JPH0739291U - リニア直流モ−タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プリント配線基板等の非磁性体基板に取り付
けた電機子コイルを電機子配設部材に非磁性体でできた
螺子を用いて取り付け固定しても螺子によりエアギャッ
プを増長しないようにする。 【構成】 非磁性体基板に非磁性体でできた皿螺子の頭
部の係合傾斜面と略一致する逆末広がりの係合傾斜面を
持つ透孔を形成し，該透孔に皿螺子を通してコアレス電
機子を電機子配設部材に固定する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は，界磁マグネットに対向するプリント配線基板等の非磁性体基板に取 り付けた電機子コイルを電機子配設部材に非磁性体でできた螺子を用いて取り付 け固定する場合に，上記螺子を用いた場合でもその螺子の頭部が界磁マグネット と対向する上記非磁性体基板面に突出してエアギャップを増長しないようにして 推力効率を高くすること，及び他に特別高価になるカラ−を上記非磁性体基板と 電機子配設部材間に介在して補強を施さなくても良いように構成したリニア直流 モ−タを得ることを容易にしたものに関する。

【０００２】

【従来技術】

図３乃至図５は従来の多極多相型の可動マグネット形リニア直流ブラシレスモ −タ１で，まずこれについて以下に説明する。このリニア直流ブラシレスモ−タ １は，主に可動子を構成するスライダ２と，固定子を構成する直動案内レ−ル３ からなる。

【０００３】 直動案内レ−ル３は，固定側のステ−タヨ−クを兼ねるために磁性体でできた ものを用いており，スライダ２の移動方向に沿って多相のコアレスステ−タ電機 子４を収納するためにスライダ２の移動方向と直交する断面を略凹部に形成し， その凹部を電機子収納用凹部５として用いている。すなわち，直動案内レ−ル３ それ自体が，電機子配設部材となっている。

【０００４】 電機子収納用凹部５の上面には，絶縁シ−ト２２［第４図参照］を設けて後記 する電機子コイル８と直動案内レ−ル３との電気的絶縁処理を行っている。この 場合，直動案内レ−ル３が磁性体でできたものでない場合には，磁性体板を介し た後に，上記絶縁シ−ト２２を設けるとよい。

【０００５】 直動案内レ−ル３の両レ−ル側面６に当該直動案内レ−ル３の長手方向に沿っ て延びた負荷用の軌道溝７を形成している。

【０００６】 上記直動案内レ−ル３の電機子収納用凹部５の上面部には，スライダ２の移動 方向に沿って複数個の空心型の電機子コイル８群を重畳しないように隣接配設し てコアレス構造の多相のコアレスステ−タ電機子４を収納配設している。

【０００７】 電機子コイル８について説明すると，この電機子コイル８は，矩形枠状の空心 型のものとなるように導線を用いて多数タ−ン巻回して形成されたものであるが ，プリント手段，めっき手段あるいはエッチング手段を用いたシ−トコイル等に て形成したものでも良い。

【０００８】 かかる空心型の電機子コイル８群によると，効率及び性能の良好なリニア往復 １８０度通電方式を採用することができるように，スライダ２の走行方向と直交 する方向に延びた推力の発生に寄与する２つの有効導体部８ａと８ａとの開角が ，後記する界磁マグネット９のスライダ２の走行方向における一磁極幅をＴとす る時，該一磁極幅Ｔの開角となるように巻線形成されている。

【０００９】 尚，電機子コイル８において，スライダ２の移動方向と平行な２つの導体部８ ｂは，あまり推力の発生に寄与しない導体部となっている。

【００１０】 また電機子コイル８は，上記推力の発生に寄与しない２つの導体部８ｂの外側 と導体部８ｂの外側までの長さが，界磁マグネット９のその方向の幅と同じ長さ のものに形成している。

【００１１】 上記コアレスステ−タ電機子４を形成するそれぞれの電機子コイル８群の上面 には，ほぼ電機子コイル８と同程度の長手方向の幅があり且つ，塵等の侵入を防 ぐようにステ−タ電機子４を保護するために横幅が若干広い面積の長板状の非磁 性体基板として用いたプリント配線基板１０を，非磁性体でできた螺子２３によ って螺子止め固定している。

【００１２】 該プリント配線基板１０には，図示しないプリント配線用導電パタ−ンが形成 され，このパタ−ンを介して電機子コイル８群及び界磁マグネット９の磁極状態 に応じて電機子コイル８群の通電の切り換えを行うための位置検知用としてのホ −ル素子等の磁極判別素子２１に電源を供給すると共に，出力信号を得るように している。

