(57)【要約】【課題】多頭化した可動子を個別に駆動させると共に省スペース化を可能とするリニアモータを提供する。【解決手段】リニアモータ１は、通電制御部３、測長部４、コイル５、磁石７を備える。コイル５は、コイルＣ１、コイルＣ２、…、から構成される。１つの移動軸１２に対して、磁石７を構成する複数の磁石Ｍ１、磁石Ｍ２、…、が設けられる。通電制御部３は、コイルＣｉに電流を供給して通電する。コイルＣｉの磁極が励磁して磁石Ｍｋ（ｋ＝１、２、…）を引きつける。磁石Ｍｋは、コイルＣｉ上を移動する。測長部４は、磁石Ｍｋの位置情報を取得する。磁石ＭｋがコイルＣｉから隣接するコイルＣｉ＋１あるいはコイルＣｉ−１に移動する際に、通電制御部３は、電流供給先をコイルＣｉから隣接するコイルＣｉ＋１あるいはコイルＣｉ−１に切り替える。リニアモータ１は、磁石Ｍｋ毎に個別に上記の処理を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一の移動軸に沿って移動可能である複数の磁石を有する可動子と、
前記移動軸と平行に設けられ複数のコイルを有する固定子と、
前記複数のコイル毎に通電制御を行う通電制御部と、
を具備することを特徴とするリニアモータ。
【請求項２】
前記コイルに対する前記磁石の位置情報を取得する測長部を具備す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】
前記通電制御部は、前記磁石が前後のコイル間を移動する際に、後方のコイルの通電を停止して前方のコイルの通電を開始することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のリニアモータ。
【請求項４】
前記通電制御部は、前記磁石が前後のコイル間を移動する際に、後方のコイルを通電させたまま前方のコイルの通電を開始することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のリニアモータ。
【請求項５】
前記固定子は、前記移動軸の両側に設けられ、前記複数のコイルは前記両側で位置をずらして配置されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のリニアモータ。
【請求項６】
前記コイルの長さは前記磁石の長さの２倍以上であり、前記複数のコイルは両側で前記コイルの長さの半分位置をずらして配置されることを特徴とする請求項５に記載のリニアモータ。
【請求項７】
前記通電制御部は、前記磁石が前後のコイル間を移動する際に、両側交互に後方のコイルの通電を停止して前方のコイルの通電を開始することを特徴とする請求項５または請求項６に記載のリニアモータ。
【請求項８】
同一の移動軸に沿って移動可能である複数の磁石を有する可動子と、前記移動軸と平行に設けられる固定子と、を備えるリニアモータの駆動方法であって、
前記固定子が有する複数のコイル毎に通電制御を行う通電制御ステップを具備することを特徴とするリニアモータの駆動方法。
【請求項９】
前記コイルに対する前記磁石の位置情報を取得する測長ステップを具備することを特徴とする請求項８に記載のリニアモータの駆動方法。
【請求項１０】
前記通電制御ステップは、前記磁石が前後のコイル間を移動する際に、後方のコイルの通電を停止して前方のコイルの通電を開始することを特徴とする請求項８または請求項９に記載のリニアモータの駆動方法。
【請求項１１】
前記通電制御ステップは、前記磁石が前後のコイル間を移動する際に、後方のコイルを通電させたまま前方のコイルの通電を開始することを特徴とする請求項８または請求項９に記載のリニアモータの駆動方法。
【請求項１２】
