JP2007006637A - リニアモータ - Google Patents

Abstract

【課題】可動子の大型化や部品点数の増加を抑えつつ、コイル線等の絶縁性を確保することのできるリニアモータを提供する。
【解決手段】複数の磁石４を互いに隣り合う磁石４の同じ磁極が対向するように直列状に配置してシャフト状に形成した固定子２と、電磁コイル１３を備え固定子２の外周面に沿って移動可能に配設された可動子３と、電磁コイル１３を構成するコイル線１５の端末部と結線される配線パターン２０が形成されるとともに、少なくとも配線パターン２０が形成されていない面が絶縁性の材料で形成されたプリント基板１８とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、リニアモータに係り、特に、シャフト状の固定子を備えるリニアモータに関するものである。

従来、例えば、ＯＡ機器である画像形成装置の印字ヘッド又は露光ヘッド等や各種医療機器における露光走査手段等において直線移動精度が要求される部位には、リニアモータを利用することが提案されている。

また、近年は、シャフト状の固定子と、固定子の外周面に沿って直線移動する可動子とから構成されるシャフト型のリニアモータが考案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。このようなシャフト型のリニアモータは、従来の平板状磁石を用いたリニアモータと比較して、磁束の利用効率が良いため、磁石をそれ程大型化しなくても大きな推力を得ることができる。このため、装置を小型化、低コスト化することができ、各種ＯＡ機器や医療機器等における精密搬送を行うのに適している。
特開平９−１７２７６７号公報 特開平９−２７５６９４号公報

ところで、リニアモータは可動子を構成する電磁コイルのコイル線を所定の組み合わせで互いに結線しなければならないが、従来は、コイル線同士を直接ハンダ付け等により結線する手法等が用いられていた。しかし、いずれのコイル線同士を結線するかは複雑であり、結線を誤る恐れがあることから、例えば、図８に示すように、結線用の配線パターン３０が設けられたプリント基板３１を用いる手法も用いられている。すなわち、例えば、可動子３２を構成する電磁コイル３３と、電磁コイル３３を保持するコイル保持部材３４とを備えるリニアモータにおいて、コイル保持部材３４を一端が開口したほぼコ字状に形成し、前記開口部を覆うように結線用の配線パターン３０を備えたプリント基板３１を設けることが考えられている。このようなプリント基板３１には、配線パターン３０の他にコネクタ３５等、種々の電子部品も実装されているのが一般である。

しかしながら、電磁コイル３３のコイル線３６のハンダ付け部分や結線用の配線パターン３０、各種の電子部品等は、コイル保持部材３４等の外部部材と接触するとショート等を起こして装置故障の原因となるおそれがあるため、コイル保持部材３４等の外部部材とコイル線３６のハンダ付け部分や結線用の配線パターン３０等との間に十分な絶縁空間を確保する必要がある。このため、従来は、例えば、図８に示すように、コイル保持部材３４とプリント基板３１との間にプラスチック等の樹脂等で形成された絶縁部材３７を配置することによってコイル保持部材３４等の外部部材とコイル線３６のハンダ付け部分や結線用の配線パターン３０等との間に絶縁空間を確保する等の手法がとられていた。

しかし、このように別途絶縁部材３７を用いると、部品点数が増加して装置コストの上昇につながるとの問題がある。また、十分な絶縁空間を確保しようとすると、可動子３２が大型化し、ひいてはリニアモータ全体の大型化を招くとの問題もある。

そこで、本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、可動子の大型化や部品点数の増加を抑えつつ、コイル線等の絶縁性を確保することのできるリニアモータを提供することを目的とするものである。

このような問題を解決するため、請求項１に記載されている発明は、複数の磁石を互いに隣り合う前記磁石の同じ磁極が対向するように直列状に配置してシャフト状に形成した固定子と、
電磁コイルを備え前記固定子の外周面に沿って移動可能に配設された可動子と、
前記電磁コイルを構成するコイル線の端末部と結線される配線パターンが形成されるとともに、少なくとも前記配線パターンが形成されていない面が絶縁性の材料で形成されたプリント基板とを備えることを特徴としている。

