JP2000245128A - リニア同期モータ - Google Patents

リニア同期モータ

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JP2000245128A
JP2000245128A JP11043416A JP4341699A JP2000245128A JP 2000245128 A JP2000245128 A JP 2000245128A JP 11043416 A JP11043416 A JP 11043416A JP 4341699 A JP4341699 A JP 4341699A JP 2000245128 A JP2000245128 A JP 2000245128A
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JP
Japan
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coil
magnet
module
modules
mover
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JP11043416A
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English (en)
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Osamu Araki
修 荒木
Hitoshi Ishizuka
仁司 石塚
Tomoji Fujisawa
友二 藤澤
Hiroyuki Unishi
裕之 卯西
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/21—Devices for sensing speed or position, or actuated thereby
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2213/00—Specific aspects, not otherwise provided for and not covered by codes H02K2201/00 - H02K2211/00
    • H02K2213/12—Machines characterised by the modularity of some components

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Linear Motors (AREA)
  • Linear Motors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 再起動性を確保し、推力の著しい変動を防
ぎ、設置するコイルの数を減少し、且つ、急曲率な曲線
軌道部の走行を可能にするリニア同期モータ。 【解決手段】 コイルモジュール２１は、移動体５の移
動方向に等間隔で固定された複数個のコイルを１単位と
して構成されている。磁石モジュール１０は、隣り合う
磁極が互いに異なるように磁極の面を揃えて並べられた
複数個の磁石１３からなる多極磁石３を１単位として構
成されている。軌道８に間欠的に配置されたコイルモジ
ュール２１および移動体５に所定間隔をあけて配置され
た磁石モジュール１０は、常に少なくともいずれかが対
向するようにそれぞれの設置間隔を規定して間欠的に設
置されている。コイル２の各々と磁石１３の各々との相
対位置を検出する手段、および、磁石モジュール１０の
位置に応じてコイルモジュール２１への通電を制御する
回路および切替え素子を用いた手段によって、移動体５
の移動に伴い順次コイルモジュール２１ヘの通電制御を
行なって連続的に推力を得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、コイルを、リニ
アモータの軌道に設けた地上一次型および移動体に設け
た車上一次型のリニア同期モータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】地上一次型のリニア同期モータについ
て：図１３、図１４は、従来の地上一次型のリニア同期
モータの説明図である。図１３、図１４に示す１は軌道
であり、２は軌道１の可動子（移動体）５の移動方向に
等間隔で固定されたレーストラック型の多相コイルであ
る。３は可動子側に設置された多極磁石である。多極磁
石３はコイル２と対向する方向に着磁された複数の磁石
で構成されており、磁石はコイル２と対向する表面側の
磁極において隣同士が互いに異なるように設置されてい
る。固定子側のコイル２と可動子側の磁石は空隙を介し
て平行に設置されており、磁石の磁束は対向するコイル
２と直交しているので、磁極と対向するコイル２に電流
を流すとフレミングの左手則によって、コイル２は移動
方向と逆向きに力を受け、多極磁石３はその反力を受け
る。ここで固定子側に、各コイル２と多極磁石３の相対
位置を検知することを目的として、例えば、磁気検出素
子４などの手段を設置し、多極磁石３の移動に伴って適
宜各コイル２に電流を流していくと、多極磁石３を備え
た可動子５は連続的に移動する。可動子５に作用する推
力は、コイル２に流す電流量で、移動方向は電流の向き
で容易に制御することができる。
【０００３】車上一次型のリニア同期モータについて：
図１９、図２０は、従来の車上一次型のリニア同期モー
タの説明図である。図１９、図２０に示す１０１は軌道
であり、１０２は軌道１０１の可動子（移動体１０５）
の移動方向に等間隔で固定された多極磁石である。１０
４は可動子側に設置された複数個（３個）のコイルであ
り複数個を１単位として構成されるコイルモジュールで
