リニアモータ
【課題】センサを好適に配置できるリニアモータを提供する。
【解決手段】リニアモータ１は、駆動方向（ｘ方向）に直交する方向（ｚ方向）に磁極を向けるとともに磁極の向きを交互に逆転させながらｘ方向に配列された複数の磁石１９と、複数の磁石１９に対してｚ方向に位置し、複数の磁石１９に対してｘ方向に移動可能なコイル２１と、ｚ方向に見てコイル２１の配置領域と重なる位置にて、コイル２１に対して固定的に設けられた磁気感応素子２３と、ｚ方向に見てコイル２１の配置領域と重ならない位置にて、コイル２１に対して固定的に設けられ、磁気感応素子２３へ電力を供給する又は磁気感応素子２３からの信号を増幅するための周辺部品３１とを有している。
【解決手段】リニアモータ１は、駆動方向（ｘ方向）に直交する方向（ｚ方向）に磁極を向けるとともに磁極の向きを交互に逆転させながらｘ方向に配列された複数の磁石１９と、複数の磁石１９に対してｚ方向に位置し、複数の磁石１９に対してｘ方向に移動可能なコイル２１と、ｚ方向に見てコイル２１の配置領域と重なる位置にて、コイル２１に対して固定的に設けられた磁気感応素子２３と、ｚ方向に見てコイル２１の配置領域と重ならない位置にて、コイル２１に対して固定的に設けられ、磁気感応素子２３へ電力を供給する又は磁気感応素子２３からの信号を増幅するための周辺部品３１とを有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁極センサ等のセンサを有するリニアモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁極センサ等のセンサを有するリニアモータが知られている（例えば特許文献１）。特許文献１のリニアモータは、複数のコイルと、複数のコイルと相対的に移動可能な複数の磁石と、複数のコイルに対して固定的に設けられた磁気センサとを有している。磁気センサは、センサ基板に２つのホール素子が実装されて構成され、駆動方向において複数のコイルから離間した位置に配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２５２５３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のような構成では、リニアモータの駆動方向における大型化を招くおそれがある。例えば、コイル側の構成は、駆動方向においてコイルとセンサ基板との双方の大きさを必要とする。また、センサが磁石の磁気を検出するものである場合においては、コイルとセンサとの双方が常に磁石に対向する必要性から、磁石側の構成も駆動方向において大型化する（磁石列の一端には、センサのみに対向し得る磁石が設けられ、磁石列の他端には、コイルのみに対向し得る磁石が設けられる）。
【０００５】
本発明の目的は、センサを好適に配置できるリニアモータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のリニアモータは、駆動方向に直交する方向に磁極を向けるとともに磁極の向きを交互に逆転させながら前記駆動方向に配列された複数の磁石と、前記複数の磁石に対して前記直交する方向に位置し、前記複数の磁石に対して前記駆動方向に移動可能なコイルと、前記直交する方向に見て前記コイルの配置領域と重なる位置にて、前記コイルに対して固定的に設けられたセンサ素子と、前記直交する方向に見て前記コイルの配置領域と重ならない位置にて、前記コイルに対して固定的に設けられ、前記センサ素子へ電力を供給する又は前記センサ素子からの信号を増幅するための周辺部品と、を有する。
【０００７】
好適には、前記コイルは、３相交流電力の供給により前記駆動方向に移動可能に前記駆動方向に複数配列されており、前記センサ素子は、磁気感応素子である。
【０００８】
好適には、前記リニアモータは、前記コイルを保持する保持部と、前記直交する方向に見て前記コイルの配置領域と重ならない延在部とを有する固定部材と、前記センサ素子が実装され、前記コイルに固定された素子基板と、前記周辺部品が実装され、前記延在部に固定された周辺回路基板と、前記素子基板と前記周辺回路基板とを接続する可撓性のケーブルと、を有する。
【０００９】
好適には、前記素子基板は、前記コイルと前記複数の磁石と間において、前記直交する方向に面するように前記コイルに固定されており、前記周辺回路基板は、前記直交する方向に面するように前記延在部に固定されており、前記ケーブルは、一端が前記素子基板の面に重ねられて実装され、他端が前記周辺回路基板の面に重ねられて実装されたフレキシブルフラットケーブルである。
【００１０】
好適には、前記素子基板は、前記センサ素子が実装された面を前記複数の磁石側に向けて前記コイルに固定されており、前記保持部は、前記コイル及び前記素子基板と、前記複数の磁石との間に位置し、前記直交する方向に面する板状部を有し、前記板状部には、前記センサ素子を収容する空所が形成されている。
【００１１】
好適には、前記リニアモータは、前記コイルを保持する保持部と、前記直交する方向に見て前記コイルの配置領域と重ならない延在部とを有する固定部材と、前記センサ素子が実装され、前記コイルに固定された素子部と、前記周辺部品が実装され、前記延在部に固定された周辺回路部と、前記素子部と前記周辺回路部とを接続する接続部とを有するフレキシブル基板と、を有する。
【００１２】
好適には、前記リニアモータは、前記コイルを保持する保持部と、前記直交する方向に見て前記コイルの配置領域と重ならない延在部とを有する固定部材と、前記センサ素子が実装され、前記コイルに固定された素子部と、前記素子部から延在する接続部とを有するフレキシブル基板と、前記周辺部品が実装され、前記延在部に固定され、前記接続部と接続された周辺回路基板と、を有する。
【発明の効果】
【００１３】
上記の構成によれば、センサを好適に配置できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るリニアモータの外観を示す斜視図。
【図２】図１のリニアモータの一部を取り外して示す斜視図。
【図３】図１のIII−III線における断面図。
【図４】図１のリニアモータの磁気センサを示す平面図。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るリニアモータの断面図。
【図６】図５のリニアモータの磁気センサを示す平面図。
【図７】本発明の第３の実施形態に係るリニアモータの断面図。
【図８】図７のリニアモータの磁気センサを示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るリニアモータ装置５１の外観を示す斜視図である。図２は、リニアモータ装置５１の一部を取り外して示す斜視図である。
【００１６】
リニアモータ装置５１は、リニアモータ１と、リニアモータ１を駆動するためのドライバ５３及び制御装置５５とを有している。
【００１７】
リニアモータ１は、ｘ方向に駆動力を発揮するリニアモータである。すなわち、リニアモータ１は、固定子３（図１）と、固定子３に対してｘ方向へ駆動される可動子５（図１）とを有している。なお、可動子５は、不図示の支持機構及び／又は不図示の駆動対象によって、固定子３に対してｘ方向に移動可能に支持されている。
【００１８】
固定子３は、ｚ方向において互いに対向して配置された１対の固定子構成部材７を有している。なお、固定子構成部材７それぞれが固定子と捉えられてもよい。１対の固定子構成部材７は、不図示の固定部材及び／又は不図示の駆動対象によって、互いに固定されている。
【００１９】
各固定子構成部材７は、ヨーク９と、ヨーク９に取り付けられた磁石列１１とを有している。可動子５は、コイル列１３と、コイル列１３を保持する１対の固定部材１５Ａ，１５Ｂ（以下、Ａ，Ｂを省略することがある。）と、コイル列１３の磁石列１１に対する位置を検出するための磁気センサ１７（図２）とを有している。
【００２０】
ヨーク９は、例えば、ｚ方向に面し、ｘ方向に延びる、概ね矩形の平板状に形成されている。また、ヨーク９は、例えば、鉄等の磁性体により形成されている。
【００２１】
磁石列１１は、複数の磁石１９によって構成されている。複数の磁石１９は、互いに同一の構成とされている。各磁石１９は、例えば、長方形の平板状に形成されており、その厚み方向において着磁されている。そして、複数の磁石１９は、磁極（平板の面）をｚ方向に向け、長手方向をｙ方向とし、磁極を交互に逆転させながら、ｘ方向に配列されている。なお、複数の磁石１９は、ネジ若しくは接着剤等の適宜な方法によりヨーク９に対して固定されている。２つの磁石列１１は、例えば、ｚ方向において互いに異なる磁極を対向させている。
