(57)【要約】【課題】        リニアモータの新規な構成を採用することによって、移動速度−トルク特性の性能の向上を図った。【解決手段】  直線状に配列固定された一次側固定子と、運転時において、一方面が一次側固定子の配列面とある隙間を保って対向する位置に配置される二次側可動子と、一方面が二次側可動子の他方面とある隙間を保って対向する位置に配置される三次側可動子から構成され、一次側固定子、二次側可動子、三次側可動子に対し、電機子・電機子巻線・永久磁石・導体等より選択し組合わせて配列固定し、電機子や電機子巻線に適切な直流又は交流電源を給電する。【選択図】図１
2008161032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線状に配列固定された一次側固定子と、運転時において、一方面が前記一次側固定子の配列面とある隙間を保って対向する位置に配置される二次側可動子と、一方面が前記二次側可動子の他方面とある隙間を保って対向する位置に配置される三次側可動子から構成され、前記一次側固定子、二次側可動子、三次側可動子に対し、電機子・電機子巻線・永久磁石・導体等より選択し組合わせて配列固定し、前記電機子や電機子巻線に適切な直流又は交流電源を給電することにより、一次側固定子の配列中心と同方向に二次側可動子を駆動し、前記二次側可動子の配列中心と同方向に三次側可動子を駆動させたことを特徴とするリニアモータ。
【請求項２】
一次側固定子にＮ極磁石とＳ極磁石を交互に連続的に直線状に配列固定し、二次側可動子に電機子巻線を、また、三次側可動子に電機子をそれぞれ選択し配置したことを特徴とする請求項１記載のリニアモータ。
【請求項３】
一次側固定子に電機子巻線を連続的に直線状に配列固定し、前記一次側固定子の電機子巻線に対向する二次側可動子の位置に、Ｎ極磁石とＳ極磁石を交互に連続的に直線状に配列固定し、前記Ｎ極の永久磁石における三次側可動子側の各端部に、Ｎ極の永久磁石における各端部のみに接触するとともに三次側可動子に対向する面に複数の歯が刻み込まれた強磁性体の歯付Ｎ極固定板が固定され、また、前記Ｓ極の永久磁石における三次側可動子側の各端部に、Ｓ極の永久磁石における各端部のみに接触するとともに三次側可動子に対向する面に複数の歯が刻み込まれた強磁性体の歯付Ｓ極固定板が固定され、また、三次側可動子７ｃに互い違いに両電機子が配置固定され、前記両電機子の各極間が同一ピッチに設定されていることを特徴とするリニアパルスモータ。
【請求項４】
一次側固定子に二次側可動子の駆動方向と交差するように複数の導体棒を並列状に配列し、並列状に配列した各導体棒の両側を短絡棒ではさみ込んで梯子状に固定して一体化した梯子形誘導一次側固定子又は可変リラクタンス形誘導一次側固定子を、二次側可動子に電機子巻線を、また、三次側可動子に電機子をそれぞれ選択し配置したことを特徴とする請求項１記載のリニアモータ。
【請求項５】
無限軌道形の二次側可動子を採用したことを特徴とする請求項２及び請求項３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、直線運動を与える駆動系動力源として利用されているリニアモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】  前述したようにリニアモータは、直線運動を与える駆動系動力源として大形、長距離移動用のリニアモータカーや重量物輸送用の仕分け装置、また、微小距離の往復運動、高応答性、高精度位置決めを要求される機器、例えば、縦、横の寸法がそれぞれ１ミリ・メートル以下の小さな電子部品を基板上に載せる表面実装装置、さらに、長尺板の直線曲げ加工に使うプレスブレーキ等、工作機械の駆動系動力源として多数使用され、また、リニア応用特殊機器として、リニア振動アクチュエータ、リニア電磁ソレノイド、リニア電磁ポンプ等にも利用されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとしている課題】
【０００３】  リニアモータは基本的に回転形モータを直線状に展開した構造として考えられ、分類では回転形モータと類似している。
そして、従来形の回転式誘導モータの固定子と回転子を中心軸方向に切り開いて直線状に伸ばしたリニア誘導モータや、回転式同期モータを原形とし、一方の電機子と他方の界磁磁極との相互作用により電機子の移動磁界の移動速度の同期して界磁磁極側が移動するリニア同期モータの他にリニアパルスモータ、リニア直流モータ等、各種リニアモータが考案・実用化されている。
しかし、各種リニアモータに対し更なる高速度化や高性能化を望む声は大きい。
【０００４】  本発明の目的は、リニアモータの新規な構成を採用することによって、更なる高速度化や高性能化の向上を図ったリニアモータを提供することを目的としている。
