TW202343938A - 三相線圈結構以及線性馬達 - Google Patents

Abstract

提供實現緊湊化的同時可以得到良好的性能的三相線圈結構以及線性馬達。 在包括具有以相鄰的方式在同一平面內並排設置的複數個長方形空芯線圈的二相用線圈組（32）的三相線圈結構（30）中，包括在兩端側彎曲並且以跨過二相用線圈組（32）的相鄰的長邊部彼此的方式而配置的具有不同尺寸以及屈曲角度的兩個空芯線圈的一相用線圈組（31），一相用線圈組（31）的空芯線圈比二相用線圈組（32）的空芯線圈圈數更多。

Description

三相線圈結構以及線性馬達

本發明關於三相線圈結構以及線性馬達。

近年來，使用扁平的空芯線圈的線性馬達開始普及。 例如，在專利文獻1中，揭示了一種線性馬達，係為關聯各相的空芯線圈有大、小兩種，藉由使關聯一相的空芯線圈的端部彎曲，並與關聯其他相的空芯線圈重疊，而抑制三相線圈結構的厚度。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1] 日本專利第5508362號公報

[發明所欲解決之問題]

在專利文獻1中，為了防止關聯一相的空芯線圈與關聯其他相的空芯線圈之間發生阻抗以及推力的差異，相對於所有相而使空芯線圈的尺寸為兩種，並且使其為相同的圈數。由此，在專利文獻1的線性馬達中，由於交鏈長度的減少而導致的推力的減少等，相對於空芯線圈的構成面積未能得到良好的效率性能。

本發明為鑑於這樣的情況而完成，其目的是提供一種實現緊湊化的同時可以得到良好的性能的三相線圈結構以及線性馬達。 [解決問題之手段]

根據本發明的三相線圈結構係在包括具有以相鄰的方式在同一平面內並排設置的複數個長方形空芯線圈的二相用線圈組的三相線圈結構中，包括具有以在兩端側彎曲並且跨過前述二相用線圈組的相鄰的長邊部彼此的方式配置的不同尺寸以及屈曲角度的兩個空芯線圈的一相用線圈組，前述一相用線圈組的空芯線圈比前述二相用線圈組的空芯線圈圈數更多。

在本發明中，藉由將尺寸以及兩端側的屈曲角度不同的前述一相用線圈組的兩個空芯線圈適當組合而配置，在實現三相線圈結構的緊湊化的同時，藉由使前述一相用線圈組的空芯線圈的圈數比前述二相用線圈組的空芯線圈更多，可以防止由於交鏈長度的減少而導致的推力的減少等的性能降低。

根據本發明的三相線圈結構，前述一相用線圈組具有長度方向的尺寸與前述二相用線圈組的空芯線圈相等的大空芯線圈、以及長度方向的尺寸小於前述大空芯線圈的小空芯線圈，前述大空芯線圈以及前述小空芯線圈中的至少一方的圈數比前述二相用線圈組的空芯線圈更多。

在本發明中，由於前述小空芯線圈的長度方向的尺寸小於前述二相用線圈組的空芯線圈，所以實現三相線圈結構的緊湊化的同時，藉由使前述大空芯線圈以及前述小空芯線圈的至少一方的圈數多於前述二相用線圈組的空芯線圈，可以防止由於交鏈長度的減少而導致的推力的減少等的性能降低。

根據本發明的三相線圈結構，前述大空芯線圈以及前述小空芯線圈配置在同一軸心上，各自的兩端側在軸心方向往一側彎曲成曲柄狀，前述大空芯線圈的兩端部分別與前述二相用線圈組的空芯線圈的端部重疊。

在本發明中，由於將前述大空芯線圈的兩端部彎曲成曲柄狀，並且與前述二相用線圈組的空芯線圈的端部重疊，所以可以實現三相線圈結構的緊湊化。

根據本發明的三相線圈結構，前述大空芯線圈的兩端部彎曲30°至44.5°，前述小空芯線圈的前述兩端部彎曲10°至31°。

在本發明中，藉由使前述大空芯線圈的兩端部的屈曲角度為30°至44.5°，並且使前述小空芯線圈的兩端部的屈曲角度為10°至31°，可以事前防止在屈曲角度過大的情況下，空芯線圈在彎曲加工時會產生損傷等的缺陷，以及在屈曲角度過小的情況下，因小空芯線圈的交鏈長度的減少而導致的推力降低。

