(57)【要約】【課題】コイル線の結線作業における作業性及び正確性の向上とともに、装置の小型化を図る。【解決手段】一面に配線パターン１８が形成されたプリント基板１９の挿通孔２１に、電磁コイル１３における各コイル１５Ｕ，１５Ｖ，１５Ｗから延出したコイル線Ｌの始端及び終端をそれぞれ挿通し、接合させることにより、配線パターン１８を介して、Ｕ相コイル１５Ｕ及びＷ相コイル１５Ｗの終端並びにＶ相コイル１５Ｖの始端がそれぞれ接続されるとともに、Ｕ相コイル１５Ｕ及びＷ相コイル１５Ｗの始端並びにＶ相コイル１５Ｖの終端がコネクタ２０と接続される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の方向に延在するパイプ状部材及び複数の磁石からなり、当該パイプ状部材の内部において当該磁石の同じ磁極が対向するように配置される固定子と、
電磁コイル及び当該電磁コイルを保持するコイル保持部材からなり、前記パイプ状部材の外周面に対向配置され、当該パイプ状部材の長手方向に沿って移動可能な可動子と、
前記電磁コイルに電流を導通する配線部材と、
複数のコイル線を接続する複数の接続部を有し、当該接続部に当該コイル線を接続することにより、当該コイル線を互いに接続するとともに、当該コイル線と前記配線部材とを接続するプリント基板とを具備することを特徴とするリニアモータ。
【請求項２】
前記プリント基板は、当該プリント基板の一面と、前記電磁コイルの外周面とが対向し、かつ、前記接続部に接続された前記コイル線が当該プリント基板の一面と略直交するような位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のリニアモータ。
【請求項３】
前記プリント基板は、接着剤によって前記電磁コイルに固定されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のリニアモータ。
【請求項４】
前記電磁コイルは、前記コイル線を巻回する巻線部材を備え、
前記プリント基板は、接着剤によって前記巻線部材の一部に固定されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のリニアモータ。
【請求項５】
前記接着剤は、絶縁性を有するものからなることを特徴とする請求項３又は請求項４の何れか一項に記載のリニアモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リニアモータに係り、特に、電磁コイルから延出するコイル線同士、並びにコイル線とその他の配線とを接続するためのプリント基板を具備するリニアモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、ＯＡ機器である画像形成装置の印字ヘッドや露光ヘッド等や医療機器における露光走査手段等において直線移動精度が要求される部位には、リニアモータを利用することが提案されている。
【０００３】
また、近年は、シャフト状の固定子と、固定子の外周面に沿って直線移動する可動子とから構成されるシャフト型のリニアモータが考案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。このようなシャフト型のリニアモータは、従来の平板状磁石を用いたリニアモータと比較して、磁束の利用効率が良いため、磁石をそれ程大型化しなくても大きな推力を得ることができる。このため、装置を小型化、低コスト化することができ、各種ＯＡ機器等の精密搬送を行うのに適している。
【特許文献１】特開平９−１７２７６７号公報
【特許文献２】特開平９−２７５６９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、図９及び図１０に示すように、可動子１０１における電磁コイル１０２は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の計３相のコイル１０３Ｕ，１０３Ｖ，１０３Ｗから構成されており、各コイル１０３Ｕ，１０３Ｖ，１０３Ｗから２本ずつ延出したコイル線Ｌの一部はコイル相間において結線され、残りのコイル線Ｌは結線部１０５を介してコネクタ１０４から延出した供給配線Ｌｂと結線されている。
そのため、電磁コイル１０２を構成するコイルの相数が多いリニアモータの場合には、コイル相間における結線作業が非常に複雑になり、コイル線Ｌを誤って結線してしまう、いわゆる誤配線が頻繁に発生するといった問題が生じている。
【０００５】
また、コイル相間において結線されたコイル線Ｌは、電磁コイル１０２やコネクタ１０４などの周辺部材と物理的に干渉するとともに、可動子１０１の周辺に配設された各種部材と可動中において物理的に干渉するおそれがあるため、これら部材との間に空間を設ければならないといった問題も生じている。
【０００６】
