リニアモータ
【課題】リニアモータにおけるコイルユニットの組立を容易にし、コイルユニットの製造に要する部材を簡素化する。
【解決手段】
このリニアモータは、複数のコイル組立体２０を有するコイルユニットと、永久磁石とを有している。コイル組立体２０は、コイル３２が設けられる円筒形状のボビン２７を有し、ボビンの両端にはマグネットワイヤ３１が接続される一端側と他端側のワイヤ接続ピン３５ａ，３５ｂとが設けられている。ボビン２７には中継部を構成する連結部３３ｂ，３３ｃが設けられており、連結部３３ｂ，３３ｃ内に挿入される中継金具３７を介して同位相のコイル組立体２０のワイヤ接続ピン３５ａ，３５ｂが接続される。
【解決手段】
このリニアモータは、複数のコイル組立体２０を有するコイルユニットと、永久磁石とを有している。コイル組立体２０は、コイル３２が設けられる円筒形状のボビン２７を有し、ボビンの両端にはマグネットワイヤ３１が接続される一端側と他端側のワイヤ接続ピン３５ａ，３５ｂとが設けられている。ボビン２７には中継部を構成する連結部３３ｂ，３３ｃが設けられており、連結部３３ｂ，３３ｃ内に挿入される中継金具３７を介して同位相のコイル組立体２０のワイヤ接続ピン３５ａ，３５ｂが接続される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動部材を直線往復動するリニアモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
リニアモータは、直線状に配置される複数の永久磁石を有する磁石ユニットと、磁石ユニットの磁極配列方向に沿って複数のコイル組立体が直線状に配置されて形成されるコイルユニットとを有しており、磁石ユニットとコイルユニットは相対的に移動自在となっている。コイル組立体の複数のコイルに電流の大きさを変えながら順番に通電して、永久磁石の磁極との間の吸引力あるいは斥力を変化させると、配列方向の推力が磁石ユニットとコイルユニット相互間に発生し、磁石ユニットとコイルユニットが配列方向に相対駆動される。
【０００３】
特許文献１には、複数の永久磁石が設けられた界磁子と、コイルユニットからなる電機子とを有し、コイルユニットを直線往復動させるようにしたリニアモータが記載されている。特許文献２には、複数のコイルが設けられた固定子と、永久磁石が設けられた可動子とを有し、可動子を直線往復動させるようにしたリニアモータが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３５７３５３号公報
【特許文献２】特開２００８−７９３５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
コイルユニットは、例えば、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の３相等の複数相のコイルを直線状に配置することにより形成されており、同一位相のコイルは隣り合った他の相のコイルをジャンプして結線される。特許文献２に記載されるように、コイルの内側に永久磁石を直線往復動自在に配置したリニアモータにおいては、コイルの径方向外方の部分に渡り線を組み込むことができる。しかしながら、コイルの外側に永久磁石を配置するようにしたリニアモータにおいては、コイルの外側に渡り線を這い回すようにすると、永久磁石の内面とコイル外面との間のギャップを小さくすることができなくなる。永久磁石とコイルとの間のギャップが大きくなると、移動部材に対して大きな推力を加えることかできなくなる。
【０００６】
一方、特許文献１に記載されたリニアモータは、３相のコイルを樹脂モールドして形成されるコイルユニットを有している。それぞれの樹脂モールドには接続部が外方に突出して設けられ、接続部同士を接続することにより隣り合ったコイルユニットを電気的に接続するようにしている。このように、樹脂モールドされたコイルユニットの外方に接続部を突出するようにすると、円筒形状の永久磁石の内側にコイルユニットを配置することができない。
【０００７】
本発明の目的は、永久磁石の内側にコイルユニットが配置され相対的に往復動するリニアモータにおいて、コイルユニットの組立を容易にし、コイルユニットの製造に要する部材の簡素化を行うことにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、リニアモータにおけるコイルユニットの外側に配線が這い回ることがなく、半田付け作業をなくして、断線等の故障を生じないようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のリニアモータは、外側に複数のコイル組立体が固定されるロッドと、前記コイル組立体の外側に配置される永久磁石とを有し、前記ロッドと前記永久磁石の一方を軸方向に往復動させるリニアモータであって、それぞれの前記コイル組立体は、マグネットワイヤを巻き付けて形成されるコイルが設けられ前記ロッドの外側に配置される円筒形状のボビンと、前記ボビンの一端面に前記コイルの径方向内方に位置させて設けられ前記マグネットワイヤの一端が接続される一端側のワイヤ接続ピンと、前記ボビンの他端面に前記コイルの径方向内方に位置させて設けられ前記マグネットワイヤの他端が接続される他端側のワイヤ接続ピンと、前記ボビンに前記コイルの径方向内方に設けられる中継部とを有し、それぞれの前記コイル組立体の前記ワイヤ接続ピンは、少なくとも１つの他の位相の前記コイル組立体の前記中継部を介して他の同位相の前記コイル組立体の前記ワイヤ接続ピンに接続されることを特徴とする。
【００１０】
本発明のリニアモータは、前記ボビンに複数の中継部を設けることを特徴とする。本発明のリニアモータは、前記中継部は、前記ボビンに形成された貫通孔内に配置され、同一位相の前記コイル組立体の前記ワイヤ接続ピンを電気的に接続する中継金具を有することを特徴とする。本発明のリニアモータは、前記中継部には、前記ボビンに形成される貫通孔と、両端部に嵌合部が設けられた中継金具が固定される貫通孔とがあり、複数の前記コイル組立体が配置された状態のもとで軸方向に隣り合う２つの前記ボビンのうち一方の前記ボビンの前記貫通孔内に挿入される他方の前記ボビンの前記中継金具を介して同一位相の前記コイル組立体の前記ワイヤ接続ピンを電気的に接続することを特徴とする。
【００１１】
本発明のリニアモータは、前記中継部は、前記ボビンに形成された貫通孔に配置され、前記貫通孔の内部に位置する内側嵌合部および前記ボビンの端面から突出する外側嵌合部を有する第１の中継金具と、それぞれ前記貫通孔の内部に内側嵌合部が両端に設けられた第２の中継金具とを有し、複数の前記コイル組立体が配置された状態のもとで軸方向に隣り合う２つの前記ボビンのうち一方の前記ボビンの前記第１の中継金具と、これに嵌合される他方の前記ボビンの前記第２の中継金具とを介して同一位相の前記コイル組立体の前記ワイヤ接続ピンを電気的に接続することを特徴とする。本発明のリニアモータは、前記一端側のワイヤ接続ピンと前記他端側のワイヤ接続ピンとを前記ボビンに一直線状に形成することを特徴とする。本発明のリニアモータは、前記ロッドの一端側に全ての位相のコイルに接続されるコモン結線板を配置し、他端側にそれぞれの位相のコイルの給電端子が接続される配線基板を配置することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
リニアモータのコイル組立体は、ボビンとその外側に巻き付けられるマグネットワイヤにより形成されるコイルとを有しており、複数相のコイル組立体が永久磁石の内側に配置される。コイル組立体には、ワイヤ接続ピンと中継部とがともにコイルよりも径方向内側に位置しかつ相互に円周方向にずらして設けられている。これにより、複数のコイル組立体を直線状に配置すると、コイルの内側の中継部を介して同一位相のコイルのワイヤ接続ピンが接続されるので、コイルの外側に接続配線を這い回すことが不要となる。したがって、永久磁石の内周面とコイル外周面とのギャップを小さくすることでき、コイルを大径とすることなく、大きな推力を得ることができる。
【００１３】
