JP4078870B2 - Moving coil linear motor - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可動コイル型リニアモータに関し、さらに詳しくは、永久磁石を有する固定子と電機子コイルを有する可動子とを備え、カーテン等の搬送に用いられる可動コイル型リニアモータに関する。
【0002】
【従来の技術】
固定子側の界磁として永久磁石を用い、この界磁が発生する磁束を効率よく使用するために電機子コイルに鉄心やヨークを設けた可動コイル型リニアモータは、カーテン等の搬送用として広く使用されている。このような可動コイル型リニアモータにおいて、固定子に対する可動子の進行方向に垂直な方向での磁気的平衡を得るのは非常に困難である。
【0003】
通常は、固定子の長手方向に対して可動子の円滑な進行を確保しながら、その進行方向に垂直な方向における可動子の固定子に対する位置を規制するガイド機構が必要になる。このガイド機構は、可動子の進行方向が鉛直方向でない場合は、可動子に掛かる重力を受け止めるためにも必要である。
【0004】
図9は、従来の可動コイル型リニアモータの構造例を示す断面図である。アルミニウムの押出し成形等によって作られる固定子レール1の内部空間に、永久磁石41を有するリニアモータ固定子4と電機子コイル32を有するリニアモータ可動子3が配置されている。電機子コイル32は樹脂製のコイルボビン31に銅線を巻回したものであり、樹脂製のガイド部材35に固定されている。
【0005】
ガイド部材35の左右両端は、固定子レール1の内面に形成されたガイド突起1bに係合し、固定子レール1の長手方向(紙面に垂直な方向)には摺動自在であるが、その垂直方向(上下方向及び左右方向)には動きが規制されている。このようなガイド機構により、電機子コイル32を含むリニアモータ可動子3は、固定子レール1(に固定されたリニアモータ固定子4)の長手方向には円滑に進行できるが、その進行方向に垂直な方向におけるニアモータ固定子4に対する位置が規制される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、リニアモータ可動子3のガイド部材35は、固定子レール1のガイド突起1bとの円滑な摺動性能を確保するために、摩擦力の小さい樹脂材料で作られている。また、コイルボビン31は、巻回される銅線とその内側に配置される鉄心との絶縁性能を確保するために樹脂成形品が使用される。従来は、これら2つの部材が個別の部材として作られ、管理され、組み立てられていたので、部品点数が多くなり、管理コストや組立コストを削減する観点から改善の余地があった。
【0007】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、従来の可動コイル型リニアモータの部品点数を削減してコスト低減を図ることができる合理的な構造を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明による可動コイル型リニアモータは、界磁用の永久磁石を有する固定子が固定された固定子レールと、コイルボビンに巻回された電機子コイルを有する可動子と、前記固定子レールの長手方向における前記可動子の前記固定子レールに対する円滑な移動を確保すると共に前記固定子レールの長手方向に垂直な方向における前記可動子の前記固定子レールに対する位置を規制するガイド機構とを備え、前記電機子コイルと前記永久磁石との間に作用する電磁力によって前記固定子レールの長手方向に沿って前記可動子が移動する可動コイル型リニアモータであって、前記ガイド機構は、前記電機子コイルのコイルボビンの鍔部から前記固定子レールの長手方向に垂直な方向に突出する摺動部と、前記固定子レールに設けられたガイド突起とからなり、前記ガイド突起が前記摺動部を前記固定子レールの長手方向に沿って摺動自在に保持すると共に、その摺動方向に垂直な方向における位置を規制し、前記可動子は前記固定子レールの長手方向に所定ピッチで配設された複数の電機子コイルを有し、前記複数の電機子コイルのコイルボビンのうち、所定個数に1個の割合で前記摺動部が設けられ、前記コイルボビンの鍔部から軸方向に垂直な方向に、かつ、両側に前記摺動部が形成され、前記複数の電機子コイルを所定ピッチで保持する可動子ヨークに対する前記コイルボビンの固定角度を所定個数に1個の割合で90度変えることにより、所定個数に1個の割合で前記コイルボビンの摺動部が前記ガイド突起に係合するように構成されている。
【0009】
このような構成によれば、コイルボビンと摺動部材が別部材であった従来の構成に比べて部品点数及び組立工数が削減されるので、可動コイル型リニアモータのコスト低減が可能になる。また、複数の摺動部と固定子レールのガイド突起との接触面積(ひいては摺動抵抗)の増加を抑えることができる。あるいは、複数の摺動部の寸法ばらつきに起因する摺動部とガイド突起との摺動抵抗の増加を抑えることができる。さらに、2種類のコイルボビン(摺動部付きと摺動部無し)を用意する必要がなくなるので、樹脂成形の金型コストや部品の管理コストの面で有利になる。
【0010】
好ましい実施形態において、前記コイルボビンと前記摺動部が樹脂成形によって一体に形成されている。これにより、可動コイル型リニアモータの更なるコスト低減が可能になる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
【0016】
図1は、参考形態に係るリニアモータの全体を示す断面図である。このリニアモータは、固定子レール1とその内部空間に配置されたリニアモータ可動子3、リニアモータ固定子4及び整流基板5を備えている。
【0017】
固定子レール1は略C字形状の断面を有し、アルミの押出し成形等により形成される。その内面には、リニアモータ固定子4を保持する磁石保持突起1a、リニアモータ可動子3を摺動自在に案内するガイド突起1b、及び整流基板5を保持する基板保持突起1cがそれぞれ形成されている。リニアモータ固定子4は、磁気回路を構成する永久磁石41及び固定子ヨーク42を有する。リニアモータ可動子3は、電機子コイル32とその鉄心33及び可動子ヨーク34を有する。整流基板5は電機子コイル32に接続されたブラシ6と電気接触し、コントローラから出力される駆動電圧を電機子コイル32に供給する働きを有する。
【0018】
