コアレスリニアモータ
【課題】コアレスリニアモータの電機子に不良が生じる可能性を低減する。
【解決手段】永久磁石列14と電機子3を備え、永久磁石列14と電機子3のいずれか一方を可動子2、他方を固定子1として、永久磁石列14と電機子3を相対的に移動可能なコアレスリニアモータ100において、電機子3は、プリント配線22aの回路パターンが形成されたプリント基板22と、プリント基板22の片側に可動子2の移動方向に沿って設けられた複数の電機子コイル24と、プリント基板22に電機子コイル24を覆うように設けられたモールド樹脂25と、を有し、プリント基板22は、樹脂モールド時にモールド樹脂25が流入可能な長孔状の樹脂流入孔22bを、プリント配線22aの回路パターンと干渉しない領域に有している。
【解決手段】永久磁石列14と電機子3を備え、永久磁石列14と電機子3のいずれか一方を可動子2、他方を固定子1として、永久磁石列14と電機子3を相対的に移動可能なコアレスリニアモータ100において、電機子3は、プリント配線22aの回路パターンが形成されたプリント基板22と、プリント基板22の片側に可動子2の移動方向に沿って設けられた複数の電機子コイル24と、プリント基板22に電機子コイル24を覆うように設けられたモールド樹脂25と、を有し、プリント基板22は、樹脂モールド時にモールド樹脂25が流入可能な長孔状の樹脂流入孔22bを、プリント配線22aの回路パターンと干渉しない領域に有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
開示の実施形態は、電機子に空芯型の電機子コイルを備えたコアレスリニアモータに関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献1には、複数の空芯型の電機子コイルからなる電機子を可動子側に設けたコアレスリニアモータが開示されている。これら電機子コイルは可動子の移動方向に並列に配置され、それら全体が樹脂モールドによる一体成型で固定されて電機子を構成している。各電機子コイルに所定の電流を流すと、各電機子コイルがその中心軸方向で挟まれた固定子側の2列の永久磁石との電磁作用により、モールド樹脂を介して電機子及び可動子の全体を移動させる推進力が発生する。また、1枚の薄板で構成された非磁性部材の両面に電機子コイルの列を2列挟み、これら全体を樹脂モールドにより一体成型で固定した構成の電機子も開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2001−86726号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、各電機子コイルが受けた推進力を可動子全体に伝えるには、モールド樹脂だけでは剛性が低すぎる。また、上記非磁性部材を備えた電機子の場合でも、非磁性部材の平坦な表面に電機子コイルを面接触させて樹脂モールドで覆っただけの構成でしかない。このため、各電機子コイルが受けた推進力がモールド樹脂に対して剪断力として作用し、非磁性部材の表面とモールド樹脂との間の接合を剥離しやすくなっていた。
【0005】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、電機子に不良が生じる可能性を低減できるコアレスリニアモータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、界磁と電機子を備え、前記界磁と前記電機子のいずれか一方を可動子、他方を固定子として、前記界磁と前記電機子を相対的に移動可能なコアレスリニアモータにおいて、前記電機子は、回路パターンが形成された基板と、前記基板の片側に前記可動子の移動方向に沿って設けられた複数の電機子コイルと、前記基板に前記電機子コイルを覆うように設けられたモールド樹脂と、を有し、前記基板は、樹脂モールド時に前記モールド樹脂が流入可能な長孔状の樹脂流入部を、前記回路パターンと干渉しない領域に有しているコアレスリニアモータが適用される。
【発明の効果】
【0007】
本発明のコアレスリニアモータによれば、電機子に不良が生じる可能性を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】一実施形態に係るコアレスリニアモータの外観全体を斜視で表した図である。
【図2】可動子を分解した状態を斜視で表した図である。
【図3】図1中の矢視Aから見たコアレスリニアモータの側面図であり、可動子の一部を透過して断面を表した図ある。
【図4】図2中の矢視Bからプリント基板だけを見た正面図である。
【図5】モールド樹脂の硬化収縮と、それによるプリント基板への影響と、樹脂流入孔による影響の抑制を説明する図である。
【図6】長孔方向が電機子の短手方向に沿った形状の樹脂流入孔を有するプリント基板の正面図である。
【図7】略十字状の樹脂流入孔を有するプリント基板の正面図である。
