JP2023145006A - ３相コイル構造体及びリニアモータ - Google Patents

Abstract

【課題】推力の減少を抑制しつつ、コンパクト化を図ることができる３相コイル構造体及びリニアモータを提供する。
【解決手段】隣り合うように同一面内に並設された、同寸法の長方形の空芯コイルを複数含む２相用コイルセット３２を備える３相コイル構造体３０において、２相用コイルセット３２の隣り合う長辺部３２１同士を跨ぐように配置された、長さが異なる２つの空芯コイルを含む１相用コイルセット３１を備えており、前記２つの空芯コイルは、両端側で曲げられた大空芯コイル３１Ｂ及び扁平な小空芯コイル３１Ａである。
【選択図】図５

Description

本発明は、３相コイル構造体及びリニアモータに関する。

近年、扁平な空芯コイルを用いるリニアモータが普及している。例えば、特許文献１では、各相に係る空芯コイルが大小の２種類であり、一相に係る空芯コイルの端部を屈曲させ、他相に係る空芯コイルと重畳させることにより、３相コイル構造体の厚みを抑制したリニアモータが開示されている。

特許第５５０８３６２号公報

特許文献１では、一相に係る空芯コイルと他相に係る空芯コイルとの間に、インピーダンス及び推力の違いが発生することを防ぐべく、全ての相に対して、空芯コイルを大小の２種類にし、かつ、同じ巻数にしている。これにより、特許文献１のリニアモータにおいては、鎖交長の減少による推力の減少等により、空芯コイルの構成面積に対して良好な効率の性能が得られていない。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、推力の減少を抑制しつつ、コンパクト化を図ることができる３相コイル構造体及びリニアモータを提供することにある。

本発明に係る３相コイル構造体は、隣り合うように同一面内に並設された、同寸法の長方形の空芯コイルを複数含む２相用コイルセットを備える３相コイル構造体において、前記２相用コイルセットの隣り合う長辺部同士を跨ぐように配置された、長さが異なる２つの空芯コイルを含む１相用コイルセットを備えており、前記２つの空芯コイルは、両端側で曲げられた大空芯コイル及び扁平な小空芯コイルである。

本発明にあっては、長さと形状とが異なる前記大空芯コイル及び前記小空芯コイルを適宜組み合わせて配置することによって３相コイル構造体のコンパクト化を図る。

本発明に係る３相コイル構造体は、前記大空芯コイル及び前記小空芯コイルの夫々の厚みは前記２相用コイルセットの１／２であり、前記1相用コイルセット及び前記２相用コイルセットを合わせた場合の厚みは、前記大空芯コイル、前記小空芯コイル及び前記２相用コイルセットの夫々の厚みの和よりも薄い。

本発明にあっては、３相コイル構造体のコンパクト化を図ることができる。

本発明に係る３相コイル構造体は、前記大空芯コイル及び前記小空芯コイルの少なくとも一方の巻数が前記２相用コイルセットの空芯コイルよりも多い。

本発明にあっては、前記小空芯コイルの長さが前記大空芯コイルよりも小さいので、３相コイル構造体のコンパクト化を図りながら、前記大空芯コイル及び前記小空芯コイルの少なくとも一方の巻数を前記２相用コイルセットの空芯コイルよりも多くすることによって、鎖交長の減少による推力の減少等の性能の低下を防止できる。

本発明に係る３相コイル構造体は、前記大空芯コイルの両端側は、前記大空芯コイルの軸心方向にて一側へクランク形状に屈曲しており、前記小空芯コイルは、前記大空芯コイルと同一軸心上にて前記大空芯コイルの前記一側に配置され、前記大空芯コイルの短辺部は、他側の面が前記２相用コイルセットの空芯コイルの端部と夫々接している。

本発明にあっては、前記大空芯コイルの両端側が軸心方向にて一側へクランク形状に屈曲しており、前記小空芯コイルが前記大空芯コイルの前記一側に配置され、前記大空芯コイルの短辺部が前記２相用コイルセットの空芯コイルの端部と夫々重畳するので、３相コイル構造体のコンパクト化を図ることができる。

本発明に係る３相コイル構造体は、前記大空芯コイルの長さは前記２相用コイルセットの空芯コイルと等しく、前記小空芯コイルの長さは、前記大空芯コイルの長辺部の扁平部分の長さよりも長く、前記大空芯コイルの前記両短辺部間の距離よりも短い。

本発明にあっては、前記小空芯コイルの長さは、前記大空芯コイルの長辺部の扁平部分の長さよりも長く、前記大空芯コイルの前記両短辺部間の距離よりも短いので、３相コイル構造体のコンパクト化を図ることができる。

本発明に係る３相コイル構造体は、前記大空芯コイル及び前記小空芯コイルは、一方の引き出し線が内周側に配置され、他方の引き出し線が外周側に配置されている。

本発明にあっては、前記大空芯コイル及び前記小空芯コイルは単純巻きによって巻回され、一方の引き出し線が内周側に配置され、他方の引き出し線が外周側に配置されており、製造工程が容易になる。

本発明に係る３相コイル構造体は、前記大空芯コイルの長辺部及び前記小空芯コイルの長辺部の間には、前記大空芯コイルの内側の引き出し線が通る隙間が形成されている。

本発明にあっては、前記大空芯コイルの長辺部及び前記小空芯コイルの長辺部の間には前記隙間が形成されているので、前記大空芯コイルの内周側の引き出し線が前記隙間を通して外周側に取り出されて前記小空芯コイルの引き出し線と接続される。