このような構成を有する請求項１に記載の発明は、シャフト状に形成した固定子の外周面に沿って移動可能な可動子を構成する電磁コイルのコイル線の端末部をプリント基板に形成された配線パターンと結線するようになっており、このプリント基板は、少なくとも前記配線パターンが形成されていない面が絶縁性の材料で形成されている。

請求項２に記載されている発明は、請求項１に記載のリニアモータにおいて、前記プリント基板は、前記配線パターンが形成された面と同一面上に電子部品が配設されることを特徴としている。

このような構成を有する請求項２に記載の発明は、プリント基板の同一面上に配線パターンと電子部品とを配設するようになっている。

請求項３に記載されている発明は、請求項１又は請求項２に記載のリニアモータにおいて、前記プリント基板は、複数の層を有し、
前記複数の層のうち少なくとも１つに前記配線パターンが形成されるとともに、少なくとも前記配線パターンが形成されていない面であって外部に露出している面が絶縁性の材料で形成されていることを特徴としている。

このような構成を有する請求項３に記載の発明は、プリント基板の複数の層のうち少なくとも１つに配線パターンが形成されるとともに、少なくとも配線パターンが形成されていない面であって外部に露出している面が絶縁性の材料で形成されるようになっている。

請求項４に記載されている発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のリニアモータにおいて、前記プリント基板は、前記配線パターンが形成されていない面が前記電磁コイルと対向するように配置されることを特徴としている。

このような構成を有する請求項４に記載の発明は、配線パターンが形成されていない面が電磁コイルと対向するようにプリント基板を配置するようになっている。

請求項５に記載されている発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のリニアモータにおいて、前記プリント基板は、前記配線パターンが形成されていない面が前記電磁コイルに直接接着するように配置されることを特徴としている。

このような構成を有する請求項５に記載の発明は、プリント基板を配線パターンが形成されていない面が電磁コイルに直接接着するようになっている。

請求項６に記載されている発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のリニアモータにおいて、前記電磁コイルは、前記コイル線を巻回する巻線部材を備え、
前記プリント基板は、前記配線パターンが形成されていない面が前記コイル線又は前記巻線部材に直接接着するように配置されることを特徴としている。

このような構成を有する請求項６に記載の発明は、プリント基板を配線パターンが形成されていない面が電磁コイルを構成するコイル線又はコイル線を巻回する巻線部材に直接接着するようになっている。

請求項１に記載された発明によれば、プリント基板は配線パターンが形成されていない面が絶縁性の材料で形成されているので、別途絶縁部材を配置する等により電磁コイルを保持する部材等、各種の外部部材とコイル線のハンダ付け部分や結線用の配線パターン、コネクタ等の電子部品等との間に絶縁空間を確保しなくても、プリント基板の絶縁性の材料で形成された面によって配線パターン等を外部部材から絶縁し、配線パターン等が外部部材と接触することによるショート等の装置故障を防止できる。

そして、このようにプリント基板の絶縁性の材料で形成された面によって装置の絶縁性を確保するので、部品点数を増やす必要がなく装置コストを抑えることができるとの効果を奏する。また、配線パターンが形成されていない面を電磁コイルと対向するようにプリント基板を配置することにより、電磁コイルを保持する部材とプリント基板とを接近して配置することができ、可動子の小型化、ひいてはリニアモータ全体の小型化を実現することができる。

請求項２に記載された発明によれば、コネクタ等の各種電子部品をプリント基板上に実装する場合でも、配線パターンと各種電子部品とを同一面上に配置することにより、プリント基板の一方の面は配線パターンや各種電子部品の配されていない絶縁性の材料で形成された面とすることができる。このため、配線パターンや各種電子部品の配されていない面を電磁コイルと対向するようにプリント基板を配置することにより別途絶縁部材を設けなくても絶縁性を確保することができ、部品点数を減らすことができる。また、電磁コイルを保持する部材とプリント基板とを接近して配置することができるため、可動子の小型化、ひいてはリニアモータ全体の小型化を実現することができるとの効果を奏する。

請求項３に記載された発明によれば、プリント基板として複数の層を有する基板を用いるので、配線パターンや各種部品の実装密度が上がり、プリント基板を小型化することができる。そして、複数の層のうち配線パターンが配置されていない面であって外部に露出している面が絶縁性の材料で形成されているので、この絶縁性の材料で形成された面によって配線パターン等を外部部材から絶縁し、配線パターン等が外部部材と接触することによるショート等の装置故障を防止できる。

