(57)【要約】【課題】電磁石の磁束を効率的に利用することができるリニアモータ装置を提供する。【解決手段】リニアモータ装置は、上枠に対して引き戸を所定方向に移動させるリニアモータ装置であり、引き戸に取り付けられる各々が筒状の３つの電磁石４１であって、所定方向に沿って間隔をあけて並んで配置された３つの電磁石４１を備える。３つの電磁石４１のそれぞれは、コイル部４１ａ、及び、コイル部４１ａの所定方向における両端部に配置された端ヨーク部４１ｂとを有する。所定方向における、３つの電磁石４１のうち隣り合う２つの電磁石４１の間の距離は、所定方向における複数の永久磁石３１ａの２つ分の長さをＬとした場合、Ｌ×ｎ（ｎは、自然数）である。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物に対して移動対象物を所定方向に移動させるリニアモータ装置であって、
前記移動対象物に取り付けられる各々が筒状の３つの電磁石であって、前記所定方向に沿って間隔をあけて並んで配置された３つの電磁石と、
同極同士が対向するように前記所定方向に沿って並んで配置された複数の永久磁石を含み、前記構造物に取り付けられる棒状磁石体であって、前記３つの電磁石の内側を通る棒状磁石体と、
前記移動対象物に取り付けられ、前記３つの電磁石を駆動する駆動回路と、
前記構造物に取り付けられ、前記駆動回路に非接触で給電を行う非接触給電回路とを備え、
前記３つの電磁石のそれぞれは、コイル部、及び、前記コイル部の前記所定方向における両端部に配置されたヨーク部とを有し、
前記所定方向における、前記３つの電磁石のうち隣り合う２つの電磁石の間の距離は、前記所定方向における前記複数の永久磁石の２つ分の長さをＬとした場合、Ｌ×ｎ（ｎは、自然数）である
リニアモータ装置。
【請求項２】
前記３つ電磁石のそれぞれは、当該電磁石が有する前記コイル部を外側から囲む筒状ヨーク部を有する
請求項１に記載のリニアモータ装置。
【請求項３】
前記駆動回路は、３相交流電力を前記３つの電磁石に供給することによって、前記３つの電磁石を駆動する
請求項１または２に記載のリニアモータ装置。
【請求項４】
前記非接触給電回路は、
交流電源から得られる交流電力を直流電力に変換して出力する第一のＡＣ−ＤＣ変換回路と、
前記第一のＡＣ−ＤＣ変換回路から出力される直流電力を交流電力に変換して出力する第一のインバータ回路と、
前記第一のインバータ回路から出力される交流電力を前記駆動回路に非接触で送電する送電部とを有し、
前記駆動回路は、
前記送電部によって送電された交流電力を受電する受電部と、
前記受電部によって受電された交流電力を直流電力に変換して出力する第二のＡＣ−ＤＣ変換回路と、
前記第二のＡＣ−ＤＣ変換回路から出力される直流電力を前記３相交流電力に変換し、変換した前記３相交流電力を前記３つの電磁石に供給する第二のインバータ回路とを有する
請求項３に記載のリニアモータ装置。
【請求項５】
前記送電部は、前記所定方向に沿って延びるライン型コイルを含み、
前記受電部は、前記ライン型コイルから交流電力の供給を受けるコイルを含む
請求項４に記載のリニアモータ装置。
【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装置と、
前記移動対象物である引き戸とを備える
引き戸装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動対象物を所定方向に移動させるリニアモータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータにより引き戸を自動的に開閉する引き戸の開閉装置が知られている。このような引き戸の開閉装置にリニアモータ装置を使用することが検討されている。特許文献１には、リニアモータ装置の移動体側のコイルへの非接触給電を行うことができる非接触給電装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１２３３１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
リニアモータ装置においては、電磁石の磁束を効率的に利用して移動対象物に推進力を与えることが課題となる。
【０００５】
本発明は、電磁石の磁束を効率的に利用することができるリニアモータ装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係るリニアモータ装置は、構造物に対して移動対象物を所定方向に移動させるリニアモータ装置であって、前記移動対象物に取り付けられる各々が筒状の３つの電磁石であって、前記所定方向に沿って間隔をあけて並んで配置された３つの電磁石と、同極同士が対向するように前記所定方向に沿って並んで配置された複数の永久磁石を含み、前記構造物に取り付けられる棒状磁石体であって、前記３つの電磁石の内側を通る棒状磁石体と、前記移動対象物に取り付けられ、前記３つの電磁石を駆動する駆動回路と、前記構造物に取り付けられ、前記駆動回路に非接触で給電を行う非接触給電回路とを備え、前記３つの電磁石のそれぞれは、コイル部、及び、前記コイル部の前記所定方向における両端部に配置されたヨーク部とを有し、前記所定方向における、前記３つの電磁石のうち隣り合う２つの電磁石の間の距離は、前記所定方向における前記複数の永久磁石の２つ分の長さをＬとした場合、Ｌ×ｎ（ｎは、自然数）である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一態様に係るリニアモータ装置は、電磁石の磁束を効率的に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施の形態に係るリニアモータ装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】図２は、実施の形態に係るリニアモータ装置の内部構造を示す図である。