【図8】樹脂流入孔を千鳥状の配置で有するプリント基板の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、一実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【0010】
図1〜図3において、コアレスリニアモータ100は、固定子1と可動子2を備えている。固定子1は、2つの界磁ヨーク板11と、界磁ヨーク固定部12と、複数の永久磁石13とを有している。2つの界磁ヨーク板11は、それぞれ同じ長尺の略矩形形状の平板であり、固定子1の長手方向に渡って互いに対向するよう配置されている。界磁ヨーク固定部12は、固定子1の長手方向全体に渡ってそれら2つの界磁ヨーク板11の間の下方部分を連結するよう固定している。
【0011】
複数の永久磁石13は、それぞれ固定子1の長手方向に短い略矩形形状の平板で構成されており、各界磁ヨーク板11のそれぞれの対向面に2つ一組で対向する配置で設けられている。そのような複数組の永久磁石13が、固定子1の長手方向に沿って所定の間隔で並設されており、つまり各界磁ヨーク板11の内側面にそれぞれ長手方向に沿った永久磁石列14が設けられている。同じ組で対向する2つの永久磁石13どうしでは、それらの対向方向、つまり固定子1の幅方向で磁極の向きが逆であり、また固定子1の長手方向で隣接する2つの永久磁石13どうしでも、互いに磁極の向きは逆となる。
【0012】
また、界磁ヨーク固定部12の上面には長手方向に渡って溝部12aが形成されており、この溝部12aの幅は、上記一組の永久磁石13の対向間隔とほぼ同じ寸法に設定されている。このため、図3に示すように、固定子1全体を側面で見た形状は略U字型となっている。
【0013】
可動子2は、特に図2に示すように、電機子ベース21と、プリント基板22と、フレーム23と、複数の電機子コイル24と、モールド樹脂25と、コネクタ26とを有している。電機子ベース21は、略直方体形状で構成されており、その長手方向の長さは固定子1の長さより短い。プリント基板22は、上記電機子ベース21と同じ長さの略矩形形状で非磁性体からなる薄板であり、上記複数の電機子コイル24にそれぞれ電力を供給するための回路パターンの配線22aがプリント形成されている(後述の図4参照)。なお、このプリント基板22は、各請求項記載の基板に相当する。電機子コイル24は、空芯型で集中巻きのコアレスコイルであり、図示する例では9つ設けられている。各電機子コイル24は、可動子2の幅方向を中心軸方向として上下方向に長い略矩形状に巻かれている。
【0014】
フレーム23は、上記プリント基板22とほぼ同じ大きさで上記電機子コイル24より少し幅の広い枠状の構造物であり、その枠内の1つの広い空間に上記複数の電機子コイル24を可動子2の長手方向に沿った所定の間隔で収納している。なお、図2中では、図示の煩雑を避けるために、図中の最も手前側の1つの電機子コイル24だけをフレーム23から抜き出して分解した状態を示し、他の電機子コイル24はフレーム23の内部に収納されたままの状態で示している。また図3中の透過断面部分に示すように、各電機子コイル24はフレーム23の内部において十分な隙間を介して遊嵌されており、それら隙間にモールド樹脂25が充填されることで各電機子コイル24がフレーム23の内部に固定されている。
【0015】
そして図2に示すように、複数の電機子コイル24を内部に収納したフレーム23の一方の表面にプリント基板22が張り合わされた全体が電機子3を構成し、この略板状の電機子3の上辺を、上記電機子ベース21の下面の溝部21aに挿入して固定した全体が可動子2を構成する。また、プリント基板22の上辺の一方側端部に、各電機子コイル24とそれぞれ接続するプリント配線22aの端子が集中して配置されており、コネクタ26が電機子ベース21を貫通してこれらプリント配線22aの端子と外部ケーブル27とを接続する。また、図3中の透過断面部分に示すように、各電機子コイル24のプリント基板22と逆側の側面(図中の左側の側面)も外気に露出させずにモールド樹脂25で覆われている。そして、可動子2の下側に設けた電機子3を固定子1における2列の永久磁石列14の間に挿入した状態で、コアレスリニアモータ100が構成されている。
【0016】
この例のコアレスリニアモータ100は、固定子1側に永久磁石列14からなる界磁を備え、可動子2側に電機子3を備えた構成である。外部ケーブル27を介して可動子2側の電機子3に備えられた9つの電機子コイル24にそれぞれU相、V相、及びW相の3相交流電力のいずれかを適宜の位相で供給することで、各電機子コイル24がその軸方向両側を挟む永久磁石列14から推進力を受ける。そしてフレーム23がモールド樹脂25を介して各電機子コイル24の推進力をまとめて受け、その力が電機子ベース21に伝達されることで可動子2全体が固定子1に対してその長手方向に沿った相対移動を行う。
【0017】
