JP2019004612A - ソレノイド - Google Patents

Abstract

【課題】ソレノイドの組立作業性を向上する。【解決手段】軸部材１０がソレノイド２０に軸方向に往復動自在に装着される。ソレノイド２０は、円筒部と円筒部に軸方向の間隔を隔てて設けられた複数の仕切り部２４とを備えたボビン２２を有し、軸方向に隣り合った仕切り部の間に、コイルユニットＡを構成するコイルＡ１〜Ａ３が巻き付けられ、コイルユニットＢを構成するコイルＢ１〜Ｂ３が巻き付けられる。それぞれのコイルユニットＡ、Ｂの巻き始め端部３１ａ、３２ａと、巻き終わり端部３１ｂ、３２ｂがボビン２２の一端部から繰り出される。【選択図】図１

Description

本発明はリニアモータ等の直線往復動装置に適用することができるソレノイドに関する。

直線往復動装置には、軸部材であるロッドとケース体とを有する形態がある。ロッドを可動側部材とし、固定側部材のケース体に移動自在にロッドが装着された直線往復動装置はロッドを駆動するタイプである。ケース体を可動側部材とし、固定側部材のロッドにケース体が移動自在に装着された直線往復動装置はケース体を駆動するタイプである。複数のコイルからなるソレノイドをロッドとケース体の一方に設け、同軸に配置された複数の永久磁石をロッドとケース体の他方に設けた直線往復動装置は、コイルへの通電により可動側部材を駆動するリニアモータである。

軸部材に複数の永久磁石を設け、ケース体にソレノイドを設け、軸部材を駆動するタイプのリニアモータが特許文献１に記載されている。このリニアモータのソレノイドは、それぞれ複数のコイルからなる二組のコイルユニットを有している。一方のコイルユニットは１つの相を形成し、他方のコイルユニットは他の１つの相を形成する。二相のコイルユニットからなるコイル組立体はケース体に設けられる。

一方、軸部材にソレノイドを設け、ケース体に複数の永久磁石を設けてケース体を駆動するタイプのリニアモータが特許文献２に記載されている。このリニアモータのソレノイドは、それぞれ複数のコイルからなる三組のコイルユニットを有している。これらのコイルユニットは、Ｕ相のコイルユニットとＶ相のコイルユニットとＷ相のコイルユニットを形成する。三相のコイルユニットからなるコイル組立体は軸部材に設けられる。それぞれのコイルユニットを形成するための巻線が巻回された複数のボビンが回転式のボビンチャックに設けられており、それぞれの巻線の巻き始め端部は軸部材の一端部に繰り出され、巻き終わり端部は軸部材の他端部に繰り出される。

特開２０１１−２４４６４５号公報 特開２０１１−１８８６３６号公報

リニアモータ用のソレノイドは、それぞれ相を形成する複数のコイルユニットを有しており、各相のコイルユニットは１本の巻線をボビンに巻き付けることにより形成される。つまり、コイルユニットを形成する複数のコイルは１本の連なった巻線により形成されるので、コイルユニットは巻き始め端部と巻き終わり端部とを有している。したがって、２つのコイルユニットを有する二相のコイル組立体は、２つの巻き始め端部と、２つの巻き終わり端部とを有している。

従来のソレノイドは、各相のコイルユニットの巻き始めがソレノイドの一端部から繰り出され、巻き終わり端部はソレノイドの他端部から繰り出されている。コイルユニットの巻き始め端部と巻き終わり端部は、デルタ結線またはスター結線により接続される。また、スイッチング素子がそれぞれのコイルユニットに接続され、コイルユニットの巻線は外部の制御部に接続される。このため、従来のように、コイルユニットの巻き始め端部と巻き終わり端部とがソレノイドの両端部に分散されていると、ソレノイドにおける配線の這い回しが複雑となり、ソレノイドの組立作業性を向上することができないという課題がある。