【図３】図３は、実施の形態に係る本体ユニットの構造を示す図である。
【図４】図４は、実施の形態に係る第一取り付けユニットの構造を示す図である。
【図５】図５は、実施の形態に係る、複数の電磁石の詳細構造及び配置を示す図である。
【図６】図６は、実施の形態に係る第二取り付けユニットの構造を示す図である。
【図７】図７は、実施の形態に係るリニアモータ装置の機能構成を示すブロック図である。
【図８】図８は、実施の形態に係るリニアモータ装置の、非接触給電回路及び駆動回路の回路図である。
【図９】図９は、比較例に係る電磁石の配置を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施の形態に係るリニアモータ装置について、図面を参照しながら説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００１０】
なお、各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化される場合がある。
【００１１】
また、以下の実施の形態においては、天井側を「上」、床面側を「下」のように表現する場合がある。また、以下の実施の形態における所定方向は、特に断りの無い限り、リニアモータ装置の移動対象物の移動方向を意味する。また、図面において、永久磁石のＮ極は、「Ｎ」と記載され、永久磁石のＳ極は、「Ｓ」と記載される。
【００１２】
（実施の形態）
［全体構成］
以下、実施の形態に係るリニアモータ装置の構成について図面を用いて説明する。図１は、実施の形態に係るリニアモータ装置の概略構成を示す模式図である。図２は、実施の形態に係るリニアモータ装置の内部構造を示す図である。
【００１３】
図１及び図２に示されるように、実施の形態に係るリニアモータ装置３００は、第一取り付けユニット３０１と、第二取り付けユニット３０２（図１に図示）と、本体ユニット３０３とを備える。なお、図２では、図１に示される筐体３５０の図示が省略されている。
【００１４】
リニアモータ装置３００は、上枠２０（鴨居）に対して引き戸４０を所定方向に移動させる装置である。リニアモータ装置３００は、言い換えれば、リニアアクチュエータ装置である。リニアモータ装置３００は、具体的には、上枠２０に取り付けられた本体ユニット３０３が有するレール３０に沿って引き戸４０を移動させる。引き戸４０は、移動対象物の一例である。引き戸４０は、いわゆる上吊り式の引き戸であり、第一ローラー３２１及び第二ローラー３２２がレール３０に引っかかることにより、本体ユニット３０３（上枠２０）に吊り下げられる。
【００１５】
［本体ユニット］
まず、本体ユニット３０３について図１及び図２に加えて図３を参照しながら説明する。図３は、本体ユニットの構造を示す図である。
【００１６】
図３に示されるように、本体ユニット３０３は、レール３０と、棒状磁石体３１と、非接触給電回路６０と、筐体３５０（図１に図示）とを有する。非接触給電回路６０には、ライン型コイル６５が含まれる。
【００１７】
筐体３５０は、レール３０、棒状磁石体３１、及び、非接触給電回路６０を収容し、引き戸４０の上方に位置する上枠２０などの構造物に取り付けられる筐体である。筐体３５０は、上枠２０に内蔵されてもよい。なお、リニアモータ装置３００の完成状態においては、第一取り付けユニット３０１の一部（第一ローラー３２１、駆動回路５０（ピックアップコイル５１）、複数の電磁石４１）、及び第二取り付けユニット３０２の一部（第二ローラー３２２）も筐体３５０に収容される。
【００１８】
筐体３５０は、所定方向に長い略直方体状である。図示されないが、筐体３５０の下面（底板）には、第一取り付けユニット３０１および第二取り付けユニット３０２を所定方向に移動させるために、所定方向に長いスリットが設けられている。
【００１９】
筐体３５０は、具体的には、アルミニウムなどの金属により形成されるが、樹脂によって形成されてもよい。筐体３５０が金属により形成される場合、当該筐体３５０は、磁気シールドとしても機能する。
【００２０】
レール３０は、筐体３５０の底板の上面に設けられる、所定方向に延びるレールである。実施の形態では、レール３０は、２本設けられる。２本のレール３０の間には、軸体３４３ａ及び軸体３４３ｂが通される。レール３０の上面は、走行面であり、第一ローラー３２１及び第二ローラー３２２は、当該走行面を所定方向に転がる。レール３０は、ステンレスなどの金属により形成されてもよいし、樹脂により形成されてもよい。なお、レール３０は、筐体３５０の一部として形成されてもよい。例えば、筐体３５０の底板がレール３０として用いられてもよい。
【００２１】
棒状磁石体３１は、本体ユニット３０３が上枠２０に内蔵または外付けされることにより、筐体３５０を介して上枠２０に取り付けられる。棒状磁石体３１は、例えば、筐体３５０内の天板から吊り下げられるが、その他の方法で筐体３５０に固定されてもよい。棒状磁石体３１は、同極同士が対向するように所定方向に沿って並んで配置された複数の永久磁石３１ａを含む。棒状磁石体３１は、所定方向を長手方向（高さ方向）とする円柱状である。