ある。多極磁石１０２はコイル１０４と対向する方向に
着磁された複数の磁石で構成されており、磁石はコイル
１０４と対向する表面側の磁極において隣同士が互いに
異なるように設置されている。固定子側の磁石と可動子
側のコイル１０４は空隙を介して平行に設置されてお
り、磁石の磁束は対向するコイル１０４と直交している
ので、磁極と対向するコイル１０４に電流を流すとフレ
ミングの左手則によって、コイル１０４は移動方向に力
を受ける。ここで固定子側に、各コイル１０４と多極磁
石１０２の相対位置を検知することを目的として、例え
ば、磁気検出素子１２２などの手段を設置し、移動に伴
って適宜各コイル１０４に電流を流していくと、可動子
１０５は連続的に移動する。可動子１０５に作用する推
力は、コイル１０４に流す電流量で、移動方向は電流の
向きで容易に制御することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術の地上一
次型は、軌道全域にわたって等ピッチでコイルを設置し
なくてはならず、可動子のストロークを長くして、例え
ば、中・長距離の移動・搬送手段に用いようとすると、
多大な数のコイルが必要となり、製作コストや設置コス
トの点で問題が多かった。
【０００５】これに対して、例えば、図１５、図１６に
示すように、コイル２（コイルモジュール）を間欠的に
設置することにより、コイルの設置されている区間で移
動のための推力を得て、コイルの設置されていない区間
を惰性で移動させる方法も有り得るが、仮にコイルの設
置されていない区間で可動子５が停止してしまった場
合、その位置からの再起動はもはや不能となってしま
う。
【０００６】再起動を可能にするためには磁石がいずれ
かのコイルと必ず対向する構造が必要となるため、例え
ば、図１７、図１８に示すようにコイル２の取付けピッ
チを広くすると同時に多極磁石の極数を増加させる方法
もあるが、磁石長が長くなることによって、曲線軌道部
での曲率半径が必然的に大きくなり、軌道をレイアウト
する上で制約が大きかった。
【０００７】上記従来技術の車上一次型は、軌道全域に
わたって多極磁石を設置しなくてはならず、可動子のス
トロークを長くして、例えば、中・長距離の移動・搬送
手段に用いようとすると、多大な数の磁石が必要とな
り、製作コストや設置コストの点で問題が多かった。
【０００８】これに対して、例えば、図２１、図２２に
示すように、多極磁石１０２（磁石モジュール）を間欠
的に設置することにより、磁石の設置されている区間で
移動のための推力を得て、磁石の設置されていない区間
を惰性で移動させる方法も有り得るが、仮に多極磁石の
設置されていない区間で可動子１０５が停止してしまっ
た場合、その位置からの再起動はもはや不能となってし
まう。
【０００９】再起動を可能にするためには磁石がいずれ
かのコイルと必ず対向する構造が必要となるため、例え
ば、図２３、図２４に示すように磁石モジュール１０２
の取付けピッチを広くすると同時にコイルモジュールの
コイル１０４の数を増加させる方法もあるが、コイルモ
ジュールが長くなることによって、曲線軌道部での曲率
半径が必然的に大きくなり、軌道１０１をレイアウトす
る上で制約が大きかった。
【００１０】この発明は、これらの問題点を解決するた
めになされたもので、発明の目的は、ストロークの長い
リニア同期モータにおいて、再起動性を確保し、推力の
著しい変動を防ぎつつ、設置するコイルの数を大幅に減
少させることが可能で、且つ、急曲率な曲線軌道部の走
行を可能にする地上一次型および車上一次型のリニア同
期モータの構造を提供することにある。
【００１１】更に、軌道中で、例えば、停止制御を行な
う箇所など、より推力の必要な部位において、コイルへ
の通電を制御する回路や切り替え素子を用いた手段に特
に変更を必要としない手段をも併せて提供する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
軌道に設けられた固定子と、前記軌道を移動する移動体
に設けられた可動子とを備え、前記固定子は、前記可動
子の移動方向に等間隔で固定された複数個のコイルを１
単位として構成されたコイルモジュールを、前記可動子
の移動方向に所定のピッチで設置することによって構成
されており、前記可動子は、前記コイルと対向する面に
おいて、隣り合う磁極が互いに異なるように磁極の面を
揃えて並べられた複数個の磁石によって構成された多極
磁石を１単位とした磁石モジュールを、前記移動体に所
定の間隔をあけて複数個配置することによって構成され
ており、前記コイルモジュールおよび前記磁石モジュー
ルは、常に少なくともいずれかの前記コイルモジュール
といずれかの前記磁石モジュールとが対向するようにそ
れぞれの設置間隔を規定して間欠的に設置されており、
前記コイルの各々と前記磁石の各々との相対位置を検出
する手段、および、前記磁石モジュールの位置に応じて
前記コイルモジュールへの通電を制御する回路および切
替え素子を用いた手段によって、前記可動子の移動に伴
い順次前記コイルモジュールヘの通電制御を行なって連
続的に推力を得ることに特徴を有するものである。
【００１３】請求項２記載の発明は、前記磁石モジュー
ルのそれぞれは、曲線軌道部の曲がりに沿うように、前
記移動体に軸支機構を介して回動自在に設けられている
ことに特徴を有するものである。
【００１４】請求項３記載の発明は、特に推力の必要と
なる部位においては、前記コイルモジュールの取付けピ
ッチが狭められていることに特徴を有するものである。
【００１５】この発明の地上一次型のリニア同期モータ
において、コイルモジュールは、複数個、例えば６個の
コイルからなり、これを１単位とする。コイルは、例え
ば、レーストラック型のコイルを用いる。コイルは、各
コイルモジュール中で３相に結線され、１個もしくは複