本発明の目的は、ソレノイドの組立作業性を向上することにある。

本発明のソレノイドは、軸部材と当該軸部材に相対移動自在に装着されるケース体との一方に設けられ、それぞれ複数のコイルからなる複数のコイルユニットを備え、前記軸部材と前記ケース体との他方に設けられ複数の永久磁石を同極性の端面で突き当てられて組み立てられる磁石組立体とにより前記軸部材と前記ケース体に軸方向推力を加えるソレノイドであって、円筒部と当該円筒部に軸方向の間隔を隔てて設けられた複数の仕切り部とを備え、軸方向に隣り合った前記仕切り部の間にコイル受け部が設けられたボビンと、前記ボビンの一端部に繰り出されるそれぞれのコイルユニットの巻き始め端部と、前記ボビンの他端部側の前記コイル受け部から一端部側の前記コイル受け部に向けて前記コイルユニットを構成する前記コイルがコイルユニットの数をＮとして、（Ｎ−１）個置きに配置され、前記ボビンの一端部に前記巻き始め端部とともに繰り出される巻き終わり端部と、を有する。

ソレノイドは複数のコイルからなる複数のコイルユニットを備えており、それぞれのコイルユニットはボビンに巻き付けられる。それぞれのコイルユニットを構成するコイルはコイルユニットの数をＮとして、（Ｎ−１）個置きにボビンの一方の端部から他方の端部に配置され、それぞれのコイルユニットの巻き始め端部と、巻き終わり端部とが一方の端部から繰り出される。このように、全てのコイルユニットの巻き始め端部と巻き終わり端部とがボビンの一方の端部から繰り出されるので、それぞれの端部とソレノイドの制御部との配線の這い回しを容易に行うことができ、ソレノイドの組立作業性を向上することができる。

一実施の形態であるソレノイドを有するリニアモータを示す斜視図である。 図１の概略構造を示す断面図である。 （Ａ）はボビンの断面図であり、（Ｂ）はボビンの平面図である。 ソレノイドを構成するコイルユニットの結線状態を示す配線図である。 ソレノイドへの通電切換を行う制御回路を示すブロック図である。 コイルユニットへの通電モードとスイッチのオンオフ動作との関係を示すステップ表である。 軸部材を直線駆動する際におけるコイルへの通電切換ステップを示すタイムチャートである。 （Ａ）〜（Ｇ）は軸部材を前進移動させる時の軸部材の位置とコイルユニットへの通電切換の関係を示す概略図である。 （Ａ）はボビンの巻付け開始部としての補助溝に巻線を巻き付けた状態におけるボビンの平面図であり、（Ｂ）は第１のコイルユニットの１番目のコイルをボビンに巻き付けている状態を示す平面図であり、（Ｃ）は１番目のコイルの巻付けが完了して第２のコイルユニットの１番目のコイルをボビンに巻き付けている状態を示す平面図である。 （Ａ）は第２のコイルユニットの１番目のコイルの巻付けが完了し第１のコイルユニットの２番目のコイルをボビンに巻き付けている状態を示す平面図であり、（Ｂ）は２番目のコイルの巻付けが完了して第２のコイルユニットの２番目のコイルをボビンに巻き付けている状態を示す平面図である。 他の実施の形態であるソレノイドを備えたリニアモータの概略構造を示す断面図である。 図１１に示されたソレノイドを構成するコイルユニットの結線状態を示す配線図である。 他の実施の形態であるソレノイドを備えたリニアモータの概略構造を示す断面図である。 図１３に示されたソレノイドを構成するコイルユニットの結線状態を示す配線図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１および図２に示される軸部材１０は、ソレノイド２０に軸方向に直線往復動自在に装着される。ソレノイド２０は、図２に示されるように、ケース体２１に取り付けられる。ケース体２１は図示しない支持部材に固定され、ソレノイド２０は固定側部材である。一方、軸部材１０はソレノイド２０を介してケース体２１に移動自在に支持される可動側部材である。軸部材１０とソレノイド２０により、軸部材１０を直線往復動するリニアモータ９ａが構成される。

軸部材１０は、図２に示されるように、ステンレス鋼等の非磁性金属材料により形成された横断面円形のパイプ１１を有している。磁石組立体１２がパイプ１１の内部に組み込まれ、磁石組立体１２は円柱形状の６つの永久磁石１３により構成される。それぞれの永久磁石１３は、等しい軸方向長さであり軸方向に着磁され、軸方向に隣り合う永久磁石１３は磁極の向きが逆向きとなってパイプ１１内に組み込まれる。したがって、それぞれの永久磁石１３は同極性の端面が突き当てられた状態となっている。

