JP5391851B2 - リニアモータの可動子 - Google Patents

Description

本発明は、可動子をシャフトに沿って直線的に駆動させるシャフト型リニアモータの可動子に関する。

近年、直線駆動する電気アクチュエータとしてシャフト型リニアモータが注目されている。この種リニアモータは、複数の棒状磁石が直列状に配列されたシャフト（固定子）と、該シャフトにスライド自在に外嵌する可動子とを備え、該可動子の内周部に設けられるコイルの励磁によって、可動子を直線的に駆動させるようになっている。このような構成によれば、コギングや速度ムラが少ないので、様々な分野での応用が検討されている。

また、シャフトは、通常、ステンレス管内に複数のドーナツ棒状磁石を直列状に挿入した構成となっているため、長くなるに追随して、その自重で湾曲したり撓みを生じてしまう危惧があり、熱による膨張、収縮などの影響も考慮して、可動子は、その内周面とシャフト外周面との接触を回避するよう適正な隙間をもってスライド自在に外嵌させる必要があり、好適な推力を得るためには可動子全体の総重量も軽くする必要がある。
ところで、従来、リニアモータの可動子は、予めドーナツ状に捲線形成された複数の単体コイル同士を直接的に接着させてコイルブロックを形成しておき、シャフトに外嵌した際にコイル内周面がシャフト外周面と直接的に対面させたものが知られている（特許文献１の図３、図５参照）。単体の捲線コイルは、予めコイルボビンに巻装されたものに比し、その使い勝手の良さや安価に購入できることから、広く採用されている。

しかしながら、このものは、単体のコイル同士を直接的に接着するにあたり、各コイルの内周側からコイル側面を通って外周側に引き出しされるコイル線（１５）の線端末（始端）を、全て一方側に向けて配列していたため、始端配列側では、隣接する各コイル間が線端末（始端）の太さ分の影響で離間し、他方側となる終端配列側ではコイルが密接して収縮した状態となり、捲線コイル単体の型変形性も作用して、コイルブロック全体の筒形に湾曲状のゆがみを生じ、これを直接シャフトに外嵌すると、シャフト内に設けられた棒状磁石との配列バランスがズレて推力の低下を招来するという問題がある。
そこで、このものでは、コイル同士を均等な間隔を保持し、かつコイル変形や位置ズレなどを防止するためにＵ字状のコイル保持部材（１４）に固定し、その開口側に平板状のプリント基板（１８）をコイル外周面に接着させて、コイルブロック全体に湾曲ゆがみが生じないようにしているが、この様に構成すると、コイル数の増加に伴ってコイルブロックも長くなり、これと対応してコイル保持部材（１４）や平板状のプリント基板（１８）を長く形成しなければならず、可動子全体の総重量が重くなり推力低下を招き、実質的に採用することができないものであった。

一方、コイルブロックは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相からなる３相のコイルを組とする任意の組数により構成され、各コイルの線端末を結線するのであるが、このものでは、その結線作業を、コイルをコイル保持部材（１４）に装着し、プリント基板（１８）の配線パターン（２０）等が形成されていない面側をコイルの外周面に接着固定した後に、コイルＵとコイルＷの終端及びコイルＶの始端同士を直接ハンダ付け等により接続させ、それ以外のコイルＵとコイルＷの始端及びコイルＶの終端を、プリント基板（１８）の板面を貫通させて外面に引き出し、それぞれに対応する接続端（１９）にハンダ付けして接続させていた（［００５２］、［００５３］参照）。
このため、結線作業は、コイル保持部材（１４）とプリント基板（１８）によって囲まれた状態で行わなければならず、しかも、依然として、線端末同士を直接ハンダ付け等により結線する手法が併用され、また、線端末をプリント基板（１８）の板面を貫通させて外面に引き出す作業が強いられ、３相のコイルが１組のみで構成された短尺のコイルブロックにおいては、ある程度の結線ミスや結線作業の繁雑化を改善することも見込めるが、３相のコイルが２組以上の組数にてコイルブロックが構成された場合には、結線作業が繁雑となり結線ミスを誘発する恐れがあり、作業時間を要しコストアップを招来するという欠点がある。