【０００５】  そして、上記目的を果たすべく、本特許出願人と同一人物の出願による出願番号、特願２００５−３８１３８０において提案した、外側固定子の内側を中間回転子が回転し、前記中間回転子の内側を中央回転子が回転するという新規な構成の中央・中間回転子内転形モータや、特願２００６−３２６３２４において提案した、中央固定子の外側を中間回転子が回転し、前記中間回転子の外側を外側回転子が回転するという新規な構成の中間・外側回転子外転形モータを基本に新規な構成を採用したリニアモータを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、直線状に配列固定された一次側固定子と、運転時において、一方面が前記一次側固定子の配列面とある隙間を保って対向する位置に配置される二次側可動子と、一方面が前記二次側可動子の他方面とある隙間を保って対向する位置に配置される三次側可動子から構成され、前記一次側固定子、二次側可動子、三次側可動子に対し、電機子・電機子巻線・永久磁石・導体等より選択し組合わせて配列固定し、前記電機子や電機子巻線に適切な直流又は交流電源を給電することにより、一次側固定子の配列中心と同方向に二次側可動子を駆動し、前記二次側可動子の配列中心と同方向に三次側可動子を駆動させたことを特徴とする。
【０００７】  上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明に加えて、一次側固定子にＮ極磁石とＳ極磁石を交互に連続的に直線状に配列固定し、二次側可動子に電機子巻線を、また、三次側可動子に電機子をそれぞれ選択し配置したことを特徴とする。
【０００８】  上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明では、請求項１に記載の発明に加えて、一次側固定子に電機子巻線を連続的に直線状に配列固定し、前記一次側固定子の電機子巻線に対向する二次側可動子の位置に、Ｎ極磁石とＳ極磁石を交互に連続的に直線状に配列固定し、前記Ｎ極の永久磁石における三次側可動子側の各端部に、Ｎ極の永久磁石における各端部のみに接触するとともに三次側可動子に対向する面に複数の歯が刻み込まれた強磁性体の歯付Ｎ極固定板が固定され、また、前記Ｓ極の永久磁石における三次側可動子側の各端部に、Ｓ極の永久磁石における各端部のみに接触するとともに三次側可動子に対向する面に複数の歯が刻み込まれた強磁性体の歯付Ｓ極固定板が固定され、また、三次側可動子７ｃに互い違いに両電機子が配置固定され、前記両電機子の各極間が同一ピッチに設定されていることを特徴とする。
【０００９】  上記目的を達成するために、請求項４に記載の発明では、請求項１に記載の発明に加えて、一次側固定子に二次側可動子の駆動方向と交差するように複数の導体棒を並列状に配列し、並列状に配列した各導体棒の両側を短絡棒ではさみ込んで梯子状に固定して一体化した梯子形誘導一次側固定子又は可変リラクタンス形誘導一次側固定子を、二次側可動子に電機子巻線を、また、三次側可動子に電機子をそれぞれ選択し配置したことを特徴とする。
【００１０】上記目的を達成するために、請求項５に記載の発明では、請求項２及び請求項４に記載の発明に加えて、無限軌道形の二次側可動子を採用したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】  本発明は、上記解決手段により、以下に記載されるような効果を奏する。
請求項１に記載の本発明では、直線状に配列固定された一次側固定子と、運転時において、一方面が前記一次側固定子の配列面とある隙間を保って対向する位置に配置される二次側可動子と、一方面が前記二次側可動子の他方面とある隙間を保って対向する位置に配置される三次側可動子から構成され、前記一次側固定子、二次側可動子、三次側可動子に対し、電機子・電機子巻線・永久磁石・導体等より選択し組合わせて配列固定し、前記電機子や電機子巻線に適切な直流又は交流電源を給電することにより、一次側固定子の配列中心と同方向に二次側可動子を駆動し、前記二次側可動子の配列中心と同方向に三次側可動子を駆動させるという従来とは異なる構造の新規なリニアモータを提供することができる。
【００１２】  そして、一次側固定子に対して二次側可動子を駆動し、さらに一次側固定子上を駆動する二次側可動子上で三次側可動子を駆動させることによって、前記三次側可動子においては、一次側固定子上を駆動する二次側可動子の移動速度−トルク特性に、ニ次側可動子上を駆動する三次側可動子の移動速度−トルク特性が加わった移動速度−トルク特性を得ることができ、前記三次側可動子は高速度での移動が可能と成り、例えば、リニアモータカーのように、高速輸送システムの駆動力源としての採用が充分に考えられ、既に実用化されているリニアモータカーの更なる高速化が可能となる。
【００１３】  また、三次側可動子を二次側可動子の駆動方向と同方向は勿論、反対方向にも駆動させることもでき、さらに、ニ次側可動子上で駆動を停止させることもできる。よって、駆動中に繰り返される負荷の変動や駆動に対する微調整等、きめ細かく対応することが可能となる。
【００１４】  請求項２に記載の本発明では、一次側固定子にＮ極磁石とＳ極磁石を交互に連続的に直線状に配列固定し、二次側可動子に電機子巻線を、また、三次側可動子に電機子をそれぞれ選択し配置したことにより、上述した請求項１に記載の本発明の各長所に加え、効率・力率等、運動性能が誘導形リニアモータより優れた同期形リニアモータを提供することができる。