そして、このようにプリント基板の絶縁性の材料で形成された面によって装置の絶縁性を確保するので、部品点数を増やす必要がなく装置コストを抑えることができるとの効果を奏する。また、配線パターンが形成されていない面を電磁コイルと対向するようにプリント基板を配置することにより、電磁コイルを保持する部材とプリント基板とを接近して配置することができ、可動子の小型化、ひいてはリニアモータ全体の小型化を実現することができるとの効果を奏する。

請求項４に記載された発明によれば、配線パターンが形成されていない面を電磁コイルと対向するようにプリント基板を配置することにより、電磁コイルを保持する部材とプリント基板とを接近して配置することができ、可動子の小型化、ひいてはリニアモータ全体の小型化を実現することができるとの効果を奏する。また、電磁コイルと対向する面には絶縁性があるため、電磁コイルや電磁コイルを保持する部材とプリント基板との間に別途絶縁部材を配置する必要がなく、部品点数を少なくして装置コストの低減を図ることができる。

請求項５に記載された発明によれば、プリント基板の絶縁性の材料で形成された面を電磁コイルに直接接着することにより、コイル線が周囲と干渉してショート等を起こすおそれがなく、また、電磁コイルを保持する部材とプリント基板との間を空ける必要がないため、可動子の小型化、ひいてはリニアモータ全体の小型化を実現することができるとの効果を奏する。

請求項６に記載された発明によれば、電磁コイルがコイル線を巻回する巻線部材を備えているので、電磁コイルの幅調整等がし易く生産性が高まる。そして、このように巻線部材を備える場合でも、プリント基板の絶縁性の材料で形成された面を電磁コイルを構成するコイル線又は巻線部材に直接接着することにより、コイル線が周囲と干渉してショート等を起こすおそれがなく、また、電磁コイルを保持する部材とプリント基板との間を空ける必要がないため、可動子の小型化、ひいてはリニアモータ全体の小型化を実現することができるとの効果を奏する。

以下、図１〜５を参照しつつ本発明であるリニアモータの第一の実施形態について説明する。ただし、本発明の範囲は図示例に限定されない。

図１に示すように、本実施形態において、リニアモータ１は、長尺なシャフト状の固定子２と固定子２の外周面に沿って直線移動可能な可動子３とによって構成されている。

固定子２は、ほぼ断面円形状の磁石４をＮ極同士あるいはＳ極同士が互いに対向するように複数連結したものを長尺なパイプ状部材５の内部に収納したものである。

パイプ状部材５の一端は、例えば、図示しない蓋が一体に形成されて密閉される構造となっており、固定子保持部材６により保持されている。なお、パイプ状部材５の一端の構造は内部に収納した磁石が抜け落ちない構造であればよく、ここに例示したものに限定されない。例えば、別部材により蓋を形成し溶接や接着等により接合固定することによってパイプ状部材５の一端を密閉するようにしてもよい。

パイプ状部材５の他端には、パイプ状部材５に対応する位置に一端側から他端側に向かって貫通し開口する貫通孔７が形成された取付ブロック部材８がパイプ状部材５と一体として形成されている。なお、取付ブロック部材８及びパイプ状部材５の構成はここに例示したものに限定されない。例えば、取付ブロック部材８はパイプ状部材５と別の部材として形成した後、パイプ状部材５と取付ブロック部材８とを固着するようにしてもよい。

貫通孔７の径は、パイプ状部材５の内部に収納される磁石４の径よりも大きく形成されており、貫通孔７の内周面には雌ネジ部９が形成されている。貫通孔７には前記雌ネジ部９に螺合する雄ネジ部１０が外周面に形成された蓋体１１が、貫通孔７の開口する側から装着可能となっている。蓋体１１の一端面には図示しない組付け工具と係合する工具係合溝１２が設けられている。パイプ状部材５の内部に磁石４を収納した後、取付ブロック部８の雌ネジ部９に蓋体１１の雄ネジ部１０を螺着して組み付けることによりパイプ状部材５に収納された磁石４がパイプ状部材５の内部に押し込まれ固定されるようになっている。

