JP2012151954A - Linear motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ボイスコイルモータ等のリニアモータに関する。 The present invention relates to a linear motor such as a voice coil motor.
ばねにより磁石に対して揺動可能に支持されたコイルを有するリニアモータが知られている(特許文献1等)。
A linear motor having a coil supported by a spring so as to be swingable with respect to a magnet is known (
上記のようなコイルが駆動されるリニアモータにおいては、磁石が駆動されるリニアモータに比較して、コイルに電力を供給することが難しい。これは、例えば、電力供給のための導線(コイルを構成する線材の両端を含む)が冗長に引き回されると、コイルの移動に伴って導線が磁石等に引っ掛かる蓋然性が高くなることなどからである。特許文献1では、導線を収容する溝部をコイルが巻かれるボビンに形成することなどにより、導線の引き回しを好適に行うことができるようにしているが、ボビンの形状が複雑になる等の不都合を生じている。
In the linear motor in which the coil is driven as described above, it is difficult to supply power to the coil as compared with the linear motor in which the magnet is driven. This is because, for example, when a conducting wire for power supply (including both ends of a wire constituting the coil) is redundantly routed, the probability that the conducting wire is caught by a magnet or the like as the coil moves increases. It is. In
本発明の目的は、コイルへの電力供給を好適に行うことができるリニアモータを提供することにある。 The objective of this invention is providing the linear motor which can perform the electric power supply to a coil suitably.
本発明の一態様に係るリニアモータは、磁極を駆動方向に直交する方向に向けて前記駆動方向に配列された複数の磁石と、前記駆動方向に同軸的に配置され、外周面又は内周面が前記複数の磁石の磁極に面する複数のコイルと、前記複数のコイル全体に対して前記駆動方向の両側に配置され、前記複数のコイル全体を前記複数の磁石に対して前記駆動方向に揺動可能に支持する1対のばねと、前記複数のコイルに電圧を印加するための1対の端子と、を有し、前記複数のコイルそれぞれにおいては、線材が、軸方向の位置をずらしつつ巻かれることにより線材の一の層が構成され、当該一の層が構成される毎に前記線材の軸方向の位置をずらす方向を反転することにより複数の層が内周側から外周側へ積層され、前記複数の層の数が奇数とされることにより前記線材が各コイルの軸方向の両側のコイル端面から延出しており、隣接するコイル同士は、前記線材の、互いに対向するコイル端面から延出した部分同士により接続されており、前記1対のばねは、前記線材の、前記複数のコイル全体の軸方向外側に面する1対のコイル端面から延出する1対の線材端部に接続されており、前記1対の端子は、前記1対のばねに接続されており、前記1対のばねを介して前記複数のコイルと導通可能とされている。 A linear motor according to an aspect of the present invention includes a plurality of magnets arranged in the driving direction with a magnetic pole in a direction orthogonal to the driving direction, and an outer circumferential surface or an inner circumferential surface that is coaxially disposed in the driving direction. Are disposed on both sides of the plurality of coils in the driving direction with respect to the plurality of coils, and the plurality of coils are swung in the driving direction with respect to the plurality of magnets. A pair of springs that are movably supported and a pair of terminals for applying a voltage to the plurality of coils, and the wire rods are displaced in the axial direction in each of the plurality of coils. One layer of the wire is formed by winding, and a plurality of layers are laminated from the inner peripheral side to the outer peripheral side by reversing the direction of shifting the axial position of the wire each time the one layer is formed And the number of the plurality of layers is an odd number. Thus, the wire extends from the coil end surfaces on both sides in the axial direction of each coil, and adjacent coils are connected by portions extending from the coil end surfaces facing each other of the wire, The pair of springs are connected to a pair of wire end portions extending from a pair of coil end faces facing the axially outer side of the whole of the plurality of coils of the wire, and the pair of terminals are It is connected to the pair of springs, and can be connected to the plurality of coils via the pair of springs.
好適には、前記線材が巻かれて前記複数のコイルを保持するボビンを更に有し、前記ボビンの外周面には、前記複数のコイルが収容される複数の凹部と、前記複数の凹部間に延び、前記線材の前記複数のコイル間の部分を収容する第1溝部と、前記複数の凹部全体の軸方向両端から前記ボビンの軸方向両外側へ延び、前記1対の線材端部を収容する1対の第2溝部と、が形成されており、前記1対のばねは、前記ボビンの軸方向両外側から前記第2溝部内に露出する部分を有し、当該露出する部分に、前記1対の線材端部が接続されている。 Preferably, the bobbin is further provided with the wire wound thereon to hold the plurality of coils, and an outer peripheral surface of the bobbin includes a plurality of recesses in which the plurality of coils are accommodated, and a space between the plurality of recesses. A first groove portion that accommodates a portion between the plurality of coils of the wire, and extends from both axial ends of the plurality of recesses outward in the axial direction of the bobbin to accommodate the pair of wire end portions. A pair of second grooves, and the pair of springs has a portion exposed in the second groove from both axial outer sides of the bobbin, and the exposed portion includes the first groove The ends of the pair of wire rods are connected.