【００２２】
複数の永久磁石３１ａのうちの一の永久磁石３１ａのＮ極は、他の永久磁石３１ａのＮ極と接合されている。同様に、複数の永久磁石３１ａのうちの一の永久磁石３１ａのＳ極は、他の永久磁石３１ａのＳ極と接合されている。複数の永久磁石３１ａのそれぞれは、実質的に同一の仕様である。つまり、複数の永久磁石３１ａのそれぞれは、略同じ形状であり、所定方向における長さが略等しい。なお、ここでの「略」とは、永久磁石３１ａの製造上の寸法誤差などを含むという意味である。
【００２３】
永久磁石３１ａとしては、例えば、フェライト磁石が採用されるが、アルニコ磁石、または、ネオジム磁石などが採用されてもよく、永久磁石３１ａを形成する磁性材料は、特に限定されない。なお、永久磁石３１ａの個数は、特に限定されない。
【００２４】
棒状磁石体３１は、複数の電磁石４１の内側に通される。なお、複数の電磁石４１と棒状磁石体３１との間には、隙間（空気層）がある。棒状磁石体３１の長さ及び棒状磁石体３１の所定方向における配置位置は、例えば、引き戸４０の可動範囲が確保されるように定められる。
【００２５】
非接触給電回路６０は、筐体３５０内の、所定方向における端部に配置され、第一取り付けユニット３０１が有する駆動回路５０に非接触で給電を行う回路である。非接触給電回路６０は、本体ユニット３０３が上枠２０に内蔵または外付けされることにより、上枠２０に取り付けられる。図２及び図３に示されるように、非接触給電回路６０は、レール３０の上面に配置されてもよいが、第一ローラー３２１または第二ローラー３２２の走行を妨げないように、第一ローラー３２１及び第二ローラー３２２よりも上方に配置され、筐体３５０の一部等によって保持されていてもよい。
【００２６】
非接触給電回路６０は、具体的には、ライン型コイル６５を含み、ライン型コイル６５を通じて駆動回路５０に非接触で給電を行う。非接触給電回路６０の具体的な回路構成については後述する。
【００２７】
ライン型コイル６５は、送電コイルの一例であって、交流電力を駆動回路５０に非接触で送電する。ライン型コイル６５は、所定方向に長い長尺環状のコイルであり、ピックアップコイル５１に接触しないように近接して配置される。
【００２８】
ライン型コイル６５は、複数の永久磁石３１ａから発せられる磁界の影響を低減するために、複数の永久磁石３１ａを避けて配置される。具体的には、ライン型コイル６５のループの間（ループの中）には、ピックアップコイル５１のみが配置され、駆動回路５０及び電磁石４１は配置されない。これにより、ライン型コイル６５のループの間で生じる磁界（磁場）の、駆動回路５０及び電磁石４１に与える影響を低減できる。
【００２９】
ライン型コイル６５は、例えば、銅の芯線がエナメルで絶縁被覆されたエナメル線により形成されるが、他の電線により形成されてもよい。なお、ライン型コイル６５に供給される交流電力の周波数は、例えば、１００ｋＨｚ程度である。
【００３０】
［第一取り付けユニット］
次に、第一取り付けユニット３０１について、図１及び図２に加えて図４を参照しながら説明する。図４は、第一取り付けユニット３０１の構造を示す図である。
【００３１】
第一取り付けユニット３０１は、引き戸４０をリニアモータ装置３００に取り付けるためのユニットであり、第二取り付けユニット３０２とペアで使用されるユニットである。第一取り付けユニット３０１は、所定方向における、引き戸４０の一方の端部に取り付けられる。第一取り付けユニット３０１は、具体的には、引き戸４０の一方の端部において、上方に位置する角部に取り付けられる。第一取り付けユニット３０１は、第一取り付け部材３１１と、第一ローラー３２１と、軸受け部３２１ａと、駆動回路５０と、複数の電磁石４１と、軸体３４３ａと、接続部材３３０とを備える。また、駆動回路５０には、ピックアップコイル５１が含まれる。
【００３２】
第一取り付け部材３１１は、下面が湾曲した略直方体状の部材である。第一取り付け部材３１１は、樹脂により形成されてもよいし、金属により形成されてもよい。また、第一取り付け部材３１１の内部には、空間があってもよい。
【００３３】
第一取り付けユニット３０１は、第一取り付け部材３１１が引き戸４０の一方の端部に設けられた第一凹部３４１に嵌まることにより引き戸４０の一方の端部に取り付けられる。第一凹部３４１は、より具体的には、引き戸４０の一方の端部において、上方に位置する角部に設けられる。第一取り付け部材３１１は、例えば、所定方向におけるスライド挿入によって第一凹部３４１に嵌まるが、下方へのスライド挿入によって第一凹部３４１に嵌まってもよい。
【００３４】
また、詳細については図示されないが、第一取り付け部材３１１は、例えば、爪などの抜け止め構造を有し、当該抜け止め構造により、第一取り付け部材３１１が第一凹部３４１に嵌まった状態が維持される。なお、第一取り付け部材３１１は、第一凹部３４１に嵌まった状態で接着されてもよいし、第一凹部３４１に嵌まった状態でねじ止めされてもよい。
【００３５】
第一ローラー３２１は、引き戸４０をレール３０に引っかけ、かつ、引き戸４０をレール３０に対して滑らかに移動させるための車輪であり、レール３０の走行面を所定方向に転がる。第一ローラー３２１は、樹脂により形成されてもよいし、金属により形成されてもよい。
【００３６】
第一ローラー３２１の回転軸は、軸受け部３２１ａによって回転可能に支持されている。実施の形態では、第一取り付けユニット３０１は、第一ローラー３２１を複数備えるが、少なくとも１つ備えればよい。