【００２２】
このような固定子３においては、可動子５側に向くＮ極から出た磁束は、当該Ｎ極にｚ方向において対向するＳ極に入る。また、ヨーク９側に向くＮ極から出た磁束は、ヨーク９を介して、当該Ｎ極にｘ方向において隣接するＳ極に入る。
【００２３】
コイル列１３は、３つ以上（本実施形態では３つ）のコイル２１によって構成されている。複数のコイル２１は、互いに同一の構成とされている。各コイル２１は、銅等の導線が絶縁被膜により被覆されて構成された線材が複数回巻き回されて構成されている。その全体形状は、例えば、軸方向において扁平で、平面視における（軸方向に見た）形状が概ね長方形（若しくは長円形）に形成されている。そして、複数のコイル２１は、軸方向をｚ方向に向け、長手方向をｙ方向とし、ｘ方向に配列されている。ｘ方向の所定長さにおける、コイル２１の数と磁石１９の数との比は、例えば、３：２とされている。
【００２４】
従って、コイル２１に電力を供給すると、コイル２１のｙ方向に延びる部分を流れる電流が磁石１９のｚ方向への磁束に交差し、フレミングの左手の法則に従ってｘ方向の駆動力が生じる。そして、互いに隣接する３つのコイル２１に対して３相交流電力を供給することにより、コイル列１３は、３相交流電力の周波数に比例（同期）した速度でｘ方向へ移動する。なお、Ｕ相（若しくは−Ｕ相）、Ｖ相（若しくは−Ｖ相）及びＷ相（若しくは−Ｗ相）の電力が供給される３つのコイル２１のｘ方向における並び順は、公知の並び順と同様でよい。
【００２５】
固定部材１５は、コイル２１の保持及びコイル２１の駆動力を不図示の駆動対象部材に伝達する機能を果たすためのものである。２つの固定部材１５は、概ね（後述する空所１５ｈを除き）、互いに同一の構成とされている。固定部材１５は、板状部１５ａと、板状部１５ａからコイル列１３側に突出し、ｘ方向に延びる突条部１５ｂとを有している。別の観点では、固定部材１５は、コイル列１３を保持する保持部１５ｃと、保持部１５ｃからｚ方向に見てコイル列１３の外側へ延び出る延在部１５ｄとを有している。固定部材１５は、非磁性材料、例えば、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）により形成されている。なお、固定部材１５Ａ及び固定部材１５Ｂは、互いに固定されるから、双方を含んで一つの部材として概念化されてもよい。
【００２６】
コイル２１は、固定部材１５に対してコイル２１の軸方向が板状部１５ａに直交するように配置され、保持部１５ｃにおける突条部１５ｂに対して接着剤により固定されている。そして、固定部材１５は、コイル２１が固定された側とは反対側の面をｚ方向において磁石列１１に対向させて配置される。換言すれば、固定部材１５は、コイル２１と磁石列１１との間に位置している。なお、コイル２１と板状部１５ａとの間には隙間が生じている。固定部材１５は、適宜な位置において不図示の駆動対象部材と連結される。
【００２７】
図３は、図１のIII−III線における断面図である。また、図４は、磁気センサ１７の平面図である。
【００２８】
磁気センサ１７は、２つの磁気感応素子２３と、磁気感応素子２３が実装された素子基板２５と、素子基板２５に接続されたケーブル２７と、ケーブル２７を介して素子基板２５と接続された周辺回路基板２９と、周辺回路基板２９に実装された周辺部品３１とを有している。
【００２９】
磁気感応素子２３は、例えば、ホール素子により構成されており、自己の位置における磁界の強さ及び磁界の向きに応じた信号レベル（例えば電圧）の信号を出力する。例えば、磁界が大きいほど信号レベルの絶対値は大きくなり、磁界の向きに応じて信号レベルの正負が変化する。２つの磁気感応素子２３は、ｘ方向において、互いに離間して配置されている。その間隔は、例えば、１対の磁石１９のｘ方向の長さの１／４（１つの磁石１９のｘ方向の長さの１／２）である。
【００３０】
従って、磁気感応素子２３は、複数の磁石１９に対してｘ方向に移動すると、１対の磁石１９の、ｘ方向の長さを１周期（２π）とする正弦波（余弦波）の信号を生成する。また、２つの磁気感応素子２３がｘ方向の一方へ移動するときには、他方の磁気感応素子２３の信号が一方の磁気感応素子２３の信号に対して１／４周期で遅れ、２つの磁気感応素子２３がｘ方向の他方へ移動するときには、一方の磁気感応素子２３の信号が他方の磁気感応素子２３の信号に対して１／４周期で遅れる。換言すれば、２つの磁気感応素子２３の信号の信号レベルの組み合わせと、２つの磁気感応素子２３の１対の磁石１９に対する位置とは、一義的に定まる。
【００３１】
素子基板２５は、リジッド式のプリント配線板により構成されている。プリント配線板は、１層板（片面板）であってもよいし、２層板（両面板）であってもよいし、多層板であってもよい。例えば、素子基板２５は、一方の面においては、磁気感応素子２３等を実装可能に導電層が露出しており、他方の面はその全面が絶縁層により構成されている。なお、素子基板２５の基材、絶縁材料、及び導電材料は適宜な材料から選択されてよい。
【００３２】
素子基板２５の一方の面には、磁気感応素子２３が実装されている。実装は、例えば、はんだ若しくは導電性樹脂を用いた表面実装である。素子基板２５は、磁気感応素子２３が実装された面とは反対側の面をコイル列１３に向けてコイル列１３に対して固定されている。固定は、例えば、接着剤によりなされている。
【００３３】
従って、磁気感応素子２３は、ｚ方向に見て、コイル２１の配置領域と重なる位置にて、コイル２１に対して固定的に設けられている。なお、本願では、「コイルの配置領域」は、コイル及びその開口を含む領域をいうものとする。また、「固定的に設けられている」は、直接固定されていてもよいし、他の部材を介して間接的に固定されていてもよいことを意味するものとする。
【００３４】
なお、コイル２１と素子基板２５との間には、これらの絶縁性を高めるためにガラスエポキシ樹脂等の絶縁性材料からなる、膜、平板若しくはシートを介在させてもよい。ただし、当該膜、平板若しくはシートは素子基板２５の一部と捉えられてもよい。
【００３５】
ケーブル２７は、例えば、フレキシブルフラットケーブルにより構成されている。従って、ケーブル２７は、薄型であるとともに、可撓性を有している。ケーブル２７の一端は、素子基板２５の、磁気感応素子２３が実装された面に重ねられ、はんだを介して素子基板２５の導電層に接続されている。また、ケーブル２７の他端は、周辺回路基板２９の、周辺部品３１が実装された面に重ねられ、はんだを介して周辺回路基板２９の導電層に接続されている。
【００３６】
周辺回路基板２９は、リジッド式のプリント配線板により構成されている。プリント配線板は、１層板（片面板）であってもよいし、２層板（両面板）であってもよいし、多層板であってもよい。例えば、周辺回路基板２９は、一方の面においては、周辺部品３１等を実装可能に導電層が露出しており、他方の面はその全面が絶縁層により構成されている。なお、周辺回路基板２９の基材、絶縁材料、及び導電材料は適宜な材料から選択されてよい。
【００３７】
周辺回路基板２９の一方の面には、周辺部品３１が実装されている。実装は、例えば、はんだ若しくは導電性樹脂を用いた表面実装である。周辺回路基板２９は、周辺部品３１が実装された面とは反対側の面を、固定部材１５Ａの延在部１５ｄの板状部１５ａに向けて当該板状部１５ａに対して固定されている。固定は、例えば、接着剤によりなされている。
【００３８】
従って、周辺部品３１は、ｚ方向に見て、コイル２１の配置領域と重ならない位置にて、コイル２１に対して固定的に設けられている。
【００３９】
なお、周辺回路基板２９と板状部１５ａとの間には、これらの絶縁性を高めるためにガラスエポキシ樹脂等の絶縁性材料からなる、膜、平板若しくはシートを介在させてもよい。ただし、当該膜、平板若しくはシートは周辺回路基板２９若しくは固定部材１５の一部と捉えられてもよい。
【００４０】
また、周辺回路基板２９は、不図示のケーブルを介して制御装置５５と接続されている。当該ケーブルは、例えば、周辺回路基板２９の、周辺部品３１が実装された面に実装された不図示のコネクタを介して周辺回路基板２９に接続されている。
【００４１】
周辺部品３１は、例えば、磁気感応素子２３に電力を供給したり、磁気感応素子２３からの信号を増幅したり、磁気感応素子２３からのアナログ信号をデジタル化したりするための周辺回路を構成するためのものである。なお、周辺部品３１は、それ単体で、ドライバ若しくは増幅器等として機能する部品であってもよいし、周辺回路基板２９及び他の周辺部品３１と共に、ドライバ若しくは増幅器等を構成するものであってもよい。
【００４２】