好適には、前記複数の磁石の前記複数のコイルとは反対側に配置され、前記複数の磁石が固定された磁石側ヨークと、前記複数のコイルの前記複数の磁石とは反対側に配置されたコイル側ヨークと、前記磁石側ヨークと前記コイル側ヨークとを連結する連結部材と、を有し、前記1対のばねは、磁石側ヨーク、前記コイル側ヨーク及び前記連結部材に支持されるとともに前記複数のコイル全体を支持することにより、前記複数の磁石に対して前記複数のコイル全体を揺動可能に支持している。 Preferably, the plurality of magnets are disposed on the opposite side of the plurality of coils, the magnet-side yoke to which the plurality of magnets are fixed, and the plurality of coils are disposed on the opposite side of the plurality of magnets. A coil-side yoke, and a connecting member that connects the magnet-side yoke and the coil-side yoke, and the pair of springs are supported by the magnet-side yoke, the coil-side yoke, and the connecting member. At the same time, the whole of the plurality of coils is supported so as to be swingable with respect to the plurality of magnets.
好適には、前記連結部材は、非磁性体により形成されている。 Preferably, the connecting member is made of a nonmagnetic material.
好適には、前記複数のコイルの内周面及び外周面の一方の面と、当該一方の面と対向する、前記複数の磁石又は前記複数の磁石に対して固定的な部材とのクリアランスが、前記線材の直径以下である。 Preferably, the clearance between the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the plurality of coils, and the plurality of magnets or a member fixed to the plurality of magnets facing the one surface, It is below the diameter of the said wire.
好適には、前記1対のばねそれぞれは、板ばねにより構成されており、各板ばねは、前記複数の磁石に固定的な磁石側固定部と、前記複数のコイルに固定的なコイル側固定部と、前記磁石側固定部と前記コイル側固定部とを連結する複数のアームと、を有し、各板ばねにおいて、前記1対の端子の一方及び前記線材は、前記磁石側固定部及び前記コイル側固定部の、前記複数のアームのうちの一のアームの両端に連結される部分に接続されている。 Preferably, each of the pair of springs is configured by a leaf spring, and each leaf spring is fixed to the plurality of magnets and fixed to the plurality of coils. And a plurality of arms that connect the magnet side fixing part and the coil side fixing part, and in each leaf spring, one of the pair of terminals and the wire rod include the magnet side fixing part and The coil side fixing portion is connected to a portion connected to both ends of one of the plurality of arms.
上記の構成によれば、コイルへの電力供給を好適に行うことができる。 According to said structure, the electric power supply to a coil can be performed suitably.
図1は、本発明の実施形態に係るリニアモータ1を示す断面図である。なお、図1では、理解を容易にするために、斜視図のようにリニアモータ1の奥行きも示されている。リニアモータ1は、その外形が概ね円柱状に形成されており、図1は、その円柱の中心軸(軸CA)に沿う断面を示している。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a
リニアモータ1は、軸CA方向に駆動力を発揮するいわゆるボイスコイル型モータとして構成されている。リニアモータ1は、固定子3と、固定子3に対して軸CA方向へ移動可能な可動子5と、可動子5を軸CA方向に揺動可能に支持する1対のばねアセンブリ7と、不図示の電源装置から電力が供給される1対の端子9とを有している。
The
固定子3は、1対の磁石11と、磁石11に係る磁気回路を好適に形成するためのセンターヨーク13及び外ヨーク15と、これらヨークを連結するための1対の連結部材17とを有している。可動子5は、1対のコイル19と、コイル19を保持するボビン21とを有している。
The