以上の作動により可動子2を移動させるコアレスリニアモータ100においては、その可動子2の移動時に、各電機子コイル24どうしの間で推進力から派生した振動が生じる。この振動は固定子1の長手方向、つまり複数の電機子コイル24の併設方向に沿って生じるため、モールド樹脂25を介してプリント基板22が局部的にこの振動を受けることになる。しかし、モールド樹脂25がプリント基板22の平坦な表面に単純に面接合しているだけである場合、その接合面に沿って上記振動による剪断力が繰り返し生じるため、モールド樹脂25とプリント基板22が剥離しやすくなる。また、例えば、電機子ベース21に大きな慣性質量が付加されている場合での急激な加減速時や、可動子2の移動方向を切り替えた際には電機子3全体にねじれや撓みが生じる場合があり、これによってもモールド樹脂25がプリント基板22から剥離しやすくなる。
【0018】
そこで本実施形態においては、上記図2中の矢視Bからプリント基板22だけを見た正面図である図4に示すように、プリント基板22には樹脂モールド時にモールド樹脂25が流入可能な長孔状の樹脂流入孔22bを、プリント配線22aの回路パターンと干渉しない領域に有している。本実施形態の例では、各樹脂流入孔22はそれぞれプリント基板22に設けられた長孔状の開口であり、つまりそれぞれプリント基板22の表裏両面を貫通する孔で形成されている。また、回路パターンとの干渉がない限り、各樹脂流入孔22bはそれぞれ電機子3の長手方向に対して各電機子コイル24と重複する位置で、それぞれの長孔方向が電機子3の長手方向に沿った形状で設けられている。なお、これら樹脂流入孔22bが、各請求項記載の樹脂流入部に相当する。
【0019】
そして、図3中の透過断面部分に示すように、樹脂モールド時にモールド樹脂25が各樹脂流入孔22bに流入することで、モールド樹脂25とプリント基板22との結合力を強化できる。つまり、固定子1の長手方向に沿った上記振動から受ける剪断力を、プリント基板22とモールド樹脂25との接合面だけではなく、樹脂流入孔22b中におけるモールド樹脂25の流入部分でプリント基板22に押圧力として伝達できる。これにより、プリント基板22の表面とモールド樹脂25との接合面に剥離が生じる可能性を低減できる。また、プリント基板22に対するモールド樹脂25の抜去力も向上できるため、電機子3にねじれや撓みが生じてモールド樹脂25をプリント基板22から剥離する力が作用した場合でも、プリント基板22とモールド樹脂25の剥離が生じる可能性を低減できる。
【0020】
さらに、本実施形態では樹脂流入孔22bの形状を長孔状とすることにより、次のような効果を奏する。すなわち、一般にモールド樹脂25として使用されるエポキシ樹脂は、図5(a)に示すように硬化反応時に体積収縮を起こすため、硬化後に樹脂内部に残留応力や残留ひずみが生じる。このため、電機子コイル24及びモールド樹脂25をプリント基板22の片側に配置した電機子3においては、図5(b)に示すように、上記残留応力や残留ひずみがプリント基板22に曲げモーメントを生じさせ、電機子3の強度低下や反り変形などを発生させる場合がある。これに対し本実施形態では、図5(c)に示すように、プリント基板22の樹脂流入孔22bの形成部分でモールド樹脂25がプリント基板22内部に存在するため、モールド樹脂25の硬化収縮を電機子3の厚さ方向に均衡化でき、上記残留応力や残留ひずみが生じ難くなる。したがって、樹脂流入孔22bの形状を長孔状とすることにより、硬化収縮が均衡化される領域を長孔方向に連続して形成することができるので、モールド樹脂25の長孔方向における残留応力や残留ひずみを小さくすることができる。その結果、長孔方向における電機子3の強度低下や反り変形などが生じる可能性を低減できる。
【0021】
また、本実施形態のように、電機子3が複数の電機子コイルを併設する場合、可動子2の移動方向に長尺状となる。このような場合、モールド樹脂25の硬化収縮による残留応力や残留ひずみは長手方向で大きくなり、電機子3の長手方向における強度低下や反り変形などを招き易くなる。これに対して本実施形態では、プリント基板22が、図4に示すように長孔方向が電機子3の長手方向に沿った樹脂流入孔22bを有することにより、モールド樹脂25の長手方向における残留応力や残留ひずみを小さくすることができる。その結果、長手方向における電機子3の強度低下や反り変形などが生じる可能性を低減できる。
【0022】
以上のように、本実施形態によればプリント基板22とモールド樹脂25の剥離が生じる可能性を低減できるとともに、モールド樹脂25の硬化収縮による残留応力や残留ひずみを小さくすることができるので、電機子3に不良が生じる可能性を低減できる。
【0023】
また、本実施形態によれば、樹脂流入孔22bを開口とすることで、凹部とする場合に比べてプリント基板22に対するモールド樹脂25の食い込み量が多くなり、モールド樹脂25とプリント基板22との結合力を一層強くできる。また、凹部とする場合に比べ、樹脂流入孔22bの形成部分におけるモールド樹脂25の硬化収縮を電機子の厚さ方向により均衡化することができるので、モールド樹脂25の長孔方向における残留応力や残留ひずみをさらに小さくすることができる。
【0024】
