JP2021158766A - リニアモータ - Google Patents

Abstract

【課題】基板とコイルとの位置精度を向上させることができるリニアモータを提供する。【解決手段】リニアモータは、複数のティース部３１ｂと、複数のボビン３３と、複数のコイル３５と、基板３７と、を備える。複数のティース部３１ｂは一方向に沿って並ぶ。複数のボビン３３は、各ティース部３１ｂに装着される。複数のコイル３５は、複数のボビン３３に装着される。基板３７は、複数のボビン３３に固定され、ボビン３３が装着されるボビン装着部５５を有する。複数のボビン３３の各々は、ボビン突出部４７と、２つの端子４９とを備える。ボビン突出部４７は、基板３７に向かって突出するとともにボビン装着部５５に装着される。２つの端子４９は、コイル３５に接続されて基板３７に向かって突出するとともにボビン突出部４７とは異なる位置で基板３７に接続される。【選択図】図３

Description

本発明は、リニアモータに関する。

従来から、一方向に沿って並ぶ複数のティース部と、各ティース部に装着されたボビンと、ボビンに装着されたコイルと、ボビンから延びるコイル端子に接続された接続基板と、を備えるリニアモータの固定子が知られている。各ティース部は、一方向と直交する方向に延びている。ボビンは、２つのコイル端子と、２つのコイル端子の間に設けられた突状部と、によって接続基板に接している。

特開２００１−２６８８８５号公報

ところで、上記したようなリニアモータでは、複数のボビンは、配列方向（一方向）に沿った直線状に並んで設けられた各コイル端子及び突状部によって接続基板に接している。これにより、接続基板は複数のボビンと接触する直線状の接触部位以外で各ボビンとは接触せず、接続基板と各ボビンとの相対位置が不安定になる可能性があった。

そこで、本発明は、基板とコイルとの位置精度を向上させることができるリニアモータを提供する。

上記の課題を解決するために、本発明に係るリニアモータは、一方向に沿って並び、前記一方向と交差する方向に延びる複数のティース部と、前記複数のティース部に装着された複数のボビンと、前記複数のボビンに装着された複数のコイルと、前記複数のボビンに固定され、前記ボビンが装着されるボビン装着部を有する基板と、を備え、前記複数のボビンの各々は、前記基板に向かって突出するとともに前記基板の前記ボビン装着部に装着されるボビン突出部と、前記基板に向かって突出するとともに前記コイルに接続され、前記ボビン突出部とは異なる位置で前記基板に接続された少なくとも１つの端子と、を備える。

上記構成では、前記ボビン突出部は、前記基板の厚さ方向での前記ボビン側の表面に接触する接触部を備えてもよい。

上記構成では、前記少なくとも１つの端子は、前記基板の厚さ方向での前記ボビン側の表面に接触する端子接触部と、前記端子接触部から前記基板の内部に向かって突出するとともに前記基板に設けられた端子装着部に装着される端子先端部と、を備えてもよい。

本発明によれば、基板と各ボビンとを複数のボビンが並ぶ一方向とは異なる方向での異なる位置のボビン突出部及び端子により接触させることができる。このため、例えば単一の部位により接触するのみの場合に比べて、基板とコイルとの位置精度を向上させることが可能となる。

本発明の実施形態でのリニアモータをＸ軸方向から見た図。 本発明の実施形態でのリニアモータの固定子の一部を示す斜視図。 本発明の実施形態でのリニアモータの固定子における一部の内部構造を示す斜視図。 本発明の実施形態でのリニアモータの固定子におけるボビンの斜視図。 図３に示す固定子及び基板の一部の拡大図。 図３に示す固定子及び基板の一部の拡大図。 本発明の実施形態でのリニアモータの固定子における一部の内部構造をＹ軸方向から見た図。 本発明の実施形態でのリニアモータの固定子における一部の内部構造をＺ軸方向から見た図。

