(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドアを移動自在に懸下するためのドアハンガと、
前記ドアを開閉するための推力を発生させるリニアモータと、
前記リニアモータで発生させた推力を前記ドアに伝える非磁性体の連結機構を具備するドアシステムであって、
前記リニアモータは、
電機子巻線が巻かれた電機子鉄心と、
前記電機子鉄心に磁気的に結合された電機子歯がギャップを介して対向する対向部とを備える電機子と、
前記ギャップの間に配置される磁性体と、を有し、
前記対向部には共通の前記電機子巻線により励磁された磁束が流れることを特徴とするドアシステム。
【請求項２】
請求項１において、
前記リニアモータは、前記電機子からなる可動子と、前記磁性体を有する固定子とからなり、前記可動子の移動方向と直角方向における相対位置が保持されることを特徴とするドアシステム。
【請求項３】
請求項１において、
前記リニアモータは、前記ドアシステムから脱着可能に取り付けられていることを特徴とするドアシステム。
【請求項４】
請求項１において、
前記リニアモータは、前記可動子の進行方向に前記ドアのドア移動距離が確保できるだけの開放部を備える非磁性体のケースで覆われており、
前記リニアモータと前記ケースは一体として前記ドアシステムから脱着可能であることを特徴とするドアシステム。
【請求項５】
請求項１において、
エレベータの乗りかごに設置され、前記エレベータのドアを開閉することを特徴とするドアシステム。
【請求項６】
ドアを移動自在に懸下するためのドアハンガと、
前記ドアを開閉するための推力を発生させるリニアモータと、
前記リニアモータで発生させた推力を前記ドアに伝える非磁性体の連結機構を具備するドアシステムであって、
前記リニアモータは、
電機子巻線が巻かれた電機子鉄心と、
前記電機子鉄心に磁気的に結合された電機子歯がギャップを介して対向する対向部とを備える電機子と、
前記ギャップの間に配置される磁性体と、を有し、
前記対向部は、
前記電機子鉄心の一方に接続され前記磁性体の一方側に配置される第一の電機子歯と、
前記電機子鉄心の他方に接続され前記磁性体の他方側に配置される第二の電機子歯とを備える第一の対向部と、
前記電機子鉄心の一方に接続され前記磁性体の他方側に配置される第三の電機子歯と、  前記電機子鉄心の他方に接続され前記磁性体の一方側に配置される第四の電機子歯とを備える第二の対向部と、を有し、
前記第一の対向部と前記第二の対向部とには共通の前記電機子巻線に励磁された磁束が互いに逆方向に流れることを特徴とするドアシステム。
【請求項７】
請求項６において、
前記リニアモータは、前記電機子からなる可動子と、前記磁性体を有する固定子とからなり、前記可動子の移動方向と直角方向における相対位置が保持されることを特徴とするドアシステム。
【請求項８】
請求項６において、
前記リニアモータは、前記ドアシステムから脱着可能に取り付けられていることを特徴とするドアシステム。
【請求項９】
請求項６において、
前記リニアモータは、前記可動子の進行方向に前記ドアのドア移動距離が確保できるだけの開放部を備える非磁性体のケースで覆われており、
前記リニアモータと前記ケースは一体として前記ドアシステムから脱着可能であることを特徴とするドアシステム。
【請求項１０】
請求項６において、
エレベータの乗りかごに設置され、前記エレベータのドアを開閉することを特徴とするドアシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はドアシステムにかかり、特にリニアモータを用いるに好適なドアシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のドアシステムにおいて、ドアは回転モータによって駆動されている。しかし、従来のドアシステムには、回転運動を直線運動に変換する機構、減速装置やベルト等の部品が必要であるので、複雑な構造となるとともに小型化が難しいという課題があった。