非磁性金属材料からなる突出軸部１４がパイプ１１の一端部に挿入される。突出軸部１４は括れ部１５を有し、パイプ１１の一端部を塑性変形させてパイプ１１を括れ部１５にカシメ固定することにより、突出軸部１４はパイプ１１の一端部に固定される。円筒部材１６がパイプ１１の他端部に挿入される。円筒部材１６は括れ部１７を有し、パイプ１１の他端部を塑性変形させてパイプ１１を括れ部１７にカシメ固定することにより、円筒部材１６はパイプ１１の他端部に固定される。締結ねじ軸１８が円筒部材１６にねじ結合され、締結ねじ軸１８により磁石組立体１２は突出軸部１４の端面に向けて押し付けられる。

磁石組立体１２を構成する６つの永久磁石１３は、磁気反発力に抗して同極性となった磁石端面が突き当てられた状態となって締結ねじ軸１８によりパイプ１１の内部に締結される。各永久磁石１３の相互に突き当てられた磁石端面の近傍においては、半径方向に磁束が集中し、半径方向に高い磁束密度の磁界が発生する。

ソレノイド２０は樹脂製のボビン２２を有している。図３（Ａ）はボビン２２の断面図であり、図３（Ｂ）はボビン２２の平面図である。

ボビン２２は、円筒部２３と、円筒部２３の軸方向に間隔を隔てて円筒部２３に一体に設けられた７つの仕切り部２４とを有する。それぞれの仕切り部２４は円筒部２３から径方向外方に突出している。軸方向に隣り合った２つの仕切り部２４の間はコイル受け部２５であり、６つのコイル受け部２５がボビン２２に設けられている。端部フランジ２６が円筒部２３の一端部に設けられ、端部フランジ２７が円筒部２３の他端部に設けられている。それぞれの端部フランジ２６、２７は円筒部２３から径方向外方に突出している。巻付け開始部としての補助溝２８が、ボビン２２の他端部側の仕切り部２４と端部フランジ２７との間に設けられている。

図３（Ｂ）に示されるように、渡り線通路２９がボビン２２の外周面に軸方向に延びて設けられており、渡り線通路２９はそれぞれの仕切り部２４のうち円周方向同一位置の部分を切り欠くことにより、円筒部２３の外周面により形成される。仕切り部２４の一部を切り欠くとともに、二点鎖線で示されるように、円筒部２３に軸方向に延びる縦溝２９ａを形成することにより、渡り線通路２９を形成しても良い。

図４はソレノイド２０を構成するコイルユニットの結線状態を示す配線図である。ソレノイド２０は、第１と第２の２つのコイルユニットＡ、Ｂを備えた二相ソレノイド、つまり二相励磁式のソレノイドである。第１のコイルユニットＡは、直列に接続された３つの単体コイルつまりコイルＡ１、Ａ２、Ａ３を有し、第１相（Ａ相）を構成する。第２のコイルユニットＢは、直列に接続された３つのコイルＢ１、Ｂ２、Ｂ３を有し、第２相（Ｂ相）を構成する。

コイルＡ１〜Ａ３は、図３（Ａ）において符号（ａ１）〜（ａ３）が記載されたコイル受け部２５に巻き付けられる。コイルＢ１〜Ｂ３は、符号（ｂ１）〜（ｂ３）が記載されたコイル受け部２５に巻き付けられる。各コイルユニットを構成するコイルは、ボビン２２に同軸となって１つ置きにコイル受け部２５に巻き付けられる。コイルＡ１はボビン２２の端部フランジ２７側のコイル受け部２５に巻付けられ、コイルＡ１とコイルＡ２の間にはコイルＢ１が巻き付けられ、コイルＡ２とコイルＡ３の間にはコイルＢ２が巻き付けられ、コイルＢ３は端部フランジ２６側のコイル受け部２５に巻き付けられる。コイルユニットをＮ個有している場合、コイルユニットを構成するコイルは（Ｎ−１）個おきにボビン２２のコイル受け部２５に巻き付けられる。