根據本發明的三相線圈結構，前述小空芯線圈相對於前述大空芯線圈而配置在前述軸心方向的前述一側，並且一面與前述大空芯線圈的一面接觸，在前述大空芯線圈中前述一面以及與前述兩端部的前述二相用線圈組的對向面相反側的面之間的間隔大於在前述小空芯線圈中前述一面以及與前述兩端部的前述大空芯線圈的對向面相反側的面之間的間隔。

在本發明中，前述小空芯線圈的一面與前述大空芯線圈的一面接觸，在前述大空芯線圈中前述一面以及與前述兩端部的前述二相用線圈組的對向面相反側的面之間的間隔大於在前述小空芯線圈中前述一面以及與前述兩端部的前述大空芯線圈的對向面相反側的面之間的間隔。因此，在前述軸心方向上，前述小空芯線圈不會比前述大空芯線圈在前述一側突出，而可以實現三相線圈結構的緊湊化。

根據本發明的三相線圈結構，前述二相用線圈組為兩個，在一方向被層壓，前述一相用線圈組在同一軸心上分別設置於在前述一方向被層壓的兩個前述二相用線圈組的兩側，兩個前述一相用線圈組分別的兩端側互相向相反方向屈曲。

在本發明中，前述一相用線圈組分別設置於在一方向被層壓的兩個前述二相用線圈組的兩側，兩個前述一相用線圈組的兩端側的屈曲方向為互相相反方向。在各個一相用線圈組中，前述小空芯線圈不會比前述大空芯線圈在前述一方向突出，而可以實現三相線圈結構的緊湊化。

根據本發明的一種線性馬達，包括上述任一種三相線圈結構以及配置在前述三相線圈結構的兩側以在前述一相用線圈組的軸心方向上對向的磁鐵。

在本發明中，如上所述，由於使用緊湊的三相線圈結構，可以防止由於交鏈長度的減少而導致的推力的減少等的性能降低，所以可以得到線性馬達的緊湊化以及良好的性能。 [發明的效果]

根據本發明，可以提供實現緊湊化的同時可以得到良好的性能的三相線圈結構以及線性馬達。

以下將基於附圖詳細描述根據本發明實施方式的三相線圈結構以及線性馬達。

圖1是示出本發明的實施方式的線性馬達100的外觀的立體圖。線性馬達100例如是線圈可動型的線性馬達，包括定子10以及動子20。動子20連接到電源裝置（未圖示）。

定子10具有矩形平板狀的一對磁軛11、以及介於前述一對磁軛11之間且連結磁軛11彼此的兩端部的介在部12。介在部12配置在磁軛11的短邊側。磁軛11彼此藉由介在部12以所定間隔隔開而對向配置，動子20介在一對磁軛11之間。動子20在磁軛11的兩個長邊的對向方向（圖1的箭頭方向）可移動。即，圖1的箭頭示出動子20的移動方向。

各個磁軛11為矩形平板形狀，並且由例如鐵等的磁性體構成。介在部12由樹脂等的非磁性體或鐵等的磁性體構成。介在部12例如被螺釘固定到磁軛11。

圖2是沿圖1的II-II線的示意剖面圖。在圖2中，為了方便起見，省略表示動子20。 各個磁軛11其內側面安裝有磁鐵單元13。磁鐵單元13配置在磁軛11與動子20之間。換句話說，動子20介在一對磁鐵單元13之間。

磁鐵單元13具有複數個永久磁鐵131。各個永久磁鐵131為在磁軛11的長度方向上延伸的角柱形狀，並且複數個永久磁鐵131在動子20的移動方向上等間隔地並排設置。

一對磁鐵單元13形成交變磁場。具體而言，各個永久磁鐵131將磁極朝向一對磁鐵單元13的對向方向，在前述對向方向上，永久磁鐵131彼此的磁極相反，並且相鄰的永久磁鐵131彼此的磁極也相反。

圖3是示出本實施方式的線性馬達100的動子20的立體圖。 動子20包括由層疊的複數個空芯線圈組成的三相線圈結構30、以及夾持三相線圈結構30的夾持構件40。夾持構件40從三相線圈結構30的空芯線圈的軸心方向的兩側夾持三相線圈結構30。