例えば、特開平10−139325号公報，特開平8−275493 号公報記載には、回転モータに代わるものとしてリニアモータを用いてドアを駆動するドアシステムが開示されている。このリニアモータには誘導モータ、あるいは磁石モータが用いられる。これらドアシステムではそれぞれのドアハンガに組み込まれたリニアモータが、開閉方向に推力を発生し直接ドアを駆動するため、回転モータを用いたドアシステムに見られる回転運動を直線運動に変換する機構や減速装置が存在しないため、消耗部品や給油部分が少なく信頼性が高い、小型化された構成となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来提案されているドアシステムに用いられるリニアモータにおいて、リニア誘導モータは、本質的に１次側と２次側の間の磁気エアギャップが大きい構造であるため、入力に対してモータの出力が小さいという課題がある。また、リニア磁石モータで、電磁石となる略コ字状コアと永久磁石からなるモータは、各コアに巻線をそれぞれ巻く必要があり製造に時間とコストがかかる、あるいは磁極面とエアギャップを介して対向するように永久磁石が設けられたモータは、磁極板の極歯間の隙間を通る磁束の漏れが全体として大きいので、入力に対してモータの出力が小さいという課題がある。
【０００４】
本発明の一つの目的は、構造が簡単で製造が容易な、入力に対して大きな出力を得ることができるドアシステムを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の一つの特徴は、ドアシステムを構成するリニアモータは、電機子巻線が巻かれた電機子鉄心と、前記電機子鉄心に磁気的に結合された電機子歯がギャップを介して対向する対向部とを備える電機子と、前記ギャップの間に配置される磁性体と、を有し、前記対向部には共通の前記電機子巻線により励磁された磁束が流れることを特徴とするドアシステムにある。
【０００６】
本発明の上記特徴及びその他の特徴は以下に、さらに記載される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態について図１〜図６を用いて説明する。
【０００８】
図１は本発明の一実施の形態をなすリニアモータドアシステムの長手方向から見た断面拡大図、図２はリニアモータドアシステムの拡大図、図３は図１に図示のリニアモータドアシステムの駆動電動機であるリニアモータの構成図、図４は図１に図示のリニアモータユニットの構成図、図５は図４に図示のリニアモータユニットの長手方向断面図、図６はリニアモータユニットにおいて、他の実施形態の長手方向断面図である。
【０００９】
図１と図２に示すように、ドアハンガ２から、懸下されたドア５を開閉するためのドアシステムは、脱着可能に取付けられたリニアモータユニット１と、該リニアモータユニット１に内蔵されている図３に示すリニアモータの推力を、該ドアハンガ２に伝達するために該ドアハンガ２に図４に示す該リニアモータの可動子５９０を直結する非磁性体の金属または樹脂からなる連結機構６と、該ドアハンガ２に回転自在に取り付けられているドアユニットをガイドレール４に沿って移動自在に保持する滑車３およびモータユニット１に電力を供給するインバータなどから成る電源駆動制御装置９から構成される。
【００１０】
前記ガイドレール４には滑車３だけではなく、リニアベアリング（図示せず）を用いても良い。
【００１１】
図２と図４において、リニアモータユニット１は、図４に示すリニアモータとリニアモータの可動子５９０を移動自在に支持し、図４に示す固定子５６０を支持固定し、外部環境の異物からリニアモータを保護するケース６２０とからなり、ケースには可動子５９０に直結される連結機構取付けのための開放部分７がドア移動距離を確保できる長さで長手方向に設けられている。したがって、ドア５を開閉操作できるのである。
【００１２】
ドア５を開閉させる駆動電動機であるリニアモータは、リニア同期モータで、従来のリニアモータに比べて、構造が簡単で製造が容易であり、かつ漏れ磁束が少なく入力に対する出力性能の向上を図ることができる。