前記通電制御ステップは、前記移動軸の両側に位置をずらして前記複数のコイルが設けられ、前記磁石が前後のコイル間を移動する際に、両側交互に後方のコイルの通電を停止して前方のコイルの通電を開始することを特徴とする請求項８または請求項９に記載のリニアモータの駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導コイルと永久磁石とを組み合わせて動力を出力するリニアモータに関する。詳細には、固定子が誘導コイルであり可動子が永久磁石であるムービングマグネット式リニアモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、リニアモータは、磁極に巻回された誘導コイル（以下、コイルという。）と永久磁石（以下、磁石という。）とを組み合わせて構成される。コイルに電流を供給すると、電磁誘導により磁極が励磁して磁石が引き付けられる。リニアモータは、この磁力を動力としてコイルあるいは磁石を移動させる。
リニアモータは、ムービングコイル式リニアモータとムービングマグネット式リニアモータとに大別される。ムービングコイル式リニアモータは、可動子がコイルであり固定子が磁石である。ムービングマグネット式リニアモータは、可動子が磁石であり固定子がコイルである。
【０００３】
ムービングコイル式リニアモータでは、同一の固定子に対して複数の可動子を設けて多頭化した場合であっても、各可動子のコイルに独立して電流を供給することにより、各可動子を個別に駆動させることができる（例えば、［特許文献１］参照。）。
ムービングマグネット式リニアモータでは、可動子が磁石であるので、可動子には電流供給用の配線が不要であるので、省スペース化が可能であり、移動ステージ等の装置設計の自由度が向上する（例えば、［特許文献２］参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２２３９２２号公報
【特許文献２】特開２００６−２３９５６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ムービングマグネット式リニアモータでは、同一の固定子に対して複数の可動子を設けて多頭化した場合、可動子が磁石であるので、各可動子を個別に駆動させることができないという問題点がある。
また、ムービングコイル式リニアモータでは、同一の固定子に対して複数の可動子を設けて多頭化した場合、各可動子を個別に駆動させることができるが、各可動子に電流供給用の配線を設ける必要があり、配線のためのスペースが必要となって装置設計の自由度が低下するという問題点がある。
【０００６】
本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、多頭化した可動子を個別に駆動させると共に省スペース化を可能とする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】
【０００７】
前述した目的を達成するために第１の発明は、同一の移動軸に沿って移動可能である複数の磁石を有する可動子と、前記移動軸と平行に設けられ複数のコイルを有する固定子と、前記複数のコイルに対して個別に通電制御を行う通電制御部と、を具備することを特徴とするリニアモータである。
【０００８】
第１の発明のリニアモータは、可動子として同一の移動軸に沿って移動可能な複数の磁石を備え、固定子としてコイル毎に通電制御可能な複数のコイルを備える。リニアモータは、磁石がコイル間を乗り移る際に前方のコイルに通電を切り替える。これにより、多頭化した可動子を個別に駆動させることができる。また、可動子が磁石であるので、可動子に電流供給用の配線を設ける必要がなく、省スペース化が可能であり装置設計の自由度を向上させることができる。
【０００９】
また、コイルに対する磁石の位置情報を取得する測長部を設けることが望ましい。これにより、磁石がコイル間を乗り移るタイミングを取得することができる。
また、前後のコイルの通電切替に関しては、後方のコイルの通電を停止して前方のコイルの通電を開始してもよいし、後方のコイルを通電させたまま前方のコイルの通電を開始してもよい。前者の場合、スイッチ機構により通電切替を行うことができるので、装置構成を簡素化することができる。後者の場合、コイル間の乗り移り時に磁石全長に渡ってコイルからの磁力を作用させることができ、モータ推力の低下を防止することができる。