【００１３】 上記磁極判別素子２１としては，ホ−ルＩＣ，ホ−ル素子，磁気抵抗素子等の 適宜な磁電変換素子を用いれば良い。

【００１４】 磁極判別素子２１群は，それぞれ電機子コイル８の発生推力に寄与する導体部 ８ａと該導体部８ａに直交して形成された推力の発生に寄与しない導体部８ｂと が交叉する導体部８ａの延長線上の界磁マグネット９と対向する上記プリント配 線基板１０の下面位置に配設し，上記界磁マグネット９のＮ極，Ｓ極の磁極を検 出することができるようにしている。

【００１５】 磁極判別素子２１からの，上記界磁マグネット９のＮ極，Ｓ極の磁極に応じた 出力信号に基づいて図示しない通電制御回路内のドライバ−が作動して所定方向 の推力が発生するように上記電機子コイル８群に適宜方向の通電を行うようにし ている。

【００１６】 上記直動案内レ−ル３には，その電機子収納用凹部５と平行にリニア磁気エン コ−ダ用スケ−ル１２を収納するためのリニア磁気エンコ−ダ用スケ−ル収納溝 １３を形成し，該リニア磁気エンコ−ダ用スケ−ル収納溝１３にリニア磁気エン コ−ダ用スケ−ル１２を接着剤などを用いて取り付けしている。

【００１７】 スライダ２は，適宜な材質のものでできており，下面には，当該スライダ２の 走行方向から見た形状が逆凹部状に形成された界磁マグネット９の磁路閉成用の 磁性体でできたマグネットヨ−ク１１を固定しており，その両側には，螺子１９ 等によってＬ字形のスライドユニット２４を取り付けている。

【００１８】 スライドユニット２４の両側内面には，上記直動案内レ−ル３に形成した負荷 用の軌道溝７と対向し，且つスライダ２の移動方向に沿った長手方向に延びる負 荷用の軌道溝１５を形成しており，上記軌道溝７と１５間に転動体（ガイドボ− ル）１６群を介在し，軌道溝７，１５及び転動体１６群によって軌道溝７の長手 方向に沿ってスライダ２がスム−ズに移動できるように構成されている。

【００１９】 上記スライドユニット２４は，軌道溝１５の外側位置の内部に上記軌道溝７と １５とに連通し，上記転動体１６のエンドギャップによる方向転換と往復転動を 許すリタ−ン路２５を形成して，転動自在に転動体１６を内蔵した無限循環通路 を形成している。

【００２０】 マグネットヨ−ク１１は，上記直動案内レ−ル３の電機子収納用凹部５面との 間の空隙長（磁気空隙長）が平行になるように構成された上記ステ−タ電機子４ と対向する平面状下部内面１７を持ち，この下部内面１７面の上記ステ−タ電機 子４と対向する面に界磁マグネット９を設けて相対的移動するように構成してい る。

【００２１】 マグネットヨ−ク１１の下部内面１７面には，上記スライダ２の移動方向に沿 って隣り配置の磁極が異極となるようにＮ極，Ｓ極の磁極をＰ（Ｐは２以上の整 数）個備えて，この実施例では図面の都合で３極に構成した界磁マグネット９を 接着剤などの適宜な手段を用いて固設している。

【００２２】 スライドユニット２４の上部内面２６面の上記リニア磁気エンコ−ダ用スケ− ル１２と対向する部分には，当該リニア磁気エンコ−ダ用スケ−ル１２の微細な ピッチで交互に形成したＮ極，Ｓ極の磁極を検出するための磁気センサ１８を平 行磁気空隙を介して取り付け，上記リニア磁気エンコ−ダ用スケ−ル１２のＮ極 ，Ｓ極の微細多極着磁極を検出できるようにしている。

【００２３】 これにより磁気センサ１８がリニア磁気エンコ−ダ用スケ−ル１２のＮ極，Ｓ 極の微細多極着磁極数をカウントすることでスライダ２の移動量，移動速度，移 動位置などが判明し，これによってスライダ２の速度，位置のサ−ボが行える。

【００２４】 以上のような構成からなる可動マグネット形リニア直流ブラシレスモ−タ１で は，ステ−タヨ−クを構成する直動案内レ−ル３の下面の両側に長手方向に沿っ て延びるスペ−サ２７を設け，そのスペ−サ２７の下面に固定ベ−ス２８を配設 することで，直動案内レ−ル３と固定ベ−ス２７間にリ−ド線収納部３０を形成 し，プリント配線基板１０を介して電機子コイル８の端子と電気的に接続したリ −ド線２９を直動案内レ−ル３に形成したリ−ド線通し孔３１に通した後，リニ ア直流ブラシレスモ−タ１の端部の外部に導いている。