コイル組立体のボビンの一端面と隣のコイル組立体の他端面とを相互に突き当てながら、複数のコイル組立体を次々に配置するだけで、同一位相のコイルを相互に接続することができる。したがって、コイル組立体を容易に組み立てることができ、リニアモータのストロークに対応させてコイル組立体の増設を容易に行うことができる。また、半田付けなどの配線作業がないので、断線などの故障を生じないリニアモータを提供することができる。コイル組立体として順巻きと逆巻きの２種類を用意しておけば良いので、リニアモータを製造するための部材の準備が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（Ａ）は本発明の一実施の形態であるリニアモータを示す縦断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の平面図である。
【図２】（Ａ）は図１（Ａ）における２Ａ−２Ａ線断面図であり、（Ｂ）は図１（Ａ）における２Ｂ−２Ｂ線矢視図である。
【図３】図１（Ａ）に示されたコイルユニットを拡大して示す一部省正面図である。
【図４】図３の縦断面図である。
【図５】（Ａ）は図４における５Ａ−５Ａ線断面図であり、（Ｂ）は図４の５Ｂ−５Ｂ線矢視図である。
【図６】コイルユニットを構成する一部のコイル組立体を示す斜視図である。
【図７】図６の一部切欠き斜視図である。
【図８】コイルユニットに設けられたコイルの一部省略結線図である。
【図９】本発明の他の実施の形態であるリニアモータのコイルユニットの一部を示す分解斜視図である。
【図１０】図９の展開図である。
【図１１】コイルユニットの一端部を示す断面図である。
【図１２】ロッドの変形例を示す断面図である。
【図１３】ロッドの変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。このリニアモータは、図１（Ａ）に示されるように、モータケース１１を有している。モータケース１１は両端部に端板１２ａ，１２ｂが取り付けられるケース本体１１ａを有し、ケース本体１１ａにはケースカバー１１ｂが取り付けられる。ケースカバー１１ｂの外側には長方形の移動テーブル１３が直線往復動自在に装着されており、移動テーブル１３は、図２に示されるように、ケースカバー１１ｂのガイド部１４の両側に設けられたガイド溝１４ａにボール１５を介して案内される。
【００１６】
モータケース１１の内部の収容室１６には、ロッド１７が組み込まれており、このロッド１７の一端部は端板１２ａに固定され、他端部は端板１２ｂに固定されている。ロッド１７の外側には複数のコイル組立体２０が配置されている。図１に示すリニアモータにおいては、ロッド１７の外側には１８個のコイル組立体２０が配置されており、コイル組立体２０とその中心部を貫通するコア部材としてのロッド１７とによりコイルユニット２１が構成される。コイル組立体２０の外側には円筒形状の磁石ユニット２２が配置されており、磁石ユニット２２は図２（Ａ）に示されるように、磁石ケース２３内に組み込まれている。ガイド部１４の幅方向中央部には長手方向に伸びてスリット２４が形成されており、磁石ケース２３はスリット２４を貫通する連結ブロック２５により移動テーブル１３に連結されている。このリニアモータは、ロッド１７に固定されたコイル組立体２０の外側の磁石ユニット２２を直線往復動させて移動テーブルを駆動するようにした形態となっている。
【００１７】
磁石ユニット２２は複数の円筒形状の永久磁石２６により形成されている。それぞれの永久磁石２６は軸方向に着磁されており、磁石ユニット２２は永久磁石２６を同極同士が向き合うように相互に突き当てられた状態で磁石ケース２３内に組み込まれている。磁石ケース２３内には３つの永久磁石２６が組み込まれているが、永久磁石２６の数と磁石ケース２３の長さは図示する場合に限られることなく、永久磁石２６の数と磁石ケース２３の長さは任意に設定することができる。
【００１８】
コイルユニット２１は、図１（Ａ）に示されるように、Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相の３相を１組として６組、１８個のコイル組立体２０を有している。ただし、組数は任意の数に設定される。
【００１９】
図７に示されるように、それぞれのコイル組立体２０は円筒形状のボビン２７を有し、ボビン２７は円筒部２８とその両端部に径方向外方に突出して設けられたフランジ２９ａ，２９ｂを有している。円筒部２８の外周面にはマグネットワイヤ３１を巻き付けることにより形成されるコイル３２が設けられており、コイル３２はマグネットワイヤ３１を円筒部２８の外周面に複数層巻き付けることにより形成されている。
【００２０】
ボビン２７の内周面には円周方向に１２０度の間隔を置いて３つの連結部３３ａ〜３３ｃが径方向内方に突出して設けられている。連結部３３ａはワイヤピン連結部であり、連結部３３ｂは中継連結部であり、連結部３３ｃは貫通連結部であり、それぞれの連結部３３ａ〜３３ｃは軸方向に伸びている。コイル組立体２０が外側に装着されるロッド１７には、図５（Ａ）に示されるように、それぞれの連結部３３ａ〜３３ｃが係合する３つの噛み合い溝３４が形成されており、コイル組立体２０がロッド１７に対して回転することが防止される。
【００２１】
ワイヤピン連結部３３ａの一端部には金属製のピンからなる一端側のワイヤ接続ピン３５ａが取り付けられている。このワイヤ接続ピン３５ａはボビン２７の一方の端面２９ａから軸方向外方に突出し、ワイヤ接続ピン３５ａの根本にはコイル３２を形成するマグネットワイヤ３１の一端が接続されている。ワイヤピン連結部３３ａの他端部には同様に金属製のピンからなる他端側のワイヤ接続ピン３５ｂが取り付けられている。このワイヤ接続ピン３５ｂはボビン２７の他方の端面２９ｂから軸方向外方に突出し、ワイヤ接続ピン３５ｂにはマグネットワイヤ３１の他端が接続されている。このように、コイル３２に対して径方向内方に位置させてボビン２７の両端面から突出するワイヤ接続ピン３５ａ，３５ｂにマグネットワイヤ３１の両端が接続されている。マグネットワイヤ３１の両端にそれぞれ接続されるワイヤ接続ピン３５ａ，３５ｂは一直線状となっている。
【００２２】
中継連結部３３ｂには軸方向に貫通する貫通孔３６が形成されている。この貫通孔３６には中空の金属棒材からなる中継金具３７が取り付けられており、中継金具３７は他のコイル組立体２０のワイヤ接続ピンを相互に電気的に接続する中継部を構成している。中継金具３７の両端部にはワイヤ接続ピンが嵌合される嵌合部３８ａ，３８ｂが設けられ、一方の嵌合部３８ａは貫通孔３６の中に位置し、他方の嵌合部３８ｂはボビン２７のフランジ２９ｂよりも軸方向外方に突出している。
【００２３】
中継金具３７の嵌合部３８ａ側の端面は貫通孔３６の中央に位置する。また、中継金具３７の軸方向中央部はフランジ２９ｂの端面に位置する。ただし、中継金具３７の軸方向中央部はフランジ２９ａの端面に位置しても良い。このように、中継金具３７の軸方向の半分はボビン２７に埋没し、残りの半分はボビンの端面から突出する。貫通孔３６は中央部分を境にして一方の内径は若干大きく、他の一方の内径は若干小さく形成され、中央部には段差が設けられる。中継金具３７は内径の大きい方から圧入され中央部の段差部で止まる。コイル組立体同士を連結するときには、ボビンの端面から突出している中継金具３７の軸方向の半分が、隣のボビン２７の貫通連結部３３ｃに入り込む。
【００２４】
貫通連結部３３ｃには貫通孔３９が中継部として形成されている。このように、ボビン２７には、ワイヤ接続ピン３５ａ，３５ｂが取り付けられたワイヤピン連結部３３ａと、中継部としての中継金具３７が取り付けられた中継連結部３３ｂと、中継部としての貫通孔３９が形成された貫通連結部３３ｃが円周方向に１２０度置きに設けられている。したがって、軸方向に隣り合うコイル組立体２０を１２０度ずらして突き合わせると、中継金具３７の突出部は貫通孔３９内に挿入される。中継金具３７の嵌合部３８ａには隣のコイル組立体２０のワイヤ接続ピン３５ｂが嵌合され、中継金具３７の嵌合部３８ｂには隣のコイル組立体２０を隔てた１つ先のコイル組立体２０のワイヤ接続ピン３５ａが嵌合される。これにより、中継金具３７を介して同一位相のコイル組立体２０のワイヤ接続ピンが電気的に接続される。
【００２５】