なお、上記実施形態においては、樹脂流入孔22bがプリント基板22の表裏両面を貫通する開口として設けられていたが、これに限られない。例えば、プリント基板22が十分な厚さで構成されている場合、樹脂流入部をモールド樹脂25との接合面から窪んで底を有する凹部として設けてもよい(特に図示せず)。この場合でも、樹脂流入部に十分な深さがあれば、プリント基板22とモールド樹脂25の剥離が生じる可能性を低減できる。
【0025】
なお、上記実施形態においては、各樹脂流入孔22bはそれぞれの長孔方向が電機子3の長手方向に沿った形状で設けられていたが、これに限られない。例えば、上記図4に対応する図6に示すように、各樹脂流入孔22cをそれぞれの長孔方向が電機子3の短手方向に沿った形状で設けてもよい。このようにプリント基板22Aが、長孔方向が電機子3の短手方向に沿った樹脂流入孔22cを有することにより、モールド樹脂25の短手方向における残留応力や残留ひずみを小さくすることができる。したがって、電機子3の短手方向における強度低下や反り変形などが生じる可能性を低減できる。
【0026】
また例えば、上記図4に対応する図7に示すように、プリント基板22Bが、一方の長孔方向が電機子3の長手方向に沿うと共に、他方の長孔方向が電機子3の短手方向に沿った略十字状の樹脂流入孔22dを有してもよい。これにより、モールド樹脂25の長手方向と短手方向の両方向における残留応力や残留ひずみを小さくすることができる。したがって、電機子3の長手方向と短手方向の両方向における強度低下や反り変形などが生じる可能性を低減できるので、電機子3に不良が生じる可能性をさらに効果的に低減できる。なお図示するように、プリント配線22aの回路パターンと干渉し得る箇所では、樹脂流入孔22dを略アングル状や略T字状に適宜変形してもよい。
【0027】
また、上記実施形態においては、各樹脂流入孔22bがそれぞれ電機子3の長手方向に対して各電機子コイル24と重複する位置で設けられていたが、これに限られない。例えば、上記図4に対応する図8に示すように、プリント基板22Cが、長孔方向に沿って直線状に配置された複数の樹脂流入孔22eを一列として長孔方向に略垂直な方向に複数列配置された樹脂流入孔22eを有しており、各列の樹脂流入孔22eが短手方向に千鳥状となるように配置されていてもよい。これにより、樹脂流入孔22eをプリント基板22C上に一様に配置することができるので、モールド樹脂25とプリント基板22Cとの結合力を電機子3全体においてバランス良く強化することができる。また、モールド樹脂25の硬化収縮による残留応力や残留ひずみを電機子3全体においてバランス良く小さくすることができる。
【0028】
また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。
【0029】
その他、一々例示はしないが、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。
【符号の説明】
【0030】
1 固定子
2 可動子
3 電機子
11 界磁ヨーク板
12 界磁ヨーク固定部
13 永久磁石
14 永久磁石列(界磁)
21 電機子ベース
22,22A,22B,22C プリント基板(基板)
22a プリント配線(回路パターン)
22b,22c,22d,22e 樹脂流入孔(樹脂流入部)
23 フレーム
24 電機子コイル
25 樹脂モールド
100 コアレスリニアモータ
【技術分野】
【0001】
開示の実施形態は、電機子に空芯型の電機子コイルを備えたコアレスリニアモータに関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献1には、複数の空芯型の電機子コイルからなる電機子を可動子側に設けたコアレスリニアモータが開示されている。これら電機子コイルは可動子の移動方向に並列に配置され、それら全体が樹脂モールドによる一体成型で固定されて電機子を構成している。各電機子コイルに所定の電流を流すと、各電機子コイルがその中心軸方向で挟まれた固定子側の2列の永久磁石との電磁作用により、モールド樹脂を介して電機子及び可動子の全体を移動させる推進力が発生する。また、1枚の薄板で構成された非磁性部材の両面に電機子コイルの列を2列挟み、これら全体を樹脂モールドにより一体成型で固定した構成の電機子も開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2001−86726号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、各電機子コイルが受けた推進力を可動子全体に伝えるには、モールド樹脂だけでは剛性が低すぎる。また、上記非磁性部材を備えた電機子の場合でも、非磁性部材の平坦な表面に電機子コイルを面接触させて樹脂モールドで覆っただけの構成でしかない。このため、各電機子コイルが受けた推進力がモールド樹脂に対して剪断力として作用し、非磁性部材の表面とモールド樹脂との間の接合を剥離しやすくなっていた。