固定子２に用いられる磁石４は磁束密度の大きい希土類磁石が好ましく、特に、希土類磁石としてネオジム系磁石、例えば、ネオジム-鉄-ボロン磁石（Ｎｄ-Ｆｅ-Ｂ磁石）等が好適に用いられる。このような希土類磁石をリニアモータ１の固定子２に用いる場合は、他の磁石を用いる場合と比べて高い推力を得ることができる。なお、磁石４は、ここに例示したものに限定されず、他の磁石を用いることもできる。

また、パイプ状部材５は、アルミニウム合金、銅合金、非磁性ステンレス鋼等の非磁性材料によって形成される。パイプ状部材５は、内部に収納される磁石４から生じる磁界を減少させないようにできるだけ薄いことが好ましい。例えば、パイプ状部材５は厚さ１ｍｍのステンレス鋼で形成したものが適用される。なお、パイプ状部材５を形成する材料はここに例示したものに限定されない。

図１及び図２に示すように、可動子３は、電磁コイル１３と電磁コイル１３を保持するコイル保持部材１４とを備えている。

コイル保持部材１４は、非磁性体により、一端に開口部を有するほぼコ字状に形成されている。コイル保持部材１４の底部は、電磁コイル１３の外周面に沿う半円筒状に形成されており、電磁コイル１３を保持したときに、電磁コイル１３が内部で安定するようになっている。コイル保持部材１４を形成する材料は非磁性体であれば特に限定されないが、熱伝導性のよいものであれば電磁コイル１３から発生した熱を放熱することができるため好ましい。したがって、コイル保持部材１４は、例えばアルミニウム等の非磁性体でありかつ熱伝導性のよい材料で形成されることが好ましい。なお、コイル保持部材１４の形状はここに例示したものに限定されない。また、コイル保持部材１４は、電磁コイル１３の全体を覆うものでなくてもよく、少なくとも電磁コイル１３の一部を保持し得るものであればよい。

電磁コイル１３はコイル線１５を複数巻回した中空のコイル群であり、前記固定子２を電磁コイル１３の中空部分に挿通させることにより前記固定子２の外周面と電磁コイル１３の内周面とが対向するようになっている。図１及び図３に示すように、本実施形態において、電磁コイル１３はコイル１６Ｕ、コイル１６Ｖ、コイル１６Ｗの３相からなり、前記３相のコイル１６は中空部の中心軸がほぼ一致するように互いに接着固定されている。なお、コイル１相分の幅は、磁石４の１個の長さのほぼ３分の１が好ましい。

また、図１及び図２に示すように、可動子３には、コイル保持部材１４の開口部分を覆うように電磁コイル１３をコネクタ１７等の電子部品と接続するためのプリント基板１８が設けられている。プリント基板１８は、ガラス−エポキシ樹脂等の絶縁性の材料によって形成されており、プリント基板１８の一方の面にはコイル線１５の端末部である始端又は終端を接続する接続端１９を有する配線パターン２０及びコネクタ１７等の各種電子部品が設けられている。なお、プリント基板１８を形成する材料はここに例示したものに限定されず、他の絶縁性の材料を用いることも可能である。

図２及び図５に示すように、プリント基板１８は、前記配線パターン２０や電子部品の設けられていない面が電磁コイル１３の外周面に接するように電磁コイル１３の外周面上に接着剤２１により直接接着されている。プリント基板１８を接着するための接着剤２１としては、例えば、エポキシ、ポリイミド、シリコン、ウレタン等の絶縁性を有する各種樹脂からなる接着剤２１が好適に用いられるが、接着剤２１はここに例示したものに限定されない。絶縁性を有しない接着剤２１を用いることも可能である。また、プリント基板１８を電磁コイル１３上に接着する手段は接着剤に限定されない。

本実施形態においては、図５に示すように、コイル１６Ｕとコイル１６Ｗのコイル線１５の終端及びコイル１６Ｖのコイル線１５の始端は、例えばハンダ付け等により接続されている。また、これ以外のコイル１６Ｕとコイル１６Ｗのコイル線１５の始端及びコイル１６Ｖのコイル線１５の終端はプリント基板１８の配線パターン２０のそれぞれ対応する接続端１９にハンダ２２により接続されている。これにより、各コイル１６Ｕ，１６Ｖ，１６Ｗは、配線パターンと接続されたコネクタ１７等の電子部品と電気的に接続されるようになっている。なお、各コイル線１５の始端、終端同士、又は各コイル線１５の始端、終端と配線パターン２０とを接続する手段はハンダ付けに限定されない。

