(57)【要約】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。  これに対して、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、走行可能な凸部材と前記永久磁石を有する部材は他の部材と接する部分に、耐久性の高い材料を備えたことを特徴とするものである。
2007116507.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
進行方向に沿って配置された複数の永久磁石と、該永久磁石の表裏両面に対向した構造で閉磁路を構成するコアを備えたリニアモータにおいて、
前記コアの電機子歯にはスリット溝が形成され、
該スリット溝に沿って走行可能な凸部材とを備え、
前記永久磁石を有する部材は他の部材と接する部分に、耐久性の高い材料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のリニアモータにおいて、
前記永久磁石を有する部材の両端に耐久性の高い材料を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のリニアモータにおいて、
前記凸部材を支持する部材としてローラを備えたことを特徴とするリニアモータ。
【請求項４】
請求項１のリニアモータにおいて、
前記凸部材を支持する部材としてクロースローラを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のリニアモータにおいて、
前記凸部材を支持する部材としてスライダーを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のリニアモータにおいて、
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のリニアモータにおいて、
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】
進行方向に沿って配置された複数の永久磁石と、該永久磁石の表裏両面に対向した構造で閉磁路を構成するコアを備えたリニアモータにおいて、
前記コアの電機子歯にはスリット溝が形成され、
前記永久磁石を有する部材は、前記スリット溝に沿って走行可能な凸部材を備え、
該凸部材を支持する支持部材を備えたことを特徴とするリニアモータ。
【請求項９】
請求項８のリニアモータにおいて、
前記永久磁石を有する部材は前記支持部材と接する部分に、耐久性の高い材料を備えたことを特徴とするリニアモータ。
【請求項１０】
請求項８のリニアモータにおいて、
前記凸部材を支持する部材としてローラを備えたことを特徴とするリニアモータ。
【請求項１１】
請求項８のリニアモータにおいて、
前記凸部材を支持する部材としてクロースローラを備えたことを特徴とするリニアモータ。
【請求項１２】
請求項８のリニアモータにおいて、
前記凸部材を支持する部材としてスライダー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、該リニアモータの一次側部材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、このリング状コアー部には空隙を介して永久磁石の二次側部材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、エアギャップを一定に保つ支持機構の負担が大きく、装置全体が大型化になる。
更に、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、装置全体の構造が複雑になっていた。
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、かつ一次側部材（固定子）と二次側部材（可動子）との間に働く磁気吸引力が相殺し、磁気回路の特性を保ちながら、永久磁石を有する二次側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。
尚、従来のリニアモータに関する特許文献として国際公開特許公報ＷＯ００／６９０５１号が上げられる。
【発明の開示】
【０００３】
上記課題を達成するために本発明は、進行方向に沿って配置された複数の永久磁石と、該永久磁石の表裏両面に対向した構造で閉磁路を構成するコアを備えたリニアモータにおいて、前記コアの電機子歯にはスリット溝が形成され、該スリット溝に沿って走行可能な凸部材とを備え、前記永久磁石を有する部材は他の部材と接する部分に、耐久性の高い材料を備えたことを特徴とするものである。
また、上記課題を達成するために本発明は、進行方向に沿って配置された複数の永久磁石と、該永久磁石の表裏両面に対向した構造で閉磁路を構成するコアを備えたリニアモータにおいて、前記コアの電機子歯にはスリット溝が形成され、前記永久磁石を有する部材は、前記スリット溝に沿って走行可能な凸部材を備え、該凸部材を支持する支持部材を備えたことを特徴とするものである。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
第１図は本発明の一実施形態によるリニアモータの基本構成を示す。
第２図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と永久磁石部の配置を示す。
第３図は本発明の他の実施形態によるリニアモータの支持機構（その１）を示す。
第４図は本発明の他の実施形態によるリニアモータの支持機構（その２）を示す。
第５図は本発明の他の実施形態によるリニアモータの支持機構（その３）を示す。
第６図は本発明の一実施形態によるリニアモータの可動子と従来技術によるリニアモータの可動子の比較を示す。
第７図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（その１）を示す。
第８図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（その２）を示す。
第９図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。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
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。
第１図は本発明の一実施形態によるリニアモータの構成図を示す。
第１図において、Ｎ極，Ｓ極，Ｎ極，Ｓ極の順番になるように前記永久磁石を配置した一次側部材である可動子２１０の長手方向の表裏両面には凸部２２０ａ，２２０ｂを有している。さらに、凸部２２０ａ，２２０ｂに沿って凸部より耐久性の高い材料，材質で構成されたレール２５１を付けており、該レール２５１を支持する支持部材としてローラ２５０を備える。
可動子２１０の両脇には支持機構２３０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。
第２図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と永久磁石部の配置を示す。
第２図において、奇数番目リング状コア１ａと偶数番目リング状コア１ｂには共通の電機子巻線４が配置されている構成を示す。第２図（ｂ）において、リング状コアは二つしか示してないが、二つ以上に奇数番目リング状コアと偶数番目リング状コアが幾つ有っても１つの電機子巻線４で配置可能である。