永久磁石１３の軸方向の長さを、図２に示されるように、Ｌとすると、それぞれのコイルの軸方向の長さＭは、コイルユニットの数が２つなので、Ｌの２分の１である。二相のソレノイド２０においては、２つのコイルの長さが永久磁石１３の長さＬに対応しているので、いずれか１つのコイルの端面部分が永久磁石１３の一方の端面部分の近傍位置になると、永久磁石１３の他方の端面部分の位置にはいずれかのコイルの端面部分の近傍位置になる。仕切り部２４がコイル相互間に設けられているので、隣り合った２つのコイル端面間の部分は、仕切り部２４の位置に対応する。

３つのコイルユニットを備えた三相励磁式のソレノイドにおいては、コイルの軸方向の長さＭは、永久磁石の長さをコイルユニットの数である３で除した値、つまりＬの３分の１である。

図４に示されるように、コイルＡ１のコイル巻付け方向を正転巻きとすると、コイルＡ２はコイルＡ１とは逆方向巻きつまり逆転巻きである。コイルＡ３はコイルＡ１と同様に正転巻きである。同様に、コイルＢ１のコイル巻付け方向を正転巻きとすると、コイルＢ２はコイルＢ１とは逆方向巻きつまり逆転巻きである。コイルＢ３はコイルＢ１と同様に正転巻きである。このように、それぞれのコイルユニットＡ、Ｂにおいて軸方向に隣り合ったコイルは相互に逆方向巻きである。コイルユニットＡのコイルＡ１は、コイルユニットＢのコイルＢ１を介してコイルＡ２に隣り合っている。

コイルユニットＡは、被覆電線つまり巻線３１をボビン２２に巻き付けることにより形成される。コイルユニットＢは、巻線３２をボビン２２に巻き付けることにより形成される。コイルユニットＡの一端を巻き始め端部３１ａとし、他端を巻き終わり端部３１ｂとする。コイルユニットＢの一端を巻き始め端部３２ａとし、他端を巻き終わり端部３２ｂとする。

巻き始め端部３１ａは配線３５ａにより電源３０の一方の端子である正極端子に接続され、巻き終わり端部３１ｂは配線３６ａにより電源３０の他方の端子である負極端子に接続される。これらの配線３５ａ、３６ａは巻き始め端部３１ａから巻き終わり端部３１ｂに通電する正流側の配線である。一方、巻き終わり端部３１ｂは配線３７ａにより電源３０の正極端子に接続され、巻き始め端部３１ａは配線３８ａにより電源３０の負極端子に接続される。これらの配線３７ａ、３８ａは巻き終わり端部３１ｂから巻き始め端部３１ａに通電する逆流側の配線である。

同様に、巻き始め端部３２ａは配線３５ｂにより電源３０の正極端子に接続され、巻き終わり端部３２ｂは配線３６ｂにより電源３０の負極端子に接続される。これらの配線３５ｂ、３６ｂは巻き始め端部３２ａから巻き終わり端部３２ｂに通電する正流側の配線である。一方、巻き終わり端部３２ｂは配線３７ｂにより電源３０の正極端子に接続され、巻き始め端部３２ａは配線３８ｂにより電源３０の負極端子に接続される。これらの配線３７ｂ、３８ｂは巻き終わり端部３２ｂから巻き始め端部３２ａに通電する逆流側の配線である。

スイッチＳＷ１が正流側の配線３５ａに設けられ、スイッチＳＷ６が正流側の配線３６ａに設けられている。スイッチＳＷ２が逆流側の配線３７ａに設けられ、スイッチＳＷ５が逆流側の配線３８ａに設けられている。同様に、スイッチＳＷ３が正流側の配線３５ｂに設けられ、スイッチＳＷ８が正流側の配線３６ｂに設けられている。スイッチＳＷ４が逆流側の配線３７ｂに設けられ、スイッチＳＷ７が逆流側の配線３８ｂに設けられている。これらのスイッチにより構成されるスイッチ機構により、それぞれのコイルユニットＡ、Ｂは、巻き始め端部から巻き終わり端部に通電する状態つまり正流モードと、逆方向に通電する状態つまり逆流モードとに切り換えられる。