磁石11は、概ね軸CAを中心とする円環状に設けられている。なお、磁石11は、環状に一体形成されていてもよいし、複数の磁石が環状に配列されることにより構成されていてもよい。磁石11の軸CAに平行な断面形状は例えば矩形である。磁石11は、半径方向(駆動方向に直交する方向)に磁化されている。また、1対の磁石11は、磁極の向きが互いに逆向きとされている。
The
センターヨーク13及び外ヨーク15は、磁性体により形成されている。磁性体は、例えば、鉄(SS400等)である。これらヨークは、概ね軸CAを軸とする円筒状に設けられている。なお、これらヨークは、円筒状に一体形成されていてもよいし、複数の磁性体が環状に配列されることにより構成されていてもよい。また、リニアモータ1の冷却が好適に行われることなどを目的として適宜にスリットが形成されていてもよい。
The
外ヨーク15の内径は、センターヨーク13の外径よりも大きく、センターヨーク13の外周面と、外ヨーク15の内周面との間には、磁石11及び可動子5を収容する空間が形成されている。磁石11はセンターヨーク13の外周面に固定されている。固定は、例えば、接着剤若しくはボルトにより行われる。
The inner diameter of the
連結部材17は、非磁性体により形成されている。非磁性体は、例えば、銅、アルミニウム、ステンレス、樹脂である。連結部材17は、概略形状が概ね軸CAを中心とする円盤状とされており、センターヨーク13と外ヨーク15との間の隙間を軸CA方向の外側から塞ぐように配置され、センターヨーク13及び外ヨーク15それぞれに固定されている。固定は、例えば、接着剤若しくはボルトにより行われる。なお、連結部材17は、軸CA方向の一方のみに設けられていてもよい。
The connecting
コイル19は、概ね軸CAを中心とする円環状に形成されている。コイル19の軸CAに平行な断面形状は概ね矩形である。コイル19の内径は、磁石11の外径よりも大きく、コイル19の内周面は、磁石11の外周面(磁極)に対向している。1対のコイル19の中心位置間の軸CA方向の距離と、1対の磁石11の中心位置間の軸CA方向の距離は、概ね同一とされている。
The
ボビン21は、樹脂等の非磁性且つ非導電性の材料により形成されている。ボビン21は、概ね軸CAを中心とする円筒状に形成されている。ただし、その外周面には環状に延びる凹部21aが形成されており、コイル19が嵌合している。なお、コイル19の外周面とボビン21の外周面(凹部21aが形成されていない領域)とは面一であることが好ましい。
The
ボビン21の内周面は、磁石11の外周面と所定のクリアランスで対向している。また、コイル19の外周面及びボビン21の外周面は、外ヨーク15の内周面と所定のクリアランスで対向する。これらのクリアランスは、比較的狭く設定されることが好ましく、例えば、コイル19を構成する線材25(図2参照)の直径以下であることが好ましい。
The inner peripheral surface of the
ばねアセンブリ7は、複数枚の板ばね23が軸CA方向に積層されて構成されている。板ばね23は、概ね軸CAを中心とする円環状に形成されており、外周側部分が固定子3(具体的には外ヨーク15及び連結部材17の少なくとも一方)に、内周側部分が可動子5(具体的にはボビン21)に固定されている。固定は、例えば、接着剤若しくはボルトにより行われる。例えば、外ヨーク15及び連結部材17がボルトにより互いに固定され、板ばね23は、外ヨーク15及び連結部材17に挟持される。
The
板ばね23は、導電性の材料により形成されており、後述するように、端子9とコイル19とを電気的に接続することにも利用される。板ばね23の材料は、非磁性であることが好ましく、このような非磁性且つ導電性の材料としては、例えば、銅、アルミニウム、ステンレスが挙げられる。とりわけ、寿命や電気抵抗の観点からステンレスが好ましい。
The
端子9は、複数の板ばね23のうち、最もコイル19側に位置する板ばね23に接続されている。なお、端子9は、板ばね23と一体的に形成されていてもよいし、板ばね23とは別部材により形成され、板ばね23に固定されていてもよい。端子9は、例えば、板ばね23の外周縁から突出している。
The
なお、特に図示しないが、リニアモータ1においては、固定子3内の可動子5の運動を固定子3の外部へ取り出すために、センターヨーク13、外ヨーク15及び連結部材17の適宜な位置に孔部が形成され、当該孔部を介して不図示の被駆動部材が可動子5に連結される。
Although not particularly illustrated, in the
図2は、図1の一部(可動子5)をより模式的に示す図である。 FIG. 2 is a diagram schematically showing a part (movable element 5) of FIG.
2つのコイル19は、1本の線材25がボビン21に巻かれることにより構成されている。より具体的には、各コイル19において、線材25は、まず、ボビン21に当接して巻かれていく。この際、矢印y1によって示されるように、線材25のうち、新たにボビン21に巻かれる部分の位置は、1巻きに対して線材25の直径に相当する量で軸CA方向の一方側(図2では紙面右側)へずらされていく。これにより、コイル19の最も内周側の層が形成されていく。
The two
コイル19の最も内周側の層が形成されると、線材25のうち新たにボビン21に巻かれる部分の位置を、軸CA方向の他方側(図2では紙面左側)へずらしていく。これにより、コイル19の内周側から2層目の部分が形成されていく。同様の動作を繰り返すことにより、線材25は、線材25の層を形成しつつ内周側から外周側へ巻かれて行くことになる。
When the innermost layer of the