【0005】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、電機子に不良が生じる可能性を低減できるコアレスリニアモータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、界磁と電機子を備え、前記界磁と前記電機子のいずれか一方を可動子、他方を固定子として、前記界磁と前記電機子を相対的に移動可能なコアレスリニアモータにおいて、前記電機子は、回路パターンが形成された基板と、前記基板の片側に前記可動子の移動方向に沿って設けられた複数の電機子コイルと、前記基板に前記電機子コイルを覆うように設けられたモールド樹脂と、を有し、前記基板は、樹脂モールド時に前記モールド樹脂が流入可能な長孔状の樹脂流入部を、前記回路パターンと干渉しない領域に有しているコアレスリニアモータが適用される。
【発明の効果】
【0007】
本発明のコアレスリニアモータによれば、電機子に不良が生じる可能性を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】一実施形態に係るコアレスリニアモータの外観全体を斜視で表した図である。
【図2】可動子を分解した状態を斜視で表した図である。
【図3】図1中の矢視Aから見たコアレスリニアモータの側面図であり、可動子の一部を透過して断面を表した図ある。
【図4】図2中の矢視Bからプリント基板だけを見た正面図である。
【図5】モールド樹脂の硬化収縮と、それによるプリント基板への影響と、樹脂流入孔による影響の抑制を説明する図である。
【図6】長孔方向が電機子の短手方向に沿った形状の樹脂流入孔を有するプリント基板の正面図である。
【図7】略十字状の樹脂流入孔を有するプリント基板の正面図である。
【図8】樹脂流入孔を千鳥状の配置で有するプリント基板の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、一実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【0010】
図1〜図3において、コアレスリニアモータ100は、固定子1と可動子2を備えている。固定子1は、2つの界磁ヨーク板11と、界磁ヨーク固定部12と、複数の永久磁石13とを有している。2つの界磁ヨーク板11は、それぞれ同じ長尺の略矩形形状の平板であり、固定子1の長手方向に渡って互いに対向するよう配置されている。界磁ヨーク固定部12は、固定子1の長手方向全体に渡ってそれら2つの界磁ヨーク板11の間の下方部分を連結するよう固定している。
【0011】
複数の永久磁石13は、それぞれ固定子1の長手方向に短い略矩形形状の平板で構成されており、各界磁ヨーク板11のそれぞれの対向面に2つ一組で対向する配置で設けられている。そのような複数組の永久磁石13が、固定子1の長手方向に沿って所定の間隔で並設されており、つまり各界磁ヨーク板11の内側面にそれぞれ長手方向に沿った永久磁石列14が設けられている。同じ組で対向する2つの永久磁石13どうしでは、それらの対向方向、つまり固定子1の幅方向で磁極の向きが逆であり、また固定子1の長手方向で隣接する2つの永久磁石13どうしでも、互いに磁極の向きは逆となる。
【0012】
また、界磁ヨーク固定部12の上面には長手方向に渡って溝部12aが形成されており、この溝部12aの幅は、上記一組の永久磁石13の対向間隔とほぼ同じ寸法に設定されている。このため、図3に示すように、固定子1全体を側面で見た形状は略U字型となっている。
【0013】
可動子2は、特に図2に示すように、電機子ベース21と、プリント基板22と、フレーム23と、複数の電機子コイル24と、モールド樹脂25と、コネクタ26とを有している。電機子ベース21は、略直方体形状で構成されており、その長手方向の長さは固定子1の長さより短い。プリント基板22は、上記電機子ベース21と同じ長さの略矩形形状で非磁性体からなる薄板であり、上記複数の電機子コイル24にそれぞれ電力を供給するための回路パターンの配線22aがプリント形成されている(後述の図4参照)。なお、このプリント基板22は、各請求項記載の基板に相当する。電機子コイル24は、空芯型で集中巻きのコアレスコイルであり、図示する例では9つ設けられている。各電機子コイル24は、可動子2の幅方向を中心軸方向として上下方向に長い略矩形状に巻かれている。
【0014】
フレーム23は、上記プリント基板22とほぼ同じ大きさで上記電機子コイル24より少し幅の広い枠状の構造物であり、その枠内の1つの広い空間に上記複数の電機子コイル24を可動子2の長手方向に沿った所定の間隔で収納している。なお、図2中では、図示の煩雑を避けるために、図中の最も手前側の1つの電機子コイル24だけをフレーム23から抜き出して分解した状態を示し、他の電機子コイル24はフレーム23の内部に収納されたままの状態で示している。また図3中の透過断面部分に示すように、各電機子コイル24はフレーム23の内部において十分な隙間を介して遊嵌されており、それら隙間にモールド樹脂25が充填されることで各電機子コイル24がフレーム23の内部に固定されている。
【0015】