また、図５においては、コイル１６Ｕとコイル１６Ｗのコイル線１５の始端及びコイル１６Ｖのコイル線１５の終端のみがプリント基板１８上で接続される構成を示したが、各コイル線１５の始端及び終端の接続の構成はここに例示したものに限定されない。例えば、コイル１６Ｕ，１６Ｖ，１６Ｗの各コイル線１５の終端及び始端全てがプリント基板１８上で配線パターン２０のそれぞれ対応する接続端１９にハンダ２２により接続され、これによりコイル１６Ｕとコイル１６Ｗのコイル線１５の終端及びコイル１６Ｖのコイル線１５の始端は互いに結線され、他のコイル１６Ｕとコイル１６Ｗのコイル線１５の始端及びコイル１６Ｖのコイル線１５の終端はコネクタ１７等の電子部品と接続されるようにしてもよい。

なお、本実施形態において電磁コイル１３は３相のコイル１６Ｕ，１６Ｖ，１６Ｗを１セットだけ備えるものとしたが、電磁コイル１３を構成するコイルは、３相のコイル×ｎ（ｎ＝整数）であればよく、電磁コイル１３は、必要な推力に応じて、例えば、３相のコイルを２セットとして計６個のコイルで構成されていてもよいし、３相のコイルを３セットとして計９個のコイルで構成されていてもよい。

また、電磁コイル１３の巻き数は、得たい推力以上の推力を得ることができるように、適当な巻き数、巻き線径を決めることが好ましい。

リニアモータ１は、可動子３の電磁コイル１３に図示しない電源から電流が流されることにより電磁コイル１３に磁界（Ｎ極、Ｓ極）を発生させ、電磁コイル１３と固定子２のパイプ状部材５内部に直列状に配置された磁石４との間に吸引力及び反発力を生じさせることにより推力を得て、可動子３を固定子２の長手方向に移動させるようになっている。また、リニアモータ１は電磁コイル１３を構成するコイル１６各相に流れる電流の向きにより推力の向きが変化するようになっており、コイル１６各相に流れる電流の向きを切り替えることにより可動子３の移動方向を切り替え可能となっている。さらに、リニアモータ１は電源から流される電流の大きさにより推力の大きさを変化させることができ、電流の大きさを変えることにより可動子３の移動速度を変更可能となっている。

なお、固定子２の外周面と電磁コイル１３の内周面との間には微小な間隙があり、電磁コイル１３は固定子２の外周面を一部摺動してもよいし、摺動せずに間隙を保ったまま移動してもよい。

本実施形態に示すような円柱形状の磁石４を用いることにより磁石４の製造コストを抑えることができるとともに、円柱形状の磁石４からなる固定子２を電磁コイル１３に貫通させる構成とすることにより磁束の利用効率が良く、固定子２の大きさを必要以上に大きくしなくても大きな推力を得ることができる。なお、リニアモータ１を構成する固定子２及び電磁コイル１３の形状はここに例示したものに限定されず、他の形状の固定子２及び電磁コイル１３を備えてもよい。

次に、本実施形態におけるリニアモータ１の組立例について説明する。

まず、固定子２のパイプ状部材５に設けられた取付ブロック部材８の貫通孔７から磁石４をＮ極同士あるいはＳ極同士が互いに対向するように順次挿入し、所定の個数を収納すると貫通孔７の雌ネジ部９に蓋体１１の雄ネジ部１０を螺合させる。さらに、工具係合溝１２に組付け工具を係合して貫通孔７の雌ネジ部９に蓋体１１の雄ネジ部１０を螺合させることにより、磁石４をパイプ状部材５の内部に押し込み固定する。

次に、公知の自動巻き線機によってコイル線１５を１相分ずつ巻回し、コイル１６Ｕ，１６Ｖ，１６Ｗを形成する。この際、各コイル１６Ｕ，１６Ｖ，１６Ｗは幅が磁石４の１個の長さのほぼ３分の１となるようにし、得たい推力に応じて必要相当分のコイル線１５を巻回する。

