(57)【要約】  【課題】固定子片へのコイルの組み付け及び配線作業を簡素化して加工時間の短縮、費用の節減、歩留まりの向上を図ったリニア電磁アクチュエータを提供する。  【解決手段】複数の固定子片端部にコイルがそれぞれ配置される固定子と、前記コイルへの通電によって固定子との間に発生する磁気的推進力により直線的に移動する可動子とを備えたリニア電磁アクチュエータに関する。各固定子片１０１〜１０４の端部の位置に適合するように複数のコイル１０８〜１１１を固定子板１１２やはめ合い部により予め相互に位置決めして一体化し、かつ所定のコイル間を結線してコイルユニット１１５を形成する。このコイルユニット１１５を固定子片端部に装着して、コイル１０８〜１１１の実装を完了する。【選択図】図１
2005130674.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の固定子片端部にコイルがそれぞれ配置される固定子と、前記コイルへの通電によって前記固定子との間に発生する磁気的推進力により直線的に移動する可動子とを備えたリニア電磁アクチュエータにおいて、
各固定子片端部の位置に適合するように複数のコイルを予め相互に位置決めして一体化し、かつ所定のコイル間を結線してコイルユニットを形成し、このコイルユニットを固定子片端部に装着してコイルの実装を完了することを特徴とするリニア電磁アクチュエータ。
【請求項２】
請求項１に記載したリニア電磁アクチュエータにおいて、
複数のコイルを、これらのコイルの軸方向端部に固定される固定板により一体化したことを特徴とするリニア電磁アクチュエータ。
【請求項３】
請求項１または２に記載したリニア電磁アクチュエータにおいて、
複数のコイルをボビンコイルにより形成し、これらのコイルのボビン同士をはめ合い部により結合して複数のコイルを一体化したことを特徴とするリニア電磁アクチュエータ。
【請求項４】
請求項２または３に記載したリニア電磁アクチュエータにおいて、
前記固定板をプリント基板により形成し、各コイル端子及び各コイルの給電線を前記プリント基板上の回路パターンに接続したことを特徴とするリニア電磁アクチュエータ。
【請求項５】
請求項４に記載したリニア電磁アクチュエータにおいて、
前記給電線を、隣接するコイル相互間に位置する前記回路パターンに接続して引き出したことを特徴とするリニア電磁アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のコイルを備えた固定子と、この固定子との間に作用する電磁的推進力によって直線的に駆動される可動子とを備えたリニア電磁アクチュエータにおいて、固定子片へのコイルの取付構造を改良したリニア電磁アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のアクチュエータとして、後述の特許文献１に記載されたものが知られている。
このアクチュエータは、磁性体からなり、かつ互いにほぼ平行に配置された複数の片の長手方向端部にコイルが集中的に巻回され、このコイルに電流を通流することにより複数の片の長手方向に沿って周期的な磁気的変化を生じる固定子と、この固定子にほぼ一定距離を隔てて対向配置され、かつ複数の片の長手方向に沿ってＮ極、Ｓ極の磁極が配置された可動子とを備え、固定子の複数の片の可動子との対向面における磁気的変化の分布を互いに異ならせることにより、可動子を固定子の長手方向に沿って相対的に移動させるように構成したものである。
【０００３】
上記従来技術によれば、可動子や固定子の全範囲にコイルを巻回する必要がなく、固定子の長手方向の端部に集中的にコイルを巻回することにより、冷却、放熱構造を簡素化すると共に、可動子の可動範囲を長くして安価で実用的なリニア電磁アクチュエータを構成することが可能である。
【０００４】
また、他の従来技術として、図６に示すアクチュエータが知られている。
図６において、アルミ等の非磁性部材からなるモータケース２０１の内部には、レール状の複数の固定子片２０２の各一端部が固定され、これらの他端部には、予め形成したコイル２０３が個別に嵌め込まれて結線される。その後、各固定子片２０２の端部を磁気的に結合するブリッジ２０４が固着されて固定子が形成されている。
