辺部114が凸設されたコイル
片11を形成する。コイル片の厚さが小さい場合には、
このような簡便な方法によって立体的なコイル片を製作
することができる。この発明は、請求項8に記載した発
明に相当する。
That is, in the vicinity of the four corners (a) of the window 115 of the flat plate-shaped and frame-shaped coil material 11 'in FIG.
(Part) is bent twice at a right angle along the dotted line to form the coil piece 11 in which the upper side part 113 and the lower side part 114 are provided in a protruding manner. If the thickness of the coil piece is small,
A three-dimensional coil piece can be manufactured by such a simple method. This invention corresponds to the invention described in claim 8.

【0048】また、立体的なコイル片の製造工程として
は、図11,図12に示すものも考えられる。これらの
発明は請求項9に記載した発明に相当する。
As a three-dimensional coil piece manufacturing process, one shown in FIGS. 11 and 12 can be considered. These inventions correspond to the invention described in claim 9.

【0049】図11は、図1に示したコイル片11(1
1a〜11f)の製造工程を示している。まず、複数の
立体的なコイル片素材11A〜11Dを図10と同様な
方法により形成する。このとき、各コイル片素材11A
〜11Dの内側の折り曲げ線間の長さ(図中、Lにて示
す)が各コイル片素材11A〜11Dの厚さの2倍分だ
け順次異なるようにして、コイル片素材11A〜11D
をコイル巻回軸方向に積層可能とする。また、コイル片
11の厚さ(図10における側辺部111,112の厚
さに相当)を一定にするために、各コイル片素材11A
〜11Dは相異なる幅(巻数)となっている。これらの
コイル片素材11A〜11Dを積層することにより、コ
イル片11が形成されるものである。
FIG. 11 shows the coil piece 11 (1 shown in FIG.
1a to 11f). First, a plurality of three-dimensional coil piece materials 11A to 11D are formed by the same method as in FIG. At this time, each coil piece material 11A
The lengths (indicated by L in the figure) between the bending lines inside 11C to 11D are sequentially different by twice the thickness of each coil piece material 11A to 11D, so that the coil piece materials 11A to 11D.
Can be stacked in the coil winding axis direction. In order to keep the thickness of the coil piece 11 (corresponding to the thickness of the side portions 111 and 112 in FIG. 10) constant, each coil piece material 11A
11D have different widths (number of turns). The coil piece 11 is formed by laminating these coil piece materials 11A to 11D.

【0050】次に、図12は、図3のコイル片12及び
図6のコイル片32(32a〜32c)の製造工程を示
しており、例えばコイル片12を例に挙げて説明する。
まず、図10と同様な方法で、平板状かつ額縁形状のコ
イル材料を折り曲げて、複数のコイル片素材12A〜1
2Dを形成する。
Next, FIG. 12 shows a manufacturing process of the coil piece 12 of FIG. 3 and the coil piece 32 (32a to 32c) of FIG. 6, and the coil piece 12 will be described as an example.
First, a plate-like and frame-shaped coil material is bent by a method similar to that of FIG.
Form 2D.

【0051】その際、もとの平板状かつ額縁形状のコイ
ル材料は同一形状であり、窓部の大きさも同じである
が、図12から明らかなように、折り曲げ位置が異なっ
ている。つまり、図11と同様に、各コイル片素材12
A〜12Dの内側の折り曲げ線間の長さ(図中、Lにて
示す)が各コイル片素材12A〜12Dの厚さの2倍分
だけ順次異なるように折り曲げてコイル片素材12A〜
12Dをコイル巻回軸方向に積層し、コイル片12(ま
たは32)を形成する。
In this case, the original flat plate-shaped and frame-shaped coil material has the same shape and the window has the same size, but the bending positions are different, as is apparent from FIG. That is, similar to FIG. 11, each coil piece material 12
Bending the coil piece material 12A to 12D so that the length (indicated by L in the figure) between the inner bending lines of A to 12D is different by two times the thickness of each coil piece material 12A to 12D.
12D is laminated in the coil winding axial direction to form the coil piece 12 (or 32).

【0052】以上のように、図11,図12の工程によ
れば、コイル片の厚みが大きい場合でも、折り曲げ形成
された複数のコイル片素材を積層することによって目的
とするコイル片を簡便に製造することが可能である。な
お、図11,図12では何れも4枚のコイル片素材を用
いる場合について示してあるが、積層するコイル片素材
の数は任意である。
As described above, according to the steps shown in FIGS. 11 and 12, even when the thickness of the coil piece is large, the desired coil piece can be easily formed by stacking a plurality of bent coil piece materials. It is possible to manufacture. Although FIGS. 11 and 12 show the case where four coil piece materials are used, the number of coil piece materials to be laminated is arbitrary.

