(57)【要約】【課題】  線形運動を得るためのリニアモーションガイドと線形電動機の複雑な連結構造を除去しながらリラクタンス型線形電動機の固定子をリニアモーションガイドの固定部と共通で利用できるようにするリニアモーションガイドとリラクタンス型線形電動機の結合システムを提供する。【解決手段】  リニアモーションガイドの固定子とリラクタンス型線形電動機の固定子を相互結合した固定部とリニアモーションガイドの移動子とリラクタンス型線形電動機の移動子を相互連結した移動部とから構成される。【選択図】図１
2005094998.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リニアモーションガイドの固定子とリラクタンス型線形電動機の固定子を相互結合した固定部；及び
前記リニアモーションガイドの移動子と前記リラクタンス型線形電動機の移動子を相互連結した移動部，から構成される，
ことを特徴とするリニアモーションガイドとリラクタンス型線形電動機の結合システム。
【請求項２】
前記移動部は，前記リラクタンス型線形電動機の前記移動子が支持台を介して前記リニアモーションガイドの前記移動子と連結されている，
ことを特徴とする請求項１に記載のリニアモーションガイドとリラクタンス型線形電動機の結合システム。
【請求項３】
２以上のＮ相のリラクタンス型線形電動機のＮ個の移動子は，各々，移動子鉄心に移動子コイルが巻き取られて構成され，
前記リラクタンス型線形電動機の固定子は，磁気抵抗の差のために固定子鉄心間に非磁性体が周期的に挿入されている，
ことを特徴とする請求項２に記載のリニアモーションガイドとリラクタンス型線形電動機の結合システム。
【請求項４】
前記リラクタンス型線形電動機のＮ個の移動子に対して，任意の一移動子から残りのＮ−１個の各移動子までの距離で移動子が動く方向成分の距離を前記非磁性体が固定子鉄心間に周期的に挿入された間隔Ｄで割った残り値各々は，
（Ｄ／Ｎ）×ｉ（但し，ｉ=１，２，．．．，Ｎ−１）のうちいずれか一つになって相異なる値である，
ことを特徴とする請求項３に記載のリニアモーションガイドとリラクタンス型線形電動機の結合システム。
【請求項５】
移動子鉄心と当該移動子鉄心に対応する固定子鉄心間の磁気抵抗が減少する方向に生成される移動子の推進力が，全ての移動子に対して同一方向に発生するように前記Ｎ個の移動子が次々と励磁される，
ことを特徴とする請求項４に記載のリニアモーションガイドとリラクタンス型線形電動機の結合システム。
【請求項６】
２以上であるＮ相のリラクタンス型線形電動機のＮ個の移動子は，分割型歯が形成された各移動子鉄心にコイルが巻き取られて形成され，
前記リラクタンス型線形電動機の固定子は，固定子鉄心に前記移動子鉄心に形成された分割型歯に対応する分割型歯が反復形成される，
ことを特徴とする請求項２に記載のリニアモーションガイドとリラクタンス型線形電動機の結合システム。
【請求項７】
前記リラクタンス型線形電動機の固定子は，固定子鉄心に反復形成された分割型歯間に非磁性体が挿入されて形成される，ことを特徴とする請求項６に記載のリニアモーションガイドとリラクタンス型線形電動機の結合システム。
【請求項８】
前記リラクタンス型線形電動機のＮ個の移動子に対して，任意の一移動子から残りのＮ−１個の各移動子までの距離で移動子が動く方向成分の距離を前記分割型歯が反復形成された間隔Ｄで割った残り値各々は，
（Ｄ／Ｎ）×ｉ（但し，ｉ=１，２，．．．，Ｎ−１）のうちいずれか一つになって相異なる値である，
ことを特徴とする請求項６または７に記載のリニアモーションガイドとリラクタンス型線形電動機の結合システム。
【請求項９】
移動子鉄心の突出した歯とこれに対応する固定子鉄心の突出した歯間の磁気抵抗が減少する方向に生成される移動子の推進力が全ての移動子に対して同一方向に発生するように，前記Ｎ個の移動子が次々と励磁される，
ことを特徴とする請求項８に記載のリニアモーションガイドとリラクタンス型線形電動機の結合システム。