数のコイルモジュール単位でＹ型に接続されている。ま
た、もう一方の端には、３相の正弦波状または短形波状
の電流を出力する駆動回路が接続されている。
【００１６】ここで可動子側の磁石モジュールは、対向
する位置にあるコイルモジュールに電流を流すことによ
って生じる電磁力を受け、これを推力として移動する。
【００１７】固定子側のコイルモジュールおよび可動子
側の磁石モジュールは、それぞれ間欠的に設置されてい
るが、常に、少なくともいずれかの磁石モジュールとい
ずれかのコイルモジュールとが部分的にでも対向する
（コイルと磁石とが対向する）ように、それぞれの設置
間隔を規定することによって、可動子が移動しても常に
途切れることなく、且つ、変動の小さな推力を得ること
ができ、移動中は勿論のこと、可動子が一旦停止した後
にも確実に推力を得ることが可能なことから再起動が可
能である。
【００１８】更に、可動子に、従来の長尺の多極磁石の
代わりに、短尺の磁石モジュールを分散的に配置するこ
とにより、コイルモジュールを軌道に間欠的に配置した
にも関わらず、通過できる曲線軌道部の曲率半径を小さ
くすることができる。
【００１９】可動子側の磁石モジュールはそれぞれ、軸
支機構を介して、曲線軌道部の曲がりに沿うように、軌
道の曲率に応じて回動自在に構成されているので円滑に
通過することができる。
【００２０】更に、例えば、停止制御を行なう箇所な
ど、特に推力の必要となる部位では、固定子側のコイル
モジュールの取付けピッチを狭めることにより、コイル
モジュールへの通電を制御する回路や切替え素子を用い
た手段に特に変更を加えることなくより大きな推力を得
ることができ、軌道全域にわたって連続的に移動するこ
とが可能である。
【００２１】請求項４記載の発明は、軌道に設けられた
固定子と、前記軌道を移動する移動体に設けられた可動
子とを備え、前記固定子は、前記可動子の移動方向に等
間隔で固定された隣り合う磁極が互いに異なるように磁
極の面を揃えて並べられた複数個の磁石によって構成さ
れた多極磁石を１単位とした磁石モジュールを、前記可
動子の移動方向に所定のピッチで設置することによって
構成されており、前記可動子は、前記磁石と対向する面
において、３の倍数の複数個のコイルを１単位として構
成されるコイルモジュールを、前記移動体に所定の間隔
をあけて複数個配置することによって構成されており、
前記コイルモジュールおよび前記磁石モジュールは、常
に少なくともいずれかの前記コイルモジュールといずれ
かの前記磁石モジュールとが対向するようにそれぞれの
設置間隔を規定して間欠的に設置されており、前記コイ
ルの各々と前記磁石の各々との相対位置を検出する手
段、および、前記コイルモジュールの位置に応じて前記
コイルモジュールへの通電を制御する回路および切替え
素子を用いた手段によって、前記可動子の移動に伴い順
次前記コイルモジュールヘの通電制御を行なって連続的
に推力を得ることに特徴を有するものである。
【００２２】請求項５記載の発明は、前記コイルモジュ
ールのそれぞれは、曲線軌道部の曲がりに沿うように、
前記移動体に軸支機構を介して回動自在に設けられてい
ることに特徴を有するものである。
【００２３】請求項６記載の発明は、特に推力の必要と
なる部位においては、前記磁石モジュールの取付けピッ
チが狭められていることに特徴を有するものである。
【００２４】この発明の車上一次型のリニア同期モータ
において、コイルモジュールは、３の倍数の複数個、例
えば３個のコイルからなり、これを１単位とする。コイ
ルは、例えば、レーストラック型のコイルを用いる。コ
イルは、各コイルモジュール中で３相に結線され、１個
もしくは複数のコイルモジュール単位でＹ型に接続され
ている。また、もう一方の端は、３相の正弦波状または
短形波状の電流を出力する駆動回路を接続されている。
【００２５】ここで可動子側のコイルモジュールは、コ
イルモジュールに電流を流すことによって、固定子側の
磁石モジュールとの相互作用によって生じる電磁力を受
け、これを推力として移動する。
【００２６】固定子側の磁石モジュールおよび可動子側
のコイルモジュールは、それぞれ間欠的に設置されてい
るが、常に、少なくともいずれかの磁石モジュールとい
ずれかのコイルモジュールとが部分的にでも対向する
（コイルと磁石とが対向する）ように、それぞれの設置
間隔を規定することによって、可動子が移動しても常に
途切れることなく、且つ、変動の小さな推力を得ること
ができ、移動中は勿論のこと、可動子が一旦停止した後
にも確実に推力を得ることが可能なことから再起動が可
能である。
【００２７】更に、可動子に、従来の長尺のコイルモジ
ュールの代わりに、短尺のコイルモジュールを分散的に
配置することにより、磁石モジュールを軌道に間欠的に
配置したにも関わらず、通過できる曲線軌道部の曲率半
径を小さくすることができる。
【００２８】可動子側のコイルモジュールはそれぞれ、
軸支機構を介して、曲線軌道部の曲がりに沿うように、
軌道の曲率に応じて回動自在に構成されているので円滑
に通過することができる。
【００２９】更に、例えば、停止制御を行なう箇所な
ど、特に推力の必要となる部位では、固定子側の磁石モ
ジュールの取付けピッチを狭めることにより、コイルモ
ジュールへの通電を制御する回路や切替え素子を用いた
手段に特に変更を加えることなくより大きな推力を得る
ことができ、軌道全域にわたって連続的に移動すること
が可能である。
【００３０】
【発明の実施の形態】次に、この発明の実施の形態を説
明する。
【００３１】［実施の形態１］この発明の地上一次型の
リニア同期モータにおいては、可動子としてコイルと対
向する面において、隣り合う磁極が互いに異なるように
磁極の面を揃えて並べられた複数個の磁石で構成された
多極磁石を１単位とした磁石モジュールを、所定の間隔
