(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。  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、前記複数の永久磁石を保持する部材は穴を有して、該穴より媒質が出入りすることを特徴とするものである。
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【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、
前記複数の永久磁石を保持する部材は穴を有して、該穴より媒質が出入りする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、
前記穴より前記媒質として気体が出入りする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、
前記穴より前記媒質として液体が出入りする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、
前記凸部材は穴を有して、該穴より媒質が出入りする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、
前記永久磁石が一定間隔に配置できる構造を有する部材と前記凸部材は一体であり、該部材は穴を有し、該穴より媒質が出入りする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磁性体と、該磁性体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、
前記複数の永久磁石を保持する部材は穴を有して、該穴より媒質が出入りする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、
前記穴より前記媒質として気体が出入りする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、
前記穴より前記媒質として液体が出入りする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たことを特徴とするリニアモータ。
【請求項１２】
請求項１１のリニアモータにおいて、
前記凸部材は穴を有して、該穴より媒質が出入りする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、このリング状コア一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。また、気体や液体を使ってエアギャップを一定に保つ支持機構は構造が複雑であった。
更に、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、かつ固定子と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、永久磁石からなる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。更に、気体や液体を使ってエアギャップを一定に保つ支持機構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、前記複数の永久磁石を保持する部材は穴を有して、該穴より媒質が出入りする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磁性体と、該磁性体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、前記複数の永久磁石を保持する部材は穴を有して、該穴より媒質が出入りする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可動子概念を示す。
第２図は本発明の一実施形態によるリニアモータの基本構成図を示す。
第３図は本発明の一実施形態によるリニアモータの可動子を示す。
第４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５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の組立図（その１）を示す。
第６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の組立図（その２）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可動子の組立図（その３）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可動子の組立図（その４）を示す。
第９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の組立図（その５）を示す。
第１０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（その１）を示す。
第１１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（その２）を示す。
第１２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。
第１３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。
【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可動子概念を示す。
第１図において、可動子２１０の長手方向の中心部には永久磁石２１１を備えて穴２３６または穴２２６に媒質を入れて永久磁石２１１表面上の穴２１２から媒質が出るようになる概念を示す。媒質は気体，液体などを使う。可動子２１０の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，リニアガイト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基本構成図を示す。
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たことを特徴とするリニアモータである。
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、前記ガイドレール２３０に合わせて支持機構（図示せず）がリング状コア１側に配置することも出来る。
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が配置されている概略を示す。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３図は本発明の一実施形態によるリニアモータの可動子を示す。
第３図において、可動子２１０の中央部表裏面には凸部材２２０ａ，２２０ｂを備えた構造であり、可動子２１０長手方向の両脇にガイドレール２３０を備えた構造を示す。勿論、第１図に示す媒質が出入りできる穴を設けることが可能である。
第４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４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４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。第４図（ａ）において、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ある。
第５図は本発明のリニアモータの可動子を組み立てる一例を示す。
永久磁石２１１がＮ極，Ｓ極，Ｎ極，Ｓ極の順番になるように所定の間隔に配置できる第三部材２１７を、中空部を有する部材に差し込むときに永久磁石２１１をはめる作業を行うことを示す。勿論、中空部を有する部材は第１図に示す媒質が出入りできる穴を設けることが可能である。
本発明のリニアモータの永久磁石２１１において、該永久磁石はスキューする場合、Ｎ極とＳ極間の所定の間隔を変化させる場合、永久磁石形状を四角以外の形状とする場合もあり得る。
また、本発明のリニアモータに示す可動子２１０を構成する永久磁石２１１の代わりに強磁性体を用いたリニアモータも可能であり、永久磁石と強磁性体を組み合わせた構造のリニアモータも可能である。更に、永久磁石の代わりに空心コイルによる電磁石、若しくは、強磁性体にコイルを巻いた電磁石をＮ極，Ｓ極，Ｎ極，Ｓ極の順番になるように配置した組み合わせのリニアモータも可能である。
第６図は永久磁石２４１を一定間隔に保つ第三部材２１７の代わりにスペーサ２１４を用いた可動子の作り方の一例を示す。
第９図は永久磁石２１１，２４１に対して一定間隔に保つスペーサ２１４を中空部を有する部材に差し込むときにはめる作業を行うことを示している。永久磁石をはめる時に接着剤（図示せず）を塗りながらスペーサ２１４を差し込んでも良いし、後で中空部を有する部材に接着剤を流し込んでも固めても良い。また、各部品同士は接着剤のみならず、溶接，ボルト，ピン，リベットなどを用いて固定することも可能である。
第７図は本発明の他の実施形態によるリニアモータの可動子の組立図を示す。
第７図において、可動子を２１０ａと２１０ｂに分けて製作し、凸部材２２０とガイドレール２３０とで組み立てできる構造の一例を示す。ここで、可動子を２１０ａと２１０ｂに分けずに１個で製作し、凸部材２２０とガイドレール２３０とを用いて組み立てることも可能である。
このように構成することで、可動子２１０ａ，２１０ｂに穴を開けることが容易になり、部材を形成しやすくなる。
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の組立図を示す。
第８図において、永久磁石２１１を中心にして、凸部を備えたガイドレールを２３０ａ，２３０ｂのように上下に分けて製作した組み立て方法を示している。
このように構成することで、ガイドレールに穴を開けることが容易になり、可動子全体の部材を構成しやすくなる。
第９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の組立図を示す。
第９図において、ガイドレール２３０の長手方向に穴２３１を設けて張力に強い部材２３５を入れる構造になっている。第２図に示す永久磁石部分を長く作って、この永久磁石部分を地上に固定し、コア部分を稼働して往復駆動させる場合において、この第９図に示す張力に強い部材２３５をガイドレール２３０に設けることでより安定した構造の装置が形成される。
第１０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１０図（ａ）には、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にはスリット溝１０を複数箇所（第１０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１０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か示されている。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１１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１１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１１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１２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１２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１２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使う。
第１３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１３図（ａ）はＣ型リング状コア１の電機子歯３にスリット溝１０に沿って、可動子２１０凸部材２２０を備えた構造を示している。また、第１３図（ｂ）には奇数番目リング状コア１ａには電機子巻線４ａが巻かれて、偶数番目リング状コア１ｂには電機子巻線４ｂが各々巻かれた構造を示している。また、第１３図（ｃ）にこれらの構成の可動子２１０として凸部材２２０を備えた構成を示している。
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することが出来る。また、永久磁石からなる部材の剛性を高くするリニアモータを提供することが出来る。更に、気体や液体を使ってエアギャップを一定に保つ支持機構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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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