【００１５】  また、請求項３に記載の本発明では、一次側固定子に電機子巻線を連続的に直線状に配列固定し、前記一次側固定子の電機子巻線に対向する二次側可動子の位置に、Ｎ極磁石とＳ極磁石を交互に連続的に直線状に配列固定し、前記Ｎ極の永久磁石における三次側可動子側の各端部に、Ｎ極の永久磁石における各端部のみに接触するとともに三次側可動子に対向する面に複数の歯が刻み込まれた強磁性体の歯付Ｎ極固定板が固定され、また、前記Ｓ極の永久磁石における三次側可動子側の各端部に、Ｓ極の永久磁石における各端部のみに接触するとともに三次側可動子に対向する面に複数の歯が刻み込まれた強磁性体の歯付Ｓ極固定板が固定され、また、三次側可動子７ｃに互い違いに両電機子が配置固定され、前記両電機子の各極間が同一ピッチに設定されたことにより、ハイブリッド形のリニアパルスモータとして機能する。
よって、入力パルス数に対する走行距離が完全に一致するため、一次側固定子と二次側可動子間で二次側可動子と三次側可動子を素早く送り込み、三次側可動子の両電機子に流すパルス信号数で位置決めの微調整が行えるため、高い位置決め精度を要求される工作機械等の駆動力源として採用することができる。
【００１６】  請求項４に記載の本発明では、一次側固定子に二次側可動子の駆動方向と交差するように複数の導体棒を並列状に配列し、並列状に配列した各導体棒の両側を短絡棒ではさみ込んで梯子状に固定して一体化した梯子形誘導一次側固定子又は可変リラクタンス形誘導一次側固定子を、二次側可動子に電機子巻線を、また、三次側可動子に電機子をそれぞれ選択し配置したことにより、上述した請求項１に記載の本発明の各長所に加え、梯子形誘導一次側固定子又は可変リラクタンス形誘導一次側固定子の採用により、安価に誘導形リニアモータを提供することができる。
【００１７】  また、請求項４に記載の本発明では、複数の導体棒を並列状に配列した梯子形誘導一次側固定子や可変リラクタンス形誘導一次側固定子を電機子巻線に置き換え、二次側可動子に配置した電機子巻線を梯子形誘導二次側可動子や可変リラクタンス形誘導二次側可動子に置き換え、さらに、三次側可動子の電機子にパルス信号を流すことによって、二次側可動子と三次側可動子間が可変リラクタンス形のリニアパルスモータとして機能する。
よって、入力パルス数に対する走行距離が完全に一致するため、一次側固定子と二次側可動子間で二次側可動子と三次側可動子を素早く送り込み、三次側可動子の電機子に流すパルス信号数で位置決めの微調整が行えるため、高い位置決め精度を要求される工作機械等の駆動力源として採用することができる。
【００１８】  請求項５に記載の本発明では、無限軌道形の二次側可動子を採用したことことにより、上述した請求項１に記載の本発明の各長所に加え、有限軌道形の二次側可動子に対し無限軌道形の二次側可動子は小型・軽量化が可能なため、高速化しやすく、さらに、有限軌道形の二次側可動子を採用したリニアモータにおいては不可能なリニアモータカーや駆動対象物を比較的長い距離移動させる工作機械等の駆動力源として提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】  以下、図面を参照して発明の実施の形態を説明する。
図１は請求項１に記載の発明におけるリニアモータの説明構成図で、本発明におけるリニアモータの基本的な構成を示す。
図１において、直線状に配列固定された一次側固定子１と、運転時において、一方面２が前記一次側固定子１の配列面３とある隙間を保って対向する位置に配置される二次側可動子４と、一方面５が前記二次側可動子４の他方面６とある隙間を保って対向する位置に配置される三次側可動子７から構成されている。
前記一次側固定子１、二次側可動子４、三次側可動子７に対しては、電機子・電機子巻線・永久磁石・導体等より選択し組合わせて配列固定し、前記電機子や電機子巻線に直流又は交流電源を適宜選択し給電することによって、一次側固定子１の配列中心と同方向に二次側可動子４を駆動し、前記二次側可動子４の配列中心と同方向に三次側可動子４を駆動させる。【００２０】  一次側固定子１と二次側可動子４間、二次側可動子４と三次側可動子７間におけるある隙間を保つ方法においては、従来型の磁気浮上式リニアモータカー等に採用されている磁気の反発力を利用した反発式や吸引力を利用した吸引式、またエアクッション式等によって、一次側固定子１に対し二次側可動子４が浮上し、さらに二次側可動子４に対し三次側可動子７が浮上する方法が考えられるが、一般的には、磁気の反発力でそれぞれの間隔を一定に保つことが難しく、よって、前記方法に加えて、図２のように一次側固定子１ａ両側に二次側可動子４ａ及び三次側可動子７ａ支持用の各ガイドレール８ａ及び８ｂをそれぞれ設け、二次側可動子４ａ及び三次側可動子７ａには，前記各ガイドレール８ａ及び８ｂに対応する各凸部９や凹部・車輪等を設け、上下・左右間の位置関係を設定位置に保つ機構を併用する方法も考えられる。
また、一次側固定子側にガイドレールを設け、前記ガイドレールに対応する凹凸部や車輪等を二次側可動子側に設け、さらにニ次側固定子側にガイドレールを設け、前記ガイドレールに対応する凹凸部や車輪等を三次側可動子側に設けて併用する方法も考えられる。【００２１】  そして、図１における一次側固定子１の進行方向の長さＬａに対する二次側可動子４の進行方向の長さＬｂや、前記二次側可動子４の進行方向の長さＬｂに対する三次側可動子７の進行方向の長さＬｃに関しては、一次側固定子１、二次側可動子４、三次側可動子７に対し電機子・電機子巻線・永久磁石・導体等よりそれぞれ選択し組合わせて配列固定した中で、リニアモータ駆動時における前記三者間の連係動作によって、二次側可動子４の一方端Ｃが一次側固定子１の一方端Ａと同位置に停止する状態から二次側可動子４の他方端Ｄが一次側固定子１の他方端Ｂと同位置に達するまでの間に、三次側可動子７の一方端Ｅが二次側可動子４の一方端Ｃと同位置に停止する状態から三次側可動子７の他方端Ｆが二次側可動子４の他方端Ｄと同位置に達するように、電機子又は磁石の磁極当りの電機子巻線の数や電機子巻線当りの導体の間隔等を適宜選択し設定する。