【0053】次いで、図13は本発明の第6実施形態で
あり、請求項10に記載した発明に相当する。この実施
形態にかかる電機子1’では、各コイル片11a’,1
1b’,11c’,11d’,11e’,11f’にお
いて、上辺部と下辺部とを可動方向に沿って相対的にず
らすことによりコイル片の正面形状をほぼ平行四辺形と
する。これにより、いわゆるスキューの効果が得られ、
コイルの誘起電圧の高調波を低減して推力の平滑化を図
ることができる。
Next, FIG. 13 shows a sixth embodiment of the present invention, which corresponds to the invention described in claim 10. In the armature 1 ′ according to this embodiment, each coil piece 11a ′, 1
In 1b ', 11c', 11d ', 11e', and 11f ', the upper side and the lower side are relatively displaced along the movable direction so that the coil piece has a substantially parallelogram frontal shape. As a result, a so-called skew effect is obtained,
It is possible to reduce the harmonics of the induced voltage in the coil and smooth the thrust.

【0054】図13に示す構造を実現するには、片側の
コイル片11a’,11c’,11e’と反対側のコイ
ル片11b’,11d’,11f’とで、側辺部の上辺
部及び下辺部に対する角度を反転させた上で各コイル片
を組み合わせる必要がある。なお、図13の実施形態は
図1の電機子の構造に基づいているが、他の実施形態に
ついても同様にスキューさせたコイル片を複数組み合わ
せて電機子を構成することが可能である。また、このよ
うなコイル片は、図10〜図12に示した方法で製造可
能である。
In order to realize the structure shown in FIG. 13, the coil pieces 11a ', 11c', 11e 'on one side and the coil pieces 11b', 11d ', 11f' on the opposite side are formed on the upper side and It is necessary to reverse the angle with respect to the lower side and then combine the coil pieces. Although the embodiment of FIG. 13 is based on the structure of the armature of FIG. 1, it is possible to construct an armature by combining a plurality of skewed coil pieces also in the other embodiments. Further, such a coil piece can be manufactured by the method shown in FIGS.

【0055】[0055]

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、空
間におけるコイル導体の占積率を容易に向上できるた
め、従来技術に比べて小型で推力が大きいリニア電磁ア
クチュエータを実現することができる。
As described above in detail, according to the present invention, since the space factor of the coil conductor in the space can be easily improved, it is possible to realize a linear electromagnetic actuator which is smaller in size and larger in thrust than the prior art. it can.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1実施形態の全体構成を示す3面図
である。
FIG. 1 is a three-view drawing showing an overall configuration of a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1実施形態におけるコイル片の3面
図である。
FIG. 2 is a three-view drawing of a coil piece according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1実施形態における他のコイル片の
3面図である。
FIG. 3 is a trihedral view of another coil piece according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第2実施形態の全体構成を示す3面図
である。
FIG. 4 is a three-view drawing showing an overall configuration of a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第2実施形態における第1のコイル片
の3面図である。
FIG. 5 is a trihedral view of a first coil piece according to a second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第2実施形態における第2のコイル片
の3面図である。
FIG. 6 is a three-view drawing of a second coil piece according to a second embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第3実施形態の全体構成を示す3面図
である。
FIG. 7 is a three-view drawing showing an overall configuration of a third embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第4実施形態の電機子を示す底面図で
ある。
FIG. 8 is a bottom view showing an armature according to a fourth embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第5実施形態の電機子を示す底面図で
ある。
FIG. 9 is a bottom view showing an armature according to a fifth embodiment of the present invention.

【図10】本発明の各実施形態における立体的なコイル
片の製造工程を示す斜視図である。
FIG. 10 is a perspective view showing a manufacturing process of a three-dimensional coil piece according to each embodiment of the present invention.

【図11】本発明の各実施形態における立体的なコイル
片の製造工程を示す斜視図である。
FIG. 11 is a perspective view showing a manufacturing process of a three-dimensional coil piece according to each embodiment of the present invention.

【図12】本発明の各実施形態における立体的なコイル
片の製造工程を示す斜視図である。
FIG. 12 is a perspective view showing a manufacturing process of a three-dimensional coil piece according to each embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第6実施形態を示す電機子の正面図
である。
FIG. 13 is a front view of an armature showing a sixth embodiment of the present invention.

【図14】第1の従来技術の説明図である。FIG. 14 is an explanatory diagram of a first conventional technique.

【図15】第2の従来技術の説明図である。FIG. 15 is an explanatory diagram of a second conventional technique.

