JP6166926B2 - リニアモータ - Google Patents

Description

本発明は、電磁誘導により駆動対象物に対して直線推力を与えるリニアモータに関する。

リニアモータは、電磁誘導により作動するので、ボールねじ機構のような機械作動に比べて、小型で高速作動可能である。たとえば、半導体製造装置のチップマウンタ（電子部品実装装置）には、ロッド型リニアモータが用いられている。ロッド型リニアモータは、永久磁石を有するロッドと、当該ロッドを囲むコイルとを備え、永久磁石の磁界とコイルに流れる電流との電磁誘導により、ロッドに軸方向の推力を与えて直線運動させる。

ロッドタイプリニアモータに関連する技術としては、一体ハウジングにコイルを挿入し、樹脂モールドしたリニアモータが開示されている（たとえば、特許文献１参照）。

また、空芯コイルを結線板に連結し、樹脂成型したリニアモータが開示されている（たとえば、特許文献２参照）。

さらに、コイルとスペーサを樹脂モールドで一体化し、その外側を、コイルリード線の処理部を備えた略円筒形のフレームで覆ったリニアモータが開示されている（たとえば、特許文献３参照）。

またさらに、永久磁石を有する多数のロッドタイプリニアモータを並べてリニアモータユニットを形成し、隣り合うロッドタイプリニアモータ間に磁気遮蔽板を介設したリニアモータが開示されている（たとえば、特許文献４参照）。

そして、磁性パイプをバックヨークとして使用し、隣り合うリニアモータの磁気影響を抑えたリニアモータモジュールが開示されている（たとえば、特許文献５参照）。

国際公開第２００７／０２６５６６９号 特開２００７−０９７２９５号公報 特開２００９−１５９７５２号公報 特許第４５８０８４７号明細書 特許第４３８５４０６号明細書

ところで、特許文献１から３の技術によれば、コイルの固定と電機子部分の形成は、金型を用いて樹脂注入して樹脂モールドするので、製造が煩雑になる。また、コイルリード線の結線スペースを確保する必要がある。したがって、リニアモータの低コスト化および高性能化の両立は困難を極める。

また、特許文献４の技術は、リニアモータを多軸に並べてユニット化する際、各軸からの漏れ磁束を防止する対策が必要である。リニアモータ間に磁気遮蔽板を介して組立を行うので、組立作業が煩雑である。多軸に並べてユニット化したリニアモータは放熱性が悪くなり、リニアモータの小型・省スペース化が困難になる。

さらに、特許文献５の技術は、リニアモータを多軸に並べてモジュール化する構成と、リニアガイドを別部品のフレームに設けるなど、組立作業が複雑であり、リニアモータモジュールの重量が大きくなる。

本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、低コスト化および高性能化を両立することができ、小型・省スペース化、軽量化に対応でき、優れた放熱性を有するリニアモータの提供を目的とする。

上記目的を達成するためのリニアモータは、シャフト内に複数の永久磁石を有する励磁部と、上記励磁部を囲み、複数のコイルを有する電機子と、上記電機子を収容するフレームと、を備える。

電機子は、直状開口部を有する磁性筒内に上記複数のコイルを収容している。

本発明に係るリニアモータによれば、電機子は、永久磁石を有する励磁部を囲んでいる。電機子は磁性筒内に複数のコイルを収容する。磁性筒は直状開口部を有する。

磁性筒は、磁性材料からなる筒体であるので、簡単に製造することができ、低コスト化および高性能化を両立することができる。また、磁性筒が永久磁石の磁束の大部分を閉じて漏れ磁束を抑制するので、磁気遮蔽板が不要であり、小型・省スペース化、軽量化に対応できる。磁性筒の直状開口部からリード線の配線処理が簡単にできるので、モータの製造が容易になる。更には冷却通路となるので、優れた放熱性を有する。