磁気センサ１７の各部材の寸法は適宜に設定されてよい。例えば、素子基板２５は、周辺回路基板２９よりも薄い。また、素子基板２５及び磁気感応素子２３の全体の厚みも、周辺回路基板２９及び周辺部品３１の全体の厚みよりも薄い。また、ケーブル２７は素子基板２５よりも薄い。一例として、周辺回路基板２９の厚みは１．６ｍｍ程度であり、素子基板２５の厚みは０．２ｍｍ程度であり、磁気感応素子２３の厚みは１ｍｍ程度である。
【００４３】
図３に示すように、固定部材１５Ａの板状部１５ａには、磁気感応素子２３を収容可能な空所１５ｈが形成されている。空所１５ｈは、孔、切り欠き若しくは凹部により構成されている（本実施形態では孔）。図４において点線で示すように、空所１５ｈは、素子基板２５の面積よりも小さく形成されている。
【００４４】
図２に戻って、制御装置５５は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び外部記憶装置を含んで構成されており、予め定められたシーケンスに従って若しくは不図示の入力装置からの信号に従って、ドライバ５３に制御信号を出力する。ドライバ５３は、制御信号に応じた周波数、位相及び電圧の電力を複数のコイル２１に供給する。
【００４５】
また、制御装置５５は、複数の周辺部品３１のうち駆動部品に磁気感応素子２３への電力供給を指示するとともに、複数の周辺部品３１のうち増幅器からの信号を受け取る。そして、制御装置５５は、磁気センサ１７からの信号に基づいてコイル２１と磁石１９の磁極との相対位置を特定し、その相対位置に応じて３相交流電力の位相を決定し、その位相の情報を含む、ドライバ５３への制御信号を生成する。
【００４６】
なお、リニアモータ１は、以上に説明した他、例えば、可動子５の固定子３に対する位置を特定するためのリニアエンコーダを備え、制御装置５５は、当該リニアエンコーダの信号に基づいて位置制御及び／又は速度制御を行ってもよい。
【００４７】
以上のとおり、本実施形態では、リニアモータ１は、駆動方向（ｘ方向）に直交する方向（ｚ方向）に磁極を向けるとともに磁極の向きを交互に逆転させながらｘ方向に配列された複数の磁石１９と、複数の磁石１９に対してｚ方向に位置し、複数の磁石１９に対してｘ方向に移動可能なコイル２１と、ｚ方向に見てコイル２１の配置領域と重なる位置にて、コイル２１に対して固定的に設けられた磁気感応素子２３と、ｚ方向に見てコイル２１の配置領域と重ならない位置にて、コイル２１に対して固定的に設けられ、磁気感応素子２３へ電力を供給する又は磁気感応素子２３からの信号を増幅するための周辺部品３１とを有している。
【００４８】
すなわち、従来のリニアモータにおいては、磁気センサは、磁気感応素子２３及び周辺部品３１の全体が１部品として概念され、リニアモータ本体に対する取り付け位置が設計されていたところ、本実施形態においては、磁気センサを１部品として捉えるのではなく、磁気感応素子２３及び周辺部品３１を別々の部品として概念化して、リニアモータ本体に融合させている。具体的には、相対的に厚みが小さくなる傾向にある磁気感応素子２３（及び素子基板２５）をコイル２１に重なる位置に配置し、相対的に厚みが大きくなる傾向にある周辺部品３１（及び周辺回路基板２９）をコイル２１に重ならない位置に配置していることから、特許文献１に比較して少なくともｘ方向において小型化され、また、全体としての小型化も期待される。なお、このような配置は、磁気センサの製造業者から磁気感応素子及び周辺部品を含む磁気センサを購入してリニアモータ本体に取り付けているリニアモータの製造業者、若しくは、シビアな小型化が要求されない大型のリニアモータの開発者においては想到することが困難である。なお、周辺回路基板２９がコイル２１と重ならない位置に配置されることによって、コイル２１からの熱が周辺回路基板２９に伝達されることが抑制される効果も期待される。
【００４９】
コイル２１は、３相交流電力の供給により駆動方向（ｘ方向）に移動可能にｘ方向に複数配列されており、上記のように配置されるセンサ素子（２３）は、磁気感応素子である。
【００５０】
この場合、磁石列１１を短くできることから、リニアモータ１の小型化が顕著となる。すなわち、磁気感応素子２３が周辺回路基板２９に実装されているとすれば、磁気感応素子２３が常に磁石列１１に対向する必要性から、磁石列１１は、コイル列１３がｘ方向の正側の可動限に位置したときに、磁気感応素子２３と対向する磁石１９（この磁石１９は、コイル列１３の可動範囲外に位置し、コイル列１３とは対向しない）を有する必要があるところ、本実施形態では、そのような必要が無い。
【００５１】
リニアモータ１は、固定部材１５Ａを有している。固定部材１５Ａは、コイル２１を保持する保持部１５ｃと、ｚ方向に見てコイル２１の配置領域と重ならない延在部１５ｄとを有している。また、リニアモータ１は、磁気感応素子２３が実装され、コイル２１に固定された素子基板２５と、周辺部品３１が実装され、延在部１５ｄに固定された周辺回路基板２９と、素子基板２５と周辺回路基板２９とを接続する可撓性のケーブル２７とを有している。
【００５２】
従って、周辺回路基板２９は、固定部材１５Ａを介してコイル２１と重ならない位置に強固に固定される。素子基板２５も固定部材１５Ａに取り付けた場合には、コイル２１と固定部材１５Ａとの位置決めに誤差が生じると、コイル２１と磁気感応素子２３との位置決めにも誤差が生じることになるが、そのような不都合は生じない。また、そのような誤差若しくはコイル２１に生じる凹凸等に起因して素子基板２５と周辺回路基板２９との間に位置ずれが生じても、その位置ずれは可撓性のケーブル２７によって吸収され、基板に不要な応力は生じない。
【００５３】
素子基板２５は、コイル２１と複数の磁石１９と間において、ｚ方向に面するようにコイル２１に固定されている。周辺回路基板２９は、ｚ方向に面するように延在部１５ｄに固定されている。ケーブル２７は、一端が素子基板２５の面に重ねられて実装され、他端が周辺回路基板２９の面に重ねられて実装されたフレキシブルフラットケーブルである。従って、コイル２１及び磁気センサ１７全体の構成が薄型化される。
【００５４】
また、素子基板２５は、磁気感応素子２３が実装された面を複数の磁石１９側に向けてコイル２１に固定されている。保持部１５ｃは、コイル２１及び素子基板２５と、複数の磁石１９との間に位置し、ｚ方向に面する板状部１５ａを有する。板状部１５ａには、磁気感応素子２３を収容する空所１５ｈが形成されている。
【００５５】
従って、磁気感応素子２３の少なくとも一部の厚みと、板状部１５ａの少なくとも一部の厚みとは、重複し（積算されず）、リニアモータ１の薄型化が図られる。また、磁気感応素子２３が素子基板２５に対してコイル２１側ではなく磁石１９側に位置することから、コイル２１と磁気感応素子２３との絶縁性も確保されやすくなる。
【００５６】
（第２の実施形態）
図５は、第２の実施形態に係るリニアモータ２０１を示す断面図（第１の実施形態の図３に相当）である。図６は、リニアモータ２０１の磁気センサ２１７を示す平面図（第１の実施形態の図４に相当）である。
【００５７】
第２の実施形態では、第１の実施形態の素子基板２５、ケーブル２７及び周辺回路基板２９に代えて、１枚のフレキシブル基板２２５が設けられている。その他の構成は、第１の実施形態と概ね同様である。
【００５８】
フレキシブル基板２２５は、１層板（片面板）であってもよいし、２層板（両面板）であってもよいし、多層板であってもよい。例えば、フレキシブル基板２２５は、一方の面においては、磁気感応素子２３及び周辺部品３１を表面実装可能に導電層が露出しており、他方の面はその全面が絶縁層により構成されている。なお、フレキシブル基板２２５の基材、絶縁材料、及び導電材料は適宜な材料から選択されてよい。
【００５９】
フレキシブル基板２２５は、磁気感応素子２３が実装され、コイル２１に固定された素子部２２５ａと、周辺部品３１が実装され、延在部１５ｄに固定された周辺回路部２２５ｃと、素子部２２５ａと周辺回路部２２５ｃとを接続する接続部２２５ｂとを有する。各部の平面形状は適宜な形状とされてよい。
【００６０】
素子部２２５ａは、素子基板２５と同様に、磁気感応素子２３が実装された面とは反対側の面がコイル２１に接着されている。周辺回路部２２５ｃは、周辺部品３１が実装された面とは反対側の面が固定部材１５Ｂに接着されている。
【００６１】
以上の第２の実施形態によっても、磁気感応素子２３は、コイル２１の配置領域と重なる領域に設けられ、周辺部品３１は、コイル２１の配置領域と重ならない位置に設けられていることから、第１の実施形態と同様に、リニアモータの小型化等の効果が期待される。