次に、可動子２０５を固定子の内部空間に挿入した後、可動子２０５のスプライン軸２０６の両端から軸受ハウジング２０７に収納された軸受２０８を挿入した上、モータケース２０１に嵌合することによりアクチュエータが完成する。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３３０５７８号公報（請求項２、図１等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１や図６に示した従来技術に限らず、装置を小形化する場合にはコイルも当然小形化し、その配線作業も緻密な作業になるため、組立に要する時間と作業費が増加する。
特に、図６の構成では、コイル２０３を固定子片２０２に嵌め込む部位がモータケース２０１の内部であるため、配線作業の難易度は極めて高くなる。また、コイル２０３の線材が細くなるため切れ易く、歩留まりを悪化させるおそれも大きい。同様に、特許文献１に記載された従来技術でも、コイルの組み付けや配線の引き回しに多くの手間がかかるといった問題がある。
【０００７】
そこで本発明は、固定子片へのコイルの組み付け及び配線作業を簡素化して加工時間の短縮、費用の節減並びに歩留まりの向上を図ったリニア電磁アクチュエータを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、請求項１に記載した発明は、複数の固定子片端部にコイルがそれぞれ配置される固定子と、前記コイルへの通電によって前記固定子との間に発生する磁気的推進力により直線的に移動する可動子とを備えたリニア電磁アクチュエータにおいて、各固定子片端部の位置に適合するように複数のコイルを予め相互に位置決めして一体化し、かつ所定のコイル間を結線してコイルユニットを形成し、このコイルユニットを固定子片端部に装着してコイルの実装を完了するものである。
【０００９】
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載したリニア電磁アクチュエータにおいて、複数のコイルを、これらのコイルの軸方向端部に固定される固定板により一体化したものである。
【００１０】
請求項３に記載した発明は、請求項１または２に記載したリニア電磁アクチュエータにおいて、複数のコイルをボビンコイルにより形成し、これらのコイルのボビン同士を凸部及び凹部などのはめ合い部により連結して複数のコイルを一体化したものである。
【００１１】
請求項４に記載した発明は、請求項２または３に記載したリニア電磁アクチュエータにおいて、前記固定板をプリント基板により形成し、各コイル端子及び各コイルの給電線を前記プリント基板上の回路パターンに接続したものである。
【００１２】
請求項５に記載した発明は、請求項４に記載したリニア電磁アクチュエータにおいて、前記給電線を、隣接するコイル相互間に位置する前記回路パターンに接続して引き出したものである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明によれば、予め一体的に形成され、かつコイル同士の所定の結線を行ったコイルユニットを固定子片端部に装着するだけでコイルを実装できるため、狭いスペースで配線を行ったりコイルを位置決めする際の煩わしさもなく、作業性を向上させて組立、加工時間の短縮を可能にし、費用の節減や歩留まりの向上を図ることができる。
また、複数のコイルを一体化する手段として、請求項２，３に記載する如く固定板やはめ合い部を用いることにより、コイルの位置決めを一層簡略に行うことができる。
更に、請求項４に記載したように、固定板をプリント基板にて構成することにより、コイル端子や給電線の配線が容易になり、請求項５に記載する如く給電線をコイル相互間に位置するプリント基板の回路パターンに接続して引き出すことにより、給電線が固定子片や可動子、コイル等と干渉するおそれがなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
まず、図５は、本発明の実施形態が適用されるリニア電磁アクチュエータの全体的な斜視図である。なお、本発明は、複数の固定子片の端部にコイルがそれぞれ巻回されている構造のリニア電磁アクチュエータ全般に適用可能であり、固定子や可動子の構造、相数など、図５に示すアクチュエータに何ら限定されるものではない。
【００１５】
ここで、固定子１００は、長手方向に沿って複数の突起１０７が内面にそれぞれ形成された磁性体からなる長尺の固定子片１０１〜１０４を互いに平行にして四方に配置すると共に、これらをブリッジ１０５により磁気的に結合して構成され、固定子片１０１〜１０４のブリッジ１０５近傍には、集中的に巻回されたコイル１０８〜１１１がそれぞれ配置されている。なお、コイル１０８〜１１１は便宜的に示したものであり、図５では本発明の要旨であるコイル１０８〜１１１と固定子片１０１〜１０４との取付構造は図示を省略してある。