図2は、コントローラのブロック図である。コントローラ2は整流平滑部2a、電圧調整部2b及び正負反転部2cから構成されている。コントローラ2の入力側(整流平滑部2aの入力端子)は商用電源(AC電圧)に接続され、出力側(正負反転部2cの出力端子)は整流基板5及びブラシを介して電機子コイル32に接続されている。
【0019】
整流平滑部2aは商用電源(AC電圧)をDC電圧に変換する。電圧調整部2bはFETのようなスイッチング素子とそのゲート制御回路とを有し、整流平滑部2aで得られたDC電圧からリニアモータへの調整された出力電圧を生成する。正負反転部2cはリレーにより構成されている。このような構成によりコントローラ2は、リニアモータ可動子3を所定の速度で駆動するのに必要な正負の駆動電圧を商用電源から生成し、整流基板5及びブラシを介して電機子コイル32に駆動電圧を供給する。
【0020】
図3は、リニアモータ可動子3の構造を示す斜視図である。リニアモータ可動子3は、電機子コイル32とその鉄心33及び可動子ヨーク34を有する。電機子コイル32は、樹脂成形品であるコイルボビン31の周りに銅線を略円筒形に巻回したものである。鉄心33及び可動子ヨーク34は、電機子コイル32が発生する磁束が通る磁気回路を形成する。これにより、界磁である永久磁石41と電機子コイル32との間に働く電磁力が強められる。
【0021】
また、可動子ヨーク34は、複数の鉄心33を所定間隔で機械的に保持する働きも有する。鉄心33は可動子ヨーク34に対して例えばかしめ接合によって固定され、それぞれの鉄心33の周囲に電機子コイル32が一つずつ配置されている。本参考形態では隣接する電機子コイルの間隔が、リニアモータ固定子4の永久磁石41の磁極ピッチP(図5参照)に対して2P/3となるように設定され、これにより三相リニアモータが構成されている。
【0022】
それぞれの電機子コイル32の一端側は、ブラシ台61に固定された個別のブラシ6に電気接続されており、他端側は共通接続されている。前述のコントローラ2から出力される正負の駆動電圧は、整流基板5及びブラシ6を介して電機子コイル32に供給される。電機子コイル32に流れる電流と永久磁石41が発生する磁束との間に働く電磁力によってリニアモータが動作する。すなわち、永久磁石41が固定されたリニアモータ固定子4に対して、電機子コイル32が固定されたリニアモータ可動子3が直線的に移動する。なお、上述の三相リニアモータの構成に限らず、二相や四相以上の多相リニアモータの構成を採用してもよい。
【0023】
図4は、電機子コイル32を構成するコイルボビン31の斜視図である。コイルボビン31は、銅線が巻回されると共に鉄心が挿入され両者を絶縁する円筒部31bと、その両端部に位置して巻回された銅線を保持する一対の鍔部31aとを有する。また、一方の鍔部31aから軸方向と直角に両側に一対の摺動部31cが突出している。この一対の摺動部31cは、図1及び図3から分かるように、固定子レール1の内面に形成された一対のガイド突起1bに対して係合し、固定子レール1の長手方向に摺動自在である。
【0024】
図5は、リニアモータ固定子4の構造を示す斜視図である。リニアモータ固定子4は、界磁である複数の永久磁石41が細長い板状の固定子ヨーク42の長手方向に一列に配設されてなる。図1から分かるように、固定子レール1の内面に形成された一対の磁石保持突起1aに固定子ヨーク42の幅方向両端部が係合するようにして、リニアモータ固定子4が固定子レール1の内部空間上部に配置されている。
【0025】
固定子レール1の略全長にわたってリニアモータ固定子4の固定子ヨーク42が設けられ、固定子ヨーク42の略全長にわたって複数の永久磁石41が一列に並んでいる。複数の永久磁石41は、表側にN極とS極が交互に並ぶように固定子ヨーク42に固定されている。固定子ヨーク42と複数の永久磁石41は、お互い作用する磁気吸引力によって固定されているが、接着剤等を併用して固定してもよい。隣り合う永久磁石41の磁極ピッチが図6にPで示されている。
【0026】
永久磁石41の表側(固定子ヨーク42と反対側)の面(下面)は、図1に示すようにリニアモータ可動子3の鉄心33の上面と所定のギャップを挟んで対向する。永久磁石41と鉄心33との間には磁気吸引力が働く。しかし、永久磁石41を含むリニアモータ固定子4は固定子レール1の磁石保持突起1aによって固定され、鉄心33を含むリニアモータ可動子3はコイルボビン31の摺動部31cと固定子レール1のガイド突起1bとの係合によって上下方向の動きが規制されている。したがって、永久磁石41と鉄心33との間(リニアモータ固定子4とリニアモータ可動子3との間)のギャップは一定に保たれ、良好な推力特性を有するリニアモータが構成されている。
【0027】
図6は、整流基板5の導電パターンを示す図である。整流基板5は、固定子レール1の略全長にわたる細長いプリント配線板51であり、固定子レール1の基板保持突起1cに固定されている。整流基板5のブラシ6と接触する面には、図6に示すような長手方向に延びる一対の導電(銅箔)パターン52,53がエッチング等によって形成されている。
【0028】
それぞれの銅箔パターン52,53には、整流基板5の高さ方向の略中央部に所定のピッチで配置されたブラシ接触部52a及び53aが形成されている。つまり、上側の銅箔パターン52に形成されたブラシ接触部52aと下側の銅箔パターン53に形成されたブラシ接触部53aとが長手方向に所定のピッチPで交互に配置されている。このピッチPは前述の永久磁石41の磁極ピッチPと同じである。
【0029】
一対の銅箔パターン52,53はコントローラ2から出力される正負の駆動電圧に接続されている。例えば、上側の銅箔パターン52が正の駆動電圧に接続され、下側の銅箔パターン53が負の駆動電圧に接続されている。互いに逆の接続でもよい。
【0030】
前述のように、各電機子コイル32の一端側に電気接続されたブラシ6がリニアモータ可動子3のブラシ台61に固定されており、そのピッチ(隣接ブラシ間隔)は2P/3である。リニアモータ可動子3が固定子レール1の長手方向に移動するときに、ブラシ6は整流基板5の高さ方向の略中央部を摺接しながら移動する。したがって、リニアモータ可動子3の移動(進行)に伴って、ブラシ6は整流基板5の長手方向に配置されたブラシ接触部52a及び53aに交互に接触する。こうして、それぞれの電機子コイル32に正負の駆動電圧(電流)が整流基板5及びブラシ6を介して交互に供給される。