本発明に係る３相コイル構造体は、隣り合うように同一面内に並設された２つの２相用コイルセットからなる２相用コイルセットペアが積層されており、積層方向において、積層された前記２相用コイルセットペアの両側に、前記１相用コイルセットが夫々設けられ、各１相用コイルセットの前記大空芯コイルは夫々の両端側が互いに反対向きに屈曲している。

本発明にあっては、２つの２相用コイルセットペアが積層されており、積層方向において、積層された前記２相用コイルセットペアの両側に、前記１相用コイルセットが夫々設けられ、かつ前記小空芯コイルの長さが、前記大空芯コイルの長さよりも短いので、３相コイル構造体のコンパクト化を図ることができる。

本発明に係るリニアモータは、対向配置された一対のヨーク板と、各ヨーク板の内側面に設けられた磁石の列とを備えるリニアモータにおいて、前記のいずれかの３相コイル構造体が、一方のヨーク板の磁石の列と、他方のヨーク板の磁石の列との間に介在している。

本発明にあっては、前記のいずれかの３相コイル構造体において、前記大空芯コイルの両端側が軸心方向にて一側へクランク形状に屈曲しており、扁平な小空芯コイルが前記大空芯コイルの前記一側に配置されるので、容易に、一方のヨーク板の磁石の列と、他方のヨーク板の磁石の列との間に前記３相コイル構造体を位置させ、又は取り出すことができる。

本発明に係るリニアモータは、各ヨーク板は矩形であり、前記一対のヨーク板は、対応する一長辺同士のみが連結され、各磁石は、各ヨーク板の前記一長辺から前記一長辺と対向する対向辺に向けて延びており、前記３相コイル構造体の各空芯コイルの長さ方向が、前記磁石の長さ方向と一致している。

本発明にあっては、各磁石は、各ヨーク板の前記一長辺から前記一長辺と対向する対向辺に向けて延びており、前記３相コイル構造体の各空芯コイルの長さ方向が、前記磁石の長さ方向と一致しているので、前記３相コイル構造体には、長さ方向と交差する方向、即ち、前記一長辺に沿って推力が働く。よって、一対のヨーク板の同士を、短辺側にて繋ぐことにより、前記３相コイル構造体の移動距離を伸ばすことができる。

本発明に係るリニアモータは、各磁石の長さは、前記大空芯コイルの前記長辺部の前記扁平部分の長さよりも長い。

本発明にあっては、各磁石の長さは、前記大空芯コイルの前記長辺部の前記扁平部分の長さよりも長いので、各磁石の長さが前記長辺部の前記扁平部分の長さと同じである場合に比べて、推力を大きくできる。

本発明に係るリニアモータは、複数の前記３相コイル構造体が、前記１相用コイルセットがＶ相、Ｗ相、Ｕ相の順になるように、前記磁石の並設方向に並設されている。

本発明にあっては、複数の前記３相コイル構造体が並設される場合、前記１相用コイルセットがＶ相、Ｗ相、Ｕ相の順になるように並設される。例えば、前記３相コイル構造体が３つ以上である場合は、各１相用コイルセットがＶ相、Ｗ相、Ｕ相の順を繰り返すように並設される。

本発明によれば、推力の減少を抑制しつつ、コンパクト化を図ることができる３相コイル構造体及びリニアモータを提供できる。

本発明の実施形態に係るリニアモータの外観を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るリニアモータの平面図である。 図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線によるリニアモータの模式的断面図である。 本実施形態のリニアモータの可動子を示す斜視図である。 本実施形態のリニアモータの３相コイル構造体を示す斜視図である。 本実施形態のリニアモータの３相コイル構造体を示す正面図である。 図６のＶＩＩ－ＶＩＩ線による矢視図である。 本実施形態のリニアモータの２相用コイルセットを示す斜視図である。 本実施形態のリニアモータの１相用コイルセットを示す斜視図である。 図５のＸ－Ｘ線による断面図である。 本実施形態のリニアモータの可動子の変形例を例示する例示図である。

以下に、本発明の実施形態に係る３相コイル構造体及びリニアモータを、図面に基づいて詳述する。

図１は、本発明の実施形態に係るリニアモータ１００の外観を示す斜視図であり、図２は、本発明の実施形態に係るリニアモータ１００の平面図である。
リニアモータ１００は、例えば、コイル可動型のリニアモータであり、固定子１０及び可動子２０を備えている。可動子２０は電源装置（図示せず）に接続されている。

固定子１０は、矩形の平板形状をなす一対のヨーク板１１と、ヨーク板１１同士の一端部を連結する連結部１２とを有している。連結部１２は、ヨーク板１１の一長辺側に設けられている。即ち、連結部１２はヨーク板１１と同じ長さの短冊形状を成しており、一方のヨーク板１１の一長辺と、他方のヨーク板１１の一長辺とを繋いでいる。連結部１２によって、ヨーク板１１同士は所定間隔を隔てて対向配置されており、ヨーク板１１同士間には隙間が形成されている。一対のヨーク板１１は前記一長辺を除く他の３辺にて開放されている。

一対のヨーク板１１の間の前記隙間には可動子２０が介在している。可動子２０は、一対のヨーク板１１の間に位置する矩形厚板形状の介在部４０と、介在部４０の長さ方向の一端部を保持する保持部２１とを備えている。可動子２０は、ヨーク板１１の両短辺の対向方向（図２の矢印方向）に移動可能である。即ち、図２の矢印は、可動子２０の移動方向を示している。

図３は、図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線によるリニアモータ１００の模式的断面図である。
上述の如く、各ヨーク板１１は、矩形の平板形状をなしており、例えば、鉄等の磁性体から構成されている。連結部１２はヨーク板１１と同じく鉄等の磁性体から構成されている。一対のヨーク板１１及び連結部１２は、例えば、一体形成されている。