【００２２】  さらに、一次側固定子１、二次側可動子４、三次側可動子７に対し電機子・電機子巻線・永久磁石・導体等よりそれぞれ選択し組合わせて配列固定した中で、電機子又は永久磁石の磁極当りの電機子巻線の数や、電機子巻線当りの導体の間隔等においては数多くの組み合わせ方が考えられ、コギングトルクやトルク脈動性能、また、リニアモータに求める移動速度−トルク特性等、リニアモータの性能や用途、コスト等を考慮の上、適宜選択・決定する。【００２３】  図３は請求項２に記載の発明における同期形リニアモータの説明構成図である。
請求項１に記載の発明におけるリニアモータの一次側固定子１、二次側可動子４、三次側可動子７に対して電機子・電機子巻線・永久磁石・導体等から選択し組み合わせる方法には色々な組み合わせ方が考えられるが、図３の請求項２に記載の発明における同期形リニアモータでは、一次側固定子１ｂにＮ櫛の永久磁石１０ａとＳ極の永久磁石１０ｂを交互に連続的に配列し、二次側可動子４ｂには電機子巻線１１を、また、三次側可動子７ｂには電機子１２をそれぞれ選択し配列固定した組み合わせ形を採用した。
前記一次側固定子１ｂに交互に連続的に配列したＮ極の永久磁石１０ａとＳ極の永久磁石１０ｂの代わりに電機子を配列固定し、界磁磁極を発生させてもよい。【００２４】  図３において、１ｂは一次側固定子で、鉄材１３上にＮ極の永久磁石１０ａとＳ極の永久磁石１０ｂが直線状に交互に連続的に配列固定されている。
４ｂは二次側可動子で、各電機子巻線１１、１１、１１、…が配列して固定され、前記各電機子巻線によって二次側可動子４ｂに移動磁界が発生する。７ｂは三次側可動子で、単数の電機子１２又は複数の各電機子１２、１２、１２、…が配列して固定されている。【００２５】  前記二次側可動子４ｂの各電機子巻線１１、１１、１１、…と前記三次側可動子７ｂの電機子１２又は各電機子１２、１２、１２、…に対しては、駆動制御装置１４より配線を経由して直流又は交流電源より適宜選択して給電する。【００２６】  そして、前記二次側可動子４ｂや三次側可動子７ｂが有限軌道状態の場合、二次側可動子４ｂの各電機子巻線や三次側可動子７ｂの各電機子への給電では、駆動制御装置１４から配線による給電可能な規模が望ましく、応用例では、微小距離の往復運動や高応答性、高精度位置決めを要求される機器等の直線運動用の駆動系動力源への採用が考えられる。
また、配線経由による給電方法で不可能な場合においては、二次側可動子４ｂ又は三次側可動子７ｂに備えたバッテリーや発電装置による給電方法や、後述するリニアモータカー等のように、二次側可動子４ｂの各電機子巻線や三次側可動子７ｂの各電機子を車載用冷凍機によって冷却し超伝導電機子状態する給電方法の採用も考えられる。【００２７】  前記一次側固定子１ｂと二次側可動子４ｂ間の動作においては、従来の回転形同期モータを原形とし、一次側固定子１ｂに交互に配列したＮ極の永久磁石１０ａとＳ極の永久磁石１０ｂの界磁磁極と二次側可動子４ｂに配列した各電機子巻線１１、１１、１１、…に発生する移動磁界との相互作用により、移動磁界の移動速度に同期して二次側可動子４ｂが駆動される。
さらに、前記二次側可動子４ｂの各電機子巻線１１、１１、１１、…に発生した移動磁界の位置を三次側可動子７ｂに配置固定したセンサ１５で検出し、三次側可動子７ｂに配列した単数の電機子１２又は複数の各電機子１２、１２、１２、…に対し、通電する電機子の切り換えや、電機子に流す電流方向の切り換え、また、電源周波数によって電機子の磁束方向を変える方法等から選択し、一次側固定子１ｂに交互に配列したＮ極の各永久磁石１０ａとＳ極の各永久磁石１０ｂの配列中心と同方向に二次側可動子４ｂを駆動し、さらに、前記二次側可動子４ｂの駆動方向と同方向に三次側可動子７ｂを駆動する。
但し、二次側可動子４ｂ及び三次側可動子７ｂは、位置の微調整を行う場合においては、同方向に駆動させない場合や停止させる場合も考えられる。【００２８】  また、前述した実施例では、一次側固定子１ｂに界磁磁極を発生させるＮ極の永久磁石１０ａとＳ極の永久磁石１０ｂを配列し、二次側可動子４ｂに移動磁界を発生させる各電機子巻線１１、１１、１１、…を配列したが、この限りではなく、一次側固定子に移動磁界を発生させる各電機子巻線を配列し、二次側可動子に界磁磁極を発生させるＮ極の永久磁石とＳ極の永久磁石を配列させる方法も考えられる。
そして、前述した前記二次側可動子に界磁磁極を発生させるためのＮ極の永久磁石とＳ極の永久磁石を配列した場合においては、三次側可動子に配置固定したセンサでＮ極の永久磁石とＳ極の永久磁石の位置を検出し、三次側可動子に配置した電機子に対し、通電する電機子の切り換えや電機子に流す電流方向の切り換え、また、電源周波数によって電機子の磁束方向を変える方法等から選択し、前記二次側可動子の駆動方向と同方向に三次側可動子を駆動する。【００２９】  さらに、上記実施例のように、一次側固定子に移動磁界を発生させる各電機子巻線を配列し、二次側可動子に界磁磁極を発生させるＮ極の永久磁石とＳ極の永久磁石を配列させた組み合わせ方においては、図４の実施例のような構成を採用することによりリニアパルスモータとしても成立する。【００３０】  図４は請求項３に記載の発明におけるリニアパルスモータの説明構成図で、一次側固定子１ｃには、移動磁界を発生させる各電機子巻線１１ａ、１１ａ、１１ａ、…を配列固定した。