【請求項１０】
前記Ｎ相のリラクタンス型線形電動機のＮ個の移動子は移動子が動く方向に一列に配置される，ことを特徴とする請求項４または８に記載のリニアモーションガイドとリラクタンス型線形電動機の結合システム。
【請求項１１】
前記Ｎ相のリラクタンス型線形電動機のＮ個の移動子のうち少なくとも一つ以上は，移動子が動く方向と垂直方向に他の移動子と一列に配置される，
ことを特徴とする請求項４または８に記載のリニアモーションガイドとリラクタンス型線形電動機の結合システム。
【請求項１２】
前記リラクタンス型線形電動機の移動子鉄心は，成層鉄心で構成される，ことを特徴とする請求項３または６に記載のリニアモーションガイドとリラクタンス型線形電動機の結合システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，リニアモーションガイドとリラクタンス型線形電動機の結合システムに関し，さらに詳細には，リニアモーションガイドにリラクタンス型線形電動機を結合して線形運動発生装置を簡略化した結合システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように，線形移送装置の直線動力を得るための手段として，一般に，油圧または空圧の回転型電動機などの動力伝達装置が使用される。しかしながら，このようなシステムは，構造が複雑であり製造単価や維持保守費用が高い，という問題がある。
【０００３】
このような問題を回避するため，近年においては，直線運動を直接発生させ，動力伝達装置が不要で構造が簡単な線形電動機を採用した線形移送装置が開発されている。かかる線形移送装置に適用された線形電動機は，線形移送をガイドするリニアモーションガイドと各々独立的に配置される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら，上記従来の線形電動機が採用された線形移送装置では線形移送のために線形電動機とリニアモーションガイドが必ず独立的に配置されるようになってるので，移送装置の構成が複雑となり，製造単価及び維持保守費用が高くなる，という問題がある。
【０００５】
したがって，本発明の目的は，線形運動を得るためのリニアモーションガイドと線形電動機の複雑な連結構造をなくして，リラクタンス型線形電動機の固定子をリニアモーションガイドの固定子と共通で利用することが可能な新規かつ改良されたリニアモーションガイドとリラクタンス型線形電動機の結合システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため，本発明の第１の観点においては，リニアモーションガイドの固定子とリラクタンス型線形電動機の固定子を相互結合した固定部と前記リニアモーションガイドの移動子と前記リラクタンス型線形電動機の移動子を相互連結した移動部で構成されたことを特徴として，ここで前記リラクタンス型線形電動機の移動子は支持台を介して前記リニアモーションガイドの移動子と連結される，ことを特徴とするリニアモーションガイドとリラクタンス型線形電動機の結合システムが提供される。
【０００７】
また，前記リラクタンス型線形電動機の固定子は，磁気抵抗の差のために固定子鉄心間に非磁性体が周期的に挿入されて，Ｎ相のリラクタンス型線形電動機のＮ個の移動子は移動子鉄心に移動子コイルが巻き取られて前記非磁性体が挿入された間隔に対応する所定の間隔で配置される，如く構成される。また，移動子鉄心とこれに対応する固定子鉄心間の磁気抵抗が減少する方向に生成される移動子の推進力が全ての移動子に対して同一な方向に発生するように前記Ｎ個の移動子が次々と励磁される，如く構成される。
【０００８】
