(57)【要約】【課題】モータの良好な作動を図る等のために、コイルの温度検出を行なうことができる同期形リニアモータを提供する。【解決手段】常用ストローク域において、主に発熱する電機子４はＵ相コイル群８ＵＧ（Ｕ相、Ｕ相コイル８Ｕ，８Ｕ）であることに着目し、筒状電機子側ヨーク部材Ｕ相コイル群対応部分１７Ｃに第１温度センサ１２ａを設けている。円筒カバー１６（保護カバー）で覆われて熱が篭りやすい筒状電機子側ヨーク部材先端側部分１７Ｂ〔Ｗ相コイル群８ＷＧ（Ｗ相、Ｗ相コイル８Ｗ，８Ｗ）〕に第２温度センサ１２ｂが設けられている。常用ストローク域での作動に伴って温度上昇しやすいＵ相コイル群８ＵＧ（Ｕ相、Ｕ相コイル８Ｕ，８Ｕ）、熱が篭りやすくて温度上昇しやすいＷ相コイル群８ＷＧ（Ｗ相、Ｗ相コイル８Ｗ，８Ｗ）の各温度について、第１、第２温度センサ１２ａ、１２ｂが検出でき、これによりコイルの温度監視を行なうことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線状に相対移動可能に配置される第１、第２部材と、前記第１部材に前記相対移動方向に沿って備えられた複数個の永久磁石と、前記第２部材に備えられた、複数相のコイル群を含む電機子と、を有し、該複数相のコイル群への通電により、前記永久磁石と協働して前記第１、第２部材の相対移動に対する推力を発生して前記第１部材及び又は第２部材を直線運動させる同期形リニアモータにおいて、
前記複数相のコイル群の夫々を構成するコイルは、前記相対移動方向に沿って、予め定めた相順で、１個ずつ又は相毎に所定数がまとまって、前記第２部材に配置され、
通常時に前記第１、第２部材が相対移動し得る範囲として予め設定される常用ストローク域において、前記複数相のコイル群のうち予め定めた特定相のコイルへの通電電流が他の相のコイルへの通電電流より大きくなるように、前記複数相のコイル群及び前記複数個の永久磁石が配置され、
前記第２部材における前記特定相のコイルの近傍部分に、当該部分の温度を検出する温度センサ及び又は当該部分の温度に応じて作動する温度スイッチを設けたことを特徴とする同期形リニアモータ。
【請求項２】
請求項１に記載の同期形リニアモータにおいて、前記同期形リニアモータは円筒状であり、前記第２部材は、内周側にコイルを装着する第２部材円筒部を有し、前記第１部材は、前記永久磁石が外周側に装着され前記第２部材円筒部に移動可能に挿入される第１部材軸部を有し、前記第１部材に、前記第２部材円筒部の先端側から延出される永久磁石及び前記第２部材円筒部の先端側部分を覆うように円筒状の保護カバーを設け、前記第２部材円筒部の先端側部分に、当該部分の温度を検出する温度センサ及び又は当該部分の温度に応じて作動する温度スイッチを設けたことを特徴とする同期形リニアモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同期形リニアモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の同期形リニアモータの例として、特許文献１に示される同期形リニアモータがある。特許文献１に示される同期形リニアモータは、アウターヨークに冷却用の放熱フィンを設けると共に、センターヨークに永久磁石の保護などのために保護カバーを設けている。
【特許文献１】特開２００７−２７４８２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、同期形リニアモータは、当該同期形リニアモータのフルストローク域内で通常時に移動し得る範囲として予め設定される常用ストローク域（換言すれば、常用時における微振動領域）において、高負荷で動作する場合、特定のコイルが発熱しやすくなる特性がある。