特開２００７−６６３７号公報

本発明は、上記の如き問題点を一掃すべく創案されたものであって、予めドーナツ状に形成された単体の捲線コイルを複数並設させてコイルブロックを形成するものでありながら、単体の捲線コイル同士を、コイルブロック全体の筒形に湾曲ゆがみを生じることなく、均等な並びをもって配設することができ、シャフト内に設けられた棒状磁石との配列バランスが適正に保持されるだけでなく、プリント基板をコイルブロックに貼着するだけで、それぞれの配列側となる各線端末に対応する部位に、基板上に分配された端子部がセットされ、常にプリント基板の上面側からその両側を覆うように結線作業を行えば良く、作業時間の短縮と作業性の簡易化がなされ、結線ミスを解消できると共に、軽量なフレキシブルプリント基板の採用を可能ならしめ、もって、コイル数の増加に伴ってコイルブロックが長くなっても、コイルの嵌挿作業や結線作業が煩雑となることが無く、作業工数の簡素化と部品点数の削減が図られると共に、可動子全体の軽量化とコンパクト化が図られて、良好な推力をもって駆動することができ、凹凸部材などが排除されたスッキリとした外観の筒状ユニットとして安価に製作することのできるリニアモータの可動子を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために本発明のリニアモータの可動子は、複数の棒状磁石が直列状に配列されたシャフトにスライド自在に外嵌され、その内周部に備えるコイルの励磁によって直線的に駆動するよう構成されたリニアモータの可動子であって、該可動子は、前記シャフトに外嵌される筒状軸と、該筒状軸の胴部に、予めドーナツ状に巻線形成された複数のコイルを嵌挿配設せしめたコイルブロックと、該コイルブロックの外周面に沿わせて円弧状に貼着され、前記各コイルの線端末が結線される複数の端子部と所定の配線パターンが形成されたプリント基板とで、全体が筒型形状に形成された筒状ユニットに構成し、前記コイルブロックは、各コイル間の内周側からコイル側面を通って外周側に引き出しされる線端末を、順次各コイル毎に、それぞれ一方側と他方側に振り分けて、それぞれの側に線端末の始端と終端とを交互に繰り替えし配列させて構成する一方、前記プリント基板は、前記各端子部を、それぞれの配列側となる各線端末順に結線されるよう分配せしめ、該端子部の分配に基づいて前記所定の配線パターンを形成せしめて構成し、前記筒状ユニットは、前記プリント基板を、前記一方側と他方側とに振り分けされた線端末間に配置させ、それぞれの配列側となる各線端末を対応する前記各端子部に結線すべく構成してあることを特徴とするものである。
また、上記課題を解決するために本発明のリニアモータの可動子は、複数の棒状磁石が直列状に配列されたシャフトにスライド自在に外嵌され、その内周部に備えるコイルの励磁によって直線的に駆動するよう構成されたリニアモータの可動子であって、該可動子は、前記シャフトに外嵌される筒状軸と、該筒状軸の胴部に、予めドーナツ状に巻線形成された複数のコイルと該コイル間に介在される絶縁板とを嵌挿配設せしめたコイルブロックと、該コイルブロックの外周面に沿わせて円弧状に貼着され、前記各コイルの線端末が結線される複数の端子部と所定の配線パターンが形成されたプリント基板とで、全体が筒型形状に形成された筒状ユニットに構成し、前記コイルブロックは、各コイル間の内周側から前記絶縁板に形成された溝状スリットを通して外周側に引き出される線端末と、各コイル間の外周側の線端末とを、それぞれ一方側と他方側に均等に振り分けて、それぞれの側で線端末の始端と終端が規則正しい並び順となるよう配列させて構成する一方、前記プリント基板は、前記各端子部を、それぞれの配列側となる各線端末順に結線されるよう分配せしめ、該端子部の分配に基づいて前記所定の配線パターンを形成せしめて構成し、前記筒状ユニットは、前記プリント基板を、前記一方側と他方側とに振り分けされた線端末間に配置させ、それぞれの配列側となる各線端末を対応する前記各端子部に結線すべく構成してあることを特徴とするものである。

本発明は、上記のように構成したことにより、予めドーナツ状に形成された単体の捲線コイルを複数並設させてコイルブロックを形成するものでありながら、単体の捲線コイル同士を、筒状軸に各コイルの線端末を振り分け配列させて嵌挿配設するだけの簡単な構成によって、コイルブロック全体の筒形に湾曲ゆがみを生じることなく、均等な並びをもって筒状軸に配設することができるばかりか、この均等な並び状態が円弧面域に貼着されたプリント基板によって維持され、シャフト内に設けられた棒状磁石との配列バランスを適正に保持することができ、しかも、プリント基板をコイルブロックに貼着するだけで、それぞれの配列側となる各線端末に対応する部位に、基板上に分配された端子部がセットされ、常にプリント基板の上面側からその両側を覆うように結線作業を行えば良く、作業時間の短縮と作業性の簡易化がなされ、結線ミスを解消できると共に、軽量なフレキシブルプリント基板であっても、充分に各コイル相互の配設位置の位置ズレを規制する固定部材として採用することが可能となる。その結果、コイル数の増加に伴ってコイルブロックが長くなっても、結線作業が煩雑となることが無く、作業工数の簡素化と部品点数の削減が図られて、可動子全体の軽量化とコンパクト化が実現され、良好な推力をもって駆動することができ、凹凸部材などが排除されたスッキリとした外観の筒状ユニットとして可動子を安価に製作することができる。

以下、本発明の実施の形態を好適な実施の形態として例示するリニアモータの可動子を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、シャフト型リニアモータの斜視図である。この図に示すように、シャフト型リニアモータ１は、０．５ｍｍ程度の非磁性体ステンレス管（アルミニウム合金、銅合金、チタン、樹脂等でもよい）内に複数の棒状磁石２ａが互いの磁極が対向するように直列状に配列されたシャフト２と、該シャフト２にスライド自在に外嵌する可動子３とを備えて、基台４に装着されており、該可動子３の内周部に設けられるコイルの励磁により、可動子３を直線的に駆動させる。なお、棒状磁石２ａは、その中心に孔が穿設されているドーナツ状の棒状磁石でも良い。