実施形態１に係るリニアモータの斜視図である。 実施形態１に係るリニアモータにおける励磁部の斜視図である。 実施形態１に係るリニアモータにおける電機子の第１態様の斜視図である。 実施形態１に係るリニアモータにおけるフレームの第１態様の斜視図である。 実施形態１に係るリニアモータにおけるフレーム開放状態の正面図である。 実施形態１に係るリニアモータにおけるフレームの第２態様の斜視図である。 実施形態１に係るリニアモータにおけるフレームの第３態様の斜視図である。 実施形態１に係るリニアモータにおけるフレームの第４態様の斜視図である。 実施形態１に係るリニアモータの正面図である。 実施形態２に係るリニアモータの斜視図である。 実施形態２に係るリニアモータにおける電機子の第２態様の斜視図である。 実施形態２に係るリニアモータにおける電機子の第３態様の斜視図である。 実施形態２に係るリニアモータにおけるフレームの第５態様の斜視図である。 実施形態２に係るリニアモータにおけるフレームの第６態様の斜視図である。 実施形態３に係るリニアモータユニットの斜視図である。

以下、図面を参照して、実施形態１から実施形態３に係るリニアモータおよびリニアモータユニットについて説明する。

実施形態１から実施形態３に係るリニアモータおよびリニアモータユニットは、永久磁石を有する励磁部が複数のコイルに囲まれ、当該コイルは直状開口部を有する磁性筒内に収容される。磁性筒は磁性材料からなる筒体であるので、簡単に製造することができる。磁性筒が永久磁石の磁束の大部分を閉じて、漏れ磁束を抑制するので、磁気遮蔽板が不要である。磁性筒の直状開口部はコイルリード線処理部分となり、冷却通路となる。

したがって、実施形態１から実施形態３によれば、低コスト化および高性能化を両立することができ、小型・省スペース化、軽量化に対応でき、優れた放熱性を有するリニアモータを実現できるようになる。

〔実施形態１〕
［リニアモータの構成］
図１から図９を参照して、実施形態１に係るリニアモータの構成について説明する。図１は実施形態１に係るリニアモータの斜視図である。図２は実施形態１に係るリニアモータにおける励磁部の斜視図である。図３は実施形態１に係るリニアモータにおける電機子の斜視図である。図４は実施形態１に係るリニアモータにおけるフレームの第１態様の斜視図である。図５は実施形態１に係るリニアモータにおけるフレーム開放状態の正面図である。図６は実施形態１に係るリニアモータにおけるフレームの第２態様の斜視図である。図７は実施形態１に係るリニアモータにおけるフレームの第３態様の斜視図である。図８は実施形態１に係るリニアモータにおけるフレームの第４態様の斜視図である。図９は実施形態１に係るリニアモータの正面図である。

図１に示すように、実施形態１に係るリニアモータ１００は、励磁部１、電機子２およびフレーム３を備えている。

励磁部１は、図１および図２に示すように、シャフト１０と永久磁石１２を有する。実施形態１では、励磁部１は可動子として機能する。

シャフト１０は、中空部１１を有する円筒体状の金属部材である。シャフト１０の構成材料としては、たとえば、オーステナイト系ステンレス鋼などの非磁性体が用いられるが、例示した材料に限定されない。

シャフト１０の中空部１１には、円柱状の永久磁石１２が軸方向に沿って複数直列に設けられている。本実施形態の永久磁石は、軸方向に磁極対抗（Ｎ−Ｎ，Ｓ−Ｓ）となるように着磁されている。対抗磁極配置された永久磁石１２，１２間には、不図示の軟磁性体を介設してもよい。

電機子２は、図１および図３に示すように、コイル２０と磁性筒４０を有する。実施形態１では、電機子２は固定子として機能する。

永久磁石を有するシャフト１０の周囲は、直列配置された複数のコイル２０で覆われている。各コイル２０は、円筒体状のリングコイルとして形成されている。コイル２０、２０同士の間には、電気絶縁性のスペーサ２１が介設される。

複数のコイル２０群の両端には、円筒体状のガイド支持筒２２が設けられる。ガイド支持筒２２は、シャフト１０のガイドブッシュ（図示せず）を内蔵している。なお、ガイドブッシュは、後述するフレーム３に内蔵してもよい。

複数のコイル２０は、たとえば、三相交流電源に対応するように、軸方向にｕ相、ｖ相、ｗ相の順で配置される。ｕ相群、ｖ相群、ｗ相群のコイル２０は、不図示のリード線で結線される。

磁性筒４０は、軸方向に沿った直状開口部４１を有する筒体状の磁性金属部材である。磁性筒４０は、複数のコイル２０群の周囲を覆っている。磁性筒４０内のコイル２０群は、ガイド支持筒２２に連結している。

磁性筒４０の長さは、コイル２０内に配置するシャフト１０の永久磁石１２群の全長Ｌよりも長く設定される。具体的には、磁性筒４０の長さは、永久磁石１２群の全長Ｌに２倍のストローク長を加えた長さ以上とする。