また，Ｎ相のリラクタンス型線形電動機のＮ個の移動子は，分割型歯が形成された各移動子鉄心に移動子コイルが巻き取られて形成されて，前記リラクタンス型線形電動機の固定子は固定子鉄心に前記移動子鉄心に形成された分割型歯に対応する分割型歯が反復形成されて，前記移動子は前記分割型歯間隔に対応する所定の間隔で配置される，如く構成される。また， 固定子鉄心に反復形成された分割型歯間に非磁性体が挿入されることができる。また，移動子鉄心の突出した歯とこれに対応する固定子鉄心の突出した歯間の磁気抵抗が減少する方向に生成される移動子の推進力が全ての移動子に対して同一な方向に発生するように，前記Ｎ個の移動子が次々と励磁される，如く構成される。
【０００９】
また，前記Ｎ相のリラクタンス型線形電動機のＮ個の移動子は，移動子が動く方向に一列に配置され，少なくとも一つ以上の移動子は移動子が動く方向と垂直方向に他の移動子と一列に配置される，如く構成することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明においては，リニアモーションガイドにリラクタンス型線形電動機を結合して線形電動機とリニアモーションガイドが同時に必要な既存の線形移送装置の構造を簡略化することによって，占有する設置空間が少なくなるので，製造及び維持保守費用が低減されると共に，清浄移送を具現化することができる。さらに，長さが短い一次側の移動子に鉄心とコイルが設置され，長さが長い２次側は既存のリニアモーションガイドの固定部を使用することができるので，材料費を節減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に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。
【００１２】
まず，図１及び図２に基づいて，第１の実施の形態にかかるリニアモーションガイドとリラクタンス型線形電動機の結合システムについて説明する。図１は，第１の実施の形態にかかるリニアモーションガイドとリラクタンス型線形電動機の結合システムに対する全体斜視図である。また，図２は，第１の実施の形態にかかるリニアモーションガイドとリラクタンス型線形電動機結合システムの側面図である。
【００１３】
図１及び図２に示すように，第１の実施の形態にかかるシステムにおいて，線形電動機は，２相リラクタンス型線形電動機で構成されている。その電動機の移動部は，Ａ相リラクタンス型線形電動機移動子１とＢ相リラクタンス型線形電動機移動子２とで構成され，各移動子１，２は，鉄心４にコイル（捲線）３が巻き取られている構造で形成される。
【００１４】
Ａ相リラクタンス型線形電動機移動子１とＢ相リラクタンス型線形電動機移動子２は，リラクタンス型線形電動機移動子支持台１０によりリニアモーションガイド移動子９と結合した状態で支持されており，推進力のリップルを低減するために極間隔τｐだけ間隔を置いて配置されている。
【００１５】
リラクタンス型線形電動機の移動子コイル３に電流を流すと，移動子鉄心４と固定子鉄心７間で磁気抵抗を低減する原理で推進力が発生するので，リラクタンス型線形電動機の固定子５は各固定子鉄心７間に非磁性体６を各々挿入して構成される。
【００１６】
リニアモーションガイドは，リニアモーションガイド支持台８とリニアモーションガイド移動子９で構成されており，リニアモーションガイド支持台８の上部にリラクタンス型線形電動機固定子５を配置可能にして，リニアモーションガイドとリラクタンス型線形電動機とが相互結合可能に構成されている。
【００１７】
次に，本実施形態にかかるリニアモーションガイドとリラクタンス型線形電動機の結合システムにおいて，リラクタンス型線形電動機の移動子鉄心と移動子コイルの結合関係を説明する。なお，図３は，本実施形態にかかるリニアモーションガイドとリラクタンス型線形電動機の結合システムでリラクタンス型線形電動機の移動子鉄心と移動子コイルの結合関係を示した図面である。
【００１８】
図３に示すように，移動子１，２は，リラクタンス型線形電動機移動子鉄心４と移動子コイル３で構成されており，移動子コイル３に電流を流すことにより，移動子鉄心４に磁束が発生する。このとき，電流の大きさによって磁束の大きさが変化して移動子鉄心４に鉄損が発生するので，鉄損を低減するために当該移動子鉄心４を成層することができるようにする。