前記基台４は、シャフト２の両端部を持設する支持部４１、４１と、該支持部４１、４１間に設けられたガイドレール４２と、可動子３を案内支持してガイドレール４２上を走行する走行台４３により構成される。走行台４３には、両側からガイドレール４２を挟持する状態でスライド走行自在に案内支持されるガイド片４３１、４３１が設けられており、シャフト２は、前記支持部４１、４１間に両端支持されている。なお、ここでは、シャフト２を固定し、可動子３をシャフト２に沿って駆動させたが、可動子３を固定し、シャフト２を駆動させても良い。

図２（Ａ）は、本発明の実施形態に係る可動子３の断面詳細図、図２（Ｂ）は、側面図である。この図に示すように、可動子３は、シャフト２に外嵌される筒状軸３１と、該筒状軸３１の胴部に、予めドーナツ状に捲線形成された複数のコイル３２…を個別に嵌挿配列せしめたコイルブロックと、筒状軸３１とコイル３２…（コイルブロック）が内装される樹脂製（ゴム等を含む）のケース体３３と、その上面側にナット部３４ａが埋設されて密着する所定のワーク（ＸＹＺ軸テーブルなど）を取り付けするためのナットプレート３４を備えて構成される。
筒状軸３１は、コイルブロックの両側に配設されたコイル３２の端面からそれぞれ突出して延出形成された余長部３１ａ、３１ａが設けられており、ケース体３３は、コイル３２と両側の余長部３１ａ、３１ａ、および、後述する所定の配線パターンと端子部３５ｂが外面側に形成されたフレキシブルプリント基板３５を含め、熱可塑性ポリアミド系樹脂などのホットメルト樹脂により、その外周面域に密着被覆した状態で角柱の外観形状に一体形成された半硬質の樹脂製のケース体３３によって構成されている。この様に、ケース体３３を樹脂一体型ケースで形成した場合には、筒状ユニット自体の外周全面を樹脂皮膜する作業工程と、ナットプレート３４のケース体３３への組み付け作業工程が同時に行われることとなる。
コイルブロックは、各コイル間に、必要において、図４に示すように、絶縁板９として溝状スリット９ａの無い薄膜状の絶縁紙や絶縁樹脂シートなどを挟んでも良く、筒状軸３１は、高い耐水性、絶縁性、機械強度を有する樹脂で成型されることが好ましい。また、成型用樹脂は、成型中にコイル３２の変形や、コイル３２の絶縁皮膜が溶けることを防止するために、低温で融解し、低圧力で成型が可能な樹脂を選択することが好ましい。例えば、熱可塑性のポリアミド樹脂に換えて、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂又はゴム系のホットメルト樹脂等を用いても良い。

つまり、両側の余長部３１ａ、３１ａは、特に広幅面に形成されており、その外周面域に形成される樹脂製のケース体３３の左右両側の支持受け部３３ａ、３３ａを肉厚に形成することで補強し、密封支持する補強と密封を兼ね備えた支持面として機能するようになっており、コイル３２の円弧状面とケース体３３の平面部に形成される肉薄な被覆面を有していても、その４隅部に形成される肉厚な角部と共にケース体形状を維持している。ナット３４ａは、この肉厚なケース体３３の両側支持受け部３３ａ、３３ａに埋設されようにナットプレート３４の四隅に都合４個所設けられている。３３ｂはケース体３３に一体形成される密封補強部であって、該密封補強部３３ｂは、フレキシブルプリント基板３５に結線された外部引出線３５ｃをケース体３３の外部へ引出す部分を補強し、ケース体３３と外部引出線３５ｃとを密封する。

図３（Ａ）は、本発明の実施形態に係るフレキシブルプリント基板の貼付け状態図、図３（Ｂ）は、各コイルの結線図である。この図に示すように、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）３５は、フィルム状の絶縁体（ベースフィルム）の上に接着層を形成し、その上に導体箔（銅箔）でプリントされた配線３５ａを形成し、端子部（はんだ付け部）３５ｂ以外には絶縁体を被せて保護した構造となっており、フレキシブルプリント基板３５を、両面粘着テープを介して、前記筒状軸３１の両端側に配設されたコイル３２間に跨って、コイルブロック（コイル３２……）の外周面に沿って円弧状に湾曲させ、円弧面の約１／３強の上下幅をもって貼り付けられており、筒状ユニットの外観は、コネクタやコイル保持部材、コイル結線部材などの凹凸部材が排除され、全体がスッキリと簡素化された円筒形状の略平滑面として形成されている。なお、プリント基板としてフレキシブルプリント基板３５を採用したが、これに換えて予め円弧状に湾曲された硬質（湾曲板状）のプリント基板を用いても良く、両面粘着テープによらず他の貼着手段を採用しても良いことは勿論である。