図５はソレノイド２０への通電切換を行う制御回路を示すブロック図である。制御回路は、マイクロコントローラ４１と、スイッチ機構４２を構成するスイッチング素子が設けられたスイッチ駆動回路４３とを有する。ソレノイド２０を構成する２つのコイルユニットＡ、Ｂは、マイクロコントローラ４１からの信号により、正流状態と逆流状態とに切り換えられる。操作盤４４と位置検出センサ４５がマイクロコントローラ４１に接続されている。操作盤４４からはソレノイド２０への通電開始等の操作信号がマイクロコントローラ４１に送られ、位置検出センサ４５からは軸部材１０の軸方向の位置信号がマイクロコントローラ４１に送られる。マイクロコントローラ４１は、制御信号を演算するマイクロプロセッサと、制御プログラム等が格納されるメモリとを有している。位置検出センサ４５からの位置情報に基づいて、マイクロコントローラ４１からの制御信号により、コイルユニットＡ、Ｂの通電方向が切換制御される。

位置検出センサ４５としてはリニアエンコーダや磁気検出センサを用いることができる。リニアエンコーダは固定側部材であるケース体２１に設けられ、軸部材１０のソレノイド２０に対する軸方向位置がリニアエンコーダにより検出される。

図２は、軸部材１０がソレノイド２０に対して後退端の位置に位置決めされた状態を示す。それぞれのコイルユニットＡ、Ｂの通電方向を切り換えることにより、ソレノイド２０から軸部材１０に対して軸方向推力が加えられる。これにより、軸部材１０は図２において右側に駆動され、これを前進方向とする。前進限位置からは左側に駆動され、これを後退方向とする。

図６は、コイルユニットへの通電モードとスイッチのオンオフ動作との関係を示すステップ表である。図７は軸部材１０を直線駆動する際におけるコイルへの通電切換ステップを示すタイムチャートである。図７においては、各コイルの前進端がＮ極となるように通電されている状態を「＋」、後退端がＳ極となるように通電されている状態を「−」で表している。図８（Ａ）〜（Ｇ）は後退限位置の軸部材１０を前進端に向けて駆動する際における軸部材１０の位置とコイルユニットＡ、Ｂへの通電切換の関係を示す概略図である。図６に示されるように、２つのコイルユニットＡ、Ｂはそれぞれ正流モードと逆流モードとを有しているので、ソレノイド２０への通電モードは４種類である。６つの永久磁石１３を備えた軸部材１０を前進限位置から後退限位置まで駆動するには、軸部材１０の位置に応じて、図６および図７に示されるステップ０〜ステップ６で、通電モードが切り換えられる。

２つのコイルユニットＡ、Ｂのうち少なくとも一方の通電モードを切り換えて、コイルにより発生する磁界の方向を切り換えることにより、可動側部材である軸部材１０は軸方向に連続的に駆動される。

図８（Ａ）は、図２と同様に、軸部材１０が後退端となった状態を示す。このときには、ステップ０で示すように、コイルユニットＡ、Ｂはいずれも逆流モードに切り換えられており、軸部材１０は後退限位置でロックされている。この後退限位置のもとで、ステップ１で示されるように、コイルユニットＢが正流モードに切り換えられると、軸部材１０は前進方向に駆動され、図８（Ｂ）の位置まで軸部材１０が前進したときに、ステップ２で示されるように、コイルユニットＡを正流モードに切り換えると、図８（Ｃ）の位置まで軸部材１０は前進駆動される。このようにして、軸部材１０の位置に応じて、両方のコイルユニットＡ、Ｂを正流モードと逆流モードとに順次切り換えると、図８（Ｇ）で示すように、軸部材１０は前進限位置まで駆動される。

前進限位置となった後に、軸部材を後退限位置まで駆動するには、軸部材１０のソレノイド２０に対する位置に応じて、ステップ６からステップ０に向けてコイルユニットＡ、Ｂは正流モードと逆流モードとに順次切り換えられる。