【００２５】 ここにプリント配線基板１０に取り付けた電機子コイル８群からなる多相のコ アレスステ−タ電機子４は，界磁マグネット９と相対的な直線運動を行うため， プリント配線基板１０に透孔２０を空け，図５に示すように螺子２３を用いて直 動案内レ−ル３に螺子止めすることで，堅固に固定している。

【００２６】 しかるに，プリント配線基板１０に取り付けた電機子コイル８群からなるステ −タ電機子４を螺子２３によって直動案内レ−ル３に螺子止め固定すると，その 螺子２３の頭部２３ａがプリント配線基板１０の上部に突出するので，その頭部 ２３ａの部分だけ界磁マグネット９と直動案内レ−ル３間のエアギャップを増長 し，大きな推力が得られない欠点がある。

【００２７】 尚，この場合，滑らかな推力を得るために，即ちコギングトルクが発生しない ようにするために，上記したように螺子２３としては，非磁性体からなるものを 用いている。

【００２８】 上記可動マグネット形リニア直流ブラシレスモ−タ１の欠点を改良するために ，先に本考案者の一人は，実開昭６０−１１１３８４号公報に示すように，図６ 及び図７で示す可動マグネット形リニア直流ブラシレスモ−タ１−１では，図７ に示すようにプリント配線基板１０に形成した透孔２０の下面外周部と係合する 鍔３２ａを有し，内周部に螺子２３の頭部２３ａの下部と当接する鍔３２ｂを有 する筒状のカラ−３２を，その鍔３２ａを上記プリント配線基板１０の透孔２０ の下面外周部と係合させてプリント配線基板１０の透孔２０部に設置し，しかる 後，カラ−の透孔部３２ｃに螺子２３を挿入して該螺子２３の頭部２３ａの下部 を上記鍔３２ｂに係合するまで直動案内レ−ル３に設けた螺子孔３３に螺着する ことで，プリント配線基板１０に取り付けた電機子コイル８群からなるステ−タ 電機子４を直動案内レ−ル３面に螺子止め固定した。

【００２９】 このことにより，この図６及び図７に示す可動マグネット形リニア直流ブラシ レスモ−タ１−１では，プリント配線基板１０の上面への上記螺子２３の頭部２ ３ａの突出をなくすことができるので，図３乃至図５で示した可動マグネット形 リニア直流リニアモ−タ１の欠点を解消できる。

【００３０】 かかる可動マグネット形リニア直流ブラシレスモ−タ１−１の場合は，プリン ト配線基板１０に取り付けた電機子コイル８群からなるステ−タ電機子４を直動 案内レ−ル３面に堅固に螺子止め固定できる利点がある。

【００３１】

【従来技術の問題点】

しかしながら，内外周に鍔３２ａ，３２ｂを有するカラ−３２を用いると高価 になること，及び電機子コイル８が非常に小さなものである場合にも，高価なカ ラ−３２を用いなければならず，またカラ−３２のプリント配線基板１０の透孔 ２０に装着した後に直動案内レ−ル３に設置し，しかる後に，螺子２３を用いて 螺子止め固定しなければならないので，量産工程が複雑になり，可動マグネット 形リニア直流ブラシレスモ−タ１−１を安価に量産できない欠点がある。

【００３２】 以上の欠点は，電機子を可動子に備え，界磁マグネットを固定子に備えて，電 機子と界磁マグネットを相対的走行するようにした可動電機子形リニア直流ブラ シレスモ−タの場合でも同様である。単に電機子と界磁マグネットの配置が逆に なったに過ぎないからである。

【００３３】 従って，以下においては，可動マグネット形リニア直流ブラシレスモ−タを中 心に説明する。

【００３４】

【本考案の課題】

本考案は，プリント配線基板等の非磁性体基板に取り付けた電機子コイルを電 機子配設部材面に非磁性体でできた螺子を用いて取り付け固定する場合に，上記 螺子を用いた場合でもその螺子の頭部が界磁マグネット面側に上記非絶縁基板基 板面よりも大きく突出しないようにして界磁マグネットと非磁性体基板間のエア ギャップの増長による推力の低下をきたすことを防ぎ，推力効率を高くすること ，及び他に特別高価になるカラ−を上記非磁性体基板と電機子配設部材面間に介 在して補強を施さなくても良いように構成することで，量産工程を容易にし，安 価に量産できるリニア直流モ−タを得ることを課題になされたものである。