各ヨーク板１１では、内側面に磁石ユニット１３（磁石の列）が取り付けられている。即ち、磁石ユニット１３は、ヨーク板１１と可動子２０との間に配置されている。換言すれば、可動子２０は、対向する一対の磁石ユニット１３の間に介在している。

各磁石ユニット１３は、複数の永久磁石１３１を有している。各永久磁石１３１は、ヨーク板１１の幅方向に延びる角棒形状をなしており、複数の永久磁石１３１は、可動子２０の移動方向へ、等間隔に並設されている。即ち、各永久磁石１３１は、各ヨーク板１１の前記一長辺の近傍から、該一長辺と対向する他長辺（対向辺）の近傍まで延びており、複数の永久磁石１３１は、永久磁石１３１の幅方向に並設されている。また、一方のヨーク板１１の各永久磁石１３１は、厚み方向にて、他方のヨーク板１１の永久磁石１３１と対向している。

一対の磁石ユニット１３は交番磁界を形成している。詳しくは、各永久磁石１３１は、一対の磁石ユニット１３の対向方向に、磁極を向けており、前記対向方向において、永久磁石１３１同士の磁極は逆転しており、また、隣り合う永久磁石１３１同士の磁極も逆転している（図２参照）。

連結部１２の内側面には、幅方向の中央部に溝１２１が形成されている。溝１２１は、連結部１２の長さ方向に沿って形成されており、両端の端面から外側に開放されている。即ち、溝１２１は、可動子２０の介在部４０の他端部と対応する位置に形成されており、介在部４０の他端部が部分的に溝１２１内に収容されている。

図４は、本実施形態のリニアモータ１００の可動子２０を示す斜視図である。便宜上、図４においては、保持部２１を破線にて示している。
上述の如く、可動子２０の介在部４０は一対の磁石ユニット１３の間に介在している（図３参照）。介在部４０は、積層された複数の空芯コイルからなる３相コイル構造体３０を含む。詳しくは、介在部４０は、例えばエポキシ樹脂、ガラス繊維強化エンジニアリングプラスチック（ＰＰＳ）等のモールド材５０を用いて３相コイル構造体３０をモールディング処理することによって形成されている。介在部４０は３相コイル構造体３０の形状に対応する矩形厚板形状をなしている。即ち、３相コイル構造体３０の空芯コイルの積層方向は介在部４０の厚み方向であり、３相コイル構造体３０の長さ方向は介在部４０の長さ方向であり、３相コイル構造体３０の幅方向は介在部４０の幅方向になる。介在部４０の厚みは磁石ユニット１３同士間の間隔よりも薄い。

介在部４０の長さ方向の一端部には、略直方体形状の保持部２１が取り付けられている。保持部２１は、介在部４０の幅と略等しい高さを有しており、磁石ユニット１３同士間の間隔よりも厚い厚みを有している。保持部２１はリニアガイド（図示しない）によって図２の矢印方向に移動可能に保持されている。

従って、図３に示すように、介在部４０が磁石ユニット１３同士の間に介在する際、保持部２１がヨーク板１１の他長辺側にて永久磁石１３１に引っ掛からず、また介在部４０が、いずれの磁石ユニット１３とも接することなく、溝１２１の底とも接しないで、リニアガイドにぶら下がる状態を維持できる。この際、各永久磁石１３１の長さＬＭ（図３参照）は、後述する３相コイル構造体３０の大空芯コイル３１Ｂの鎖交代表長Ｌｕ（図９参照）よりも長く、２相用コイルセット３２の中立線長Ｌｕ０（図８参照）と略等しい。

図５は、本実施形態のリニアモータ１００の３相コイル構造体３０を示す斜視図であり図６は、本実施形態のリニアモータ１００の３相コイル構造体３０を示す正面図であり、図７は、図６のＶＩＩ－ＶＩＩ線による矢視図である。

３相コイル構造体３０は、Ｖ相のための１相用コイルセット３１と、Ｕ相及びＷ相のための２相用コイルセット３２とを備える。１相用コイルセット３１及び２相用コイルセット３２は、何れも、略長方形の空芯コイルから構成されている。なお、図５～図７においては、便宜上、１相用コイルセット３１及び２相用コイルセット３２の引き出し線の図示を省略している。

各２相用コイルセット３２は、同一軸心上に配置された、長さ方向及び幅方向の寸法が同一である２つの空芯コイルを含む。また、Ｕ相及びＷ相のための２つの２相用コイルセット３２は、夫々の軸心方向が平行であるように設けられている。即ち、２つの２相用コイルセット３２は、同一面内にて隣り合うように並設されて、一方の２相用コイルセット３２の空芯コイルの長辺部が他方の２相用コイルセット３２の空芯コイルの長辺部と接しており、略数字の「８」形状を成している。以下、このような２つの２相用コイルセット３２を、２相用コイルセットペア３２Ｐとも称する。

また、３相コイル構造体３０においては、２相用コイルセットペア３２Ｐを２つ有し、２つの２相用コイルセットペア３２Ｐが同一の軸心上に積層されている。換言すれば、３相コイル構造体３０では、一つの２相用コイルセットペア３２Ｐの各２相用コイルセット３２に別の２相用コイルセット３２が更に積層されている。２相用コイルセットペア３２Ｐの各２相用コイルセット３２は同じ形状であり、以下では、１つの２相用コイルセット３２についてのみ説明する。