【００１０】
また、固定子を移動軸の両側に設け、固定子が有する複数のコイルを両側で位置をずらして配置してもよい。コイルの長さは磁石の長さの２倍以上として、複数のコイルは両側でコイルの長さの半分位置をずらして配置することが望ましい。このリニアモータは、前後のコイル間を移動する際に、両側交互に後方のコイルの通電を停止して前方のコイルの通電を開始する。これにより、両側のコイルを同時に通電させることなく、いずれか一方のコイルに通電を切り替えることで、コイル間の乗り移り時に磁石全長に渡ってコイルからの磁力を作用させることができ、コイル間の乗り移り時におけるモータ推力の低下を抑制することができる。
【００１１】
第２の発明は、同一の移動軸に沿って移動可能である複数の磁石を有する可動子と、前記移動軸と平行に設けられる固定子と、を備えるリニアモータの駆動方法であって、前記固定子が有する複数のコイル毎に通電制御を行う通電制御ステップを具備することを特徴とするリニアモータの駆動方法である。
【００１２】
第２の発明は、リニアモータの駆動方法に関する発明である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、多頭化した可動子を個別に駆動させると共に省スペース化を可能とするリニアモータを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】
【００１４】
以下、添付図面を参照しながら、本発明に係るリニアモータの好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明及び添付図面において、略同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略することにする。
【００１５】
（１．リニアモータ１の構成）
最初に、図１を参照しながら、本発明の実施の形態に係るリニアモータ１の構成について説明する。
図１は、リニアモータ１の構成図である。
【００１６】
リニアモータ１は、ムービングマグネット式リニアモータである。リニアモータ１は、通電制御部３、測長部４、コイル５、固定部材６、磁石７、可動部材８、入力部９を備える。
【００１７】
コイル５は、複数のコイルが組にされたコイルＣ１、コイルＣ２、…、から構成される。コイル５は、磁極にコイルが巻回された固定子である。コイル５は、固定部材６に設置される。
磁石７は、磁石Ｍ１、磁石Ｍ２、…、から構成される。磁石７は、可動子であり、移動軸１２に沿って移動可能な可動部材８に設置される。可動子は多頭化され、１つの移動軸１２に対して複数の可動部材８が設けられる。各可動部材８には、それぞれ、磁石Ｍ１、磁石Ｍ２、…、が設けられる。
【００１８】
測長部４は、磁石７のコイル５に対する位置を示す測長する装置である。測長部４は、スケール１０及びスケール読取部１１を備える。スケール１０は、コイル５側に設置される。スケール読取部１１は、磁石７側に設置される。スケール読取部１１によりスケール１０の目盛を読み取ることにより測長が行われる。
尚、スケールを磁石７側に設け、スケール読取部をコイル５側に設けてもよい。この場合、コイル５側に設けられるスケール読取部の設置間隔は、磁石７側に設けられるスケールの長さ以下とする必要がある。
【００１９】
通電制御部３は、コイル５に電流を供給して通電する装置である。通電制御部３は、コイルＣ１、コイルＣ２、…、毎に個別に供給する電流の大きさを制御する。通電制御部３は、測長部４から送られるコイル５の位置情報や入力部９を介して指示される駆動量に基づいて、電流の供給先や電流の大きさを決定する。
【００２０】
（２．リニアモータ１の動作）
次に、図２〜図５を参照しながら、本発明の実施の形態に係るリニアモータ１の動作について説明する。
図２は、リニアモータ１の動作を示すフローチャートである。
【００２１】