二次側可動子４ｃには、前記一次側固定子１ｃの各電機子巻線１１ａ、１１ａ、１１ａ、…に対向する位置に、界磁磁極を発生するＮ極の永久磁石１０ｃとＳ極の永久磁石１０ｄを交互に連続的に配列固定し、そして、前記Ｎ極の永久磁石１０ｃにおける三次側可動子７ｃ側の各端部１７ａには、Ｎ極の永久磁石１０ｃにおける各端部１７ａ、１７ａ、１７ａ、…のみに接触するとともに、三次側可動子７ｃに対向する面に複数の歯１８ａが刻み込まれた強磁性体の歯付Ｎ極固定板１９ａが固定され、また、前記Ｓ極の永久磁石１０ｄにおける三次側可動子７ｃ側の各端部１７ｂには、Ｓ極の永久磁石１０ｄにおける各端部１７ｂ、１７ｂ、１７ｂ、…のみに接触するとともに、三次側可動子７ｃに対向する面に複数の歯１８ｂが刻み込まれた強磁性体の歯付Ｓ極固定板１９ｂが固定されている。
前記歯付Ｎ極固定板１９ａの複数の歯１８ａと歯付Ｓ極固定板１９ｂの複数の歯１８ｂは同一ピッチで刻み込まれ、また、前記歯付Ｎ極固定板１９ａと歯付Ｓ極固定板１９ｂは、ある間隔を保って二次側可動子４ｃの駆動方向と同方向にお互いの歯が二分の一ピッチずれて配置固定されている。【００３１】  三次側可動子７ｃには、両電機子１２ａ、１２ｂが互い違いに電機子１２ａの極イと極ロ間に電機子１２ｂの極ニを挟む形で配置固定され、さらに、電機子１２ａの極イ、電機子１２ｂの極ニ、電機子１２ａの極ロ、電機子１２ｂの極ハ間は同一ピッチに設定されている。
そして、前記二次側可動子４ｃに配置固定した歯付Ｎ極固定板１９ａと歯付Ｓ極固定板１９ｂに対向する両電機子１２ａ、１２ｂにおける極イ、極ニ、極ロ、極ハの各面には、前記歯付Ｎ極固定板１９ａの歯及び歯付Ｓ極固定板１９ｂの歯と同一ピッチで複数の歯１８ｃが刻み込まれている。
また、前記歯付Ｎ極固定板１９ａに刻み込まれた複数の歯１８ａと歯付Ｓ極固定板１９ｂに刻み込まれた複数の歯１８ｂ及び三次側可動子７ｃの両電機子１２ａ、１２ａの極に刻み込まれた複数の歯１８ｃは、二次側可動子４ｃ及び三次側可動子７ｃの駆動方向と直角方向にそれぞれ刻み込まれている。【００３２】  動作においては、一次側固定子１ｃに配置固定した各電機子巻線１１ａ、１１ａ、１１ａ、…に発生する移動磁界と、二次側可動子４ｃに配置固定したＮ極の永久磁石１０ｃとＳ極の永久磁石１０ｄに発生する界磁磁極との相互作用により、移動磁界の移動速度に同期して二次側可動子４ｃが駆動され、また、二次側可動子４ｃと三次側可動子７ｃ間においては、以下に記すような移動が可能なように、歯付Ｎ極固定板１９ａと歯付Ｓ極固定板１９ｂに刻まれた複数の歯１８ａ、１８ｂのピッチに対し、三次側可動子７ｃにおける電機子１２ａの極イと極ロ及び電機子１２ｂの極ハと極ニ間における各ピッチが設定され、従来のパルスモータと同様に、三次側可動子７ｃに配置固定した両電機子１２ａ、１２ｂに対して、発信器から出力されたパルス信号を相分配するロジック部と、その信号を電力変換して三次側可動子７ｃの両電機子１２ａ、１２ｂに給電するアンプ部から成る駆動制御装置より決まった順序で各極に電流を流すことで、パルス数に応じて三次側可動子７ｃが移動する。【００３３】  動作原理においては、三次側可動子７ｃにおける電機子１２ａの極イがＳ極になり電機子１２ａの極ロがＮ極になるように巻回した電機子巻線Ａ−Ａ′間を励磁すると、図４のように電機子１２ａの極イにおける各歯１８ｃが、歯付Ｎ極固定板１９ａにおける各歯１８ａと同位置まで吸引し合い、そして、電機子１２ａの極ロにおける各歯１８ｃが、歯付Ｓ極固定板１９ｂにおける各歯１８ｂと同位置まで吸引し合い、三次側可動子７ｃは停止状態を保つ。
ちなみに、本実施例では、前記停止状態において、電機子１２ａの極イにおける各歯１８ｃの中央歯と電機子１２ａの極ロにおける各歯１８ｃの中央歯間の歯数は、７個と二分の一の歯に設定した。【００３４】  前述した記停止状態から、三次側可動子７ｃにおける電機子１２ｂの極ハがＳ極になり電機子１２ａの極ニがＮ極になるように巻回した電機子巻線Ｂ−Ｂ′間を励磁すると、電機子１２ｂの極ハにおける各歯１８ｃが、歯付Ｎ極固定板１９ｂにおける各歯１８ｂと同位置まで吸引し合い、そして、電機子１２ａの極ニにおける各歯１８ｃが、歯付Ｓ極固定板１９ｂにおける各歯１８ｂと同位置まで吸引し合って三次側可動子７ｃは一方に移動した後、停止状態を保つ。【００３５】  今度は、三次側可動子７ｃにおける電機子１２ａの極イがＮ極になり電機子１２ａの極ロがＳ極になるように電機子巻線Ａ′・Ａ間を励磁すると、電機子１２ａの極イにおける各歯１８ｃが、歯付Ｓ極固定板１９ｂにおける各歯１８ｂと同位置まで吸引し合い、そして、電機子１２ａの極ロにおける各歯１８ｃが、歯付Ｎ極固定板１９ａにおける各歯１８ａと同位置まで吸引し合って三次側可動子７ｃは一方に移動した後、停止状態を保つ。【００３６】  さらに、三次側可動子７ｃにおける電機子１２ｂの極ハがＮ極になり電機子１２ａの極ニがＳ極になるように巻回した電機子巻線Ｂ′・Ｂ間を励磁すると、電機子１２ｂの極ハにおける各歯１８ｃが、歯付Ｓ極固定板１９ｂにおける各歯１８ｂと同位置まで吸引し合い、そして、電機子１２ｂの極ニにおける各歯１８ｃが、歯付Ｎ極固定板１９ａにおける各歯１８ａと同位置まで吸引し合って三次側可動子７ｃは一方に移動した後、停止状態を保つ。【００３７】  そして、三次側可動子７ｃにおける電機子１２ａの極イがＳ極になり電機子１２ａの極ロがＮ極になるように電機子巻線Ａ・Ａ′間を励磁すると、電機子１２ａの極イにおける各歯１８ｃが、歯付Ｎ極固定板１９ａにおける各歯１８ａと同位置まで吸引し合い、そして、電機子１２ａの極ロにおける各歯１８ｃが、歯付Ｓ極固定板１９ｂにおける各歯１８ｂと同位置まで吸引し合い、三次側可動子７ｃは一方に歯１８ｃが一個分進んだ位置で停止状態を保つ。