【００１３】
図３には、リニアモータドアシステムに用いるリニアモータの構成が示されている。
【００１４】
図３において、５１０は磁極、５１１ａは磁極５１０の上部磁極歯、５１２ｂは磁極５１０の下部磁極歯、５２０は磁極、５２１ｂは磁極５２０の下部磁極歯、５２２ａは磁極５２０の上部磁極歯、５３０は電機子、５４０は電機子巻線、５５０は電機子鉄心、５６０は固定子、５７０は永久磁石、５８０は磁極５１０の上部磁極歯５１１ａと磁極５２０の下部磁極歯５２１ｂ（磁極５１０の下部磁極歯５１２ｂと磁極５２０の上部磁極歯５２２ａ）のギャップ、Ｐｓは同部磁極面の隣り合う磁極歯中心間の極ピッチである。電機子５３０は、その底部の電機子鉄心５の両側に磁極５１０，５２０を設け、断面がコ字状で上に開いた直線状の細長い電機子鉄心５５０に長手方向に電機子巻線４を巻回して構成されている。この電機子５３０には、二つの磁極５１０，５２０を持たせることになる。
【００１５】
また、磁極５１０は、その上面に磁極５２０に向って突起状の上部磁極歯511a，下部磁極歯５１２ｂ，…を有しており、磁極５２０は、その上面に磁極５１０に向って突起状の下部磁極歯５２１ｂ，上部磁極歯５２２ａ，…を有している。すなわち、磁極５１０の突起状の（２ｎ−１）番目（ｎ＝１，２，３，…）の磁石歯は上部、（２ｎ）番目（ｎ＝１，２，３，…）の磁極歯は下部になるように上下２段に分けて伸ばしてある。
【００１６】
また、磁極５１０とは反対に、磁極５２０の突起状（２ｎ−１）番目の磁極歯は下部、（２ｎ）番目（ｎ−１，２，３，…）の磁極歯は上部になるように同じく２段に分けて伸ばしてある。そして、磁極５１０と磁極５２０よりの上部磁極歯全体を上部磁極面，下部磁極歯全体を下部磁極面と定義すると、磁極５１０と磁極５２０の向かい合う磁極歯が互い違いになる磁極面を上部と下部２ヶ所に持たせる構造になる。
【００１７】
ここで、１番目の上部磁極歯５１１ａと下部磁極歯５２１ｂは、第一の対向部と定義し、２番目の下部磁極歯５１２ｂと上部磁極歯５２２ａは、第二の対向部と定義する。このように定義することによって、（２ｎ−１）番目は、第一の対向部、（２ｎ）番目は、第二の対向部になるような電機子構造になる。
【００１８】
また、各対向部の上部磁極歯と下部磁極歯の間に一定のギャップ５８０を設け、ギャップ５８０に磁性を有する固定子を通すと、固定子が第一の対向部に挟持され、かつ、固定子が前記第二の対向部に挟持された構造を形成する。
【００１９】
このように構成することにより、リニアモータの各対向部の上部磁極歯と下部磁極歯の間のギャップには、磁束が上部と下部の磁極歯間を交番して上下に流れる電機子ユニットを形成することができ、ギャップを通して電機子５３０を可動子として相対移動する構造にすることができる。
【００２０】
図４において、リニアモータドアシステム用駆動装置である図１と図２に示したリニアモータユニット１において、可動子５９０と固定子５６０と固定子固定機構６００ａと６００ｂと可動子ガイド用レール６１０ａと６１０ｂと図５に示すガイドホイール６３０ａと６３０ｂをリニアモータユニット１の筐体となる非磁性体の金属または樹脂からなるケース６２０が覆う構造となっている為、外部環境からの異物が永久磁石に付着してモータ性能を損ねることを防ぐことができる。該可動子５９０は電機子５３０に脱着可能に非磁性体の金属または樹脂からなる連結台座８を固定した構造となっており、該ケース６２０に長手方向に前記ドア５のドア移動距離が確保できるだけの長さを有して設置された該可動子ガイド用レール６１０ａと６１０ｂと、長手方向へ移動可能なように該可動子５９０に取付けられている該ガイドホイール６３０ａと６３０ｂにより構成される可動子支持機構により支持されている。該連結台座８に固定された前記連結機構６は該ケース６２０の長手方向に移動可能なように開けられた前記開放部分７を通して前記ドアハンガ２に直結されている。該固定子５６０は該ケース６２０に固定子固定機構６００ａと６００ｂにより長手方向両端で脱着可能に固定されている。
【００２１】