つまり、２つのコイル組立体２０を隔てて２つのコイル組立体２０のコイル３２が電気的に接続されることになり、図４に示されるように、複数のコイル組立体２０が直線状にロッド１７に配置された状態のもとでは、軸方向に隣り合う２つのボビン２７のうち一方のボビン２７の貫通孔３９内に挿入される他方のボビン２７の中継金具３７を介して同一位相のコイル組立体２０のワイヤ接続ピン３５ａ，３５ｂが電気的に接続される。つまり、図４のＶ１相のコイルは、Ｗ１とＵ２にかけて設けられている中継金具３７を介して、Ｖ２相のコイルに接続される。Ｕ１相のコイル、Ｗ１相のコイルについては図４には示されていないが、同様である。
【００２６】
図１（Ａ）に示されるように、１８個のコイル組立体２０を一直線状に配置し、図において左側からそれぞれのコイル３２をＵ１相、Ｖ１相、Ｗ１相とすると、それぞれ同一位相のコイルが６つずつ中継部を介して接続される。
【００２７】
ロッド１７の一端部には、図４に示されるように、コモンプレート４１が配置される。このコモンプレート４１にはコモンプレート４１に隣り合ったＵ１相のコイル組立体２０のワイヤ接続ピン３５ａが嵌合される嵌合孔が形成されている。図４に示されるように、貫通連結部３３ｃにはワイヤ接続ピン３５ａに嵌合されるコンタクトピン４２が装着され、中継連結部３３ｂには中継金具３７の嵌合部３８ａに嵌合される図示しないコンタクトピンが装着される。コモンプレート４１にはそれぞれのコンタクトピンが嵌合される嵌合孔が形成されており、コモンプレート４１に設けられる金具により、ワイヤ接続ピン３５ａと２つのコンタクトピンは電気的に接続される。このように、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の一端は導電性のコモンプレートにより相互に接続されスター結線を構成する。コモンプレート４１とロッド１７は絶縁プレート４３により絶縁されている。
【００２８】
ロッド１７の他端部には絶縁性の配線基板４４が配置される。この配線基板４４には図５（Ｂ）に示されように、３つの給電端子４５ｕ，４５ｖ，４５ｗが設けられている。配線基板４４には配線基板４４に隣り合ったＷ６相のコイル組立体２０のワイヤ接続ピン３５ａが嵌合される嵌合孔が形成されている。図４に示されるように、貫通連結部３３ｃにはワイヤ接続ピン３５ｂに嵌合されるコンタクトピン４６が装着され、中継連結部３３ｂには中継金具３７の嵌合部３８ａに嵌合される図示しないコンタクトピンが装着される。配線基板４４にはそれぞれのコンタクトピンが嵌合される嵌合孔が形成されており、ワイヤ接続ピン３５ａと２つのコンタクトピンは、配線基板４４に設けられる金具により配線基板４４に設けられた給電端子に接続される。
【００２９】
コモンプレート４１とこれに隣り合うコイル組立体２０との間には、ワイヤ接続ピン３５ａおよびコンタクトピン４２にそれぞれ取り付けられる環状のスペーサ４７が配置される。同様に、配線基板４４とこれに隣り合うコイル組立体２０との間には、ワイヤ接続ピン３５ｂおよびコンタクトピン４６にそれぞれ取り付けられる環状のスペーサが配置される。
【００３０】
全てのコイル組立体２０が相互に突き当てられた状態となって図４に示されるようにロッド１７の外側に取り付けられた状態のもとで、配線基板４４には固定板４８が突き当てられ、ロッド１７の端部にはナット４９がねじ止めされる。これにより、複数のコイル組立体２０とロッド１７とにより三相のコイルユニット２１が組み立てられる。また、コイルユニット２１はコイル組立体２０を端面同士で突き当てることにより容易に組み立てられる。マグネットワイヤ３１を半田付けすることなく、ワイヤ接続ピン３５ａ，３５ｂと中継金具３７との嵌合によりコイル３２の相互の接続は容易に行うことができる。
【００３１】
図８は図１（Ａ）に示されたコイルユニット２１の結線図であり、軸方向に隣り合うコイル３２は相互に逆極性ないし逆巻きとなっている。例えば、Ｕ１相のコイルを順巻きとすると、これに隣り合うＶ１相のコイルは逆巻きとなっており、これに隣り合うＷ１相のコイルは順巻きとなっている。
【００３２】
したがって、コイルユニット２１を組み立てるには、まず、順巻きのコイル３２となったコイル組立体２０と逆巻きのコイル３２のコイル組立体２０とが製造される。次に、順巻きのコイル組立体２０と逆巻きのコイル組立体２０を１２０度だけ角度を変えながら、交互に配置する。例えば、図１（Ａ）に示すように１８個のコイル組立体２０を一直線状にロッド１７の外側に配置する。このときには、軸方向に隣り合う２つのコイル組立体２０のボビン２７の端面同士が突き当てられる。これにより、図８の結線図に示すように、相互に同一位相のコイル３２のワイヤ接続ピン３５ａ，３５ｂが２つのコイル組立体２０をジャンプして、コイル３２の径方向内方の中継部としての中継金具３７を介して接続される。
【００３３】
このように、同一位相のコイル３２を接続する中継部としての中継金具３７は、コイル３２の内側に設けられるので、渡り線として機能する中継金具３７がコイル３２の外側に配置されることがない。これにより、コイルの外周面と永久磁石２６の内周面との隙間を極力小さくするこができ、コイルと永久磁石との間に強い吸引力を生じさせることができ、大きな軸方向の推力を移動テーブル１３に加えることができる。三相それぞれのコイルに対して電力を供給するために、それぞれの給電端子４５ｕ，４５ｖ，４５ｗに接続される給電ケーブル４０が図１に示されるように配線基板４４に取り付けられている。
【００３４】
図７に示されるように、３つの連結部３３ａ〜３３ｃが円周方向に１２０度置きに設けられており、ワイヤ接続ピン３５ａ，３５ｂが設けられるワイヤピン連結部３３ａに対して時計回りに１２０度だけ隔たった位置に、中継金具３７が取り付けられる中継連結部３３ｂが設けられている。ワイヤピン連結部３３ａに対して反時計回りに１２０度だけ隔たった位置に、貫通孔３９が形成された貫通連結部３３ｃが設けられている。コイルユニット２１を構成するそれぞれのコイル組立体２０は、マグネットワイヤが巻き付けられる前のボビン２７の形状が全て同一であり、１種類のボビン２７により全てのコイル組立体２０を製造することができる。ボビン２７に巻き付けられるコイルには、順巻きと逆巻きとがあるので、マグネットワイヤ３１が巻き付けられた後のコイル組立体２０は２種類となる。図示するコイル組立体２０には、ワイヤ接続ピン３５ａ，３５ｂが一直線状となってボビン２７に取り付けられているが、ワイヤ接続ピン３５ａ，３５ｂを円周方向にずらして取り付けるようにしても良い。
【００３５】
図９は本発明の他の実施の形態であるリニアモータのコイルユニットの一部を示す分解斜視図であり、図１０は図９の展開図であり、図１１はコイルユニットの一端部を示す断面図である。図９〜図１１においては、上述した部材と共通する部材には同一の符号が付されている。
【００３６】
上述したコイル組立体２０と同様に、図９に示すコイル組立体３０のボビン２７の内側には、円周方向に１２０度の間隔を置いて３つの連結部５０ａ〜５０ｃが径方向内方に突出して設けられている。それぞれの連結部５０ａ〜５０ｃは軸方向に伸びており、貫通孔５１〜５３がそれぞれ形成されている。連結部５０ａはワイヤ連結部であり、他の２つの連結部５０ｂ，５０ｃはそれぞれ中継用の連結部である。
【００３７】
ワイヤ連結部５０ａの両端部には、上述したコイル組立体２０と同様に、金属製のピンからなるワイヤ接続ピン５４ａ，５４ｂがボビン２７の端面から突出して取り付けられ、それぞれのワイヤ接続ピン５４ａ，５４ｂの根本にはマグネットワイヤ３１の両端が接続されている。それぞれのワイヤ接続ピン５４ａ，５４ｂの基端部に設けられた大径部５５が貫通孔５１に嵌合され、それぞれの大径部５５の間には絶縁部材５６が設けられ、ワイヤ接続ピン５４ａとワイヤ接続ピン５４ｂとを絶縁している。
【００３８】
中継用の第１の連結部５０ｂに形成された貫通孔５２には、第１の中継金具５７が取り付けられている。この中継金具５７は、貫通孔５２に嵌合される大径の内側嵌合部５７ａとこの内側嵌合部５７ａよりも小径となって外部に突出する外側嵌合部５７ｂとを有している。内側嵌合部５７ａにはワイヤ接続ピン５４ｂまたはコンタクトピン４２が嵌合される嵌合孔５８が形成されている。中継用の第２の連結部５０ｃに形成された貫通孔５３には、第２の中継金具５９が取り付けられている。この中継金具５９は貫通孔５３内に埋め込まれており、両端部にはそれぞれ内側嵌合部としての嵌合孔６０ａ，６０ｂが形成されている。
【００３９】