本実施形態におけるコイルブロックは、３相駆動のためのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の捲き方向を同じくする３個のコイル３２から成るユニットを組として構成されるが、３組、４組ユニットなどその組数は任意である。各コイル３２の線端末３２ａ（始端と終端）のうち、コイル３２の内周側からコイル側面を通って外周側に引き出しされる線端末３２ａを、順次各コイル毎に、それぞれ一方側と他方側に振り分けて、それぞれの側に線端末３２ａの始端と終端とを交互に繰り替えし配列させて構成される。
つまり、本実施形態においては、各コイル３２を、その線端末（始端または終端）３２ａが、各コイルの相毎に始端と終端を同方向に向けて、Ｕ_１相を上向き、Ｗ_１相を下向き、Ｖ_１相上向き、Ｕ_２相を下向き、Ｗ_２相を上向き、Ｖ_２相を下向きの順に異なる向きに筒状軸３１に嵌挿配設させることにより、一方側と他方側に振り分けて、それぞれの側において線端末３２ａの始端と終端又は終端と始端を交互に繰り替えし配列させている。なお、線端末（始端または終端）３２ａは、結果として、一方の端子部３５ｂの配列側で始端−終端−始端−終端−始端−終端（逆でも良い）の順に繰り返し配列されていれば良く、コイルブロックの両端側の線端末３２ａは、この配列に含めず両端側に配置させても良い。

図４は絶縁板を使用した状態を示す斜視断面図である。この図に示すように、各コイル３２間に介在される絶縁板９として線端末３２ａの太さ（例えば、約０．３ｍｍ径）と略等しいかそれ以上の厚さ（線径を吸収できる厚さのもので有ればよい）のドーナツ状の絶縁紙や絶縁樹脂シートなど用いることにより、上記の配列にバリエーションを持たせることができる。
つまり、絶縁板９に、その内周から外周に至る溝状スリット（切り込みや凹溝など）９ａを設けて、絶縁板９を側面視Ｃ字状に形成しておき、コイル内周側の線端末３２ａを、この溝状スリット９ａを通して外周側に引き出すようにして、各コイル３２を筒状軸３１に嵌挿配設させた際に、線端末３２ａの太さを吸収して、コイルブロック全体の筒形に湾曲ゆがみを生じることなく、均等な並びをもって配設することができる。このため、コイルブロックは、各コイル３２間の内周側から絶縁板９に形成された溝状スリット９ａを通して外周側に引き出される線端末３２ａと、各コイル３２間の外周側の線端末３２ａとを、それぞれ一方側と他方側に均等に振り分けて、それぞれの側で線端末３２ａの始端と終端が規則正しい並び順、たとえば、一方側が全て終端、他方側が全て始端の並び順となるように配列させて構成することもできる。

一方、フレキシブルプリント基板３５上には、各コイル３２の線端末３２ａを結線するための各端子部３５ｂが、一方側と他方側のそれぞれに配列された各線端末３５ｂの順に結線されるよう、それぞれの配列側において対応する近傍位置に分配されて配置形成されている。そして、フレキシブルプリント基板３５に所定の配線パターンとして形成される配線３５ａのパターンは、この様に分配された端子部３５ｂの配置に基づいて、各ユニットのＵ相コイル同士、Ｖ相コイル同士、Ｗ相コイル同士をそれぞれ直列または並列に接続させ、この各相同士にそれぞれ電流供給し、駆動制御するための外部の駆動制御回路に接続される外部引出線３５ｃを接続させた図３（Ｂ）に示すスター結線によりパターン化されている。なお、外部引出線３５ｃは、ビニール線等のリード線の他、これらを配線保護用のチューブ等で纏めてハーネス線にしても良い。

各コイル３２の線端末３２ａと端子部３５ｂとの結線作業は、この様に構成されたフレキシブルプリント基板３５を、一方側と他方側とに振り分け配列された線端末３２ａ間に配置させて貼着すれば、それぞれの配列側となる各線端末３２ａに対応する部位に、結線すべき各端子部３５ｂが位置決めされた状態でセットされ、各線端末３２ａを、その配列側の始端−終端（溝状スリット９ａを通して引き出した場合には始端−始端、終端−終端を含む）の順に各端子部３５ｂに対して、常にフレキシブルプリント基板３５の上面側からその両側を覆うようにハンダ付け作業が行えるようになっている。

次に、可動子３の成形方法を、図５、図６に基づいて説明する。図５はケース体成型用の金型の斜視図、図６はナットプレートと共に筒状ユニットをセットした状態を示す断面図である。この図において、５はケース体成型用の金型であって、該金型５は、上下に２分した状態で上型５１と下型５２により構成され、それぞれ横幅が筒状軸３１の全長と等しく、内周面がコイル３２の外径よりも大きめの凹状空域５ａをもって、これらが収納可能な箱型に形成されている。上型５１と下型５２の中心部の両側には、筒状軸３１の内径と略等しい半円弧状の円弧溝５３が、一側面側には外部引出線３５ｃを引出した際に密封補強部３３ｂを形成するための引出し溝５４がそれぞれ形成されている。また、上型５１には、その中心に漏斗状のホットメルト樹脂の注入口５１ａと、４つの下型５２へのボルト止め孔５１ｂが穿設されており、下型５２の内部には、ナットプレート３４を位置決めセットできるように、そのナット３４ａのネジ孔に挿入される凸部５２ａが角部付近に４つ設けられている。ナット３４ａを長尺な通しナットとしても良い。なお、上型５１と下型５２との固定手段は、相互の位置決めや、樹脂充填時の圧力による相互の離間防止が可能であれば、従来周知の固定手段が適用可能である。