これを解決するために、電磁コイルの全体を樹脂等でモールドする方法が検討されているが、モールドされた電磁コイルは、寸法が大きくなるとともに、重量も増加してしまう。また、モールドする樹脂等の影響によって放熱特性が悪化するため、水冷装置等を別途配設する必要が生ずる等、リニアモータの小型化を図ることが困難となるといった問題が生じてしまう。
また、電磁コイルをモールドする作業が追加されることにより、作業工数が増加するとともに、製造コストが増大するといった問題も生じてしまう。
【０００７】
本発明は前記した点に鑑みてなされたものであり、コイル線の結線作業における作業性及び正確性の向上とともに、装置の小型化を図ることが可能な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】
【０００８】
以上の課題を解決するために、請求項１に記載の発明に係るリニアモータは、
所定の方向に延在するパイプ状部材及び複数の磁石からなり、当該パイプ状部材の内部において当該磁石の同じ磁極が対向するように配置される固定子と、
電磁コイル及び当該電磁コイルを保持するコイル保持部材からなり、前記パイプ状部材の外周面に対向配置され、当該パイプ状部材の長手方向に沿って移動可能な可動子と、
前記電磁コイルに電流を導通する配線部材と、
複数のコイル線を接続する複数の接続部を有し、当該接続部に当該コイル線を接続することにより、当該コイル線を互いに接続するとともに、当該コイル線と前記配線部材とを接続するプリント基板とを具備することを特徴とする。
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、電磁コイルから延出するコイル線をプリント基板の接続部と接続することで、コイル線同士が接続されるとともに、コイル線と配線部材とが接続されるので、結線作業の容易化とともに、結線ミスに起因した誤配線の防止を図ることができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明に係るリニアモータは、前記プリント基板が、当該プリント基板の一面と、前記電磁コイルの外周面とが対向し、かつ、前記接続部に接続された前記コイル線が当該プリント基板の一面と略直交するような位置に配置されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、電磁コイルのコイル線を略真上に引き上げることで、コイル線をプリント基板の接続部に接続することが可能となり、電磁コイルと接続部材との結線作業を容易に行うことができる。
また、電磁コイルとプリント基板との間におけるコイル線の長さが最短距離となることで、コイル線の周辺部材に対する物理的な干渉を防止することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明に係るリニアモータは、前記プリント基板が、接着剤によって前記電磁コイルに固定されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、電磁コイルとプリント基板との間に形成された空間を排除することで、装置の小型化を図ることができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明に係るリニアモータは、前記電磁コイルが、前記コイル線を巻回する巻線部材を備え、前記プリント基板が、接着剤によって前記巻線部材の一部に固定されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項４に記載の発明によれば、電磁コイルに巻線部材が具備されているので、巻線部材によってコイル線の自動巻きが可能となり、生産性の向上を図ることができる。また、コイルの幅寸法を略均一に維持し生産することが可能となり、幅寸法のばらつきに起因した推力のばらつきを抑制することができる。さらに、このような巻線部材を具備する場合であっても、巻線部材の一部にプリント基板を固定することにより、電磁コイルとプリント基板との間に形成された空間を排除することで、装置の小型化を図ることができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明に係るリニアモータは、前記接着剤が、絶縁性を有するものからなることを特徴とする。
【００１７】
請求項５に記載の発明によれば、絶縁性を有する接着剤を用いることで、電磁コイルとプリント基板との絶縁性の向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、結線作業の容易化とともに、結線ミスに起因した誤配線の防止を図ることが可能となり、これによって、コイル線の結線作業における作業性及び正確性の向上を図ることができる。
また、接着剤によってプリント基板が可動子の構成部材の一部に固定されていることで、電磁コイルとプリント基板との間に形成された空間を排除することが可能となり、これによって、リニアモータの小型化を図ることができる。