【００１９】
次に，図４に基づいて，本実施形態にかかるリニアモーションガイドとリラクタンス型線形電動機の結合システムで推進力が発生する原理を説明する。なお，図４は，第１の実施の形態にかかるリニアモーションガイドとリラクタンス型線形電動機の結合システムで推進力が発生する原理を説明するための図面である。
【００２０】
図４に示すように，リラクタンス型線形電動機移動子１，２は，各相が移動子位置に合せて励磁されることにより，同一方向の推進力ＦＡ，ＦＢが発生するように構成されている。また，推進力のリップルを低減するために極間隔τｐだけ間隔を置いて配置される。
【００２１】
移動子コイル３に電流を流すと，移動子鉄心４に磁束１１が発生する。このとき，移動子鉄心４と固定子鉄心７間で磁気抵抗を減らそうとする原理が働く。即ち，磁束が直線になるようにする力がＡ相リラクタンス型線形電動機移動子１を右側へ移動させるようになって，固定子鉄心７間に挿入されている非磁性体６によって移動子の位置によってリラクタンスが変わるようになる。同様に，一定の方向に推進力を発生させるために，移動子が極間隔τｐだけ移動した際に，Ｂ相リラクタンス型線形電動機移動子２に電流を印加して右側方向の推進力が発生される。
【００２２】
次に，図５に基づいて，本実施形態にかかるリニアモーションガイドとリラクタンス型線形電動機の結合システムにおける２相リラクタンス形線形電動機の電源供給回路について説明する。なお，図５は，本実施形態にかかるリニアモーションガイドとリラクタンス型線形電動機の結合システムで２相リラクタンス形線形電動機の電源供給回路図である。
【００２３】
図５に示すように，リラクタンス型線形電動機等価回路１４は，インダクタンス１５と抵抗１６とで構成されており，電源１２は，直流電源が使用される。電源供給回路は，Ａ相で推進力ＦＡが発生するようにＡ相にあるスイッチ１３を導通させて電流をＡ相に流して励磁させ，Ｂ相で推進力ＦＢが発生するようにＢ相にあるスイッチ１３を導通させて電流をＢ相に流して励磁させる。
【００２４】
図６は，本実施形態にかかるリニアモーションガイドとリラクタンス型線形電動機の結合システムにおいて２相に対する励磁電流ＩＡ，ＩＢと推進力ＦＡ，ＦＢ，及び合成推進力ＦＴの時間ｔあるいは位置ｘによる結果値を例示的に示した図面である。
【００２５】
図６に示すように，移動子１，２を各々一方向だけに推進するために，０〜τｐ区間ではＡ相に励磁電流ＩＡを印加して推進力ＦＡを発生させ，τｐ〜２τｐ区間ではＢ相に励磁電流ＩＢを印加して推進力ＦＢを発生させる。合成推進力ＦＴは，Ａ相とＢ相の励磁電流により発生した推進力ＦＡ，ＦＢの合成である。
【００２６】
次に，図７に基づいて，本実施形態にかかるリニアモーションガイドとＮ相リラクタンス型線形電動機結合システムの構成について説明する。なお，図７は，本実施形態にかかるリニアモーションガイドとＮ相リラクタンス型線形電動機結合システムの側面図である。
【００２７】
図７に示すように，本実施形態においては，さらに大きい推進力が発生させると同時に，推進力のリップルを低減するために，２相以上の多相（Ｎ相）でリラクタンス型線形電動機を構成する。このために，リラクタンス型線形電動機の各移動子を２τ／Ｎだけの間隔を置いてリラクタンス型線形電動機固定子５に沿って一列に配置して，最後のＮ相は２τ（Ｎ−１）／Ｎの位置に配置する。
【００２８】
図８は，本実施形態にかかるリニアモーションガイドとＮ相リラクタンス型線形電動機の結合システムに対する電源供給回路図である。図８に示すように，Ｎ相リラクタンス型線形電動機の電源供給回路は，図５に示す２相リラクタンス形線形電動機の電源供給回路図でインダクタンスと抵抗で構成された等価回路をＮ個だけ並列に連結した形態で構成される。
【００２９】
図９は，第１の実施の形態にかかるリニアモーションガイドとＮ相リラクタンス型線形電動機の結合システムで励磁電流Ｉ１，Ｉ２，．．．，ＩＮと推進力Ｆ１，Ｆ２，．．．，ＦＮ，及び合成推進力ＦＴの時間ｔあるいは位置ｘによる波形図である。
