(57)【要約】  本発明は、長手方向に一列に、または、リング状に、特にハルバッハアレイ構成で接続された複数の磁石素子を有する少なくとも１つの磁気トラックと、少なくとも１つのコイルアセンブリであって、前記磁気トラックに対して実質的に電気的および磁気的に非導電性である支持体を含み、前記コイルアセンブリおよび前記磁気トラックが互いに対して案内された移動を実行することができるように構成され、３つの導電性フラットコイルの少なくとも１つのグループを含む、前記コイルアセンブリと、を含む電気モータに関する。３つの前記フラットコイルの各々は、三相電源の１つの相に接続され、前記グループまたは各グループの３つの前記フラットコイルの導体トラックは、第１および第２の支持導体面において互いに入れ子になるように、または互いに重なり合うように配置され、前記第１および第２の支持導体面は絶縁中間層によって互いに電気的に絶縁され、３つの前記フラットコイルの各々の導体パターンの部分は互いに上下に接続され、前記第１および第２の支持導体面において互いに並列に接続されるように設計され、３つの重なり合う前記フラットコイルのうちの２つはそれぞれ、第１のフラットコイルの前記導体トラックが前記第１の支持導体面内でのみ走行し、第２のフラットコイルの前記導体トラックが第２の支持導体面内でのみ走行する交差領域を有する。【選択図】図１
2021507664.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に一列に、または、リング状に接続された複数の磁石素子を有する少なくとも１つの磁気トラックと、
少なくとも１つのコイルアセンブリであって、前記磁気トラックに対して実質的に電気的および磁気的に非導電性である支持体を含み、前記コイルアセンブリおよび前記磁気トラックが互いに対して案内された移動を実行することができるように構成され、３つの導電性フラットコイルの少なくとも１つのグループを含む、前記コイルアセンブリと、を含み、３つの前記フラットコイルの各々は、三相電源の１つの相に接続され、前記グループまたは各グループの３つの前記フラットコイルの導体トラックは、第１および第２の支持導体面において互いに入れ子になるように、または互いに重なり合うように配置され、前記第１および第２の支持導体面は絶縁中間層によって互いに電気的に絶縁され、３つの前記フラットコイルの各々の導体パターンの部分は互いに上下に接続され、前記第１および第２の支持導体面において互いに並列に接続されるように設計され、
３つの重なり合う前記フラットコイルのうちの２つはそれぞれ、第１のフラットコイルの前記導体トラックが前記第１の支持導体面内でのみ走行し、第２のフラットコイルの前記導体トラックが第２の支持導体面内でのみ走行する交差領域を有する、電気モータ。
【請求項２】
前記磁石素子を有する前記磁気トラック及び前記コイルアセンブリの前記フラットコイルは、前記フラットコイルの前記交差領域が少なくとも主に前記磁石素子の前記コイルアセンブリへの突出部の外側にあるように、相互に協調して寸法決めされる、請求項１に記載の電気モータ。
【請求項３】
前記磁気トラックは、ハルバッハアレイ構成の複数の磁石素子を有する、請求項１または２に記載の電気モータ。
【請求項４】
前記磁気トラックがステータに割り当てられ、前記コイルアセンブリがリニアモータのロータに割り当てられ、特に、前記ステータが実質的に、細長い又はリング形状に閉じたＵ字形又は長方形の形状を有し、前記ステータの形状に適合して、前記ロータが、前記Ｕ字形又は長方形の内側で長手方向に移動できるように、プレート形状又はバンド形状に実現される、請求項１又は２に記載の電気モータ。
【請求項５】
前記コイルアセンブリは、前記三相電源の１つの相にそれぞれ接続された３つのフラットコイルの２つ以上のグループを備え、これらのフラットコイルは支持体上又は支持体内に長手方向又はリング状に一緒に配列されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電気モータ。
【請求項６】
前記支持体が多平面プリント回路基板として設計されており、各々の場合、前記多平面プリント回路基板のちょうど隣接する２つの導体面が、互いに重なり合う３つの前記フラットコイルを形成するように構成されており、前記交差領域では、第１の導体面から第２の導体面へ、又はその逆の導体路の遷移が垂直ビアによって実現される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電気モータ。
【請求項７】