したがって、複数のコイル組立体３０を端面同士が突き当てられるようにロッド１７の外側に配置すると、ワイヤ接続ピン５４ａが第２の中継金具５９の嵌合孔６０ｂに嵌合され、ワイヤ接続ピン５４ｂが第１の中継金具５７の嵌合孔５８に嵌合される。さらに、第１の中継金具５７の外側嵌合部５７ｂは第２の中継金具５９の嵌合孔６０ａに嵌合され、第２の中継金具５９の嵌合孔６０ｂにはワイヤ接続ピン５４ａが嵌合される。これにより、相互に軸方向に隣り合う２つのコイル組立体３０のうち一方のコイル組立体３０の第１の中継金具５７と、これに嵌合される他のコイル組立体３０の第２の中継金具５９とを介して同一位相のコイル組立体３０のワイヤ接続ピン５４ａ，５４ｂが電気的に接続される。
【００４０】
図９および図１０に示されるように、コモンプレート４１に隣り合うＵ１相のコイル組立体３０のワイヤ接続ピン５４ａが嵌合する嵌合孔４１ａがコモンプレート４１に形成されている。このコイル組立体３０の中継金具５７に設けられた嵌合孔５８と、中継金具５９に設けられた嵌合孔６０ａにはそれぞれコンタクトピン４２が装着される。それぞれのコンタクトピン４２が嵌合する嵌合孔４１ｂ，４１ｃがコモンプレート４１に形成されている。コモンプレート４１により、ワイヤ接続ピン５４ａと２つのコンタクトピン４２は電気的に接続される。このように、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の一端は導電性のコモンプレートにより相互に接続されスター結線を構成する。コモンプレート４１とロッド１７は絶縁プレート４３により絶縁されている。
【００４１】
配線基板４４に隣り合うＷ６相のコイル組立体３０のワイヤ接続ピン５４ｂが嵌合する嵌合孔４４ａと、中継金具５９の外側嵌合部５７ｂが嵌合する嵌合孔４４ｂとが配線基板４４に形成されている。このコイル組立体３０の中継金具５９に設けられた嵌合孔６０ｂにはコンタクトピン４６が装着され、このコンタクトピン４６が嵌合される嵌合孔４４ｃが配線基板４４に形成されている。ワイヤ接続ピン５４ｂと外側嵌合部５７ｂとコンタクトピン４６は、絶縁性の配線基板４４に設けられた３つの金具によりそれぞれ独立して給電端子に接続される。コイルの結線状態は、図８に示した場合と同様となる。
【００４２】
図１２はロッド１７の変形例を示す断面図である。上述したロッド１７には、図５（Ａ）に示すように、連結部３３ａ〜３３ｃに対応させて３つの噛み合い溝３４が形成されているのに対し、図１２に示されるロッド１７は断面がほぼ三角形となっている。
【００４３】
上述したそれぞれのコイル組立体２０とコイル組立体３０においては、連結部３３ａ〜３３ｃ（５０ａ〜５０ｃ）を円周方向に１２０度隔てて設けられているので、隣り合うコイル組立体２０または３０の円周方向の角度を１２０度ずらして突き合わせることにより、２つの中継部を貫通して相互に同一位相のコイル３２が接続される。ただし、連結部３３ａ〜３３ｃや連結部５０ａ〜５０ｃをボビン２７の一部に寄せ集めるようにして設けるようにしても良い。
【００４４】
図１３はロッド１７の変形例を示す断面図である。このロッド１７は断面形状が円形部１７ａと平坦部１７ｂとを有し、３つの連結部３３ａ〜３３ｃ（５０ａ〜５０ｃ）が平坦部に隣接するようにボビン２７の一部に寄せ集められている。このような形態のコイル組立体２０，３０によりコイルユニット２１を組み立てるには、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれに対応させてワイヤ接続ピンの位置を相違させた３種類のコイル組立体２０，３０と、３種類のそれぞれに順巻きと逆巻きのコイル組立体２０，３０を製造することになる。つまり、合計６種類のコイル組立体２０，３０を製造することになる。
【００４５】
上述したそれぞれのコイル組立体２０とコイル組立体３０は、３相タイプのコイルユニットであるが、３相に限られることなく、２相または５相等の複数相のコイルユニットとすることができる。２相の場合には、ボビン２７にはワイヤ接続ピンと１つの中継部とが、例えば、円周方向に１８０度ずらして設けられことになる。また、５相の場合には、ボビン２７にはワイヤ接続ピンと４つの中継部とが、例えば、円周方向に７２度ずらして設けられることになる。
【００４６】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上述したリニアモータは、磁石ユニット２２をコイルユニット２１に対して移動させるようにしているが、磁石ユニットをモータケース１１に固定し、コイルユニット２１が取り付けられるロッド１７を軸方向に往復動させるようにしても良い。その場合にはロッド１７の両端部が軸受により往復動自在に支持される。
【符号の説明】
【００４７】
１１ モータケース
１２ａ，１２ｂ 端板
１３ 移動テーブル
１６ 収容室
１７ ロッド
２０ コイル組立体
２１ コイルユニット
２２ 磁石ユニット
２３ 磁石ケース
２６ 永久磁石
２７ ボビン
２８ 円筒部
２９ａ，２９ｂ フランジ
３０ コイル組立体
３１ マグネットワイヤ
３２ コイル
３３ａ〜３３ｃ 連結部
３４ 噛み合い溝
３５ａ，３５ｂ ワイヤ接続ピン
３６ 貫通孔
３７ 中継金具
３８ａ 嵌合部
３８ｂ 嵌合部
３９ 貫通孔
４１ コモンプレート
４４ 配線基板
５０ａ〜５０ｃ 連結部
５１〜５３ 貫通孔
５４ａ，５４ｂ ワイヤ接続ピン
５７ 第１の中継金具
５７ａ 内側嵌合部
５７ｂ 外側嵌合部
５８ 嵌合孔
５９ 第２の中継金具
６０ａ，６０ｂ 嵌合孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動部材を直線往復動するリニアモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
リニアモータは、直線状に配置される複数の永久磁石を有する磁石ユニットと、磁石ユニットの磁極配列方向に沿って複数のコイル組立体が直線状に配置されて形成されるコイルユニットとを有しており、磁石ユニットとコイルユニットは相対的に移動自在となっている。コイル組立体の複数のコイルに電流の大きさを変えながら順番に通電して、永久磁石の磁極との間の吸引力あるいは斥力を変化させると、配列方向の推力が磁石ユニットとコイルユニット相互間に発生し、磁石ユニットとコイルユニットが配列方向に相対駆動される。
【０００３】
特許文献１には、複数の永久磁石が設けられた界磁子と、コイルユニットからなる電機子とを有し、コイルユニットを直線往復動させるようにしたリニアモータが記載されている。特許文献２には、複数のコイルが設けられた固定子と、永久磁石が設けられた可動子とを有し、可動子を直線往復動させるようにしたリニアモータが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３５７３５３号公報
【特許文献２】特開２００８−７９３５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
コイルユニットは、例えば、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の３相等の複数相のコイルを直線状に配置することにより形成されており、同一位相のコイルは隣り合った他の相のコイルをジャンプして結線される。特許文献２に記載されるように、コイルの内側に永久磁石を直線往復動自在に配置したリニアモータにおいては、コイルの径方向外方の部分に渡り線を組み込むことができる。しかしながら、コイルの外側に永久磁石を配置するようにしたリニアモータにおいては、コイルの外側に渡り線を這い回すようにすると、永久磁石の内面とコイル外面との間のギャップを小さくすることができなくなる。永久磁石とコイルとの間のギャップが大きくなると、移動部材に対して大きな推力を加えることかできなくなる。
【０００６】
一方、特許文献１に記載されたリニアモータは、３相のコイルを樹脂モールドして形成されるコイルユニットを有している。それぞれの樹脂モールドには接続部が外方に突出して設けられ、接続部同士を接続することにより隣り合ったコイルユニットを電気的に接続するようにしている。このように、樹脂モールドされたコイルユニットの外方に接続部を突出するようにすると、円筒形状の永久磁石の内側にコイルユニットを配置することができない。
【０００７】