【図16】第3の従来技術の説明図である。FIG. 16 is an explanatory diagram of a third conventional technique.

【図17】第4の従来技術の説明図である。FIG. 17 is an explanatory diagram of the fourth related art.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,1’,3,3’ 電機子(可動子) 3A,3B 電機子構成部材 11,11a,11b,11c,11d,11e,11
f,11a’,11b’,11c’,11d’,11
e’,11f’,12,31,31a,31b,31
c,31a’,31b’,31c’,32,32a,3
2b,32c,32a’,32b’,32c’ コイ
ル片 11’ コイル材料 11A,11B,11C,11D,12A,12B,1
2C,12D コイル片素材 111,112,121,122,321,322
側辺部 113,123,323 上辺部 114,124,324 下辺部 115,125,312,325 窓部 2 固定子 21,22 磁性基板 23a,23b,23c,23d,23e,24a,2
4b,24c,24d,24e 永久磁石 25 連結板 310 周辺部 311 側辺部
1,1 ', 3,3' Armature (mover) 3A, 3B Armature component 11, 11a, 11b, 11c, 11d, 11e, 11
f, 11a ', 11b', 11c ', 11d', 11
e ', 11f', 12, 31, 31a, 31b, 31
c, 31a ', 31b', 31c ', 32, 32a, 3
2b, 32c, 32a ', 32b', 32c 'Coil piece 11' Coil material 11A, 11B, 11C, 11D, 12A, 12B, 1
2C, 12D coil piece material 111, 112, 121, 122, 321, 322
Side portions 113, 123, 323 Upper side portions 114, 124, 324 Lower side portions 115, 125, 312, 325 Window portion 2 Stator 21, 22 Magnetic substrate 23a, 23b, 23c, 23d, 23e, 24a, 2
4b, 24c, 24d, 24e permanent magnet 25 connecting plate 310 peripheral part 311 side part