固定子片１０１〜１０４の内側には、可動子１５０が直線的に移動するための空間が保有されており、ブリッジ１０５の中心には可動子１５０の軸部１５２が貫通する通孔１０６が形成されている。
【００１６】
一方、１５０は、軸方向に沿ってＮ極、Ｓ極が交互に着磁された複数の磁極１５１と軸部１５２とからなる可動子であり、前記磁極１５１は、固定子１００の内部空間において突起１０７に対しほぼ一定距離を隔てて対向するようになっている。
【００１７】
このリニア電磁アクチュエータの動作を略述すると、各固定子片１０１〜１０４の突起１０７は、隣接する固定子片に対しその長手方向に沿って順次ずれるように配置されており、例えばコイル１０８，１０９に電流を通流して固定子片１０１がＮ極、固定子片１０２がＳ極となるように励磁すると、可動子１５０のＳ極は固定子片１０１の突起１０７に、可動子１５０のＮ極は固定子片１０２の突起１０７にそれぞれ吸引されるため、可動子１５０は軸方向に沿って移動する。
この時、他の組の固定子片１０３，１０４のコイル１１０，１１１に通流して固定子片１０３がＮ極、固定子片１０４がＳ極となるように励磁すると、可動子１５０のＳ極は固定子片１０３の突起１０７に、可動子１５０のＮ極は固定子片１０４の突起１０７にそれぞれ吸引されるため、可動子１５０は同一方向に更に移動する。
【００１８】
次に、コイル１０８，１０９に前記とは逆方向に電流を通流することにより、可動子１５０は同一方向に更に移動し、その後、コイル１１０，１１１及びコイル１０８，１０９を交互に励磁すれば、可動子１５０に連続的に推力を発生させてこれを一方向に移動させることができる。
なお、コイル１０８〜１１１に流す電流は、パルス状あるいは正弦波状の電流である。
【００１９】
さて、次に、固定子片１０１〜１０４に対するコイル１０８〜１１１の取付構造に関する本発明の第１実施形態を、図１に基づいて説明する。
図１は、第１実施形態の主要部を示す斜視図である。
【００２０】
図１において、１１２は、固定子片１０１〜１０４に対応するコイル１０８〜１１１が所定の相対位置になるように、これらの軸方向端部が接着等の手段によって固定される円板状の固定板である。この固定板１１２は、固定子片１０１〜１０４を包囲する円筒状のフレーム１１３の軸方向端部に固着されるもので、図示されていない可動子の軸部が貫通する通孔１１２ａと、固定子片１０１〜１０４の端部１０１ａ〜１０４ａがそれぞれ貫通する通孔とを有している。
【００２１】
また、この例では、対向するコイル１０８，１０９、及びコイル１１０，１１１をそれぞれ直列接続するため、コイル相互がコイル間接続線１１４ａ，１１４ｂにより接続されている。なお、１１４ｃはコイル１０８〜１１１の給電線（引出線）である。
【００２２】
本実施形態では、直列接続済みのコイル１０８，１０９、及びコイル１１０，１１１を固定板１１２に予め固定し、かつ引出線１１４ｃを引き出した状態でコイルユニット１１５を一体的に形成する。このコイルユニット１１５を、固定板１１２側から固定子片１０１〜１０４の端部１０１ａ〜１０４ａに装着し、適宜固定することで、コイルの実装が完了する。
【００２３】
このように構成することにより、コイルの配線作業を空間的な制約がない状態で行うことができるため、作業性も良く、所要時間も短くて済む。また、コイル間接続線１１４ａ，１１４ｂや給電線１１４ｃも余裕をもって処理できるので、コイルの断線を防止できると共に、実装工程の機械化も可能であるため、歩留まりの向上やコストの低減に寄与することができる。
【００２４】
次に、図２は本発明の第２実施形態を示す図であり、（ａ）はコイル部分の正面図、（ｂ）は同じく側面図である。
これらの図に示すように、本実施形態では、コイルとしてボビンタイプのコイル（ボビンコイル）１０８Ａ〜１１１Ａを用い、これらを相互に連結してコイルユニット１１５Ａを構成する。
【００２５】
図２において、コイル１０８Ａ〜１１１Ａはそれぞれボビン１０８ａ〜１１１ａにコイル素線を巻回して構成されており、一例としてボビン１０８ａの周辺部にはボビン相互を連結するはめ合い部としての凸部１０８ａ及び凹部１０８ｂが形成されている。他のコイル１０９Ａ〜１１１Ａのボビン１０９ａ〜１１１ａにも同様に凸部及び凹部が形成されている。
これらの凸部及び凹部によりボビン１０８ａ〜１１１ａ同士を連結して固定子端部に直接装着し、接着等の手段を用いて固定子端部に固定することにより、各コイル１０８Ａ〜１１１Ａの相互の位置決めや組立作業が一層簡略化される。
なお、図示されていないが、上記連結構造により一体化されたコイル１０８Ａ〜１１１Ａを、図１のように固定板１１２に固定してから固定子片端部に装着しても良い。