コイル１６Ｕ，１６Ｖ，１６Ｗは、例えば、図示しないシャフト状の治具にコイル１６Ｕ，１６Ｖ，１６Ｗの中空部を通すことにより内径位置を揃えた上で、隣接するコイル１６Ｕ，１６Ｖ，１６Ｗ同士を図示しない接着剤等で接着固定することにより、３相のコイル１６Ｕ，１６Ｖ，１６Ｗからなる電磁コイル１３を形成する。

次に、電磁コイル１３をコイル保持部材１４に装着するとともに、プリント基板１８を配線パターン２０等が形成されていない面が電磁コイル１３の外周面に接するように接着剤２１で接着固定する。

そして、コイル１６Ｕとコイル１６Ｗのコイル線１５の終端及びコイル１６Ｖのコイル線１５の始端をハンダ付けにより接続し、コイル１６Ｕとコイル１６Ｗのコイル線１５の始端及びコイル１６Ｖのコイル線１５の終端をプリント基板１８の配線パターン２０のそれぞれ対応する接続端１９にハンダ付けにより結線する。これにより、各コイル１６Ｕ，１６Ｖ，１６Ｗは、配線パターン２０と接続されたコネクタ１７等の電子部品と電気的に接続される。

なお、前記のように、全てのコイル線１５の始端及び終端をプリント基板１８上で接続し、これによりコイル１６Ｕとコイル１６Ｗのコイル線１５の終端及びコイル１６Ｖのコイル線１５の始端を互いに結線し、他のコイル１６Ｕとコイル１６Ｗのコイル線１５の始端及びコイル１６Ｖのコイル線１５の終端をコネクタ１７等の電子部品と接続する場合には、各コイル線１５の始端及び終端を配線パターン２０のそれぞれ対応する接続端１９にハンダ２２により接続する。

最後に電磁コイル１３の中空部からシャフト状の治具を抜き取り、前記中空部に固定子２を挿入する。これにより、リニアモータ１の組立てが完了する。なお、電磁コイル１３とコイル保持部材１４と固定子２とを組み付ける順番は、ここに例示したものに限定されない。

次に、本実施形態におけるリニアモータ１の作用について説明する。

電磁コイル１３におけるコイル１６Ｕ，１６Ｖ，１６Ｗのコイル線１５の配線、接続作業が完了後、作業者の操作により、図示しない電源から、コネクタ１７と、プリント基板１８の配線パターン２０とを介して、電磁コイル１３に電流を導通させる。これにより、電磁コイル１３に磁界（Ｎ極、Ｓ極）が発生し、電磁コイル１３と固定子２のパイプ状部材５内部に直列状に配置された磁石４との間に吸引力及び反発力が生じる。これにより可動子３は推力を得て、固定子２に沿って所定の方向に移動する。なお、電磁コイル１３に導通させる電流を適宜切り替えることにより可動子３の移動方向及び移動速度を調整することができる。

以上より、本実施形態によれば、配線パターン２０とコネクタ１７とを同一面上に配置しプリント基板１８の他方の面を絶縁性の材料で形成しているので、プリント基板１８の絶縁性の材料で形成されている面を電磁コイル１３に直接接着することができる。このため、別途絶縁部材を配置する等によりコイル保持部材１４等、各種の外部部材とコイル線１５のハンダ付け部分や結線用の配線パターン、コネクタ１７等の電子部品等との間に絶縁空間を確保しなくても、配線パターン２０等を外部部材から絶縁し、配線パターン２０等が外部部材と接触することによるショート等の装置故障を防止できる。これにより、可動子３の小型化、ひいてはリニアモータ１全体の小型化を実現することができる。

また、プリント基板１８を電磁コイル１３に直接接着するため、部品点数を減らして装置コストを抑えることができる。

なお、本実施形態においては、プリント基板１８を電磁コイル１３の外周面に接着剤で直接接着するように構成したが、プリント基板１８を設ける位置はここに例示した位置に限定されない。例えば、プリント基板１８を電磁コイル１３から離して配置することも可能である。この場合にも、プリント基板１８の絶縁性の材料で形成された面を外部部材と接するように配置し、コイル線や、配線パターン、各種電子部品等と干渉により故障等が懸念される各種の外部部材とが干渉しないようにする。