夾持構件40為長方形平板形狀，並且具有對向配置的一對抵接部41以及連結一對抵接部41的擋部42。即，一對抵接部41的相鄰的一方的短邊彼此藉由擋部4而連結。擋部42具有與抵接部41的寬度尺寸大致相同的長度的細長的長方形板狀。一對抵接部41以及擋部42一體形成，例如由碳纖維強化塑膠（CFRP）構成。

又，在一對抵接部41之間，從抵接部41的長度方向的大致中間橫跨到另一方的短邊部設置有間隔保持部43。間隔保持部43具有與擋部42的寬度尺寸大致相同的厚度的矩形板狀，藉由螺釘或接著劑而安裝於抵接部41，保持抵接部41彼此間的間隔。間隔保持部43例如由玻璃纖維強化塑膠（GFRP）構成。

藉由如上所述的構成，在夾持構件40中，在抵接部41之間，即擋部42以及間隔保持部43之間形成間隙，並且三相線圈結構30介在此間隙。擋部42防止三相線圈結構30的脫落，並且由GFRP等組成的絕緣片（未圖示）可以介在抵接部41與三相線圈結構30之間。

圖4是示出本實施方式的線性馬達100的三相線圈結構30的前視圖，圖5是沿圖4的V-V線的向視圖，圖6是沿圖4的VI-VI線的向視圖。

三相線圈結構30包括為了V相的一相用線圈組31、以及為了U相以及W相的二相用線圈組32。即，三相線圈結構30具有一個一相用線圈組31以及二個二相用線圈組32。一相用線圈組31以及二相用線圈組32均由大致長方形的空芯線圈構成。另外，在圖5中，為方便起見，省略了一相用線圈組31以及二相用線圈組32的拉出線的圖示。

各個二相用線圈組32包括配置在同一軸心上且長度方向以及寬度方向的尺寸為相同的兩個空芯線圈。兩個二相用線圈組32以各自的軸心方向為平行的方式設置。即，兩個二相用線圈組32以在同一面內相鄰的方式並排設置，並且一方的二相用線圈組32的空芯線圈的長邊部與另一方的二相用線圈組32的空芯線圈的長邊部相接。又，在各個二相用線圈組32中，在軸心方向更層疊其他的二相用線圈組32（參考圖5）。兩個二相用線圈組32為相同形狀，以下僅說明關於一個二相用線圈組32。

一相用線圈組31以跨過兩個二相用線圈組32的長邊部彼此的方式配置，包括大小不同的兩個空芯線圈。以下，將大小較小者的空芯線圈稱為小空芯線圈31A，將大小較大者的空芯線圈稱為大空芯線圈31B。小空芯線圈31A與大空芯線圈31B相比，長度方向的尺寸較小，寬度方向的尺寸相等。小空芯線圈31A以及大空芯線圈31B配置在同一軸心上。一相用線圈組31的軸心方向平行於各個二相用線圈組32的軸心方向，一相用線圈組31相對於兩個二相用線圈組32而分別配置在軸心方向的兩側（參考圖5）。

各個二相用線圈組32從前面看為中空的長方形，包括兩個長邊部321、322以及兩個短邊部323、324。在二相用線圈組32中，兩個長邊部321、322寬度方向的尺寸相同，並且相隔相當於長邊部321、322的寬度方向的尺寸之和的距離而形成。又，一方的二相用線圈組32的長邊部321與另一方的二相用線圈組32的長邊部321的長邊側鄰接。

與二相用線圈組32同樣地，一相用線圈組31從前面看也是中空的長方形。小空芯線圈31A相對於大空芯線圈31B而配置在軸心方向的一側。小空芯線圈31A包括兩個長邊部311A、312A以及兩個短邊部313A、314A。又，大空芯線圈31B包括兩個長邊部311B、312B以及兩個短邊部313B、314B（端部）。

在小空芯線圈31A中，兩個長邊部311A、312A的寬度方向的尺寸相同，並且相隔相當於長邊部311A、312A的寬度方向的尺寸之和的距離而形成。又，在大空芯線圈31B中，兩個長邊部311B、312B的寬度方向的尺寸相同，並且相隔相當於長邊部311B、312B的寬度方向的尺寸之和的距離而形成。即，在軸心方向上，小空芯線圈31A的長邊部311A、312A分別與大空芯線圈31B的長邊部311B、312B抵接（參考圖6）。以下，將小空芯線圈31A的長邊部311A、312A中與大空芯線圈31B的長邊部311B、312B接觸的面稱為接觸面310A（一面），將大空芯線圈31B的長邊部311B、312B中與小空芯線圈31A的長邊部311A、312A接觸的面稱為接觸面310B（一面）。