軸部材１０に組み込まれる永久磁石１３の数を６つ以上に増加させれば、軸部材１０の軸方向のストロークを、図２および図８に示した場合よりも長くすることができる。

図９および図１０は、ボビン２２に巻線を巻き付けてソレノイド２０を組み立てる手順を示す。

２本の巻線３１、３２をボビン２２に巻き付けることにより、コイルユニットＡが巻線３１により形成され、コイルユニットＢが巻線３２により形成される。図９（Ａ）に示されるように、両方の巻線３１、３２は巻付け開始部としての補助溝２８に複数巻きされる。この補助溝２８への巻付け時には、巻線３１の一端部側である渡り線部分が渡り線通路２９に配置されるとともに、ボビン２２の一端部側から繰り出される。この繰り出される部分は、コイルユニットＡの巻き始め端部３１ａである。同様に、巻線３２の一端部側である渡り線部分が渡り線通路２９に配置されるとともに、ボビン２２の一端部側から繰り出される。この繰り出される部分は、コイルユニットＢの巻き始め端部３２ａである。それぞれの巻き始め端部３１ａ、３２ａの部分は、引き続く巻線操作においては、図９（Ａ）の状態に保持される。両方の巻線３１、３２を補助溝２８に巻き付けることにより、巻線３１、３２の巻き始め端部３１ａ、３２ａは繰り出し長さが設定された状態となってボビン２２に配置され、後のコイル巻き作業を容易に行うことができる。

次いで、図９（Ｂ）に示されるように、ボビン２２のコイル受け部２５（ａ１）に、巻線３１によりコイルＡ１が巻き付けられる。コイルＡ１は、巻線３１をコイル受け部２５（ａ１）の全体に複数段巻き付けることにより形成される。コイルＡ１は渡り線通路２９に縦方向に配置された渡り線部分の巻線を覆うように巻線の外側に設けられる。コイルＡ１の巻付けが完了したら、図９（Ｃ）に示されるように、ボビン２２のコイル受け部２５（ｂ１）に、巻線３２によりコイルＢ１が巻き付けられる。コイルＢ１も、巻線３２を複数段巻き付けることにより形成される。

次いで、ボビン２２のコイル受け部２５（ａ２）に、図１０（Ａ）に示されるように、巻線３１によりコイルＡ２が巻き付けられる。このときの、巻線方向は、コイルＡ１を形成するときの巻付け方向に対して逆方向である。さらに、コイルＡ２の巻付けが完了した後に、コイル受け部２５（ｂ２）に、図１０（Ｂ）に示されるように、巻線３２によりコイルＢ２が巻き付けられる。このときの巻線方向は、コイルＢ１を形成するときの巻付け方向に対して逆方向である。

同様の手順により、さらに、巻線３１によりコイルＡ３がコイル受け部２５（ａ３）に巻き付けられ、巻線３２によりコイルＢ３がコイル受け部２５（ｂ３）に巻き付けられる。それぞれのコイルＡ３、Ｂ３の巻線方向は、コイルＡ１、Ｂ１と同一方向である。コイルＡ３、Ｂ３の巻付けが完了したら、それぞれの巻き終わり端部３１ｂ、３２ｂは、図１に示されるように、ボビン２２の一端部から巻き始め端部３１ａ、３２ａとともに繰り出される。

このように、それぞれの巻き始め端部３１ａ、３２ａをボビン２２の一端部から繰り出した状態のもとで、両方のコイルユニットＡ、Ｂを構成するコイルを、ボビン２２の他端部側からボビン２２の一端部に向けて交互に巻き付ける。つまり、ボビン２２の一方の端部側から順次コイルを巻き付けることにより、コイルユニットＡ、Ｂの巻付けが終了すると、巻き始め端部３１ａ、３２ａと、巻き終わり端部３１ｂ、３２ｂとがボビン２２の同一端部から繰り出される。これにより、ボビン２２に対するコイルユニットＡ、Ｂの巻付け操作性が向上する。しかも、巻線３１、３２のうち渡り線通路２９に配置された部分は、コイルにより覆われる。それぞれの巻き始め端部３１ａ、３２ａは、図５に示されるように、それぞれに連なった配線３５ａ、３５ｂによりスイッチ駆動回路４３に接続される。同様に他の配線もスイッチ駆動回路４３に接続される。