そして図2に示すように、複数の電機子コイル24を内部に収納したフレーム23の一方の表面にプリント基板22が張り合わされた全体が電機子3を構成し、この略板状の電機子3の上辺を、上記電機子ベース21の下面の溝部21aに挿入して固定した全体が可動子2を構成する。また、プリント基板22の上辺の一方側端部に、各電機子コイル24とそれぞれ接続するプリント配線22aの端子が集中して配置されており、コネクタ26が電機子ベース21を貫通してこれらプリント配線22aの端子と外部ケーブル27とを接続する。また、図3中の透過断面部分に示すように、各電機子コイル24のプリント基板22と逆側の側面(図中の左側の側面)も外気に露出させずにモールド樹脂25で覆われている。そして、可動子2の下側に設けた電機子3を固定子1における2列の永久磁石列14の間に挿入した状態で、コアレスリニアモータ100が構成されている。
【0016】
この例のコアレスリニアモータ100は、固定子1側に永久磁石列14からなる界磁を備え、可動子2側に電機子3を備えた構成である。外部ケーブル27を介して可動子2側の電機子3に備えられた9つの電機子コイル24にそれぞれU相、V相、及びW相の3相交流電力のいずれかを適宜の位相で供給することで、各電機子コイル24がその軸方向両側を挟む永久磁石列14から推進力を受ける。そしてフレーム23がモールド樹脂25を介して各電機子コイル24の推進力をまとめて受け、その力が電機子ベース21に伝達されることで可動子2全体が固定子1に対してその長手方向に沿った相対移動を行う。
【0017】
以上の作動により可動子2を移動させるコアレスリニアモータ100においては、その可動子2の移動時に、各電機子コイル24どうしの間で推進力から派生した振動が生じる。この振動は固定子1の長手方向、つまり複数の電機子コイル24の併設方向に沿って生じるため、モールド樹脂25を介してプリント基板22が局部的にこの振動を受けることになる。しかし、モールド樹脂25がプリント基板22の平坦な表面に単純に面接合しているだけである場合、その接合面に沿って上記振動による剪断力が繰り返し生じるため、モールド樹脂25とプリント基板22が剥離しやすくなる。また、例えば、電機子ベース21に大きな慣性質量が付加されている場合での急激な加減速時や、可動子2の移動方向を切り替えた際には電機子3全体にねじれや撓みが生じる場合があり、これによってもモールド樹脂25がプリント基板22から剥離しやすくなる。
【0018】
そこで本実施形態においては、上記図2中の矢視Bからプリント基板22だけを見た正面図である図4に示すように、プリント基板22には樹脂モールド時にモールド樹脂25が流入可能な長孔状の樹脂流入孔22bを、プリント配線22aの回路パターンと干渉しない領域に有している。本実施形態の例では、各樹脂流入孔22はそれぞれプリント基板22に設けられた長孔状の開口であり、つまりそれぞれプリント基板22の表裏両面を貫通する孔で形成されている。また、回路パターンとの干渉がない限り、各樹脂流入孔22bはそれぞれ電機子3の長手方向に対して各電機子コイル24と重複する位置で、それぞれの長孔方向が電機子3の長手方向に沿った形状で設けられている。なお、これら樹脂流入孔22bが、各請求項記載の樹脂流入部に相当する。
【0019】
そして、図3中の透過断面部分に示すように、樹脂モールド時にモールド樹脂25が各樹脂流入孔22bに流入することで、モールド樹脂25とプリント基板22との結合力を強化できる。つまり、固定子1の長手方向に沿った上記振動から受ける剪断力を、プリント基板22とモールド樹脂25との接合面だけではなく、樹脂流入孔22b中におけるモールド樹脂25の流入部分でプリント基板22に押圧力として伝達できる。これにより、プリント基板22の表面とモールド樹脂25との接合面に剥離が生じる可能性を低減できる。また、プリント基板22に対するモールド樹脂25の抜去力も向上できるため、電機子3にねじれや撓みが生じてモールド樹脂25をプリント基板22から剥離する力が作用した場合でも、プリント基板22とモールド樹脂25の剥離が生じる可能性を低減できる。
【0020】
さらに、本実施形態では樹脂流入孔22bの形状を長孔状とすることにより、次のような効果を奏する。すなわち、一般にモールド樹脂25として使用されるエポキシ樹脂は、図5(a)に示すように硬化反応時に体積収縮を起こすため、硬化後に樹脂内部に残留応力や残留ひずみが生じる。このため、電機子コイル24及びモールド樹脂25をプリント基板22の片側に配置した電機子3においては、図5(b)に示すように、上記残留応力や残留ひずみがプリント基板22に曲げモーメントを生じさせ、電機子3の強度低下や反り変形などを発生させる場合がある。これに対し本実施形態では、図5(c)に示すように、プリント基板22の樹脂流入孔22bの形成部分でモールド樹脂25がプリント基板22内部に存在するため、モールド樹脂25の硬化収縮を電機子3の厚さ方向に均衡化でき、上記残留応力や残留ひずみが生じ難くなる。したがって、樹脂流入孔22bの形状を長孔状とすることにより、硬化収縮が均衡化される領域を長孔方向に連続して形成することができるので、モールド樹脂25の長孔方向における残留応力や残留ひずみを小さくすることができる。その結果、長孔方向における電機子3の強度低下や反り変形などが生じる可能性を低減できる。