前記特許文献１に示されるリニアモータによれば、放熱フィンが設けられた部分におけるコイル発熱に対して放熱することが可能である。しかしながら、前記特許文献１に示されるリニアモータでは、放熱フィンが設けられていない部分におけるコイルの発熱分の放熱は、必ずしも十分なものではない上、コイルの発熱に伴う過熱防止などの観点からコイルの温度監視ひいてはモータの良好な作動を図ることが望まれるというのが実情であった。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、モータの良好な作動を図る等のために、コイルの温度検出を行なうことができる同期形リニアモータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、直線状に相対移動可能に配置される第１、第２部材と、前記第１部材に前記相対移動方向に沿って備えられた複数個の永久磁石と、前記第２部材に備えられた、複数相のコイル群を含む電機子と、を有し、該複数相のコイル群への通電により、前記永久磁石と協働して前記第１、第２部材の相対移動に対する推力を発生して前記第１部材及び又は第２部材を直線運動させる同期形リニアモータにおいて、前記複数相のコイル群の夫々を構成するコイルは、前記相対移動方向に沿って、予め定めた相順で、１個ずつ又は相毎に所定数がまとまって、前記第２部材に配置され、通常時に前記第１、第２部材が相対移動し得る範囲として予め設定される常用ストローク域において、前記複数相のコイル群のうち予め定めた特定相のコイルへの通電電流が他の相のコイルへの通電電流より大きくなるように、前記複数相のコイル群及び前記複数個の永久磁石が配置され、前記第２部材における前記特定相のコイルの近傍部分に、当該部分の温度を検出する温度センサ及び又は当該部分の温度に応じて作動する温度スイッチを設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、コイルの温度監視を図る等のために、コイルの温度検出を行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の第１実施形態に係る同期形リニアモータを図１、図２に基づいて説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る円筒型リニアモータを模式的に示す断面図である。図２は、図１の円筒型リニアモータの磁極ピッチとコイルへの通電電流パターンを示す図である。
【０００８】
図１において、同期形リニアモータの一例である円筒型リニアモータ１は、円筒型の永久磁石式３相同期形リニアモータとされており、例えば自動車のサスペンション装置における電磁ダンパとして用いられる。
円筒型リニアモータ１は、車両の車体（ばね上）に取付フランジ（以下、車体側取付フランジ２という。）によって取付けられた、電機子４を有する略筒状の可動子（以下、筒状可動子５という。）と、車両のばね下に取付フランジ（以下、ばね下側取付フランジ６という。）によって取付けられ筒状可動子５に対して図１左右方向に相対移動可能とされた固定子７と、筒状可動子５及び固定子７間に介在されて両者の相対ストローク量を検出するストロークセンサ４１と、電機子４に駆動電流を供給することにより固定子７及び筒状可動子５に相対移動（以下、便宜上、モータのストロークともいう。）を行なわせるモータ駆動回路９と、モータ駆動回路９の制御などを行なうコントローラ１０と、報知手段１１と、を備えている。
【０００９】
円筒型リニアモータ１は、前記ストロークセンサ４１からの検出信号とコントローラ１０からの制御信号によってモータ駆動回路９が電機子４に駆動電流を供給し、電機子４に駆動電流が流れることにより磁界を発生し、この磁界と永久磁石２の磁界との相互作用により固定子７と筒状可動子５との間に推力が発生し、これにより前記モータのストローク（固定子７及び筒状可動子５の相対移動）を行うようにしている。
コントローラ１０は、前記モータのストロークのための制御に加えて、後述する第１、第２温度センサ１２ａ，１２ｂの検出値と、予め定められた第１、第２基準温度とを比較して、第１温度センサ１２ａの検出値が第１基準温度に達したり、又は第２温度センサ１２ｂの検出値が第２基準温度に達した場合、報知手段１１を作動させてこのことを運転者に報知させる。
【００１０】
固定子７は、ばね下側取付フランジ６を介してばね下に保持される円板状のベース１３と、ベース１３の中央部に垂設された、磁性材からなる円筒固定子側ヨーク部材１４と、円筒固定子側ヨーク部材１４の外周面に図１左右方向に所定の磁極ピッチτｐを有するように配置された複数個の永久磁石１５と、筒状をなし一端側開口部がベース１３に挿入して保持される円筒カバー１６（保護カバー）と、を備えている。円筒カバー１６と筒状可動子５の筒状電機子側ヨーク部材１７（後述する）との間にはダストシール１８が介在されている。