以下、発明の実施形態に係るリニアモータについて、添付図面を参照しながら説明する。

＜リニアモータ＞
図１は、リニアモータ１をＸ軸方向から見た図である。なお、以下では、３次元空間で互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各軸方向は、各軸に平行な方向である。例えば、リニアモータ１の駆動方向は、Ｘ軸方向と平行である。リニアモータ１の上下方向は、Ｚ軸方向と平行である。リニアモータ１の駆動方向及び上下方向に直交する方向は、Ｙ軸方向と平行である。各図中の各軸の矢印方向を正方向、正方向とは反対方向を負方向とする。つまり、例えばＺ軸方向の正方向は図中上方向である。Ｚ軸方向の上下方向は、紙面の上下方向と一致している。Ｘ軸方向は、請求項における一方向に相当する。

リニアモータ１は、架台１１と、架台１１に対して移動する可動子１３と、架台１１に設けられた固定子１５と、可動子１３の位置を検出するエンコーダ１７と、を備える。
架台１１は、可動子１３の駆動方向でのスライド移動をガイドするガイドレール部１９を備える。ガイドレール部１９の外形は、例えば駆動方向に沿って形成されたレール状等である。

＜可動子＞
可動子１３は、リニアモータ１の駆動方向であるＸ軸方向からみてＹ軸方向に沿って延びるとともにＹ軸正方向の端部からＺ軸負方向（下方）に沿って延びるＬ字状の支持部２１と、Ｘ軸方向からみて支持部２１のＹ軸方向に延びる箇所に設けられた複数の磁石２３、界磁ヨーク２５及びスライド部２７と、を備える。
支持部２１は、界磁ヨーク２５及びスライド部２７を支持する。
複数の磁石２３は、Ｘ軸方向からみて支持部２１のＹ軸負方向の端部側に配置され、かつＸ軸方向に沿って等間隔に配置されている。複数の磁石２３は、例えば永久磁石である。各磁石２３の外形は、例えば矩形板状の角型等である。

各磁石２３の磁化方向は厚さ方向であるＺ軸方向と平行である。複数の磁石２３のうち駆動方向で隣り合う磁石２３同士の磁化方向は反転している。駆動方向（Ｘ軸方向）で隣り合う２つの磁石２３同士は磁極の向きが逆向きである。複数の磁石２３のうち磁化方向の一方側（例えば、Ｚ軸負方向側）がＮ極に着磁された磁石２３と磁化方向の一方側（例えば、Ｚ軸負方向側）がＳ極に着磁された磁石２３とは、駆動方向に沿って交互に並んでいる。

界磁ヨーク２５は、駆動方向に沿って並ぶ複数の磁石２３を固定子１５の複数のコイル３５に向い合わせて固定する。界磁ヨーク２５の外形は、例えばＸ−Ｙ平面と平行な板状等である。界磁ヨーク２５は、複数の磁石２３のうち磁化方向のコイル３５側がＮ極に着磁された磁石２３と磁化方向のコイル３５側がＳ極に着磁された磁石２３とを、駆動方向に沿って交互に並べて固定する。

スライド部２７は、支持部２１に界磁ヨーク２５とＹ軸方向で並んで配置されている。スライド部２７とＺ軸方向で対向するようにガイドレール部１９が設けられており、このガイドレール部１９にスライド部２７が装着されている。スライド部２７は、ガイドレール部１９にガイドされながら駆動方向に沿ってスライド移動する。

＜固定子＞
図２は、リニアモータ１の固定子１５の一部を示す斜視図である。図３は、リニアモータ１の固定子１５における一部の内部構造を示す斜視面である。
図１から図３に示すように、固定子１５は、架台１１の界磁ヨーク２５とＺ軸方向で対向する位置に設けられている。固定子１５は、ステータコア３１と、ステータコア３１に装着された複数のボビン３３と、複数のボビン３３に装着された複数のコイル３５と、複数のボビン３３に固定された基板３７と、基板３７に接続されたワイヤーハーネス３９と、を備える。