【００３７】
軸体３４３ａは、第一取り付け部材３１１と、第一ローラー３２１とを接続して一体的に保持するための部材である。軸体３４３ａは、樹脂により形成されてもよいし、金属により形成されてもよい。
【００３８】
軸体３４３ａの一方の端部には、第一取り付け部材３１１が接続され、軸体３４３ａの他方の端部には、第一ローラー３２１の軸受け部３２１ａが接続される。軸体３４３ａは、２本のレール３０の間を通る。第一ローラー３２１は、レール３０の上方（天井側）に位置し、第一取り付け部材３１１は、レール３０の下方（床面側）に位置する。
【００３９】
接続部材３３０は、平面視形状が矩形の板状部材であり、第一ローラー３２１と、軸受け部３２１ａと、駆動回路５０（ピックアップコイル５１）と、複数の電磁石４１とを一体的に保持するための部材である。接続部材３３０は、樹脂により形成されてもよいし、金属により形成されてもよい。
【００４０】
接続部材３３０は、一方の主面（下面）がレール３０と対向し、長手方向が所定方向に沿うように配置される。接続部材３３０の他方の主面（上面）には、複数の電磁石４１及び駆動回路５０（より詳細には、ピックアップコイル５１を除いた駆動回路５０）が、所定方向に並んで配置される。接続部材３３０の他方の主面においては、駆動回路５０のほうが、複数の電磁石４１よりも第一ローラー３２１（軸受け部３２１ａ）の近くに配置されている。複数の電磁石４１は、接続部材３３０の上面に所定方向に並んで配置されている。
【００４１】
接続部材３３０の長手方向の一端に位置する側面（端面）には、第一ローラー３２１の軸受け部３２１ａが接続される。接続部材３３０の短手方向の一端に位置する側面（端面）には、ピックアップコイル５１のコイルボビン５１ａが接続されている。なお、接続部材３３０の長手方向の他端に位置する側面（端面）には、別のローラー（別のローラーの軸受け部）がさらに接続されてもよい。
【００４２】
なお、軸体３４３ａ及び接続部材３３０は、一例であり、第一取り付け部材３１１、第一ローラー３２１、駆動回路５０、及び、複数の電磁石４１を一体的に保持するためにその他の態様の部材が用いられてもよい。
【００４３】
複数の電磁石４１は、複数の永久磁石３１ａの磁力（磁束）を用いて引き戸４０を移動させるためのデバイスである。複数の電磁石４１は、第一取り付けユニット３０１が引き戸４０に取り付けられることにより、引き戸４０に取り付けられる。
【００４４】
複数の電磁石４１は、接続部材３３０の上方に所定方向に沿って間隔をあけて並んで配置される。以下、複数の電磁石４１について図５をさらに参照しながら説明する。図５は、複数の電磁石４１の詳細構造及び配置を示す図である。なお、図５において、複数の電磁石４１は、模式的な断面が示されている。
【００４５】
図５に示されるように、複数の電磁石４１のそれぞれは、筒状（より具体的には、円筒状）であり、筒軸が所定方向に沿うように配置される。複数の電磁石４１の内側には、棒状磁石体３１が通る。複数の電磁石４１のそれぞれは、例えば、接続部材３３０の上方に支柱３３１によって支持されるが、支柱３３１以外の支持部材によって支持されてもよい。
【００４６】
電磁石４１は、コイル部４１ａと、コイル部４１ａの所定方向における両端部に配置された端ヨーク部４１ｂと、コイル部４１ａを外側から囲む筒状ヨーク部４１ｃとを有する。
【００４７】
コイル部４１ａは、磁性材料により形成された円筒状の芯材に、電線が周方向に沿って巻きつけられることによって形成される。芯材は、例えば、鉄であり、電線は、例えば、銅の芯線がエナメルで絶縁被覆されたエナメル線であるが、芯材として採用される材料及び電線として採用される材料は、特に限定されない。コイル部４１ａ（コイル部４１ａが備える上記電線）は、駆動回路５０と電気的に接続されている。
【００４８】
端ヨーク部４１ｂ及び筒状ヨーク部４１ｃは、コイル部４１ａの磁束を集中する磁気ギャップを形成するヨークである。このようなヨーク部により、電磁石４１（ヨーク）と永久磁石３１ａとの間の吸引反発力が高められる。したがって、ヨーク部によれば、リニアモータ装置３００は、永久磁石３１ａにフェライト磁石等の一般的な磁石が用いられる場合であっても、引き戸４０に大きな推進力を与えることができる。
【００４９】
端ヨーク部４１ｂは、コイル部４１ａの所定方向における両端部に配置されるヨークである。言い換えれば、２つの端ヨーク部４１ｂは、所定方向においてコイル部４１ａを挟んでいる。端ヨーク部４１ｂは、中心部に棒状磁石体３１を通すための開口を有する円板状（円環状）である。
【００５０】
筒状ヨーク部４１ｃは、コイル部４１ａを外側から囲む筒状のヨークである。筒状ヨーク部４１ｃは、具体的には、円筒状である。なお、電磁石４１は、筒状ヨーク部４１ｃを備えていなくてもよい。
【００５１】
なお、端ヨーク部４１ｂ及び筒状ヨーク部４１ｃは、例えば、鉄などの金属、フェライト、またはケイ素などによって形成される。端ヨーク部４１ｂ及び筒状ヨーク部４１ｃは、一体形成されてもよいし、それぞれ別体として形成されてもよい。端ヨーク部４１ｂ及び筒状ヨーク部４１ｃのそれぞれは、コイル部４１ａと直接または接着剤を介して接触している。
【００５２】
リニアモータ装置３００が備える複数の電磁石４１の数は、三相モータ制御に対応して３つであるが、リニアモータ装置３００は、少なくとも３つの電磁石４１を備えればよい。リニアモータ装置３００は、４つ以上（例えば、６つ以上の３の倍数）の電磁石４１を備えてもよい。
【００５３】