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 強磁性体からなる2枚の長尺の磁性基板
を平均的に一定距離を介して対向配置し、両磁性基板に
挟まれた空隙において磁束密度が磁性基板の長手方向に
沿って周期的に変化するように両磁性基板の対向面の少
なくとも一方にほぼ一定の磁極ピッチにて永久磁石を複
数配置してなる固定子と、 前記永久磁石による発生磁界内に配置されて3相電流が
通流される複数のコイル片を有し、これらのコイル片へ
の通流時に前記永久磁石との相互作用によって発生する
推力により前記磁性基板の長手方向に沿って移動可能な
可動子としての電機子と、からなるリニア電磁アクチュ
エータにおいて、 前記コイル片は、コイルの巻回軸が窓部のほぼ中心を貫
通する額縁形状であって、コイル片の一対の側辺部の幅
は窓部の幅の1/2以下であり、かつ、一対の側辺部を
連結する上辺部及び下辺部が側辺部に対してコイル巻回
軸方向にその厚さ以上の長さだけずらして形成され、 3の整数倍個の前記コイル片を、隣り合うコイル片の側
辺部と前記窓部付近の中央部とが嵌合するように順次対
向配置して電機子が構成され、 この電機子を構成する各コイル片の側辺部に前記固定子
の永久磁石が対向するように電機子と固定子とを配置し
たことを特徴とするリニア電磁アクチュエータ。
1. Two long magnetic substrates made of a ferromagnetic material are arranged so as to face each other with a constant distance therebetween, and a magnetic flux density is along a longitudinal direction of the magnetic substrates in a gap sandwiched between the two magnetic substrates. A stator having a plurality of permanent magnets arranged on at least one of the opposing surfaces of the two magnetic substrates so as to periodically change with a substantially constant magnetic pole pitch; and a three-phase stator arranged in the magnetic field generated by the permanent magnets. A movable element that has a plurality of coil pieces through which an electric current flows, and is movable along the longitudinal direction of the magnetic substrate by the thrust generated by the interaction with the permanent magnet when flowing through these coil pieces. In a linear electromagnetic actuator including an armature, the coil piece has a frame shape in which a winding axis of the coil penetrates substantially the center of the window portion, and a width of a pair of side portions of the coil piece is equal to that of the window portion. Less than half the width And an upper side portion and a lower side portion that connect the pair of side side portions are formed by being displaced from each other in the coil winding axial direction by a length equal to or more than the thickness thereof, and an integer multiple of 3 of the coils The armatures are configured by sequentially arranging the pieces so that the side portions of the adjacent coil pieces and the central portion near the window are fitted to each other, and the side portions of the coil pieces forming the armature are arranged. A linear electromagnetic actuator in which an armature and a stator are arranged so that the permanent magnets of the stator face each other.
【請求項2】 請求項1の全体に記載したリニア電磁ア
クチュエータにおいて、 各コイル片の側辺部の幅を窓部の空間の幅の1/2と
し、かつ、上辺部及び下辺部の側辺部に対するずれ量を
コイル片の厚さに等しくしたことを特徴とするリニア電
磁アクチュエータ。
2. The linear electromagnetic actuator according to claim 1, wherein the width of the side of each coil piece is ½ of the width of the space of the window, and the side of the upper side and the lower side. A linear electromagnetic actuator characterized in that the amount of deviation with respect to the portion is made equal to the thickness of the coil piece.
【請求項3】 強磁性体からなる2枚の長尺の磁性基板
を平均的に一定距離を介して対向配置し、両磁性基板に
挟まれた空隙において磁束密度が磁性基板の長手方向に
沿って周期的に変化するように両磁性基板の対向面の少
なくとも一方にほぼ一定の磁極ピッチにて永久磁石を複
数配置してなる固定子と、前記永久磁石からの発生磁界
内に配置されて3相電流が通流される複数のコイル片を
有し、これらのコイル片への通流時に前記永久磁石との
相互作用によって発生する推力により前記磁性基板の長
手方向に沿って移動可能な可動子としての電機子と、か
らなるリニア電磁アクチュエータにおいて、 前記電機子は、種類が異なる第1のコイル片と第2のコ
イル片とからなり、 第1のコイル片は、コイルを巻回する軸が窓部のほぼ中
心を貫通する平板の額縁形状であり、 第2のコイル片は、コイルの巻回軸が窓部のほぼ中心を
貫通する額縁形状であって、第2のコイル片の一対の側
辺部は、第1のコイル片の窓部の高さ以下の長さを有す
る部分が一対の側辺部を連結する上辺部及び下辺部に対
してコイルの巻回軸方向にコイルの厚さ以上ずれてお
り、 第1のコイル片の窓部の幅と第2のコイル片の窓部の幅
とが等しく、かつ、第1のコイル片の側辺部の幅と第2
のコイル片の側辺部の幅とが等しいと共に各側辺部の幅
は各々の窓部の幅の1/2以下であり、 第1のコイル片の窓部に、隣り合う2個の第2のコイル
片の側辺部が嵌合するように第1及び第2のコイル片を
順次組み合わせて電機子が構成され、 この電機子を構成する各コイル片の側辺部に前記固定子
の永久磁石が対向するように電機子と固定子とを配置し
たことを特徴とするリニア電磁アクチュエータ。
3. Two long magnetic substrates made of a ferromagnetic material are arranged so as to face each other with a constant distance on average, and the magnetic flux density is along the longitudinal direction of the magnetic substrates in the air gap sandwiched between the two magnetic substrates. A stator in which a plurality of permanent magnets are arranged on at least one of the facing surfaces of the two magnetic substrates so as to periodically change with a substantially constant magnetic pole pitch; and a stator arranged in the magnetic field generated by the permanent magnets. As a mover having a plurality of coil pieces through which a phase current flows, and movable along the longitudinal direction of the magnetic substrate by a thrust generated by interaction with the permanent magnet when flowing through these coil pieces. In the linear electromagnetic actuator including the armature, the armature includes first coil pieces and second coil pieces of different types, and the first coil piece has a shaft around which a coil is wound. Penetrates almost the center of the part The second coil piece has a frame shape in which the winding axis of the coil penetrates substantially the center of the window, and the pair of side portions of the second coil piece has a first frame shape. A portion having a length equal to or less than the height of the window portion of the coil piece is deviated from the upper side portion and the lower side portion connecting the pair of side portions in the winding axis direction of the coil by the coil thickness or more, The width of the window of the first coil piece is equal to the width of the window of the second coil piece, and the width of the side portion of the first coil piece is equal to the width of the second side.