ステータコア３１は、Ｘ軸方向に沿って長いヨーク部３１ａと、ヨーク部３１ａからＺ軸正方向（つまり、可動子１３の磁石２３側）に向かって突出する複数のティース部３１ｂと、を備える。ヨーク部３１ａの外形は、例えばＸ軸方向に沿って形成された矩形柱状等である。ヨーク部３１ａは、例えば図示しないボルトの締結等によって架台１１に固定されている。
各ティース部３１ｂの外形は、Ｚ軸方向に沿って長い矩形柱状等である。各ティース部３１ｂの中心軸線は各磁石２３の磁化方向と平行である。複数のティース部３１ｂは、Ｘ軸方向に沿って等間隔に配置されている。

図４は、リニアモータ１の固定子１５におけるボビン３３の斜視図である。
図３、図４に示すように、各ボビン３３は、筒状部４１と、筒状部４１のＺ軸方向両端に一体成形された第１鍔部４３及び第２鍔部４５と、を備える。筒状部４１の外形は、例えばステータコア３１のティース部３１ｂの一部を覆う矩形筒状等である。筒状部４１の中心軸線とティース部３１ｂの中心軸線とは同一軸線又は平行である。第１鍔部４３及び第２鍔部４５の各々の外形は、例えば筒状部４１の外周面４１Ａから中心軸線に直交する外方に張り出す鍔状等である。

第１鍔部４３は、筒状部４１のＺ軸正方向（つまり、可動子１３の磁石２３側）の端部に形成されている。筒状部４１がティース部３１ｂに装着された状態で第１鍔部４３のＺ軸正方向の端面４３Ａは、ステータコア３１のティース部３１ｂのＺ軸正方向の端面３１Ｂよりも所定距離だけＺ軸負方向に位置する。つまり、ティース部３１ｂの先端はボビン３３からＺ軸正方向に所定距離だけ突出している。

第１鍔部４３は、Ｙ軸負方向に向かって突出するボビン突出部４７を備える。ボビン突出部４７は、接触部４７ａと、先端部４７ｂと、を備える。接触部４７ａの外形は、例えば先端部４７ｂの基端側でＸ軸方向の両側に張り出すＸ−Ｙ平面と平行な板状等である。
先端部４７ｂの外形は、例えば接触部４７ａよりも基板３７の内部に向かってＹ軸負方向側に向かって突出する凸型板状等である。

第２鍔部４５は、筒状部４１のＺ軸負方向（つまり、Ｚ軸方向の第１鍔部４３とは反対側）の端部に形成されている。第２鍔部４５は、２つの端子４９を備える。２つの端子４９はボビン３３に装着されたコイル３５に接続されている。２つの端子４９は、複数のボビン３３の配列方向（Ｘ軸方向）に沿って所定間隔をあけて並んでいる。２つの端子４９は、Ｙ軸負方向に向かって突出する。

各端子４９は、端子接触部４９ａと、端子接触部４９ａのＹ軸負方向の端部に一体成形された端子先端部４９ｂと、を備える。
端子接触部４９ａの外形は、例えば端子先端部４９ｂの基端側でＸ軸方向の両側に張り出す鍔状等である。端子先端部４９ｂの外形は、例えば端子接触部４９ａよりも基板３７の内部に向かってＹ軸負方向に向かって突出する凸状等である。

複数のコイル３５は、各ボビン３３にそれぞれ装着されている。各コイル３５の中心軸線は、各ボビン３３の筒状部４１の中心軸線と同一軸線である。各コイル３５の両端末は、各ボビン３３の２つの端子４９に接続されている。

＜基板＞
図５及び図６は、図３に示す固定子１５及び基板３７の一部の拡大図である。図７は、リニアモータ１の固定子１５における一部の内部構造をＹ軸方向から見た面である。図８は、リニアモータ１の固定子１５における一部の内部構造をＺ軸方向から見た面である。
図３、図５から図８に示すように、基板３７は、各ボビン３３の接触部４７ａ及び各端子４９の突出方向（Ｙ軸負方向）に配置されている。基板３７は、各コイル３５を結線するための配線基板である。基板３７の外形は、例えばＸ−Ｚ平面と平行で、かつＸ軸方向に長い板状である。基板３７は、複数のコイル３５からＹ軸負方向に所定距離だけ離れている。