上述のように、リニアモータ装置３００において、３つの電磁石４１は、所定方向に沿って間隔をあけて並んで配置されている。ここで、図５に示されるように、所定方向における、３つの電磁石のうち隣り合う２つの電磁石４１の間の距離は、所定方向における複数の永久磁石３１ａの２つ分の長さと同じである。永久磁石３１ａの所定方向における長さをＬ／２とすると、３つの電磁石４１のうち隣り合う２つの電磁石４１の間の距離はＬである。このような配置によって得られる効果については後述する。
【００５４】
なお、実施の形態において、２つの電磁石４１の間の距離とは、一の電磁石４１の所定方向における一方の端面（一方の端部に配置された端ヨーク部４１ｂの端面）から、当該一の電磁石４１に隣り合う電磁石４１の所定方向における他方の端面（他方の端部に配置された端ヨーク部４１ｂの端面）までの距離である。
【００５５】
駆動回路５０は、非接触給電回路６０から供給される電力を用いて複数の電磁石４１を駆動する。駆動回路５０は、具体的には、複数の電磁石４１のそれぞれの極性を順次切り替える。駆動回路５０は、第一取り付けユニット３０１が引き戸４０に取り付けられることにより、引き戸４０に取り付けられる。駆動回路５０は、ピックアップコイル５１を含む。
【００５６】
ピックアップコイル５１は、受電コイルの一例であって、ライン型コイル６５から非接触で給電を受ける。ピックアップコイル５１は、コイルボビン５１ａに電線５１ｂが巻きつけられることによって形成される。コイルボビン５１ａは、例えば、樹脂または磁性材料により形成され、電線５１ｂは、例えば、銅の芯線がエナメルで絶縁被覆されたエナメル線である。
【００５７】
ピックアップコイル５１は、上方から見た場合に、電線５１ｂの巻回軸の方向がライン型コイル６５の長手方向（レール３０が延びる方向）と垂直に交差するように配置される。このような配置により、ピックアップコイル５１は、電磁誘導によってライン型コイル６５から交流電力を受電することができる。ピックアップコイル５１は、引き戸４０が移動すると、ライン型コイル６５に沿って移動するため、引き戸４０の移動により給電が途絶えることはない。
【００５８】
なお、駆動回路５０は、一部または全部が第一取り付け部材３１１内の空間に収容されてもよい。この場合、駆動回路５０と複数の電磁石４１（複数のコイル部４１ａ）とは、例えば、リード線などで電気的に接続される。
【００５９】
［第二取り付けユニット］
次に、第二取り付けユニット３０２について、図１に加えて図６を参照しながら説明する。図６は、第二取り付けユニット３０２の構造を示す図である。
【００６０】
第二取り付けユニット３０２は、引き戸４０をリニアモータ装置３００に取り付けるためのユニットであり、第一取り付けユニット３０１とペアで使用されるユニットである。第二取り付けユニット３０２は、所定方向における、引き戸４０の他方の端部に取り付けられる。第二取り付けユニット３０２は、具体的には、引き戸４０の他方の端部において、上方に位置する角部に取り付けられる。第二取り付けユニット３０２は、第二取り付け部材３１２と、第二ローラー３２２と、軸受け部３２２ａと、軸体３４３ｂとを備える。
【００６１】
第二取り付け部材３１２は、下面が湾曲した略直方体状の部材である。第二取り付け部材３１２は、樹脂により形成されてもよいし、金属により形成されてもよい。また、第二取り付け部材３１２の内部には、空間があってもよい。
【００６２】
第二取り付けユニット３０２は、第二取り付け部材３１２が引き戸４０の他方の端部に設けられた第二凹部３４２に嵌まることにより引き戸４０の他方の端部に取り付けられる。第二凹部３４２は、より具体的には、引き戸４０の他方の端部において、上方に位置する角部に設けられる。第二取り付け部材３１２は、例えば、所定方向におけるスライド挿入によって第二凹部３４２に嵌まるが、下方へのスライド挿入によって第二凹部３４２に嵌まってもよい。
【００６３】
また、詳細については図示されないが、第二取り付け部材３１２は、例えば、爪などの抜け止め構造を有し、当該抜け止め構造により、第二取り付け部材３１２が第二凹部３４２に嵌まった状態が維持される。なお、第二取り付け部材３１２は、第二凹部３４２に嵌まった状態で接着されてもよいし、第二凹部３４２に嵌まった状態でねじ止めされてもよい。
【００６４】
第二ローラー３２２は、引き戸４０をレール３０に引っかけ、かつ、引き戸４０をレール３０に対して滑らかに移動させるための車輪であり、レール３０の走行面を所定方向に転がる。第二ローラー３２２は、樹脂により形成されてもよいし、金属により形成されてもよい。
【００６５】
第二ローラー３２２の回転軸は、軸受け部３２２ａによって回転可能に支持されている。実施の形態では、第二取り付けユニット３０２は、第二ローラー３２２を複数備えるが、少なくとも１つ備えればよい。
【００６６】
軸体３４３ｂは、第二取り付け部材３１２と、第二ローラー３２２とを接続して一体的に保持するための部材である。軸体３４３ｂは、樹脂により形成されてもよいし、金属により形成されてもよい。
【００６７】
軸体３４３ｂの一方の端部には、第二取り付け部材３１２が接続され、軸体３４３ｂの他方の端部には、第二ローラー３２２の軸受け部３２２ａが接続される。軸体３４３ｂは、２本のレール３０の間を通り、これにより、第二ローラー３２２がレール３０の上方（天井側）に位置し、第二取り付け部材３１２がレール３０の下方（床面側）に位置する。
【００６８】
［回路構成］