磁性筒４０は、シャフト１０の永久磁石１２の磁束の大部分を閉じて、漏れ磁束を抑制する機能を有する。また、磁性筒４０の直状開口部４１は、コイル２０のリード線の通過部を区画するとともに、冷却通路としての機能を有する。

実施形態１に係る磁性筒４０は、ほぼ円筒体状を呈している。本実施形態の直状開口部４１は、磁性筒４０の一部（上部）に軸方向に沿って開口された割れ目部として形成されている。直状開口部４１は、磁性筒４０の上部のみに形成されているが、下部に形成してもよい。

磁性筒４０の構成材料としては、たとえば、ＳＣ材などの鉄系の磁性体が用いられる。磁性筒４０は、性能確保とコストを両立するため、板金もしくはプレス成型した珪素鋼板が好ましいが、これに限定されない。

フレーム３は、図１、図４および図５に示すように、励磁部１および電機子２を収容する矩形枠体状の部材である。図４および図５は、第１態様のフレーム３を例示している。フレーム３は、電機子２の径方向の上部、下部および軸方向の両端部を囲っている。矩形枠としてのフレーム本体３０は、上枠３１、下枠３２および長手方向（軸方向と一致）の両端枠３３、３４からなっている。フレーム本体３０の幅方向左右側面は開放されている。

フレーム３の構成材料としては、たとえば、加工が容易なアルミニウムもしくはアルミニウム合金が用いられるが、例示した材料に限定されない。フレーム３の成型は、たとえば、押出し加工などの塑性加工により、容易に形成することができる。

フレーム本体３０の長手方向（軸方向と一致）の両端枠３３、３４には、励磁部１のシャフト１０を挿通して支承するための貫通孔５１、５２が開口されている。シャフト１０の基端部は、鉛直方向に沿って配置された四角柱状のブロック部材５３に接続されている。当該ブロック部材５３の上端部は、フレーム本体３０の上枠３１に沿うように設けられた延出部材５４に接続されている。

延出部材５４は、ブロック部材５３を介して、フレーム３側に折り返している。延出部材５４は、断面コ字のガイドブロック５５上にスライド移動可能に配置される。延出部材５４上には、直線軸の位置を検出し、位置情報を出力するためのリニアエンコーダ５６が設けられている。

リニアエンコーダ５６は、磁気及び熱の影響を考慮し、コイル２０を含む電機子２から離れている部位に配置する。リニアエンコーダ５６としては、磁気式、光学式などのいずれの形式であっても、使用することができる。また、安定駆動と高品質を確保するため、リニアエンコーダ５６の可動部は、ＬＭガイドやボールスプラインなどのリニアガイド上、またはこれに近い部位に配置することが望ましい。

また、フレーム本体３０の上枠３１には、長孔６０が開口されている。当該長孔６０は、コイル２０のリード線結線空間を区画し、接続端子２３の通過部として機能するとともに、冷却空気の通路としても機能する。

フレーム本体３０の上枠３１および下枠３２の内面には、冷却通路形成用の凹部３５と磁性筒固定用の凸部３６とが軸方向に交互に形成されている。上枠３１および下枠３２の内面は凹凸を有するので、磁性筒４０に接触したり、接触しなかったりする。凸部３６の接触部には、接着剤もしくはモールド材等の充填材７０で磁性筒４０を固定し、接触部による熱伝導でコイル２０を含む電機子２を冷却する。接触しない凹部３５は冷却通路になる。上枠３１の凹部３５と下枠３５の凹部３５は、上下で一部が重なるように軸方向に少しずれており、磁性筒４０とフレーム３との間にほぼ螺旋状の冷却通路が形成される。

フレーム本体３０の上枠３１と下枠３２には、ほぼ螺旋状の冷却通路に冷却空気を通過させるための入口および出口としてタップ（貫通孔）６１、６２が穿孔されている。上枠３１と下枠３２のタップ６１と６２は、枠体の幅方向中心から偏心して開口され、概ね対角に位置している。本実施形態では、各タップ６１、６２に短管６３、６４が接続されている。本実施形態では、下枠３２側の短管６４が冷却空気の入口、上枠３１側の短管６３が冷却空気の出口となっているが、入口と出口は上下逆であっても構わない。