【００６２】
（第３の実施形態）
図７は、第３の実施形態に係るリニアモータ３０１を示す断面図（第１の実施形態の図３に相当）である。図８は、リニアモータ３０１の磁気センサ３１７を示す平面図（第１の実施形態の図４に相当）である。
【００６３】
第３の実施形態では、第１の実施形態の素子基板２５及びケーブル２７に代えて、１枚のフレキシブル基板３２５が設けられている。その他の構成は、第１の実施形態と概ね同様である。
【００６４】
フレキシブル基板３２５は、１層板（片面板）であってもよいし、２層板（両面板）であってもよいし、多層板であってもよい。例えば、フレキシブル基板３２５は、一方の面においては、磁気感応素子２３を表面実装可能に導電層が露出しており、他方の面はその全面が絶縁層により構成されている。なお、フレキシブル基板３２５の基材、絶縁材料、及び導電材料は適宜な材料から選択されてよい。
【００６５】
フレキシブル基板３２５は、磁気感応素子２３が実装され、コイル２１に固定された素子部３２５ａと、素子部３２５ａから延び出て、周辺回路基板２９に接続される接続部３２５ｂとを有する。各部の平面形状は適宜な形状とされてよい。
【００６６】
素子部３２５ａは、素子基板２５と同様に、磁気感応素子２３が実装された面とは反対側の面がコイル２１に接着されている。接続部３２５ｂは、素子部３２５ａ側とは反対側の端部が、周辺回路基板２９の周辺部品３１が実装された面に重ねられ、はんだ等を介して周辺回路基板２９に接着されている。
【００６７】
以上の第３の実施形態によっても、磁気感応素子２３は、コイル２１の配置領域と重なる領域に設けられ、周辺部品３１は、コイル２１の配置領域と重ならない位置に設けられていることから、第１の実施形態と同様に、リニアモータの小型化等の効果が期待される。
【００６８】
本発明は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。
【００６９】
コイルは、複数設けられなくてもよく、１つのコイルのみを有するものであってもよい。また、１つの又は駆動方向に配列される複数のコイルは、軸方向を磁極の向きに一致させて配置されるものに限定されず、軸方向を駆動方向に一致させて配置されるものであってもよい。また、軸方向を磁極の向きに一致させて配置される複数のコイルは、互いに一部が重なりつつ駆動方向に配列されるものであってもよい。また、軸方向を磁極の向きに一致させて駆動方向に配列される複数のコイルは、互いに対向する２つの磁石列それぞれに対向するように２組設けられてもよい。
【００７０】
複数の磁石からなる磁石列は、２つ設けられなくてもよく、１つのみ設けられてもよい。また、コイルが軸方向を駆動方向に一致させるリニアモータにおいては、駆動方向の側方（ｙ方向）に３つめの磁石列が設けらてもよい。また、２つの磁石列は、互いに異なる磁極を対向させるものに限定されず、互いに同一の磁極を対向させるものであってもよい。
【００７１】
３相交流電力が供給される３以上のコイルが設けられるリニアモータにおいて、駆動方向（ｘ方向）の所定長さにおけるコイルの数と磁石の数との比は、３：２に限定されず、例えば、３：４であってもよい。
【００７２】
センサ素子は、磁気感応素子に限定されず、例えば、サーミスタであってもよい。また、磁気感応素子は、１つのみ設けられるものであってもよい。２つの磁気感応素子の離間距離は、１対（２つ）の磁石の駆動方向（ｘ方向）における長さの１／４に限定されず、例えば、１／８であってもよい。
【００７３】
また、センサ素子の配置位置は、駆動方向（ｘ方向）若しくは駆動方向の側方（ｙ方向）に見て、コイルに対して磁石側にずれた位置に限定されない。例えば、センサ素子の配置位置は、コイルの開口内であってもよいし、（１つの磁石列のみを有するリニアモータにおいて）コイルに対して磁石とは反対側にずれた位置であってもよい。
【００７４】
周辺部品の配置位置は、コイルに対して駆動方向にずれた位置に限定されない。コイルに対して駆動方向の側方（ｙ方向）にずれた位置であってもよい。
【００７５】
センサ素子及び周辺部品のコイル等への固定方法は、第１〜第３の実施形態に例示したものに限定されない。
【００７６】
例えば、センサ素子は、素子基板を介さずに、直接若しくは基板以外の適宜な部材を介してコイルに固定されてもよい。
【００７７】
また、例えば、第１の実施形態において、素子基板と周辺回路基板とを接続するケーブル（第１の実施形態）は、フレキシブルフラットケーブルに限定されず、断面円形のケーブルであってもよい。
【００７８】
また、例えば、第２の実施形態において、接続部２２５ｂを長くするとともに折り返すことにより、固定部材１５Ａに対して周辺回路部２２５ｃの周辺部品３１が実装された側とは反対側の面を固定してもよい。
【００７９】
また、例えば、第２の実施形態において、フレキシブル基板２２５の、磁気感応素子２３が実装された面とは反対側の面に周辺部品３１を実装し、周辺回路部２２５ｃの周辺部品３１が実装された面とは反対側の面を固定部材１５Ａに固定してもよい。
【００８０】
また、例えば、第３の実施形態では、素子基板及び接続部がフレキシブル基板とされ、周辺回路基板がリジッド式の基板とされたが、素子基板がリジッド式の基板とされ、接続部及び周辺回路部がフレキシブル基板とされてもよい。
【００８１】
コイルを保持するとともに周辺回路基板（周辺回路部）が固定される固定部材は、コイルと磁石との間に配置されるものに限定されない。例えば、実施形態のリニアモータにおいて、固定部材１５Ｂ側の磁石列１１及びヨーク９を省略するとともに、固定部材１５Ａを省略したリニアモータ（コイルに対して磁石とは反対側の固定部材のみによりコイルを保持するリニアモータ）において、周辺回路基板を固定部材１５Ｂに設けてもよい。
【符号の説明】
【００８２】
１…リニアモータ、１９…磁石、２１…コイル、２３…磁気感応素子（センサ素子）、３１…周辺部品。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁極センサ等のセンサを有するリニアモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁極センサ等のセンサを有するリニアモータが知られている（例えば特許文献１）。特許文献１のリニアモータは、複数のコイルと、複数のコイルと相対的に移動可能な複数の磁石と、複数のコイルに対して固定的に設けられた磁気センサとを有している。磁気センサは、センサ基板に２つのホール素子が実装されて構成され、駆動方向において複数のコイルから離間した位置に配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２５２５３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のような構成では、リニアモータの駆動方向における大型化を招くおそれがある。例えば、コイル側の構成は、駆動方向においてコイルとセンサ基板との双方の大きさを必要とする。また、センサが磁石の磁気を検出するものである場合においては、コイルとセンサとの双方が常に磁石に対向する必要性から、磁石側の構成も駆動方向において大型化する（磁石列の一端には、センサのみに対向し得る磁石が設けられ、磁石列の他端には、コイルのみに対向し得る磁石が設けられる）。
【０００５】
本発明の目的は、センサを好適に配置できるリニアモータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のリニアモータは、駆動方向に直交する方向に磁極を向けるとともに磁極の向きを交互に逆転させながら前記駆動方向に配列された複数の磁石と、前記複数の磁石に対して前記直交する方向に位置し、前記複数の磁石に対して前記駆動方向に移動可能なコイルと、前記直交する方向に見て前記コイルの配置領域と重なる位置にて、前記コイルに対して固定的に設けられたセンサ素子と、前記直交する方向に見て前記コイルの配置領域と重ならない位置にて、前記コイルに対して固定的に設けられ、前記センサ素子へ電力を供給する又は前記センサ素子からの信号を増幅するための周辺部品と、を有する。
【０００７】
好適には、前記コイルは、３相交流電力の供給により前記駆動方向に移動可能に前記駆動方向に複数配列されており、前記センサ素子は、磁気感応素子である。
【０００８】
好適には、前記リニアモータは、前記コイルを保持する保持部と、前記直交する方向に見て前記コイルの配置領域と重ならない延在部とを有する固定部材と、前記センサ素子が実装され、前記コイルに固定された素子基板と、前記周辺部品が実装され、前記延在部に固定された周辺回路基板と、前記素子基板と前記周辺回路基板とを接続する可撓性のケーブルと、を有する。