また、本実施形態においては、図２及び図５に示すように、プリント基板１８として配線パターン２０及びコネクタ１７等の各種電子部品を実装したものを例示したが、プリント基板１８の構成はここに例示したものに限定されない。例えば、プリント基板１８上には配線パターン２０のみを形成し、コネクタ１７等の電子部品を実装する代わりに各種電子部品と接続可能なハンダ付け部を設ける構成のものを用いてもよい。

また、プリント基板１８は、必ずしも全体が絶縁性を有する材料で形成されている必要はなく、少なくとも配線パターン、各種電子部品等が設けられている面とは異なるいずれかの面が外部との絶縁を確保できるのもであればよい。絶縁を確保する手段としては、例えば、絶縁性を確保したい面に絶縁性の塗料を塗布したり、絶縁性のシートや薄い板等を貼付する等の手段を取ることが考えられるが、絶縁を確保する手段はここに例示したものに限定されない。

また、電磁コイル１３は図５等に例示した構成のものに限定されず、例えば、図６に示すように、各コイル１６Ｕ，１６Ｖ，１６Ｗ毎にコイル線を巻回する巻線部材としての中空のボビン４０を備え、このボビン４０にそれぞれコイル線１５を巻回する構成としてもよい。ボビン４０を備える場合には、コイル線１５の巻き幅の調整等を容易に行い生産性を高めることが可能である。

このように電磁コイル１３を巻線部材としてのボビン４０を備える構成とした場合には、プリント基板１８は、プリント基板１８の絶縁性の材料で形成されている面を電磁コイル１３のコイル線１５に接するように直接接着されてもよいし、ボビン４０の端部等に直接接着されてもよい。
ボビン４０に直接接着した場合でも、プリント基板１８は、配線パターン２０とコネクタ１７とを同一面上に配置し他方の面を絶縁性の材料で形成されているので、コイル線１５のハンダ付け部分や結線用の配線パターン、コネクタ１７等の電子部品等と各種の外部部材との間には絶縁性が確保され、配線パターン２０等が外部部材と接触することによるショート等の装置故障を防止できる。
なお、巻線部材としてのボビン４０の形状は、図６に例示したものに限定されない。

その他、本発明が上記実施の形態に限らず適宜変更可能であるのは勿論である。

次に、図７を参照しつつ、本発明に係るリニアモータの第二の実施形態について説明する。なお、本実施形態は、プリント基板の構成のみが第一の実施形態と異なるものであるので、以下においては、特に第一の実施形態と異なる点について説明する。

本実施形態において、リニアモータは第一実施形態と同様、複数の磁石を直列状に配置してなるシャフト状の固定子と固定子の外周面に対向して固定子の長手方向に移動可能に嵌装された可動子とを備えている（いずれも図示せず）。

可動子は第一実施形態と同様、複数のコイルからなる電磁コイルを備えており（いずれも図示せず）、可動子は図示しないコイル保持部材によって保持されている。また、可動子には、電磁コイルのコイル線の端末部である始端又は終端を接続する接続端を有する配線パターン２０及びコネクタ１７等の各種電子部品が設けられたプリント基板２８が設けられている。プリント基板２８は、第一実施形態と同様に、電磁コイルの外周面に接着剤等により直接接着されている。

図７に示すように、本実施形態において、プリント基板１８は、ウエハース状に４層の絶縁体と配線パターン２０とを積み重ねた多層基板である。本実施形態においては、電磁コイル１３に接触する一番下の４層目及びその上の３層目は配線パターン２０が形成されていない絶縁体によって構成された層であり、これ以外の１層目、２層目等に配線パターン２０やコネクタ１７等の各種電子部品が設けられている。また、１層目と２層目との間には各層を互いに接続するためのバイアホール（Via Hole）２９が形成されている。本実施形態においてバイアホール２９は電磁コイル１３に接触する４層目まで貫通しないよう、配線パターン２０やコネクタ１７等の設けられた各層間のみを接続するＩＶＨ（Interstitial Via Hole）となっている。