１相用コイルセット３１は、２相用コイルセットペア３２Ｐの隣り合う長辺部同士を跨ぐように配置されており、大きさが異なる２つの空芯コイルを含む。以下、大きさが小さい方の空芯コイルを小空芯コイル３１Ａと称し、大きさが大きい方の空芯コイルを大空芯コイル３１Ｂと称する。小空芯コイル３１Ａは、大空芯コイル３１Ｂに比べて、長さ方向の寸法が小さく、幅方向の寸法は等しい。小空芯コイル３１Ａの長さは、大空芯コイル３１Ｂの両端部間の距離よりも短い。小空芯コイル３１Ａ及び大空芯コイル３１Ｂは、同一軸心上に配置されている。１相用コイルセット３１の軸心方向は、各２相用コイルセット３２の軸心方向と平行をなしている。３相コイル構造体３０においては、積層された２つの２相用コイルセットペア３２Ｐに対して、積層方向の両側に１相用コイルセット３１が夫々配置されている。

図８は、本実施形態のリニアモータ１００の２相用コイルセット３２を示す斜視図である。
各２相用コイルセット３２は、正面視中空の長方形であり、２つの長辺部３２１，３２２と、２つの短辺部３２３，３２４とを備える。２相用コイルセット３２において、２つの長辺部３２１，３２２は、幅方向の寸法が同じであり、長辺部３２１，３２２の幅方向の寸法の和に相当する距離だけ互いに離隔して形成されている。また、一方の２相用コイルセット３２の長辺部３２１は、他方の２相用コイルセット３２の長辺部３２１と長辺側が隣接している（図５及び図６参照）。

２相用コイルセット３２は、上述の如く、同一軸心上に配置された２つの長方形の空芯コイル３００からなり、扁平である。即ち、２相用コイルセット３２は、長辺部３２１，３２２と、短辺部３２３，３２４とは同一平面上に設けられている。

各空芯コイル３００は、例えば、帯状１．１×０．５４ｍｍの導体の平角線を軸心方向と直交する方向（以下、巻回方向と称する）に例えば1層１５回巻いて形成されている。平角線同士が（平角線の）厚み方向にて重畳するように巻回されている。即ち、空芯コイル３００は、軸心方向には２層（アルファ巻）であり、巻回方向に複層であって、軸心方向の両端面が略平らである。斯かる平角線は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂の接着剤が外周面に塗布された状態にて巻回される。接着剤は、室温で、又は加熱により硬化する。これによって、空芯コイル３００の形状が維持され、２相用コイルセット３２においては、軸心方向に積層された空芯コイル３００同士が固定される。図５，図６及び図８においては、便宜上、空芯コイル３００の軸心方向の端面（複層状のコイル）を略示している。

なお、図８において、一点鎖線は、２相用コイルセット３２の中立線である。中立線は、巻回方向における、２相用コイルセット３２の中央点を繋ぐ線である。また、図８における、符号Ｌｕ０は、各短辺部３２３，３２４に係る中立線間の距離（中立線長）を示している。
上述の如く、磁石ユニット１３の各永久磁石１３１の長さＬＭ（図３参照）は、中立線長Ｌｕ０と略等しい。

２相用コイルセット３２は、巻き方向が一致するように、前記２つの空芯コイル３００を軸心方向に積層させる、いわゆるアルファ巻によって形成されている。よって、２相用コイルセット３２における、巻き始めになる引き出し線３２５及び巻き終わりになる引き出し線３２６は、何れも２相用コイルセット３２の外周側に配置されている。言い換えると、２相用コイルセット３２は、巻数３０（３０ターン）でアルファ巻によって巻回された一つのコイルである。

図９は、本実施形態のリニアモータ１００の１相用コイルセット３１を示す斜視図である。便宜上、図９では、小空芯コイル３１Ａと、大空芯コイル３１Ｂとを分離して表示している。なお、図９では、電流の流れを一点鎖線にて示している。
小空芯コイル３１Ａ及び大空芯コイル３１Ｂの何れも、２相用コイルセット３２と同様、正面視中空の長方形である。小空芯コイル３１Ａは、大空芯コイル３１Ｂに対して軸心方向の一側に配置されている。小空芯コイル３１Ａは２つの長辺部３１１Ａ，３１２Ａと、２つの短辺部３１３Ａ，３１４Ａとを備えている。また、大空芯コイル３１Ｂは、２つの長辺部３１１Ｂ，３１２Ｂと、２つの短辺部３１３Ｂ，３１４Ｂ（端部）とを備えている。

大空芯コイル３１Ｂは、長辺部３１１Ｂ，３１２Ｂの両端部にプレス加工が施されて、クランク形状に屈曲している。これによって、大空芯コイル３１Ｂでは、２つの長辺部３１１Ｂ，３１２Ｂの両端側に屈曲部３１８Ｂが形成されている。斯かるプレス加工後の大空芯コイル３１Ｂは、長さ方向の長さが、２相用コイルセット３２の空芯コイル３００と同じである。

また、大空芯コイル３１Ｂにおいて、長辺部３１１Ｂ，３１２Ｂと、短辺部３１３Ｂ，３１４Ｂとの間隔は、小空芯コイル３１Ａ又は空芯コイル３００の厚みと同じである（図１０参照）。

大空芯コイル３１Ｂの屈曲部３１８Ｂは、軸心方向の前記一側へ３０°～４４．５°の屈曲角度で屈曲している。即ち、各屈曲部３１８Ｂは、大空芯コイル３１Ｂの軸心方向と直交する方向に対して３０°～４４．５°の範囲で斜めに形成されている。屈曲部３１８Ｂの屈曲角度が前記範囲の下限未満になる場合、長辺部３１１Ｂ，３１２Ｂにおいて屈曲部３１８Ｂが占める割合が大きくなり、平坦部が狭くなるので、推力が低下する。また、屈曲部３１８Ｂの屈曲角度が４４．５°を超える場合は、プレス加工の際、大空芯コイル３１Ｂに傷等の不具合が生じるおそれがある。