【０００９】
好適には、前記素子基板は、前記コイルと前記複数の磁石と間において、前記直交する方向に面するように前記コイルに固定されており、前記周辺回路基板は、前記直交する方向に面するように前記延在部に固定されており、前記ケーブルは、一端が前記素子基板の面に重ねられて実装され、他端が前記周辺回路基板の面に重ねられて実装されたフレキシブルフラットケーブルである。
【００１０】
好適には、前記素子基板は、前記センサ素子が実装された面を前記複数の磁石側に向けて前記コイルに固定されており、前記保持部は、前記コイル及び前記素子基板と、前記複数の磁石との間に位置し、前記直交する方向に面する板状部を有し、前記板状部には、前記センサ素子を収容する空所が形成されている。
【００１１】
好適には、前記リニアモータは、前記コイルを保持する保持部と、前記直交する方向に見て前記コイルの配置領域と重ならない延在部とを有する固定部材と、前記センサ素子が実装され、前記コイルに固定された素子部と、前記周辺部品が実装され、前記延在部に固定された周辺回路部と、前記素子部と前記周辺回路部とを接続する接続部とを有するフレキシブル基板と、を有する。
【００１２】
好適には、前記リニアモータは、前記コイルを保持する保持部と、前記直交する方向に見て前記コイルの配置領域と重ならない延在部とを有する固定部材と、前記センサ素子が実装され、前記コイルに固定された素子部と、前記素子部から延在する接続部とを有するフレキシブル基板と、前記周辺部品が実装され、前記延在部に固定され、前記接続部と接続された周辺回路基板と、を有する。
【発明の効果】
【００１３】
上記の構成によれば、センサを好適に配置できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るリニアモータの外観を示す斜視図。
【図２】図１のリニアモータの一部を取り外して示す斜視図。
【図３】図１のIII−III線における断面図。
【図４】図１のリニアモータの磁気センサを示す平面図。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るリニアモータの断面図。
【図６】図５のリニアモータの磁気センサを示す平面図。
【図７】本発明の第３の実施形態に係るリニアモータの断面図。
【図８】図７のリニアモータの磁気センサを示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るリニアモータ装置５１の外観を示す斜視図である。図２は、リニアモータ装置５１の一部を取り外して示す斜視図である。
【００１６】
リニアモータ装置５１は、リニアモータ１と、リニアモータ１を駆動するためのドライバ５３及び制御装置５５とを有している。
【００１７】
リニアモータ１は、ｘ方向に駆動力を発揮するリニアモータである。すなわち、リニアモータ１は、固定子３（図１）と、固定子３に対してｘ方向へ駆動される可動子５（図１）とを有している。なお、可動子５は、不図示の支持機構及び／又は不図示の駆動対象によって、固定子３に対してｘ方向に移動可能に支持されている。
【００１８】
固定子３は、ｚ方向において互いに対向して配置された１対の固定子構成部材７を有している。なお、固定子構成部材７それぞれが固定子と捉えられてもよい。１対の固定子構成部材７は、不図示の固定部材及び／又は不図示の駆動対象によって、互いに固定されている。
【００１９】
各固定子構成部材７は、ヨーク９と、ヨーク９に取り付けられた磁石列１１とを有している。可動子５は、コイル列１３と、コイル列１３を保持する１対の固定部材１５Ａ，１５Ｂ（以下、Ａ，Ｂを省略することがある。）と、コイル列１３の磁石列１１に対する位置を検出するための磁気センサ１７（図２）とを有している。
【００２０】
ヨーク９は、例えば、ｚ方向に面し、ｘ方向に延びる、概ね矩形の平板状に形成されている。また、ヨーク９は、例えば、鉄等の磁性体により形成されている。
【００２１】
磁石列１１は、複数の磁石１９によって構成されている。複数の磁石１９は、互いに同一の構成とされている。各磁石１９は、例えば、長方形の平板状に形成されており、その厚み方向において着磁されている。そして、複数の磁石１９は、磁極（平板の面）をｚ方向に向け、長手方向をｙ方向とし、磁極を交互に逆転させながら、ｘ方向に配列されている。なお、複数の磁石１９は、ネジ若しくは接着剤等の適宜な方法によりヨーク９に対して固定されている。２つの磁石列１１は、例えば、ｚ方向において互いに異なる磁極を対向させている。
【００２２】
このような固定子３においては、可動子５側に向くＮ極から出た磁束は、当該Ｎ極にｚ方向において対向するＳ極に入る。また、ヨーク９側に向くＮ極から出た磁束は、ヨーク９を介して、当該Ｎ極にｘ方向において隣接するＳ極に入る。
【００２３】
コイル列１３は、３つ以上（本実施形態では３つ）のコイル２１によって構成されている。複数のコイル２１は、互いに同一の構成とされている。各コイル２１は、銅等の導線が絶縁被膜により被覆されて構成された線材が複数回巻き回されて構成されている。その全体形状は、例えば、軸方向において扁平で、平面視における（軸方向に見た）形状が概ね長方形（若しくは長円形）に形成されている。そして、複数のコイル２１は、軸方向をｚ方向に向け、長手方向をｙ方向とし、ｘ方向に配列されている。ｘ方向の所定長さにおける、コイル２１の数と磁石１９の数との比は、例えば、３：２とされている。
【００２４】
従って、コイル２１に電力を供給すると、コイル２１のｙ方向に延びる部分を流れる電流が磁石１９のｚ方向への磁束に交差し、フレミングの左手の法則に従ってｘ方向の駆動力が生じる。そして、互いに隣接する３つのコイル２１に対して３相交流電力を供給することにより、コイル列１３は、３相交流電力の周波数に比例（同期）した速度でｘ方向へ移動する。なお、Ｕ相（若しくは−Ｕ相）、Ｖ相（若しくは−Ｖ相）及びＷ相（若しくは−Ｗ相）の電力が供給される３つのコイル２１のｘ方向における並び順は、公知の並び順と同様でよい。
【００２５】
固定部材１５は、コイル２１の保持及びコイル２１の駆動力を不図示の駆動対象部材に伝達する機能を果たすためのものである。２つの固定部材１５は、概ね（後述する空所１５ｈを除き）、互いに同一の構成とされている。固定部材１５は、板状部１５ａと、板状部１５ａからコイル列１３側に突出し、ｘ方向に延びる突条部１５ｂとを有している。別の観点では、固定部材１５は、コイル列１３を保持する保持部１５ｃと、保持部１５ｃからｚ方向に見てコイル列１３の外側へ延び出る延在部１５ｄとを有している。固定部材１５は、非磁性材料、例えば、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）により形成されている。なお、固定部材１５Ａ及び固定部材１５Ｂは、互いに固定されるから、双方を含んで一つの部材として概念化されてもよい。
【００２６】
コイル２１は、固定部材１５に対してコイル２１の軸方向が板状部１５ａに直交するように配置され、保持部１５ｃにおける突条部１５ｂに対して接着剤により固定されている。そして、固定部材１５は、コイル２１が固定された側とは反対側の面をｚ方向において磁石列１１に対向させて配置される。換言すれば、固定部材１５は、コイル２１と磁石列１１との間に位置している。なお、コイル２１と板状部１５ａとの間には隙間が生じている。固定部材１５は、適宜な位置において不図示の駆動対象部材と連結される。
【００２７】
図３は、図１のIII−III線における断面図である。また、図４は、磁気センサ１７の平面図である。
【００２８】
磁気センサ１７は、２つの磁気感応素子２３と、磁気感応素子２３が実装された素子基板２５と、素子基板２５に接続されたケーブル２７と、ケーブル２７を介して素子基板２５と接続された周辺回路基板２９と、周辺回路基板２９に実装された周辺部品３１とを有している。
【００２９】
磁気感応素子２３は、例えば、ホール素子により構成されており、自己の位置における磁界の強さ及び磁界の向きに応じた信号レベル（例えば電圧）の信号を出力する。例えば、磁界が大きいほど信号レベルの絶対値は大きくなり、磁界の向きに応じて信号レベルの正負が変化する。２つの磁気感応素子２３は、ｘ方向において、互いに離間して配置されている。その間隔は、例えば、１対の磁石１９のｘ方向の長さの１／４（１つの磁石１９のｘ方向の長さの１／２）である。
【００３０】