なお、内周側から外周側への複数の層において、コイル19の軸CA方向における線材25の配列数は、軸CA方向に面するコイル19の端面19fが概ね平面となるように設定されている。例えば、軸CA方向における線材25の配列数は、複数の層間において互いに同一に設定されている。又は、各層の軸CA方向における線材25の配列数は、隣接する層に対して1多く若しくは1少なく、且つ、2つ隣りの層と互いに同一に設定されている。
Note that, in a plurality of layers from the inner peripheral side to the outer peripheral side, the number of
各コイル19において、内周側から外周側への線材25の層の数は奇数とされている。従って、線材25は、各コイル19の軸方向の両側の端面19fから延出している。なお、内周側から外周側への線材25の層の数が偶数とされると、線材25は軸CA方向の一方側のみから延出する。
In each
2つのコイル19同士は、線材25の、互いに対向する端面19fから延出した部分同士(これらを合わせて中間部25m)により接続されている。また、2つのコイル19の外側に面する端面19fから延出した部分(始端25s、終端25e)は、端子9と接続された板ばね23に接続される(図1)。
The two
図3は、可動子5を図1及び図2の紙面下方(駆動方向に直交する方向)から見た図である。
FIG. 3 is a view of the
矢印y3及びy5は、各コイル19における、線材25の始端25s側から終端25e側への巻き方向を示している。矢印y3及びy5によって示されるように、2つのコイル19は、互いに逆巻きとされている。従って、始端25s及び終端25eに電圧が印加されると、2つのコイル19には、軸CA回りの回転方向が互いに逆向きの電流が流れる。
Arrows y3 and y5 indicate the winding direction of each
ボビン21の外周面には、始端25s、終端25e及び中間部25mを収容するための溝部21s、21e及び21mが形成されている(図1及び図2も参照)。溝部21s及び21eは、凹部21aとボビン21の軸方向外側とを連通し、溝部21mは、2つの凹部21aを連通している。
これら溝部は、好適には、軸CAに平行に形成される。これら溝部の深さは、少なくとも線材25がコイル19の内周側(軸CA側)から延出する付近(図2において各コイル19の紙面左側)においては、凹部21aの深さと同等以上とされ、他の位置においては、線材25の直径以上とされる。なお、図2では、溝部の深さは、全体に亘って、凹部21aの深さと同等とされている。また、これら溝部の幅は、線材25の直径以上とされる。
These grooves are preferably formed parallel to the axis CA. The depth of these groove portions is at least equal to or greater than the depth of the
なお、図1〜図3では、溝部21s、21e及び21m(始端25s、終端25e及び中間部25m)の軸CA回りの位置が互いに同一である。換言すれば、これら溝部(線材の延出部分)は径方向に見て同一線上に配置されている。ただし、これら溝部(線材の延出部分)は、軸CA回りの位置が互いに異なっていてもよい。また、図1では、これら溝部の軸CA回りの位置と、端子9の軸CA回りの位置とが同一とされているが、これらは互いに異なっていてよい(後述する図4では異なる場合を例示する。)。
1 to 3, the positions of the
図4は、端子9が接続された板ばね23を軸CA方向に見た模式図である。なお、端子9の接続を除いては、他の板ばね23も図4に示す板ばね23と同様の構成である。
FIG. 4 is a schematic view of the
板ばね23は、例えば、円環状の板に螺旋状の複数のスリット23sが形成されたものである。そして、板ばね23は、固定子3に固定される外周側固定部23aと、可動子5に固定される内周側固定部23bと、外周側固定部23aと内周側固定部23bとを連結する複数のアーム23cとを有している。
The
アーム23cの弾性変形により、外周側固定部23aと内周側固定部23bとの軸CA方向(図4の紙面貫通方向)における相対移動が許容され、ひいては、固定子3に対する可動子5の軸CA方向の揺動が許容される。なお、複数の板ばね23は、復元力の軸CA回りの分布に偏りが生じないように、互いに軸CA回りの位置を均等にずらして重ねられることが好ましい。
Due to the elastic deformation of the
端子9は、外周側固定部23aに接続され、線材25の始端25s又は終端25eは、内周側固定部23bの接続部23dに接続される。接続部23dは、ボビン21の軸CA方向外側から溝部21s又は21e内に露出する。
The
なお、線材25と接続部23dとの接続は、例えば、半田によりなされる。接続部23dは、板ばね23の任意の部位とされ、他の部分と構成が同一であってもよいし、接続を強固にするためのメッキがなされているなど、他の部分と構成が異なっていてもよい。
The connection between the
好適には、端子9及び接続部23dは、外周側固定部23a及び内周側固定部23bの、一のアーム23cの両端に連結される部分に設けられている。従って、矢印y7に示すように、端子9から接続部23dへの電流の経路は、概ねアーム23cの1本分の長さとなる。なお、図1では、端子9の図示の都合上、接続部23dが露出する溝部21s又は21eの軸CA回りの位置と、端子9の軸CA回りの位置とは同一とされている。
Preferably, the
図5は、図1の領域Vの拡大図である。 FIG. 5 is an enlarged view of a region V in FIG.