で複数個設置するとともに、それぞれの磁石モジュール
を曲線軌道部の曲がりに沿うように、曲率に応じて独立
にカーブする方向に回動自在となるよう軸支する機構を
設ける。
【００３２】図１、図２に示すように、磁石モジュール
の磁極のピッチをＰｍ、磁極の数をｎとすると、ｎ個の
磁石で構成される磁石モジュールの移動方向の長さはＰ
ｍ・ｎとなる。ここで、ｎとして３の倍数は不適であ
り、通常ｎ=４、５、７、８、１０・・・などの値に設
定する。本発明では、この磁石モジュールを複数個用
い、その設置ピッチを、２・ｎ・Ｐｍとする。
【００３３】また、固定子として進行方向に等間隔で固
定された６個のレーストラック型のコイルを１単位とし
たコイルモジュールを移動方向に所定のピッチで間欠的
に複数個設置し、且つ、個々のコイルと可動子側の磁石
モジュールとの相対位置を検出する手段を設置する。相
対位置を検出するには、磁気を検出する素子や光学的な
素子など、非接触で作動する手段を用いる。
【００３４】コイルモジュールを構成するレーストラッ
ク型のコイルは、移動方向と垂直な２本の有効導体部に
関し、それぞれの有効導体部の中心間の距離を、Ｐｍ・
ｎとする。更に、移動方向における取付けのピッチを、
Ｐｃ=ｎ・（Ｐｍ／３）となるように、６個のレースト
ラック型のコイルを等間隔で設置する。ここで、ｎを４
以上とし、移動方向における有効導体部の幅ｗを、ｗ＜
（Ｐｍ／３）とすれば、レーストラック型コイルは互い
に重なり合うことがない。
【００３５】等ピッチで設置された６個のレーストラッ
ク型のコイルを１単位であるコイルモジュールとし、可
動子の移動方向に沿って等間隔で配置する。その間隔
は、磁石モジュールの数をｍとすると、２・ｎ・ｍ・Ｐ
ｍで表される。
【００３６】１個のコイルモジュールに含まれる６個の
レーストラック型のコイルは、３個おきに直列で結線さ
れ３相とする。更に、コイルモジュール同士もそれぞれ
の相毎に接続し、所定の個数のコイルモジュール単位で
Ｙ型に結線する。勿論コイルモジュール毎にＹ型結線す
る構造も有り得る。
【００３７】このように複数の磁石モジュールと複数の
コイルモジュールを構成し、更に、磁石モジュールとコ
イルモジュールの相対位置関係を検出する手段と、コイ
ルモジュールの通電を制御する回路および切替え手段を
用いることによって、可動子の移動に伴い、対向するコ
イルに順次適切な電流を流し、常に一方向に推力を生じ
させることを可能としている。
【００３８】また、連続する６個のレーストラック型の
コイルと、磁石モジュールとコイルモジュールの相対的
な位置関係を検出する素子として、１個のレーストラッ
ク型のコイル１個当たり、例えば、磁気検出素子を１
個、１組のコイルモジュール当たりで計６個とで１つの
ユニットとして製作すれば、軌道への据え付け作業が非
常に簡略化される。
【００３９】上記の発明によれば、リニア同期モータ
を、例えば、中・長距離の移動、搬送手段に用いる場合
にも、固定子側に設置するレーストラック型のコイル、
および、磁石モジュールとコイルモジュールの相対位置
関係を検出する手段において、その必要とする個数が従
来技術に比べて大幅に削減することが可能である。
【００４０】更に、長尺の多極磁石の代わりに、短尺の
磁石モジュールを分散的に移動体に配置することによ
り、コイルを間欠的に軌道に配置したにも関わらず、通
過できる曲線軌道部の曲率半径を小さくすることができ
る。
【００４１】更に、例えば、停止制御を行なう箇所な
ど、特に推力の必要となる部位にのみ固定子側のコイル
モジュールの取付けピッチを狭めることにより、特にコ
イルモジュールへの通電を制御する回路や切替え素子を
用いた手段に変更を必要とすることなく、軌道全域にわ
たって連続的に移動することができる。
【００４２】［実施の形態２］この発明の車上一次型の
リニア同期モータにおいては、固定子としてコイルと対
向する面において、隣り合う磁極が互いに異なるように
磁極の面を揃えて並べられた複数個の磁石で構成される
多極磁石を１単位とした磁石モジュールを、所定の間隔
で複数個設置する。
【００４３】図７、図８に示すように、磁石モジュール
の磁極のピッチをＰｍ、磁極の数をｎとすると、ｎ個の
磁石で構成される磁石モジュールの移動方向の長さはＰ
ｍ・ｎとなる。ここで、ｎとして３の倍数は不適であ
り、通常ｎ=４、５、７、８、１０・・・などの値に設
定する。本発明では、この磁石モジュールを複数個用
い、その設置ピッチを、２・ｎ・Ｐｍとする。
【００４４】また、可動子として進行方向に等間隔で固
定された３個のレーストラック型のコイルを１単位とし
たコイルモジュールを移動方向に所定のピッチで間欠的
に複数個設置し、且つ、個々のコイルと固定子側の磁石
モジュールとの相対位置を検出する手段を設置する。相
対位置を検出するには、磁気を検出する素子や光学的な
素子など、非接触で作動する手段を用いる。
【００４５】コイルモジュールを構成するレーストラッ
ク型のコイルは、移動方向と垂直な２本の有効導体部に
関し、それぞれの有効導体部の中心間の距離を、Ｐｍ・
ｎとする。更に、移動方向における取付けのピッチを、
Ｐｃ=ｎ・（Ｐｍ／３）となるように、３個のレースト
ラック型のコイルを等間隔で設置する。ここで、ｎを４
以上とし、移動方向における有効導体部の幅ｗを、ｗ＜
（Ｐｍ／３）とすれば、レーストラック型コイルは互い
に重なり合うことがない。
【００４６】等ピッチで設置された３個のレーストラッ
ク型のコイルを１単位であるコイルモジュールとし、可
動子の移動方向に沿って等間隔で配置する。その間隔
は、（２ｍ＋１）・ｎ・Ｐｍで表される。ｍは整数で、
コイルモジュールの数は偶数とする。
【００４７】１個のコイルモジュールに含まれる３個の
レーストラック型のコイルは、駆動回路に対し３相に結
線される。更に、コイルモジュール同士もそれぞれの相