小空芯コイル３１Ａにおいて、２つの長辺部３１１Ａ，３１２Ａは、幅方向の寸法が同じであり、長辺部３１１Ａ，３１２Ａの幅方向の寸法の和に相当する距離を離隔して形成されている。また、大空芯コイル３１Ｂにおいて、２つの長辺部３１１Ｂ，３１２Ｂは、幅方向の寸法が同じであり、長辺部３１１Ｂ，３１２Ｂの幅方向の寸法の和に相当する距離を離隔して形成されている。即ち、軸心方向において、小空芯コイル３１Ａの長辺部３１１Ａ，３１２Ａは、夫々大空芯コイル３１Ｂの長辺部３１１Ｂ，３１２Ｂと対向している（図５参照）。

上述の如く、小空芯コイル３１Ａ及び大空芯コイル３１Ｂは同一軸心上に配置されており、小空芯コイル３１Ａは、大空芯コイル３１Ｂに比べて、長さ方向の寸法が小さく、幅方向の寸法は等しい。

小空芯コイル３１Ａの長さは、大空芯コイル３１Ｂの長辺部３１１Ｂ，３１２Ｂの扁平部分（両端側の屈曲部３１８Ｂを除く部分）の長さＬｕ（３相コイル構造体３０の鎖交代表長）よりも長く、大空芯コイル３１Ｂの短辺部３１３Ｂ、３１４Ｂの間の距離よりは短い。小空芯コイル３１Ａの長辺部３１１Ａ，３１２Ａは、大空芯コイル３１Ｂの屈曲部３１８Ｂ及び短辺部３１３Ｂ，３１４Ｂと干渉しない範囲において、長さＬｕよりも長くすることができる。小空芯コイル３１Ａは大空芯コイル３１Ｂの短辺部３１３Ｂ、３１４Ｂと接していない。なお、小空芯コイル３１Ａ及び大空芯コイル３１Ｂの厚みは、２相用コイルセット３２の空芯コイル３００の厚みと等しい。
小空芯コイル３１Ａの長辺部３１１Ａ，３１２Ａの長さは、他の２相用コイルセット３２のインピーダンスと均衡を保つことができる範囲で短くしても良い。

小空芯コイル３１Ａ及び大空芯コイル３１Ｂは、２相用コイルセット３２の空芯コイル３００と同様、導体の平角線を軸心方向と直交する方向に複数回巻いて形成されている。即ち、平角線同士が（平角線の）厚み方向にて重畳するように巻回されている。よって、小空芯コイル３１Ａ及び大空芯コイル３１Ｂは、軸心方向には単層であり、軸心方向と直交する方向に複層であって、軸心方向の両端面が略平らである。図５，図６，及び図９においては、便宜上、小空芯コイル３１Ａ及び大空芯コイル３１Ｂの軸心方向の端面（複層状のコイル）を略示している。

また、小空芯コイル３１Ａは、単純巻きによって巻き回されており、巻き始めになる引き出し線３１５Ａ及び巻き終わりになる引き出し線３１６Ａを有している。引き出し線３１５Ａは小空芯コイル３１Ａの内周側に配置されており、引き出し線３１６Ａは小空芯コイル３１Ａの外周側に配置されている。

また、大空芯コイル３１Ｂは単純巻きによって巻回されており、巻き始めになる引き出し線３１５Ｂ及び巻き終わりになる引き出し線３１６Ｂを有している。引き出し線３１５Ｂは大空芯コイル３１Ｂの内周側に配置されており、３１６Ｂは大空芯コイル３１Ｂの外周側に配置されている。

図１０は、図５のＸ－Ｘ線による断面図である。
上述の如く、３相コイル構造体３０は、２つの２相用コイルセットペア３２Ｐが軸心方向（図１０の矢印方向）に積層されており、積層された２つの２相用コイルセットペア３２Ｐに対して、積層方向（図１０の矢印方向）の両側（第１側及び第２側）に１相用コイルセット３１が夫々配置されている。この際、大空芯コイル３１Ｂ同士が軸心方向にて当接している。

以下、説明の便宜上、第１側に配置された１相用コイルセット３１及び２相用コイルセットペア３２Ｐを例に挙げて説明する。
１相用コイルセット３１と、各２相用コイルセット３２とは、軸心方向及び長さ方向が平行になるように配置されており、１相用コイルセット３１は、２相用コイルセットペア３２Ｐと部分的に重畳している。

即ち、図６に示すように、１相用コイルセット３１は、隣り合う２つの２相用コイルセット３２の長辺部３２１を跨ぐように積層されている。小空芯コイル３１Ａの長辺部３１１Ａ，３１２Ａ同士の間、及び、大空芯コイル３１Ｂの長辺部３１１Ｂ，３１２Ｂ同士の間に、２相用コイルセットペア３２Ｐの２つの長辺部３２１が介在している。

大空芯コイル３１Ｂは、両端側が軸心方向に屈曲しているので、短辺部３１３Ｂ、３１４Ｂの２相用コイルセット３２側の面３１７Ｂ，３１９Ｂが２相用コイルセット３２の短辺部３２３，３２４と当接しつつ（図７参照）、長辺部３１１Ｂ，３１２Ｂは２相用コイルセット３２の長辺部３２１に当たることなく、短辺部３１３Ｂ、３１４Ｂよりも第２側よりに位置する（図１０参照）。

これに対して、小空芯コイル３１Ａは、屈曲せず扁平であるので、短辺部３１３Ａ、３１４Ａが２相用コイルセット３２の長辺部３２１と当接し、長辺部３１１Ａ，３１２Ａが大空芯コイル３１Ｂの長辺部３１１Ｂ，３１２Ｂと対向している。即ち、小空芯コイル３１Ａの両端側が屈曲していないことから、小空芯コイル３１Ａの長辺部３１１Ａ，３１２Ａと、大空芯コイル３１Ｂの長辺部３１１Ｂ，３１２Ｂとの間には隙間２００が形成されている。
また、小空芯コイル３１Ａは、大空芯コイル３１Ｂの短辺部３１３Ｂ、３１４Ｂと同一面内に配置される（図７の破線参照）。

