(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドア枠にドア体の走行方向に沿って配置した固定子と、ドア体に走行方向において複数の磁極が交互に異磁極となるように設けられた永久磁石を備える可動子と、固定子にドア体の走行方向に沿って配列された複数個のコイルと、可動子の位置を検出する複数個の磁気センサを備えたセンサブロックと、前記永久磁石との相互作用によりドア体を移動させる推力を生じさせるようにセンサブロックにより検出した可動子の位置に応じたタイミングで各コイルへの通電を制御する制御手段とを備え、前記センサブロックは、前記固定子に設けたコイルのうちの１個に代えて、可動子とつねに対向可能な位置に配置されていることを特徴とする自動ドア。
【請求項２】
ドア枠にドア体の走行方向に沿って配置した固定子と、ドア体に走行方向において複数の磁極が交互に異磁極となるように設けられた永久磁石を備える可動子と、固定子にドア体の走行方向に沿って配列された複数個のコイルと、可動子の位置を検出する複数個の磁気センサを備えたセンサブロックと、前記永久磁石との相互作用によりドア体を移動させる推力を生じさせるようにセンサブロックにより検出した可動子の位置に応じたタイミングで各コイルへの通電を制御する制御手段とを備え、前記可動子の移動範囲は固定子の全長の２倍以下に設定され、前記センサブロックは、可動子の移動範囲の中央部であって可動子とつねに対向可能な位置の１個のコイルに代えて配置されていることを特徴とする自動ドア。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リニアモータを用いてドア体を走行させる自動ドアに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動ドアの駆動源としては回転形のモータが広く用いられているが、モータに設けたブラシや軸受などで騒音が生じるとともに、減速用のギアやモータの回転をドアの走行に変換するための機構によっても騒音が生じ、さらにはドアが振動しやすく、ドアの振動による騒音も発生するものであるから、発生する騒音が大きいという問題がある。
【０００３】
これに対してドアの駆動源として可動子が直進移動するリニアモータを用いることが考えられており、リニアモータでは減速用のギアや回転移動を直進移動に変換する機構などが存在しないから、騒音が大幅に低減されることになる。リニアモータには、固定子に永久磁石を用いるとともに可動子にコイルを用いたものや（たとえば特開平１０−２５９６５号公報）、固定子に電磁石を用いるとともに可動子に永久磁石を用いたもの（たとえば、実願平３−３９３７８号公報）が知られている。
【０００４】
ところで、固定子にコイルを設けたリニアモータとして、図３に示すように、コイルにより励磁されるコイル１１を複数個配列して固定子１を構成し、永久磁石２１を用いた可動子２をコイル１１に対向するように配置したものが考えられる。可動子２の移動方向において隣接するコイル１１の間の距離は、可動子２の移動方向における固定子１のコイル１１の寸法より大きく、かつその寸法の２倍よりは小さく設定される。
【０００５】
このような構成のリニアモータを自動ドアに用いる場合には、ドア体３の上部に可動子２を埋込配置し、ドア体３が走行するドア枠の鴨居４に固定子１を取り付けることになる。このような構造であれば、固定子１と可動子２とを上下に対向させるだけであるから、鴨居４にドア体３の上部を受けて案内するための溝を形成しておけばドア体３を保持して走行させることができる。コイル１１への通電のタイミングは可動子２の位置に応じて制御される。可動子２の位置は、永久磁石２１の磁極を検出する磁気センサ１２１〜１２３により検出される。コイル１１の相数はたとえば３相であって、各相のコイル１１の中心付近にそれぞれ磁気センサ１２１〜１２３が配置される。つまり、磁気センサ１２１〜１２３は固定子１の全長に亘って等間隔で配置されることになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、固定子１の全長に亘って磁気センサ１２１〜１２３が等間隔で配置されていると、磁気センサ１２１〜１２３が分散して配置されることになり、配線が複雑になって製造作業が面倒になる。また、上述した従来構成では、コイル１１の中に磁気センサ１２１〜１２３が配置されているから、コイル１１への通電時にコイル１１の周囲に生じる磁界の影響を受けやすく、可動子２の位置を誤検出する可能性もある。