【0031】
なお、各電機子コイル32に正負の駆動電圧を交互に供給する方法は、整流基板5及びブラシ6を用いる方法に限らず、他の方法を用いてもよい。例えばカールコードを用いてブラシレスモータを構成する方法もある。
【0032】
上述のように、本参考形態の構成によれば、固定子レール1のガイド突起1bと摺動自在に係合するリニアモータ可動子3の摺動部31cがコイルボビン31の鍔部31aに一体に形成されているので、コイルボビンと摺動部材が別部材であった従来の構成に比べて部品点数及び組立工数が削減され、可動コイル型リニアモータのコスト低減が可能になる。
【0033】
図7は、別の参考形態に係るリニアモータを構成するリニアモータ可動子3の斜視図である。なお、リニアモータ固定子4及び整流基板5を含む他の部分については、上記の参考形態と同じ構成であり、図示及び説明を省略する。
【0034】
上記の参考形態では、リニアモータ可動子3が三相1極のモータを構成しているが、負荷の形態によってはより大きな推進力(駆動力)が必要となる場合がある。その場合は、リニアモータの断面形状(図1)を大きくする必要がある。あるいは、リニアモータ可動子3の進行方向に配置された電機子コイル32の数を増加する必要がある。
【0035】
参考形態は、電機子コイル32の数を増加する場合に適した構造を提供するものであり、上記の参考形態のようにすべてのコイルボビン31に摺動部31cを設けるのではなく、複数個のコイルボビン31に1個の割合で摺動部31cを設ける。図7の例では、4個のコイルボビン31に1個の割合で、すなわち3個置きに摺動部31cが設けられ、三相3極モータが構成されている。
【0036】
こうすることにより、複数の摺動部31cと固定子レール1のガイド突起1bとの接触面積(ひいては摺動抵抗)の増加を抑えることができる。あるいは、複数の摺動部31cの寸法ばらつきに起因する摺動部31cとガイド突起1bとの摺動抵抗の増加を抑えることができる。
【0037】
この参考形態では、全体の1/4の数のコイルボビン31にガイド突起1bが設けられ、他のコイルボビン31'にはガイド突起1bが設けられない。すなわち、2種類のコイルボビン31及び31'が用意される。もちろん、上記の参考形態のように、ガイド突起1bが形成された1種類のコイルボビン31のみを用意し、不要なガイド突起1bを切除することによって他のコイルボビン31'として使用することも可能である。
【0038】
図8は、本発明の実施形態に係るリニアモータを構成するリニアモータ可動子3の斜視図である。この実施形態でも、リニアモータ固定子4及び整流基板5を含む他の部分については、上記の参考形態と同じ構成であり、図示及び説明を省略する。
【0039】
上述のように、参考形態では、2種類のコイルボビン31及び31'が必要である。あるいは、ガイド突起1bが形成された1種類のコイルボビン31から他のコイルボビン31'を作るために不要なガイド突起1bを切除することが必要になる。
【0040】
本実施形態では、ガイド突起1bが形成された1種類のコイルボビン31のみを用意し、ガイド機能を持たせないコイルボビン31については、図8に示すように可動子ヨーク34に対するコイルボビン31の向きを90度回転させて固定している。こうすることにより、2種類のコイルボビンを用意する必要がなくなるので、樹脂成形の金型コストや部品の管理コストの面で有利になる。
【0041】
なお、実施形態では9個の電機子コイル32を用いて三相3極モータを構成しているが、本発明はこれに限定されるわけではない。また、ガイド機能を持たせるコイルボビンと持たせないコイルボビンとの比率及び配置についても、図7及び図8に示す例に限定されるわけではない。負荷の形態等を考慮して適切に設定すればよい。
【0042】
上述のように本実施例においては、実施例1と同様に、コイルボビンと可動子ガイド片が一体化されているため、部品点数を削減して安価にできるとともに、コイルボビンを選択的に配置することにより固定子ガイドと可動子ガイド片の接触面積を調整できるため、負荷の形態から大推力が必要となり可動子が長尺化した場合においても摺動摩擦抵抗があまり増加しない可動コイル型リニアモータが構成できる。
【0043】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の可動コイル型リニアモータによれば、固定子レールのガイド突起と摺動自在に係合するリニアモータ可動子の摺動部がコイルボビンの鍔部に一体に形成されているので、コイルボビンと摺動部材が別部材であった従来の構成に比べて部品点数及び組立工数が削減され、可動コイル型リニアモータのコスト低減が可能になる。
【0044】
また、複数の電機子コイルのコイルボビンのうち、所定個数に1個の割合で摺動部を設けることにより、複数の摺動部と固定子レールのガイド突起との摺動抵抗の増加を抑えて、可動子の固定子に対する円滑な移動が確保される。
【0045】
更に、可動子ヨークに対するコイルボビンの固定角度を所定個数に1個の割合で90度変えることにより、2種類のコイルボビンを用意することなく1種類のコイルボビンのみで、所定個数に1個の割合で摺動部がガイド突起に係合するように構成することができるので、樹脂成形の金型コストや部品の管理コストの面で有利になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】参考形態に係るリニアモータの全体を示す断面図である。
【図2】コントローラのブロック図である。
【図3】リニアモータ可動子の構造を示す斜視図である。
【図4】電機子コイルを構成するコイルボビンの斜視図である。
【図5】リニアモータ固定子の構造を示す斜視図である。
【図6】整流基板の導電パターンを示す図である。
【図7】参考形態に係るリニアモータを構成するリニアモータ可動子の斜視図である。
【図8】本発明の実施形態に係るリニアモータを構成するリニアモータ可動子の斜視図である。
【図9】従来の可動コイル型リニアモータの構造例を示す断面図である。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a moving coil linear motor, and more particularly to a moving coil linear motor that includes a stator having a permanent magnet and a mover having an armature coil and is used for transporting a curtain or the like.