次に、非接触給電回路６０及び駆動回路５０の具体的な回路構成について、ブロック図と回路図とを用いて説明する。図７は、リニアモータ装置３００の機能構成を示すブロック図である。図８は、非接触給電回路６０及び駆動回路５０の回路図である。なお、図７では、上枠２０、引き戸４０、複数の永久磁石３１ａも模式的に図示されている。
【００６９】
まず、上枠２０に設けられる非接触給電回路６０について説明する。図７及び図８に示されるように、非接触給電回路６０は、第一のＡＣ−ＤＣ変換回路６１と、第一のＤＣ−ＤＣ変換回路６２と、第一のインバータ回路６３と、第一制御部６４と、ライン型コイル６５とを有する。図７及び図８では、非接触給電回路６０に交流電力を供給する交流電源７０も図示されている。交流電源７０は、例えば、商用系統（電力系統）であり、交流電源７０から得られる交流電力は、周波数が５０Ｈｚまたは６０Ｈｚであり、かつ、実効値が１００Ｖである。
【００７０】
第一のＡＣ−ＤＣ変換回路６１は、交流電源７０から得られる交流電力を直流電力に変換して出力する。第一のＡＣ−ＤＣ変換回路６１は、交流電力を全波整流して直流電圧を出力する４つのダイオードからなるブリッジ型の全波整流回路と、整流回路で整流された電力を平滑化する平滑コンデンサとからなる。なお、第一のＡＣ−ＤＣ変換回路６１の具体的な構成は、このような構成に限定されず、交流電力を直流電力に変換できるのであればどのような回路が用いられてもよい。
【００７１】
第一のＤＣ−ＤＣ変換回路６２は、第一のＡＣ−ＤＣ変換回路６１から出力される直流電力を第一のインバータ回路６３に適した直流電力に変換して出力する。第一のＤＣ−ＤＣ変換回路６２は、第一制御部６４によってトランジスタＳ０が高速にオン及びオフされることにより、第一のＡＣ−ＤＣ変換回路６１から出力される直流電力を降圧させるチョッピング式のＤＣ−ＤＣコンバータである。
【００７２】
なお、第一のＤＣ−ＤＣ変換回路６２の具体的な構成は、このような構成に限定されず、第一のＡＣ−ＤＣ変換回路６１から出力される直流電力を第一のインバータ回路６３に適した直流電力に変換できるのであればどのような回路が用いられてもよい。また、第一のＤＣ−ＤＣ変換回路６２は、第一のＡＣ−ＤＣ変換回路６１から出力される直流電力を変換する必要がない場合は、省略されてもよい。
【００７３】
第一のインバータ回路６３は、第一のＡＣ−ＤＣ変換回路６１から出力され、かつ、第一のＤＣ−ＤＣ変換回路６２によって変換された直流電力を交流電力にさらに変換して出力する。第一のインバータ回路６３は、トランジスタＳ１及びトランジスタＳ２が第一制御部６４によって交互にオン及びオフされるハーフブリッジ型のインバータ回路であるが、フルブリッジ型のインバータ回路であってもよく、特に限定されない。
【００７４】
第一制御部６４は、トランジスタＳ０、トランジスタＳ１、及び、トランジスタＳ２をオン及びオフするための制御信号を出力する制御部である。第一制御部６４は、プロセッサ、マイクロコンピュータ、または、専用回路などにより実現される。
【００７５】
ライン型コイル６５は、第一のインバータ回路６３から出力される交流電力を駆動回路５０に非接触で送電する。なお、コンデンサ６６は、ライン型コイル６５と、ピックアップコイル５１との共振周波数を調整し、電力の利用効率を高めるために挿入されており、必要でなければ省略されてよい。
【００７６】
次に、駆動回路５０について説明する。駆動回路５０は、ピックアップコイル５１と、第二のＡＣ−ＤＣ変換回路５２と、第二のＤＣ−ＤＣ変換回路５３と、第二のインバータ回路５４と、第二制御部５５とを備える。
【００７７】
ピックアップコイル５１は、ライン型コイル６５によって送電された交流電力を受電する。なお、コンデンサ５６は、ライン型コイル６５と、ピックアップコイル５１との共振周波数を調整し、電力の利用効率を高めるために挿入されており、必要でなければ省略されてよい。
【００７８】
第二のＡＣ−ＤＣ変換回路５２は、ピックアップコイル５１によって受電された交流電力を直流電力に変換する。第二のＡＣ−ＤＣ変換回路５２は、交流電力を全波整流して直流電圧を出力する４つのダイオードからなるブリッジ型の全波整流回路と、整流回路で整流された電力を平滑化する平滑コンデンサとからなる。なお、第二のＡＣ−ＤＣ変換回路５２の具体的な構成は、このような構成に限定されず、交流電力を直流電力に変換できるのであればどのような回路が用いられてもよい。
【００７９】
第二のＤＣ−ＤＣ変換回路５３は、第二のＡＣ−ＤＣ変換回路５２から出力される直流電力を第二のインバータ回路５４に適した直流電力に変換して出力する。第二のＤＣ−ＤＣ変換回路５３は、第二制御部５５によってトランジスタが高速にオン及びオフされることにより、第二のＡＣ−ＤＣ変換回路５２から出力される直流電力を降圧させるチョッピング式のＤＣ−ＤＣコンバータである。
【００８０】
なお、第二のＤＣ−ＤＣ変換回路５３の具体的な構成は、このような構成に限定されず、第二のＤＣ−ＤＣ変換回路５３から出力される直流電力を第二のインバータ回路５４に適した直流電力に変換できるのであればどのような回路が用いられてもよい。また、第二のＤＣ−ＤＣ変換回路５３は、第二のＡＣ−ＤＣ変換回路５２から出力される直流電力を変換する必要がない場合は、省略されてもよい。
【００８１】
第二のインバータ回路５４は、第二のＡＣ−ＤＣ変換回路５２によって変換された直流電力であって、かつ、第二のＤＣ−ＤＣ変換回路５３によって変換された直流電力を交流電力に変換し、変換した交流電力を複数の電磁石４１に供給する。第二のインバータ回路５４は、１２０度ずつ位相のずれた交流電力である３相交流電力を出力する３相インバータ回路であるが、特に限定されない。第二のインバータ回路５４から出力される３つの交流電力のそれぞれは、対応する１つの電磁石４１に印加される。