一相用線圈組31以與兩個二相用線圈組32的長度方向平行的方式配置，並且一相用線圈組31與兩個二相用線圈組32部分重疊。

即，如上所述，一相用線圈組31以跨過相鄰的兩個二相用線圈組32的長邊部321的方式配置。具體而言，兩個二相用線圈組32的兩條長邊部321介在小空芯線圈31A的長邊部311A、312A彼此之間以及大空芯線圈31B的長邊部311B、312B彼此之間。

又，大空芯線圈31B的短邊部313B、314B的一面319B（對向面）與二相用線圈組32的短邊部323、324抵接，並且小空芯線圈31A的短邊部313A、314A的一面319A（對向面）與大空芯線圈31B的長邊部311B、312B以及二相用線圈組32的長邊部321對向（參考圖4以及圖6）。

圖7是示出本實施方式的線性馬達100的二相用線圈組32的立體圖。如上所述，二相用線圈組32由配置在同一軸心上的兩個長方形空芯線圈300組成，為扁平狀。即，二相用線圈組32為長邊部321、322與短邊部323、324設置在同一平面上。

又，二相用線圈組32是以繞線方向一致的方式藉由將前述兩個空芯線圈300在軸心方向層疊而形成。 各個空芯線圈300例如藉由將帶狀的1.1×0.54mm的導體的扁平線在與軸心方向正交的方向上例如捲繞15圈而形成。扁平線彼此以在（扁平線的）厚度方向重疊的方式被捲繞。即，空芯線圈300在軸心方向為單層，在與軸心方向正交的方向為多層，軸心方向的兩端面為大致平坦。這樣的扁平線在外周面塗佈了環氧樹脂等的熱固性樹脂的接著劑的狀態下而被捲繞。接著劑在室溫下或藉由加熱固化。由此，空芯線圈300的形狀得以維持，在二相用線圈組32中，在軸心方向層疊的空芯線圈300彼此被固定。在圖3、圖4以及圖7中，為了方便起見，示意性地示出空芯線圈300的軸心方向的端面（多層狀的線圈）。

另外，空芯線圈300具有捲繞開始的拉出線325B以及捲繞結束的拉出線326B。二相用線圈組32藉由所謂的α捲繞而形成。

圖8是示出本實施方式的線性馬達100的一相用線圈組31的立體圖，圖9是沿圖8的IX-IX線的向視圖。圖9A以及圖9B是將小空芯線圈31A以及大空芯線圈31B的以圓框起的部分放大示出的放大圖。為了方便起見，在圖8中將小空芯線圈31A以及大空芯線圈31B分開表示，並且在圖9中省略了拉出線的圖示。

如上所述，一相用線圈組31由配置在同一軸心上的小空芯線圈31A以及大空芯線圈31B組成，小空芯線圈31A相較於大空芯線圈31B，在長度方向的尺寸較小，而在寬度方向的尺寸相等。小空芯線圈31A以及大空芯線圈31B的厚度與二相用線圈組32的空芯線圈300的厚度相等。

又，小空芯線圈31A包括兩個長邊部311A、312A以及兩個短邊部313A、314A。又，大空芯線圈31B包括兩個長邊部311B、312B以及兩個短邊部313B、314B（端部）。

大空芯線圈31B在長邊部311B、312B的兩端部被實施沖壓加工，而屈曲成曲柄狀。由此，在大空芯線圈31B中，在兩個長邊部311B、312B的兩端側形成有屈曲部318B。這樣的沖壓加工後的大空芯線圈31B的長度方向的長度與二相用線圈組32的空芯線圈300相同。

又，在大空芯線圈31B中，從與長邊部311B、312B的小空芯線圈31A的接觸面310B相反側的面到短邊部313B、314B的一面319B的間隔為大空芯線圈31B或小空芯線圈31A的厚度t的兩倍（參考圖9B）。

圖10是說明大空芯線圈31B的屈曲角度的說明圖。在圖10中，一點鏈線示出在大空芯線圈31B的長邊部311B、312B的端部將屈曲部318B形成的成型圓棒。

在製造結果上，如果滿足R（最小轉彎半徑）＞3t的條件，則可以防止扁平線產生裂紋。圖10示出了R＝3t的情況，兩個成形圓棒之間的中心間距離為7t。一方的成形棒固定，將另一方的成形棒以一方的成型棒的中心為基準旋轉角度θ，以形成段差2t的方式使大空芯線圈31B的長邊部311B、312B的端部屈曲。