基板３７には、複数のコイル３５に対応した複数対の端子装着部５１が形成されている。複数対の端子装着部５１は、基板３７のＺ軸負方向側の部位である接続部５３でＸ軸方向に沿って並んで形成されている。各端子装着部５１は、例えば基板３７を厚さ方向に貫通するスルーホール等である。基板３７は複数対の端子装着部５１を所定に接続する接続パターンを備える。各ボビン３３の２つの端子４９のうち、端子先端部４９ｂは、各対の端子装着部５１に装着され、例えばはんだ付け等によって固定されている。複数のコイル３５は各対の端子装着部５１及び端子４９の端子先端部４９ｂによって所定の接続パターンで接続されている。

また、基板３７の端子装着部５１に端子４９の端子先端部４９ｂが装着されることによって、基板３７の厚さ方向でのボビン３３側の表面３７Ａに、端子４９の端子接触部４９ａの突出方向の先端が接触される（突き当たる）。これにより、基板３７及びボビン３３のＹ軸方向での相対的な変位が規制される。
さらに、基板３７の表面３７Ａにボビン３３の接触部４７ａが突き当たる。ここで、ボビン３３の接触部４７ａ及び各端子４９の端子接触部４９ａの各々の先端のＹ軸方向での位置は同一であり、基板３７の表面３７ＡはＸ−Ｚ平面と平行である。

また、基板３７には、複数のボビン３３に対応した複数のボビン装着部５５が形成されている。複数のボビン装着部５５は、基板３７のＺ軸方向正方向側の端部３７ａでＸ軸方向に沿って並んで形成されている。各ボビン装着部５５は、例えば基板３７を厚さ方向に貫通するとともにＺ軸方向の正方向側の端面３７Ｂから負方向側に凹む溝等である。各ボビン装着部５５には、各ボビン３３のボビン突出部４７の先端部４７ｂが装着されている。先端部４７ｂは、基板３７のボビン装着部５５に装着されることによって基板３７及びボビン３３のＸ軸方向での相対的な変位を規制する。

基板３７に接続されたワイヤーハーネス３９は、基板３７及び複数のボビン３３を介して複数のコイル３５に接続されている。

固定子１５のステータコア３１、複数のボビン３３、複数のコイル３５、基板３７及びワイヤーハーネス３９は、例えば射出成形による熱硬化性樹脂の成形体６１によって一体に固定されている。成形体６１のＺ軸方向正方向側の端面６１Ａは、例えばステータコア３１のティース部３１ｂのＺ軸方向正方向側の端面３１Ｂと同一面を形成する。つまり、ティース部３１ｂの端面３１Ｂは成形体６１の端面６１Ａから露出している。

図１に戻り、エンコーダ１７は、例えば架台１１と可動子１３の支持部２１のうちＺ方向に延びる箇所との間に配置されている。エンコーダ１７は、例えば光学型又は磁気型のリニアエンコーダである。エンコーダ１７は、リニアモータ１の駆動方向であるＸ軸方向での可動子１３の絶対位置又は相対位置の検出信号を出力する。

このような構成のもと、エンコーダ１７によって出力された検出信号は、図示しない制御部に入力される。制御部は、各コイル３５への通電タイミングを制御する。通電されたコイル３５が装着されたティース部３１ｂは磁界を発生する。この磁界と可動子１３の磁石２３（界磁ヨーク２５）との間に磁気的な吸引力や反発力が生じ、可動子１３がＸ軸方向に沿って移動（駆動）する。

以上説明したように、実施形態のリニアモータ１では、複数のボビン３３の各々は、基板３７のボビン装着部５５に装着されるボビン突出部４７と、ボビン突出部４７とは異なる位置の２つの端子４９とによって基板３７と接続される。これにより、例えば基板３７にボビン装着部５５が設けられずに、複数のボビン３３が複数の端子４９のみで基板３７と接続される場合等に比べて、複数のボビン３３と基板３７との相対位置を安定させることができる。よって、複数のコイル３５と基板３７との位置精度を向上させることができる。