さて、上記のように、所定の可動子３の角柱形状のホットメルト樹脂注入空域５ａと、ナットプレート３４などの部材セットが行えるように型形成された金型５を用いて、ケース体３３を成形するには、まず、筒状軸３１の胴部に、予めドーナツ状に捲線形成された複数のコイル３２…を個別に嵌挿させて配列させておき、各コイル３２相互が離間しないようにフレキシブルプリント基板３５を貼着手段としての両面粘着テープによってコイル外周面に沿わせて貼着し後、各コイル３２の線端末３２ａと外部引出線３５ｃを所定位置の端子部３５ｂにハンダ付けして、筒状軸３１とコイルブロックとフレキシブルプリント基板３５とを三位一体の筒状ユニットとして構成しておく。
次いで、ナットプレート３４を、下型５２のそれぞれの凸部５２ａに対して、そのナット３４ａ孔を挿入セットし、筒状軸３１に芯棒６を挿入して、これを筒状ユニットとナットプレート３４とが所定間隔を存した状態で下型５２にセットする。その際、フレキシブルプリント基板３５側をナットプレート３４と重ならないよう上側に向けて配置させ、外部引出線３５ｃを引出し溝５４から引き出しておき、上型５１を被せてボルト止め孔５１ｂより下型５２とボルト止めする。

その後、上型５１と下型５２により形成される囲繞空間（内部空域５ａ）内に、注入口５１ａよりホットメルト樹脂を空域５ａ内全体に注入する。注入したホットメルト樹脂が硬化したら上型５１を外して金型５から芯棒６を持って取り出し、芯棒６を引き抜けば、ホットメルト樹脂が両側余長部３１ａ、３１ａを含む筒状ユニット全体の外周面域に密着被覆した密封状態で、角柱状のケース体３３が成型されると共に、ナットプレート３４がケース体３３に一体的に密着して可動子３自体の成形が完了する。なお、ケース体３３の外観形状を変更するには、金型５の内部空域５ａを角柱や円柱等の任意の形状に成形しておけばよい。また、本実施例では、ホットメルト樹脂として、接着性、防水性、防滴性、絶縁性、保護性を有する熱可塑性のポリアミド系樹脂を用いたが、ケース体に適した種々の樹脂（ゴムを含む）を用いてもよい。

図７は、可動子３に箱型ケースを用いた場合の実施例にかかる断面図である。この図に示すように、ケース体３３は、余長部３１ａを挿入支持する支持孔３３ｃ（支持受け部）が穿設された断面視コ字状の横向き収納ボックス３３１と、蓋部３３２とで構成され、このケース体３３内に、三位一体の筒状ユニットとして構成された筒状軸３１とコイルブロックと配線済みのフレキシブルプリント基板３５とを収納する場合には、先ず、両方の余長部３１ａ、３１ａに、それぞれ支持孔３３ｃを密封支持するためのリング状のパッキンゴム７をセットしておき、パッキンゴム７と共に余長部３１ａを収納ボックス３３１側の支持孔３１ａに圧入する。次いで、蓋部３３２を、その支持孔３１ａにパッキンゴム７を圧入させると共に、収納ボックス３３１の開口小口との密封を行うために蓋部３３２の内側に形成したリング状段差部に密封シール材を介在させてビス８で螺着する。このような箱型ケースにおいては、余長部３１ａは、前記の樹脂一体型ケースで形成させたものに比して短尺なものとなっており、ナットプレート３４はナット３４ａ側を表面として収納ボックス３３１に接着すればよい。

なお、本実施例におけるパッキンゴム７は、支持孔３１ａの板厚と略同幅の段差部を有して凸状に形成されており、両側に配置されたコイル３２側面に、その基端面を面当てさせて、ケース体３３内でのコイルブロックの移動ズレを規制するようになっているが、これに限定されるものでなく、支持孔３３ｃをコイル３２側面に達するよう内側に折曲形成し、余長部３１ａとの隙間に介在させる密封リングとしてもよい。
また、収納ボックス３３１には、図示しない外部引出線３５ｃの引出し孔が穿設されており、この引出し孔と外部引出線３５ｃの密封は、引出し孔に外部から圧入可能なシールゴムやシール剤によりコーキングすることで密封補強部３３ｂを形成すればよい。なお、箱型ケースを２分割型とするなど、その構造は任意である。
また、可動子３に箱型ケースを用いるにあたり、前記の樹脂一体型ケースで成形したものを箱型ケースに収納する際には、筒状ユニット自体が樹脂で被覆され密封されているので、箱型ケースとの密封は不要であることは勿論、樹脂被覆自体も薄くすることができる。