【００３５】

【本考案の課題達成手段】

かかる本考案の課題は，可動子の走行方向に沿って隣配置の磁極が異極となる ようにＮ極，Ｓ極の磁極を配置した界磁マグネットを可動子または固定子に備え ，該界磁マグネットと相対的走行する固定子または可動子には，上記界磁マグネ ットと対向する面に非磁性体基板を備えた電機子コイル群からなる多相コアレス 電機子を配置したリニア直流モ−タにおいて，上記多相コアレス電機子を配置し た電機子配設部材に螺子穴を形成し，該螺子穴と対向する上記非磁性体基板に非 磁性体でできた皿螺子の頭部の係合傾斜面と略一致する逆末広がりの係合傾斜面 を持つ透孔を形成し，該透孔に皿螺子を通して該皿螺子の反対側の係合傾斜面を 上記透孔の係合傾斜面と一致させ且つ皿螺子の螺子部を上記電機子配設部材に形 成した螺子穴に螺合して上記非磁性体基板を上記界磁マグネット側の面に向けて 上記コアレス電機子を上記電機子配設部材に固定したことを特徴とするリニア直 流モ−タを提供することによって達成できる。

【００３６】 その他の本考案の課題は，上記多相コアレス電機子は，空心形の電機子コイル 群からなり，上記非磁性体基板に形成した上記皿螺子の頭部の係合傾斜面と略一 致する逆末広がりの係合傾斜面を持つ透孔は，上記電機子コイルの枠内空洞部と 対向する上記非磁性体基板位置に形成することで達成できる。

【００３７】

【本考案の実施例】

図１は，本考案の一実施例としての可動マグネット形リニア直流ブラシレスモ −タ１−２を可動子の走行方向から見た縦断面図で，図２は同可動マグネット形 リニア直流ブラシレスモ−タ１−２の部分断面図ある。上記した図３乃至図７と 共通する箇所の説明は，上記の説明を参照してその説明を省略し，異なる箇所に おいてのみ，以下に本考案の説明を行う。

【００３８】 本考案のリニア直流ブラシレスモ−タ１−２では，上記透孔２０を有するプリ ント配線基板１０に代えて，皿螺子２３’の頭部２３’ａの下面傾斜部２３’ｂ と略一致する逆末広がりの係合傾斜面１０’ａを持つ透孔２０’を形成したプリ ント配線基板１０’を用い，上記螺子２３に代えて，逆末広がりの係合傾斜面１ ０’ａと係合する下面傾斜部２３’ｂを有する頭部２３’ａを持つ皿螺子２３’ を用いている点において異なる。

【００３９】 したがって，このリニア直流ブラシレスモ−タ１−２では，皿螺子２３’の頭 部２３’ａの下面係合傾斜面２３’ｂを上記プリント配線基板１０’の透孔２０ ’の逆末広がりの係合傾斜面１０’ａと係合させてプリント配線基板１０’の透 孔２０’に皿螺子２３’を挿入して該皿螺子２３’を直動案内レ−ル３に設けた 螺子孔３３に螺着することで，プリント配線基板１０’に取り付けた電機子コイ ル８群からなるコアレスステ−タ電機子４’を直動案内レ−ル３面に螺子止め固 定する。

【００４０】

【考案の効果】

本考案のリニア直流モ−タによれば，電機子を構成する電機子コイルが小さな 場合，従来のようにカラ−を用いなくても，特に比較的小さな電機子コイルの場 合には，その枠内空洞部が非常に小さいため，非磁性体基板は電機子コイルによ ってその形状を保持できるので，界磁マグネットと非磁性体基板間のエアギャッ プを均一にでき，またカラ−を用いなくても，非磁性体基板の逆末広がりの係合 傾斜面と皿螺子の頭部の係合傾斜面とを係合させて非磁性体基板に取り付けた電 機子コイルを固定子または可動子面に堅固に固定できて尚且つ非磁性体基板の界 磁マグネットと対向する面に皿螺子の頭部を突出させることが無いため，皿螺子 の頭部によるエアギャプの増加がないため，効率の良いリニア直流モ−タを容易 且つ安価に形成できる。

【００４１】 特に，この考案は，電機子コイルが比較的小さな場合において特に有効で，そ の場合においても尚且つより大きな推力を得たい場合に有用で，上記のような比 較的小さな電機子コイルの場合には，その枠内空洞部が非常に小さいため，非磁 性体基板は電機子コイルによってその形状を保持できるので，非磁性基板は更に 厚みの薄いものを用いることもできるので，より安価に形成できるのみでなく， 界磁マグネットと非磁性体基板間のエアギャップも小さくできるため，より大き な推力を得ることができる。