したがって、それぞれのコイルユニットＡ、Ｂの端部を集合させてスイッチ駆動回路４３に接続することができ、コイルユニットＡ、Ｂとスイッチ駆動回路４３との配線の這い回しが容易になる。これにより、ソレノイド２０の組立作業性を向上することができる。

図１１は、他の実施の形態であるソレノイド２０を備えたリニアモータ９ｂの概略構造を示す断面図である。図１２は、図１１に示されたソレノイド２０を構成するコイルユニットの結線状態を示す配線図である。これらの図においては、上述したソレノイド２０の構成部材と共通性を有する部材には同一の符号が付されている。

リニアモータ９ｂは、上述したリニアモータ９ａと同様に、可動側部材である軸部材１０と、固定側部材であるソレノイド２０とを有し、軸部材１０は直線往復動される。軸部材１０は、図１１に示されるように、５つの永久磁石１３からなる磁石組立体１２を有している。ソレノイド２０は、２つのコイルＡ１、Ａ２を備えたコイルユニットＡと、２つのコイルＢ１、Ｂ２を備えたコイルユニットＢとを有している。コイルＡ１とコイルＡ２は相互に逆方向巻きであり、コイルＢ１とコイルＢ２も相互に逆方向巻きである。

それぞれのコイルユニットＡ、Ｂを構成するコイルの数が、リニアモータ９ａよりも少ないので、軸部材１０に加えられる軸方向推力は小さくなる。軸部材の一方端に連結されて駆動される部材の重量等に応じて１つの相のコイルユニットに設けられるコイルの数を任意に選択することができる。軸部材１０に組み込まれる永久磁石１３の数を増加することにより、軸部材１０の往復動ストロークを図１１に示された場合よりも長くすることができる。

図１３は、さらに他の実施の形態であるソレノイド２０を備えたリニアモータ９ｃの概略構造を示す断面図である。図１４は、図１３に示されたソレノイド２０を構成するコイルユニットの結線状態を示す配線図である。

リニアモータ９ｃは、上述したリニアモータ９ａ、９ｂと同様に、可動側部材である軸部材１０と、固定側部材であるソレノイド２０とを有し、軸部材１０は直線往復動される。軸部材１０は、図１３に示されるように、７つの永久磁石１３からなる磁石組立体１２を有している。ソレノイド２０は、４つのコイルＡ１〜Ａ４を備えたコイルユニットＡと、４つのコイルＢ１〜Ｂ４を備えたコイルユニットＢとを有している。コイルＡ１とコイルＡ３は相互に同一方向巻きであり、コイルＡ２とコイルＡ４は相互に同一巻きであるとともに、コイルＡ１とコイルＡ３とは逆方向巻きである。同様に、コイルＢ１とコイルＢ３は相互に同一方向巻きであり、コイルＢ２とコイルＢ４は相互に同一巻きであるとともに、コイルＢ１とコイルＢ３とは逆方向巻きである。

図１３および図１４に示されるソレノイド２０においても、それぞれのコイルユニットＡ、Ｂにおける隣り合ったコイルは、相互に逆方向巻きである。

図１３に示されるソレノイド２０は、それぞれのコイルユニットＡ、Ｂを構成するコイルの数が、リニアモータ９ａよりも増加しているので、軸部材１０に加えられる軸方向推力は図２に示される場合よりも大きくなる。この場合においても、軸部材１０に組み込まれる永久磁石１３の数を増加することにより、軸部材１０の往復動ストロークを図１３に示された場合よりも長くすることができる。

上述のように、通電モードのタイミングが相違している２つのコイルユニットＡ、Ｂに、２つ以上の単体コイルを設けると、軸部材１０を直線往復動させるリニアモータが得られる。軸部材の一方端に連結されて駆動される部材の重量等に応じて、それぞれのコイルユニットＡ、Ｂに設けられる単体コイルの数を任意に選択することができる。