【００３０】
図９に示すように，各リラクタンス型線形電動機の移動子を一方向だけに推進させるために，０〜τｐ区間では第１相の励磁電流Ｉ１を印加して推進力Ｆ１を発生させ，２τｐ／Ｎ〜τｐ+２τｐ／Ｎ区間では第２相の励磁電流Ｉ２を印加して推進力Ｆ２を発生させる。また，最後のＮ相では，２τｐ（Ｎ−１）／Ｎ〜τｐ+２τｐ（Ｎ−１）／Ｎ区間に陽の励磁電流（ＩＮ）を印加して推進力ＦＮを発生させる。
【００３１】
合成推進力ＦＴは，各相に該区間に次々と印加される励磁電流により発生する推進力Ｆ１，Ｆ２，．．．，ＦＮの合成である。
【００３２】
図１０は，他の実施形態の形態にかかる図１のリラクタンス型線形電動機移動子鉄心とリラクタンス型線形電動機固定子鉄心に分割型歯が配置された状態を示した図面である。
【００３３】
図１０に示すように，リラクタンス型線形電動機移動子鉄心４に分割型歯１７を配置して，リラクタンス型線形電動機固定子鉄心で移動子鉄心４に配置された分割型歯１７と対応する部分に複数の分割型歯１８を反復的に配置することによって，さらに好適に精密で小さい間隔の移動が可能になる。固定子鉄心の分割型非磁性体１９は，固定子鉄心の分割型歯１８間に挿入されて磁気抵抗に差が生じるように構成されており，ホコリなどの異物が堆積することが防止される。
【００３４】
図１１は，他の実施の形態にかかる移動子鉄心と固定子鉄心に分割型歯を有するリニアモーションガイドとリラクタンス型線形電動機の結合システムでリラクタンス型線形電動機の移動子鉄心と移動子コイルの結合関係を示した図面である。
【００３５】
図１１に示すように，移動子１，２は，リラクタンス型線形電動機移動子鉄心４と移動子コイル３で構成されて，リラクタンス型線形電動機移動子鉄心４には複数の分割型歯１７が配置される。
【００３６】
図１２は，移動子鉄心と固定子鉄心に分割型歯を有するリニアモーションガイドとリラクタンス型線形電動機の結合システムで推進力が発生する原理を説明するための図面である。
【００３７】
図１２に示すように，リラクタンス型線形電動機移動子鉄心４とリラクタンス型線形電動機固定子鉄心に各々分割型歯１７，１８を配置した状態において，移動子コイル３に電流を流すと，移動子鉄心４に磁束１１が小さい歯１７，１８間に発生する。かかる磁束が直線になるようにする力がＡ相リラクタンス型線形電動機移動子１を右側に微少距離である極間隔τｐだけ移動させる。
【００３８】
同様に，Ａ相リラクタンス型線形電動機移動子１が微少距離である極間隔τｐだけ移動した際に，Ｂ相リラクタンス型線形電動機移動子２に対しても電流を印加して，移動子鉄心４に磁束１１（点線で示す）が各分割型歯１７，１８間に発生する。このことにより，Ｂ相リラクタンス型線形電動機移動子２が右側方向に極間隔τｐだけ移動される。
【００３９】
一方，図１，図２，図４，図７，図１０，及び図１２に示すように，リラクタンス型線形電動機の移動子全部を移動方向（図１でｘ方向）に一列に配置する代わりに，図１３に示すように，リラクタンス型線形電動機移動子のうち一部を移動方向と垂直方向（即ち，図１でｙ方向）に他の移動子と一列に配置して，空間の制約を克服して線形移送装置の構造を多様に変形することができる。
【００４０】
以上のように，本実施形態にかかるリニアモーションガイドとリラクタンス型線形電動機結合システムは，半導体製造工程の移送装備，空間が少なく必要な移送装置及びその他線形移送システムに適用することができる。また，線形移送装置が空間の制約を受ける場所で設置されて少ない維持保守費用で動作する必要がある場合に，本実施形態にかかるリニアモーションガイドとリラクタンス型線形電動機の結合システムが節減された費用で製造されて效果的に利用されることができる。