[0002]
[Prior art]
A movable coil type linear motor that uses a permanent magnet as the field on the stator side and an iron core or yoke on the armature coil to efficiently use the magnetic flux generated by this field is widely used for conveying curtains and the like. in use. In such a moving coil linear motor, it is very difficult to obtain a magnetic balance in a direction perpendicular to the moving direction of the mover relative to the stator.
[0003]
Normally, a guide mechanism is required that regulates the position of the mover relative to the stator in the direction perpendicular to the moving direction while ensuring the smooth advance of the mover with respect to the longitudinal direction of the stator. This guide mechanism is also necessary for receiving gravity applied to the mover when the moving direction of the mover is not the vertical direction.
[0004]
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a structural example of a conventional moving coil linear motor. A linear motor stator 4 having a permanent magnet 41 and a linear motor movable element 3 having an armature coil 32 are arranged in an internal space of the stator rail 1 made by extrusion molding of aluminum or the like. The armature coil 32 is obtained by winding a copper wire around a resin coil bobbin 31 and is fixed to a resin guide member 35.
[0005]
The left and right ends of the guide member 35 engage with guide protrusions 1b formed on the inner surface of the stator rail 1, and are slidable in the longitudinal direction (direction perpendicular to the paper surface) of the stator rail 1, Movement is restricted in the vertical direction (vertical direction and horizontal direction). By such a guide mechanism, the linear motor movable element 3 including the armature coil 32 can smoothly travel in the longitudinal direction of the stator rail 1 (the linear motor stator 4 fixed to the stator rail 1). The position with respect to the near motor stator 4 in the vertical direction is restricted.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the guide member 35 of the linear motor movable element 3 is made of a resin material having a small frictional force in order to ensure smooth sliding performance with the guide protrusion 1 b of the stator rail 1. Further, the coil bobbin 31 is made of a resin molded product in order to ensure insulation performance between the wound copper wire and the iron core disposed inside thereof. Conventionally, these two members have been made, managed, and assembled as individual members, so that the number of parts is increased, and there is room for improvement from the viewpoint of reducing management costs and assembly costs.