前記支持体は、２ｍ（ｍ≧２）の導体面を有する多面プリント回路基板として設計され、１つのグループに属する３つの重なり合う前記フラットコイルそれぞれが２〜ｍの直列に接続された、実質的に同一の導体トラックから構成され、前記多面プリント回路基板を通じた垂直ビアの手段によって、直列に接続された前記導体トラック間の電気接続が実現される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の電気モータ。
【請求項８】
前記フラットコイルの各々はそれぞれのフラットコイルの短い側に直接配置された小さな接続部およびビア領域を有し、重ね合わされ直列接続された前記導体トラックの接続、および前記フラットコイルの外部接続のためのビアが配置され、前記接続部およびビア領域の寸法、特に、細長いフラットコイルの長手方向の長さは、前記フラットコイルの対応する寸法の１０％未満、特に、５％未満である、請求項６または７に記載の電気モータ。
【請求項９】
小さな接続領域は、それぞれの場合において、多角形フラットコイル構成の角部に近接して配置され、略フック状の導体部分を備える、請求項７に記載の電気モータ。
【請求項１０】
前記多面プリント回路基板の２つの導体面をそれぞれ構造化することによって共に形成される３つの前記フラットコイルは、実質的に長方形であるように構成され、入れ子にされるか、または重なり合うように配置され、前記第１の導体面および前記第２の導体面内の３つの前記フラットコイルの長辺がそれぞれ互いに平行に延び、３つの前記フラットコイルのうちの１つの長方形内で、それぞれの場合において、前記導体路の主要部分が他の２つの前記フラットコイルのそれぞれの対応する側に延びるように配置される、請求項６〜９のいずれか１項に記載の電気モータ。
【請求項１１】
前記多面プリント回路基板の２つの導体面をそれぞれ構造化することによって共に形成される３つの前記フラットコイルは、実質的に台形であるように構成され、入れ子にされるか、または重なり合うように配置され、前記第１の導体面および前記第２の導体面内の３つの前記フラットコイルの前記台形形状の非平行側がそれぞれ互いに平行に延び、３つの前記フラットコイルのうちの１つの前記台形内で、それぞれの場合において、前記導体路の主要部分が他の２つの前記フラットコイルのそれぞれの対応する側に延びるように配置される、請求項６〜９のいずれか１項に記載の電気モータ。
【請求項１２】
前記台形導体構成の長辺または前記台形導体構成の非平行辺における３つの前記フラットコイルのすべての導体はそれぞれ、互いに同じ距離を有し、共に属する前記３つのフラットコイル内には、より大きな距離範囲が存在しない、請求項１０または１１に記載の電気モータ。
【請求項１３】
隣接する前記導体トラック間の距離はそれらの幅よりも小さく、特に、それらの幅の半分よりも小さい、請求項１２に記載の電気モータ。
【請求項１４】
前記フラットコイルの前記略長方形または台形の導体路において、前記長方形または台形の仮想角が、前記隣接する辺に対して斜めに延びる導体部分に置き換えられている、請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の電気モータ。
【請求項１５】
少なくとも一部の前記導体路が、少なくとも一部の前記交差領域に拡大され、拡大による電流負荷の低減により、各々の前記フラットコイルのヒートシンクとして作用する、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の電気モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は長手方向に一列に、特にハルバッハアレイ構成で接続された複数の磁石素子を有する磁気トラックを有し、磁気トラックに対して実質的に電気的および磁気的に非導電性である支持体を含むコイルアセンブリを有し、コイルアセンブリがステータ磁気トラックに対して案内された移動を実行することができるように構成され、３つの導電性フラットコイルの少なくとも１つのグループを含む、電気モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
ほとんどの様々な工業用途において、リニアドライブは、数十年間、ますます重要性を増してきている。したがって、それらは、広範な開発作業の目的であり、そのかなりの部分は、高性能を保証しながら、最も効率的であり、したがって費用効果の高い製造に焦点を当てている。
【０００３】
リニアモータは、典型的には互いに隣接して配置された複数のコイル又はコイルセットと、Ｎ極及びＳ極が交互になるように磁気トラックに沿って配置された複数の磁石とを含む。電流の流れを用いてコイルを連続的に励起することによって、コイルアセンブリの移動を磁石配置に対して、すなわち、磁気トラック内で引き起こすことができる。