【００４１】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，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。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は，リニアモーションガイドとリラクタンス型線形電動機の結合システムに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】第１の実施の形態にかかるリニアモーションガイドとリラクタンス型線形電動機の結合システムの斜視図である。
【図２】図２は，第１の実施の形態にかかるリニアモーションガイドとリラクタンス型線形電動機結合のシステムの側面図である。
【図３】第１の実施の形態にかかるリニアモーションガイドとリラクタンス型線形電動機の結合システムでリラクタンス型線形電動機の移動子鉄心と移動子コイルの結合関係を示した図面である。
【図４】第１の実施の形態にかかるリニアモーションガイドとリラクタンス型線形電動機の結合システムで推進力の発生原理を説明するための図面である。
【図５】第１の実施の形態にかかるリニアモーションガイドとリラクタンス型線形電動機の結合システムに対する電源供給回路構成を示した図面である。
【図６】第１の実施の形態にかかるリニアモーションガイドとリラクタンス型線形電動機の結合システムで各相に対する励磁電流と推進力，及び合成推進力の時間あるいは位置による結果値を例示的に示した波形図である。
【図７】第１の実施の形態にかかるリニアモーションガイドとリラクタンス型線形電動機の結合システムでリラクタンス型線形電動機がＮ相で具現された状態を示した側面図である。
【図８】第１の実施の形態にかかるリニアモーションガイドとＮ相リラクタンス型線形電動機の結合システムに対する電源供給回路構成を示した図面である。
【図９】第１の実施の形態にかかるリニアモーションガイドとＮ相リラクタンス型線形電動機の結合システムで各相に対する各々の励磁電流と推進力，及び合成推進力の時間あるいは位置による結果値を例示的に示した波形図である。
【図１０】本発明の他の実施形態によって図１のリラクタンス型線形電動機移動子鉄心とリラクタンス型線形電動機固定子鉄心の分割型歯に対する配置状態を示した図面である。
【図１１】本発明の他の実施形態による移動子鉄心と固定子鉄心の分割型歯を有するリニアモーションガイドとリラクタンス型線形電動機の結合システムでリラクタンス型線形電動機の移動子鉄心と移動子コイルの結合関係を示した図面である。
【図１２】移動子鉄心と固定子鉄心の分割型歯を有するリニアモーションガイドとリラクタンス型線形電動機の結合システムで推進力の発生原理を説明するための図面である。
【図１３】リラクタンス型線形電動機移動子のうち一部を移動方向と垂直である方向に他の移動子と一列に配置した図面である。
【符号の説明】
【００４４】
１  Ａ相リラクタンス型線形電動機移動子
２  Ｂ相リラクタンス型線形電動機移動子
３  移動子コイル
４  リラクタンス型線形電動機移動子鉄心
５  リラクタンス型線形電動機の固定子
６  非磁性体
７  固定子鉄心
８  リニアモーションガイド支持台
９  リニアモーションガイド移動子
１０  リラクタンス型線形電動機移動子支持台
１１  磁束
１２  電源
１３  スイッチ
１４  リラクタンス型線形電動機等価回路
１５  インダクタンス
１６  抵抗
１７  分割型歯
１８  分割型歯
１９  固定子鉄心の分割型非磁性体
【図１】
2005094998.tif 000003
【図２】
2005094998.tif 000004
【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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【図１１】
2005094998.tif 000013
【図１２】
2005094998.tif 000014
【図１３】
2005094998.tif 000015