本発明の目的は、永久磁石の内側にコイルユニットが配置され相対的に往復動するリニアモータにおいて、コイルユニットの組立を容易にし、コイルユニットの製造に要する部材の簡素化を行うことにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、リニアモータにおけるコイルユニットの外側に配線が這い回ることがなく、半田付け作業をなくして、断線等の故障を生じないようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のリニアモータは、外側に複数のコイル組立体が固定されるロッドと、前記コイル組立体の外側に配置される永久磁石とを有し、前記ロッドと前記永久磁石の一方を軸方向に往復動させるリニアモータであって、それぞれの前記コイル組立体は、マグネットワイヤを巻き付けて形成されるコイルが設けられ前記ロッドの外側に配置される円筒形状のボビンと、前記ボビンの一端面に前記コイルの径方向内方に位置させて設けられ前記マグネットワイヤの一端が接続される一端側のワイヤ接続ピンと、前記ボビンの他端面に前記コイルの径方向内方に位置させて設けられ前記マグネットワイヤの他端が接続される他端側のワイヤ接続ピンと、前記ボビンに前記コイルの径方向内方に設けられる中継部とを有し、それぞれの前記コイル組立体の前記ワイヤ接続ピンは、少なくとも１つの他の位相の前記コイル組立体の前記中継部を介して他の同位相の前記コイル組立体の前記ワイヤ接続ピンに接続されることを特徴とする。
【００１０】
本発明のリニアモータは、前記ボビンに複数の中継部を設けることを特徴とする。本発明のリニアモータは、前記中継部は、前記ボビンに形成された貫通孔内に配置され、同一位相の前記コイル組立体の前記ワイヤ接続ピンを電気的に接続する中継金具を有することを特徴とする。本発明のリニアモータは、前記中継部には、前記ボビンに形成される貫通孔と、両端部に嵌合部が設けられた中継金具が固定される貫通孔とがあり、複数の前記コイル組立体が配置された状態のもとで軸方向に隣り合う２つの前記ボビンのうち一方の前記ボビンの前記貫通孔内に挿入される他方の前記ボビンの前記中継金具を介して同一位相の前記コイル組立体の前記ワイヤ接続ピンを電気的に接続することを特徴とする。
【００１１】
本発明のリニアモータは、前記中継部は、前記ボビンに形成された貫通孔に配置され、前記貫通孔の内部に位置する内側嵌合部および前記ボビンの端面から突出する外側嵌合部を有する第１の中継金具と、それぞれ前記貫通孔の内部に内側嵌合部が両端に設けられた第２の中継金具とを有し、複数の前記コイル組立体が配置された状態のもとで軸方向に隣り合う２つの前記ボビンのうち一方の前記ボビンの前記第１の中継金具と、これに嵌合される他方の前記ボビンの前記第２の中継金具とを介して同一位相の前記コイル組立体の前記ワイヤ接続ピンを電気的に接続することを特徴とする。本発明のリニアモータは、前記一端側のワイヤ接続ピンと前記他端側のワイヤ接続ピンとを前記ボビンに一直線状に形成することを特徴とする。本発明のリニアモータは、前記ロッドの一端側に全ての位相のコイルに接続されるコモン結線板を配置し、他端側にそれぞれの位相のコイルの給電端子が接続される配線基板を配置することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
リニアモータのコイル組立体は、ボビンとその外側に巻き付けられるマグネットワイヤにより形成されるコイルとを有しており、複数相のコイル組立体が永久磁石の内側に配置される。コイル組立体には、ワイヤ接続ピンと中継部とがともにコイルよりも径方向内側に位置しかつ相互に円周方向にずらして設けられている。これにより、複数のコイル組立体を直線状に配置すると、コイルの内側の中継部を介して同一位相のコイルのワイヤ接続ピンが接続されるので、コイルの外側に接続配線を這い回すことが不要となる。したがって、永久磁石の内周面とコイル外周面とのギャップを小さくすることでき、コイルを大径とすることなく、大きな推力を得ることができる。
【００１３】
コイル組立体のボビンの一端面と隣のコイル組立体の他端面とを相互に突き当てながら、複数のコイル組立体を次々に配置するだけで、同一位相のコイルを相互に接続することができる。したがって、コイル組立体を容易に組み立てることができ、リニアモータのストロークに対応させてコイル組立体の増設を容易に行うことができる。また、半田付けなどの配線作業がないので、断線などの故障を生じないリニアモータを提供することができる。コイル組立体として順巻きと逆巻きの２種類を用意しておけば良いので、リニアモータを製造するための部材の準備が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（Ａ）は本発明の一実施の形態であるリニアモータを示す縦断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の平面図である。
【図２】（Ａ）は図１（Ａ）における２Ａ−２Ａ線断面図であり、（Ｂ）は図１（Ａ）における２Ｂ−２Ｂ線矢視図である。
【図３】図１（Ａ）に示されたコイルユニットを拡大して示す一部省正面図である。
【図４】図３の縦断面図である。
【図５】（Ａ）は図４における５Ａ−５Ａ線断面図であり、（Ｂ）は図４の５Ｂ−５Ｂ線矢視図である。
【図６】コイルユニットを構成する一部のコイル組立体を示す斜視図である。
【図７】図６の一部切欠き斜視図である。
【図８】コイルユニットに設けられたコイルの一部省略結線図である。
【図９】本発明の他の実施の形態であるリニアモータのコイルユニットの一部を示す分解斜視図である。
【図１０】図９の展開図である。
【図１１】コイルユニットの一端部を示す断面図である。
【図１２】ロッドの変形例を示す断面図である。
【図１３】ロッドの変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。このリニアモータは、図１（Ａ）に示されるように、モータケース１１を有している。モータケース１１は両端部に端板１２ａ，１２ｂが取り付けられるケース本体１１ａを有し、ケース本体１１ａにはケースカバー１１ｂが取り付けられる。ケースカバー１１ｂの外側には長方形の移動テーブル１３が直線往復動自在に装着されており、移動テーブル１３は、図２に示されるように、ケースカバー１１ｂのガイド部１４の両側に設けられたガイド溝１４ａにボール１５を介して案内される。
【００１６】
モータケース１１の内部の収容室１６には、ロッド１７が組み込まれており、このロッド１７の一端部は端板１２ａに固定され、他端部は端板１２ｂに固定されている。ロッド１７の外側には複数のコイル組立体２０が配置されている。図１に示すリニアモータにおいては、ロッド１７の外側には１８個のコイル組立体２０が配置されており、コイル組立体２０とその中心部を貫通するコア部材としてのロッド１７とによりコイルユニット２１が構成される。コイル組立体２０の外側には円筒形状の磁石ユニット２２が配置されており、磁石ユニット２２は図２（Ａ）に示されるように、磁石ケース２３内に組み込まれている。ガイド部１４の幅方向中央部には長手方向に伸びてスリット２４が形成されており、磁石ケース２３はスリット２４を貫通する連結ブロック２５により移動テーブル１３に連結されている。このリニアモータは、ロッド１７に固定されたコイル組立体２０の外側の磁石ユニット２２を直線往復動させて移動テーブルを駆動するようにした形態となっている。
【００１７】
磁石ユニット２２は複数の円筒形状の永久磁石２６により形成されている。それぞれの永久磁石２６は軸方向に着磁されており、磁石ユニット２２は永久磁石２６を同極同士が向き合うように相互に突き当てられた状態で磁石ケース２３内に組み込まれている。磁石ケース２３内には３つの永久磁石２６が組み込まれているが、永久磁石２６の数と磁石ケース２３の長さは図示する場合に限られることなく、永久磁石２６の数と磁石ケース２３の長さは任意に設定することができる。
【００１８】
コイルユニット２１は、図１（Ａ）に示されるように、Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相の３相を１組として６組、１８個のコイル組立体２０を有している。ただし、組数は任意の数に設定される。
【００１９】