【０００７】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、複数個の磁気センサを集中的に配置することによって配線が複雑になるのを防止して製造を容易にし、かつコイルの影響を受けにくい位置に磁気センサを配置することにより可動子の位置を誤検出することがない自動ドアを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、ドア枠にドア体の走行方向に沿って配置した固定子と、ドア体に走行方向において複数の磁極が交互に異磁極となるように設けられた永久磁石を備える可動子と、固定子にドア体の走行方向に沿って配列された複数個のコイルと、可動子の位置を検出する複数個の磁気センサを備えたセンサブロックと、前記永久磁石との相互作用によりドア体を移動させる推力を生じさせるようにセンサブロックにより検出した可動子の位置に応じたタイミングで各コイルへの通電を制御する制御手段とを備え、前記センサブロックは、前記固定子に設けたコイルのうちの１個に代えて、可動子とつねに対向可能な位置に配置されているものである。この構成によれば、可動子の位置を検出するための複数個の磁気センサをセンサブロックとして一箇所にまとめているから、分散して配置された磁気センサに個々に配線を施す場合に比較すると配線が簡単になって製造が容易になる。また、固定子に設けたコイルの一部に代えてセンサブロックを配置しているから、コイル内に磁気センサを配置する場合のような誤検知が発生せず、しかも一部のコイルが間引かれるものの他のコイル間の距離には変化がないから、コイルを間引かない場合と同じタイミングでコイルに通電すればよいのであって、コイルへの通電の制御が煩雑になることはない。
【０００９】
請求項２の発明は、ドア枠にドア体の走行方向に沿って配置した固定子と、ドア体に走行方向において複数の磁極が交互に異磁極となるように設けられた永久磁石を備える可動子と、固定子にドア体の走行方向に沿って配列された複数個のコイルと、可動子の位置を検出する複数個の磁気センサを備えたセンサブロックと、前記永久磁石との相互作用によりドア体を移動させる推力を生じさせるようにセンサブロックにより検出した可動子の位置に応じたタイミングで各コイルへの通電を制御する制御手段とを備え、前記可動子の移動範囲は固定子の全長の２倍以下に設定され、前記センサブロックは、可動子の移動範囲の中央部であって可動子とつねに対向可能な位置の１個のコイルに代えて配置されているものである。この構成によれば、請求項１の発明の作用を奏するのはもちろんのこと、１個のセンサブロックでコイルへの通電を制御することができるから、磁気センサの個数が少なくなって低コストの自動ドアを提供することが可能になる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本実施形態は、図１に示すように、自動ドアのドア体３の上縁に沿ってドア体３の走行方向の全長に亘る永久磁石２１を用いた可動子２を取り付け、ドア枠の一部を構成してドア体３の上部を保持する鴨居４に、可動子２と対向するように固定子１を設けたものである。可動子２を構成する永久磁石２１は可動子２の移動方向におけるドア体３の全長に等しい寸法を有している。
【００１１】
固定子１は複数個のコイル１１を可動子２の移動方向（ドア体３の走行方向）に沿って配列したものであって、可動子２の移動方向（固定子１の長手方向）における固定子１の中央部には１個のコイル１１に相当する欠落部分を設け、固定子１の他の部位ではコイル１１を等間隔に配列してある。図示例では各コイル１１として空芯コイルを用いている。ただし、各コイル１１には鉄芯を設けてもよい。本実施形態ではコイル１１の相数を３相としてあり、これらのコイル１１をＹ結線し、２相ずつ通電する方式を採用している。