図６に例示した第２態様のフレーム３Ａ、図７に例示した第３態様のフレーム３Ｂ、および図８に例示した第４態様のフレーム３Ｃは、フレーム本体３０の上枠３１および下枠３２の内面が平面に形成されている。上枠３１および下枠３２の内面が平面であっても、フレーム３Ａ、３Ｂ、３Ｃ内にはほぼ円筒体状の磁性筒４０が収容されるので、フレーム３Ａ、３Ｂ、３Ｃ内の四隅に隙間が形成される。四隅の隙間は磁性筒４０の上部の直上開口部（割れ目）４１と連通しており、全体として冷却通路を形成する。

第２態様のフレーム３Ａおよび第４態様のフレーム３Ｃのタップ６１と６２は、上枠３１と下枠３２の枠体の幅方向中心から偏心して開口され、概ね対角に位置している。第３態様のフレーム３Ｂのタップ６１と６２は、上枠３１と下枠３２の枠体の幅方向中心に開口されている。

第４態様のフレーム３Ｃは、下枠３２の外面に放熱フィン３７が形成され、当該放熱フィン３７によって下枠３２側の放熱性を高めることができる。

図１、図４から図９に示すように、上枠３１と下枠３２の両端部には、ボルト８１を締結するための螺合孔８２が形成されている。本実施形態のリニアモータ１００を一軸のアクチュエータ、もしくは後述する多軸のアクチュエータとしてユニット化して用いる場合は、封止プレート８０を介してボルト８１を螺合孔８２に締結することにより、フレーム本体３０の幅方向左右側面の開放部が封止される。

［リニアモータの動作］
次に、図１から図９を参照して、実施形態１に係るリニアモータ１００の動作について説明する。

図１に示したように、実施形態１に係るリニアモータ１００の励磁部１は、シャフト１０の中空部１１に複数の永久磁石を軸方向に磁極対抗（Ｎ−Ｎ，Ｓ−Ｓ）着磁となるように配置している。電機子２は、永久磁石を有するシャフト１０を囲むように設けられ、軸方向に並んだ複数のコイル２０を有する。コイル２０は、たとえば、三相電源のｕ相、ｖ相、ｗ相に対応するように配置され、ｕ相、ｖ相、ｗ相のコイル２０に位相をずらして電流を流す。

実施形態１では、励磁部１は可動子、電機子２は固定子として機能する。すなわち、本実施形態のリニアモータ１００は、励磁部１の永久磁石が発生する磁束と交叉するように電機子２のコイル２０に電流が流れる。永久磁石の磁束と電機子２のコイル２０に流れる電流が交叉すると、本実施形態のリニアモータ１００は、電磁誘導により、永久磁石を有するシャフト１０に軸方向の推力を発生させて、シャフト１０を直線運動させる。

実施形態１に係るニアモータ１００では、直状開口部（割れ目）６０を有する磁性筒４０内にｕ相、ｖ相、ｗ相のコイル２０を軸方向に直列に並べている。直状開口部（割れ目）６０からｕ相、ｖ相、ｗ相のコイル２０のリード線を通して、当該リード線を磁性筒４０から外に出した状態でアルミニウム製のフレーム３内に収容する。

磁性筒４０の長さは、コイル２０内に配置するシャフト１０の永久磁石１２群の全長Ｌよりも長く、永久磁石１２群の全長Ｌに２倍のストローク長を加えた長さ以上に設定されている。シャフト１０の永久磁石１２からの漏れ磁束は磁性筒４０によって閉じられ、漏れ磁束がほとんどなくなる。したがって、後述するように、本実施形態のリニアモータ１００を多軸に並べても、リニアモータ間の磁気的影響が小さく抑えることができる。

フレーム本体３０は、上枠３１、下枠３２および長手方向の両端枠３３、３４からなる矩形の枠体形状である。上枠３１には長孔６０が開口され、当該長孔６０はｕ相、ｖ相、ｗ相のコイル２０のリード線の結線空間として確保される。リード線結線端子２３は、長孔６０から露出している。

下枠３２の内面凸部３６の接触部に充填材７０を介して磁性筒４０を固定しているので、接触部による熱伝導でコイル２０を含む電機子２を冷却することができる。

フレーム本体３０の上枠３１および下枠３２の内面には、凹部３５および凸部３６が交互に形成されている。上枠３１の凹部３５と下枠３５の凹部３５は、磁性筒４０とフレーム３との間にほぼ螺旋状の冷却通路が形成される。したがって、本実施形態のリニアモータ１００は、放熱性に優れている。