通電制御部３は、コイルＣｉに電流を供給して通電する（ステップ１０１）。コイルＣｉの磁極が励磁して磁石Ｍｋ（ｋ＝１、２、…）を引きつける。磁石Ｍｋは、コイルＣｉ上を移動する（ステップ１０２）。
測長部４は、磁石Ｍｋの位置情報を取得する。磁石ＭｋがコイルＣｉから隣接するコイルＣｉ＋１あるいはコイルＣｉ−１に移動する際に（ステップ１０３のＹＥＳ）、通電制御部３は、電流供給先をコイルＣｉから隣接するコイルＣｉ＋１あるいはコイルＣｉ−１に切り替える（ステップ１０４）。
リニアモータ１は、動作を継続する場合には（ステップ１０５のＹＥＳ）、ｉ＝ｉ＋１、あるいは、ｉ＝ｉ−１、として、ステップ１０１からの処理を繰り返す。リニアモータ１は、磁石Ｍｋ（ｋ＝１、２、…）毎に個別に上記のステップ１０１〜ステップ１０５の処理を行う。
【００２２】
以上の過程を経て、リニアモータ１は、コイルＣ１、コイルＣ２、…、毎に通電制御を行い、磁石Ｍ１、磁石Ｍ２、…、が隣接するコイルＣｉから隣接するコイルＣｉ＋１あるいはコイルＣｉ−１に渡って移動する際に、電流供給先をコイルＣｉから隣接するコイルＣｉ＋１あるいはコイルＣｉ−１に切り替える。リニアモータ１は、磁石Ｍ１、磁石Ｍ２、…、を個別に駆動させる。
【００２３】
（２−１．第１実施形態）
図３は、第１実施形態に係るリニアモータ１ａの動作の流れを示す図である。
図３（ａ）に示すように、リニアモータ１ａは、コイルＣ１を通電して、磁石Ｍ１をコイルＣ１上で移動させる。リニアモータ１ａは、コイルＣ５を通電して、磁石Ｍ２をコイルＣ５上で移動させる。
【００２４】
図３（ｂ）に示すように、リニアモータ１ａは、磁石Ｍ１がコイルＣ１からコイルＣ２に移動する際に、コイルＣ１の通電を停止してコイルＣ２の通電を開始することにより、通電の切替を行う。リニアモータ１ａは、磁石Ｍ２がコイルＣ５からコイルＣ４に移動する際に、コイルＣ５の通電を停止してコイルＣ４の通電を開始することにより、通電の切替を行う。
【００２５】
図３（ｃ）に示すように、リニアモータ１ａは、コイルＣ２を通電して、磁石Ｍ１をコイルＣ２上で移動させる。リニアモータ１ａは、コイルＣ４を通電して、磁石Ｍ２をコイルＣ４上で移動させる。
【００２６】
このように、第１実施形態では、リニアモータ１ａは、磁石がコイル間を乗り移る際に後方のコイルから前方のコイルに通電を切り替えるので、複数の磁石を個別に移動させることができる。また、スイッチ機構により通電切替を行うことができるので、装置構成を簡素化することができる。
【００２７】
（２−２．第２実施形態）
図４は、第２実施形態に係るリニアモータ１ｂの動作の流れを示す図である。
図４（ａ）に示すように、リニアモータ１ｂは、コイルＣ１を通電して、磁石Ｍ１をコイルＣ１上で移動させる。リニアモータ１ｂは、コイルＣ５を通電して、磁石Ｍ２をコイルＣ５上で移動させる。
【００２８】
図４（ｂ）に示すように、リニアモータ１ｂは、磁石Ｍ１がコイルＣ１からコイルＣ２に移動する際に、コイルＣ１を通電させたままコイルＣ２の通電を開始する。リニアモータ１ｂは、磁石Ｍ２がコイルＣ５からコイルＣ４に移動する際に、コイルＣ５を通電させたままコイルＣ４の通電を開始する。
【００２９】
図４（ｃ）に示すように、リニアモータ１ｂは、磁石Ｍ１がコイルＣ１を通過すると、コイルＣ２を通電させたままでコイルＣ１の通電を停止し、磁石Ｍ１をコイルＣ２上で移動させる。リニアモータ１ｂは、磁石Ｍ２がコイルＣ５を通過すると、コイルＣ４を通電させたままでコイルＣ５の通電を停止し、磁石Ｍ２をコイルＣ４上で移動させる。
【００３０】
このように、第２実施形態では、リニアモータ１ｂは、磁石がコイル間を乗り移る際に後方のコイルの通電を停止させることなく、前方のコイルに完全に乗り移ってから後方のコイルの通電を停止させる。従って、コイル間の乗り移り時に磁石全長に渡ってコイルからの磁力を作用させることができ、コイル間の乗り移り時におけるモータ推力の低下を抑制することができる。
【００３１】
（２−３．第３実施形態）
図５は、第３実施形態に係るリニアモータ１ｃの動作の流れを示す図である。