【０００４】
上記のコイルは通常、巻回されたワイヤから形成されるが、いわゆるフラットコイルの形態で、より簡単な製造のために、数年の間に努力がなされてきた。これらの開発は特に、リニアモータの小型化の必要性を背景としており、コイルを製造する従来の方法は寸法の減少に伴ってますます不経済になり、最終的にはリニアドライブの使用の制限要因になる可能性がある。
【０００５】
この斬新な構造を有するリニアモータは、ＵＳ６，６６４，６６４  Ｂ２に記述されている。ここで、複数の並列フラットコイルが、細長い非導電性支持体上に配置され、これが、多相電源の様々な位相に接続されることになる。また、本文献は、多面プリント回路基板のいくつかの導体層において、重ね合わされた、実質的に同一の導体経路によって、各フラットコイルの多層実装を教示している。これらのフラットコイルの幾何学的構成は長方形のものであり、端子領域はそれぞれ、長方形の外側に配置され、多面プリント回路基板を貫通するスルーホールを備える。
【０００６】
多層フラットコイルアセンブリはまた、出願人の国際公開第２０１７／０８０８５９号公報から、すなわち、それぞれ平面位置決め装置および位置決めテーブルの一体部分として知られている。この場合にも、技術的実施のために多重平面プリント回路基板が使用される。ここで、互いに関連付けられた複数のフラットコイルは、その範囲の大部分にわたって、多重平面プリント回路基板の第１の平面の導体路として設計され、フラットコイルの交差領域は実質的に、多重平面プリント回路基板の第２の導体面内を走る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は特にコンパクトな寸法で効率が向上し、効率的かつ費用対効果の良い方法で製造することができる改良型電気モータを提案するタスクに基づいている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題は、請求項１の特徴を有する電気モータによって解決される。本発明の思想の適切なさらなる発展は、従属請求項の目的である。
【０００９】
本発明は非導電性支持体上の第１の導体面及び第２の導体面の利用可能な導体表面を最適に利用するために、複数の（実際には具体的には３つの）フラットコイルを入れ子にするアイデアを含み、各場合において、それらの１つは多相電流供給（具体的には三相供給）の個々の相に接続される。これは、必ずしも、複数のフラットコイルの特定の導体部分が互いに重ね合わされるか、または交差する結果を有する。上述のインターリーブは２つの利用可能な導体面に関して幾何学的に決定され、それにより、３つのフラットコイルのうちの高々２つの任意の導体トラックが、各点で互いの上に存在するようになる。以下、交差領域と呼ぶ領域では２つのフラットコイルの一方の導体トラックが２つの導体面の一方にのみ形成され、他方のフラットコイルの（交差または重畳する）導体トラックは２つの導体面の他方に延在する。しかしながら、２つのコイルの導体トラックが交差しない、インターリーブされたフラットコイルのこれらの部分の全てにおいて、３つのフラットコイルのうちの１つの重ね合わされた導体トラックのために、両方の導体面が利用される。
【００１０】
（並べて配置する代わりに）関連するフラットコイルを多相給電スキーム内でインターリーブする概念と、フラットコイルの１つの導体トラックを設計するための絶縁中間層の上下の両方の導体面の大きな領域の利用との両方が、利用可能な導体表面の利用をかなり改善する結果となり、概念はさらに、全体として、フラットコイルセットのはるかにコンパクトな設計の選択肢を提供し、したがって、場合によっては全体としてのリニアモータの、さらにコンパクトな設計の選択肢を提供する。
【００１１】
更に、インターリーブされたコイルの配置は支持体の長手方向の力定数の均質化を必要とし、改善された磁石配置を使用することを可能にし、これは、磁束の戻りなしに行うことができ、従って、特にいわゆるハルバッハ配置のより軽量でコンパクトになるように設計することができる。
【００１２】
本発明の実施形態では、アレイ磁石素子を含む磁気トラックおよびコイルアセンブリのフラットコイルが、フラットコイルの交差領域が少なくとも主に磁石素子のコイルアセンブリへの突出部の外側にあるように、相互に協調して寸法決めされる。交差領域内のコイルによって誘起される磁場の不均一性はこのように、磁石との相互作用領域の外側にほとんど残留し、それによって、力定数の擾乱は、ほとんど回避される。