【００１２】
コイル１１の欠落部位には、磁気センサ１２１，１２２，１２３を備えるセンサブロック１２を配置してある。つまり、等間隔で配列されたコイル１１の１個に代えてセンサブロック１２を配置しているのである。センサブロック１２を配置する部位は、固定子１の長手方向の中央部に限定されるものではなく、本実施形態にあっては、ドア体３の位置にかかわらず可動子２と対向可能な位置であればよい。
【００１３】
可動子２を構成する永久磁石２１はドア体３の走行方向において複数の磁極２２が交互に異極性となるように設けられている。また、可動子２において隣接する磁極２２の間の距離は一定になっている。この可動子２は１つの磁性体に複数の磁極２２を同時に着磁して形成するか、複数個の永久磁石２１を保持台に取り付けることによって形成される。
【００１４】
本実施形態では、固定子１においてセンサブロック１２に隣接するコイル１１以外は、隣接する各一対のコイル１１間の距離（ピッチ）を一定として配列してあり、また、可動子２の磁極２２の間の距離も一定としてある。コイル１１を一定ピッチで配置してある部位におけるコイル１１間の距離は、可動子２の磁極２２の間の距離の１０／６倍に定められている。つまり、コイル１１間の距離の６倍が磁極２２間の距離の１０倍に等しくなる。具体的には、可動子２の磁極２２の間の距離がＬであるとすると、磁極２２を形成する空芯コイルの直径が３Ｌ／２になり、隣接する空芯コイルの間隔がＬ／６になるように設定してある。したがって、６個の空芯コイルが占める長さ寸法は、（３Ｌ／２＋Ｌ／６）×６＝１０Ｌであり、可動子２の磁極２２の間の距離Ｌの１０倍に等しくなる。
【００１５】
図１におけるφ１，φ２，φ３の符号は各コイル１１の相を示している。ここで、アポストロフィが付加されている相のコイル１１は、アポストロフィが付加されていない同符号のコイル１１と同時に通電されるが通電の向きが逆向きになることを意味している。たとえば、φ１に対応するコイル１１に上から見て右回りに通電されるときには、φ１’に対応するコイル１１には左回りに通電される。図示例ではコイル１１をφ１，φ２’，φ３，φ１’，φ２，φ３’の順で配列してあり、２相ずつに順次通電することにより、φ１，φ２→φ２，φ３→φ３，φ１→φ１，φ２というように循環的に通電する。また、隣接する２相は互いに逆向きに通電される。たとえば、図１においてφ１，φ３が励磁されるときに、φ１に対応するコイル１１とφ３に対応するコイル１１とは逆向きに通電される。言い換えると、固定子１において隣接している２個ずつのコイル１１が同時に同じ向きに通電され、通電されている２個のコイル１１の組の左右に隣接しているコイル１１には通電されず、通電されないコイル１１を挟んで左右両側のコイル１１の組は互いに逆向きに通電されることになる。
【００１６】
上記構成では、ドア体３は、固定子１に設けたコイル１１に流れる電流と、可動子２に設けた永久磁石２１の磁界とにより生じる電磁力の反力として推力を受けるものであり、可動子２（ドア体３）を直進移動させるには、可動子２の位置に応じて各コイル１１に通電するタイミングを設定する必要がある。そこで、可動子２の位置を検出する手段として、本実施形態ではホール素子からなる３個の磁気センサ１２１〜１２３を用いている。３個の磁気センサ１２１〜１２３は、図２に示すように１つの基板１２４に実装されてセンサブロック１２を構成している。
【００１７】
センサブロック１２では図２の左からφ１，φ２，φ３に対応する各磁気センサ１２１〜１２３が順に配列される。また、可動子２の磁極２２の幅寸法をＬとするときに、コイル１１の直径が３Ｌ／２となり、コイル１１の間隔がＬ／６となり、さらに、センサブロック１２に隣接するコイル１１の中心から磁気センサ１２２までの距離が５Ｌ／３、磁気センサ１２１〜１２３同士の距離が２Ｌ／３になるように配置してある。このような構成を採用すれば、各コイル１１ごとに磁気センサ１２１〜１２３を設ける必要がなくなり、磁気センサ１２１〜１２３の個数が従来構成よりも大幅に低減されることになる。