図６は、図４と図５に示した前記リニアモータユニット１について他の実施形態の長手方向断面図である。図６において、前記リニアモータユニット１は、図５に示した構造を時計回りに９０度回転させた構造である。
【００２２】
また、図４において、リニアモータユニット１は一つしか示していないが、複数個配置して多相リニアモータを構成する。更に、リニアモータユニット１を複数個配置する際には直列、又は並列に配置して構成することも可能である。
【００２３】
固定子５６０は永久磁石だけではなく、強磁性体に凸凹の構造に持たせて、磁気抵抗変化によるリラアクタンス式リニアモータも適用できる。
【００２４】
固定子において、平板状の強磁性体の両面に凸の磁極歯を設けると、第１部材の対向部の磁極との間で進行方向に対して磁気抵抗が変化する。すなわち、固定子の凸の磁極歯と電機子の対向部の磁極との間の磁気抵抗は、強磁性体の平板部と電機子の対向部の磁極との間の磁気抵抗より小さい。この磁気抵抗の変化を利用すると、相対的に移動自在な可動子になる。ここで、凸の磁極歯を強磁性体にし、平板部に永久磁石を設けることにより、複合型固定子にすることも可能である。
【００２５】
本発明に用いるリニアモータは、電機子巻線が配置される鉄心部と永久磁石を付ける可動子が挟持される対向部を有する磁極部を積層鋼板により分割製作して組み立てることが可能である。更に、ドアシステムから脱着が容易になる特徴を持つ。
【００２６】
本発明の実施の形態によれば、構造が簡単で製造が容易な、磁極板の極歯間の隙間を通る磁束の漏れが少なく入力に対して大きな出力を得ることができるドアシステムを提供できる。この発明はその最も簡単な実施形態に関して説明され記載されているが、この発明の種々の変形例はこの発明の精神及び範囲から逸脱せずになされ得るものであることが当業者によって認められる所であり、あらゆる分野のリニアモータドアシステムに応用されるものである。例えば、中央両開きドアシステムも可能である。また、最良実施形態は可動子として電機子，固定子として永久磁石を列設した場合について述べている。しかし、可動子として永久磁石を列設し、固定子を電機子とすることができる。
【００２７】
また、乗りかごと、該乗りかごを駆動する駆動装置とを有し、前記乗りかごのドアとして上記いずれか記載のドアシステムを具備するエレベータ装置にも実施可能である。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、構造が簡単で製造が容易な、モータ入力に対して大きな出力を得ることのできるドアシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示すリニアモータドアシステムの長手方向断面構成図である。
【図２】本発明の一実施の形態を示すリニアモータドアシステムの概略構成図である。
【図３】図１に図示のリニアモータの構成図である。
【図４】図１に図示のリニアモータユニットの構成図である。
【図５】図４に図示のリニアモータユニットの長手方向断面図である。
【図６】本発明の他の実施の形態を示すリニアモータユニットの長手方向断面図である。
【符号の説明】
１…リニアモータユニット、２…ドアハンガ、３…滑車、４…ガイドレール、５…ドア、６…連結機構、７…ケース開放部、８…連結台座、９…電源駆動制御装置、５１０…磁極、５１１ａ…磁極５１０の上部磁極歯、５１２ｂ…磁極510の下部磁極歯、５２０…磁極、５２２ａ…磁極５２０の上部磁極歯、５２１ｂ…磁極５２０の下部磁極歯、５３０…電機子、５４０…電機子巻線、５５０…電機子鉄心、５６０…固定子、５７０…永久磁石、５８０…ギャップ、５９０…可動子、６００ａ，６００ｂ…固定子固定機構、６１０ａ，６１０ｂ…可動子ガイド用レール、６２０…ケース、６３０ａ，６３０ｂ…ガイドホイール。
【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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