【００１３】
実用上重要な実施例では、磁気トラックをステータに割り当て、コイルアセンブリをリニアモータのロータに割り当て、一例として、ステータは略細長いＵ字形の形状を有し、Ｕ字形の形状に適応して、ロータはＵ字形の内側で長手方向に移動できるようなプレート形状またはバンド形状となることを実現している。これはリニアモータの主要な実装であるが、ステータおよびロータに対する磁石およびコイルアセンブリの割り当ても逆になる可能性があることを指摘すべきである。ステータがＵ字形を有することは必須ではなく、ロータがプレート形状またはバンド形状を有することも必須ではない。むしろ、Ｔプロフィールまたは二重Ｔプロフィールを有するような他の幾何学的構成も可能である。一緒に磁気トラックを形成し、コイルアセンブリがロータとして受け入れられる２つの磁石アセンブリ間の必要な正確な間隔は、端部側スペーサによっても確保することができる。長手方向の切断では、このようなステータが２つの磁石配置が存在する長辺において、細長い長方形の形態を有するのであろう。
【００１４】
本発明のさらなる実装において、コイルアセンブリは三相電源の１つの相にそれぞれ接続された３つのフラットコイルの２つ以上のグループを含み、コイルアセンブリ（特に、ロータとして）および磁気トラック（特に、ステータとして）の寸法決定は特定の用途の目的およびその限界条件およびパラメータ、特に、必要な経路長、モータによって加えられるべき力、利用可能な設置スペースなどに適応して行われる。
【００１５】
コストに関する限り、技術的、従って特に有利な実施において、支持体は、多面プリント回路基板として設計される。それぞれの場合、多面プリント回路基板の正確に２つの隣接する導体面（「第１の」および「第２の」導体面）は、互いに属する３つの重なり合うフラットコイルを形成するように構造化される。ビアを単一導体面内のそれぞれの導体トラックに選択的に接続することにより、異なる導体面間の接続を生成する技術と同様に、多面プリント回路基板を構造化する技術は、本発明によるコイルアセンブリの製造に容易に利用できる、確立された、信頼性のある、コスト効率の良い技術である。関連する設計方法も利用可能である。
【００１６】
実質的な利点として、以下を挙げるべきである。
‐適切なソフトウエアインターフェースの手段と、デザイン要素の多重使用およびアセンブリの高い再現性による、新しいモータサイズの開発時間の最小化、
‐簡単な製作、
‐短い納期、
‐低い製作労力および大幅な費用削減、特に大量のケース。
本発明の文脈において可能である特別な磁石配置（特に、細長いステータにおいて）の使用は、とりわけ、以下のさらなる利点をもたらす。
‐コイルアセンブリに対する単方向磁石配置の実施が可能となり、これにより、今度は特に平坦な設計が可能となる。
‐磁束の戻りがなくなる可能性があるため、軽量で磁気的に非導電性の材料から磁気支持体を製造することが可能になる。
‐浮遊磁場の低減が可能である。
‐交互にＮ／Ｓ配向した従来の磁石配置と比較して、より高い磁場強度を実現できた。
【００１７】
最後に述べた実施態様の実現において、支持体は２ｍ個の導体面（ｍ≧２）を有する多平面プリント回路基板として設計され、１つの群の共に属する３つの重なり合うフラットコイルの各々は２〜ｍ個の直列接続された実質的に同一の導体トラックを含み、直列接続された導体トラック間の電気接続は多平面プリント回路基板を通る垂直ビアの手段によって実現される。
【００１８】
本発明のさらなる実施において、フラットコイルの各々は、それぞれのフラットコイルの外側に直接配置された小さな接続部およびビア領域を有する。この接続部およびビア領域には、外部端子だけでなく、重畳された直列接続された導体トラックを接続するためのビア、およびフラットコイルの外部接続のためのビアが配置される。フラットコイルの外縁部における上述の接続部およびビア領域は、典型的にはコイルアセンブリのビアの全てを含むのではなく、一部のみを含むことに留意されたい。上述した本発明の特徴によれば、交差領域にさらなるビアが必要とされる。一実施形態では、小さな接続領域が実質的に長方形のフラットコイル構成の角にそれぞれ近接して配置され、フック形状の導体部分を備える。
【００１９】
本発明のさらなる実施形態では、多平面プリント回路基板の２つの導体面をそれぞれ構造化することによって一緒に形成される３つのフラットコイルが、実質的に長方形であるように構成され、第１および第２の導体面内の長方形導体構成の長辺がそれぞれ互いに平行に延び、３つのフラットコイルのうちの１つの長方形内で、それぞれの場合に、導体路の主要部分が２つの他のフラットコイルのうちの１つの長辺のそれぞれに延びるように、入れ子または重なり合うように配置される。