【００８２】
なお、第二のインバータ回路５４は、３つのハイサイドスイッチ（トランジスタ）と、３つのローサイドスイッチ（トランジスタ）とを有し、一のハイサイドスイッチと組になるローサイドスイッチには、当該一のハイサイドスイッチに印加される制御信号と位相が反転した制御信号が印加される。また、３つのハイサイドスイッチのそれぞれには、１２０度ずつ位相がずれた制御信号が印加される。３つのローサイドスイッチについても同様である。
【００８３】
第二制御部５５は、第二のＤＣ−ＤＣ変換回路５３が有するトランジスタ、並びに、第二のインバータ回路５４に含まれる、３つのハイサイドスイッチ及び３つのローサイドスイッチをオン及びオフするための制御信号を出力する制御部である。第二制御部５５は、プロセッサ、マイクロコンピュータ、または、専用回路などにより実現される。
【００８４】
［電磁石の配置］
次に、リニアモータ装置３００における電磁石の配置について比較例に係る電磁石４１の配置を参照しながら説明する。図９は、比較例に係る電磁石４１の配置を説明するための図である。
【００８５】
上述のように、３つの電磁石４１には３相交流電力が供給される。図９に示されるように例えば、３つの電磁石４１のうち左側の電磁石４１にはＵ相の交流電流が流れ、真ん中の電磁石にはＶ相の交流電流が流れ、右側の電磁石４１にはＷ相の交流電流が流れる。発明者らの知見によれば、このような３相交流電力を用いて３つの電磁石４１を駆動する駆動方式においては、図９のように永久磁石３１ａの２つ分の長さの範囲内に３つの電磁石４１を間隔をあけずに配置することで引き戸４０を効率的に移動させることができる。
【００８６】
しかしながら、図９の領域Ａに模式的に示されるように、比較例に係る電磁石４１の配置においては、隣り合う２つのヨーク部に流れ込む磁束の向きが互いに異なる時間帯においては、磁束が干渉して打ち消し合う。このため、電磁石４１と棒状磁石体３１との吸引反発力が低下し、十分な推進力が得られない場合がある。
【００８７】
これに対し、リニアモータ装置３００においては、上記図５に示されるように、所定方向における隣り合う２つの電磁石４１の間の距離は、所定方向における永久磁石３１ａの２つ分の長さであるＬだけ離れている。これにより、リニアモータ装置３００は、棒状磁石体３１における磁極の位置と、３つの電磁石４１の位置との相対的な関係を維持しながら、端ヨーク部４１ｂに流れ込む磁束が打ち消されることを抑制することができる。つまり、リニアモータ装置３００は、電磁石４１の磁束を効率的に利用し、引き戸４０に大きな推進力を与えることができる。
【００８８】
なお、３つの電磁石４１のうち隣り合う２つの電磁石４１の間の距離は、Ｌである必要はなく、Ｌ×ｎ（ｎは自然数）であればよい。また、３つの電磁石４１は等間隔に配置される必要はない。例えば、右側の電磁石４１（第一電磁石）及び真ん中の電磁石４１（第二電磁石）の間の距離と、真ん中の電磁石４１（第二電磁石）及び右側の電磁石４１（第三電磁石）の間の距離が異なってもよい。
【００８９】
［効果等］
以上説明したように、リニアモータ装置３００は、上枠２０に対して引き戸４０を所定方向に移動させるリニアモータ装置である。上枠２０は、構造物の一例であり、引き戸４０は、移動対象物の一例である。リニアモータ装置３００は、引き戸４０に取り付けられる各々が筒状の３つの電磁石であって、所定方向に沿って間隔をあけて並んで配置された３つの電磁石４１と、同極同士が対向するように所定方向に沿って並んで配置された複数の永久磁石３１ａを含み、上枠２０に取り付けられる棒状磁石体３１であって、３つの電磁石４１の内側を通る棒状磁石体３１と、引き戸４０に取り付けられ、３つの電磁石４１を駆動する駆動回路５０と、上枠２０に取り付けられ、駆動回路５０に非接触で給電を行う非接触給電回路６０とを備える。３つの電磁石４１のそれぞれは、コイル部４１ａ、及び、コイル部４１ａの所定方向における両端部に配置された端ヨーク部４１ｂとを有し、所定方向における、３つの電磁石４１のうち隣り合う２つの電磁石４１の間の距離は、所定方向における複数の永久磁石３１ａの２つ分の長さをＬとした場合、Ｌ×ｎ（ｎは、自然数）である。
【００９０】
これにより、リニアモータ装置３００は、棒状磁石体３１における磁極の位置と、３つの電磁石４１の位置との相対的な関係を維持しながら、端ヨーク部４１ｂに流れ込む磁束が打ち消されることを抑制することができる。つまり、リニアモータ装置３００は、電磁石４１の磁束を効率的に利用し、引き戸４０に大きな推進力を与えることができる。
【００９１】
また、３つ電磁石４１のそれぞれは、当該電磁石４１が有するコイル部４１ａを外側から囲む筒状ヨーク部４１ｃを有してもよい。
【００９２】
これにより、電磁石４１と棒状磁石体３１との間の吸引反発力を高めることができる。
【００９３】
また、駆動回路５０は、３相交流電力を３つの電磁石４１に供給することによって、３つの電磁石４１を駆動してもよい。
【００９４】
これにより、リニアモータ装置３００は、３相交流電力を３つの電磁石４１に供給することにより、引き戸４０を移動させることができる。
【００９５】