ボビン突出部４７は、基板３７の表面３７Ａに突き当てられる接触部４７ａを備える。このため、各ボビン３３と基板３７との相対位置の安定性を向上させることができる。
基板３７のボビン装着部５５が溝状であることによって、ボビン装着部５５に装着されるボビン突出部４７の先端部４７ｂを、装着方向（例えば、Ｙ軸方向等）に沿ってボビン装着部５５から確認することができる。これにより、各ボビン３３と基板３７との接続作業が簡略化され、作業効率を向上させることができる。

端子４９は、基板３７の表面３７Ａに突き当てられる端子接触部４９ａを備える。このため、各ボビン３３と基板３７との相対位置の安定性を向上させることができる。
基板３７のボビン装着部５５に、各ボビン３３のボビン突出部４７が装着される。このため、各ボビン３３と基板３７との相対位置を安定させることができる。よって、各ボビン３３の端子４９と基板３７との接続作業が簡略化され、作業効率を向上させることができる。

例えば、各ボビン３３の２つの端子４９をはんだ付けによって基板３７に接続する場合、基板３７を貫通する溝状のボビン装着部５５を通してボビン突出部４７の先端部４７ｂを視認することができる。このため、ボビン装着部５５に、ボビン突出部４７の先端部４７ｂを容易に装着することができる。溝状のボビン装着部５５にボビン突出部４７の先端部４７ｂが装着されることによって、Ｘ軸方向及びＺ軸方向での基板３７の相対的な位置及び姿勢が安定される。基板３７にボビン突出部４７の接触部４７ａ及び端子接触部４９ａが突き当てられることによって、Ｙ軸方向での基板３７の相対的な位置及び姿勢が安定される。これらによって、各端子４９を基板３７の端子装着部５１に容易に装着することができる。
接触部４７ａ及び端子接触部４９ａによって、各コイル３５と基板３７との間に所定間隔が設けられている。このため、所望の作業スペースを確保することができ、作業効率を向上させることができる。

［変形例］
以下、実施形態の変形例について説明する。
上述した実施形態では、コイル３５を備える電機子を固定子１５とした。しかしながらこれに限られるものではなく、コイル３５を備える電機子を可動子とし、複数の磁石２３及び界磁ヨーク２５を固定子としてもよい。

本発明の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１…リニアモータ、１３…可動子、１５…固定子、３１ｂ…ティース部、３３…ボビン、３５…コイル、３７…基板、３９…ワイヤーハーネス、４１…筒状部、４３…第１鍔部、４５…第２鍔部、４７…ボビン突出部、４７ａ…接触部、４７ｂ…先端部、４９…端子、４９ａ…端子接触部、４９ｂ…端子先端部、５１…端子装着部、５３…接続部、５５…ボビン装着部

Claims (3)

1. 一方向に沿って並び、前記一方向と交差する方向に延びる複数のティース部と、
   前記複数のティース部に装着された複数のボビンと、
   前記複数のボビンに装着された複数のコイルと、
   前記複数のボビンに固定され、前記ボビンが装着されるボビン装着部を有する基板と、
   を備え、
   前記複数のボビンの各々は、
   前記基板に向かって突出するとともに前記基板の前記ボビン装着部に装着されるボビン突出部と、
   前記基板に向かって突出するとともに前記コイルに接続され、前記ボビン突出部とは異なる位置で前記基板に接続された少なくとも１つの端子と、
   を備える
   ことを特徴とするリニアモータ。
2. 前記ボビン突出部は、前記基板の厚さ方向での前記ボビン側の表面に接触する接触部を備える
   ことを特徴とする請求項１に記載のリニアモータ。
3. 前記少なくとも１つの端子は、
   前記基板の厚さ方向での前記ボビン側の表面に接触する端子接触部と、
   前記端子接触部から前記基板の内部に向かって突出するとともに前記基板に設けられた端子装着部に装着される端子先端部と、
   を備える
   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。

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