このように、リニアパルスモータにおける三次側可動子７ｃは、４ステップで歯１８ｃ一個分を一方方向へ進ませることができる。
よって、パルス数により、決められた位置まで高精度に移動することができ、パルス周波数に比例した移動速度が得られるため、ロボットや工作機械等、精密な位置決めが必要な制御に用いるとよい。【００３８】  前述した実施例における駆動方法では、従来の回転形同期モータの回転原理を原形としたが、請求項４に記載の発明における誘導形リニアモータのように、従来の回転形誘導モータの回転原理を原形とする駆動方法も考えられ、従来の回転形誘導モータでは、電機子巻線側に発生する回転磁界によってロータ導体に渦電流が誘導され、その渦電流による電磁力がロータの回転力になる。【００３９】  誘導形リニアモータでは、従来の回転形誘導モータの回転子に多く採用されているかご形回転子のように導体棒と短絡棒から構成した梯子形一次側固定子１ｄを採用した。
また、高透磁率のけい素鋼板を採用し、表面を突鉄心状に成型した可変リラクタンス形の一次側固定子の採用も充分に考えられる。
梯子形一次側固定子１ｄは、図５のように二次側可動子の駆動方向と交差するように導体棒２０を配列し、配列した前記各導体棒２０、２０、２０、…の両側を短絡棒２１ａ，２１ｂではさみ込んで梯子状に固定して一体化した。
二次側可動子４ｄは、前述した図３における同期形リニアモータの二次側可動子４ｂと同様に、図６のように、移動磁界を発生させる各電機子巻線１１ｂ、１１ｂ、１１ｂ、…を配列した。
そして、二次側可動子４ｄの各電機子巻線１１ｂ、１１ｂ、１１ｂ、…に発生した移動磁界によって一次側固定子１ｄの各導体棒２０、２０、２０、…に順次渦電流が誘導され、移動磁界の移動方向と同方向に電磁力が発生し二次側可動子４ｄが駆動される。【００４０】  さらに、前記二次側可動子４ｄの各電機子巻線１１ｂ、１１ｂ、１１ｂ、…に発生した移動磁界の位置を三次側可動子７ｄに配置固定したセンサ１５ａで検出し、検出した位置信号より三次側可動子７ｄに配置した単数の電機子１２ｃ又は複数の各電機子１２ｃ、１２ｃ、１２ｃ、…に対し、通電する電機子の切り換えや、電機子に流す電流方向の切り換え、また、電源周波数によって電機子の磁束方向を変える方法の中から選択し、梯子形一次側固定子１ｄに配列した各導体棒２０、２０、２０、…の配列中心と同方向に二次側可動子４ｄを駆動し、さらに、前記二次側可動子４ｄの駆動方向と同方向に三次側可動子７ｄを駆動する。【００４１】  前述した請求項２に記載の同期形リニアモータや請求項４に記載の誘導形リニアモータの各実施例においては、二次側可動子を有限軌道形とし、リニアモータ駆動時に一次側固定子・二次側可動子・三次側可動子の三者間の連係動作によって、図１のように二次側可動子の一方端Ｃが一次側固定子の一方端Ａと同位置に停止する状態から二次側可動子の他方端Ｄが一次側固定子の他方端Ｂと同位置に達するまでの間に、三次側可動子の一方端Ｅが二次側可動子の一方端Ｃと同位置に停止する状態から三次側可動子の他方端Ｆが二次側可動子の他方端Ｄと同位置に達するように、電機子又は磁石の磁極当りの電機子巻線の数や電機子巻線当りの導体の間隔等を適宜選択し設定したが、この条件でリニアモータカーのような長距離を移動する駆動系の動力源に採用する場合、二次側可動子の進行方向の長さＬｂはとてつもなく長くなってしまう。【００４２】  そこで、長距離を移動するリニアモータカーや、比較的移動量の多い工作機械等の駆動系の動力源として採用する場合においては、上述した請求項２に記載の同期形リニアモータや請求項４に記載の誘導形リニアモータにおける有限軌道形の二次側可動子に置き換えて、請求項５に記載の発明における無限軌道形の二次側可動子を同期形リニアモータや誘導形リニアモータに採用した。【００４３】  一次側固定子１ｅには、Ｎ極・Ｓ極の界磁磁極を発生させる電機子を配列固定した。
二次側可動子４ｅは、各電機子巻線を無限軌道状態に構成させるため、図７のように、一方左右の各ピン２２と他方左右の各ピン２３を有す電機子保持部２４に電機子巻線１１ｃを配置固定し、電機子巻線１１ｃを配置固定した幾つかの前記各電機子保持部２４、２４、２４、…を、各電機子保持部２４における一方左右の各ピン２２と他の電機子保持部２４における他方左右の各ピン２３間をそれぞれコネクター２５で順次に連鎖し、各電機子保持部２４、２４、２４、…を無限軌道状態に連結した。【００４４】  コネクターで連鎖して無限軌道状態に連結した各電機子保持部２４、２４、２４、…における両側の各ピン２２及び２３を、図８における三次側可勧子７ｃ部本体か駆動対象物側に各軸受け部を有す一方左右の各スプロケット２６ａ及び２６ａと他方左右の各スプロケット２６ｂ及び２６ｂ間に掛け渡すことによって、無限軌道状態の二次側可動子４ｅがリング状に支持される。