【００２０】
これは、３つのフラットコイルの全ての導体がそれぞれ、長方形導体構成の長辺において互いから同じ距離を有し、共に属する３つのフラットコイルの内部にはより大きな距離範囲が存在しないという側面に関連する。さらなる実施態様では、隣接する導体トラック間の距離がそれらの幅よりも小さく、特にそれらの幅の半分よりも小さい。
【００２１】
特に、最後に述べた態様の手段により、個々のファイバに割り当てられたフラットコイルの入れ子状又は重なり合った配置によって可能になる、コイルアセンブリの支持体上又は支持体内の導体表面の上述した効率的な利用が実現される。最初に言及された最先端技術とは異なり、一緒に属するコイルグループ内には、フラットコイルの導体トラックに対して物理的に有効な方法で使用されない導体表面が、実質的に残っていない。
【００２２】
本発明による入れ子または重なり合いを実現するための幾何学的に合理的な構成は、フラットコイルの実質的に矩形の導体路において、各場合において、矩形の（仮想の）角が短辺および長辺に対して斜めに走る導体部分によって置き換えられることを提供する。設計において、これは、互いに属する３つの重なり合うフラットコイルの斜めに走る導体部分が互いに隣接して走り合い、第１及び第２の導体面内で互いに入れ子になって、それぞれの長方形の中心に向かって次第に短くなるように、特に実現される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
本発明のさらなる実施形態では、導体路の少なくとも一部が交差領域の少なくとも一部において広げられる。拡幅によって電流負荷が低減されるために、導体路の拡幅された部分は、それぞれのフラットコイルのヒートシンクとして作用する。その結果、温度上昇は、設計上の理由で広げることができず、したがって電流負荷の増大によるより重要な加熱を経験する導体路の他の部分で補償される。
本発明のさらなる利点および便宜は、図面に基づく例示的な実施形態および態様の以下の説明から得られるのであろう。ここでは、次のように示されている。
【図１】本発明に係るタイプのリニアモータの概略斜視図である。
【図２Ａ−２Ｃ】本発明によるタイプのさらなるリニアモータの概略斜視図である。
【図３】図１または図２に示されるタイプのリニアモータの磁気トラックにおける磁極の向きの概略図である。
【図４】互いに入れ子にされるか、または支持体内または支持体上に重ねられるように配置される、共に属する３つのフラットコイルのフラットコイルグループの導体路の概略図である。
【図５】支持体の第１および第２の導体面における関連する導体トラックの図である。
【図６】互いに入れ子にされるか、または互いに重なり合う３つのフラットコイルを有するコイルグループの図である。
【図７】図６に示され、支持体上に示され、複数の支持層において互いに上下に実現される構造の複数のフラットコイルの概略図である。
【図８】図７によるコイルアセンブリが実現される多平面プリント回路基板の概略図である。
【図９】図１または図２に示されるようなリニアモータの磁気トラックに割り当てられる図７のコイルアセンブリの概略図である。
【図１０】本発明によるタイプのさらなる電気モータの概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１は、電動リニアモータ１の主な構成要素で、すなわち、密に配列された棒状永久磁石３１の細長い帯状の配列３と、永久磁石と同じ方向に配列されたフラットコイル５１の配列からなる板状のコイルアセンブリ５とを概説する。通常、磁石配置３は関連する支持構造と共に、リニアモータのステータを形成することになり、一方、コイルアセンブリ５は、そのロータを形成する。概略図からすでに明らかなように、ステータ／ロータの機能も運動学的に逆転させることができ、そのため、以下の説明および特許請求の範囲において、磁石配置を「磁気トラック」とも呼び、フラットコイルの配列配置を「コイルアセンブリ」と呼ぶことになる。多相電源の種々の位相に接続されたフラットコイル（以下にさらに参照）を公知の方法で順次励磁することによって、対応する磁場の逐次構造に起因して、ステータに沿ったロータの移動が実行される。
【００２５】