[0007]
The present invention has been made in view of the above problems, and its object is to provide a rational structure capable of reducing the number of parts of a conventional moving coil linear motor and reducing the cost. Is to provide.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
A moving coil linear motor according to the present invention includes a stator rail to which a stator having a permanent magnet for field is fixed, a mover having an armature coil wound around a coil bobbin, and the length of the stator rail. A guide mechanism that ensures smooth movement of the mover relative to the stator rail in a direction and restricts the position of the mover relative to the stator rail in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the stator rail, A movable coil type linear motor in which the mover moves along the longitudinal direction of the stator rail by electromagnetic force acting between the armature coil and the permanent magnet, wherein the guide mechanism includes the armature coil A sliding portion projecting from a flange portion of the coil bobbin in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the stator rail, and a guide projection provided on the stator rail Consists, together with the guide protrusion slidably held along the sliding portion in the longitudinal direction of the stator rail, to regulate the position in the direction perpendicular to the sliding direction, the movable element is the fixed A plurality of armature coils arranged at a predetermined pitch in the longitudinal direction of the slave rail, and the sliding portions are provided at a ratio of one to a predetermined number of coil bobbins of the plurality of armature coils, The sliding part is formed in a direction perpendicular to the axial direction from the flange part of the coil bobbin and on both sides, and the fixed angle of the coil bobbin with respect to the mover yoke holding the plurality of armature coils at a predetermined pitch is set to a predetermined number. By changing 90 degrees at a rate of one, the sliding portion of the coil bobbin is configured to engage with the guide protrusion at a rate of one per predetermined number.
[0009]
According to such a configuration, the number of parts and the number of assembling steps can be reduced as compared with the conventional configuration in which the coil bobbin and the sliding member are separate members, so that the cost of the movable coil linear motor can be reduced. Further, it is possible to suppress an increase in contact area (and consequently sliding resistance) between the plurality of sliding portions and the guide projections of the stator rail. Alternatively, it is possible to suppress an increase in sliding resistance between the sliding portion and the guide protrusion due to the dimensional variation of the plurality of sliding portions. Furthermore, since it is not necessary to prepare two types of coil bobbins (with and without sliding portions), it is advantageous in terms of resin molding die costs and component management costs.
[0010]
In a preferred embodiment, the coil bobbin and the sliding portion are integrally formed by resin molding. Thereby, the further cost reduction of a movable coil type linear motor is attained.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0016]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an entire linear motor according to a reference embodiment. The linear motor includes a stator rail 1, a linear motor movable element 3, a linear motor stator 4, and a rectifying substrate 5 disposed in the internal space of the stator rail 1.
[0017]
The stator rail 1 has a substantially C-shaped cross section and is formed by extrusion molding of aluminum or the like. A magnet holding projection 1a for holding the linear motor stator 4, a guide projection 1b for slidably guiding the linear motor mover 3, and a substrate holding projection 1c for holding the rectifying substrate 5 are formed on the inner surface. Yes. The linear motor stator 4 includes a permanent magnet 41 and a stator yoke 42 that constitute a magnetic circuit. The linear motor movable element 3 includes an armature coil 32, its iron core 33, and a movable element yoke 34. The rectifying substrate 5 is in electrical contact with the brush 6 connected to the armature coil 32 and has a function of supplying a drive voltage output from the controller to the armature coil 32.
[0018]
FIG. 2 is a block diagram of the controller. The controller 2 includes a rectifying / smoothing unit 2a, a voltage adjusting unit 2b, and a positive / negative inversion unit 2c. The input side of the controller 2 (input terminal of the rectifying / smoothing unit 2a) is connected to a commercial power supply (AC voltage), and the output side (output terminal of the positive / negative reversing unit 2c) is connected to the armature coil 32 via the rectifying substrate 5 and the brush. It is connected.
[0019]
The rectifying / smoothing unit 2a converts a commercial power supply (AC voltage) into a DC voltage. The voltage adjusting unit 2b includes a switching element such as an FET and a gate control circuit thereof, and generates an adjusted output voltage to the linear motor from the DC voltage obtained by the rectifying / smoothing unit 2a. The positive / negative reversing unit 2c is configured by a relay. With such a configuration, the controller 2 generates positive and negative drive voltages necessary for driving the linear motor movable element 3 at a predetermined speed from the commercial power source, and drives the armature coil 32 via the rectifying substrate 5 and the brush. Supply voltage.
[0020]
FIG. 3 is a perspective view showing the structure of the linear motor movable element 3. The linear motor movable element 3 includes an armature coil 32, its iron core 33, and a movable element yoke 34. The armature coil 32 is obtained by winding a copper wire in a substantially cylindrical shape around a coil bobbin 31 that is a resin molded product. The iron core 33 and the mover yoke 34 form a magnetic circuit through which the magnetic flux generated by the armature coil 32 passes. Thereby, the electromagnetic force which acts between the permanent magnet 41 which is a field magnet and the armature coil 32 is strengthened.