叙述の如く構成された本発明の実施の形態において、可動子３を、予めドーナツ状に形成された単体の捲線コイル３２を複数並設させたコイルブロックにより構成するのであるが、本発明における可動子３は、シャフト２に外嵌される筒状軸３１と、筒状軸３１の胴部に嵌挿配設される複数のコイル３２（コイルブロック）と、該コイルブロックの外周面に沿わせて円弧状に貼着され、各コイル３２の線端末３２ａと外部引出線３５ｃとがそれぞれ結線される複数の端子部３５ｂと所定の配線パターンが形成されたプリント基板（フレキシブルプリント基板）３５とによって、全体が筒型形状に形成された筒状ユニットに構成されている。
そのコイルブロックは、各コイル３２間の内周側からコイル側面を通って外周側に引き出しされる線端末３２ａを、順次各コイル毎に、それぞれ一方側と他方側に振り分けて、それぞれの側に線端末３２ａの始端と終端とを交互に繰り替えし配列させて構成させておく。
或いは、各コイル３２間に、溝状スリット９ａが形成されたドーナツ状の絶縁板９を挟み込んでおき、コイルブロックを、各コイル３２間の内周側から溝状スリット９ａを通して外周側に引き出される線端末３２ａと、各コイル３２間の外周側の線端末３２ａとを、それぞれ一方側と他方側に均等に振り分けて、それぞれの側で線端末３２ａの始端と終端が規則正しい並び順、たとえば、一方側が全て終端、他方側が全て始端の並び順となるように配列させて構成しておく。
一方、フレキシブルプリント基板３５は、各端子部３５ｂを、それぞれの配列側となる各線端末３２ａ順に結線されるよう分配せしめ、該端子部３５ｂの分配に基づいて配線３５ａによる所定の配線パターンを形成せしめて構成しておき、筒状ユニットは、フレキシブルプリント基板３５を、一方側と他方側とに振り分けされた線端末３２ａ間に配置させ、それぞれの配列側となる各線端末３２ａを対応する各端子部３５ｂに結線すべく構成されている。

このため、予めドーナツ状に形成された単体の捲線コイル３２を複数並設させてコイルブロックを形成するものでありながら、単体の捲線コイル３２同士を、筒状軸３１に各コイル３２の線端末３２ａを振り分け配列させて嵌挿配設するだけの簡単な構成によって、コイルブロック全体の筒形に湾曲ゆがみを生じることなく、均等な並びをもって筒状軸３１にしっかり配設することができるばかりか、この均等な並び状態が円弧面域に貼着されたプリント基板（フレキシブルプリント基板）３５によって維持され、シャフト２内に設けられた棒状磁石との配列バランスを適正に保持することができる。しかも、プリント基板３５をコイルブロックの円弧面に沿って貼着するだけで、それぞれの配列側に引き出された各線端末３２ａに対応する部位に、プリント基板３５上に分配された端子部３５ｂが位置決めセットされ、常にプリント基板３５の上面側からその両側を覆うように順次に各線端末３２ａの結線作業を行えば良く、ハンダ付け作業が容易に行え、作業時間の短縮と作業性の簡易化がなされ、結線ミスを防止できると共に、プリント基板３５は、丁度、その長手方向にコイル３２の両側から周面に沿うように押さえつけられた線端末３２ａにより、オーバーラップ状態で抱え込み保持されることとなって、プリント基板３５が作業中に不用意に剥がれてしまうことが防止され、軽量なフィルム状のフレキシブルプリント基板３５であっても、充分に各コイル３２相互の配設位置の位置ズレを規制する固定部材として採用することができる。

その結果、コイル数の増加に伴ってコイルブロックが長くなっても、筒状軸３１やプリント基板３５を任意長さに容易に設定できるので、コイル３２の嵌挿作業や結線作業が煩雑となることが無く、作業工数の簡素化と部品点数の削減が図られ、前記したコイルブロック全体が適正な筒形状に維持されることと相俟って、線端末３２ａが一方に偏ることなくバランス配置され、筒状ユニット全体の厚みが均等化され、可動子３全体の軽量化とコンパクト化が実現されて、良好な推力をもって駆動することができ、更には、リード線や電線、コネクタ、コイル保持部材などの凹凸部材などが排除され、引き出された線端末３２ａも押さえつけられてスッキリとした外観の筒状ユニットとして可動子３を安価に製作することができ、その表面側となる外周全域を樹脂皮膜で被覆するなどの密封手段を適用して、筒状ユニット自体の防水化、防塵化などが容易に行えるようになる。なお、樹脂皮膜で被覆する際に、コイルブロック両側面のコイル内周端と筒状軸３１の外周端との境界部分に樹脂皮膜の見切り溝としてリング状のＶ字溝を設けて、筒状軸３１の内周に皮膜が及ばないようにすることが好ましい。

また、前記筒状軸３１は、コイルブロックの両側に延出形成された余長部３１ａを有し、該両側余長部３１ａは、その外周域を、ケース体等の支持受け部に支持可能に構成してある。つまり、筒状軸３１は、コイル数の増減などに対応してその全長を簡単に任意長さに変更設定でき、この両側余長部３１ａも任意幅に設定変更することが可能である。
このため、筒状ユニット自体に樹脂皮膜で被覆するなどの密封手段を適用する際に、両側余長部３１ａの外周を含めて被覆することができ、筒状軸３１の内周に及んでしまうことを確実に防止でき、密封手段の適用が更に容易に行えるようになるばかりか、両側余長部３１ａをケース体３３の両側支持受け部３３ａ（３３ｃ）に支持させることで、ケース体３３内に容易に内装することができ、ケース内装型可動子として構成することができる。