在圖10中，以實線畫出的大小兩個三角形互相相似，比例為1:4。又，如果成形圓棒的中心間距離為7t，大空芯線圈31B的段差為2t，小三角形的斜邊的長度為x，則以下的關係成立。 sinθ=t/x 這裡，由於大小三角形的相似比為1:4，中心間距離（7t）為5x（x+4x），x定義如下。 x=（7/5）t 因此，sinθ=5/7，θ為45.5°。由於法線與切線正交，所以大空芯線圈31B的屈曲部318B的屈曲角為44.5°（90°-45.5°）。

鑑於以上的計算結果，屈曲部318B往軸心方向的前述一側以30°至44.5°的屈曲角度屈曲較佳（參考圖9）。即，各個屈曲部318B相對於與大空芯線圈31B的軸心方向正交的方向在30°至44.5°的範圍內傾斜地形成。在屈曲部318B的屈曲角度小於前述範圍的下限的情況下，則推力降低。

在屈曲部318B的屈曲角度超過44.5°的情況下，則在沖壓加工時在大空芯線圈31B有可能產生損傷等的缺陷之外，大空芯線圈31B的短邊部313B、314B與二相用線圈組32的短邊部323、324之間的間隔變大，而三相線圈結構30的厚度有可能變厚。又，在屈曲部318B的屈曲角度小於30°的情況下，由於在長邊部311B、312B中屈曲部318B所佔的比例變大、平坦部變窄，所以有可能導致推力降低。

小空芯線圈31A的長邊部311A、312A的兩端部被實施沖壓加工而屈曲成曲柄狀。由此，在小空芯線圈31A中，在兩個長邊部311A、312A的兩端側形成有屈曲部318A。在小空芯線圈31A中，從長邊部311A、312A的接觸面310A到短邊部313A、314A的一面319A的間隔與小空芯線圈31A或大空芯線圈31B的厚度t相同（參考圖9A）。

基於上述計算，屈曲部318A也可以往軸心方向的前述一側以10°至31°的屈曲角度屈曲（參考圖9）。即，各個屈曲部318A相對於與小空芯線圈31A的軸心方向正交的方向在10°至31°的範圍內傾斜地形成。換句話說，屈曲部318A與大空芯線圈31B的接觸面310B所成的角度為10°至31°。在屈曲部318A的屈曲角度小於前述範圍的下限的情況下，則推力降低。

在屈曲部318A的屈曲角度超過31°的情況下，在沖壓加工時，在小空芯線圈31A有可能產生損傷等的缺陷。又，在屈曲部318A的屈曲角度小於10°的情況下，由於在長邊部311A、312A中屈曲部318A所佔的比例變大、平坦部變窄，所以有可能導致推力降低。

小空芯線圈31A以及大空芯線圈31B與二相用線圈組32的空芯線圈300同樣地，將導體的扁平線在與軸心方向正交的方向上捲繞複數圈而形成。扁平線彼此以在（扁平線的）厚度方向重疊的方式被捲繞。即，小空芯線圈31A以及大空芯線圈31B在軸心方向為單層，在與軸心方向正交的方向為多層，軸心方向的兩端部面為大致平坦。在圖3至圖8中，為了方便起見，示意性地示出了小空芯線圈31A以及大空芯線圈31B的軸心方向的端面（多層狀的線圈）。

又，小空芯線圈31A具有捲繞開始的拉出線315A以及捲繞結束的拉出線316A。大空芯線圈31B具有捲繞開始的拉出線315B以及捲繞結束的拉出線316B。另外，藉由小空芯線圈31A以及大空芯線圈31B的屈曲角度，決定了​​小空芯線圈31A以及大空芯線圈31B的長度方向的尺寸。

如上所述，大空芯線圈31B的長邊部311B、312B的兩端部屈曲成曲柄狀，短邊部313B、314B與二相用線圈組32的短邊部323、324抵接，長邊部311B、312B與小空芯線圈31A的長邊部311A、312A抵接（參考圖6）。又，由於二相用線圈組32由厚度為t的兩個空芯線圈300組成，大空芯線圈31B的短邊部313B、314B在與長邊部311B、312B的接觸面310B相反側的面之間具有2t的間隔（參考圖9B），所以在軸心方向上，大空芯線圈31B以及二相用線圈組32具有3t的厚度（參考圖6）。