毎に接続し、所定の個数のコイルモジュール単位でＹ型
に結線する。勿論コイルモジュール毎にＹ型結線する構
造も有り得る。
【００４８】このように複数の磁石モジュールと複数の
コイルモジュールを構成し、更に、磁石モジュールとコ
イルモジュールの相対位置関係を検出する手段と、コイ
ルモジュールの通電を制御する回路および切替え手段を
用いることによって、コイルの移動に伴い順次適切な電
流を流し、常に一方向に推力を生じさせることを可能と
している。
【００４９】また、磁石モジュールとコイルモジュール
の相対的な位置関係を検出する素子として、１個のレー
ストラック型のコイル１個当たり、例えば、磁気検出素
子を１個、１組のコイルモジュール当たりで計３個とで
１つのユニットとして製作すればよい。
【００５０】更に、長尺のコイルモジュールの代わり
に、短尺のコイルモジュールを分散的に移動体に配置す
ることにより、磁石モジュールを間欠的に軌道に配置し
たにも関わらず、通過できる曲線軌道部の曲率半径を小
さくすることができる。
【００５１】更に、例えば、停止制御を行なう箇所な
ど、特に推力の必要となる部位にのみ磁石モジュールの
取付けピッチを部分的にｎ・Ｐｍとすることにより、コ
イルモジュールの通電を制御する回路および切替え手段
に変更を加えることなく、より大きな推力を得ることが
できる。
【００５２】
【実施例】［実施例１］次に、この発明の地上一次型の
リニア同期モータの実施例を図面を参照しながら説明す
る。
【００５３】図１、図２は、この発明の地上一次型のリ
ニア同期モータの実施例を示す図であり、懸垂型のリニ
ア同期モータを用いたガス導管の検査装置に本発明を適
用した例である。
【００５４】図１、図２において、５は走行体（移動
体）であり、２台の駆動装置６と、駆動装置６から懸垂
される本体７とによって構成されている。
【００５５】駆動装置６は、ガイドレール８を挟むよう
に配置した一対の多極磁石３および強磁性体のバックコ
ア９からなる磁石モジュール１０と、それぞれの磁石モ
ジュール１０を支える磁石支持フレーム１１と、磁石モ
ジュール１０の両側にあって、車輪により駆動装置６を
支えるガイドブロック１２からなっている。
【００５６】多極磁石３は、移動体の移動方向に関する
幅Ｐｍの磁石１３を５個、隣り合う磁極が互いに異なる
ように磁極の面を揃えて並べることにより構成されてい
る。
【００５７】図３、図４は、本実施例で用いたレール構
造の軌道と駆動装置を示す図である。
【００５８】ガイドブロック１２は回転自在になるよう
に取り付けられた一対の重量支持用車輪１５と、ガイド
レール８の上、下の縁（フランジ）にて転接する触れ止
め用の側面ローラ１６と、重量支持用車輪１５および側
面ローラ１６を軸支するガイドフレーム１７とからな
る。ガイドフレーム１７と磁石支持フレーム１１はそれ
ぞれ回転自在になるように軸１８を介して接続されてい
る。
【００５９】前後それぞれの駆動装置６は、本体７と回
転自在になるように移動方向に対して垂直の軸１９を介
して接続されており、前後の駆動装置６にそれぞれ取り
付けられた軸１９間の距離を１０Ｐｍとなるようにして
いる。
【００６０】本体７の内部には、特に図示しないがガス
導管の監視に必要な監視機器および無線装置、コントロ
ーラが内蔵されている。
【００６１】走行体の軌道２０は、断面形状がＨ型の磁
性材で製作されたガイドレール８と、その側面に設けら
れた複数のコイルモジュール２１および磁気検出センサ
２２を覆い保護するための非磁性材で製作された保護カ
バー２３とによって構成されている。
【００６２】コイルモジュール２１は、可動子（移動
体）の移動方向に等間隔で個々にガイドレール８に固定
された６個のレーストラック型のコイル２によって構成
されている。更に、コイルモジュール２１は、取付けピ
ッチを２０Ｐｍとして、進行方向に沿ってガイドレール
８に等間隔で間欠的に配置されている。それぞれのコイ
ル２は、進行方向に垂直な有効導体部の間隔がＰｍとな
るように製作されており、ガイドレール８への取付けピ
ッチは、（５／３）・Ｐｍとなっている。
【００６３】磁気検出センサ２２は、それぞれのレース
トラック型のコイル２の中央部に位置するよう、ガイド
レール８に固定されている。
【００６４】それぞれのコイルモジュール２１内のコイ
ル２は、３個おきに直列に接続されており、更に、隣接
するコイルモジュール２１との間も、３相で結線されて
いる。
【００６５】本実施例では、磁石モジュール１０、コイ
ルモジュール２１、磁気検出センサ２２で構成される同
期型のリニアモータをガイドレール８の両側面に配置す
ることによって、磁石モジュール１０とコイルモジュー
ル２１とが対向する方向に作用する推力に寄与しない垂
直力を互いにキャンセルする構造を採用している。
【００６６】更に、本実施例では、上記のように磁石モ
ジュール１０およびコイルモジュール２１の設置間隔を
規定することによって、走行体５に設置された前後２台
の駆動装置６の一方もしくは両方が、ガイドレール８に
間欠的に設置されたコイルモジュール２１の内のどれか
に常に対向するように構成し、更に、磁石モジュール１
０とコイルモジュール２１の相対位置関係を検知するた
めの磁気検出センサ２２と、図示しないコイルモジュー
ル２１の通電を制御する回路および切替え手段を用いる
ことによって、各コイル２に順次適切な電流を流し、常
に一方向に推力を生じさせることを可能としている。
【００６７】磁石モジュール１０の位置を検知する手段
としては、ここに記述した磁気検出センサ２２の他に
も、例えば、光学的な動作原理を持つセンサなど非接触
で検知可能なセンサを適用することができる。
【００６８】図５に示すように、走行体５が水平方向の
曲線軌道部２４に差し掛かると、各磁石モジュール１０
の前後のガイドブロック１２が軌道の曲線に沿うように
回動し、走行体５のスムーズな通過を実現する。図１