端子9が設けられた板ばね23は、他の導電性の部材と絶縁されている。具体的には、例えば、端子9が設けられた板ばね23と他の板ばね23との間、及び、端子9が設けられた板ばね23と外ヨーク15との間には絶縁層27が形成されている。絶縁層27は、例えば、ゴム若しくは可撓性の樹脂により形成されている。
The
以上の構成を有するリニアモータ1の動作について説明する。
The operation of the
図1において矢印y11で示すように、リニアモータ1においては、磁石11により磁界が形成される。具体的には、外周側にN極を向けている磁石11(図1の紙面右側の磁石11)のN極から出た磁力線は、当該磁石11に対向するコイル19を半径方向外側に貫通し、外ヨーク15を軸CA方向へ進み、隣のコイル19を半径方向内側に貫通し、隣の磁石11のS極に入る。内周側にN極を向けている磁石11(図1の紙面左側の磁石11)のN極から出た磁力線は、センターヨーク13を軸CA方向へ進み、隣の磁石11のS極に入る。このように、磁石11の磁束は、コイル19をその半径方向に貫通する。
In the
従って、1対の端子9に電圧が印加され、コイル19に電流が流されると、フレミングの左手の法則により、磁界(磁石11)に対してコイル19を駆動させる軸CA方向の力が生じる。2つのコイル19は、磁束の貫通方向が互いに逆向きであるが、電流の向きも互いに逆向きであるので、互いに同一方向の力を生じる。
Therefore, when a voltage is applied to the pair of
コイル19には、交流電圧が印加される。従って、電圧の大きさ及び向きの変化に伴って、コイル19において生じる力の大きさ及び向きも変動する。そして、交流電圧(力)の周波数が被駆動対象等の質量及びばねアセンブリ7等の復元力により規定される固有振動数と概ね同等とされると、共振が生じ、大きな駆動力が得られる。なお、交流電圧は、正弦波等により表わされる、電位が連続的に変化するものであってもよいし、パルス状の、電位の変化が不連続なものであってもよい。
An AC voltage is applied to the
ここで、リニアモータ1は、センターヨーク13及び外ヨーク15とも磁石11に対して固定的とされる構成であり、また、磁石11に対して相対移動するボビン21は、非導電性の材料により構成されている。従って、磁石11が他の部材に対して相対移動することによる渦電流の発生が抑制される。換言すれば、コイル駆動であることから磁石駆動である場合に比較して鉄損が少なくなる。また、2つのコイル19には、互いに逆向きに電流が流れることから、各コイル19において電流が流れることにより生じる磁束は逆向きとなり、互いに相殺され、鉄損が低減される。
Here, the
以上の実施形態によれば、リニアモータ1は、磁極を駆動方向(軸CA方向)に直交する方向に向けて駆動方向に配列された複数(本実施形態では2つ)の磁石11と、駆動方向に同軸的に配置され、外周面又は内周面(本実施形態では内周面)が複数の磁石11の磁極に面する複数(本実施形態では2つ)のコイル19(コイルアセンブリ)と、複数のコイル19全体に対して駆動方向の両側に配置され、複数のコイル19全体を複数の磁石11に対して駆動方向に揺動可能に支持する1対の板ばね23と、複数のコイル19に電圧を印加するための1対の端子9とを有する。複数のコイル19それぞれにおいては、線材25が、軸方向の位置をずらしつつ巻かれることにより線材25の一の層が構成され、当該一の層が構成される毎に線材25の軸方向の位置をずらす方向を反転することにより複数の層が内周側から外周側へ積層され、複数の層の数が奇数とされることにより線材25が各コイル19の軸方向の両側の端面19fから延出している。隣接するコイル19同士は、線材25の、互いに対向する端面19fから延出した部分同士により接続されている。1対の板ばね23(ばねアセンブリ7のうち最もコイル19側のもの)は、線材25の、複数のコイル19全体の軸方向外側に面する1対の端面19fから延出する1対の線材端部(25s、25e)に接続されている。1対の端子9は、上記の1対の板ばね23に接続されており、1対の板ばね23を介して複数のコイル19と導通可能とされている。
According to the above embodiment, the
従って、複数のコイル19に電圧を印加するための導線(線材25)が冗長に引き回されることがない。その結果、導線が他の部材に引っ掛かることを抑制して、好適にコイル19に電力を供給することができる。また、配線の簡素化に伴う線材25の巻き工程の容易化、及び、ボビン21の形状の簡素化が可能であり、ひいては、コスト削減が期待される。
Therefore, the conducting wire (wire 25) for applying a voltage to the plurality of
リニアモータ1は、線材25が巻かれて複数のコイル19を保持するボビン21を更に有する。ボビン21の外周面には、複数のコイル19が収容される複数の凹部21aと、複数の凹部21a間に延び、線材25の複数のコイル19間の中間部25mを収容する溝部21mと、複数の凹部21a全体の軸CA方向両端からボビン21の軸CA方向両外側へ延び、1対の線材端部(始端25s、終端25e)を収容する1対の溝部21s及び21eとが形成されている。1対の板ばね23(端子9が形成された板ばね23)は、ボビン21の軸CA方向両外側から溝部21s及び21e内に露出する接続部23dを有し、接続部23dに、始端25s及び終端25eが接続されている。
The
従って、中間部25m、始端25s及び終端25eは、ボビン21に収容され、ボビン21の外部に引き回される必要がない。従って、線材25が他の部材に引っ掛かる蓋然性が一層低減される。
Therefore, the
リニアモータ1は、複数の磁石11の複数のコイル19とは反対側に配置され、複数の磁石11が固定されたセンターヨーク13と、複数のコイル19の複数の磁石11とは反対側に配置された外ヨーク15と、これらヨークを連結する連結部材17とを有する。1対の板ばね23(端子9が形成された板ばね23)は、センターヨーク13、外ヨーク15及び連結部材17に対して支持されるとともに複数のコイル19全体を支持することにより、複数の磁石11に対して複数のコイル19全体を揺動可能に支持している。
The
従って、上述のように、磁石11がヨークに対して移動せず、渦電流の発生が抑制される構成が実現される。このような構成が連結部材17を含む複数部材の組み合わせにより構成されることから、設計変更等が容易である。
Therefore, as described above, a configuration in which the
連結部材17は、非磁性体により形成されている。従って、連結部材17が磁性体により形成された場合(この場合も本発明に含まれる)に比較して、磁束密度のバランスが良好となり、安定した駆動力が得られる。
The connecting
複数のコイル19の外周面と、当該外周面と対向し、複数の磁石11に対して固定的な外ヨーク15とのクリアランスが、線材25の直径以下である。従って、リニアモータ1の小型化を図ることができる。また、コイル19の位置における磁束が高くなることも期待される。なお、このようなクリアランスの設定は、上述した簡素な配線によって、導線がコイル19の外周面上を通過する必要が無くなることにより好適に実現される。
The clearance between the outer peripheral surface of the plurality of
1対の板ばね23(端子9が形成された板ばね23)それぞれは、複数の磁石11に固定的な外周側固定部23aと、複数のコイル19に固定的な内周側固定部23bと、これらを連結する複数のアーム23cとを有する。各板ばね23において、端子9及び線材25は、外周側固定部23a及び内周側固定部23bの、複数のアーム23cのうちの一のアーム23cの両端に連結される部分に接続されている。