図７に示されるように、それぞれのコイル組立体２０は円筒形状のボビン２７を有し、ボビン２７は円筒部２８とその両端部に径方向外方に突出して設けられたフランジ２９ａ，２９ｂを有している。円筒部２８の外周面にはマグネットワイヤ３１を巻き付けることにより形成されるコイル３２が設けられており、コイル３２はマグネットワイヤ３１を円筒部２８の外周面に複数層巻き付けることにより形成されている。
【００２０】
ボビン２７の内周面には円周方向に１２０度の間隔を置いて３つの連結部３３ａ〜３３ｃが径方向内方に突出して設けられている。連結部３３ａはワイヤピン連結部であり、連結部３３ｂは中継連結部であり、連結部３３ｃは貫通連結部であり、それぞれの連結部３３ａ〜３３ｃは軸方向に伸びている。コイル組立体２０が外側に装着されるロッド１７には、図５（Ａ）に示されるように、それぞれの連結部３３ａ〜３３ｃが係合する３つの噛み合い溝３４が形成されており、コイル組立体２０がロッド１７に対して回転することが防止される。
【００２１】
ワイヤピン連結部３３ａの一端部には金属製のピンからなる一端側のワイヤ接続ピン３５ａが取り付けられている。このワイヤ接続ピン３５ａはボビン２７の一方の端面２９ａから軸方向外方に突出し、ワイヤ接続ピン３５ａの根本にはコイル３２を形成するマグネットワイヤ３１の一端が接続されている。ワイヤピン連結部３３ａの他端部には同様に金属製のピンからなる他端側のワイヤ接続ピン３５ｂが取り付けられている。このワイヤ接続ピン３５ｂはボビン２７の他方の端面２９ｂから軸方向外方に突出し、ワイヤ接続ピン３５ｂにはマグネットワイヤ３１の他端が接続されている。このように、コイル３２に対して径方向内方に位置させてボビン２７の両端面から突出するワイヤ接続ピン３５ａ，３５ｂにマグネットワイヤ３１の両端が接続されている。マグネットワイヤ３１の両端にそれぞれ接続されるワイヤ接続ピン３５ａ，３５ｂは一直線状となっている。
【００２２】
中継連結部３３ｂには軸方向に貫通する貫通孔３６が形成されている。この貫通孔３６には中空の金属棒材からなる中継金具３７が取り付けられており、中継金具３７は他のコイル組立体２０のワイヤ接続ピンを相互に電気的に接続する中継部を構成している。中継金具３７の両端部にはワイヤ接続ピンが嵌合される嵌合部３８ａ，３８ｂが設けられ、一方の嵌合部３８ａは貫通孔３６の中に位置し、他方の嵌合部３８ｂはボビン２７のフランジ２９ｂよりも軸方向外方に突出している。
【００２３】
中継金具３７の嵌合部３８ａ側の端面は貫通孔３６の中央に位置する。また、中継金具３７の軸方向中央部はフランジ２９ｂの端面に位置する。ただし、中継金具３７の軸方向中央部はフランジ２９ａの端面に位置しても良い。このように、中継金具３７の軸方向の半分はボビン２７に埋没し、残りの半分はボビンの端面から突出する。貫通孔３６は中央部分を境にして一方の内径は若干大きく、他の一方の内径は若干小さく形成され、中央部には段差が設けられる。中継金具３７は内径の大きい方から圧入され中央部の段差部で止まる。コイル組立体同士を連結するときには、ボビンの端面から突出している中継金具３７の軸方向の半分が、隣のボビン２７の貫通連結部３３ｃに入り込む。
【００２４】
貫通連結部３３ｃには貫通孔３９が中継部として形成されている。このように、ボビン２７には、ワイヤ接続ピン３５ａ，３５ｂが取り付けられたワイヤピン連結部３３ａと、中継部としての中継金具３７が取り付けられた中継連結部３３ｂと、中継部としての貫通孔３９が形成された貫通連結部３３ｃが円周方向に１２０度置きに設けられている。したがって、軸方向に隣り合うコイル組立体２０を１２０度ずらして突き合わせると、中継金具３７の突出部は貫通孔３９内に挿入される。中継金具３７の嵌合部３８ａには隣のコイル組立体２０のワイヤ接続ピン３５ｂが嵌合され、中継金具３７の嵌合部３８ｂには隣のコイル組立体２０を隔てた１つ先のコイル組立体２０のワイヤ接続ピン３５ａが嵌合される。これにより、中継金具３７を介して同一位相のコイル組立体２０のワイヤ接続ピンが電気的に接続される。
【００２５】
つまり、２つのコイル組立体２０を隔てて２つのコイル組立体２０のコイル３２が電気的に接続されることになり、図４に示されるように、複数のコイル組立体２０が直線状にロッド１７に配置された状態のもとでは、軸方向に隣り合う２つのボビン２７のうち一方のボビン２７の貫通孔３９内に挿入される他方のボビン２７の中継金具３７を介して同一位相のコイル組立体２０のワイヤ接続ピン３５ａ，３５ｂが電気的に接続される。つまり、図４のＶ１相のコイルは、Ｗ１とＵ２にかけて設けられている中継金具３７を介して、Ｖ２相のコイルに接続される。Ｕ１相のコイル、Ｗ１相のコイルについては図４には示されていないが、同様である。
【００２６】
図１（Ａ）に示されるように、１８個のコイル組立体２０を一直線状に配置し、図において左側からそれぞれのコイル３２をＵ１相、Ｖ１相、Ｗ１相とすると、それぞれ同一位相のコイルが６つずつ中継部を介して接続される。
【００２７】
ロッド１７の一端部には、図４に示されるように、コモンプレート４１が配置される。このコモンプレート４１にはコモンプレート４１に隣り合ったＵ１相のコイル組立体２０のワイヤ接続ピン３５ａが嵌合される嵌合孔が形成されている。図４に示されるように、貫通連結部３３ｃにはワイヤ接続ピン３５ａに嵌合されるコンタクトピン４２が装着され、中継連結部３３ｂには中継金具３７の嵌合部３８ａに嵌合される図示しないコンタクトピンが装着される。コモンプレート４１にはそれぞれのコンタクトピンが嵌合される嵌合孔が形成されており、コモンプレート４１に設けられる金具により、ワイヤ接続ピン３５ａと２つのコンタクトピンは電気的に接続される。このように、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の一端は導電性のコモンプレートにより相互に接続されスター結線を構成する。コモンプレート４１とロッド１７は絶縁プレート４３により絶縁されている。
【００２８】
ロッド１７の他端部には絶縁性の配線基板４４が配置される。この配線基板４４には図５（Ｂ）に示されように、３つの給電端子４５ｕ，４５ｖ，４５ｗが設けられている。配線基板４４には配線基板４４に隣り合ったＷ６相のコイル組立体２０のワイヤ接続ピン３５ａが嵌合される嵌合孔が形成されている。図４に示されるように、貫通連結部３３ｃにはワイヤ接続ピン３５ｂに嵌合されるコンタクトピン４６が装着され、中継連結部３３ｂには中継金具３７の嵌合部３８ａに嵌合される図示しないコンタクトピンが装着される。配線基板４４にはそれぞれのコンタクトピンが嵌合される嵌合孔が形成されており、ワイヤ接続ピン３５ａと２つのコンタクトピンは、配線基板４４に設けられる金具により配線基板４４に設けられた給電端子に接続される。
【００２９】
コモンプレート４１とこれに隣り合うコイル組立体２０との間には、ワイヤ接続ピン３５ａおよびコンタクトピン４２にそれぞれ取り付けられる環状のスペーサ４７が配置される。同様に、配線基板４４とこれに隣り合うコイル組立体２０との間には、ワイヤ接続ピン３５ｂおよびコンタクトピン４６にそれぞれ取り付けられる環状のスペーサが配置される。
【００３０】
全てのコイル組立体２０が相互に突き当てられた状態となって図４に示されるようにロッド１７の外側に取り付けられた状態のもとで、配線基板４４には固定板４８が突き当てられ、ロッド１７の端部にはナット４９がねじ止めされる。これにより、複数のコイル組立体２０とロッド１７とにより三相のコイルユニット２１が組み立てられる。また、コイルユニット２１はコイル組立体２０を端面同士で突き当てることにより容易に組み立てられる。マグネットワイヤ３１を半田付けすることなく、ワイヤ接続ピン３５ａ，３５ｂと中継金具３７との嵌合によりコイル３２の相互の接続は容易に行うことができる。
【００３１】
図８は図１（Ａ）に示されたコイルユニット２１の結線図であり、軸方向に隣り合うコイル３２は相互に逆極性ないし逆巻きとなっている。例えば、Ｕ１相のコイルを順巻きとすると、これに隣り合うＶ１相のコイルは逆巻きとなっており、これに隣り合うＷ１相のコイルは順巻きとなっている。
【００３２】
したがって、コイルユニット２１を組み立てるには、まず、順巻きのコイル３２となったコイル組立体２０と逆巻きのコイル３２のコイル組立体２０とが製造される。次に、順巻きのコイル組立体２０と逆巻きのコイル組立体２０を１２０度だけ角度を変えながら、交互に配置する。例えば、図１（Ａ）に示すように１８個のコイル組立体２０を一直線状にロッド１７の外側に配置する。このときには、軸方向に隣り合う２つのコイル組立体２０のボビン２７の端面同士が突き当てられる。これにより、図８の結線図に示すように、相互に同一位相のコイル３２のワイヤ接続ピン３５ａ，３５ｂが２つのコイル組立体２０をジャンプして、コイル３２の径方向内方の中継部としての中継金具３７を介して接続される。