従って、磁気感応素子２３は、複数の磁石１９に対してｘ方向に移動すると、１対の磁石１９の、ｘ方向の長さを１周期（２π）とする正弦波（余弦波）の信号を生成する。また、２つの磁気感応素子２３がｘ方向の一方へ移動するときには、他方の磁気感応素子２３の信号が一方の磁気感応素子２３の信号に対して１／４周期で遅れ、２つの磁気感応素子２３がｘ方向の他方へ移動するときには、一方の磁気感応素子２３の信号が他方の磁気感応素子２３の信号に対して１／４周期で遅れる。換言すれば、２つの磁気感応素子２３の信号の信号レベルの組み合わせと、２つの磁気感応素子２３の１対の磁石１９に対する位置とは、一義的に定まる。
【００３１】
素子基板２５は、リジッド式のプリント配線板により構成されている。プリント配線板は、１層板（片面板）であってもよいし、２層板（両面板）であってもよいし、多層板であってもよい。例えば、素子基板２５は、一方の面においては、磁気感応素子２３等を実装可能に導電層が露出しており、他方の面はその全面が絶縁層により構成されている。なお、素子基板２５の基材、絶縁材料、及び導電材料は適宜な材料から選択されてよい。
【００３２】
素子基板２５の一方の面には、磁気感応素子２３が実装されている。実装は、例えば、はんだ若しくは導電性樹脂を用いた表面実装である。素子基板２５は、磁気感応素子２３が実装された面とは反対側の面をコイル列１３に向けてコイル列１３に対して固定されている。固定は、例えば、接着剤によりなされている。
【００３３】
従って、磁気感応素子２３は、ｚ方向に見て、コイル２１の配置領域と重なる位置にて、コイル２１に対して固定的に設けられている。なお、本願では、「コイルの配置領域」は、コイル及びその開口を含む領域をいうものとする。また、「固定的に設けられている」は、直接固定されていてもよいし、他の部材を介して間接的に固定されていてもよいことを意味するものとする。
【００３４】
なお、コイル２１と素子基板２５との間には、これらの絶縁性を高めるためにガラスエポキシ樹脂等の絶縁性材料からなる、膜、平板若しくはシートを介在させてもよい。ただし、当該膜、平板若しくはシートは素子基板２５の一部と捉えられてもよい。
【００３５】
ケーブル２７は、例えば、フレキシブルフラットケーブルにより構成されている。従って、ケーブル２７は、薄型であるとともに、可撓性を有している。ケーブル２７の一端は、素子基板２５の、磁気感応素子２３が実装された面に重ねられ、はんだを介して素子基板２５の導電層に接続されている。また、ケーブル２７の他端は、周辺回路基板２９の、周辺部品３１が実装された面に重ねられ、はんだを介して周辺回路基板２９の導電層に接続されている。
【００３６】
周辺回路基板２９は、リジッド式のプリント配線板により構成されている。プリント配線板は、１層板（片面板）であってもよいし、２層板（両面板）であってもよいし、多層板であってもよい。例えば、周辺回路基板２９は、一方の面においては、周辺部品３１等を実装可能に導電層が露出しており、他方の面はその全面が絶縁層により構成されている。なお、周辺回路基板２９の基材、絶縁材料、及び導電材料は適宜な材料から選択されてよい。
【００３７】
周辺回路基板２９の一方の面には、周辺部品３１が実装されている。実装は、例えば、はんだ若しくは導電性樹脂を用いた表面実装である。周辺回路基板２９は、周辺部品３１が実装された面とは反対側の面を、固定部材１５Ａの延在部１５ｄの板状部１５ａに向けて当該板状部１５ａに対して固定されている。固定は、例えば、接着剤によりなされている。
【００３８】
従って、周辺部品３１は、ｚ方向に見て、コイル２１の配置領域と重ならない位置にて、コイル２１に対して固定的に設けられている。
【００３９】
なお、周辺回路基板２９と板状部１５ａとの間には、これらの絶縁性を高めるためにガラスエポキシ樹脂等の絶縁性材料からなる、膜、平板若しくはシートを介在させてもよい。ただし、当該膜、平板若しくはシートは周辺回路基板２９若しくは固定部材１５の一部と捉えられてもよい。
【００４０】
また、周辺回路基板２９は、不図示のケーブルを介して制御装置５５と接続されている。当該ケーブルは、例えば、周辺回路基板２９の、周辺部品３１が実装された面に実装された不図示のコネクタを介して周辺回路基板２９に接続されている。
【００４１】
周辺部品３１は、例えば、磁気感応素子２３に電力を供給したり、磁気感応素子２３からの信号を増幅したり、磁気感応素子２３からのアナログ信号をデジタル化したりするための周辺回路を構成するためのものである。なお、周辺部品３１は、それ単体で、ドライバ若しくは増幅器等として機能する部品であってもよいし、周辺回路基板２９及び他の周辺部品３１と共に、ドライバ若しくは増幅器等を構成するものであってもよい。
【００４２】
磁気センサ１７の各部材の寸法は適宜に設定されてよい。例えば、素子基板２５は、周辺回路基板２９よりも薄い。また、素子基板２５及び磁気感応素子２３の全体の厚みも、周辺回路基板２９及び周辺部品３１の全体の厚みよりも薄い。また、ケーブル２７は素子基板２５よりも薄い。一例として、周辺回路基板２９の厚みは１．６ｍｍ程度であり、素子基板２５の厚みは０．２ｍｍ程度であり、磁気感応素子２３の厚みは１ｍｍ程度である。
【００４３】
図３に示すように、固定部材１５Ａの板状部１５ａには、磁気感応素子２３を収容可能な空所１５ｈが形成されている。空所１５ｈは、孔、切り欠き若しくは凹部により構成されている（本実施形態では孔）。図４において点線で示すように、空所１５ｈは、素子基板２５の面積よりも小さく形成されている。
【００４４】
図２に戻って、制御装置５５は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び外部記憶装置を含んで構成されており、予め定められたシーケンスに従って若しくは不図示の入力装置からの信号に従って、ドライバ５３に制御信号を出力する。ドライバ５３は、制御信号に応じた周波数、位相及び電圧の電力を複数のコイル２１に供給する。
【００４５】
また、制御装置５５は、複数の周辺部品３１のうち駆動部品に磁気感応素子２３への電力供給を指示するとともに、複数の周辺部品３１のうち増幅器からの信号を受け取る。そして、制御装置５５は、磁気センサ１７からの信号に基づいてコイル２１と磁石１９の磁極との相対位置を特定し、その相対位置に応じて３相交流電力の位相を決定し、その位相の情報を含む、ドライバ５３への制御信号を生成する。
【００４６】
なお、リニアモータ１は、以上に説明した他、例えば、可動子５の固定子３に対する位置を特定するためのリニアエンコーダを備え、制御装置５５は、当該リニアエンコーダの信号に基づいて位置制御及び／又は速度制御を行ってもよい。
【００４７】
以上のとおり、本実施形態では、リニアモータ１は、駆動方向（ｘ方向）に直交する方向（ｚ方向）に磁極を向けるとともに磁極の向きを交互に逆転させながらｘ方向に配列された複数の磁石１９と、複数の磁石１９に対してｚ方向に位置し、複数の磁石１９に対してｘ方向に移動可能なコイル２１と、ｚ方向に見てコイル２１の配置領域と重なる位置にて、コイル２１に対して固定的に設けられた磁気感応素子２３と、ｚ方向に見てコイル２１の配置領域と重ならない位置にて、コイル２１に対して固定的に設けられ、磁気感応素子２３へ電力を供給する又は磁気感応素子２３からの信号を増幅するための周辺部品３１とを有している。
【００４８】
すなわち、従来のリニアモータにおいては、磁気センサは、磁気感応素子２３及び周辺部品３１の全体が１部品として概念され、リニアモータ本体に対する取り付け位置が設計されていたところ、本実施形態においては、磁気センサを１部品として捉えるのではなく、磁気感応素子２３及び周辺部品３１を別々の部品として概念化して、リニアモータ本体に融合させている。具体的には、相対的に厚みが小さくなる傾向にある磁気感応素子２３（及び素子基板２５）をコイル２１に重なる位置に配置し、相対的に厚みが大きくなる傾向にある周辺部品３１（及び周辺回路基板２９）をコイル２１に重ならない位置に配置していることから、特許文献１に比較して少なくともｘ方向において小型化され、また、全体としての小型化も期待される。なお、このような配置は、磁気センサの製造業者から磁気感応素子及び周辺部品を含む磁気センサを購入してリニアモータ本体に取り付けているリニアモータの製造業者、若しくは、シビアな小型化が要求されない大型のリニアモータの開発者においては想到することが困難である。なお、周辺回路基板２９がコイル２１と重ならない位置に配置されることによって、コイル２１からの熱が周辺回路基板２９に伝達されることが抑制される効果も期待される。
【００４９】
コイル２１は、３相交流電力の供給により駆動方向（ｘ方向）に移動可能にｘ方向に複数配列されており、上記のように配置されるセンサ素子（２３）は、磁気感応素子である。
【００５０】