つまり、ケース体３３内に可動子３を内装させるにあたり、従来では、コイルブロックの両端部をケース両側面部に支持受けする際、コイルブロックの内周からケース両側面に跨るＬ字状の軸受部材（支持部材）を介在させる構造が一般的に採用されていたが、シャフトとの外嵌隙間の確保は、この軸受部材に対して設定しなければならず、コイルブロックとシャフトとの外嵌隙間が軸受部材の厚さ分だけ大きくなり、ケーシングを含む可動子全体の総重量が重くなることと相俟って、励磁推力が低下してしまうという問題を生じる。しかしながら、その様な軸受部材を介在することなく、単に、筒状軸３１の両側余長部３１ａの外周域をケース体３３の両側支持受け部３３ａ（３３ｃ）に支持面として支持させるだけで、筒状ユニット全体をそのままケース体内に収納でき、セット作業を容易に行うことができると共に、筒状軸３１の内周部とシャフト２との外嵌隙間を何ら変更する必要が無く、適正な推力をもって駆動することができるばかりか、ケース体３３が、樹脂一体型ケースや箱型ケースなど、使用するケースの幅や余長部３１ａへの支持面となる幅が異なるものであっても、それに対応して余長部３１ａの長さを任意に長短設定することができる。しかも、ケース体３３内への密封も、筒状ユニット自体の外観全体を、コネクタなどの凹凸部材が排除され簡素化された平滑なものとでき、その表面側となる外周全域を樹脂皮膜で被覆するなどの密封手段を適用して、筒状ユニット自体の防水化、防塵化が容易に行えるようになり、ケース体３３との密封を不要なものとし、或いは、筒状ユニット自体の密封によらず、ケース体３３との間で密封をする際にも、筒状軸３１の両側余長部３１ａの外周部と、フレキシブルプリント基板３５に結線された外部引出線３５ｃ部分の２個所についてのみ密封手段の適用を行えば良く、各コイル３２の線端末３２ａが結線されるフレキシブルプリント基板３５を含めて、容易に筒状ユニットをケース体３３内に密封収納でき、もって、両側余長部３１ａは、その外周域で支持面と密封面としての機能を併せ持つことができ、ケース体３３内へのセットと密封手段を介した密封収納を容易に行い得て、作業工数の簡素化と部品点数の削減による総重量の軽量化を実現し、可動子３自体が防水性や防滴性の機能を兼ね備える安価なものとして提供することができる。

また、前記各コイル３２は、その線端末３２ａとなる始端と終端とを、各コイル３２毎に同方向または異方向に向けて、筒状軸３１に嵌挿配設可能に構成されているため、一方の端子部３５ｂの配列側で始端−終端−始端−終端−始端−終端（逆でも良い）の順に繰り返し配列する際に、各コイル３２を筒状軸３１に対する嵌挿向きが規制されることなく自由にセッティングすることができ、また、嵌挿後に置いても、各コイル３２毎にその線端末３２ａとなる始端と終端とを同方向に向けたり、異方向に向けたりする配列方法も自由に行うことができる。

また、前記コイルブロックは、３相駆動のためのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルを１組として２組以上の組数にて構成され、配線３５ａによる所定の配線パターンは、各相のコイル３２同士を端子部３５ｂを介してそれぞれ直列または並列に接続せしめたパターンによって形成されているので、予め、各コイル３２の線端末３２ａをハンダ付け結線するために、それぞれの側に形成された各端子部３５ｂの配列に基づいて、直列または並列の何れであってもスター結線による配線パターンをもって、各配線３５ａがクロスすることなくプリント基板３５にプリントさせておくことができる。

したがって、プリント基板として、軽量なフィルム状のフレキシブルプリント基板３５を採用することができ、該フレキシブルプリント基板３５を、各コイル３２の線端末３２ａと端子部３５ｂとのハンダ付け結線の際に、各コイル３２相互の配設位置の位置ズレを規制する固定部材に兼用すべく構成してあるので、フレキシブルプリント基板３５をコイルユニットの外周面に沿わせて円弧状に貼付けすることができ、筒状軸３１と共に各コイル３２を保持することができるばかりか、従来のような板状のプリント基板やコイル保持部材などの部材を用いる必要が無くなり、構成の簡略化と部品点数の削減によりコスト低減を図られて、筒状ユニット全体の軽量化とコンパクト化がなされて、良好な推力をもって駆動することができ、スッキリとした外観の可動子３を安価に製作することができる。

本発明の実施形態に係るシャフト型リニアモータの斜視図である。 樹脂一体型ケースに内装した（Ａ）は可動子の断面図、（Ｂ）は可動子の側面図である。 （Ａ）はフレキシブルプリント基板の貼付け状態図、（Ｂ）は各コイルの結線図である。 絶縁板を介在した使用状態を示す斜視断面図である。 可動子のケース体成型用の金型を示す斜視図である。 ケース体成型用の金型内にコイルをセットした状態を示す断面図である。 箱型ケースに内装した可動子の断面図である。