Each of the pair of leaf springs 23 (the leaf springs 23 on which the
従って、好適に復元力を得ることができるとともに、図4において矢印y7を参照して説明したように、板ばね23の概ね最短経路において電流が流れることになり、鉄損が生じることが抑制される。
Accordingly, it is possible to obtain a restoring force suitably, and as described with reference to the arrow y7 in FIG. 4, a current flows in a substantially shortest path of the
なお、以上の実施形態において、溝部21mは本発明の第1溝部の一例であり、溝部21s及び21eは本発明の1対の第2溝部の一例であり、センターヨーク13は本発明の磁石側ヨークの一例であり、外ヨーク15は本発明のコイル側ヨークの一例であり、外周側固定部23aは本発明の磁石側固定部の一例であり、内周側固定部23bは本発明のコイル側固定部の一例である。
In the above embodiment, the
本発明は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。 The present invention is not limited to the above embodiment, and may be implemented in various aspects.
本願発明は、コイルが可動子を構成するリニアモータに好適に適用されるが、磁石が可動子を構成するリニアモータ並びにコイル及び磁石の双方が他の部材に対して可動子となるリニアモータに適用されてもよい。 The present invention is suitably applied to a linear motor in which a coil constitutes a mover, but a linear motor in which a magnet constitutes a mover and a linear motor in which both the coil and the magnet serve as a mover with respect to other members. May be applied.
ヨーク、連結部材及びボビンは必須要件ではなく、適宜に省略されてもよい。また、ボビンはヨークを兼ねてもよい。 The yoke, connecting member, and bobbin are not essential requirements, and may be omitted as appropriate. The bobbin may also serve as a yoke.
磁石及びコイルの位置関係は、コイルの内周側に磁石が配置されるものに限定されない。すなわち、コイルの外周側に磁石が配置されてもよいし、コイルの内周側と外周側との双方に磁石が配置されてもよい。 The positional relationship between the magnet and the coil is not limited to that in which the magnet is arranged on the inner peripheral side of the coil. That is, a magnet may be disposed on the outer peripheral side of the coil, or a magnet may be disposed on both the inner peripheral side and the outer peripheral side of the coil.
上記に関連して、実施形態では、コイルの外周面がヨークに所定のクリアランスで対向したが、コイルの外周面はコイルの外周側に配置された磁石に所定のクリアランスで対向してもよいし、ボビンが省略されてコイルの内周面がコイルの内周側に配置された磁石若しくはヨークに所定のクリアランスで対向してもよい。 In relation to the above, in the embodiment, the outer peripheral surface of the coil faces the yoke with a predetermined clearance, but the outer peripheral surface of the coil may face the magnet disposed on the outer peripheral side of the coil with a predetermined clearance. The bobbin may be omitted and the inner peripheral surface of the coil may face the magnet or yoke disposed on the inner peripheral side of the coil with a predetermined clearance.
ばねは、板ばねに限定されない。例えば、実施形態のボビン21の軸CA方向の端面と連結部材17の軸CAに直交する内側面との間に配置されたコイルばねであってもよい。
The spring is not limited to a leaf spring. For example, the coil spring arrange | positioned between the end surface of the axis CA direction of the
また、ばねが板ばねである場合において、板ばねは、外周側からコイルを支持するもの、若しくは、コイルの磁石とは反対側からコイルを支持するものに限定されない。すなわち、板ばねは、内周側(上述のように内周側は磁石側であってもコイル側であってもよい。)からコイルを支持してもよいし、磁石側(上述のように磁石側は内周側であっても外周側であってもよい。)からコイルを支持してもよい。また、板ばねは、複数枚重ねられる必要はなく、1枚のみで用いられてもよい。 In the case where the spring is a leaf spring, the leaf spring is not limited to the one that supports the coil from the outer peripheral side or the one that supports the coil from the side opposite to the magnet of the coil. That is, the leaf spring may support the coil from the inner peripheral side (the inner peripheral side may be the magnet side or the coil side as described above), or the magnet side (as described above). The magnet side may be the inner peripheral side or the outer peripheral side.) The coil may be supported. Further, a plurality of leaf springs do not need to be stacked and may be used alone.