【００１１】
筒状可動子５は、車体側取付フランジ２を介して車体側に保持される円板状のベース２０と、ベース２０の外周側部分に垂設された磁性材からなる前記筒状電機子側ヨーク部材１７と、筒状電機子側ヨーク部材１７の内周に備えられた複数相のコイル群〔本実施形態では、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相コイル群８ＵＧ，８ＶＧ，８ＷＧ（Ｕ相、Ｕ相、Ｖ相、Ｖ相、Ｗ相、Ｗ相コイル８Ｕ，８Ｕ，８Ｖ，８Ｖ，８Ｗ，８Ｗ）〕と、筒状電機子側ヨーク部材１７の外周側に備えられた環状の冷却フィン２１と、ベース２０の中央部に垂設されて円筒固定子側ヨーク部材１４に挿通される案内用筒部２３と、を備えている。案内用筒部２３と円筒固定子側ヨーク部材１４との間には図1左右方向に所定距離空けて円筒形の２つのベアリング２４が介在されている。
筒状電機子側ヨーク部材１７は、ベース２０側部分の薄肉部分（符号省略）と、この薄肉部分より先端側に厚肉部分と、からなり、厚肉部分にＵ相、Ｖ相、Ｗ相コイル群８ＵＧ，８ＶＧ，８ＷＧが備えられている。筒状電機子側ヨーク部材１７の前記厚肉部分を、以下、筒状電機子側ヨーク部材コイル装着部１７Ａという。
【００１２】
Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相コイル群８ＵＧ，８ＶＧ，８ＷＧには、図２に示すように夫々、この順に１２０°ずつ位相が異なった電流が通電されるＵ相、Ｖ相、Ｗ相コイル８Ｕ、８Ｖ、８Ｗが各２個含まれている。
円筒カバー１６は、筒状電機子側ヨーク部材１７（第２部材円筒部）の先端側から延出される永久磁石１５及び筒状電機子側ヨーク部材１７の先端側部分を覆うように設けられている。上述したように円筒カバー１６に覆われる筒状電機子側ヨーク部材１７の先端側部分を、以下、筒状電機子側ヨーク部材先端側部分１７Ｂという。
【００１３】
そして、この第１実施形態に係る円筒型リニアモータ１は、図２に示すような通電電流パターンで電流が各コイルに供給され、上述したように、電機子４に流れる電流により発生する磁界と永久磁石１５の磁界との相互作用により固定子７と筒状可動子５との間に推力が発生し、この推力により固定子７に対して筒状可動子５が図１左右方向（ストローク方向）に相対変位する。
例えば、筒状可動子５に、固定子７に対して図１右方向の推力を発生させる場合、図２に示すようなＵ相、Ｖ相、Ｗ相コイル群８ＵＧ，８ＶＧ，８ＷＧ（Ｕ相、Ｕ相、Ｖ相、Ｖ相、Ｗ相、Ｗ相の各コイル）への通電電流パターンを繰り返しながら駆動電流を供給する。また、推力の発生方向が上記と反対（図１左方向）の場合には、図２に示す通電電流パターンに比して１８０°位相がずれた（位相が反転した）通電電流パターンで駆動電流が供給される。
【００１４】
Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相コイル群８ＵＧ，８ＶＧ，８ＷＧ（Ｕ相、Ｕ相、Ｖ相、Ｖ相、Ｗ相、Ｗ相の各コイル）への通電電流パターンは、筒状可動子５の固定子７に対する変位（ストローク）ｘの関数として表すことができる。そして、磁極ピッチτｐ間隔毎に図２に示すような通電電流パターンが繰り返し行われるように、駆動電流がＵ相、Ｖ相、Ｗ相コイル群８ＵＧ，８ＶＧ，８ＷＧ（Ｕ相、Ｕ相、Ｖ相、Ｖ相、Ｗ相、Ｗ相の各コイル）に供給されて、通電電流パターンの繰り返しに応じて、筒状可動子５の変位（ストローク）が行われる。
【００１５】
本実施形態では、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相コイル群８ＵＧ，８ＶＧ，８ＷＧ（Ｕ相、Ｕ相、Ｖ相、Ｖ相、Ｗ相、Ｗ相の各コイル）及び永久磁石１５が略対面する範囲で、筒状可動子５がストロークし得るようになっている。このように筒状可動子５がストロークし得る範囲を、以下、フルストローク域という。なお、リニアモータでは、常時、フルストロークするような作動が行われるわけではなく、通常時には、フルストローク域内の一部領域で作動される。本実施形態では、通常時、筒状可動子５がフルストローク域の中央付近〔以下、常用ストローク域という。〕でストロークするように設定されている。常用ストローク域は、筒状可動子５の筒状電機子側ヨーク部材１７が、左方向には距離「ｘ０」（図１、図２では−ｘ０として示す。）、右方向には距離「ｘ０」（図１、図２では＋ｘ０として示す。）だけストロークし得るとして設定されている。