[0021]
The mover yoke 34 also has a function of mechanically holding the plurality of iron cores 33 at predetermined intervals. The iron core 33 is fixed to the mover yoke 34 by caulking, for example, and one armature coil 32 is arranged around each iron core 33. Spacing between adjacent armature coils in this preferred embodiment is configured such that 2P / 3 the pole pitch P of the permanent magnets 41 of the linear motor stators 4 (see FIG. 5), which enables the three-phase linear motor Is configured.
[0022]
One end side of each armature coil 32 is electrically connected to an individual brush 6 fixed to the brush base 61, and the other end side is commonly connected. The positive and negative drive voltages output from the controller 2 are supplied to the armature coil 32 via the rectifying substrate 5 and the brush 6. The linear motor operates by an electromagnetic force acting between the current flowing through the armature coil 32 and the magnetic flux generated by the permanent magnet 41. That is, the linear motor movable element 3 to which the armature coil 32 is fixed moves linearly with respect to the linear motor stator 4 to which the permanent magnet 41 is fixed. In addition, you may employ | adopt the structure of not only the above-mentioned three-phase linear motor but the structure of a multiphase linear motor of two phases or four phases or more.
[0023]
FIG. 4 is a perspective view of the coil bobbin 31 constituting the armature coil 32. The coil bobbin 31 has a cylindrical portion 31b around which a copper wire is wound and an iron core is inserted to insulate the two, and a pair of flange portions 31a that hold the wound copper wire located at both ends thereof. Further, a pair of sliding portions 31c protrudes from both flange portions 31a on both sides at right angles to the axial direction. As can be seen from FIGS. 1 and 3, the pair of sliding portions 31 c engage with a pair of guide protrusions 1 b formed on the inner surface of the stator rail 1 and slide in the longitudinal direction of the stator rail 1. It is free to move.
[0024]
FIG. 5 is a perspective view showing the structure of the linear motor stator 4. The linear motor stator 4 includes a plurality of permanent magnets 41 as field magnets arranged in a line in the longitudinal direction of an elongated plate-like stator yoke 42. As can be seen from FIG. 1, the linear motor stator 4 is fixed to the stator rail so that both ends of the stator yoke 42 in the width direction engage with a pair of magnet holding protrusions 1a formed on the inner surface of the stator rail 1. 1 is disposed in the upper part of the internal space.
[0025]
A stator yoke 42 of the linear motor stator 4 is provided over substantially the entire length of the stator rail 1, and a plurality of permanent magnets 41 are arranged in a line over the substantially entire length of the stator yoke 42. The plurality of permanent magnets 41 are fixed to the stator yoke 42 so that N poles and S poles are alternately arranged on the front side. The stator yoke 42 and the plurality of permanent magnets 41 are fixed by a magnetic attractive force that interacts with each other, but may be fixed together with an adhesive or the like. The magnetic pole pitch of the adjacent permanent magnets 41 is indicated by P in FIG.
[0026]
The surface (lower surface) on the front side (opposite side of the stator yoke 42) of the permanent magnet 41 faces the upper surface of the iron core 33 of the linear motor movable element 3 with a predetermined gap as shown in FIG. A magnetic attractive force acts between the permanent magnet 41 and the iron core 33. However, the linear motor stator 4 including the permanent magnet 41 is fixed by the magnet holding projection 1a of the stator rail 1, and the linear motor movable element 3 including the iron core 33 is guided by the sliding portion 31c of the coil bobbin 31 and the stator rail 1. The vertical movement is regulated by the engagement with the protrusion 1b. Therefore, the gap between the permanent magnet 41 and the iron core 33 (between the linear motor stator 4 and the linear motor movable element 3) is kept constant, and a linear motor having good thrust characteristics is configured.
[0027]
FIG. 6 is a diagram showing a conductive pattern of the rectifying substrate 5. The rectifying substrate 5 is an elongated printed wiring board 51 that extends over substantially the entire length of the stator rail 1, and is fixed to the substrate holding protrusion 1 c of the stator rail 1. A pair of conductive (copper foil) patterns 52 and 53 extending in the longitudinal direction as shown in FIG. 6 are formed on the surface of the rectifying substrate 5 in contact with the brush 6 by etching or the like.
[0028]
Each of the copper foil patterns 52 and 53 is formed with brush contact portions 52 a and 53 a arranged at a predetermined pitch at a substantially central portion in the height direction of the rectifying substrate 5. That is, the brush contact portions 52a formed on the upper copper foil pattern 52 and the brush contact portions 53a formed on the lower copper foil pattern 53 are alternately arranged at a predetermined pitch P in the longitudinal direction. This pitch P is the same as the magnetic pole pitch P of the permanent magnet 41 described above.
[0029]
The pair of copper foil patterns 52 and 53 are connected to positive and negative drive voltages output from the controller 2. For example, the upper copper foil pattern 52 is connected to a positive drive voltage, and the lower copper foil pattern 53 is connected to a negative drive voltage. Connections opposite to each other may be used.