複数の磁石の数及び複数のコイルの数は2つに限定されない。すなわち、これらの数は3つ以上であってもよい。複数のコイルは、1本の線材により構成されていなくてもよい。例えば、隣接するコイル間等において2本の線材が互いに接続され、実質的に1本の線材とされていてもよい。線材は、丸線に限定されず、平角線であってもよい。 The number of the plurality of magnets and the number of the plurality of coils are not limited to two. That is, these numbers may be three or more. The plurality of coils may not be constituted by a single wire. For example, two wire rods may be connected to each other between adjacent coils, and may be substantially one wire rod. The wire is not limited to a round wire and may be a flat wire.
コイルは、完全な整列巻きである必要はなく、一部に乱れが生じていてもよい。ただし、完全な整列巻きに近いほど、導線の引き回しを短くしたことによるリニアモータの小型化の効果が得られやすい。整列巻きにおいて、線材の各層における各部は、隣接する層の線材の各部の軸(CA)方向の間に位置せず、隣接する層の線材の各部と軸方向の位置が同一であってもよい(特に平角線の場合。)。 The coil need not be perfectly aligned and may be partially distorted. However, the closer to perfect alignment winding, the easier it is to obtain the effect of miniaturization of the linear motor by shortening the routing of the conducting wire. In aligned winding, each part in each layer of the wire may not be positioned between the axial (CA) directions of each part of the wire in the adjacent layer, and the position in the axial direction may be the same as each part of the wire in the adjacent layer. (Especially for flat wires.)
磁石、コイル、ヨーク、連結部材及びばねは、駆動方向に見て円形に形成されていなくてもよく、例えば、楕円形若しくは矩形状に形成されていてもよい。また、磁石、ヨーク、連結部材及びばねは、駆動方向に見て環状に形成されていなくてもよく、例えば、駆動方向に対する一の側方においてのみ設けられていてもよい。 The magnet, the coil, the yoke, the connecting member, and the spring may not be formed in a circular shape when viewed in the driving direction, and may be formed in an elliptical shape or a rectangular shape, for example. Further, the magnet, the yoke, the connecting member, and the spring may not be formed in an annular shape when viewed in the driving direction, and may be provided only on one side with respect to the driving direction, for example.
線材とばねとは他の部材を介して接続されていてもよいし、ばねと端子とは他の部材を介して接続されていてもよい。端子は、ばねと一体化される場合、必ずしもばねと区別可能である必要はない。例えば、ばねを介してコイルに電圧を印加するための配線がばねの適宜な部位に接続されていれば、当該部位が端子である。 The wire and the spring may be connected via another member, and the spring and the terminal may be connected via another member. When the terminal is integrated with the spring, the terminal does not necessarily need to be distinguishable from the spring. For example, if a wire for applying a voltage to the coil via a spring is connected to an appropriate part of the spring, the part is a terminal.
リニアモータは、交流電流が供給されて利用されるだけでなく、直流電流が供給されて利用されてもよいし、線材を一方向へ流れる電流のみが周期的に供給されて利用されてもよい。 The linear motor may be used not only by being supplied with an alternating current but also by being supplied with a direct current, or may be used by periodically supplying only a current flowing in one direction through the wire. .
なお、本願発明のリニアモータは、冷凍機用のコンプレッサ等、適宜な機器に用いられてよい。 In addition, the linear motor of this invention may be used for appropriate apparatuses, such as a compressor for refrigerators.