７、図１８に示した従来技術のように長尺の多極磁石３
を用いる代わりに、本発明では短尺の多極磁石３による
磁石モジュール１０を分散的に移動体に配置することに
より、コイルモジュール２１を軌道に間欠的に配置した
にも関わらず、通過できる曲線軌道部２４の曲率半径を
小さくすることができる。
【００６９】更に、本発明の利点として、例えば、停止
制御を行なう箇所など、より推力の必要となるところで
は、図６に示すようにコイルモジュール２１の取付けピ
ッチを部分的に半分の１０Ｐｍとすることによって、コ
イルモジュール２１への通電を制御する回路および切替
え手段に変更を加えることなく、２倍の推力を得ること
ができる。
【００７０】［実施例２］次に、この発明の車上一次型
のリニア同期モータの実施例を図面を参照しながら説明
する。
【００７１】図７、図８は、この発明の車上一次型のリ
ニア同期モータの実施例を示す図であり、懸垂型のリニ
ア同期モータを用いたガス導管の検査装置に本発明を適
用した例である。
【００７２】図７、図８において、１０５は走行体（移
動体）であり、２台の駆動装置１０６と駆動装置１０６
から懸垂される本体１０７とによって構成されている。
【００７３】駆動装置１０６は、ガイドレール１０８を
挟むように配置した一対のコイルモジュール１０３とそ
れを支えるコイルモジュール支持フレーム１１１と、コ
イルモジュール１０３の両側にあって、車輪により駆動
装置１０６を支えるガイドブロック１１２からなってい
る。
【００７４】コイルモジュール１０３は、移動体の移動
方向に等間隔で個々に駆動装置１０６に固定された３個
のレーストラック型のコイル１０４によって構成されて
いる。それぞれのコイル１０４は、進行方向に垂直な有
効導体部の間隔がＰｍとなるように製作されており、取
付けピッチは、（５／３）・Ｐｍとなっている。
【００７５】磁気検出センサ１２２は、それぞれのレー
ストラック型のコイル１０４の中央部に位置するよう
に、コイルカバー１２４に固定されている。
【００７６】一方、磁石モジュール１２１は一対の多極
磁石１１０からなっている。多極磁石１１０は、進行方
向に関する幅Ｐｍの磁石１１３を５個、隣り合う磁極が
互いに異なるように磁極の面を揃えて並べられガイドレ
ール１０８に固定されている。更に、磁石モジュール１
２１は、取りつけピッチを１０Ｐｍとして、進行方向に
沿ってガイドレール１０８に等間隔で間欠的に配置され
ている。
【００７７】図９、図１０は、本実施例で用いたレール
構造の軌道と駆動装置を示す図である。
【００７８】ガイドブロック１１２は回転自在になるよ
うに取り付けられた一対の重量支持用車輪１１５と、ガ
イドレール１０８の上、下の縁（フランジ）にて転接す
る触れ止め用の側面ローラ１１６と、重量支持用車輪１
１５および側面ローラ１１６を軸支するガイドフレーム
１１７からなる。ガイドフレーム１１７とコイルモジュ
ール支持フレーム１１１はそれぞれ回転自在になるよう
に軸１１８を介して接続されている。
【００７９】前後それぞれの駆動装置１０６は、本体１
０７と回転自在になるように移動方向に対して垂直の軸
１１９を介して接続されており、前後の駆動装置１０６
にそれぞれ取り付けられた軸１１９間の距離を１５Ｐｍ
となるようにしている。
【００８０】本体１０７には、特に図示しないが、軌道
（ガイドレール）１０８のトロリー線から３相電力を集
電する電極とコイルの磁気検出素子の信号から各相のコ
イルへの通電を制御するリニアモータ駆動回路を搭載し
ている。また、ガス導管の監視に必要な監視機器や無線
装置、コントローラが内蔵されている。
【００８１】走行体の軌道１２０は、断面形状がＨ型の
磁性材で製作されたガイドレール１０８と、その側面に
設けられた磁石モジュール１２１を覆い保護するための
非磁性材で製作された保護カバー１２３とによって構成
されている。
【００８２】本実施例では、磁石モジュール１２１、コ
イルモジュール１０３、磁気検出センサ１２２で構成さ
れる同期型のリニアモータをガイドレール１０８の両側
面に配置することによって、磁石モジュール１２１とコ
イルモジュール１０３とが対向する方向に作用する推力
に寄与しない垂直力を互いにキャンセルする構造を採用
している。
【００８３】それぞれのコイルモジュール１０３内のレ
ーストラック型のコイル１０４は、３相に接続されてお
り、更に、隣接するコイルモジュール１０３との間も、
３相で結線されている。
【００８４】更に、本実施例では、上記のように磁石モ
ジュール１２１およびコイルモジュール１０３の設置間
隔を規定することによって、走行体１０５に設置された
前後２台の駆動装置１０６の一方もしくは両方が、ガイ
ドレール１０８に間欠的に設置された磁石モジュール１
２１の内のどれかに常に対向するように構成し、更に、
磁石モジュール１２１とコイルモジュール１０３の相対
位置関係を検知するための磁気検出センサ１２２と、図
示しないコイルモジュール１０３の通電を制御する回路
および切替え手段を用いることによって、各コイル１０
４に順次適切な電流を流し、常に一方向に推力を生じさ
せることを可能としている。
【００８５】コイルモジュール１０３の位置を検知する
手段としては、ここに記述した磁気検出センサ１２２の
他にも、例えば、光学的な動作原理を持つセンサなど非
接触で検知可能なセンサを適用することができる。
【００８６】図１１に示すように、走行体１０５が水平
方向の曲線軌道部１２５に差し掛かると、各コイルモジ
ュール１０３の前後のガイドブロック１１２が軌道の曲
がりに沿うように回動し、走行体１０５のスムーズな通
過を実現する。図２３、図２４に示した従来技術のよう
に長尺のコイルモジュール１０３を用いる代わりに、本
発明では短尺のコイルモジュール１０３を分散的に移動
体に配置することにより、磁石モジュール１２１を軌道