[0030]
As described above, the brush 6 electrically connected to one end side of each armature coil 32 is fixed to the brush base 61 of the linear motor movable element 3, and the pitch (adjacent brush interval) is 2P / 3. When the linear motor movable element 3 moves in the longitudinal direction of the stator rail 1, the brush 6 moves while being in slidable contact with a substantially central portion of the rectifying substrate 5 in the height direction. Therefore, as the linear motor movable element 3 moves (advances), the brush 6 alternately contacts the brush contact portions 52 a and 53 a arranged in the longitudinal direction of the rectifying substrate 5. Thus, positive and negative drive voltages (currents) are alternately supplied to the respective armature coils 32 via the rectifying substrate 5 and the brush 6.
[0031]
Note that the method of alternately supplying positive and negative drive voltages to each armature coil 32 is not limited to the method using the rectifying substrate 5 and the brush 6, and other methods may be used. For example, there is a method of configuring a brushless motor using a curl cord.
[0032]
As described above, the present according to the reference embodiment of the arrangement, integrally with the flange portion 31a of the sliding portion 31c is the coil bobbin 31 of the linear motor movable element 3 to engage freely in the guide protrusion 1b and sliding the stator rail 1 Since the coil bobbin and the sliding member are separate members, the number of parts and the number of assembling steps are reduced, and the cost of the movable coil linear motor can be reduced.
[0033]
FIG. 7 is a perspective view of a linear motor movable element 3 constituting a linear motor according to another reference embodiment. In addition, about the other part containing the linear motor stator 4 and the rectification | straightening board | substrate 5, it is the same structure as said reference form, and illustration and description are abbreviate | omitted.
[0034]
In the above reference embodiment, the linear motor movable element 3 constitutes a three-phase, one-pole motor, but a larger propulsive force (driving force) may be required depending on the form of the load. In that case, it is necessary to enlarge the cross-sectional shape (FIG. 1) of the linear motor. Alternatively, it is necessary to increase the number of armature coils 32 arranged in the traveling direction of the linear motor movable element 3.
[0035]
This reference form provides a structure suitable for increasing the number of armature coils 32. A plurality of sliding parts 31c are not provided on all coil bobbins 31 as in the above reference form. One coil bobbin 31 is provided with one sliding portion 31c. In the example of FIG. 7, a sliding portion 31c is provided at a rate of one for every four coil bobbins 31, that is, every three coil bobbins 31, and a three-phase three-pole motor is configured.
[0036]
By doing so, it is possible to suppress an increase in the contact area (and consequently the sliding resistance) between the plurality of sliding portions 31c and the guide protrusion 1b of the stator rail 1. Or the increase in the sliding resistance of the sliding part 31c and the guide protrusion 1b resulting from the dimensional dispersion | variation of the some sliding part 31c can be suppressed.
[0037]
In this reference embodiment, the guide protrusions 1b are provided on a quarter of the number of coil bobbins 31, and the guide protrusions 1b are not provided on the other coil bobbins 31 ′. That is, two types of coil bobbins 31 and 31 ′ are prepared. Of course, as in the above reference embodiment, it is possible to prepare only one type of coil bobbin 31 on which the guide protrusion 1b is formed and use it as another coil bobbin 31 'by cutting away the unnecessary guide protrusion 1b. .
[0038]
FIG. 8 is a perspective view of the linear motor movable element 3 constituting the linear motor according to the embodiment of the present invention . Also in this embodiment, other parts including the linear motor stator 4 and the rectifying substrate 5 have the same configuration as the above-described reference embodiment, and illustration and description thereof are omitted.
[0039]
As described above, the reference form requires two types of coil bobbins 31 and 31 ′. Alternatively, it is necessary to cut off unnecessary guide protrusions 1b in order to make another coil bobbin 31 'from one type of coil bobbin 31 on which the guide protrusions 1b are formed.
[0040]
In the present embodiment, only one type of coil bobbin 31 on which the guide protrusion 1b is formed is prepared, and for the coil bobbin 31 that does not have a guide function, the orientation of the coil bobbin 31 with respect to the mover yoke 34 is 90 as shown in FIG. It is rotated and fixed. By doing so, it is not necessary to prepare two types of coil bobbins, which is advantageous in terms of resin molding die costs and component management costs.
[0041]
In this embodiment, a nine-phase three-pole motor is configured using nine armature coils 32, but the present invention is not limited to this. Further, the ratio and arrangement of the coil bobbin having the guide function and the coil bobbin not having the guide function are not limited to the examples shown in FIGS. What is necessary is just to set suitably in consideration of the form etc. of load.
[0042]
As described above, in the present embodiment, the coil bobbin and the mover guide piece are integrated as in the first embodiment, so that the number of parts can be reduced and the cost can be reduced, and the coil bobbin can be selectively disposed. Because the contact area between the stator guide and the mover guide piece can be adjusted by this, a moving coil type linear motor that does not increase sliding frictional resistance even when the mover is lengthened due to the large thrust required from the load configuration it can.
