(57)【要約】【課題】  従来技術によるリニアモータは、電機子と可動子の間に磁気吸引力が一方向に働くため、可動子の支持機構に大きな負担がかかり、構造に歪みが生じて様々な弊害を生じる。【解決手段】  本発明のリニアモータは、電機子巻線を有する固定子と永久磁石を有する可動子が相対的に移動可能な構成をするリニアモータであって、該リニアモータの固定子はリング状コアと電機子歯，電機子巻線で磁気回路を構成し、該電機子歯には空隙を介して前記可動子の永久磁石表裏両面に対向した電機子歯にスリット溝を配置し、該電機子歯のスリット溝に沿って走行可能な凸部材を永久磁石面に備えたことで、磁気吸引力を相殺し、かつ永久磁石からなる部材の剛性を高くする。【選択図】図１
2006320035.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電機子巻線を有するコアの電機子歯が空隙を介して永久磁石表裏両面に対向した構造で閉磁路を構成するリニアモータであって、前記電機子歯にスリット溝を走行方向に形成し、前記永久磁石は隣り合う磁極が異極になるように進行方向に沿って配置し、前記電機子歯のスリット溝に沿って走行可能な凸部材を備えたことを特徴とするリニアモータ。
【請求項２】
請求項１に記載のリニアモータにおいて、前記永久磁石表裏両面に対向する前記電機子歯に複数のスリット溝を走行方向に形成し、前記永久磁石は隣り合う磁極が異極になるように進行方向に沿って配置し、前記電機子歯の複数のスリット溝に沿って走行可能な複数の凸部材を永久磁石面に備えたことを特徴とするリニアモータ。
【請求項３】
請求項１に記載のリニアモータであって、前記永久磁石は隣り合う磁極が異極になるように進行方向に沿って配置し、進行方向に配置された該永久磁石表裏両面に凸部材を備えたことを特徴とするリニアモータ。
【請求項４】
電機子巻線を有する固定子と永久磁石を有する可動子が相対的に移動可能な構成をするリニアモータであって、該リニアモータの固定子はリング状コアと電機子歯，電機子巻線で磁気回路を構成し、該リング状コア一部には空隙を介して前記可動子の永久磁石表裏両面に対向した電機子歯を配置し、前記電機子歯にスリット溝を走行方向に形成し、該電機子歯のスリット溝に沿って走行可能な凸部材を永久磁石面に備えたことを特徴とするリニアモータ。
【請求項５】
請求項１に記載のリニアモータであって、前記リング状コアの内部に接する前記可動子の両脇、または両面には長手方向に沿って軸受け用の案内機構を設け、該案内機構に対向した支持機構を前記固定子に備えたことを特徴とするリニアモータ。
【請求項６】
請求項１に記載のリニアモータであって、前記固定子が固定的に支持され、前記可動子が移動することを特徴とするリニアモータ。
【請求項７】
請求項１に記載のリニアモータであって、前記可動子が固定的に支持され、前記固定子が移動することを特徴とするリニアモータ。
【請求項８】
請求項１に記載のリニアモータであって、前記永久磁石面に備える前記凸部材は電機子巻線を有するコアの比透磁率より小さい部材を用いることを特徴とするリニアモータ。
【請求項９】
電機子巻線を有する一次側と界磁磁極を有する可動子が相対的に移動可能な構成をするリニアモータであって、該リニアモータは更に一次側はリング状コアと電機子歯，電機子巻線で磁気回路を構成し、該リング状コア一部には空隙を介して前記可動子の永久磁石表裏両面に対向した電機子歯を配置し、前記電機子歯にスリット溝を走行方向に形成し、該電機子歯のスリット溝に沿って走行可能な凸部材を永久磁石面に備えたことを特徴とするリニアモータ。
【請求項１０】
請求項９に記載のリニアモータであって、前記永久磁石は隣り合う磁極が異極になるように進行方向に沿って配置し、進行方向に配置された該永久磁石表裏両面に凸部材を備えたことを特徴とするリニアモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はリニアモータに関し、特に、該リニアモータの固定子はリング状コアと電機子歯，電機子巻線で磁気回路を構成し、該リング状コア一部には空隙を介して前記永久磁石の可動子が往復駆動するリニアモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のリニアモータは、回転機を切り開いて直線上に展開した構造が主であり、電機子巻線を有する固定子と、該固定子と空隙を介して相対移動可能に支持された可動子で構成されている。従って、固定子と可動子との間には大きな磁気吸引力が働き、支持機構の負担が大きく、装置全体が大型化になる。従来のリニアモータの例として、特開２００３−２５０２６０号公報がある。
【特許文献１】特開２００３−２５０２６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが前記の従来技術によると、１つの固定子ユニットに複数の巻線が巻回されて、さらに、隣接する固定子磁極には相異なる巻線が巻回される構造になっており複雑である。