此外，由於大空芯線圈31B的短邊部313B、314B在與長邊部311B、312B的接觸面310B相反側的面之間具有2t的間隔，所以與短邊部313B、314B的一面319B相反側的另一面317B（相反側的面）以及接觸面310B的間隔L2為2t。又，在小空芯線圈31A中，如上所述，由於短邊部313A、314A與長邊部311A、312A的接觸面310A具有t的間隔，所以與短邊部313A、314A的一面319A相反側的另一面317A（相反側的面）以及接觸面310A的間隔L1也為2t。然後，小空芯線圈31A的長邊部311A、312A分別與大空芯線圈31B的長邊部311B、312B抵接。

因此，由於另一面317A以及接觸面310A的間隔L1與另一面317B以及接觸面310B的間隔L2相等，所以在軸心方向上，小空芯線圈31A不會比大空芯線圈31B在前述一側突出（參考圖6）。此時，小空芯線圈31A的長邊部311A、312A的與接觸面310A相反側的面與二相用線圈組32的長邊部321齊平。此外，除了小空芯線圈31A以及大空芯線圈31B之外，雖然二相用線圈組32的兩個空芯線圈300在軸心方向層疊，但可以將厚度抑制到3t（參考圖6）。

以上，以另一面317A以及接觸面310A的間隔L1與另一面317B以及接觸面310B的間隔L2相等的情況為例進行了說明，但不限於此。間隔L2為間隔L1以上即可。

如上所述，在軸心方向，兩個二相用線圈組32層疊，並且相對於二相用線圈組32而在軸心方向的另一側也設置有一相用線圈組31。設置在軸心方向另一側的一相用線圈組31也由小空芯線圈31A以及大空芯線圈31B組成，相對於大空芯線圈31B而在軸心方向的前述另一側配置小空芯線圈31A，小空芯線圈31A以及大空芯線圈31B的兩端部往軸心方向的另一側屈曲成曲柄狀（參考圖5以及圖6）。另外，設置在軸心方向的另一側的一相用線圈組31與已經說明的一相用線圈組31為相同形狀，因此省略其詳細說明。

即，在本實施方式的三相線圈結構30中，相鄰的一對二相用線圈組32在軸心方向層疊，相對於被層疊的二相用線圈組32而在軸心方向的兩側分別設置一相用線圈組31，一方的一相用線圈組31（小空芯線圈31A以及大空芯線圈31B）的兩端部往與另一方的一相用線圈組31的兩端部相反的側屈曲。

如上所述，由於一個一相用線圈組31以及一對二相用線圈組32在軸心方向上具有3t的厚度，所以在兩個一相用線圈組31以及一對二相用線圈組32層疊成兩層的三相線圈結構30的整體中，在軸心方向上具有6t的厚度。由於一相用線圈組31由小空芯線圈31A以及大空芯線圈31B組成，而二相用線圈組32由兩個空芯線圈300組成，所以作為三相線圈結構30整體，雖然層疊了八個空芯線圈，但是厚度抑制到6t，而使三相線圈結構30緊湊化。

具有這種構成的線性馬達100在三相線圈結構30進行通電的情況下，基於弗萊明左手定則，往橫切在一對磁鐵單元13之間形成的交變磁場的方向（以下稱為移動方向）的推力產生，將三相線圈結構30往前述移動方向推動。由此，動子20移動（參考圖1的箭頭）。

另一方面，由於在三相線圈結構30中，小空芯線圈31A相較於大空芯線圈31B，長度方向的尺寸較小，所以交鏈長度減少。此交鏈長度的減少，可能導致線圈阻抗的降低以及推力的減少。

相對於此，本實施方式的線性馬達100增加一相用線圈組31的圈數，以對應上述線圈阻抗降低以及推力減少的問題。即，在本實施方式的線性馬達100中，一相用線圈組31相較於二相用線圈組32，圈數較多。

具體而言，由於一相用線圈組31具有小空芯線圈31A以及大空芯線圈31B，小空芯線圈31A的圈數或大空芯線圈31B的圈數比二相用線圈組32的各個空芯線圈300的圈數多較佳，小空芯線圈31A的圈數以及大空芯線圈31B的圈數都比空芯線圈300的圈數多也可以。在小空芯線圈31A以及大空芯線圈31B中，考慮到對線圈阻抗的效果，使內徑與空芯線圈300相同，增加遠離軸心外周側的圈數。