【００３３】
このように、同一位相のコイル３２を接続する中継部としての中継金具３７は、コイル３２の内側に設けられるので、渡り線として機能する中継金具３７がコイル３２の外側に配置されることがない。これにより、コイルの外周面と永久磁石２６の内周面との隙間を極力小さくするこができ、コイルと永久磁石との間に強い吸引力を生じさせることができ、大きな軸方向の推力を移動テーブル１３に加えることができる。三相それぞれのコイルに対して電力を供給するために、それぞれの給電端子４５ｕ，４５ｖ，４５ｗに接続される給電ケーブル４０が図１に示されるように配線基板４４に取り付けられている。
【００３４】
図７に示されるように、３つの連結部３３ａ〜３３ｃが円周方向に１２０度置きに設けられており、ワイヤ接続ピン３５ａ，３５ｂが設けられるワイヤピン連結部３３ａに対して時計回りに１２０度だけ隔たった位置に、中継金具３７が取り付けられる中継連結部３３ｂが設けられている。ワイヤピン連結部３３ａに対して反時計回りに１２０度だけ隔たった位置に、貫通孔３９が形成された貫通連結部３３ｃが設けられている。コイルユニット２１を構成するそれぞれのコイル組立体２０は、マグネットワイヤが巻き付けられる前のボビン２７の形状が全て同一であり、１種類のボビン２７により全てのコイル組立体２０を製造することができる。ボビン２７に巻き付けられるコイルには、順巻きと逆巻きとがあるので、マグネットワイヤ３１が巻き付けられた後のコイル組立体２０は２種類となる。図示するコイル組立体２０には、ワイヤ接続ピン３５ａ，３５ｂが一直線状となってボビン２７に取り付けられているが、ワイヤ接続ピン３５ａ，３５ｂを円周方向にずらして取り付けるようにしても良い。
【００３５】
図９は本発明の他の実施の形態であるリニアモータのコイルユニットの一部を示す分解斜視図であり、図１０は図９の展開図であり、図１１はコイルユニットの一端部を示す断面図である。図９〜図１１においては、上述した部材と共通する部材には同一の符号が付されている。
【００３６】
上述したコイル組立体２０と同様に、図９に示すコイル組立体３０のボビン２７の内側には、円周方向に１２０度の間隔を置いて３つの連結部５０ａ〜５０ｃが径方向内方に突出して設けられている。それぞれの連結部５０ａ〜５０ｃは軸方向に伸びており、貫通孔５１〜５３がそれぞれ形成されている。連結部５０ａはワイヤ連結部であり、他の２つの連結部５０ｂ，５０ｃはそれぞれ中継用の連結部である。
【００３７】
ワイヤ連結部５０ａの両端部には、上述したコイル組立体２０と同様に、金属製のピンからなるワイヤ接続ピン５４ａ，５４ｂがボビン２７の端面から突出して取り付けられ、それぞれのワイヤ接続ピン５４ａ，５４ｂの根本にはマグネットワイヤ３１の両端が接続されている。それぞれのワイヤ接続ピン５４ａ，５４ｂの基端部に設けられた大径部５５が貫通孔５１に嵌合され、それぞれの大径部５５の間には絶縁部材５６が設けられ、ワイヤ接続ピン５４ａとワイヤ接続ピン５４ｂとを絶縁している。
【００３８】
中継用の第１の連結部５０ｂに形成された貫通孔５２には、第１の中継金具５７が取り付けられている。この中継金具５７は、貫通孔５２に嵌合される大径の内側嵌合部５７ａとこの内側嵌合部５７ａよりも小径となって外部に突出する外側嵌合部５７ｂとを有している。内側嵌合部５７ａにはワイヤ接続ピン５４ｂまたはコンタクトピン４２が嵌合される嵌合孔５８が形成されている。中継用の第２の連結部５０ｃに形成された貫通孔５３には、第２の中継金具５９が取り付けられている。この中継金具５９は貫通孔５３内に埋め込まれており、両端部にはそれぞれ内側嵌合部としての嵌合孔６０ａ，６０ｂが形成されている。
【００３９】
したがって、複数のコイル組立体３０を端面同士が突き当てられるようにロッド１７の外側に配置すると、ワイヤ接続ピン５４ａが第２の中継金具５９の嵌合孔６０ｂに嵌合され、ワイヤ接続ピン５４ｂが第１の中継金具５７の嵌合孔５８に嵌合される。さらに、第１の中継金具５７の外側嵌合部５７ｂは第２の中継金具５９の嵌合孔６０ａに嵌合され、第２の中継金具５９の嵌合孔６０ｂにはワイヤ接続ピン５４ａが嵌合される。これにより、相互に軸方向に隣り合う２つのコイル組立体３０のうち一方のコイル組立体３０の第１の中継金具５７と、これに嵌合される他のコイル組立体３０の第２の中継金具５９とを介して同一位相のコイル組立体３０のワイヤ接続ピン５４ａ，５４ｂが電気的に接続される。
【００４０】
図９および図１０に示されるように、コモンプレート４１に隣り合うＵ１相のコイル組立体３０のワイヤ接続ピン５４ａが嵌合する嵌合孔４１ａがコモンプレート４１に形成されている。このコイル組立体３０の中継金具５７に設けられた嵌合孔５８と、中継金具５９に設けられた嵌合孔６０ａにはそれぞれコンタクトピン４２が装着される。それぞれのコンタクトピン４２が嵌合する嵌合孔４１ｂ，４１ｃがコモンプレート４１に形成されている。コモンプレート４１により、ワイヤ接続ピン５４ａと２つのコンタクトピン４２は電気的に接続される。このように、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の一端は導電性のコモンプレートにより相互に接続されスター結線を構成する。コモンプレート４１とロッド１７は絶縁プレート４３により絶縁されている。
【００４１】
配線基板４４に隣り合うＷ６相のコイル組立体３０のワイヤ接続ピン５４ｂが嵌合する嵌合孔４４ａと、中継金具５９の外側嵌合部５７ｂが嵌合する嵌合孔４４ｂとが配線基板４４に形成されている。このコイル組立体３０の中継金具５９に設けられた嵌合孔６０ｂにはコンタクトピン４６が装着され、このコンタクトピン４６が嵌合される嵌合孔４４ｃが配線基板４４に形成されている。ワイヤ接続ピン５４ｂと外側嵌合部５７ｂとコンタクトピン４６は、絶縁性の配線基板４４に設けられた３つの金具によりそれぞれ独立して給電端子に接続される。コイルの結線状態は、図８に示した場合と同様となる。
【００４２】
図１２はロッド１７の変形例を示す断面図である。上述したロッド１７には、図５（Ａ）に示すように、連結部３３ａ〜３３ｃに対応させて３つの噛み合い溝３４が形成されているのに対し、図１２に示されるロッド１７は断面がほぼ三角形となっている。
【００４３】
上述したそれぞれのコイル組立体２０とコイル組立体３０においては、連結部３３ａ〜３３ｃ（５０ａ〜５０ｃ）を円周方向に１２０度隔てて設けられているので、隣り合うコイル組立体２０または３０の円周方向の角度を１２０度ずらして突き合わせることにより、２つの中継部を貫通して相互に同一位相のコイル３２が接続される。ただし、連結部３３ａ〜３３ｃや連結部５０ａ〜５０ｃをボビン２７の一部に寄せ集めるようにして設けるようにしても良い。
【００４４】
図１３はロッド１７の変形例を示す断面図である。このロッド１７は断面形状が円形部１７ａと平坦部１７ｂとを有し、３つの連結部３３ａ〜３３ｃ（５０ａ〜５０ｃ）が平坦部に隣接するようにボビン２７の一部に寄せ集められている。このような形態のコイル組立体２０，３０によりコイルユニット２１を組み立てるには、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれに対応させてワイヤ接続ピンの位置を相違させた３種類のコイル組立体２０，３０と、３種類のそれぞれに順巻きと逆巻きのコイル組立体２０，３０を製造することになる。つまり、合計６種類のコイル組立体２０，３０を製造することになる。
【００４５】
上述したそれぞれのコイル組立体２０とコイル組立体３０は、３相タイプのコイルユニットであるが、３相に限られることなく、２相または５相等の複数相のコイルユニットとすることができる。２相の場合には、ボビン２７にはワイヤ接続ピンと１つの中継部とが、例えば、円周方向に１８０度ずらして設けられことになる。また、５相の場合には、ボビン２７にはワイヤ接続ピンと４つの中継部とが、例えば、円周方向に７２度ずらして設けられることになる。
