JP4819746B2 - リニアモータ - Google Patents

Description

本発明は、駆動部となる複数のコイルを有するリニアモータに関する。

従来、リニアモータとして、複数のコイルを可動子（駆動部）として、当該複数のコイルを可動子の移動方向に一列に並べ、保持体（ケース）の中に収容し固定することにより一体に組み立てて、コイル組立体を構成するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このようなリニアモータでは、全てのコイルを一つのアンプで励磁している。
特開２００５−３３３７９９号公報

ここで、上記リニアモータにあっては、コイル組立体を構成するコイルの数が多くなると、アンプへの負荷が大きくなってしまい、十分な推力が確保できないという問題があった。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、コイルの数が多くなっても、アンプへ過度の負荷をかけることなく、十分な推力を得ることのできるリニアモータを提供することを目的とする。

本発明は、駆動部となる複数のコイルが並設されて、駆動部の移動方向に延在するコイルユニットを、移動方向に複数並設し、各々のコイルユニットをそれぞれ励磁する各々のアンプと、各々のコイルユニットをまとめて収容するケースとを備えることを特徴とする。

このようなリニアモータによれば、ケースに収容される複数のコイルが、当該ケース内でユニットごとに分割され、コイルユニットを励磁するためのアンプが、それぞれのユニットに対応して各々設けられる。これによって、各アンプに対する負荷を低減することができ、コイルの数が増えた場合であっても、アンプへ過度の負荷をかけることなく、十分な推力を得ることができる。また、アンプを複数用いているため、リニアモータ全体として流すことのできる電流を大きくすることが可能となり、これによって、更に大きな推力を得ることができる。

ここで、各コイルユニットは、モールド材で覆われ、ケースに収容されていることが好ましい。これにより、ユニット同士が同時にモールド材で覆われたもの、または、それぞれのユニットごとにモールド材で覆われたものがケースに収容される。これにより、製造の多様化が図られる。

また、コイルは鞍型コイルであり、各コイルユニット同士は、その端部の鞍型コイル同士が嵌合するように重なりあっていることが好ましい。このような構造を採用することにより、コイルの配置領域及びケースを小さくすることが可能になり、リニアモータの小型化を図ることができる。

このように、本発明によれば、コイルの数が多くなっても、アンプへ過度の負荷をかけることなく、十分な推力を得ることができる。

以下、本発明によるリニアモータの好適な実施形態について添付図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るリニアモータを示す斜視図、図２は、図１中のコイル部の横断面図、図３は、図１中のコイル部内のコイルを示す斜視図、図４は、図３に示すコイルを互いに嵌合させた様子を示す斜視図、図５は、図１中のコイル部内を上方からみた概略構成図、図６は、図５中のコイルユニットとアンプの電気的な接続を示す概略図である。

図１に示すように、リニアモータ１は、コイル６（図３参照）を収容するコイル部２と、コイル部２をその進行方向へ案内しながら移動させるための磁石ユニット４とを備えており、例えば、ＸＹステージの駆動部などとして用いられる。なお、図１において、コイル部２の進行方向をＹ軸方向とし、それと直交する水平方向をＸ軸方向とする。

コイル部２は、複数のコイル６を並設しＹ軸方向に延在して成るコイルユニット７（図４，図５参照）の全面を、図２及び図５に示すように、コイルモールド（モールド材）９で被覆し、被覆したコイルユニット７をケース１０に収容することによって構成される。このコイル部２は、図２に示すように、上下方向に延びる本体部２ａに幅広の上端部２ｂ及び下端部２ｃを有する横断面略Ｉ字状の形状を呈しており、Ｙ軸方向に延在する構成とされている。そして、コイル部２は、コイルユニット７へ通電することによって電磁力を発生させ、Ｙ軸方向へ移動する。なお、コイル６とコイルユニット７の詳細な構成、及び電気的な接続については後述する。

図１に示すように、磁石ユニット４は、ベースヨーク４ａを底部、サイドヨーク４ｂを両側部としてコの字状に組み合わせた構成であり、このサイドヨーク４ｂは、その内壁に、Ｙ軸方向に沿ってＮ極の磁石８ａとＳ極の磁石８ｂを交互に並設して備えている。

これらの磁石８ａ，８ｂは、コイル部２の本体部２ａの両側面２ｄに対して所定の隙間を隔てて対向して配置されると共に、ベースヨーク４ａは、コイル部２の下端部２ｃに対して所定の隙間を隔てて対向して配置される。そして、コイル部２が、磁石８ａ，８ｂとの間で通電されることにより電磁力を発生し、磁石ユニット４に対してＹ軸方向に移動する。なお、図１中において、同極の磁石同士のピッチを磁極ピッチＭとする。

ここで、コイル６及びコイルユニット７の構成及び電気的な接続について詳細に説明する。

コイル６は、図３に示すように、銅線を矩形環状に巻回し、且つ上下端部を９０度折り曲げた鞍型構造になっており、より具体的には、上下方向に延びＹ軸方向に離間する一対の直線部６ａと、この直線部６ａの上下端に屈曲形成されてコの字状を成す一対の屈曲部６ｂと、両側の直線部６ａ間に形成された凹部６ｃとを備えるように形成される。

コイルユニット７は、図４に示すように、Ｙ軸方向にコイル６が複数並設された２つのコイル列６Ａ，６Ｂが背面合わせで配置されると共に、一方のコイル列（以下、第一コイル列と呼ぶ）６Ａのコイル６と他方のコイル列（以下、第２コイル列と呼ぶ）６Ｂのコイル６とが千鳥状に交互に嵌合するように組み合わされて構成されている。すなわち、第１コイル列６Ａのコイル６の直線部６ａが第２コイル列６Ｂのコイル６の凹部６ｃに嵌合され、第２コイル列６Ｂのコイル６の直線部６ａが第１コイル列６Ａのコイル６の凹部６ｃに嵌合され、第１コイル列６Ａのコイル６の直線部６ａと第２コイル列６Ｂのコイル６の直線部６ａとがＹ軸方向から見て重なり合うように交互に組み合わされている。