また、非接触給電回路６０は、交流電源７０から得られる交流電力を直流電力に変換して出力する第一のＡＣ−ＤＣ変換回路６１と、第一のＡＣ−ＤＣ変換回路６１から出力される直流電力を交流電力に変換して出力する第一のインバータ回路６３と、第一のインバータ回路６３から出力される交流電力を駆動回路５０に非接触で送電する送電部とを有してもよい。駆動回路５０は、送電部によって送電された交流電力を受電する受電部と、受電部によって受電された交流電力を直流電力に変換して出力する第二のＡＣ−ＤＣ変換回路５２と、第二のＡＣ−ＤＣ変換回路５２から出力される直流電力を３相交流電力に変換し、変換した３相交流電力を３つの電磁石４１に供給する第二のインバータ回路５４とを有する。
【００９６】
これにより、リニアモータ装置３００は、ＡＣ−ＤＣ変換回路及びインバータ回路を用いて非接触給電を行うことにより、３相交流電力を３つの電磁石４１に供給することができる。
【００９７】
また、送電部は、所定方向に沿って延びるライン型コイル６５を含み、受電部は、ライン型コイル６５から交流電力の供給を受けるピックアップコイル５１（コイル）を含んでもよい。
【００９８】
これにより、リニアモータ装置３００は、ライン型コイル６５及びピックアップコイル５１を用いて非接触給電を行うことにより、３相交流電力を３つの電磁石４１に供給することができる。
【００９９】
（他の実施の形態）
以上、実施の形態に係るリニアモータ装置について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。
【０１００】
例えば、上記実施の形態では、複数の磁石及び非接触給電回路は、上枠に取り付けられたが、下枠（敷居）に取り付けられてもよい。つまり、複数の磁石及び非接触給電回路は、床下に埋め込まれてもよい。
【０１０１】
また、実施の形態に係るリニアモータ装置は、人感センサを備え、人感センサが人を検知すると自動的に引き戸を開け、所定時間の経過後に閉じてもよい。つまり、リニアモータ装置は、自動ドアに適用されてもよい。リニアモータ装置は、例えば、ユーザが引き戸を開け始めたとき、または、ユーザが引き戸を閉め始めたときに、ユーザの引き戸の開閉をアシストしてもよい。この場合、リニアモータ装置は、例えば、ドアセンサを備え、ドアセンサの検出結果に基づいて、ユーザが引き戸を開け始めたとき、または、ユーザが引き戸を閉め始めたときに、引き戸の移動を開始してもよい。
【０１０２】
また、上記実施の形態では、引き戸は、住宅内に設置されるものとして説明されたが、上記実施の形態に係るリニアモータ装置は、ビルのエントランスに設けられたスライドドアなど、その他の引き戸を移動対象物とすることもできる。また、上記実施の形態に係るリニアモータ装置は、窓、カーテン、ブラインド、またはシャッターなどを移動対象物としてもよい。また、移動対象物は、屋内に設けられてもよいし、屋外に設けられてもよい。また、ユーザによって手動で移動可能な物品が移動対象物とされてもよい。
【０１０３】
また、移動対象物の移動方向は、特に限定されず、上記実施の形態に係るリニアモータ装置は、移動対象物を水平方向に移動させてもよいし、鉛直方向（垂直方向）に移動させてもよい。また、上記実施の形態に係るリニアモータ装置は、移動対象物を直線的に動かすだけでなく、カーブさせてもよい。
【０１０４】
また、上記実施の形態で説明された回路構成は、一例であり、本発明は上記回路構成に限定されない。つまり、上記回路構成と同様に、本発明の特徴的な機能を実現できる回路も本発明に含まれる。例えば、上記回路構成と同様の機能を実現できる範囲で、ある素子に対して、直列又は並列に、スイッチング素子（トランジスタ）、抵抗素子、又は容量素子等の素子を接続したものも本発明に含まれる。言い換えれば、上記実施の形態における「接続される」とは、２つの端子（ノード）が直接接続される場合に限定されるものではなく、同様の機能が実現できる範囲において、当該２つの端子（ノード）が、素子を介して接続される場合も含む。
【０１０５】
また、上記実施の形態において、各構成要素（例えば、第一制御部及び第二制御部）は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、ＣＰＵまたはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。
【０１０６】
また、本発明の全般的または具体的な態様は、他の装置またはシステムとして実現されてもよい。例えば、本発明は、上記実施の形態に係るリニアモータ装置と、引き戸とを備える引き戸装置として実現されてもよい。
【０１０７】
その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、または、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
【符号の説明】
【０１０８】
２０  上枠（構造物）
３１  棒状磁石体
３１ａ  永久磁石
４０  引き戸（移動対象物）
４１  電磁石
４１ａ  コイル部
４１ｂ  端ヨーク部（ヨーク部）
４１ｃ  筒状ヨーク部
５０  駆動回路
５１  ピックアップコイル（受電部）
５２  第二のＡＣ−ＤＣ変換回路
５４  第二のインバータ回路
６０  非接触給電回路
６１  第一のＡＣ−ＤＣ変換回路
６３  第一のインバータ回路
６５  ライン型コイル（送電部）
３００  リニアモータ装置
【図１】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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