図２Ａ〜図２Ｃはリニアモータの変形実装を示し、それは、２つの重ね合わされた帯状の磁石配置３ａ´及び３ｂ´の磁気トラック３´を含み、他の点では同一の構造を有する。図２Ｂは磁石配置３ａ´および３ｂ´がそれぞれ磁石支持体３３ａ´´および３３ｂ´´に固定され、磁石支持体が、リニアモータ１´´のステータ３´´を形成するために鉄を含まないＵ字形部材３５´´によって接続されている構造的実施形態を示している。Ｕ字形部材３５´´は磁石列３ａ´および３ｂ´を一定の距離で保持し、ステータ３´´の長手方向におけるコイルアセンブリ（ロータ）５の相対運動のための正確な直線案内を保証する。図２Ｃはリニアモータのさらなる構成を示しており、ここでは長手方向断面がＵ字形である２つの細長い磁石支持体３３ａ´´´および３３ｂ´´´が使用され、それらはそれらの相互に対向する開いた側面で互いの上に配置され、したがって、長手方向断面が長方形であるリニアモータ１´´´の長方形ステータ３´´´を形成することによって、最後に言及した機能が実現される。
【００２６】
図３は、図１からの磁気トラック３の正面図において、個々の永久磁石３１の極性の例示的なシーケンスを概略的に示す。これは隣接する永久磁石の磁化の方向が磁気トラックの長手方向軸の方向にそれぞれ９０度傾けられ、その結果、磁気トラックの一方の側（コイルアセンブリがリニアモータ内に配置される場合）で磁束が増加するが、他方の側ではほぼゼロに減少する、いわゆるハルバッハ構成である。このような特殊な磁気トラック構成は鉄製のカウンター・プレート装置がなくてもよく、効率的でコンパクトな設計のリニアモータを形成するために、以下に説明する種類のコイルアセンブリと共に有利に組み立てられる。
【００２７】
図４は３つのフラットコイル５１、５３および５５の導体路を示しており、これらの導体路はそれぞれの場合、それらのうちの１つが三相交流ネットワーク（三相主電源）の三相のうちの１つに接続されているという点で、共に、本発明によるリニアモータのコイルアセンブリのコイル群を形成している。以下の表現において個々のコイルの導体トラックを区別するために、これらは、コイル５１の場合には破線で、コイル５３の場合には実線で、コイル５５の場合には一点鎖線で描かれている。白丸はそれぞれ、接続点またはねじれ点を示し、その機能および実際の実施は、以下でより詳細に説明される。フラットコイルの導体トラックは、導電層が設けられた電気的および磁気的絶縁支持体の１つまたは２つの導体面におけるトラックとしてそれぞれ実現されるが、これについても以下にさらに詳細に説明する。
【００２８】
図から分かるように、３つのフラットコイル５１、５３、５５の全ての導体路の基本形状は実質的に矩形であり、各場合、矩形の仮想角は省略され、隣接する２つのエッジに対して傾斜している導体部分によって「ブリッジ」される。各フラットコイルには、矩形の角付近に外部小接続領域５１ａ、５３ａ、５５ａが設けられている。
【００２９】
本発明の一態様によれば、３つのフラットコイル５１、５３、５５の各々は、３つのフラットコイルの全てが互いに入れ子になるように、または互いに重なるように配置されるように、支持体の２つの導体面を使用して形成され、各コイルのそれぞれの導体路の主要部分において導体路はそれにもかかわらず、両方の導体層に存在し、したがって、両方の導体層を高効率の方法で利用することができる。
【００３０】
これは図５および図６の概要において、以下のように理解することができる。図５は支持体（図示せず）の第１および第２の導体面内のそれぞれの場合におけるフラットコイル５１、５３、５５のそれぞれの導体トラックを示し、図６は３つのコイルが互いにどのように入れ子になっているかを上面図のように示している。
【００３１】
この入れ子または重なり合いは、３つのフラットコイルの各々の導体路の部分（以下、「交差領域」と呼ぶ）において、２つの利用可能な導体面のうちの１つのみが利用され、３つのコイルのうちの別の１つの交差する導体トラックが第２の平面内を走ることによって可能になる。導体路は３つのコイルのうちの最大２つが交差するように設計されるが、３つの全てが任意の点で交差するわけではない。これにより、３つのコイルが存在するにもかかわらず２つの導体面に沿うことが可能となる。図５は、第１および第２の導体面におけるフラットコイル５１のそれぞれの導体トラック５１．１、５１．２、第１および第２の導体面における第２のフラットコイルのそれぞれの導体トラック５３．１および５３．２、および第１および第２の導体面における第３のフラットコイルのそれぞれの導体トラック５５．１および５５．２を示す。
【００３２】
なお、ここでは、２つの導体面のうち１つのみで実現されている導体部分の一部において、拡幅が設けられていることも模式的に示している。部分５１ｂ；５３ｂ，５３ｃ及び５３ｄ；５５ｂ及び５５ｃを参照。したがって、それぞれの導体トラックの特定の電流負荷が低減され、したがって、それらの中の抵抗加熱が低減され、拡幅された導体トラックは、それぞれのフラットコイルのためのヒートシンクとして機能することさえある。