に間欠的に配置したにも関わらず、通過できる曲線軌道
部１２５の曲率半径を小さくすることができる。
【００８７】更に、本発明の利点として、例えば、停止
制御を行なう箇所など、より推力の必要となるところで
は、図１２に示すように磁石モジュール１２１の取付け
ピッチを部分的に半分の５Ｐｍとすることによって、コ
イルモジュール１０３への通電を制御する回路および切
替え手段に変更を加えることなく、２倍の推力を得るこ
とができる。
【００８８】
【発明の効果】（１）この発明の地上一次型のリニア同
期モータによれば、以下に示す有用な効果がもたらされ
る。
【００８９】 固定子側のコイルモジュールおよび可
動子側の磁石モジュールがそれぞれ間欠的に設置され、
常に少なくともいずれかの磁石モジュールといずれかの
コイルモジュールとが対向するため、可動子が移動して
も常に途切れることなく、変動の小さな推力を得ること
ができ、移動中は勿論のこと、可動子が一旦停止した後
にも確実に推力を得ることが可能であり再起動が可能で
ある。
【００９０】 短尺の磁石モジュールを分散的に配置
することにより、コイルモジュールを軌道に間欠的に配
置したにも関わらず、通過できる曲線軌道部の曲率半径
を小さくすることができる。
【００９１】 可動子側の磁石モジュールはそれぞ
れ、軸支機構を介して、曲線軌道部の曲がりに沿うよう
に、軌道の曲率に応じて回動自在に構成されているので
円滑に通過することができる。
【００９２】 停止制御を行なう箇所など、特に推力
の必要となる部位では、固定子側のコイルモジュールの
取付けピッチを狭めることにより、コイルモジュールへ
の通電を制御する回路や切替え素子を用いた手段に特に
変更を加えることなくより大きな推力を得ることがで
き、軌道全域にわたって連続的に移動することが可能で
ある。 （２）この発明の車上一次型のリニア同期モータによれ
ば、以下に示す有用な効果がもたらされる。
【００９３】 固定子側の磁石モジュールおよび可動
子側のコイルモジュールがそれぞれ間欠的に設置され、
常に少なくともいずれかの磁石モジュールといずれかの
コイルモジュールとが対向するため、可動子が移動して
も常に途切れることなく、変動の小さな推力を得ること
ができ、移動中は勿論のこと、可動子が一旦停止した後
にも確実に推力を得ることが可能であり再起動が可能で
ある。
【００９４】 短尺のコイルモジュールを分散的に配
置することにより、磁石モジュールを軌道に間欠的に配
置したにも関わらず、通過できる曲線軌道部の曲率半径
を小さくすることができる。
【００９５】 可動子側のコイルモジュールはそれぞ
れ、軸支機構を介して、曲線軌道部の曲がりに沿うよう
に、軌道の曲率に応じて回動自在に構成されているので
円滑に通過することができる。
【００９６】 停止制御を行なう箇所など、特に推力
の必要となる部位では、固定子側の磁石モジュールの取
付けピッチを狭めることにより、コイルモジュールへの
通電を制御する回路や切替え素子を用いた手段に特に変
更を加えることなくより大きな推力を得ることができ、
軌道全域にわたって連続的に移動することが可能であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の地上一次型のリニア同期モータの実
施例に係り懸垂型のリニア同期モータを用いたガス導管
の検査装置に本発明を適用した例を示す側面図である。
【図２】この発明の地上一次型のリニア同期モータの実
施例に係り懸垂型のリニア同期モータを用いたガス導管
の検査装置に本発明を適用した例を示す平面図である
【図３】この発明の地上一次型のリニア同期モータの実
施例で用いたレール構造の軌道と駆動装置を示す正面図
である。
【図４】この発明の地上一次型のリニア同期モータの実
施例で用いたレール構造の軌道と駆動装置を示す側面図
である。
【図５】この発明の地上一次型のリニア同期モータの実
施例に係る曲線軌道部の通過状況を示す平面図である。
【図６】この発明の地上一次型のリニア同期モータの実
施例に係るコイルモジュールの取付け説明図である。
【図７】この発明の車上一次型のリニア同期モータの実
施例に係り懸垂型のリニア同期モータを用いたガス導管
の検査装置に本発明を適用した例を示す側面図である
【図８】この発明の車上一次型のリニア同期モータの実
施例に係り懸垂型のリニア同期モータを用いたガス導管
の検査装置に本発明を適用した例を示す平面図である
【図９】この発明の車上一次型のリニア同期モータの実
施例で用いたレール構造の軌道と駆動装置を示す正面図
である。
【図１０】この発明の車上一次型のリニア同期モータの
実施例で用いたレール構造の軌道と駆動装置を示す側面
図である。
【図１１】この発明の車上一次型のリニア同期モータの
実施例に係る曲線軌道部の通過状況を示す平面図であ
る。
【図１２】この発明の車上一次型のリニア同期モータの
実施例に係る磁石モジュールの取付け説明図である。
【図１３】従来の地上一次型のリニア同期モータの第１
例を示す側面図である。
【図１４】従来の地上一次型のリニア同期モータの第１
例を示す平面図である。
【図１５】従来の地上一次型のリニア同期モータの第２
例を示す側面図である。
【図１６】従来の地上一次型のリニア同期モータの第２
例を示す平面図である。
【図１７】従来の地上一次型のリニア同期モータの第３
例を示す側面図である。
【図１８】従来の地上一次型のリニア同期モータの第３
例を示す平面図である。
【図１９】従来の車上一次型のリニア同期モータの第１
例を示す側面図である。
【図２０】従来の車上一次型のリニア同期モータの第１
例を示す平面図である。。
【図２１】従来の車上一次型のリニア同期モータの第２
例を示す側面図である。
【図２２】従来の車上一次型のリニア同期モータの第２
例を示す平面図である。。
【図２３】従来の車上一次型のリニア同期モータの第３