【００１８】
いま、可動子２を固定子１に対して図２の左向きに移動させるものとする。また、説明を簡単にするために図示するコイル１１の右側で紙背に向かって電流が流れる場合の通電向きを正方向、コイル１１の左側で紙背に向かって電流が流れる場合の通電向きを負方向と呼ぶことにする。言い換えると、コイル１１を上から見たときに、左回りに電流が流れる場合が正方向、右回りに電流が流れる場合が負方向である。各磁気センサ１２１，１２２，１２３は、可動子２の磁極２２がＳ極からＮ極に変化すると、それぞれφ１のコイル１１に正方向、φ３のコイル１１に負方向で通電する状態、φ２のコイル１１に正方向、φ１のコイル１１に負方向で通電する状態、φ３のコイル１１に正方向、φ２のコイル１１に負方向で通電する状態に通電向きを切り換えさせる。また、可動子２の磁極２２がＮ極からＳ極に変化するときには固定子１のφ１，φ２，φ３に対応する各コイル１１の通電向きの関係は逆になる。磁気センサ１２１〜１２３に基づく各コイル１１への通電は、図示していない制御手段により制御される。
【００１９】
このような条件で各コイル１１に通電したとすると、可動子２は図２の左向きに推力を受けることになる。このようにして、可動子２の移動に伴ってφ１，φ２，φ３の各コイル１１の通電向きが変化し、可動子２は左向きに推力を受けることになる。
【００２０】
本実施形態の構成では、図３に示した従来構成に対して固定子２が２倍の長さを有しているから、推力はほぼ２倍になる。また、磁気センサ１２１〜１２３の個数は従来構成よりも大幅に低減されることになる。
【００２１】
なお、センサブロック１２を配置する部位は固定子１の長手方向の中央部に限定されるものではなく、上述のようにドア体３の走行範囲において可動子２とつねに対向可能な位置であればよい。また、センサブロック１２の個数も１個に限定されるものではなく、適宜位置の複数個のコイル１１に代えてセンサブロック１２を設けるようにしてもよい。上述した各実施形態におけるコイル１１や永久磁石ブロックの構成や配置は一例であって、本発明の技術的思想の範囲内で他の構成や配置を採用し得るのは言うまでもない。
【００２２】
【発明の効果】
請求項１の発明の構成によれば、可動子の位置を検出するための複数個の磁気センサをセンサブロックとして一箇所にまとめているから、分散して配置された磁気センサに個々に配線を施す場合に比較すると配線が簡単になって製造が容易になるという効果がある。また、固定子に設けたコイルの１個に代えてセンサブロックを配置しているから、コイル内に磁気センサを配置する場合のような誤検知が発生しないという効果があり、しかも一部のコイルが間引かれるものの他のコイル間の距離には変化がないから、コイルを間引かない場合と同じタイミングでコイルに通電すればよいのであって、コイルへの通電の制御が煩雑にならないという効果がある。
【００２３】
請求項２の発明の構成によれば、請求項１の発明と同様の効果を奏する上に、１個のセンサブロックでコイルへの通電を制御することができるから、磁気センサの個数が少なくなって低コストの自動ドアを提供することが可能になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の全体構成を示す概略構成図である。
【図２】同上の要部を示す概略構成図である。
【図３】従来構成を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１  固定子
２  可動子
３  ドア体
４  鴨居
１１  コイル
１２  センサブロック
２１  永久磁石
２２  磁極
１２１〜１２３  磁気センサ
【図１】
0004345122.tif 000002
【図２】
0004345122.tif 000003
【図３】
0004345122.tif 000004