フレーム本体３０の上枠３１と下枠３２には、冷却通路に冷却空気を通過させるためのタップ６１、６２が穿孔され、それぞれに短管６３、６４が接続されている。一方の短管６４から冷却空気を流入させ、他方の短管６３から冷却空気を流出させて、フレーム３の内部に空気流れを形成する。冷却空気はフレーム本体３０の凹部３５と磁性筒４０との隙間を通過して、回転しながらの乱流を起こし、コイル２０含む電機子２を効率よく冷却する。

図６に例示した第２態様のフレーム３Ａは、上枠３１および下枠３２の内面が凹凸のない平面で、タップ６１、６２が幅方向中心から偏心している。第２態様のフレーム３Ａの構造は簡単で、低コストで製造できる。第２態様のフレーム３Ａは、フレーム本体３０の内面と磁性筒４０の外周面との隙間を冷却空気が通過する。

図７に例示した第３態様のフレーム３Ｂは、上枠３１および下枠３２の内面が凹凸のない平面で、タップ６１、６２が幅方向中心に位置する。第３態様のフレーム３Ｂの構造は簡単で、低コストで製造できる。第３態様のフレーム３Ｂは、磁性筒４０の直状開口部（割れ目）４１を通して軸方向に冷却空気が多い。また、磁性筒４０の直状開口部（割れ目）４１を通して、コイル２０が直接冷却される。さらに、冷却空気は、フレーム本体３０の内面と磁性筒４０の外周面との隙間を通過する。

図８に例示した第４態様のフレーム３Ｃは、上枠３１および下枠３２の内面が凹凸のない平面で、タップ６１、６２が幅方向中心から偏心している。第４態様のフレーム３Ｃは、フレーム本体３０の内面と磁性筒４０の外周面との隙間を冷却空気が通過する。さらに、下枠３２の外面に放熱フィン３７が形成されているので、下枠３２側からの冷却効果が大きい。

すなわち、実施形態１に係るリニアモータ１００によれば、電機子２は、永久磁石１２を有するシャフト１０からなる励磁部１を囲んでいる。電機子２は、直状開口部を有する磁性筒４０内に、複数のコイル２０群を収容する。

磁性筒は、磁性材料からなる筒体であるので、たとえば、珪素鋼板を板金もしくはプレス加工することにより、簡単に製造することができる。また、フレーム３は、たとえば、押出し加工などにより、簡単に形成することができる。したがって、本実施形態のリニアモータ１００は、低コスト化および高性能化を両立することができる。

また、磁性筒４０が永久磁石１２の磁束の大部分を閉じて漏れ磁束を抑制するので、磁気遮蔽板が不要であり、小型・省スペース化、軽量化に対応できる。

さらに、永久磁石１２を有するシャフト１０は、リング状のコイル２０群で囲まれている。当該コイル２０群は、直状開口部４１を有する磁性筒４０内に収容している。したがって、実施形態１に係るリニアモータ１００は、磁性筒４０が永久磁石１２の磁束の大部分を閉じて、漏れ磁束を抑制する。

コイル２０のリード線は、直状開口部４１を通して上枠３１の長孔６０に導入されるので、コイル２０のリード線の結線空間を確保することができる。

磁性筒４０は直状開口部４１を有し、上枠３１および下枠３２の凹部３５と磁性筒４０の外周面との間に隙間が形成され、冷却通路として機能する。フレーム本体３０の左右開放部を封止プレート８０で封止することにより、ほぼ螺旋状の冷却通路が形成される。したがって、ほぼ螺旋状の冷却通路に冷却空気を流入させることにより、コイル２０を含む電機子２を冷却することができる。したがって、本実施形態のリニアモータ１００は優れた放熱性を有する。

本実施形態のリニアモータ１００は、個別にリニアエンコーダ５６を備えているので、単軸のアクチュエータとして使用することができる。また、本実施形態のリニアモータ１００を複数組み合わせれば、多軸のアクチュエータを構成することができる。