【００３３】
多平面プリント回路基板の２つ（またはそれ以上）の導体面におけるフラットコイルの実際の実施において、第１および第２の平面（および必要であればさらなる平面）における導体路間の遷移は、垂直ビアによって実現され、したがって、導電性になるように充填されるか、またはその壁が導電性になるように満たされ、それぞれの他の平面（または複数の他の平面、以下の説明を参照）に接続される導体トラックが案内される穴によって実現される。
【００３４】
導体トラックを形成するためのこのようなプリント回路基板の導体層を構造化するとともに、多面プリント回路基板におけるビアを実現する技術は対応する説明がここで払い出されるように、熟練者に知られている。
【００３５】
図７は図６に示された構成の並列に配列された６つのコイル群５０の直列および積層配置を概略的に示し、その手段によって、図１または図２によるコイルアセンブリまたはロータ５の実施を全体として実現することができる。一例として、多面プリント回路基板の４つの支持層（各ケースでは、導電性であるように両面に被覆される）が示され、その各々において、図５に図示されるように、組み合わされた導体路が実現される。さらに、４つの層はそれぞれの導体トラックが４倍になるように、ビアによって相互接続される。ここで、支持層の数は単に例示的なものであり、実際には、２０（またはそれ以上）までの導体面を有する多面プリント回路基板が利用されることに留意されたい。
【００３６】
図８はコイルアセンブリ５の概略的な縦断面表示において、各コイル群のコイルが互いに入れ子になっており、個々のコイル群が互いに近接した導体トラックを有する全体的なコイルアセンブリに密に配列されている結果として、導体面の各々が利用されることを示す。提案された構成がリニアモータのコイルアセンブリを実現することを可能にするように、フラットコイルの導体トラックに利用されないであろう個々の導体層の、実質的に大きな領域は存在しない。それは、最適な方法で高密度にパックされ、高電流で動作させることができる。
【００３７】
図７からの多層コイルアセンブリ５を、磁気トラック３とともに上面図のように示す図９を参照すると、磁気トラックは、コイルアセンブリよりも著しく狭いことが好ましいことが指摘されるのであろう。具体的にはその幅が互いに平行に直線状に延びるコイルアセンブリのフラットコイルの導体部分のみを覆うが、磁気トラックに対して斜めまたは平行に延びる部分および交差部分は覆わないように寸法決めされる。この構成は力の流れを均一化し、磁気トラックに作用するコイルアセンブリの磁場における干渉不均一性を回避する目的で選択される。
【００３８】
図１０は、本発明を採用することができる電気モータのさらなる実施としての回転駆動装置１０１を概略的な斜視図で示す。後者は、対応するリング状に配列された実質的に棒状の永久磁石１３１の円形のリング状ステータ１０３と、上述した種類のコイルアセンブリを有するリング状に同様に閉じられたロータ５とを備える。上述した実施例において既に述べたように、ステータ／ロータの割り当ては、運動学的に逆にすることもできる。ステータとロータは必ずしも円形状を持つ必要はなく、どちらも円形状で閉じる必要はなく、円の部分の形状を持つことさえある。
【００３９】
図１乃至図２Ｃに示すリニアモータと、図１０に示す回転駆動装置との間では、本発明の文脈において「中間ステージ」も可能である。すなわち、自己完結されていない任意に円弧状のステータとロータとを有するモータである。非直線配置では、対応する磁石配置の磁石素子および対応するコイルアセンブリのコイルの両方がさらに上述したロッドまたは長方形の形状から逸脱した形状を有することが理解され得る。磁石素子では、端部に向かうテーパが通常存在することになり、コイルは実質的に台形であるか、または本発明による構造を有する実質的に長方形のコイルの間に台形または三角形のコイルがコイルアセンブリ内に介在することになる。本発明の態様の上記の説明およびそれらの実際の実施は、そのようなコイルの設計に同様に適用される。
【００４０】
なお、本発明の実施は、図に示され、上述された例示的な実施形態に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲の保護の範囲内にある個々の構成および特徴の多様な修正および組み合わせにおいても可能である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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