本実施形態においては、リニアモータ１は３相モータとされており、コイルユニット７はＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコイル６から構成される。図５に示すように、コイル６は、Ｙ軸方向に向かって千鳥状にそれぞれＵ１相，Ｖ１相，Ｗ１相，Ｕ２相，Ｖ２相，Ｗ２相，Ｕ３相，Ｖ３相，Ｗ３相，Ｕ４相，Ｖ４相，Ｗ４相とされており、Ｕ１相，Ｖ１相，Ｗ１相，Ｕ２相，Ｖ２相，Ｗ２相のコイル６によって、第１のコイルユニット７ａが構成され、Ｕ３相，Ｖ３相，Ｗ３相，Ｕ４相，Ｖ４相，Ｗ４相のコイル６によって第２のコイルユニット７ｂが構成される。そして、第１のコイルユニット７ａには、当該コイルユニット７ａを励磁するための第１のアンプ１１ａが接続され、第２のコイルユニット７ｂには、当該コイルユニット７ｂを励磁するための第２のアンプ１１ｂが接続される。なお、図５中において、Ｕ１相とＵ３相のコイル６の間隔Ｃは、磁極ピッチＭの整数倍とされている。

第１及び第２のコイルユニット７ａ，７ｂは、製造の多様化を図るべく同時にモールド材９で被覆した後にケース１０に収容してもよく、あるいは、それぞれのユニットごとにモールド材９で被覆した後にケース１０に収容してもよい。

第１のコイルユニット７ａにおいては、図６に示すように、アンプ１１ａのＵｉｎ，Ｖｉｎ，Ｗｉｎは、Ｕ１相，Ｖ１相，Ｗ１相のコイル６にそれぞれ電気的に接続される。また、Ｕ１相とＵ２相、Ｖ１相とＶ２相、Ｗ１相とＷ２相のコイル６同士が各々電気的に接続される。そして、Ｕ２相，Ｖ２相，Ｗ２相はいずれもアンプ１１ａのＯＵＴに電気的に接続される。第２のコイルユニット７ｂにおいても、第１のコイルユニット７ａと同様な電気的接続とされている。以上のような接続によって、第１及び第２のコイルユニット７ａ，７ｂは、ケース１０内で、それぞれのユニットごとに分割されることとなる。

このようなリニアモータ１によれば、ケース１０にまとめて収容され、その移動方向に並設された複数のコイル６が、当該ケース１０内でユニットごとに分割され、第１及び第２のコイルユニット７ａ，７ｂを励磁するための第１及び第２のアンプ１１ａ，１１ｂが、それぞれのユニットに対応して各々設けられる。これによって、各アンプ１１ａ，１１ｂに対する負荷を低減することができ、コイル６の数が増えた場合であっても、一つあたりのアンプへ過度の負荷をかけることなく、十分な推力を得ることができる。また、アンプを複数用いているため、リニアモータ１全体として流すことのできる電流を大きくすることが可能となり、これによって、更に大きな推力を得ることができる。

また、コイル６は鞍型コイルであり、第１及び第２のコイルユニット７ａ，７ｂ同士は、その端部の鞍型コイル同士が嵌合するように重なりあっているため、コイル６の配置領域及びケース１０が小さくされ、リニアモータ１の小型化が図られている。

以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、上記実施形態では、コイルユニット７を第１及び第２のコイルユニット７ａ，７ｂに分割しているが、更に複数のコイルユニットに分割してもよい。

また、上記実施形態においては、リニアモータ１として３相モータを適用しているが、これに限らず、３相以外のモータをユニットごとに分割して、それぞれのユニットに対応してアンプを設けてもよい。

本発明の実施形態に係るリニアモータを示す斜視図である。 図１中のコイル部の横断面図である。 図１中のコイル部内のコイルを示す斜視図である。 図３に示すコイルを互いに嵌合させた様子を示す斜視図である。 図１中のコイル部内を上方からみた概略構成図である。 図５中のコイルユニットとアンプの電気的な接続を示す概略図である。

符号の説明

１…リニアモータ、６…コイル、７…コイルユニット、９…モールド材、１０…ケース、１１ａ，１１ｂ…アンプ。

Claims (2)

1. 駆動部における可動子を構成する複数のコイルが並設されて、前記駆動部の移動方向に延在するコイルユニットを、前記移動方向に複数並設し、
   各々の前記コイルユニットをそれぞれ励磁する各々のアンプと、
   各々の前記コイルユニットをまとめて収容するケースと、
   前記コイルに対して固定子として並設された磁石の列と、を備える３相のリニアモータであって、
   Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の前記コイルで前記コイルユニットが構成されると共に、前記コイルユニットの一方の端部が前記Ｕ相のコイルで、他方の端部が前記Ｗ相のコイルであり、
   前記コイルは鞍型コイルであり、前記各コイルユニット同士は、一方の前記コイルユニットの前記他方の端部の前記Ｗ相のコイルと、他方の前記コイルユニットの前記一方の端部の前記Ｕ相のコイルとが嵌合するように重なりあい、
   前記一方のコイルユニットの前記一方の端部の前記Ｕ相のコイルと、前記他方のコイルユニットの前記一方の端部の前記Ｕ相のコイルとの間隔は、前記磁石の磁極ピッチの整数倍とされていることを特徴とするリニアモータ。
2. 前記各コイルユニットは、モールド材で覆われ、前記ケースに収容されることを特徴とする請求項１記載のリニアモータ。

Images