【0021】
また、本実施形態のように、電機子3が複数の電機子コイルを併設する場合、可動子2の移動方向に長尺状となる。このような場合、モールド樹脂25の硬化収縮による残留応力や残留ひずみは長手方向で大きくなり、電機子3の長手方向における強度低下や反り変形などを招き易くなる。これに対して本実施形態では、プリント基板22が、図4に示すように長孔方向が電機子3の長手方向に沿った樹脂流入孔22bを有することにより、モールド樹脂25の長手方向における残留応力や残留ひずみを小さくすることができる。その結果、長手方向における電機子3の強度低下や反り変形などが生じる可能性を低減できる。
【0022】
以上のように、本実施形態によればプリント基板22とモールド樹脂25の剥離が生じる可能性を低減できるとともに、モールド樹脂25の硬化収縮による残留応力や残留ひずみを小さくすることができるので、電機子3に不良が生じる可能性を低減できる。
【0023】
また、本実施形態によれば、樹脂流入孔22bを開口とすることで、凹部とする場合に比べてプリント基板22に対するモールド樹脂25の食い込み量が多くなり、モールド樹脂25とプリント基板22との結合力を一層強くできる。また、凹部とする場合に比べ、樹脂流入孔22bの形成部分におけるモールド樹脂25の硬化収縮を電機子の厚さ方向により均衡化することができるので、モールド樹脂25の長孔方向における残留応力や残留ひずみをさらに小さくすることができる。
【0024】
なお、上記実施形態においては、樹脂流入孔22bがプリント基板22の表裏両面を貫通する開口として設けられていたが、これに限られない。例えば、プリント基板22が十分な厚さで構成されている場合、樹脂流入部をモールド樹脂25との接合面から窪んで底を有する凹部として設けてもよい(特に図示せず)。この場合でも、樹脂流入部に十分な深さがあれば、プリント基板22とモールド樹脂25の剥離が生じる可能性を低減できる。
【0025】
なお、上記実施形態においては、各樹脂流入孔22bはそれぞれの長孔方向が電機子3の長手方向に沿った形状で設けられていたが、これに限られない。例えば、上記図4に対応する図6に示すように、各樹脂流入孔22cをそれぞれの長孔方向が電機子3の短手方向に沿った形状で設けてもよい。このようにプリント基板22Aが、長孔方向が電機子3の短手方向に沿った樹脂流入孔22cを有することにより、モールド樹脂25の短手方向における残留応力や残留ひずみを小さくすることができる。したがって、電機子3の短手方向における強度低下や反り変形などが生じる可能性を低減できる。
【0026】
また例えば、上記図4に対応する図7に示すように、プリント基板22Bが、一方の長孔方向が電機子3の長手方向に沿うと共に、他方の長孔方向が電機子3の短手方向に沿った略十字状の樹脂流入孔22dを有してもよい。これにより、モールド樹脂25の長手方向と短手方向の両方向における残留応力や残留ひずみを小さくすることができる。したがって、電機子3の長手方向と短手方向の両方向における強度低下や反り変形などが生じる可能性を低減できるので、電機子3に不良が生じる可能性をさらに効果的に低減できる。なお図示するように、プリント配線22aの回路パターンと干渉し得る箇所では、樹脂流入孔22dを略アングル状や略T字状に適宜変形してもよい。
【0027】
また、上記実施形態においては、各樹脂流入孔22bがそれぞれ電機子3の長手方向に対して各電機子コイル24と重複する位置で設けられていたが、これに限られない。例えば、上記図4に対応する図8に示すように、プリント基板22Cが、長孔方向に沿って直線状に配置された複数の樹脂流入孔22eを一列として長孔方向に略垂直な方向に複数列配置された樹脂流入孔22eを有しており、各列の樹脂流入孔22eが短手方向に千鳥状となるように配置されていてもよい。これにより、樹脂流入孔22eをプリント基板22C上に一様に配置することができるので、モールド樹脂25とプリント基板22Cとの結合力を電機子3全体においてバランス良く強化することができる。また、モールド樹脂25の硬化収縮による残留応力や残留ひずみを電機子3全体においてバランス良く小さくすることができる。
【0028】
また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。
【0029】
その他、一々例示はしないが、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。
【符号の説明】
【0030】
1 固定子
2 可動子
3 電機子
11 界磁ヨーク板
12 界磁ヨーク固定部
13 永久磁石
14 永久磁石列(界磁)
21 電機子ベース
22,22A,22B,22C プリント基板(基板)
22a プリント配線(回路パターン)
22b,22c,22d,22e 樹脂流入孔(樹脂流入部)
23 フレーム
24 電機子コイル
25 樹脂モールド
100 コアレスリニアモータ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