この場合、磁石列１１を短くできることから、リニアモータ１の小型化が顕著となる。すなわち、磁気感応素子２３が周辺回路基板２９に実装されているとすれば、磁気感応素子２３が常に磁石列１１に対向する必要性から、磁石列１１は、コイル列１３がｘ方向の正側の可動限に位置したときに、磁気感応素子２３と対向する磁石１９（この磁石１９は、コイル列１３の可動範囲外に位置し、コイル列１３とは対向しない）を有する必要があるところ、本実施形態では、そのような必要が無い。
【００５１】
リニアモータ１は、固定部材１５Ａを有している。固定部材１５Ａは、コイル２１を保持する保持部１５ｃと、ｚ方向に見てコイル２１の配置領域と重ならない延在部１５ｄとを有している。また、リニアモータ１は、磁気感応素子２３が実装され、コイル２１に固定された素子基板２５と、周辺部品３１が実装され、延在部１５ｄに固定された周辺回路基板２９と、素子基板２５と周辺回路基板２９とを接続する可撓性のケーブル２７とを有している。
【００５２】
従って、周辺回路基板２９は、固定部材１５Ａを介してコイル２１と重ならない位置に強固に固定される。素子基板２５も固定部材１５Ａに取り付けた場合には、コイル２１と固定部材１５Ａとの位置決めに誤差が生じると、コイル２１と磁気感応素子２３との位置決めにも誤差が生じることになるが、そのような不都合は生じない。また、そのような誤差若しくはコイル２１に生じる凹凸等に起因して素子基板２５と周辺回路基板２９との間に位置ずれが生じても、その位置ずれは可撓性のケーブル２７によって吸収され、基板に不要な応力は生じない。
【００５３】
素子基板２５は、コイル２１と複数の磁石１９と間において、ｚ方向に面するようにコイル２１に固定されている。周辺回路基板２９は、ｚ方向に面するように延在部１５ｄに固定されている。ケーブル２７は、一端が素子基板２５の面に重ねられて実装され、他端が周辺回路基板２９の面に重ねられて実装されたフレキシブルフラットケーブルである。従って、コイル２１及び磁気センサ１７全体の構成が薄型化される。
【００５４】
また、素子基板２５は、磁気感応素子２３が実装された面を複数の磁石１９側に向けてコイル２１に固定されている。保持部１５ｃは、コイル２１及び素子基板２５と、複数の磁石１９との間に位置し、ｚ方向に面する板状部１５ａを有する。板状部１５ａには、磁気感応素子２３を収容する空所１５ｈが形成されている。
【００５５】
従って、磁気感応素子２３の少なくとも一部の厚みと、板状部１５ａの少なくとも一部の厚みとは、重複し（積算されず）、リニアモータ１の薄型化が図られる。また、磁気感応素子２３が素子基板２５に対してコイル２１側ではなく磁石１９側に位置することから、コイル２１と磁気感応素子２３との絶縁性も確保されやすくなる。
【００５６】
（第２の実施形態）
図５は、第２の実施形態に係るリニアモータ２０１を示す断面図（第１の実施形態の図３に相当）である。図６は、リニアモータ２０１の磁気センサ２１７を示す平面図（第１の実施形態の図４に相当）である。
【００５７】
第２の実施形態では、第１の実施形態の素子基板２５、ケーブル２７及び周辺回路基板２９に代えて、１枚のフレキシブル基板２２５が設けられている。その他の構成は、第１の実施形態と概ね同様である。
【００５８】
フレキシブル基板２２５は、１層板（片面板）であってもよいし、２層板（両面板）であってもよいし、多層板であってもよい。例えば、フレキシブル基板２２５は、一方の面においては、磁気感応素子２３及び周辺部品３１を表面実装可能に導電層が露出しており、他方の面はその全面が絶縁層により構成されている。なお、フレキシブル基板２２５の基材、絶縁材料、及び導電材料は適宜な材料から選択されてよい。
【００５９】
フレキシブル基板２２５は、磁気感応素子２３が実装され、コイル２１に固定された素子部２２５ａと、周辺部品３１が実装され、延在部１５ｄに固定された周辺回路部２２５ｃと、素子部２２５ａと周辺回路部２２５ｃとを接続する接続部２２５ｂとを有する。各部の平面形状は適宜な形状とされてよい。
【００６０】
素子部２２５ａは、素子基板２５と同様に、磁気感応素子２３が実装された面とは反対側の面がコイル２１に接着されている。周辺回路部２２５ｃは、周辺部品３１が実装された面とは反対側の面が固定部材１５Ｂに接着されている。
【００６１】
以上の第２の実施形態によっても、磁気感応素子２３は、コイル２１の配置領域と重なる領域に設けられ、周辺部品３１は、コイル２１の配置領域と重ならない位置に設けられていることから、第１の実施形態と同様に、リニアモータの小型化等の効果が期待される。
【００６２】
（第３の実施形態）
図７は、第３の実施形態に係るリニアモータ３０１を示す断面図（第１の実施形態の図３に相当）である。図８は、リニアモータ３０１の磁気センサ３１７を示す平面図（第１の実施形態の図４に相当）である。
【００６３】
第３の実施形態では、第１の実施形態の素子基板２５及びケーブル２７に代えて、１枚のフレキシブル基板３２５が設けられている。その他の構成は、第１の実施形態と概ね同様である。
【００６４】
フレキシブル基板３２５は、１層板（片面板）であってもよいし、２層板（両面板）であってもよいし、多層板であってもよい。例えば、フレキシブル基板３２５は、一方の面においては、磁気感応素子２３を表面実装可能に導電層が露出しており、他方の面はその全面が絶縁層により構成されている。なお、フレキシブル基板３２５の基材、絶縁材料、及び導電材料は適宜な材料から選択されてよい。
【００６５】
フレキシブル基板３２５は、磁気感応素子２３が実装され、コイル２１に固定された素子部３２５ａと、素子部３２５ａから延び出て、周辺回路基板２９に接続される接続部３２５ｂとを有する。各部の平面形状は適宜な形状とされてよい。
【００６６】
素子部３２５ａは、素子基板２５と同様に、磁気感応素子２３が実装された面とは反対側の面がコイル２１に接着されている。接続部３２５ｂは、素子部３２５ａ側とは反対側の端部が、周辺回路基板２９の周辺部品３１が実装された面に重ねられ、はんだ等を介して周辺回路基板２９に接着されている。
【００６７】
以上の第３の実施形態によっても、磁気感応素子２３は、コイル２１の配置領域と重なる領域に設けられ、周辺部品３１は、コイル２１の配置領域と重ならない位置に設けられていることから、第１の実施形態と同様に、リニアモータの小型化等の効果が期待される。
【００６８】
本発明は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。
【００６９】
コイルは、複数設けられなくてもよく、１つのコイルのみを有するものであってもよい。また、１つの又は駆動方向に配列される複数のコイルは、軸方向を磁極の向きに一致させて配置されるものに限定されず、軸方向を駆動方向に一致させて配置されるものであってもよい。また、軸方向を磁極の向きに一致させて配置される複数のコイルは、互いに一部が重なりつつ駆動方向に配列されるものであってもよい。また、軸方向を磁極の向きに一致させて駆動方向に配列される複数のコイルは、互いに対向する２つの磁石列それぞれに対向するように２組設けられてもよい。
【００７０】
複数の磁石からなる磁石列は、２つ設けられなくてもよく、１つのみ設けられてもよい。また、コイルが軸方向を駆動方向に一致させるリニアモータにおいては、駆動方向の側方（ｙ方向）に３つめの磁石列が設けらてもよい。また、２つの磁石列は、互いに異なる磁極を対向させるものに限定されず、互いに同一の磁極を対向させるものであってもよい。
【００７１】
３相交流電力が供給される３以上のコイルが設けられるリニアモータにおいて、駆動方向（ｘ方向）の所定長さにおけるコイルの数と磁石の数との比は、３：２に限定されず、例えば、３：４であってもよい。
【００７２】
センサ素子は、磁気感応素子に限定されず、例えば、サーミスタであってもよい。また、磁気感応素子は、１つのみ設けられるものであってもよい。２つの磁気感応素子の離間距離は、１対（２つ）の磁石の駆動方向（ｘ方向）における長さの１／４に限定されず、例えば、１／８であってもよい。
【００７３】
また、センサ素子の配置位置は、駆動方向（ｘ方向）若しくは駆動方向の側方（ｙ方向）に見て、コイルに対して磁石側にずれた位置に限定されない。例えば、センサ素子の配置位置は、コイルの開口内であってもよいし、（１つの磁石列のみを有するリニアモータにおいて）コイルに対して磁石とは反対側にずれた位置であってもよい。
【００７４】
周辺部品の配置位置は、コイルに対して駆動方向にずれた位置に限定されない。コイルに対して駆動方向の側方（ｙ方向）にずれた位置であってもよい。
【００７５】