隙間２００を通して、大空芯コイル３１Ｂの内周側の引き出し線３１５Ｂが大空芯コイル３１Ｂの外周側に引き出されており、大空芯コイル３１Ｂ（又は小空芯コイル３１Ａ）の外周側にて、小空芯コイル３１Ａの引き出し線３１６Ａと接続されている。図１０では、大空芯コイル３１Ｂの引き出し線３１５Ｂと、小空芯コイル３１Ａの引き出し線３１６Ａとの接続部Ｎを黒丸にて例示している。

上述の如く、２相用コイルセット３２の厚みは２ｔである。空芯コイル３００の厚みと、小空芯コイル３１Ａ及び大空芯コイル３１Ｂとは同じ厚み（ｔ）である。
ここで２相用コイルセット３２の厚みと、大空芯コイル３１Ｂ及び小空芯コイル３１Ａの厚みとを合計すると４ｔとなるが、大空芯コイル３１Ｂが端部で湾曲しており、大空芯コイル３１Ｂ及び小空芯コイル３１Ａは、２相用コイルセット３２の隣り合う長辺部３２１同士を跨ぐように配置されているので、図１０に示すように、３相コイル構造体３０において、第１側の１つの１相用コイルセット３１及び２相用コイルセットペア３２Ｐは、軸心方向にて３ｔの厚みを有し、第２側の１つの１相用コイルセット３１及び２相用コイルセットペア３２Ｐも３ｔの厚みを有するので、３相コイル構造体３０は全体として６ｔの厚みを有する。
言い換えると、大空芯コイル３１Ｂ及び小空芯コイル３１Ａの夫々の厚みは、２相用コイルセット３２の厚みの半分であり、1相用コイルセット３１と２相用コイルセット３２を組み立てた状態での厚みは、大空芯コイル３１Ｂ、小空芯コイル３１Ａ及び２相用コイルセット３２のそれぞれの厚みを合わせた厚みの３／４となっている。

このような構成を有するリニアモータ１００は、３相コイル構造体３０に通電が行われた場合、フレミングの左手則に基づいて一対の磁石ユニット１３の間で形成された交番磁界を横切る方向（以下、移動方向）への推力が発生し、３相コイル構造体３０を前記移動方向に押す。これにより、可動子２０が移動する（図２の矢印参照）。

一方、３相コイル構造体３０において、小空芯コイル３１Ａが大空芯コイル３１Ｂに比べて長さ方向の寸法が小さいので、鎖交長が減少している。斯かる鎖交長の減少は、コイルインピーダンスの低下及び推力の減少を招くおそれがある。

これに対して、本実施形態のリニアモータ１００は、１相用コイルセット３１の巻数を増やして、上述のコイルインピーダンスの低下及び推力の減少の問題に対応している。即ち、本実施形態のリニアモータ１００において、１相用コイルセット３１は２相用コイルセット３２よりも巻数が多い。

詳しくは、１相用コイルセット３１は小空芯コイル３１Ａ及び大空芯コイル３１Ｂを有するので、小空芯コイル３１Ａの巻数、又は、大空芯コイル３１Ｂの巻数が２相用コイルセット３２の各空芯コイル３００の巻数よりも多くても良く、小空芯コイル３１Ａの巻数及び大空芯コイル３１Ｂの巻数が共に空芯コイル３００の巻数よりも多くても良い。

例えば、２相用コイルセット３２の各空芯コイル３００の巻数が１５回であるとした場合、小空芯コイル３１Ａ又は大空芯コイル３１Ｂの巻数は１６－１７回である。より詳しくは、小空芯コイル３１Ａの巻数は１６回であり、大空芯コイル３１Ｂの巻数は１７回であることが望ましい。
また、これに限定されるものではない。コイルインピーダンスの変化を考慮した場合は、小空芯コイル３１Ａ及び大空芯コイル３１Ｂの何れも巻数を１６回にすることも効果的である。

以上のように、本実施形態のリニアモータ１００においては、１相用コイルセット３１の巻数が２相用コイルセット３２の巻数よりも多いので、コイルインピーダンスの低下及び推力の減少を補うことができる。

本実施形態の３相コイル構造体３０は、隣り合う一対の２相用コイルセット３２（２相用コイルセットペア３２Ｐ）が軸心方向に積層されており、積層された２つの２相用コイルセットペア３２Ｐに対して、軸心方向の両側に夫々１相用コイルセット３１が設けられており、一方の１相用コイルセット３１の大空芯コイル３１Ｂの両端部が、他方の１相用コイルセット３１の両端部と反対側に屈曲している（図５、図７参照）。

また、上述したように、３相コイル構造体３０は全体として６ｔの厚みを有する。１相用コイルセット３１が小空芯コイル３１Ａ及び大空芯コイル３１Ｂからなり、２相用コイルセット３２が２つの空芯コイル３００からなるので、３相コイル構造体３０全体としては、８つの空芯コイルが積層しているにも関わらず、厚みを６ｔに抑制しており、３相コイル構造体３０がコンパクト化されている。