【０００４】
本発明の目的は、前記の欠点を解消するために、電機子巻線の配置方法を工夫しコンパクトな構造でありながら、かつ固定子と可動子との間に働く磁気吸引力が相殺し、永久磁石からなる部材の剛性を高くす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】
【０００５】
本発明のリニアモータは、電機子巻線を有する固定子と永久磁石を有する可動子が相対的に移動可能な構成をするリニアモータであって、該リニアモータの固定子はリング状コアと電機子歯，電機子巻線で磁気回路を構成し、該電機子歯には空隙を介して前記可動子の永久磁石表裏両面に対向した電機子歯にスリット溝を配置し、該電機子歯のスリット溝に沿って走行可能な凸部材を永久磁石面に備えたことを特徴とするリニアモータ。
【発明の効果】
【０００６】
リニアモータにおいて、永久磁石からなる部材の剛性を高くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。また、図中において、同一符号で示す構成要素は、同一物又は相当物である。
【０００８】
図１は本発明の一実施形態によるリニアモータの基本構成図を示す。
【０００９】
図１において、電機子巻線４を有する固定子と永久磁石を有する可動子２が相対的に移動可能な構成をするリニアモータであって、該リニアモータの固定子はリング状コア１と電機子歯３，電機子巻線４で磁気回路を構成し、該リング状コアの一部には空隙を介して前記可動子の永久磁石表裏両面に対向した電機子歯３にスリット溝１０を配置し、該電機子歯３のスリット溝１０に沿って走行可能な凸部材１１を永久磁石面に備えたことを特徴とするリニアモータである。
【００１０】
また、リング状コア一部には空隙を介して可動子２の永久磁石表裏両面に対向した電機子歯３が配置され、前記可動子の長手方向に沿ってガイドレール１２を備え、前記ガイドレール１２に合わせて支持機構１３がリング状コア１側に配置されている。複数のリング状コア１を組み立てるために、前記リング状コアの一部には貫通穴８を備えている。
【００１１】
可動子２の両脇には支持機構１３が配置されているが、該支持機構らの形状と可動子のガイドレール（図示せず）とは混合して組み合わせても構わない。また、支持方法についても、空気静圧軸受け、油静圧軸受けなどによる非接触支持方法と平面摺動，リニアガイドレールなどで支持する方法でも良い。
【００１２】
図２は本発明の一実施形態によるリニアモータのリング状コアの概念を示す。
【００１３】
図２において、奇数番目リング状コア１ａと愚数番目リング状コア１ｂには共通の電機子巻線４が配置されている概略を示す。図２（ｂ）において、リング状コアは二つしか示してないが、二つ以上の幾つ有っても電機子巻線４は共通の一つで配置可能である。
【００１４】
図３は本発明の一実施形態によるリニアモータのコイル配置を複数個にした概念を示す。
【００１５】
図３において、電機子巻線４はリング状コアの左右に分かれて配置された一例である。電機子巻線４は必ずしも各リング状コアに全体に対して、共通に巻く必要は無く可動子２の移動に不自由しない場所であれば何処に配置しても良い。電機子巻線は二つ示してあるが、一つだけ選択して組み合わせしても良い。
【００１６】
図８は磁気吸引力相殺形リニアモータの空隙を持つリング状コアと可動子の概念を示す。
【００１７】
図８において、リング状コア一部には空隙を介して可動子２の永久磁石表裏両面に対向した電機子歯３が配置されている。また、図９にも磁気吸引力相殺形リニアモータを示し、図８に述べたリニアモータ構造と類した組み合わせである。
【００１８】
図８や図９に示すリニアモータの可動子形状に対して、剛性を高くする構造の一例を図４に示す。
【００１９】
図４（ａ）は可動子の中央部に凸部材１１を備えた構造であり、図４（ｂ）は可動子２の長手方向の両脇に部材１２だけを備えた構造を示す。
【００２０】
また、可動子２は永久磁石７をＮ極，Ｓ極，Ｎ極，Ｓ極の順番になるように所定の間隔に配置して構成している。
【００２１】
図４の永久磁石７において、該永久磁石はスキューする場合、Ｎ極とＳ極間の所定の間隔を変化させる場合、永久磁石形状を四角以外の場合などもある。
【００２２】
また、図４に示す可動子２を構成する永久磁石の代わりに強磁性体を用いたリニアモータも可能であり、永久磁石と強磁性体を組み合わせた構造のリニアモータも可能である。更に、永久磁石の代わりに空心コイルによる電磁石、若しくは、強磁性体にコイルを巻いた電磁石をＮ極，Ｓ極，Ｎ極，Ｓ極の順番になるように配置した組み合わせのリニアモータも可能である。
【００２３】
図５は本発明の他の実施形態によるリニアモータのコアと可動子を示す。
【００２４】