したがって、単軸もしくは多軸のアクチュエータとして簡単に使用できるので、チップマウンタのヘッド構成の柔軟性を確保することができる。

〔実施形態２〕
次に、図１０から図１４を参照して、実施形態２に係るリニアモータ２００について説明する。図１０は実施形態２に係るリニアモータの斜視図である。図１１は実施形態２に係るリニアモータにおける電機子の第２態様の斜視図である。図１２は実施形態２に係るリニアモータにおける電機子の第３態様の斜視図である。図１３は実施形態２に係るリニアモータにおけるフレームの第５態様の斜視図である。図１４は実施形態２に係るリニアモータにおけるフレームの第６態様の斜視図である。なお、実施形態１に係るリニアモータ１００と同一の構成部材については、同一の符号を付して説明を省略する。

図１０に示すように、実施形態２に係るリニアモータ２００は、電機子２の磁性筒４０およびフレーム３の構造が異なっている以外は、実施形態１と同様に構成されている。

すなわち、実施形態２に係るリニアモータ２００は、励磁部１、電機子２およびフレーム３を備える。励磁部１は、第１実施形態と同様の構成でシャフト１０の中空部１１に複数の永久磁石１２を有する（図２参照）。

電機子２は、コイル２０と磁性筒４０を有する。実施形態２では、電機子２は固定子として機能する（図１１および図１２参照）。

永久磁石を有するシャフト１０の周囲は、実施形態１と同様の構成で直列配置された複数のコイル２０で覆われている。

実施形態２に係る磁性筒４０は、ほぼ矩形筒体状を呈している。図１１に例示した第２態様の磁性筒４０Ａは、当該磁性筒４０Ａの上部のみに軸方向に沿って直状開口部４１を有する。直状開口部４１は、磁性筒４０Ａの上部に軸方向に沿って開口された割れ目部として形成されている。

一方、図１２に例示した第３態様の磁性筒４０Ｂは、当該磁性筒４０Ｂの上部および下部に軸方向に沿って直状開口部４１を有する。直状開口部４１は、磁性筒４０の上部および下部に軸方向に沿って開口された割れ目部として形成されている。

磁性筒４０Ａ、４０Ｂは、複数のコイル２０群の周囲を覆っている。磁性筒４０Ａ、４０Ｂ内のコイル２０群は、ガイド支持筒２２に連結している。コイル２０群は、磁性筒４０Ａ、４０Ｂの上下部にボルト４２を挿通し締結することによって、当該磁性筒４０Ａ、４０Ｂの中心部に保持される。磁性筒４０Ａ、４０Ｂは、中心の永久磁石１２を有するシャフト１０に対して磁気的にバランスを保っている。さらに、磁性筒４０Ａ、４０Ｂは、永久磁石１２の磁束の大部分を閉じて、漏れ磁束を抑制する機能を有する。

矩形筒体状の磁性筒４０Ａ、４０Ｂ内の中心部にリング状のコイル２０群が収容されるので、当該磁性筒４０Ａ、４０Ｂ内の四隅に隙間が形成される。四隅の隙間は冷却通路として機能し、コイル２０群を直接冷却することができる。磁性筒４０Ａ、４０Ｂの上部の直状開口部４１は、コイル２０のリード線の通過部を区画するとともに、冷却通路として機能を有する。

磁性筒４０Ａ、４０Ｂの長さは、実施形態１と同様に、永久磁石１２群の全長Ｌに２倍のストローク長を加えた長さ以上とする。

磁性筒４０Ａ、４０Ｂは、実施形態１と同様に、板金もしくはプレス成型した珪素鋼板が好ましいが、これに限定されない。

再び図１０を参照して、フレーム３は、実施形態１と同様に、電機子２の径方向の上部、下部および軸方向の両端部を囲っている。矩形枠としてのフレーム本体３０は、上枠３１、下枠３２および長手方向（軸方向と一致）の両端枠３３、３４からなっている。フレーム本体３０の幅方向左右側面は開放されている。

フレーム３の構成材料としては、実施形態１と同様に、たとえば、加工が容易なアルミニウムもしくはアルミニウム合金が用いられるが、例示した材料に限定されない。

フレーム本体３０の上枠３１は、実施形態１と同様の構成で、リード線結線空間としての長孔６０を有する。当該長孔６０は、接続端子２３の通過部として機能するとともに、冷却空気の通路としても機能する。