【００２６】
図３は、本発明の第３実施形態を示す図であり、（ａ）はコイル部分の正面図、（ｂ）はコイルユニット１１５Ｂを構成するコイル１０８Ａ〜１１１Ａ及び固定板１１２Ａの側面図、（ｃ）は固定板１１２Ａの正面図である。
この実施形態は、コイル１０８Ａ〜１１１Ａを固定するための円板状の固定板１１２Ａをプリント基板により形成し、この固定板１１２Ａを用いてコイル１０８Ａ〜１１１Ａの配線を行うようにしたものである。
【００２７】
図３において、コイル１０８Ａ〜１１１Ａのボビン、例えばボビン１０８ａのフランジ部には、軸方向に沿って２本の接続ピン１０８ｄが植設されており、これらの接続ピン１０８ｄはコイルの両端子にそれぞれ接続されている。他のコイル１０９Ａ〜１１１Ａのボビンにも、同様にして各一対の接続ピンが植設されている。
【００２８】
一方、プリント基板からなる固定板１１２Ａには、コイル側の前記接続ピンに対応する位置に接続孔１１２ｃが形成されており、前記接続ピンをこれらの接続孔１１２ｃに挿通して半田付けすることが可能である。なお、固定板１１２Ａには、コイル１０８，１０９、及びコイル１１０，１１１をそれぞれ直列接続するためのコイル間接続線や給電線等の回路パターンが予め形成されていると共に、可動子の軸部が貫通する通孔１１２ａと、固定子片の端部が貫通する通孔１１２ｂが形成されている。
【００２９】
この実施形態では、コイル１０８Ａ〜１１１Ａの接続ピンを固定板１１２Ａの接続孔１１２ｃに挿通して半田付けすることにより、コイルユニット１１５Ｂが一体的に形成され、同時に、コイル１０８Ａ〜１１１Ａの配線が完了する。
なお、図３の例ではコイル１０８Ａ〜１１１Ａのボビンに、図２と同様の連結用の凸部及び凹部が形成されているが、コイル１０８Ａ〜１１１Ａの接続ピンを固定板１１２Ａの接続孔１１２ｃに挿通するだけで各コイル１０８Ａ〜１１１Ａの位置決めが可能な場合には、前記凸部及び凹部によるコイル１０８Ａ〜１１１Ａ相互の連結構造は必要不可欠なものではない。
また、図３の例では、固定子板１１２Ａの側からコイルユニット１１５Ｂを固定子片端部に装着することを予定しているが、固定子板１１２Ａのない側からコイルユニット１１５Ｂを装着しても良い。
【００３０】
本実施形態によれば、コイル１０８Ａ〜１１１Ａの配線作業が簡素化されると共に、コイル１０８Ａ〜１１１Ａの周囲にコイル間接続線や給電線が存在しないため、これらが引掛かったり断線したりするおそれもない。
【００３１】
図４は、本発明の第４実施形態を示す図であり、上述した図３のコイルユニットにおいて、各コイル１０８Ａ〜１１１Ａに電力を供給するための給電線１１４ｄを、プリント基板としての固定板１１２のコイル相互間の位置の回路パターンに半田付けして引き出すことにより、コイルユニット１１５Ｃを構成したものである。
上記の位置から引き出される給電線１１４ｄは、固定子片や可動子、コイル１０８Ａ〜１１１Ａと干渉せず、その破損や断線を防止できると共に、本実施形態では余剰空間を効率よく利用した固定子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１実施形態の主要部を示す斜視図である。
【図２】本発明の第２実施形態の主要部を示す説明図である。
【図３】本発明の第３実施形態の主要部を示す説明図である。
【図４】本発明の第４実施形態の主要部を示す斜視図である。
【図５】本発明の実施形態が適用されるリニア電磁アクチュエータの全体的な斜視図である。
【図６】従来技術を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３３】
１００：固定子
１０１〜１０４：固定子片
１０１ａ〜１０４ａ：端部
１０５：ブリッジ
１０６：通孔
１０７：突起
１０８〜１１１，１０８Ａ〜１１１Ａ：コイル
１０８ａ〜１１１ａ：ボビン
１０８ｂ：凸部
１０８ｃ：凹部
１１２，１１２Ａ：固定板
１１２ａ，１１２ｂ：通孔
１１２ｃ：接続孔
１１３：フレーム
１１４ａ，１１４ｂ：コイル間接続線
１１４ｃ，１１４ｄ：給電線
１１５，１１５Ａ，１１５Ｂ，１１５Ｃ：コイルユニット
１５０：可動子
１５１：磁極
１５２：軸部
【図１】
2005130674.tif 000003
【図２】
2005130674.tif 000004
【図３】
2005130674.tif 000005
【図４】
2005130674.tif 000006
【図５】
2005130674.tif 000007
【図６】
2005130674.tif 000008