そして、リング状に支持された二次側可動子４ｅの内周面に相対向する位置に三次側可動子７ｅを配置した。【００４５】  また、ピンを備えた電機子保持部やコネクターの材質に関しては、リニアモータの駆動トルクや用途に応じて適宜選択した材料を採用する。よって、リニアモータカーのように高い駆動トルクに対応する場合は強度的に優れた強靭な金属を採用し、駆動トルクが低い場合はプラスチック等の軽量で作りやすい材料を採用するとよい。【００４６】  さらに、上述した実施例では、各電機子巻線を無限軌道状態に構成させるため、各電機子保持部における一方左右の各ピンと他の電機子保持部における他方左右の各ピン間をコネクターで順次に連鎖し、各電機子保持部を無限軌道状態に連結したが、この限りではなく、原動機関において、カムシャフトを駆動するためにクランクシャフトとカムシャフト間に取り付けたゴムを炭素繊維等で補強したコッグドベルト等の採用も考えられる。【００４７】  無限軌道状態を構成する二次側可動子４ｅの各電機子巻線１１ｃ、１１ｃ、１１ｃ、…に三相交流電源を給電するため、電機子巻線１１ｃを配置固定した各電機子保持部２４、２４，２４、…における一方右のピン２２と他方右のピン２３又は一方左のピン２２と他方左のピン２３を取り付け部に、前記各電機子巻線１１ｃ、１１ｃ、１１ｃ、…と結線する各ブラシ保持器２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、…を配置し螺子・ボルト等で固定した。
前記各ブラシ保持器２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、…は、図９のように、２７ａと２７ｃを同一形状に設定することにより制作コストの軽減を図れ、また、取り付けにおいて一方を逆向きに配置固定した。
そして、三次側可動子７ｅ本体か駆動対象物側には、前記各ブラシ保持器２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、…の各ブラシ２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、…がバネ等によって適切な圧力で押し付けられる位置に、ｕ相給電用滑り架線を２９ａ−２９ａ′方向に、ｖ相給電用滑り架線を２９ｂ−２９ｂ′方向に、また、ｗ相給電用滑り架線を２９ｃ−２９ｃ′方向にそれぞれある間隔を隔てて平行状態で配列して固定した。
前記三本の各給電用滑り架線前後には、各ブラシ保持器２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、…の各ブラシ２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、…が円滑に出入りできるように、絶縁体性の案内板を設置しておくとよい。【００４８】  そして、動作においては、リング状に支持された二次側可動子４ｅの内周面に位置する前記三次側可動子７ｅが駆動されると反発力が発生し、その反発力によって前後の各スプロケット２６ａ及び２６ｂが駆動方向に押し出され、三次側可動子７ｅにおける単数の電機子１２ｃ又は複数の各電機子１２ｃ、１２ｃ、１２ｃ、…前方部には、絶え間なく無限的に二次側可動子４ｅの各電機子巻線１１ｃ、１１ｃ、１１ｃ、…が順次配列され、無限軌道状態を構成する二次側可動子４ｅは、一次側固定子１ｅに配置固定された電機子が発生する界磁磁極と二次側可動子４ｅの各電機子巻線１１ｃ、１１ｃ、１１ｃ、…に発生する移動磁界との相互作用により、移動磁界の移動速度に同期して二次側可動子４ｅが駆動される。【００４９】  また、無限軌道状態の二次側可動子４ｅを採用したリニアモータをリニアモータカーに採用し場合においては、三次側可動子７ｅにおける単数の電機子１２ｃ又は複数の各電機子１２ｃ、１２ｃ、１２ｃ、…や、二次側可動子４ｅにおけるｕ相給電用滑り架線２９ａ、ｖ相給電用滑り架線２９ｂ、ｗ相給電用滑り架線２９ｃの三本の給電用滑り架線、さらに、各ブラシ保持器２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、二次側可動子４ｅの各電機子巻線１１ｃ、１１ｃ、１１ｃ、…等全体をリニアモータカー車載用の冷凍機で冷却し超伝導電機子状態にしておくと電気抵抗が著しく低下し、消費電力の低減を図った給電を行なうことができるため、車載用電源供給装置を小型化できる。【００５０】  そして、無限軌道状態の二次側可動子４ｅを採用したリニアモータを比較的移動量の多い工作機械等の駆動系動力源に採用し、三次側可動子７ｅにおける単数の電機子１２ｃ又は複数の各電機子１２ｃ、１２ｃ、１２ｃ、…や、ｕ相給電用滑り架線２９ａ、ｖ相給電用滑り架線２９ｂ、ｗ相給電用滑り架線２９ｃの三本の給電用滑り架線から各ブラシ保持器２７ａ、２７ｂ、２７ｃを介して二次側可動子４ｅの各電機子巻線１１ｃ、１１ｃ、１１ｃ、…へ給電する場合においては、駆動制御装置より配線を経由して直流又は交流電源から適宜選択して給電してもよい。【００５１】  また、前述した各リニアモータの設置においては、一次側固定子を水平状態で配列固定し、二次側可動子及び三次側可動子を水平状態で配列固定した一次側固定子に対応するために平行状態に配置する設置方法から、一次側固定子を垂直状態で配列固定し、二次側可動子及び三次側可動子を垂直状態で配列固定した一次側固定子に対応するために平行状態に配置する設置方法まで色々考えられるが、既存のリニアモータカー実験施設では、リニアモータカー左右の軌道両側面に地上用電機子が垂直状態で配列固定されている。【００５２】  よって、一次側固定子の各電機子巻線を軌道両側面に配列した既存の方法に適合させる場合においては、図１０のように、無限軌道状態を構成する二組の二次側可動子４ｆ及び４ｇをリニアモータカー３０の進行方向中心に左右対称状態で垂直方向に配置し、軌道両側面３１ａ，３１ｂ��配列固定した一次側固定子１ｆの各電機子巻線３２ａ，３２ｂに対向させた。