リニアモータ１ｃは、移動軸１２の両側にコイル５−１及びコイル５−２が設けられる。コイルＣ１、コイルＣ２、…、の長さは、磁石Ｍ１、磁石Ｍ２、…、の２倍以上である。コイル５−１が有するコイルＣ１、コイルＣ３、…、とコイル５−２が有するコイルＣ２、コイルＣ４、…、とは、互いに半ピッチ位置をずらして設置される。
【００３２】
図５（ａ）に示すように、リニアモータ１ｃは、コイルＣ１を通電して、磁石Ｍ１をコイルＣ１側方で移動させる。リニアモータ１ｃは、コイルＣ１０を通電して、磁石Ｍ２をコイルＣ１０側方で移動させる。
【００３３】
図５（ｂ）に示すように、リニアモータ１ｃは、磁石Ｍ１がコイルＣ１からコイルＣ３に移動する際に、コイルＣ１の通電を停止してコイルＣ２の通電を開始することにより、通電の切替を行う。磁石Ｍ１は、コイルＣ２側方を移動する。リニアモータ１ｃは、磁石Ｍ２がコイルＣ１０からコイルＣ８に移動する際に、コイルＣ１０の通電を停止してコイルＣ９の通電を開始することにより、通電の切替を行う。磁石Ｍ２は、コイルＣ９側方を移動する。
【００３４】
図５（ｃ）に示すように、リニアモータ１ｃは、磁石Ｍ１がコイルＣ２からコイルＣ４に移動する際に、コイルＣ２の通電を停止してコイルＣ３の通電を開始することにより、通電の切替を行う。磁石Ｍ１は、コイルＣ３側方を移動する。リニアモータ１ｃは、磁石Ｍ２がコイルＣ９からコイルＣ７に移動する際に、コイルＣ９の通電を停止してコイルＣ８の通電を開始することにより、通電の切替を行う。磁石Ｍ２は、コイルＣ８側方を移動する。
【００３５】
このように、第３実施形態のリニアモータ１ｃでは、移動軸の両側に互いに半ピッチずらしてコイルが設けられ、磁石が前後のコイル間を乗り移る際に、左右交互に前方のコイルに通電を切り替える。すなわち、磁石が片側の前後のコイル間を乗り移る際に、反対側に位置するコイルに通電を切り替える。従って、コイル間の乗り移り時に磁石全長に渡ってコイルからの磁力を作用させることができ、コイル間の乗り移り時におけるモータ推力の低下を抑制することができる。
また、コイルの長さを磁石の長さの２倍以上として、移動軸の両側に互いに半ピッチずらしてコイルを設けることにより、両側のコイルを同時に通電させることなく、いずれか一方のコイルに通電を切り替えることで、コイル間の乗り移り時に磁石全長に渡ってコイルからの磁力を作用させることができる。
【００３６】
（３．効果等）
以上詳細に説明したように、本発明の実施形態に係るリニアモータでは、複数のコイル毎に通電制御を行って多頭化した可動子を個別に駆動させることができる。また、可動子が磁石であるので、可動子に電流供給用の配線を設ける必要がなく、省スペース化が可能であり装置設計の自由度を向上させることができる。
【００３７】
以上、添付図面を参照しながら、本発明にかかるリニアモータの好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】リニアモータ１の構成図
【図２】リニアモータ１の動作を示すフローチャート
【図３】第１実施形態に係るリニアモータ１ａの動作の流れを示す図
【図４】第２実施形態に係るリニアモータ１ｂの動作の流れを示す図
【図５】第３実施形態に係るリニアモータ１ｃの動作の流れを示す図
【符号の説明】
【００３９】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ………リニアモータ
３………通電制御部
４………測長部
５、５−１、５−２、Ｃ１、Ｃ２、・・・、………コイル（固定子）
６………固定部材
７、Ｍ１、Ｍ２、・・・、………磁石（可動子）
８………可動部材
９………入力部
１０………スケール
１１………スケール読取部
１２………移動軸
【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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