なお、その他の構成は、第一実施形態のものと同様であるので、その説明を省略する。

次に、本実施形態におけるリニアモータの作用について説明する。

電磁コイルのコイル線をプリント基板２８の所定の接続端に接続配線する。接続作業が完了後、作業者の操作により、図示しない電源から、コネクタ１７と、プリント基板２８の配線パターン２０とを介して、電磁コイルに電流を導通させる。これにより、電磁コイルに磁界（Ｎ極、Ｓ極）が発生し、電磁コイルと固定子を構成する磁石との間に吸引力及び反発力が生じる。これにより可動子は推力を得て、固定子に沿って所定の方向に移動する。なお、電磁コイルに導通させる電流を適宜切り替えることにより可動子の移動方向及び移動速度を調整することができる。

以上のように、本実施形態によれば、プリント基板２８としてウエハース状に４層の絶縁体と配線パターン２０とを積み重ねた多層基板を用いるので、配線パターン２０やコネクタ１７等の各種電子部品の実装密度が上がるため、複雑な回路構成にも対応可能となる。そして、このような基板を用いた場合でも、４層目及び３層目は配線パターン２０が形成されていない絶縁体によって構成された層となっているので、この面を電磁コイルに直接接着することができる。このため、別途絶縁部材を配置する等によりコイル保持部材等、各種の外部部材とコイル線のハンダ付け部分や結線用の配線パターン２０、コネクタ１７等の電子部品等との間に絶縁空間を確保しなくても、配線パターン２０等を外部部材から絶縁し、配線パターン２０等が外部部材と接触することによるショート等の装置故障を防止できる。これにより、可動子の小型化、ひいてはリニアモータ全体の小型化を実現することができる。

また、プリント基板２８を電磁コイルに直接接着するため、部品点数を減らして装置コストを抑えることができる。

なお、本実施形態においては、プリント基板２８として４層からなるものを例に説明したが、プリント基板の層は４層に限定されず、４層以下であってもよいし、さらに多くの層が積層された構成のものでもよい。

その他、本発明が本実施の形態に限られないことは、第一の実施形態と同様である。

本発明に係るリニアモータの第一の実施形態を模式的に示した斜視図である。 図１に示すリニアモータの可動子部分の要部断面図である。 本実施形態における電磁コイルを構成する３相のコイル同士の接続を説明する図である。 本実施形態における電磁コイルを構成する３相のコイルの配線を説明する模式図である。 本実施形態における電磁コイルとプリント基板との接続を説明する図である。 本実施形態における電磁コイルの一変形例を示す斜視図である。 本発明に係るリニアモータの第二の実施形態に適用されるプリント基板を模式的に示した要部段面図である。 従来のリニアモータの可動子部分の要部断面図である。

符号の説明

１ リニアモータ
２ 固定子
３ 可動子
４ 磁石
５ パイプ状部材
８ 取付ブロック部材
１１ 蓋部
１３ 電磁コイル
１４ コイル保持部材
１５ コイル線
１６ コイル
１７ コネクタ
１８ プリント基板
２０ 配線パターン
２１ 接着剤
２２ ハンダ
２９ バイアホール
３７ 絶縁部材
４０ ボビン

Claims (6)

1. 複数の磁石を互いに隣り合う前記磁石の同じ磁極が対向するように直列状に配置してシャフト状に形成した固定子と、
   電磁コイルを備え前記固定子の外周面に沿って移動可能に配設された可動子と、
   前記電磁コイルを構成するコイル線の端末部と結線される配線パターンが形成されるとともに、少なくとも前記配線パターンが形成されていない面が絶縁性の材料で形成されたプリント基板とを備えることを特徴とするリニアモータ。
2. 前記プリント基板は、前記配線パターンが形成された面と同一面上に電子部品が配設されることを特徴とする請求項１に記載のリニアモータ。
3. 前記プリント基板は、複数の層を有し、
   前記複数の層のうち少なくとも１つに前記配線パターンが形成されるとともに、少なくとも前記配線パターンが形成されていない面であって外部に露出している面が絶縁性の材料で形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のリニアモータ。
4. 前記プリント基板は、前記配線パターンが形成されていない面が前記電磁コイルと対向するように配置されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のリニアモータ。
5. 前記プリント基板は、前記配線パターンが形成されていない面が前記電磁コイルに直接接着するように配置されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のリニアモータ。
6. 前記電磁コイルは、前記コイル線を巻回する巻線部材を備え、
   前記プリント基板は、前記配線パターンが形成されていない面が前記コイル線又は前記巻線部材に直接接着するように配置されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のリニアモータ。

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