上述したソレノイド２０を有するリニアモータ９ａ〜９ｃは、それぞれ軸部材１０を可動側部材としてこれ駆動するようにしているが、ソレノイド２０が設けられたケース体を可動側部材としてソレノイド２０を直線往復動するようにしても良い。つまり、軸部材１０とソレノイド２０は相対移動自在であれば良い。また、軸部材１０の内部にソレノイドを組み込むようにし、環状の永久磁石からなりケース体に装着される磁石組立体を軸部材の外側に配置するようにしても良い。そのような形態のリニアモータにおいても、軸部材とケース体のいずれを可動側部材とすることも可能であるが、磁石組立体か組み込まれるケース体には配線が設けられていないので、ケース体を可動側部材とすることが好ましい。

さらに、上述したそれぞれのソレノイド２０は、二相励磁式であるが、三相励磁式のソレノイドにも本発明を適用することができる。また、ケース体２１がボビン２２を備えることで、ソレノイド２０を支持部材に取り付けるようにしても良い。

上述したそれぞれの形態においても、それぞれのコイルユニットの巻き始め端部と巻き終わり端部とを、ボビンの一方の端部から繰り出すことにより、ソレノイドと制御機器との間の配線の這い回しを簡潔にすることができる。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。コイルユニットの数は複数であれば、３つ以上としても良い。

９ａ〜９ｃ リニアモータ
１０ 軸部材
１１ パイプ
１２ 磁石組立体
１３ 永久磁石
２０ ソレノイド
２１ ケース体
２２ ボビン
２３ 円筒部
２４ 仕切り部
２５ コイル受け部
２８ 補助溝
２９ 渡り線通路
３１、３２ 巻線
３１ａ、３２ａ 巻き始め端部
３１ｂ、３２ｂ 巻き終わり端部
４１ マイクロコントローラ
４２ スイッチ機構
４３ スイッチ駆動回路
Ａ、Ｂ コイルユニット
Ａ１〜Ａ３、Ｂ１〜Ｂ３ コイル

Claims (7)

1. 軸部材と当該軸部材に相対移動自在に装着されるケース体との一方に設けられ、それぞれ複数のコイルからなる複数のコイルユニットを備え、前記軸部材と前記ケース体との他方に設けられ複数の永久磁石を同極性の端面で突き当てられて組み立てられる磁石組立体とにより前記軸部材と前記ケース体に軸方向推力を加えるソレノイドであって、
   円筒部と当該円筒部に軸方向の間隔を隔てて設けられた複数の仕切り部とを備え、軸方向に隣り合った前記仕切り部の間に複数のコイル受け部が設けられたボビンと、
   前記ボビンの一端部に繰り出されるそれぞれのコイルユニットの巻き始め端部と、
   前記ボビンの他端部側の前記コイル受け部から一端部側の前記コイル受け部に向けて前記コイルユニットを構成する前記コイルが前記コイルユニットの数をＮとして、（Ｎ−１）個置きに配置され、前記ボビンの一端部に前記巻き始め端部とともに繰り出される巻き終わり端部と、
   を有するソレノイド。
2. 請求項１記載のソレノイドにおいて、それぞれの前記コイルユニットにおける隣り合ったコイルは相互に逆方向巻きである、ソレノイド。
3. 請求項１または２記載のソレノイドにおいて、前記ボビンの外周面に軸方向に延びる渡り線通路を形成し、前記渡り線通路に前記コイルの間の渡り線部分を配置し、前記コイルにより前記渡り線部分を覆う、ソレノイド。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のソレノイドにおいて、前記ボビンの他端部に巻付け開始部を設け、それぞれの前記コイルユニットの前記巻き始め端部の繰り出し長さを前記巻付け開始部により設定する、ソレノイド。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のソレノイドにおいて、前記コイルの軸方向の長さは、前記永久磁石の長さを前記コイルユニットの数で除した値である、ソレノイド。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のソレノイドにおいて、それぞれの前記コイルユニットは、前記巻き始め端部から前記巻き終わり端部に通電する状態と、前記巻き終わり端部から前記巻き始め端部に通電する状態とに切り換えるスイッチ機構を有する、ソレノイド。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載のソレノイドにおいて、前記軸部材は非磁性のパイプと、当該パイプ内に組み込まれる磁石組立体とを備え、前記ケース体は前記コイルユニットが巻き付けられる前記ボビンを備え、前記軸部材を前記ケース体により直線往復動自在に支持する、ソレノイド。

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