例を示す側面図である。
【図２４】従来の車上一次型のリニア同期モータの第３
例を示す平面図である。
【符号の説明】
１ 軌道 ２ コイル ３ 多極磁石 ４ 磁気検出素子 ５ 走行体（移動体） ６ 駆動装置 ７ 本体 ８ ガイドレール ９ バックコア １０ 磁石モジュール １１ 磁石支持フレーム １２ ガイドブロック １３ 磁石 １５ 重量支持用車輪 １６ 触れ止め用側面ローラ １７ ガイドフレーム １８ 軸 １９ 軸 ２０ 軌道 ２１ コイルモジュール ２２ 磁気検出センサ ２３ 保護カバー ２４ 曲線軌道部 １０１ 軌道 １０２ 多極磁石 １０３ コイルモジュール １０４ コイル １０５ 走行体（移動体） １０６ 駆動装置 １０７ 本体 １０８ ガイドレール １１０ 多極磁石 １１１ コイルモジュール支持フレーム １１２ ガイドブロック １１３ 磁石 １１５ 重量支持用車輪 １１６ 側面ローラ １１７ ガイドフレーム １１８ 軸 １１９ 軸 １２０ 軌道 １２１ 磁石モジュール １２２ 磁気検出センサ（磁気検出素子） １２３ 保護カバー １２４ コイルカバー １２５ 曲線軌道部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤澤 友二 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 卯西 裕之 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 Ｆターム(参考） 5H540 AA01 AA10 BA03 BB02 BB07 BB08 BB09 BB10 EE05 FA03 FA04 FA13 FA14 5H641 BB06 BB18 BB19 GG02 GG03 GG06 GG07 GG11 GG12 GG15 GG26 GG28 GG29 HH02 HH03 HH05 HH06 JA04 JA09 JA19

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 軌道に設けられた固定子と、前記軌道を
    移動する移動体に設けられた可動子とを備え、前記固定
    子は、前記可動子の移動方向に等間隔で固定された複数
    個のコイルを１単位として構成されたコイルモジュール
    を、前記可動子の移動方向に所定のピッチで設置するこ
    とによって構成されており、前記可動子は、前記コイル
    と対向する面において、隣り合う磁極が互いに異なるよ
    うに磁極の面を揃えて並べられた複数個の磁石によって
    構成された多極磁石を１単位とした磁石モジュールを、
    前記移動体に所定の間隔をあけて複数個配置することに
    よって構成されており、前記コイルモジュールおよび前
    記磁石モジュールは、常に少なくともいずれかの前記コ
    イルモジュールといずれかの前記磁石モジュールとが対
    向するようにそれぞれの設置間隔を規定して間欠的に設
    置されており、前記コイルの各々と前記磁石の各々との
    相対位置を検出する手段、および、前記磁石モジュール
    の位置に応じて前記コイルモジュールへの通電を制御す
    る回路および切替え素子を用いた手段によって、前記可
    動子の移動に伴い順次前記コイルモジュールヘの通電制
    御を行なって連続的に推力を得ることを特徴とするリニ
    ア同期モータ。
  2. 【請求項２】 前記磁石モジュールのそれぞれは、曲線
    軌道部の曲がりに沿うように、前記移動体に軸支機構を
    介して回動自在に設けられている、請求項１記載のリニ
    ア同期モータ。
  3. 【請求項３】 特に推力の必要となる部位においては、
    前記コイルモジュールの取付けピッチが狭められてい
    る、請求項１または２記載のリニア同期モータ。
  4. 【請求項４】 軌道に設けられた固定子と、前記軌道を
    移動する移動体に設けられた可動子とを備え、前記固定
    子は、前記可動子の移動方向に等間隔で固定された隣り
    合う磁極が互いに異なるように磁極の面を揃えて並べら
    れた複数個の磁石によって構成された多極磁石を１単位
    とした磁石モジュールを、前記可動子の移動方向に所定
    のピッチで設置することによって構成されており、前記
    可動子は、前記磁石と対向する面において、３の倍数の
    複数個のコイルを１単位として構成されるコイルモジュ
    ールを、前記移動体に所定の間隔をあけて複数個配置す
    ることによって構成されており、前記コイルモジュール
    および前記磁石モジュールは、常に少なくともいずれか
    の前記コイルモジュールといずれかの前記磁石モジュー
    ルとが対向するようにそれぞれの設置間隔を規定して間
    欠的に設置されており、前記コイルの各々と前記磁石の
    各々との相対位置を検出する手段、および、前記コイル
    モジュールの位置に応じて前記コイルモジュールへの通
    電を制御する回路および切替え素子を用いた手段によっ
    て、前記可動子の移動に伴い順次前記コイルモジュール
    ヘの通電制御を行なって連続的に推力を得ることを特徴
    とするリニア同期モータ。
  5. 【請求項５】 前記コイルモジュールのそれぞれは、曲
    線軌道部の曲がりに沿うように、前記移動体に軸支機構
    を介して回動自在に設けられている、請求項４記載のリ
    ニア同期モータ。
  6. 【請求項６】 特に推力の必要となる部位においては、
    前記磁石モジュールの取付けピッチが狭められている、
    請求項４または５記載のリニア同期モータ。
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