無限軌道状態を構成する二組の各二次側可動子４ｆ及び４ｇは、リニアモータカーの前方上下に水平にそれぞれ配置した上部スプロケット３３ａ及び下部スプロケット３３ｂと後方上下に水平にそれぞれ配置した上部スプロケット３４ａ及び下部スプロケット３４ｂ間に支持され、さらに、前記前方上下に水平にそれぞれ配置した上部スプロケット３３ａ及び下部スプロケット３３ｂがリニアモータカー３０前方の垂直方向に設けた各軸受け部３５によって支持され、後方上下に水平にそれぞれ配置した上部スプロケット３４ａ及び下部スプロケット３４ｂがリニアモータカー３０後方の垂直方向に設けた各軸受け部３６によって支持されている。そして、二組の各二次側可動子４ｆと４ｇは互いに逆方向に回転する。【００５３】  尚、本発明は、上述した各実施例の他に本発明の精神を逸脱しない限り、種種の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】  請求項１に記載の発明におけるリニアモータの説明構成図で、本発明におけるリニアモータの基本的な構成を示す。
【図２】  一次側固定子と二次側可動子及び三次側可動子間の上下・左右位置関係を設定位置に保つための機構を示す説明断面図である。
【図３】  請求項２に記載の発明における同期形リニアモータの説明構成図である。
【図４】  請求項３に記載の発明におけるリニアパルスモータの説明構成図である。
【図５】  請求項４に記載の発明における誘導形リニアモータの梯子形誘導一次側固定子における説明外観図である。
【図６】  請求項４に記載の発明における誘導形リニアモータの説明構成図である。
【図７】  請求項５に記載の発明における無限軌道形の二次側可動子の説明構成図である。
【図８】  請求項５に記載の発明における無限軌道形の二次側可動子の説明構成図７を９０度回転させた説明構成図である。
【図９】  請求項５に記載の発明における無限軌道形の二次側可動子に固定した各ブラシ保持器２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、…の外観形状及び配置位置関係を示す説明構成図である。
【図１０】  無限軌道状態を構成する二組の二次側可動子をリニアモータカーに配置した場合におけるリニアモータカー上方から見た説明構成図である。
【符号の説明】
【００５５】  １、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ          一次側固定子
４、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ、４ｇ          二次側可動子
７、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅ、７ｆ          三次側可動子
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、          永久磁石
１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、３２ａ、３２ｂ          電機子巻線
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ          電機子
１８ａ          歯付Ｎ極固定板に刻まれた歯
１８ｂ          歯付Ｓ極固定板に刻まれた歯
１８ｃ          両電機子１２ａ、１２ｂにおける極イ、極ニ、極ロ、極ハの各面に刻まれた複数の歯
１９ａ          歯付Ｎ極固定板
１９ｂ          歯付Ｓ極固定板
２０          導体棒
２１ａ、２１ｂ          短絡棒
２４          電機子保持部
２５          コネクター
２６ａ、２６ｂ、３３ａ、３３ｂ、３４ａ、３４ｂ          スプロケット
２７ａ、２７ｂ、２７ｃ          ブラシ保持器
２８ａ、２８ｂ、２８ｃ          ブラシ
２９ａ−２９ａ′          ｕ相給電用滑り架線の配列位置
２９ｂ−２９ｂ′          ｖ相給電用滑り架線の配列位置
２９ｃ−２９ｃ′          ｗ相給電用滑り架線の配列位置
３０          リニアモータカー
３５，３６          軸受け部
【図１】
2008161032.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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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