例如，在使二相用線圈組32的各個空芯線圈300的圈數為15圈的情況下，小空芯線圈31A或大空芯線圈31B的圈數為16 至17圈。具體而言，期望小空芯線圈31A的圈數為16圈、大空芯線圈31B的圈數為17圈。 又，不限定於此。在考慮線圈阻抗的變化的情況下，使小空芯線圈31A以及大空芯線圈31B的兩者的圈數都為16圈也有效果。

如上所述，在本實施方式的線性馬達100中，由於一相用線圈組31的圈數比二相用線圈組32的圈數多，所以可以補償線圈阻抗的降低以及推力的減少。

圖11是本實施方式的線性馬達100的推力以及線圈阻抗與習知技術比較的圖，圖12是本實施方式的線性馬達100的銅損與習知技術比較的圖。

在圖11中，橫軸表示三相線圈結構30的全長[mm]（與二相用線圈組32以及大空芯線圈31B的全長相同，稱為線圈全長），左側縱軸表示推力常數[N/Arms]，右側縱軸表示相電阻（阻抗）[Ω]。又，在圖11中，上方的直線（圓）表示線性馬達100的推力常數，下方的直線（圓）表示線性馬達100的相電阻。此外，在圖11中，上方的三角形表示習知技術的推力常數，下方的三角形表示習知技術的相電阻。

又，在圖12中，橫軸表示三相線圈結構30的全長[mm]（與二相用線圈組32以及大空芯線圈31B的全長相同，稱為線圈全長），縱軸表示發熱量[W]。另外，在圖11以及圖12中，例示出根據前述專利文獻1的日本專利第5508362號的線性馬達作為習知技術。

如圖11所示，在本實施方式的線性馬達100中，線圈全長的增加與推力常數的增加以及相電阻的增加成正比。在習知技術的情況下，當線圈全長為180mm時達成的推力常數值以及相電阻值，在本實施方式的線性馬達100的情況下，當線圈全長為165mm時達成。又，在本實施方式的線性馬達100中，在線圈全長與習知技術相同為180mm的情況下，推力常數值以及相電阻值遠高於習知技術的推力常數值以及相電阻值。

然後，在本實施方式的線性馬達100中，隨著線圈全長的增加，由導體（扁平線）的電阻導致的發熱量（所謂的銅損）減少。在習知技術的情況下，當線圈全長為180mm時的發熱量，在本實施方式的線性馬達100的情況下，相當於當線圈全長為165mm時的發熱量。又，在本實施方式的線性馬達100中，在線圈全長與習知技術相同為180mm的情況下，發熱量遠低於習知技術的發熱量。

從圖11以及圖12可知，在本實施方式的線性馬達100中，藉由上述構成，實現三相線圈結構30的緊湊化的同時，補償由此伴隨的線圈阻抗的降低以及推力的減少，進而改善性能。

又，在本實施方式的線性馬達100中，藉由如上所述的構成，可以改善散熱性。例如，在散熱性定義為每單位面積的發熱量[W/S]的情況下，表示發熱量越小、線圈的溫度上升幅度越小的意思，所以可以說散熱性良好。

圖13是將本實施方式的線性馬達100的每單位面積的發熱量與習知技術比較的圖。在圖13中，橫軸表示三相線圈結構30的全長[mm]（與二相用線圈組32以及大空芯線圈31B的全長相同，稱為線圈全長），縱軸表示每單位面積的發熱量[W/S]。另外，在圖13中也例示出根據前述專利文獻1的日本專利第5508362號的線性馬達作為習知技術。

在本實施方式的線性馬達100中，隨著線圈全長增加，每單位面積的發熱量減少。在習知技術的情況下，當線圈全長為180mm時的每單位面積的發熱量，在本實施方式的線性馬達100的情況下，相當於當線圈全長為173mm時的每單位面積的發熱量。又，在本實施方式的線性馬達100中，在線圈全長與習知技術相同為180mm的情況下，每單位面積的發熱量遠低於習知技術的每單位面積的發熱量。在本實施方式的線性馬達100中，實現三相線圈結構30的緊湊化的同時，散熱性也被改善。

揭示的實施方式應被認為在所有方面都是例示的而非限制性的。本發明的範圍不是由上述說明而是由請求項的範圍表示，並且旨在包含與請求項的範圍均等的意思以及範圍內的所有變更。