さらに、接着剤が絶縁性を有するものからなることで、電磁コイルとプリント基板との絶縁性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
［第１実施形態］
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
【００２０】
図１に示すように、本実施形態におけるリニアモータ１は、長尺な固定子２と、この固定子２の外周面上に沿って移動可能な可動子３とから構成されている。
【００２１】
固定子２は、略円筒形状に形成されたパイプ状部材４からなり、このパイプ状部材４の内部には、略円柱形状に成形された複数の磁石５が、隣接する磁石５の一端と極性が同一となるように、すなわち、Ｎ極−Ｎ極又はＳ極−Ｓ極となるように装填されている。
【００２２】
また、上述したパイプ状部材４の一端部は、パイプ状部材４の一端部と図示しない蓋とを一体に形成することによって密閉する抜け止め構造となっており、パイプ状部材４の内部に装填された磁石５が、パイプ状部材４の外部に飛び出ることを規制するようになっている。このようなパイプ状部材４の一端側は、固定子保持部材６により、所定の態勢で保持されている。
【００２３】
なお、抜け止め構造は、磁石５がパイプ状部材４の外部に飛び出ることを規制する構造であれば、特に限定されるものではなく、例えば、別部材により蓋を形成して溶接や接着等で接合固定して密閉するような構造であってもよい。
【００２４】
一方、パイプ状部材４の他端部には、略正方体状の取付ブロック部材７が取り付けられている。取付ブロック部材７には、内周壁面上に雌ネジ部８が螺刻された貫通孔９が穿設されており、この貫通孔９には、着脱可能な略円筒形状の蓋体１０が装着されている。蓋体１０は、その外周壁面上に雄ネジ部１１が螺刻されており、一端側の面上には工具係合溝１２が形成されている。
【００２５】
なお、パイプ状部材４は、特に限定されるものではないが、アルミニウム合金、銅合金、非磁性ステンレス鋼等の非磁性材料からなることが好ましい。
また、パイプ状部材４の肉厚は、パイプ状部材４の内部に装填される磁石５から生ずる磁界を減少させなければ、特に限定されるものではないが、可能な限り薄いことが好ましく、例えば、肉厚が１ｍｍのステンレス鋼で形成されたものが好適に用いられる。
【００２６】
また、磁石５に使用される磁性材料としては、特に限定されるものではないが、磁束密度の大きい希土類磁石が好ましく、特に、ネオジム系磁石、例えば、ネオジム−鉄−ボロン磁石（Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石）等が好適に用いられ、他の磁石と比較して高い推力を得ることができる。
【００２７】
本実施形態における可動子３は、電磁コイル１３と、電磁コイル１３の外周面の少なくとも一部を保持するコイル保持部材１４とからなる。
このうち、電磁コイル１３は、図２に示すように、コイル１５を複数巻回した略円筒形状のコイル群であって、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の３相のコイルからなる。このような電磁コイル１３の内周面と、上述したパイプ状部材４の外周面との間には、微小な間隙が形成されており、電磁コイル１３の内周面と、パイプ状部材４の外周面とが摺動せずに移動するようになっている。
【００２８】
また、各コイル１５からは、コイル線Ｌの巻き始めの一端（以下、始端）と、巻き終わりの一端（以下、終端）とが延出されている。すなわち、１つの電磁コイル１３から計６本の始端及び終端が延出している。
【００２９】
なお、本実施形態におけるリニアモータ１は、電磁コイル１３の内周面と、パイプ状部材４の外周面とが摺動せずに移動するようになっているが、特に限定されるものではなく、例えば、電磁コイル１３の内周面とパイプ状部材４の外周面の一部とが摺動して移動するようになっていてもよい。
【００３０】
なお、電磁コイル１３は、３×ｎ（ｎは自然数）相のコイルから構成されていれば、特に限定されるものではなく、例えば、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相をそれぞれ２つずつ有する計６相の電磁コイルであってもよいし、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相がそれぞれ３つずつ有する計９相の電磁コイルであってもよい。
【００３１】
また、電磁コイル１３の巻き数及び巻き線径は、所望の推力以上の推力を得ることが可能であれば、特に限定されるものではなく、必要とされる推力に応じて巻き数及び巻き線径を適宜選択することができる。
【００３２】