また、本実施形態のリニアモータ１００では、上述の如く、３相コイル構造体３０における扁平な小空芯コイル３１Ａが大空芯コイル３１Ｂの短辺部３１３Ｂ、３１４Ｂと同一面内に配置されており、介在部４０（３相コイル構造体３０）の厚みが磁石ユニット１３同士間の間隔よりも薄く、固定子１０（一対のヨーク板１１）における前記隙間が前記一長辺を除く他の３辺で形成されている。よって、斯かる３辺の何れかからも可動子２０（介在部４０）を固定子１０内に挿入でき、作業の自由度が高まる。

また、本実施形態のリニアモータ１００においては、上述の如く、可動子２０の移動方向に係る固定子１０（一対のヨーク板１１）の両短辺側が開放されている。従って、複数の固定子１０を、固定子１０同士の短辺側が対向するように連設させることにより、可動子２０の移動距離を必要に応じて伸ばすことができる。

一般に、空芯コイルに対する磁束密度分布は、コイルの両端部にて１０％程度減少することが知られており、これに対応して永久磁石の長さを空芯コイルの中立線長にすることが効率的であって望ましい。

これに対して、本実施形態のリニアモータ１００では、大空芯コイル３１Ｂの両端側が屈曲しているものの、小空芯コイル３１Ａを扁平な形状にすることによって、小空芯コイル３１Ａを大空芯コイル３１Ｂの短辺部３１３Ｂ，３１４Ｂと同一面内に配置している。よって、各永久磁石１３１の長さＬＭを、上述の如く、中立線長Ｌｕ０と等しい長さにすることを実現しており、推力を効率的に高めている。

本実施の形態のリニアモータ１００では、小空芯コイル３１Ａを両端が扁平な形状としているので、大空芯コイル３１Ｂのように両端を曲げる必要が無く、曲げのためのプレス装置が不要となる。
また、大空芯コイル３１Ｂのようなクランク部（屈曲部３１８Ｂ）が無いので、クランク部での磁束に対する効率の低下が無く小空芯コイル３１Ａの全長を十分に活用できる。

そして、本実施形態のリニアモータ１００では、小空芯コイル３１Ａの長辺部３１１Ａ，３１２Ａと、大空芯コイル３１Ｂの長辺部３１１Ｂ，３１２Ｂとの間には隙間２００が形成されており、隙間２００を通して、大空芯コイル３１Ｂの内周側の引き出し線３１５Ｂが大空芯コイル３１Ｂの外周側に引き出されている。
大空芯コイル３１Ｂの内周側の引き出し線３１５Ｂを外側に引き出すためには、引き出し線３１５Ｂが大空芯コイル３１Ｂの厚み方向の端面上を通ることから、３相コイル構造体３０の厚みを厚くする結果を招く。これに対して、本実施形態のリニアモータ１００では、隙間２００を通して引き出し線３１５Ｂを大空芯コイル３１Ｂの外周側に引き出すので、厚みを厚くすることなく、３相コイル構造体３０をコンパクト化できる。

本実施の形態では、平角線を用いるコイルを例に挙げて説明したが、丸線を用いるコイルにおいても本発明の効果を発揮することができる。
丸線の場合には、（厚み方向が平角線よりも短いので）二つの空芯コイル（２相用コイルセット３２）を４層とすることができ、その場合には大空芯コイル３１Ｂ及び小空芯コイル３１Ａはアルファ巻又は単純巻き（２層）どちらでも良い。

＜変形例＞
以上では、可動子２０が１つの３相コイル構造体３０を有する場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。可動子２０が複数の３相コイル構造体３０を有するように構成しても良い。以下、可動子２０が３つの３相コイル構造体３０を有する場合を例に挙げて詳しく説明する。

図１１は、本実施形態のリニアモータ１００の可動子２０の変形例を例示する例示図である。便宜上、図１１では、保持部２１の図示を省略している。変形例に係る可動子２０は３つの３相コイル構造体３０Ｘ，３０Ｙ，３０Ｚを有している。

３つの３相コイル構造体３０Ｘ，３０Ｙ，３０Ｚは隙間なくこの順に並設されている。３つの３相コイル構造体３０Ｘ，３０Ｙ，３０Ｚは各３相コイル構造体の幅方向に並設されている。３つの３相コイル構造体３０Ｘ，３０Ｙ，３０Ｚがモールド材５０を用いてモールディング処理されることによって一体化され、介在部４０が形成されている。介在部４０は、３つの３相コイル構造体３０Ｘ，３０Ｙ，３０Ｚの並設方向を長さ方向とする矩形の板形状を成している。

３相コイル構造体３０Ｘは、１相用コイルセット３１Ｘ及び２相用コイルセット３２Ｘを備えており、１相用コイルセット３１Ｘは小空芯コイル３１ＡＸ及び大空芯コイル３１ＢＸを有している。また、３相コイル構造体３０Ｙは、１相用コイルセット３１Ｙ及び２相用コイルセット３２Ｙを備えており、１相用コイルセット３１Ｙは小空芯コイル３１ＡＹ及び大空芯コイル３１ＢＹを有している。そして、３相コイル構造体３０Ｚは、１相用コイルセット３１Ｚ及び２相用コイルセット３２Ｚを備えており、１相用コイルセット３１Ｚは小空芯コイル３１ＡＺ及び大空芯コイル３１ＢＺを有している。
３相コイル構造体３０Ｘ，３０Ｙ，３０Ｚの夫々は、上述した３相コイル構造体３０と同じ構成を有しているので、詳しい説明は省略する。

変形例に係るリニアモータ１００において、３相コイル構造体３０Ｘの１相用コイルセット３１ＸはＶ相用であり、３相コイル構造体３０Ｙの１相用コイルセット３１ＹはＷ相用であり、３相コイル構造体３０Ｚの１相用コイルセット３１ＺはＵ相用である。即ち、３相コイル構造体３０Ｘ，３０Ｙ，３０Ｚの１相用コイルセット３１Ｘ、３１Ｙ、３１Ｚは、夫々Ｖ相、Ｗ相、Ｕ相に対応している。