界磁と電機子を備え、前記界磁と前記電機子のいずれか一方を可動子、他方を固定子として、前記界磁と前記電機子を相対的に移動可能なコアレスリニアモータにおいて、
前記電機子は、
回路パターンが形成された基板と、
前記基板の片側に前記可動子の移動方向に沿って設けられた複数の電機子コイルと、
前記基板に前記電機子コイルを覆うように設けられたモールド樹脂と、を有し、
前記基板は、
樹脂モールド時に前記モールド樹脂が流入可能な長孔状の樹脂流入部を、前記回路パターンと干渉しない領域に有している
ことを特徴とするコアレスリニアモータ。
【請求項2】
前記基板は、
長孔方向が前記電機子の長手方向に沿った前記樹脂流入部を有している
ことを特徴とする請求項1に記載のコアレスリニアモータ。
【請求項3】
前記基板は、
長孔方向が前記電機子の短手方向に沿った前記樹脂流入部を有している
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のコアレスリニアモータ。
【請求項4】
前記基板は、
一方の長孔方向が前記電機子の長手方向に沿うと共に、他方の長孔方向が前記電機子の短手方向に沿った略十字状の前記樹脂流入部を有している
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のコアレスリニアモータ。
【請求項5】
前記基板は、
長孔方向に沿って直線状に配置された複数の前記樹脂流入部を一列として前記長孔方向に略垂直な方向に複数列配置された前記樹脂流入部を有しており、
前記複数列の樹脂流入部は、千鳥状に配置されている
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のコアレスリニアモータ。
【請求項6】
前記樹脂流入部は、
前記基板に設けられた長孔状の開口である
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のコアレスリニアモータ。
【請求項1】
界磁と電機子を備え、前記界磁と前記電機子のいずれか一方を可動子、他方を固定子として、前記界磁と前記電機子を相対的に移動可能なコアレスリニアモータにおいて、
前記電機子は、
回路パターンが形成された基板と、
前記基板の片側に前記可動子の移動方向に沿って設けられた複数の電機子コイルと、
前記基板に前記電機子コイルを覆うように設けられたモールド樹脂と、を有し、
前記基板は、
樹脂モールド時に前記モールド樹脂が流入可能な長孔状の樹脂流入部を、前記回路パターンと干渉しない領域に有している
ことを特徴とするコアレスリニアモータ。
【請求項2】
前記基板は、
長孔方向が前記電機子の長手方向に沿った前記樹脂流入部を有している
ことを特徴とする請求項1に記載のコアレスリニアモータ。
【請求項3】
前記基板は、
長孔方向が前記電機子の短手方向に沿った前記樹脂流入部を有している
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のコアレスリニアモータ。
【請求項4】
前記基板は、
一方の長孔方向が前記電機子の長手方向に沿うと共に、他方の長孔方向が前記電機子の短手方向に沿った略十字状の前記樹脂流入部を有している
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のコアレスリニアモータ。
【請求項5】
前記基板は、
長孔方向に沿って直線状に配置された複数の前記樹脂流入部を一列として前記長孔方向に略垂直な方向に複数列配置された前記樹脂流入部を有しており、
前記複数列の樹脂流入部は、千鳥状に配置されている
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のコアレスリニアモータ。
【請求項6】
前記樹脂流入部は、
前記基板に設けられた長孔状の開口である
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のコアレスリニアモータ。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【公開番号】特開2013−27055(P2013−27055A)
【公開日】平成25年2月4日(2013.2.4)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−156062(P2011−156062)
【出願日】平成23年7月14日(2011.7.14)
【出願人】(000006622)株式会社安川電機 (2,482)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成25年2月4日(2013.2.4)
【国際特許分類】
【出願日】平成23年7月14日(2011.7.14)
【出願人】(000006622)株式会社安川電機 (2,482)
【Fターム(参考)】
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