【００４２】 尚，本考案は，可動マグネット形であろうと可動電機子形であろうと，またブ ラシと整流子を用いて整流する形式の整流子形であろうと，ブラシレス形のリニ ア直流モ−タであろうと何れを問わず適用があることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本考案の一実施例を示す多極多相型の可動マ
グネット形リニア直流ブラシレスモ−タを可動子の走行
方向から見た線縦断面図である。

【図２】 同可動マグネット形リニア直流ブラシレスモ
−タの部分断面図である。

【図３】 多極多相型の可動マグネット形リニア直流ブ
ラシレスモ−タの一部切り欠き省略した上面斜視図であ
る。

【図４】 従来の多極多相型の可動マグネット形リニア
直流ブラシレスモ−タを可動子の走行方向から見た縦断
面図である。

【図５】 同可動マグネット形リニア直流ブラシレスモ
−タの部分断面図である。

【図６】 従来の他の多極多相型の可動マグネット形リ
ニア直流ブラシレスモ−タを可動子の走行方向から見た
縦断面図である。

【図７】 同可動マグネット形リニア直流ブラシレスモ
−タの部分断面図である。

【符号の説明】

１ 可動マグネット形リニア直流ブラシレスモ−タ １−１ 可動マグネット形リニア直流ブラシレスモ−タ １−２ 可動マグネット形リニア直流ブラシレスモ−タ ２ スライダ ３ 直動案内レ−ル ４ コアレスステ−タ電機子 ４’ コアレスステ−タ電機子 ５ 電機子収納用凹部 ６ レ−ル側面 ７ 軌道溝 ８ 電機子コイル ８ａ 推力の発生に寄与する導体部 ８ｂ 推力の発生に寄与しない導体部 ９ 界磁マグネット １０ プリント配線基板 １０’ａ 係合傾斜面 １１ マグネットヨ−ク １２ リニア磁気エンコ−ダ用スケ−ル １３ リニア磁気エンコ−ダ用スケ−ル溝 １５ 軌道溝 １６ 転動体 １７ 下部内面 １８ 磁気センサ １９ 螺子 ２０ 透孔 ２０’ 透孔 ２１ 磁極判別素子 ２２ 絶縁シ−ト ２３ 螺子 ２３’ 皿螺子 ２３ａ 頭部 ２３’ａ 頭部 ２３’ｂ 下面係合傾斜面 ２４ スライドユニット ２５ リタ−ン路 ２６ 下部内面 ２７ スペ−サ ２８ 固定ベ−ス ２９ リ−ド線 ３０ リ−ド線収納溝 ３１ リ−ド線通し孔 ３２ カラ− ３２ａ，３２ｂ 鍔 ３２ｃ 透孔部 ３３ 螺子孔

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 可動子の走行方向に沿って隣配置の磁極
   が異極となるようにＮ極，Ｓ極の磁極を配置した界磁マ
   グネットを可動子または固定子に備え，該界磁マグネッ
   トと相対的走行する固定子または可動子には，上記界磁
   マグネットと対向する面に非磁性体基板を備えた電機子
   コイル群からなる多相コアレス電機子を配置したリニア
   直流モ−タにおいて，上記多相コアレス電機子を配置し
   た電機子配設部材に螺子穴を形成し，該螺子穴と対向す
   る上記非磁性体基板に非磁性体でできた皿螺子の頭部の
   係合傾斜面と略一致する逆末広がりの係合傾斜面を持つ
   透孔を形成し，該透孔に皿螺子を通して該皿螺子の反対
   側の係合傾斜面を上記透孔の係合傾斜面と一致させ且つ
   皿螺子の螺子部を上記電機子配設部材に形成した螺子穴
   に螺合して上記非磁性体基板を上記界磁マグネット側の
   面に向けて上記コアレス電機子を上記電機子配設部材に
   固定したことを特徴とするリニア直流モ−タ。
2. 【請求項２】 上記多相コアレス電機子は，空心形の電
   機子コイル群からなり，上記非磁性体基板に形成した上
   記皿螺子の頭部の係合傾斜面と略一致する逆末広がりの
   係合傾斜面を持つ透孔は，上記電機子コイルの枠内空洞
   部と対向する上記非磁性体基板位置に形成していること
   を特徴とする請求項１に記載のリニア直流モ−タ。