図１３に例示した第５態様のフレーム３Ｄは、フレーム本体３０の上枠３１の内面が概ね平面に形成され、長孔６０の両側に凹部３５が形成されている。フレーム本体３０の下枠３２の内面は、平面に形成されている。第５態様のフレーム３Ｄ内には、図１１に例示した第２態様の磁性筒４０Ａを収容することが適している。上枠３１の凹部３５は、磁性筒４０Ａの上部の直上開口部（割れ目）４１と連通しており、全体として冷却通路を形成する。

第５態様のフレーム３Ｄは、上枠３１と下枠３２に、冷却通路に冷却空気を通過させるための入口および出口としてタップ（貫通孔）６１、６２を有する。上枠３１と下枠３２のタップ６１と６２は、枠体の幅方向中心から偏心して開口され、概ね対角に位置している。

第５態様のフレーム３Ｄは、下枠３２の外面に、連続した凹凸状の放熱フィン３７が形成されている。したがって、上枠３１の内面のみに凹部３５が形成されているが、放熱フィン３７によって下枠３２側の放熱性を高めることができる。

図１４に例示した第６態様のフレーム３Ｅは、フレーム本体３０の上枠３１の内面が概ね平面に形成され、長孔６０の両側に凹部３５が形成されている。フレーム本体３０の下枠３２の内面は概ね平面に形成され、上枠３１の凹部３５に対向するように、２箇所の凹部３５が形成されている。

第６態様のフレーム３Ｅ内には、図１２に例示した第３態様の磁性筒４０Ｂを収容することが適している。上枠３１および下枠３２の凹部３５は、磁性筒４０Ｂの上下の直上開口部（割れ目）４１と連通しており、全体として冷却通路を形成する。

第６態様のフレーム３Ｅは、第５態様のフレーム３Ｄと同様の構成で、上枠３１と下枠３２にタップ６１、６２を有する。第６態様のフレーム３Ｅは、上枠３１および下枠３２の内面に凹部３５が形成されているので、第５態様のフレーム３Ｄと異なり、放熱フィンを有しない。

図１０、図１３および図１４に示すように、フレーム本体３０の両端枠３３、３４の貫通孔５１、５２には、励磁部１のシャフト１０が支承される。シャフト１０の基端部は、実施形態１と同様に、ブロック部材５３および延出部材５４が順に接続されている。延出部材５４はガイドブロック５５上にスライド移動可能に配置され、当該延出部材５４上にはリニアエンコーダ５６が設けられている。

本実施形態のリニアモータ２００を一軸のアクチュエータ、もしくは後述する多軸のアクチュエータとしてユニット化して用いる場合は、実施形態１と同様に、フレーム本体３０の幅方向左右側面の開放部が封止プレート８０で封止される（図８参照）。

実施形態２に係るリニアモータ２００は、基本的に第１実施形態と同様の作用効果を奏する。特に実施形態２に係るリニアモータ２００は、矩形の磁性筒４０Ａ、４０Ｂ内にリング状のコイル２０を収容しているので、磁性筒４０Ａ、４０Ｂ内の四隅に隙間が形成される。したがって、実施形態２に係るリニアモータ２００は、磁性筒４０Ａ、４０Ｂ内の四隅の隙間が冷却通路として機能し、コイル２０を冷却空気によって直接冷却することができるという特有の効果を奏する。

〔第３実施形態〕
次に、図１５を参照して、実施形態３に係るリニアモータユニット３００について説明する。図１５は実施形態３に係るリニアモータユニットの斜視図である。なお、実施形態１に係るリニアモータ１００と同一の構成部材については、同一の符号を付して説明を省略する。

図１５に示すように、実施形態３に係るリニアモータユニット３００は、実施形態１に係るリニアモータ１００を幅方向（桁方向）に複数並べて、ユニット化したものである。

上枠３１と下枠３２の両端部には、実施形態１と同様に、ボルト８１を締結するための螺合孔８２が形成されている。複数のリニアモータ１００を当接させて幅方向に並べ、幅方向両端に封止プレート８０を配置する。そして、封止プレート８０を介して、複数のリニアモータ１００の螺合孔８２に長ボルト８１を挿通して締結することにより、複数のリニアモータ１００が多軸ユニットとして一体化される。本実施形態のリニアモータユニット３００の両端の幅方向左右側面の開放部は封止される。

フレーム３の幅寸法はテープフィーダの要求寸法になるが、磁性筒４０の外径もしくは幅はフレーム本体３０の幅寸法よりも小さく設定されている。したがって、複数のリニアモータ１００を幅方向に多軸に並べるとき、フレーム３の側面に沿ってリニアモータ１００を並べるだけで、リニアモータユニット（ヘッドモジュール）３００が簡単に組み立てられる。