10:定子 11:磁軛 12:介在部 13:磁鐵單元 20:動子 30:三相線圈結構 31:一相用線圈組 31A:小空芯線圈 31B:大空芯線圈 32:二相用線圈組 40:夾持構件 41:抵接部 42:擋部 43:間隔保持部 100:線性馬達 131:永久磁鐵 300:空芯線圈 310A,310B:接觸面/一面 311A,312A,311B,312B,321,322:長邊部 313A,314A,313B,314B,323,324:短邊部 315A,315B,316A,316B,325B,326B:拉出線 317A,317B:另一面/相反側的面 318A,318B:屈曲部 319A,319B:一面/對向面 R:最小轉彎半徑 t:厚度 θ:角度

圖1是示出本發明的實施方式的線性馬達的外觀的立體圖。 圖2是沿圖1的II-II線的示意剖面圖。 圖3是示出本實施方式的線性馬達的動子的立體圖。 圖4是示出本實施方式的線性馬達的三相線圈結構的前視圖。 圖5是沿圖4的V-V線的向視圖。 圖6是沿圖4的VI-VI線的剖面圖。 圖7是示出本實施方式的線性馬達的二相用線圈組的立體圖。 圖8是示出本實施方式的線性馬達的一相用線圈組的立體圖。 圖9是沿圖8的IX-IX的向視圖。 圖10是說明大空芯線圈的屈曲角度的說明圖。 圖11是將本實施方式的線性馬達的推力以及線圈阻抗與習知技術比較的圖。 圖12是將本實施方式的線性馬達的發熱量與習知技術比較的圖。 圖13是將本實施方式的線性馬達的每單位面積的發熱量與習知技術比較的圖。

30:三相線圈結構

31:一相用線圈組

31A:小空芯線圈

31B:大空芯線圈

32:二相用線圈組

311A,312A,311B,312B,321,322:長邊部

313A,314A,313B,314B,323,324:短邊部

Claims (7)

1. 一種三相線圈結構，係為包括具有以相鄰的方式在同一平面內並排設置的複數個長方形空芯線圈的二相用線圈組的三相線圈結構，包括： 一相用線圈組，具有不同尺寸以及屈曲角度的兩個空芯線圈，前述兩個空芯線圈以在兩端側彎曲並且跨過前述二相用線圈組的相鄰的長邊部彼此的方式配置， 其中前述一相用線圈組的空芯線圈比前述二相用線圈組的空芯線圈圈數更多。
2. 如請求項1所述的三相線圈結構，其中前述一相用線圈組具有長度方向的尺寸與前述二相用線圈組的空芯線圈相等的大空芯線圈、以及長度方向的尺寸小於前述大空芯線圈的小空芯線圈， 其中前述大空芯線圈以及前述小空芯線圈中的至少一方的圈數比前述二相用線圈組的空芯線圈更多。
3. 如請求項2所述的三相線圈結構，其中前述大空芯線圈以及前述小空芯線圈配置在同一軸心上，各自的兩端側在軸心方向往一側彎曲成曲柄狀， 其中前述大空芯線圈的兩端部分別與前述二相用線圈組的空芯線圈的端部重疊。
4. 如請求項3所述的三相線圈結構，其中前述大空芯線圈的兩端部彎曲30°至44.5°， 其中前述小空芯線圈的兩端部彎曲10°至31°。
5. 如請求項4所述的三相線圈結構，其中前述小空芯線圈相對於前述大空芯線圈而配置在前述軸心方向的前述一側，並且一面與前述大空芯線圈的一面接觸， 其中前述大空芯線圈的前述一面以及與前述兩端部的前述二相用線圈組的對向面相反側的面之間的間隔大於前述小空芯線圈的前述一面以及與前述兩端部的前述大空芯線圈的對向面相反側的面之間的間隔。
6. 如請求項3至5任一項所述的三相線圈結構，其中前述二相用線圈組為兩個，在一方向被層壓， 其中前述一相用線圈組在同一軸心上分別設置於在前述一方向被層壓的兩個前述二相用線圈組的兩側， 其中兩個前述一相用線圈組分別的兩端側互相向相反方向屈曲。
7. 一種線性馬達，包括： 如請求項1所述的三相線圈結構；以及 磁鐵，以在前述一相用線圈組的軸心方向上對向的方式配置在前述三相線圈結構的兩側。

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