[0043]
【The invention's effect】
As described above, according to the movable coil linear motor of the present invention, the sliding portion of the linear motor movable element that is slidably engaged with the guide protrusion of the stator rail is formed integrally with the flange portion of the coil bobbin. Therefore, the number of parts and the number of assembling steps are reduced as compared with the conventional configuration in which the coil bobbin and the sliding member are separate members, and the cost of the movable coil linear motor can be reduced.
[0044]
In addition, by providing a sliding portion at a ratio of a predetermined number of coil bobbins of a plurality of armature coils, an increase in sliding resistance between the plurality of sliding portions and the guide projections of the stator rail is suppressed. Smooth movement of the mover relative to the stator is ensured.
[0045]
Further, by changing the fixed angle of the coil bobbin with respect to the mover yoke by 90 degrees at a ratio of one to a predetermined number, only one type of coil bobbin can be slid at a ratio of one to a predetermined number without preparing two types of coil bobbins. Since it can comprise so that a moving part may engage with a guide protrusion, it becomes advantageous at the surface of the metal mold | die cost of resin molding, and the management cost of components.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an entire linear motor according to a reference embodiment.
FIG. 2 is a block diagram of a controller.
FIG. 3 is a perspective view showing a structure of a linear motor movable element.
FIG. 4 is a perspective view of a coil bobbin constituting an armature coil.
FIG. 5 is a perspective view showing a structure of a linear motor stator.
FIG. 6 is a diagram showing a conductive pattern of a rectifying substrate.
FIG. 7 is a perspective view of a linear motor movable element constituting a linear motor according to a reference embodiment.
FIG. 8 is a perspective view of a linear motor movable element constituting the linear motor according to the embodiment of the present invention .
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a structural example of a conventional moving coil linear motor.

Claims (2)

界磁用の永久磁石を有する固定子が固定された固定子レールと、コイルボビンに巻回された電機子コイルを有する可動子と、前記固定子レールの長手方向における前記可動子の前記固定子レールに対する円滑な移動を確保すると共に前記固定子レールの長手方向に垂直な方向における前記可動子の前記固定子レールに対する位置を規制するガイド機構とを備え、前記電機子コイルと前記永久磁石との間に作用する電磁力によって前記固定子レールの長手方向に沿って前記可動子が移動する可動コイル型リニアモータであって、前記ガイド機構は、前記電機子コイルのコイルボビンの鍔部から前記固定子レールの長手方向に垂直な方向に突出する摺動部と、前記固定子レールに設けられたガイド突起とからなり、前記ガイド突起が前記摺動部を前記固定子レールの長手方向に沿って摺動自在に保持すると共に、その摺動方向に垂直な方向における位置を規制し、前記可動子は前記固定子レールの長手方向に所定ピッチで配設された複数の電機子コイルを有し、前記複数の電機子コイルのコイルボビンのうち、所定個数に1個の割合で前記摺動部が設けられ、前記コイルボビンの鍔部から軸方向に垂
直な方向に、かつ、両側に前記摺動部が形成され、前記複数の電機子コイルを所定ピッチで保持する可動子ヨークに対する前記コイルボビンの固定角度を所定個数に1個の割合で90度変えることにより、所定個数に1個の割合で前記コイルボビンの摺動部が前記ガイド突起に係合するように構成されていることを特徴とする可動コイル型リニアモータ。
A stator rail to which a stator having a permanent magnet for field is fixed, a mover having an armature coil wound around a coil bobbin, and the stator rail of the mover in the longitudinal direction of the stator rail And a guide mechanism for restricting the position of the mover relative to the stator rail in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the stator rail, and ensuring a smooth movement with respect to the stator rail, between the armature coil and the permanent magnet A movable coil type linear motor in which the mover moves along the longitudinal direction of the stator rail by an electromagnetic force acting on the stator rail, wherein the guide mechanism extends from a flange portion of a coil bobbin of the armature coil to the stator rail And a guide projection provided on the stator rail, the guide projection serving as the sliding portion. Thereby slidably held along the longitudinal direction of the serial stator rails, to regulate the position in the direction perpendicular to the sliding direction, the mover is disposed at a predetermined pitch in a longitudinal direction of the stator rail A plurality of armature coils, the sliding portions being provided at a ratio of one to a predetermined number of the coil bobbins of the plurality of armature coils, and hanging in the axial direction from the flange portions of the coil bobbins.
The sliding part is formed in a straight direction and on both sides, and the fixed angle of the coil bobbin with respect to the mover yoke holding the plurality of armature coils at a predetermined pitch is changed by 90 degrees at a ratio of one to a predetermined number. Accordingly , the movable coil linear motor is configured such that the sliding portion of the coil bobbin is engaged with the guide projection at a ratio of one to a predetermined number .
前記コイルボビンと前記摺動部が樹脂成形によって一体に形成されていることを特徴とする請求項1記載の可動コイル型リニアモータ。  The movable coil linear motor according to claim 1, wherein the coil bobbin and the sliding portion are integrally formed by resin molding.
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