１ シャフト型リニアモータ
２ シャフト
２ａ 棒状磁石
３ 可動子
３１ 筒状軸
３１ａ 余長部
３２ コイル
３２ａ コイルの線端末（始端または終端）
３３ ケース体
３３ａ 支持受け部
３３ｂ 密封補強部
３３１ 収納ボックス
３３２ 蓋部
３３ｃ 支持孔（支持受け部）
３４ ナットプレート
３４ａ ナット
３５ フレキシブルプリント基板
３５ａ 配線
３５ｂ 端子部
３５ｃ 外部引出線
４ 基台
４１ 支持部
４２ ガイドレール
４３ 走行台
４３１ ガイド片
５ 金型
５ａ 内部空域
５１ 上型
５１ａ 注入口
５１ｂ ボルト止め孔
５２ 下型
５２ａ 凸部
５３ 円弧溝
５４ 配線引出し溝
６ 芯棒
７ パッキンゴム
８ ビス
９ 絶縁板
９ａ 溝状スリット

Claims (6)

1. 複数の棒状磁石が直列状に配列されたシャフトにスライド自在に外嵌され、その内周部に備えるコイルの励磁によって直線的に駆動するよう構成されたリニアモータの可動子であって、
   該可動子は、前記シャフトに外嵌される筒状軸と、該筒状軸の胴部に、予めドーナツ状に巻線形成された複数のコイルを嵌挿配設せしめたコイルブロックと、該コイルブロックの外周面に沿わせて円弧状に貼着され、前記各コイルの線端末が結線される複数の端子部と所定の配線パターンが形成されたプリント基板とで、全体が筒型形状に形成された筒状ユニットに構成し、
   前記コイルブロックは、各コイル間の内周側からコイル側面を通って外周側に引き出しされる線端末を、順次各コイル毎に、それぞれ一方側と他方側に振り分けて、それぞれの側に線端末の始端と終端とを交互に繰り替えし配列させて構成する一方、
   前記プリント基板は、前記各端子部を、それぞれの配列側となる各線端末順に結線されるよう分配せしめ、該端子部の分配に基づいて前記所定の配線パターンを形成せしめて構成し、
   前記筒状ユニットは、前記プリント基板を、前記一方側と他方側とに振り分けされた線端末間に配置させ、それぞれの配列側となる各線端末を対応する前記各端子部に結線すべく構成してあることを特徴とするリニアモータの可動子。
2. 複数の棒状磁石が直列状に配列されたシャフトにスライド自在に外嵌され、その内周部に備えるコイルの励磁によって直線的に駆動するよう構成されたリニアモータの可動子であって、
   該可動子は、前記シャフトに外嵌される筒状軸と、該筒状軸の胴部に、予めドーナツ状に巻線形成された複数のコイルと該コイル間に介在される絶縁板とを嵌挿配設せしめたコイルブロックと、該コイルブロックの外周面に沿わせて円弧状に貼着され、前記各コイルの線端末が結線される複数の端子部と所定の配線パターンが形成されたプリント基板とで、全体が筒型形状に形成された筒状ユニットに構成し、
   前記コイルブロックは、各コイル間の内周側から前記絶縁板に形成された溝状スリットを通して外周側に引き出される線端末と、各コイル間の外周側の線端末とを、それぞれ一方側と他方側に均等に振り分けて、それぞれの側で線端末の始端と終端が規則正しい並び順となるよう配列させて構成する一方、
   前記プリント基板は、前記各端子部を、それぞれの配列側となる各線端末順に結線されるよう分配せしめ、該端子部の分配に基づいて前記所定の配線パターンを形成せしめて構成し、
   前記筒状ユニットは、前記プリント基板を、前記一方側と他方側とに振り分けされた線端末間に配置させ、それぞれの配列側となる各線端末を対応する前記各端子部に結線すべく構成してあることを特徴とするリニアモータの可動子。
3. 請求項１または２において、前記筒状軸は、前記コイルブロックの両側に延出形成された余長部を有し、該両側余長部は、その外周域を、ケース体等の支持受け部に支持可能に構成してあることを特徴とするリニアモータの可動子。
4. 請求項１乃至３の何れかにおいて、前記各コイルは、その線端末となる始端と終端とを、各コイル毎に同方向または異方向に向けて、前記筒状軸に嵌挿配設可能に構成されていることを特徴とするリニアモータの可動子。
5. 請求項１乃至４の何れかにおいて、前記コイルブロックは、３相駆動のためのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルを１組として２組以上の組数にて構成され、前記所定の配線パターンは、各相のコイル同士を前記端子部を介してそれぞれ直列または並列に接続せしめたパターンによって形成されていることを特徴とするリニアモータの可動子。
6. 請求項１乃至５の何れかにおいて、前記プリント基板を、フレキシブルプリント基板で構成し、該フレキシブルプリント基板は、前記各コイルの線端末と前記端子部との結線の際に、前記各コイル相互の配設位置の位置ズレを規制する固定部材に兼用すべく構成してあることを特徴とするリニアモータの可動子。