なお、以上の記載に限定されるものではなく、可動子２０が２つの３相コイル構造体３０を有するように構成しても良く、可動子２０が４つ以上の３相コイル構造体３０を有するように構成しても良い。

このように、可動子２０が複数の３相コイル構造体３０を有する場合、各３相コイル構造体３０の１相用コイルセット３１は並設方向に沿って、夫々Ｖ相、Ｗ相、Ｕ相の順序に繰り返して適用される。
例えば、可動子２０が２つの３相コイル構造体３０を有する場合は、各３相コイル構造体３０の１相用コイルセット３１は３相コイル構造体３０の並設方向に沿って、夫々Ｖ相、Ｗ相に適用される。可動子２０が４つ以上の３相コイル構造体３０を有する場合は、各３相コイル構造体３０の１相用コイルセット３１は３相コイル構造体３０の並設方向に沿って、夫々Ｖ相、Ｗ相、Ｕ相、Ｖ相…に適用される。

開示された実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上述の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１１ ヨーク板
１２ 連結部
１３ 磁石ユニット
３０ ３相コイル構造体
３１ １相用コイルセット
３１Ａ 小空芯コイル
３１Ｂ 大空芯コイル
３２ ２相用コイルセット
３２Ｐ ２相用コイルセットペア
１００ リニアモータ
２００ 隙間
３００ 空芯コイル
３１１Ａ，３１２Ａ，３１１Ｂ，３１２Ｂ，３２１，３２２ 長辺部
３１３Ａ，３１４Ａ，３１３Ｂ，３１４Ｂ，３２３，３２４ 短辺部
３１５Ａ，３１６Ａ，３１５Ｂ，３１６Ｂ，３２５，３２６ 引き出し線
３１７Ｂ 面（他側の面）
３１８Ｂ 屈曲部
３１９Ｂ 面（他側の面）
１３１ 永久磁石

Claims (12)

1. 隣り合うように同一面内に並設された、同寸法の長方形の空芯コイルを複数含む２相用コイルセットを備える３相コイル構造体において、
   前記２相用コイルセットの隣り合う長辺部同士を跨ぐように配置された、長さが異なる２つの空芯コイルを含む１相用コイルセットを備えており、
   前記２つの空芯コイルは、両端側で曲げられた大空芯コイル及び扁平な小空芯コイルである３相コイル構造体。
2. 前記大空芯コイル及び前記小空芯コイルの夫々の厚みは前記２相用コイルセットの１／２であり、
   前記1相用コイルセット及び前記２相用コイルセットを合わせた場合の厚みは、前記大空芯コイル、前記小空芯コイル及び前記２相用コイルセットの夫々の厚みの和よりも薄い請求項１に記載の３相コイル構造体。
3. 前記大空芯コイル及び前記小空芯コイルの少なくとも一方の巻数が前記２相用コイルセットの空芯コイルよりも多い請求項１又は２に記載の３相コイル構造体。
4. 前記大空芯コイルの両端側は、前記大空芯コイルの軸心方向にて一側へクランク形状に屈曲しており、
   前記小空芯コイルは、前記大空芯コイルと同一軸心上にて前記大空芯コイルの前記一側に配置され、
   前記大空芯コイルの短辺部は、他側の面が前記２相用コイルセットの空芯コイルの端部と夫々接している請求項１から３の何れか一項に記載の３相コイル構造体。
5. 前記大空芯コイルの長さは前記２相用コイルセットの空芯コイルと等しく、
   前記小空芯コイルの長さは、前記大空芯コイルの長辺部の扁平部分の長さよりも長く、前記大空芯コイルの前記両短辺部間の距離よりも短い請求項４に記載の３相コイル構造体。
6. 前記大空芯コイル及び前記小空芯コイルは、一方の引き出し線が内周側に配置され、他方の引き出し線が外周側に配置されている請求項１から５のいずれか一項に記載の３相コイル構造体。
7. 前記大空芯コイルの長辺部及び前記小空芯コイルの長辺部の間には、前記大空芯コイルの内側の引き出し線が通る隙間が形成されている請求項６に記載の３相コイル構造体。
8. 隣り合うように同一面内に並設された２つの２相用コイルセットからなる２相用コイルセットペアが積層されており、
   積層方向において、積層された前記２相用コイルセットペアの両側に、前記１相用コイルセットが夫々設けられ、
   各１相用コイルセットの前記大空芯コイルは夫々の両端側が互いに反対向きに屈曲している請求項１から７のいずれか一項に記載の３相コイル構造体。
9. 対向配置された一対のヨーク板と、各ヨーク板の内側面に設けられた磁石の列とを備えるリニアモータにおいて、
   請求項１から８のいずれか一項に記載の３相コイル構造体が、一方のヨーク板の磁石の列と、他方のヨーク板の磁石の列との間に介在しているリニアモータ。
10. 各ヨーク板は矩形であり、
    前記一対のヨーク板は、対応する一長辺同士のみが連結され、
    各磁石は、各ヨーク板の前記一長辺から前記一長辺と対向する対向辺に向けて延びており、
    前記３相コイル構造体の各空芯コイルの長さ方向が、前記磁石の長さ方向と一致している請求項９に記載のリニアモータ。
11. 各磁石の長さは、前記大空芯コイルの前記長辺部の前記扁平部分の長さよりも長い請求項９又は１０に記載のリニアモータ。
12. 複数の前記３相コイル構造体が、前記１相用コイルセットがＶ相、Ｗ相、Ｕ相の順になるように、前記磁石の並設方向に並設されている請求項９から１１の何れか一項に記載のリニアモータ。

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