センサ素子及び周辺部品のコイル等への固定方法は、第１〜第３の実施形態に例示したものに限定されない。
【００７６】
例えば、センサ素子は、素子基板を介さずに、直接若しくは基板以外の適宜な部材を介してコイルに固定されてもよい。
【００７７】
また、例えば、第１の実施形態において、素子基板と周辺回路基板とを接続するケーブル（第１の実施形態）は、フレキシブルフラットケーブルに限定されず、断面円形のケーブルであってもよい。
【００７８】
また、例えば、第２の実施形態において、接続部２２５ｂを長くするとともに折り返すことにより、固定部材１５Ａに対して周辺回路部２２５ｃの周辺部品３１が実装された側とは反対側の面を固定してもよい。
【００７９】
また、例えば、第２の実施形態において、フレキシブル基板２２５の、磁気感応素子２３が実装された面とは反対側の面に周辺部品３１を実装し、周辺回路部２２５ｃの周辺部品３１が実装された面とは反対側の面を固定部材１５Ａに固定してもよい。
【００８０】
また、例えば、第３の実施形態では、素子基板及び接続部がフレキシブル基板とされ、周辺回路基板がリジッド式の基板とされたが、素子基板がリジッド式の基板とされ、接続部及び周辺回路部がフレキシブル基板とされてもよい。
【００８１】
コイルを保持するとともに周辺回路基板（周辺回路部）が固定される固定部材は、コイルと磁石との間に配置されるものに限定されない。例えば、実施形態のリニアモータにおいて、固定部材１５Ｂ側の磁石列１１及びヨーク９を省略するとともに、固定部材１５Ａを省略したリニアモータ（コイルに対して磁石とは反対側の固定部材のみによりコイルを保持するリニアモータ）において、周辺回路基板を固定部材１５Ｂに設けてもよい。
【符号の説明】
【００８２】
１…リニアモータ、１９…磁石、２１…コイル、２３…磁気感応素子（センサ素子）、３１…周辺部品。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動方向に直交する方向に磁極を向けるとともに磁極の向きを交互に逆転させながら前記駆動方向に配列された複数の磁石と、
前記複数の磁石に対して前記直交する方向に位置し、前記複数の磁石に対して前記駆動方向に移動可能なコイルと、
前記直交する方向に見て前記コイルの配置領域と重なる位置にて、前記コイルに対して固定的に設けられたセンサ素子と、
前記直交する方向に見て前記コイルの配置領域と重ならない位置にて、前記コイルに対して固定的に設けられ、前記センサ素子へ電力を供給する又は前記センサ素子からの信号を増幅するための周辺部品と、
を有するリニアモータ。
【請求項２】
前記コイルは、３相交流電力の供給により前記駆動方向に移動可能に前記駆動方向に複数配列されており、
前記センサ素子は、磁気感応素子である
請求項１に記載のリニアモータ。
【請求項３】
前記コイルを保持する保持部と、前記直交する方向に見て前記コイルの配置領域と重ならない延在部とを有する固定部材と、
前記センサ素子が実装され、前記コイルに固定された素子基板と、
前記周辺部品が実装され、前記延在部に固定された周辺回路基板と、
前記素子基板と前記周辺回路基板とを接続する可撓性のケーブルと、
を有する請求項１又は２に記載のリニアモータ。
【請求項４】
前記素子基板は、前記コイルと前記複数の磁石との間において、前記直交する方向に面するように前記コイルに固定されており、
前記周辺回路基板は、前記直交する方向に面するように前記延在部に固定されており、
前記ケーブルは、一端が前記素子基板の面に重ねられて実装され、他端が前記周辺回路基板の面に重ねられて実装されたフレキシブルフラットケーブルである
請求項３に記載のリニアモータ。
【請求項５】
前記素子基板は、前記センサ素子が実装された面を前記複数の磁石側に向けて前記コイルに固定されており、
前記保持部は、前記コイル及び前記素子基板と、前記複数の磁石との間に位置し、前記直交する方向に面する板状部を有し、
前記板状部には、前記センサ素子を収容する空所が形成されている
請求項３又は４に記載のリニアモータ。
【請求項６】
前記コイルを保持する保持部と、前記直交する方向に見て前記コイルの配置領域と重ならない延在部とを有する固定部材と、
前記センサ素子が実装され、前記コイルに固定された素子部と、前記周辺部品が実装され、前記延在部に固定された周辺回路部と、前記素子部と前記周辺回路部とを接続する接続部とを有するフレキシブル基板と、
を有する請求項１又は２に記載のリニアモータ。
【請求項７】
前記コイルを保持する保持部と、前記直交する方向に見て前記コイルの配置領域と重ならない延在部とを有する固定部材と、
前記センサ素子が実装され、前記コイルに固定された素子部と、前記素子部から延在する接続部とを有するフレキシブル基板と、
前記周辺部品が実装され、前記延在部に固定され、前記接続部と接続された周辺回路基板と、
を有する請求項１又は２に記載のリニアモータ。
【請求項１】
駆動方向に直交する方向に磁極を向けるとともに磁極の向きを交互に逆転させながら前記駆動方向に配列された複数の磁石と、
前記複数の磁石に対して前記直交する方向に位置し、前記複数の磁石に対して前記駆動方向に移動可能なコイルと、
前記直交する方向に見て前記コイルの配置領域と重なる位置にて、前記コイルに対して固定的に設けられたセンサ素子と、
前記直交する方向に見て前記コイルの配置領域と重ならない位置にて、前記コイルに対して固定的に設けられ、前記センサ素子へ電力を供給する又は前記センサ素子からの信号を増幅するための周辺部品と、
を有するリニアモータ。
【請求項２】
前記コイルは、３相交流電力の供給により前記駆動方向に移動可能に前記駆動方向に複数配列されており、
前記センサ素子は、磁気感応素子である
請求項１に記載のリニアモータ。
【請求項３】
前記コイルを保持する保持部と、前記直交する方向に見て前記コイルの配置領域と重ならない延在部とを有する固定部材と、
前記センサ素子が実装され、前記コイルに固定された素子基板と、
前記周辺部品が実装され、前記延在部に固定された周辺回路基板と、
前記素子基板と前記周辺回路基板とを接続する可撓性のケーブルと、
を有する請求項１又は２に記載のリニアモータ。
【請求項４】
前記素子基板は、前記コイルと前記複数の磁石との間において、前記直交する方向に面するように前記コイルに固定されており、
前記周辺回路基板は、前記直交する方向に面するように前記延在部に固定されており、
前記ケーブルは、一端が前記素子基板の面に重ねられて実装され、他端が前記周辺回路基板の面に重ねられて実装されたフレキシブルフラットケーブルである
請求項３に記載のリニアモータ。
【請求項５】
前記素子基板は、前記センサ素子が実装された面を前記複数の磁石側に向けて前記コイルに固定されており、
前記保持部は、前記コイル及び前記素子基板と、前記複数の磁石との間に位置し、前記直交する方向に面する板状部を有し、
前記板状部には、前記センサ素子を収容する空所が形成されている
請求項３又は４に記載のリニアモータ。
【請求項６】
前記コイルを保持する保持部と、前記直交する方向に見て前記コイルの配置領域と重ならない延在部とを有する固定部材と、
前記センサ素子が実装され、前記コイルに固定された素子部と、前記周辺部品が実装され、前記延在部に固定された周辺回路部と、前記素子部と前記周辺回路部とを接続する接続部とを有するフレキシブル基板と、
を有する請求項１又は２に記載のリニアモータ。
【請求項７】
前記コイルを保持する保持部と、前記直交する方向に見て前記コイルの配置領域と重ならない延在部とを有する固定部材と、
前記センサ素子が実装され、前記コイルに固定された素子部と、前記素子部から延在する接続部とを有するフレキシブル基板と、
前記周辺部品が実装され、前記延在部に固定され、前記接続部と接続された周辺回路基板と、
を有する請求項１又は２に記載のリニアモータ。
【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２０１３−１１５８８０（Ｐ２０１３−１１５８８０Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５８０８５（Ｐ２０１１−２５８０８５）
【出願日】平成２３年１１月２５日（２０１１．１１．２５）
【出願人】（０００００３４５８）東芝機械株式会社 (843)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２５日（２０１１．１１．２５）
【出願人】（０００００３４５８）東芝機械株式会社 (843)
【Ｆターム（参考）】
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