リング状コア一部には空隙を介して可動子２の永久磁石表裏両面に対向した電機子歯３にはスリット溝１０を複数箇所（図５では上部３箇所，下部３箇所合計６箇所）配置した例を図５（ａ）に示し、電機子歯の溝形状に対応した可動子２の表裏両面に凸部材１１を複数個備えている例を図５（ｂ）に示す。
【００２５】
図６は本発明の他の実施形態によるリニアモータのコアと可動子を示す。
【００２６】
図６に示すように、可動子２の表裏両面には凸部材を複数個配置する際に、中央部から少しずらした場所や片面だけを可動子２の長手方向に沿って配置した概略図を示す。
【００２７】
図７は本発明の他の実施形態によるリニアモータのコアと可動子を示す。
【００２８】
Ｃ型リング状コア１の電機子歯３にスリット溝１０に沿って、可動子２は凸部材１１が備えた構造である。奇数番目リング状コア１ａには電機子巻線４ａが巻かれて、愚数番目リング状コア１ｂには電機子巻線４ｂが各々巻かれた構造を図７（ｂ）に示す。また、それらの可動子２に凸部材１１を備えた概略を図７（ｃ）に示す。
【００２９】
図１０は従来技術によるリニアモータの概略を示す。
【００３０】
図１０において、電機子歯３にはスリット溝１０が備えて無い形状である。
【００３１】
図１１はスリット溝有無によるリニアモータのコアを示す。
【００３２】
本発明のリニアモータの電機子歯３にスリット溝１０有りコア形状を図１１（ａ）に示し、図１０で示すような従来技術によるリニアモータのコア形状による電機子歯３にはスリット溝１０が備えて無い形状を図１１（ｂ）に示す。
【００３３】
図１２は本発明のリニアモータを用いたサーボ制御システム構成図を示す。
【００３４】
本発明のリニアモータ２０は移動体２１と連結され、ドライバ２２，コントローラ２３，変位センサー２４などから構成され、目標指令に従って駆動するシステムである。図
１２では、変位センサー２４を用いたクロースループ制御システム構成を示しているが、用途によっては変位センサー無しのオープンループ制御も可能である。また、電流センサー、磁極検出センサーなど（図示せず）を用いて高精度，高性能のサーボ制御システム構成が可能である。
【００３５】
図１２において、変位センサー２４は従来のリニアモータと同じく、可動子２の長手方向に沿ってエンコーダスケール（図示せず）が配置されると共に、該エンコーダスケールに対向する場所には、エンコーダ検出器（図示せず）を設け、直線駆動装置として使う。
【００３６】
上記に示す本発明のリニアモータにおいて、リング状コア、または電機子歯などに配置される電機子巻線の一例について述べたが、お互いに混合して組み合わせた配置でも構わない。
【００３７】
本発明のリニアモータの実施形態において、可動子が永久磁石側で、固定子が電機子巻線側をした組み合わせと、可動子が電機子巻線側に、固定子が永久磁石側にした組み合わせ両方とも成立する。
【００３８】
また、上記に述べた組み合わせの実施形態以外でも、一部だけを採用する組み合わせによるものでも良い。各図で示すリニアモータの各々の構成要素は図番に関係なく、跨って組み合わせにしても良いし、それらの組み合わせをモールドすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施形態によるリニアモータの基本。
【図２】本発明の一実施形態によるリニアモータのリング状コア。
【図３】本発明の一実施形態によるリニアモータのコイル配置。
【図４】本発明の一実施形態によるリニアモータの可動子。
【図５】本発明の他の実施形態によるリニアモータのコアと可動子（その１）。
【図６】本発明の他の実施形態によるリニアモータのコアと可動子（その２）。
【図７】本発明の他の実施形態によるリニアモータのコアと可動子（その３）。
【図８】リニアモータの空隙を持つリング状コアと可動子（その１）。
【図９】リニアモータの空隙を持つリング状コアと可動子（その２）。
【図１０】従来技術のリニアモータ。
【図１１】スリット溝有無によるリニアモータのコア。
【図１２】本発明のリニアモータを用いたサーボ制御システム構成図。
【符号の説明】
【００４０】
１…リング状コア、２…可動子、３…電機子歯、４…電機子巻線、７…永久磁石、８…貫通穴、１０…支持スリット溝、１１…凸部材、１２…ガイドレール、１３…支持機構
（軸受け）。
【図１】
2006320035.tif 000003
【図２】
2006320035.tif 000004
【図３】
2006320035.tif 000005
【図４】
2006320035.tif 000006
【図５】
2006320035.tif 000007
【図６】
2006320035.tif 000008
【図７】
2006320035.tif 000009
【図８】
2006320035.tif 000010
【図９】
2006320035.tif 000011
【図１０】
2006320035.tif 000012
【図１１】
2006320035.tif 000013
【図１２】
2006320035.tif 000014