Of the coil piece is equal to the width of the side portion of the coil piece, and the width of each side portion is ½ or less of the width of each window portion. An armature is constructed by sequentially combining the first and second coil pieces so that the side edges of the two coil pieces fit together, and the stator is attached to the side edges of each coil piece forming the armature. A linear electromagnetic actuator in which an armature and a stator are arranged so that permanent magnets face each other.
【請求項4】 請求項3の全体に記載した電機子を電機
子構成部材として2つ備え、 両電機子構成部材の第1のコイル片が並設された面同士
を重ね合わせ、同相同極性のコイル片が対向するように
両電機子構成部材を結合して1つの電機子を形成したこ
とを特徴とするリニア電磁アクチュエータ。
4. An armature-constituting member comprising two armatures according to claim 3, wherein the surfaces of the two armature-constituting members on which the first coil pieces are juxtaposed are overlapped with each other to have the same phase and the same polarity. A linear electromagnetic actuator, characterized in that both armature constituting members are combined so as to face each other and the single armature is formed.
【請求項5】 請求項4に記載したリニア電磁アクチュ
エータにおいて、 2つの電機子構成部材の結合位置を、固定子の磁極ピッ
チの1/3の整数倍だけ電機子の可動方向に沿って相対
的にずらしたことを特徴とするリニア電磁アクチュエー
タ。
5. The linear electromagnetic actuator according to claim 4, wherein the coupling positions of the two armature constituting members are relative to each other along the movable direction of the armature by an integral multiple of 1/3 of the magnetic pole pitch of the stator. Linear electromagnetic actuator characterized by being shifted.
【請求項6】 請求項4に記載したリニア電磁アクチュ
エータにおいて、 2つの電機子構成部材の結合位置を、固定子の磁極ピッ
チの1/3以下の長さだけ電機子の可動方向に沿って相
対的にずらし、同相同極性のコイル片の一部を結合面に
て対向させたことを特徴とするリニア電磁アクチュエー
タ。
6. The linear electromagnetic actuator according to claim 4, wherein the coupling positions of the two armature constituent members are set relative to each other along the movable direction of the armature by a length of 1/3 or less of the magnetic pole pitch of the stator. The linear electromagnetic actuator is characterized in that a part of the coil pieces of the same phase and the same polarity are made to face each other at the coupling surface.
【請求項7】 請求項3〜6の何れか1項の全体に記載
したリニア電磁アクチュエータにおいて、 第1のコイル片の側辺部の幅と第2のコイル片の側辺部
の幅とを各々の窓部の幅の1/2とし、第2のコイル片
の一対の側辺部の上辺部及び下辺部に対するコイル巻回
軸方向のずれ量をコイルの厚さに等しくすると共に、第
2のコイル片の一対の側辺部が、第1のコイル片の窓部
の高さに等しい嵌め込み長さを有することを特徴とする
リニア電磁アクチュエータ。
7. The linear electromagnetic actuator according to any one of claims 3 to 6, wherein a width of a side edge portion of the first coil piece and a width of a side edge portion of the second coil piece are set. The width of each of the windows is set to 1/2, and the amount of deviation in the coil winding axis direction with respect to the upper side and the lower side of the pair of side sides of the second coil piece is made equal to the thickness of the coil. A linear electromagnetic actuator, wherein the pair of side portions of the coil piece have a fitting length equal to the height of the window portion of the first coil piece.
【請求項8】 請求項1〜7の何れか1項の全体に記載
したリニア電磁アクチュエータにおいて、 立体的なコイル片を、平板状のコイル材料の窓部の4隅
付近を折り曲げて形成することを特徴とするリニア電磁
アクチュエータ。
8. The linear electromagnetic actuator according to any one of claims 1 to 7, wherein a three-dimensional coil piece is formed by bending near four corners of a window portion of a flat coil material. Is a linear electromagnetic actuator.
【請求項9】 請求項1〜7の何れか1項の全体に記載
したリニア電磁アクチュエータにおいて、 平板状のコイル材料の窓部の四隅付近を折り曲げ、か
つ、折り曲げた各コイル材料の内側の折り曲げ線間の長
さが各コイル片素材の厚さの2倍以上、順次異なるよう
にして複数種類のコイル片素材を形成し、これら複数の
コイル片素材をコイル巻回軸方向に積層して立体的なコ
イル片を形成することを特徴とするリニア電磁アクチュ
エータ。
9. The linear electromagnetic actuator according to any one of claims 1 to 7, wherein the vicinity of four corners of the window portion of the flat plate coil material is bent, and the inside of each bent coil material is bent. A plurality of types of coil piece materials are formed so that the length between the wires is twice or more the thickness of each coil piece material and sequentially different, and these three or more coil piece materials are laminated in the coil winding axis direction to form a solid body. Linear electromagnetic actuator characterized by forming a typical coil piece.
【請求項10】 請求項1〜9の何れか1項の全体に記
載したリニア電磁アクチュエータにおいて、 各コイル片の上辺部と下辺部とを可動方向に沿って相対
的にずらすことにより各コイル片をスキューさせること
を特徴とするリニア電磁アクチュエータ。
10. The linear electromagnetic actuator according to any one of claims 1 to 9, wherein each coil piece is formed by relatively shifting an upper side portion and a lower side portion of each coil piece along a movable direction. A linear electromagnetic actuator characterized by skewing.
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