さらに、電磁コイル１３の構成は、特に限定されるものではなく、例えば、図３に示すように、巻線部材である略円筒形状のボビン１６が備えられ、このボビン１６にコイル１５が巻回された構成であってもよく、生産性の観点から好適である。
【００３３】
コイル保持部材１４には、図１に示すように、電磁コイル１３の巻き形状に沿うように、断面形状が略Ｕ字形状の保持凹部１７が形成されており、電磁コイル１３の外周面の一部と接着されることによって固定されている。
【００３４】
なお、コイル保持部材１４の形状は、電磁コイル１３の外周面の一部を固定することで電磁コイル１３を保持することができれば、特に限定されるものではなく、例えば、断面形状が略半円形状であってもよい。
【００３５】
また、コイル保持部材１４は、非磁性体によって成型されていれば、特に限定されるものではなく、例えば、非磁性体であるアルミニウム等の熱伝導性に優れた材料が好適に用いられ、電磁コイル１３における発熱を放熱することができる。
【００３６】
電磁コイル１３の近接した位置には、図４に示すように、一面に配線パターン１８が設けられた略長方形状のプリント基板１９が電磁コイル１３と離間して配置されている。プリント基板１９には、配線部材であるコネクタ２０が設けられ、このコネクタ２０の一部と配線パターン１８とは、プリント基板１９における配線パターン１８が設けられた面上において接合されている。
【００３７】
また、上述したプリント基板１９及び配線パターン１８には、接続部である計６個の挿通孔２１が穿設されており、上述した各コイル１５からそれぞれ延び出たコイル線Ｌの始端及び終端が挿通され、接合されている。
このような構成によって、電磁コイル１３、プリント基板１９及びコネクタ２０が接続され、図示しない電源装置からコネクタ２０及びプリント基板１９を介して、電磁コイル１３に電流が導通されるようになっている。
【００３８】
なお、本実施形態における配線パターン１８は、プリント基板１９の一面に設けられているが、特に限定されるものではなく、例えば、プリント基板１９の両面に設けられていてもよい。
【００３９】
また、本実施形態におけるプリント基板１９には、挿通孔２１が穿設されているが、コイル線Ｌを挿通することが可能であれば、特に限定されるものではなく、例えば、平面視して略Ｕ字形状の切欠きが設けられていてもよい。
【００４０】
次に、本実施形態におけるリニアモータ１の作用について説明する。
まず、固定子２のパイプ状部材４に設けられた取付ブロック部材７の貫通孔９から磁石５をＮ極同士又はＳ極同士が互いに対向するように順次挿入し、所定の個数を収納すると貫通孔９の雌ネジ部８に蓋体１０の雄ネジ部１１を螺合させる。さらに、工具係合溝１２に組付け工具を係合して貫通孔９の雌ネジ部８に蓋体１０の雄ネジ部１１を螺着させることにより、磁石５をパイプ状部材４の内部に押し込み固定する。
【００４１】
次に、公知の自動巻き線機によってコイル線Ｌを１相分ずつ巻回し、コイル１５Ｕ，１５Ｖ，１５Ｗを形成する。この際、各コイル１５Ｕ，１５Ｖ，１５Ｗは、幅寸法が磁石５の１個の長さの略３分の１となるようにし、得たい推力に応じて必要相当分のコイル線Ｌを巻回する。
【００４２】
各コイル１５Ｕ，１５Ｖ，１５Ｗは、例えば、図示しないシャフト状の治具にコイル１５Ｕ，１５Ｖ，１５Ｗの中空部を通すことにより内径位置を揃えた上で、隣接するコイル１５Ｕ，１５Ｖ，１５Ｗ同士を図示しない接着剤等で接着固定することにより、３相のコイル１５Ｕ，１５Ｖ，１５Ｗからなる電磁コイル１３を形成する。
【００４３】
その後、電磁コイル１３における各コイル１５のコイル線Ｌの始端及び終端を、プリント基板１９の挿通孔２１に挿通させ、電磁コイル１３とプリント基板１９とを接続する。接続作業が完了した後、作業者の操作により、図示しない電源装置から、コネクタ２０と、プリント基板１９の配線パターン１８とを介して、電磁コイル１３に電流が導通され、所定の方向に可動子３が移動する。
【００４４】
このとき、プリント基板１９における所定の挿通孔２１に、各コイル１５のコイル線Ｌの始端及び終端を挿通することで、図５に示すように、Ｕ相コイル１５Ｕ及びＷ相コイル１５Ｗの終端と、Ｖ相コイル１５Ｖの始端とがそれぞれ接続されるとともに、Ｕ相コイル１５Ｕ及びＷ相コイル１５Ｗの始端と、Ｖ相コイル１５Ｖの終端とは、配線パターン１８を介してコネクタ２０と接続されるので、結線作業の容易化とともに、結線ミスに起因した誤配線の防止を図ることができる。
【００４５】
以上より、本実施形態におけるリニアモータ１によれば、電磁コイル１３を構成する各コイル１５Ｕ，１５Ｖ，１５Ｗから延出するコイル線Ｌをプリント基板１９の挿通孔２１にそれぞれ挿通することで、コイル線Ｌ同士が接続されるとともに、コイル線Ｌとコネクタ２０とが接続されるので、結線作業の容易化とともに、結線ミスに起因した誤配線の防止を図ることが可能となる。
そのため、コイル線Ｌの結線作業における作業性及び正確性の向上を図ることができる。
【００４６】