また、複数のリニアモータ１００を多軸に並べることで、各リニアモータ１００の幅方向左右が封止される。したがって、冷却空気の漏れが少なくなり、空気流れが自然に確保され、本実施形態のリニアモータユニット３００の冷却効果が高められる。

複数のリニアモータ１００は当接しているが、隣り合う磁性筒４０、４０同士の間には隙間が形成される。磁性筒４０、４０同士の隙間は、冷却に有利なだけではなく、互いの磁気影響をも抑制することができる。

各リニアモータ１００は個別にリニアエンコーダ５６を備えているので、各リニアモータ１００の位置情報を個別に把握することができる。

なお、本実施形態では、実施形態１に係るリニアモータ１００を用いて説明したが、実施形態２に係るリニアモータ２００を用いる場合にも、同様にリニアモータユニット３００を構成することができる。

実施形態３に係るリニアモータユニット３００は、基本的に実施形態１と同様の作用効果を奏する。特に実施形態３は、幅方向に並んだ多軸アクチュエータを構成するので、チップマウンタヘッドのＺ軸として、小型(小幅)で、大推力および低コストのリニアモータユニット３００を提供できるという特有の効果を奏する。

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、これらは本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をこれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で、上記実施形態とは異なる種々の態様で実施することができる。

１ 励磁部、
２ 電機子、
３ フレーム、
１０ シャフト、
１２ 永久磁石、
２０ コイル、
３０ フレーム本体、
３１ 上枠、
３２ 下枠、
３３、３４ 両端枠、
３５ 凹部、
３７ 放熱フィン、
４０ 磁性筒、
４１ 直状開口部、
５６ リニアエンコーダ、
６１、６２ タップ（入口、出口）
７０ 充填材、
１００、２００ リニアモータ、
３００ リニアモータユニット。

Claims (12)

1. シャフト内に複数の永久磁石を有する励磁部と、
   前記励磁部を囲み、複数のコイルを有する電機子と、
   上枠、下枠、および長手方向の両端枠を有し、前記電機子を収容するフレームと、
   を備え、
   前記電機子は、直状開口部を有する磁性筒内に、前記複数のコイルを収容しており、
   前記フレームの前記上枠には、前記両端枠の間において前記長手方向に沿って開口する長孔が設けられており、
   前記上枠および前記下枠の内面には、冷却空気通路用の凹部と磁性筒固定用の凸部とが前記長手方向に交互に形成されており、前記上枠の内面の前記凹部と前記下枠の内面の前記凹部は、上下で一部が重なるように長手方向の位置がずれていることを特徴とするリニアモータ。
2. 前記直状開口部は、前記磁性筒の少なくとも一部に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のリニアモータ。
3. 前記磁性筒は、矩形筒体状もしくは円筒体状を呈していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のリニアモータ。
4. 前記磁性筒の長さは、前記シャフトの永久磁石群の全長に２倍のストローク長さを加えた長さ以上に設定されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のリニアモータ。
5. 前記複数のコイルのリード線は、前記磁性筒の前記直状開口部を通して、該磁性筒の外部に露出していることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のリニアモータ。
6. 前記フレームの本体は矩形枠体状に形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のリニアモータ。
7. 前記フレームの本体の外面の一部に、凹凸形状が連続した放熱フィンが形成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のリニアモータ。
8. 前記コイルの外周面と前記磁性筒の内面との隙間、前記磁性筒の前記直状開口部、前記磁性筒の外面と前記フレームの本体の内面との四隅の隙間、または／および前記磁性筒の外面と前記凹部との隙間に冷却空気通路が形成されることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のリニアモータ。
9. 前記フレームの前記上枠および前記下枠には、前記冷却空気通路に冷却空気を流入させるための入口、出口が形成されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のリニアモータ。
10. 前記フレームの本体の内面に、充填材を介して前記磁性筒が固定されていることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載のリニアモータ。
11. 前記フレームの一部に、リニアエンコーダを備えていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載のリニアモータ。
12. 請求項１から１１のいずれか１項に記載のリニアモータを複数幅方向に並べて当接させ、幅方向両端面に封止プレートを配置し、該封止プレートおよび複数のリニアモータを一体化して多軸のユニットを形成したことを特徴するリニアモータユニット。