【００１６】
そして、この第１実施形態は、常用ストローク域では、図２に示すように、筒状筒状可動子５が固定子７に対して−ｘ０〜＋ｘ０の範囲で相対的に変位した場合、図２に示す点線の範囲内でＵ相、Ｖ相、Ｗ相コイル８Ｕ，８Ｖ，８Ｗへの通電電流パターンが変化するが、この場合にはＵ相コイルに多くの駆動電流が流れることになり、主に発熱する電機子４はＵ相コイル群８ＵＧ（Ｕ相、Ｕ相コイル８Ｕ，８Ｕ）となる。
本実施形態では、常用ストローク域において、主に発熱する電機子４はＵ相コイル群８ＵＧ（Ｕ相、Ｕ相コイル８Ｕ，８Ｕ）であることに着目し、筒状電機子側ヨーク部材１７におけるＵ相コイル群８ＵＧ対応部分〔以下、筒状電機子側ヨーク部材Ｕ相コイル群対応部分１７Ｃという。特定相のコイルの近傍部分に相当する。〕に、温度センサ（前記第１温度センサ１２ａ）を設けている。この実施形態では、第１温度センサ１２ａは２つのＵ相コイル８Ｕ，８Ｕの間の部分に配置されている。
【００１７】
筒状電機子側ヨーク部材先端側部分１７Ｂ（第２部材円筒部の先端側部分）ひいてはＷ相コイル群８ＷＧ（Ｗ相、Ｗ相コイル８Ｗ，８Ｗ）が配置された部分に、当該部分の温度を検出する温度センサ（前記第２温度センサ１２ｂ）が設けられている。この実施形態では、第２温度センサ１２ｂは２つのＷ相コイル８Ｗ，８Ｗの間の部分に配置されている。
また、筒状電機子側ヨーク部材１７の外周側における筒状電機子側ヨーク部材コイル装着部１７Ａのベース２０側部分から筒状電機子側ヨーク部材Ｕ相コイル群対応部分１７Ｃまでの領域（筒状電機子側ヨーク部材コイル装着部ベース側部分１７Ａａという。）に、前記冷却フィン２１が設けられている。
【００１８】
この第１実施形態に係る円筒型リニアモータ１では、常用ストローク域で筒状筒状可動子５が変位する際、電機子４のうちＵ相コイル群８ＵＧ（Ｕ相、Ｕ相コイル８Ｕ，８Ｕ）に多くの駆動電流が流れ、Ｕ相コイル群８ＵＧ（Ｕ相、Ｕ相コイル８Ｕ，８Ｕ）が他のコイル群に比して多く発熱し温度上昇する。そして、Ｕ相コイル群８ＵＧの温度については、第１温度センサ１２ａが検出し、これにより、常用ストローク域で温度上昇しやすいＵ相、Ｕ相コイル８Ｕ，８Ｕの温度を監視することができる。
また、円筒カバー１６が設けられたことにより、円筒カバー１６に覆われた部分に熱が篭りやすく、筒状電機子側ヨーク部材先端側部分１７Ｂ〔ひいてはＷ相コイル群８ＷＧ（Ｗ相、Ｗ相コイル８Ｗ，８Ｗ）〕が温度上昇しやすい。このＷ相、Ｗ相コイル８Ｗ，８Ｗの温度については、第２温度センサ１２ｂが検出し、これにより、上述したように熱が篭って温度上昇しやすいＵ相、Ｕ相コイル８Ｕ，８Ｕの温度を監視することができる。
そして、Ｕ相コイル群８ＵＧ及び筒状電機子側ヨーク部材先端側部分１７Ｂに対応して設けられた第１、第２温度センサ１２ａ，１２ｂの検出値が第１、第２基準値に達すると、このことを報知手段１１が運転者に報知し、運転者による運転中断や所定のメンテナンス処理などの処置を迅速に受けられるようにし、コイル発熱に起因するコイル過熱を適切に防止し得るようにしている。
なお、本実施形態では、筒状電機子側ヨーク部材コイル装着部ベース側部分１７Ａａに冷却フィン２１を設けており、これにより当該部分に配置されたコイルの発熱に対する放熱を行なってコイルを冷却するので、前記コイル過熱の防止を、前記第１、第２温度センサ１２ａ，１２ｂを用いた処置により行なうことに加えて、さらに行なうことになり、コイル過熱防止をより十分に行なえることになる。
【００１９】
次に、本発明の第２実施形態に係る円筒型リニアモータ１Ａを、図３に基づき、図１及び図２を参照して説明する。
図３において、第２実施形態に係る円筒型リニアモータ１Ａは、第１実施形態に係る円筒型リニアモータ１（図１、２）に比して、以下の(i)〜（iv）の事項を有することが主に異なっている。
（i）  Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相コイル群８ＵＧ，８ＶＧ，８ＷＧ（Ｕ相、Ｕ相、Ｖ相、Ｖ相、Ｗ相、Ｗ相の各コイル）に代えて、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相コイル群８ＵｔＧ，８ＶｔＧ，８ＷｔＧ（Ｕ相、−Ｕ相、Ｕ相、Ｖ相、−Ｖ相、Ｖ相、Ｗ相、−Ｗ相、Ｗ相の各コイル）を備えたこと。