なお、プリント基板１９における挿通孔２１は、図６に示すように、各コイル１５Ｕ，１５Ｖ，１５Ｗから延出するコイル線Ｌの始端及び終端を挿通した際に、コイル線Ｌとプリント基板１９の一面とが略直交するような位置、すなわち、各コイル１５Ｕ，１５Ｖ，１５Ｗにおけるコイル線Ｌの延出開始位置の略真上に対応する位置に穿設されていることが好ましい。
これによって、プリント基板１９を所定の位置に配置した後、各コイル１５Ｕ，１５Ｖ，１５Ｗの始端及び終端を略真上に引き延ばすことで、挿通孔２１に各コイル１５Ｕ，１５Ｖ，１５Ｗの始端及び終端を容易に挿通することができる。
また、電磁コイル１３とプリント基板１９との間におけるコイル線Ｌの長さが最短距離となることで、コイル線Ｌの周辺部材に対する物理的な干渉を防止することができる。
【００４７】
［第２実施形態］
次に、図７及び図８を参照しながら、第２実施形態におけるリニアモータについて説明する。ただし、本実施形態は、上述した第１実施形態と比較すると、電磁コイル１３と、プリント基板１９との接続態様が異なっており、構成部品については、第１実施形態と同様である。そこで、本実施形態では、電磁コイル１３と、プリント基板１９との接続態様を中心とした説明を行い、第１実施形態と同様の構成には、同様の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００４８】
図７に示すように、本実施形態におけるプリント基板１９であって、配線パターン１８が形成された一面側には、合成樹脂からなる接着剤３１が塗布されている。このようなプリント基板１９には、計６個の挿通孔２１が穿設されており、各コイル１５Ｕ，１５Ｖ，１５Ｗの始端及び終端が挿通されるとともに、接着剤３１によってプリント基板１９が電磁コイル１３の外周面の一部に接着固定されている。
【００４９】
なお、本実施形態における接着剤３１は、従来公知のものからなる接着剤であれば、特に限定されるものではないが、絶縁性を有するものからなる接着剤であることが好ましく、例えば、エポキシ系、ポリイミド系、シリコン系又はウレタン系の樹脂からなる接着剤が好適に用いられる。
【００５０】
また、本実施形態におけるプリント基板１９は、電磁コイル１３の外周面上に接着固定されているが、可動子３の構成部材の一部に固定されていれば、特に限定されるものではなく、例えば、図８に示すように、上述したボビン１６に固定されていてもよいし、コイル保持部材１４に固定されていてもよい。
【００５１】
以上より、本実施形態におけるリニアモータによれば、接着剤３１によってプリント基板１９を電磁コイル１３の外周面上に接着固定させるので、電磁コイル１３とプリント基板１９との間に形成された空間を排除することが可能となり、これによって、リニアモータの小型化を図ることができる。
また、接着剤３１が絶縁性を有するものからなることで、電磁コイル１３とプリント基板１９との絶縁性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】第１実施形態におけるリニアモータの構成を示す斜視図である。
【図２】３相のコイルを接続する際の態様を示す斜視図である。
【図３】ボビンが具備された電磁コイルの構成を示す斜視図である。
【図４】第１実施形態における電磁コイルとプリント基板との接続態様を示す側面図である。
【図５】電磁コイルにおけるコイル線の配線構成を示す概念図である。
【図６】第１実施形態における電磁コイルとプリント基板との他の接続態様を示す側面図である。
【図７】第２実施形態における電磁コイルとプリント基板との接続態様を示す側面図である。
【図８】ボビンとプリント基板との接続態様を示す斜視図である。
【図９】従来技術における電磁コイルとプリント基板との接続態様を示す斜視図である。
【図１０】従来技術における電磁コイルとプリント基板との接続態様を示す側面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１  リニアモータ
２  固定子
３  可動子
４  パイプ状部材
５  磁石
１３  電磁コイル
１４  コイル保持部材
１５Ｕ，１５Ｖ，１５Ｗ  コイル
１６  ボビン
１９  プリント基板
２０  コネクタ
２１  挿通孔
３１  接着剤
Ｌ  コイル線
【図１】
2007020270.tif 000003
【図２】
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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】
2007020270.tif 000009
【図８】
2007020270.tif 000010
【図９】
2007020270.tif 000011
【図１０】
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