1…リニアモータ、9…端子、11…磁石、19…コイル、19f…端面、23…板ばね、25…線材、25s…始端(線材端部)、25e…終端(線材端部)。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記駆動方向に同軸的に配置され、外周面又は内周面が前記複数の磁石の磁極に面する複数のコイルと、
前記複数のコイル全体に対して前記駆動方向の両側に配置され、前記複数のコイル全体を前記複数の磁石に対して前記駆動方向に揺動可能に支持する1対のばねと、
前記複数のコイルに電圧を印加するための1対の端子と、
を有し、
前記複数のコイルそれぞれにおいては、線材が、軸方向の位置をずらしつつ巻かれることにより線材の一の層が構成され、当該一の層が構成される毎に前記線材の軸方向の位置をずらす方向を反転することにより複数の層が内周側から外周側へ積層され、前記複数の層の数が奇数とされることにより前記線材が各コイルの軸方向の両側のコイル端面から延出しており、
隣接するコイル同士は、前記線材の、互いに対向するコイル端面から延出した部分同士により接続されており、
前記1対のばねは、前記線材の、前記複数のコイル全体の軸方向外側に面する1対のコイル端面から延出する1対の線材端部に接続されており、
前記1対の端子は、前記1対のばねに接続されており、前記1対のばねを介して前記複数のコイルと導通可能とされている
リニアモータ。 A plurality of magnets arranged in the driving direction with the magnetic poles oriented in a direction perpendicular to the driving direction;
A plurality of coils arranged coaxially in the drive direction, the outer peripheral surface or the inner peripheral surface facing the magnetic poles of the plurality of magnets;
A pair of springs arranged on both sides in the driving direction with respect to the plurality of coils, and supporting the plurality of coils so as to be swingable in the driving direction with respect to the plurality of magnets;
A pair of terminals for applying a voltage to the plurality of coils;
Have
In each of the plurality of coils, the wire is wound while shifting the position in the axial direction to form one layer of the wire, and the axial position of the wire is shifted each time the one layer is formed. By reversing the direction, a plurality of layers are laminated from the inner peripheral side to the outer peripheral side, and by making the number of the plurality of layers an odd number, the wire extends from the coil end faces on both sides in the axial direction of each coil. And
Adjacent coils are connected by portions extending from the coil end faces facing each other of the wire,
The pair of springs are connected to a pair of wire ends extending from a pair of coil end faces facing the axially outer side of the entire plurality of coils of the wire,
The pair of terminals are connected to the pair of springs, and are capable of conducting with the plurality of coils via the pair of springs.
前記ボビンの外周面には、
前記複数のコイルが収容される複数の凹部と、
前記複数の凹部間に延び、前記線材の前記複数のコイル間の部分を収容する第1溝部と、
前記複数の凹部全体の軸方向両端から前記ボビンの軸方向両外側へ延び、前記1対の線材端部を収容する1対の第2溝部と、
が形成されており、
前記1対のばねは、前記ボビンの軸方向両外側から前記第2溝部内に露出する部分を有し、当該露出する部分に、前記1対の線材端部が接続されている
請求項1に記載のリニアモータ。 A bobbin that holds the plurality of coils around which the wire is wound;
On the outer peripheral surface of the bobbin,
A plurality of recesses for accommodating the plurality of coils;
A first groove extending between the plurality of recesses and accommodating a portion of the wire between the plurality of coils;
A pair of second grooves extending from both axial ends of the plurality of recesses to both outer sides in the axial direction of the bobbin, and accommodating the pair of wire rod end portions;
Is formed,
The pair of springs have a portion exposed in the second groove from both axial outer sides of the bobbin, and the pair of wire end portions are connected to the exposed portion. The linear motor described.
前記複数のコイルの前記複数の磁石とは反対側に配置されたコイル側ヨークと、
前記磁石側ヨークと前記コイル側ヨークとを連結する連結部材と、
を有し、
前記1対のばねは、磁石側ヨーク、前記コイル側ヨーク及び前記連結部材に支持されるとともに前記複数のコイル全体を支持することにより、前記複数の磁石に対して前記複数のコイル全体を揺動可能に支持している
請求項1又は2に記載のリニアモータ。 A magnet-side yoke disposed on a side opposite to the plurality of coils of the plurality of magnets, and the plurality of magnets being fixed;
A coil side yoke disposed on the opposite side of the plurality of coils from the plurality of magnets;
A connecting member for connecting the magnet side yoke and the coil side yoke;
Have
The pair of springs are supported by the magnet side yoke, the coil side yoke and the connecting member, and support the whole of the plurality of coils, thereby swinging the whole of the plurality of coils with respect to the plurality of magnets. The linear motor according to claim 1, wherein the linear motor is supported.
請求項3に記載のリニアモータ。 The linear motor according to claim 3, wherein the connecting member is formed of a nonmagnetic material.
請求項1〜4のいずれか1項に記載のリニアモータ。 The clearance between the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the plurality of coils and the plurality of magnets or a member fixed to the plurality of magnets facing the one surface is the diameter of the wire. It is the following. The linear motor of any one of Claims 1-4.
各板ばねは、
前記複数の磁石に固定的な磁石側固定部と、
前記複数のコイルに固定的なコイル側固定部と、
前記磁石側固定部と前記コイル側固定部とを連結する複数のアームと、
を有し、
各板ばねにおいて、前記1対の端子の一方及び前記線材は、前記磁石側固定部及び前記コイル側固定部の、前記複数のアームのうちの一のアームの両端に連結される部分に接続されている
請求項1〜5のいずれか1項に記載のリニアモータ。 Each of the pair of springs is constituted by a leaf spring,
Each leaf spring
A magnet side fixing portion fixed to the plurality of magnets;
A coil side fixing portion fixed to the plurality of coils;
A plurality of arms connecting the magnet side fixing portion and the coil side fixing portion;
Have
In each leaf spring, one of the pair of terminals and the wire are connected to portions of the magnet side fixing portion and the coil side fixing portion that are connected to both ends of one arm of the plurality of arms. The linear motor according to any one of claims 1 to 5.
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