【００４６】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上述したリニアモータは、磁石ユニット２２をコイルユニット２１に対して移動させるようにしているが、磁石ユニットをモータケース１１に固定し、コイルユニット２１が取り付けられるロッド１７を軸方向に往復動させるようにしても良い。その場合にはロッド１７の両端部が軸受により往復動自在に支持される。
【符号の説明】
【００４７】
１１ モータケース
１２ａ，１２ｂ 端板
１３ 移動テーブル
１６ 収容室
１７ ロッド
２０ コイル組立体
２１ コイルユニット
２２ 磁石ユニット
２３ 磁石ケース
２６ 永久磁石
２７ ボビン
２８ 円筒部
２９ａ，２９ｂ フランジ
３０ コイル組立体
３１ マグネットワイヤ
３２ コイル
３３ａ〜３３ｃ 連結部
３４ 噛み合い溝
３５ａ，３５ｂ ワイヤ接続ピン
３６ 貫通孔
３７ 中継金具
３８ａ 嵌合部
３８ｂ 嵌合部
３９ 貫通孔
４１ コモンプレート
４４ 配線基板
５０ａ〜５０ｃ 連結部
５１〜５３ 貫通孔
５４ａ，５４ｂ ワイヤ接続ピン
５７ 第１の中継金具
５７ａ 内側嵌合部
５７ｂ 外側嵌合部
５８ 嵌合孔
５９ 第２の中継金具
６０ａ，６０ｂ 嵌合孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外側に複数のコイル組立体が固定されるロッドと、前記コイル組立体の外側に配置される永久磁石とを有し、前記ロッドと前記永久磁石の一方を軸方向に往復動させるリニアモータであって、
それぞれの前記コイル組立体は、
マグネットワイヤを巻き付けて形成されるコイルが設けられ前記ロッドの外側に配置される円筒形状のボビンと、
前記ボビンの一端面に前記コイルの径方向内方に位置させて設けられ前記マグネットワイヤの一端が接続される一端側のワイヤ接続ピンと、
前記ボビンの他端面に前記コイルの径方向内方に位置させて設けられ前記マグネットワイヤの他端が接続される他端側のワイヤ接続ピンと、
前記ボビンに前記コイルの径方向内方に設けられる中継部とを有し、
それぞれの前記コイル組立体の前記ワイヤ接続ピンは、少なくとも１つの他の位相の前記コイル組立体の前記中継部を介して他の同位相の前記コイル組立体の前記ワイヤ接続ピンに接続されることを特徴とするリニアモータ。
【請求項２】
請求項１記載のリニアモータにおいて、前記ボビンに複数の中継部を設けることを特徴とするリニアモータ。
【請求項３】
請求項１または２記載のリニアモータにおいて、前記中継部は、前記ボビンに形成された貫通孔内に配置され、同一位相の前記コイル組立体の前記ワイヤ接続ピンを電気的に接続する中継金具を有することを特徴とするリニアモータ。
【請求項４】
請求項２記載のリニアモータにおいて、前記中継部には、前記ボビンに形成される貫通孔と、両端部に嵌合部が設けられた中継金具が固定される貫通孔とがあり、複数の前記コイル組立体が配置された状態のもとで軸方向に隣り合う２つの前記ボビンのうち一方の前記ボビンの前記貫通孔内に挿入される他方の前記ボビンの前記中継金具を介して同一位相の前記コイル組立体の前記ワイヤ接続ピンを電気的に接続することを特徴とするリニアモータ。
【請求項５】
請求項２記載のリニアモータにおいて、前記中継部は、前記ボビンに形成された貫通孔に配置され、前記貫通孔の内部に位置する内側嵌合部および前記ボビンの端面から突出する外側嵌合部を有する第１の中継金具と、それぞれ前記貫通孔の内部に内側嵌合部が両端に設けられた第２の中継金具とを有し、複数の前記コイル組立体が配置された状態のもとで軸方向に隣り合う２つの前記ボビンのうち一方の前記ボビンの前記第１の中継金具と、これに嵌合される他方の前記ボビンの前記第２の中継金具とを介して同一位相の前記コイル組立体の前記ワイヤ接続ピンを電気的に接続することを特徴とするリニアモータ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のリニアモータにおいて、前記一端側のワイヤ接続ピンと前記他端側のワイヤ接続ピンとを前記ボビンに一直線状に形成することを特徴とするリニアモータ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のリニアモータにおいて、前記ロッドの一端側に全ての位相のコイルに接続されるコモン結線板を配置し、他端側にそれぞれの位相のコイルの給電端子が接続される配線基板を配置することを特徴とするリニアモータ。
【請求項１】
外側に複数のコイル組立体が固定されるロッドと、前記コイル組立体の外側に配置される永久磁石とを有し、前記ロッドと前記永久磁石の一方を軸方向に往復動させるリニアモータであって、
それぞれの前記コイル組立体は、
マグネットワイヤを巻き付けて形成されるコイルが設けられ前記ロッドの外側に配置される円筒形状のボビンと、
前記ボビンの一端面に前記コイルの径方向内方に位置させて設けられ前記マグネットワイヤの一端が接続される一端側のワイヤ接続ピンと、
前記ボビンの他端面に前記コイルの径方向内方に位置させて設けられ前記マグネットワイヤの他端が接続される他端側のワイヤ接続ピンと、
前記ボビンに前記コイルの径方向内方に設けられる中継部とを有し、
それぞれの前記コイル組立体の前記ワイヤ接続ピンは、少なくとも１つの他の位相の前記コイル組立体の前記中継部を介して他の同位相の前記コイル組立体の前記ワイヤ接続ピンに接続されることを特徴とするリニアモータ。
【請求項２】
請求項１記載のリニアモータにおいて、前記ボビンに複数の中継部を設けることを特徴とするリニアモータ。
【請求項３】
請求項１または２記載のリニアモータにおいて、前記中継部は、前記ボビンに形成された貫通孔内に配置され、同一位相の前記コイル組立体の前記ワイヤ接続ピンを電気的に接続する中継金具を有することを特徴とするリニアモータ。
【請求項４】
請求項２記載のリニアモータにおいて、前記中継部には、前記ボビンに形成される貫通孔と、両端部に嵌合部が設けられた中継金具が固定される貫通孔とがあり、複数の前記コイル組立体が配置された状態のもとで軸方向に隣り合う２つの前記ボビンのうち一方の前記ボビンの前記貫通孔内に挿入される他方の前記ボビンの前記中継金具を介して同一位相の前記コイル組立体の前記ワイヤ接続ピンを電気的に接続することを特徴とするリニアモータ。
【請求項５】
請求項２記載のリニアモータにおいて、前記中継部は、前記ボビンに形成された貫通孔に配置され、前記貫通孔の内部に位置する内側嵌合部および前記ボビンの端面から突出する外側嵌合部を有する第１の中継金具と、それぞれ前記貫通孔の内部に内側嵌合部が両端に設けられた第２の中継金具とを有し、複数の前記コイル組立体が配置された状態のもとで軸方向に隣り合う２つの前記ボビンのうち一方の前記ボビンの前記第１の中継金具と、これに嵌合される他方の前記ボビンの前記第２の中継金具とを介して同一位相の前記コイル組立体の前記ワイヤ接続ピンを電気的に接続することを特徴とするリニアモータ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のリニアモータにおいて、前記一端側のワイヤ接続ピンと前記他端側のワイヤ接続ピンとを前記ボビンに一直線状に形成することを特徴とするリニアモータ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のリニアモータにおいて、前記ロッドの一端側に全ての位相のコイルに接続されるコモン結線板を配置し、他端側にそれぞれの位相のコイルの給電端子が接続される配線基板を配置することを特徴とするリニアモータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−８５４０５（Ｐ２０１３−８５４０５Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２４４８０（Ｐ２０１１−２２４４８０）
【出願日】平成２３年１０月１２日（２０１１．１０．１２）
【出願人】（０００１４５６１１）株式会社コガネイ (142)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１２日（２０１１．１０．１２）
【出願人】（０００１４５６１１）株式会社コガネイ (142)
【Ｆターム（参考）】
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