（ii）  冷却フィン２１を筒状電機子側ヨーク部材１７の全面にわたって設けたこと。
（iii）第１温度センサ１２ａが−Ｕ相コイル８Ｕｆの外周側（冷却フィン２１側）に配置されていること。
（iv）  第２温度センサ１２ｂが−Ｗ相コイル８Ｗｆの外周側（冷却フィン２１側）に配置されていること。
【００２０】
Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相コイル群８ＵｔＧ，８ＶｔＧ，８ＷｔＧには、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相コイル８Ｕ、８Ｖ、８Ｗと巻線方向が反対の−Ｕ相、−Ｖ相、−Ｗ相コイル８Ｕｆ，８Ｖｆ，８Ｗｆが各１個含まれている。−Ｕ相、−Ｖ相、−Ｗ相コイル８Ｕｆ，８Ｖｆ，８Ｗｆは、８Ｕ、８Ｖ、８Ｗと各々直列に結線されている。これら各コイル８Ｕｆ，８Ｖｆ，８Ｗｆに通電される電流の大きさは、前記各コイル８Ｕ，８Ｖ，８Ｗに通電される電流の大きさと同等であることから、これら各コイル８Ｕｆ，８Ｖｆ，８Ｗｆは、その発熱量が、前記各コイル８Ｕ，８Ｖ，８Ｗと同等になっている。
【００２１】
この第２実施形態に係る円筒型リニアモータ１Ａによれば、第１実施形態に係る円筒型リニアモータ１と同様に、Ｕ相コイル群８ＵｔＧ及び筒状電機子側ヨーク部材先端側部分１７Ｂに対応して設けられた第１、第２温度センサ１２ａ，１２ｂの検出値が第１、第２基準値に達すると、このことを報知手段１１が運転者に報知し、運転者による運転中断や所定のメンテナンス処理などの処置を迅速に受けられるようになっている。このため、コイル発熱に起因するコイル過熱を適切に防止し得ることになる。
また、冷却フィン２１を設けていることにより、第１実施形態と同様に、前記コイル過熱の防止を、前記第１、第２温度センサ１２ａ，１２ｂを用いた処置により行なうことに加えて、さらに行なうことになり、コイル過熱防止をより十分に行なえることになる。さらに、この第２実施形態では、冷却フィン２１を筒状電機子側ヨーク部材１７の全面にわたって設けており、これにより冷却フィン２１が全コイルの発熱に対する放熱を行なって全コイルを対象にして冷却する。このため、この第２実施形態では、第１実施形態に比して冷却性能ひいては耐熱性・耐久性を向上できる。
【００２２】
上記各実施形態で設けた温度センサ１２（第１、第２温度センサ１２ａ，１２ｂ）に代えて、配置部分の温度に応じてオン、オフ作動する温度スイッチを設けてもよいし、温度センサ１２（第１、第２温度センサ１２ａ，１２ｂ）に加えて温度スイッチを設けてもよい。
上記各実施形態では冷却フィン２１による空冷方式を記載したが、これを液冷方式としても良いのはもちろんである。
また、上記各実施形態では、同期形リニアモータとして、円筒型リニアモータ１，１Ａを例にしたが、本発明は、これに限らず、同期形リニアモータとして平板型リニアモータを用いるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る円筒型リニアモータを模式的に示す断面図である。
【図２】図１の円筒型リニアモータの磁極ピッチとコイルへの通電電流パターンを示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る円筒型リニアモータを模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１，１Ａ…円筒型リニアモータ（同期形リニアモータ）、７…固定子（第１部材）、４…電機子、５…筒状可動子（第２部材）、８ＵＧ，８ＶＧ，８ＷＧ…Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相コイル群、８Ｕ…Ｕ相コイル（特定相のコイル）、１２ａ，１２ｂ…第１、第２温度センサ、１６…円筒カバー（保護カバー）、１７Ｂ…筒状電機子側ヨーク部材先端側部分（第２部材円筒部の先端側部分）、１７Ｃ…筒状電機子側ヨーク部材Ｕ相コイル群対応部分（特定相のコイルの近傍部分）。
【図１】
2009159790.tif 000003
【図２】
2009159790.tif 000004
【図３】
2009159790.tif 000005