これにより、１つの電機子巻線に電流を通すことで、隣り合うコアの磁極場の間に逆方向の磁場を形成することを実現している。
第２図において、電機子巻線４を有する一次側部材である固定子と永久磁石を有する二次側部材である可動子２１０が相対的に移動可能な構成をするリニアモータであり、特に言及する以外に基本的なシステム構成は国際公開特許公報ＷＯ００／６９０５１号に示されている内容と同じである。
この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２２０を永久磁石面に備え、さらに、凸部２２０ａ，２２０ｂに沿って凸部より耐久性の高い材料であるレール２５１を付け、そして、該レール２５１を支持するローラ２５０をリング状コア１に備えることを特徴としている。
このローラ２５０の配置位置としては、並んだ奇数番目リング状コア１ａと偶数番目リング状コア１ｂの両端の上下に設置し、更には、各リング状コアのユニットが複数ある場合には、コアのユニットが配置されていない間の上下に設置することも可能である。
また、リング状コア一部には空隙を介して可動子２１０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２３０を備えている。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２１０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。
第３図は本発明の他の実施形態によるリニアモータの支持機構を示す。
第３図において、凸部２２０に沿って支持機構２５２を備えて相対的な移動を可能にしている。例えば、クロースローラのような支持機構をリング状コア１に備えることを特徴としている。
このクロースローラの配置位置としては、凸部２２０に沿って各リング状コアに渡り全長に設けることが可能であり、更には、各リング状コアのユニットが複数ある場合には、それぞれのユニットの部分だけに設けて、コアのユニットの間には設けない構成も可能である。
第４図は本発明の他の実施形態によるリニアモータの支持機構を示す。
第４図において、凸部２２０に沿って支持機構２５２を備えて、更にガイドレール２３０に沿っても支持機構２５２を備えて、可動子と固定子の相対的な移動に対してより安定的に支持する効果がある。また、凸部２２０には支持機構２５２無しで、ガイドレールに沿って支持機構２５２のみを備えた構造も良い。装置との都合に合わせて必要な部分だけ選択することも可能である。
この支持機構２５２の配置位置としては、前述の実施例と同様に、凸部２２０とガイドレール２３０に沿って各リング状コアに渡り全長に設けることが可能であり、更には、各リング状コアのユニットが複数ある場合には、それぞれのユニットの部分だけ設けて、コアのユニットの間には設けない構成も可能である。
第５図は本発明の他の実施形態によるリニアモータの支持機構を示す。
第５図では、第１図に示すローラ２５０の代わりにスライダー２５３を用いて、レール２５１と該スライダー２５３の組み合わせることで、可動子と固定子の相対的な移動に対してより安定的に支持する効果がある。
このスライダー２５３の配置位置としては、前述の実施例と同様に、凸部２２０に沿って各リング状コアに渡り全長に設けることが可能であり、更には、各リング状コアのユニットが複数ある場合には、それぞれのユニットの部分だけスライダー２５３を設けて、コアのユニットの間には設けない構成も可能である。
第６図は本発明の一実施形態によるリニアモータの可動子と従来技術によるリニアモータの可動子を比較して示す。
第６図（ａ）は可動子２１０の中央部表裏面には凸部材２２０を備えた構造である本発明のリニアモータの可動子を示し、第６図（ｂ）は可動子２１０の中央部表裏面には凸部材無しである従来技術のリニアモータの可動子を示す。本発明のリニアモータにおいては、可動子２１０の中央部表裏面に凸部材２２０を備えることで、可動子の二次断面モーメントが大きくなり剛性が強くなる効果が得られる。
第７図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。
第７図（ａ）には、リング状コアー部には空隙を介して可動子２１０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（第１５図では上部３箇所、下部３箇所合計６箇所）配置した例が示されている。そして、第７図（ｂ）には、その電機子歯の溝形状に対応した可動子２１０の表裏両面には凸部材２２０が複数個備えている例が示されている。このような構成を備えることで、二次側部材である可動子の剛性をより高めることを実現している。
第８図は本発明の他の実施形態によるリニアモータの可動子を示す。
第８図（ａ）は、可動子２１０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の２カ所に配置したものであり、この構成においても可動子の剛性を高めることが実現出来る。
また、第８図（ｂ）は、可動子２１０の表裏両面の片面だけに凸部材を可動子２１０の長手方向に沿って配置したものであり、この構成においても可動子の剛性を高めることが実現出来る。
第９図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。
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。第９図では、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。
第９図において、変位センサー２４は従来のリニアモータと同じく、可動子２１０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用いることが実現出来る。
尚、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。
また、前述した本発明のリニアモータの実施形態においては、可動子が永久磁石側で、固定子が電機子巻線側とした説明を行ったが、これとは逆に、電機子巻線側が可動子として、永久磁石側を固定子として用いることも可能である。
更に、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各図の実施例に関係なく、跨って組み合わせにしても良いし、それらの組み合わせでモールドすることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【０００６】
以上説明したように、本発明によれば、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されるようなリニアモータを提供出来る。更に、永久磁石を有する部材の剛性を高くして、かつ、支持部材に接する部分を耐久性の高い部材，材質で構成することでシンプルな構造で安価に作れるリニアモータを提供することが実現出来る。
【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】
2007116507.tif 000010
【図９】
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【国際調査報告】
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