JP2001008435A - スイッチドリラクタンスモータ及び荷移載装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コイル（巻線）の巻き方や電流の流し方等を
変更することなく、平均推力をほとんど低下させずに推
力リプルを小さくすることができるＳＲリニアモータを
提供する。 【解決手段】 ＳＲリニアモータ11の一次側としての固
定子12は、一次側の極として３極一組のユニット13が２
個で構成されている。各ユニット13は各極13ａ〜13ｃが
等ピッチＰに形成されている。また、ユニット13間の間
隔は、隣接する各ユニット13の端部に位置する極13ｃ，
13ａの間隔Ｌがユニット13内の極13ａ〜13ｃのピッチ
（間隔）Ｐと異なるように配置されている。間隔Ｌは極
ピッチＰのｋ倍（但しｋは１以外で０＜ｋ＜２を満たす
値）に、即ちＬ＝ｋＰとなるように設定されている。各
相のコイル14は直列に接続されており、各ユニット13の
Ｕ相、Ｖ相及びＷ相にはそれぞれ同一の電流がながれ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は励磁用コイルが巻か
れた一次側の極として３ｎ極一組のユニットが複数存在
するスイッチドリラクタンス（Switched Reluctance)モ
ータ（以下、ＳＲモータと称す。）及び駆動源としてス
イッチドリラクタンスリニアモータ（以下、ＳＲリニア
モータと称す。）を備えた荷移載装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、回転機に対応した種々のリニアモ
ータが知られており、一部は実施されている。リニアモ
ータのうちリニア直流モータ、リニアパルスモータ及び
リニア誘導モータ等が実用化されている。このうちリニ
ア誘導モータがパレット搬送装置等の比較的大型の装置
に使用されている。

【０００３】リニア誘導モータでは端効果（end effec
t）と呼ばれる現象が存在するため、特に高速領域で推
力が低下するという問題がある。その結果、大きな推力
を得るには装置が大型化するという問題があった。ま
た、リニアパルスモータでは可動部が入力パルス信号に
同期して歩進するため、開ループ制御が可能であり、変
位誤差が累積しない等の特徴があるが、移動を滑らかに
行わせるには所定ピッチで設けられる磁極や歯（突部）
の間隔を狭く（１〜２ｍｍ程度に）する必要があり、荷
移載装置等のように大きな移動距離が必要な装置では、
磁極及び歯の加工やコイルの巻付けに手間が掛かるとい
う問題がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本願出願人は先に、従
来ほとんど実用化の検討がなされていなかったＳＲリニ
アモータについて検討し、従来の回転式のＳＲモータを
そのまま平面展開したＳＲリニアモータを作成した。そ
して、従来の回転式のＳＲモータに適用されている駆動
回路方式、例えば１相励磁駆動（ユニポーラ回路）及び
２相励磁駆動（バイポーラ回路）を適用して発生推力を
測定した。その結果、従来のリニア誘導モータに比較し
て数倍の平均推力が得られ、１相励磁駆動の方が平均推
力が大きくなることを見いだした。

【０００５】また、本願出願人は、動作原理として自己
インダクタンスと相互インダクタンスとを併用し、駆動
方式をバイポーラの正弦波駆動とするＳＲリニアモータ
が、回転式のＳＲモータをそのまま平面展開したＳＲリ
ニアモータに比較して同じ電流密度で推力が大きくな
り、かつ発生推力が零になるポイントがないことを見い
だした。

【０００６】ＳＲリニアモータは原理的に推力リプルが
大きいため、滑らかな駆動や位置決め精度の向上が難し
いという問題がある。また、ＳＲモータも同様な問題が
ある。但し、ＳＲモータではトルクがＳＲリニアモータ
の推力に相当する。

【０００７】ＳＲリニアモータの推力を大きくするため
には一次側の各極を長くして各極のコイルの巻き数を増
やす、即ちＳＲリニアモータの厚みを大きくするか、Ｓ
Ｒリニアモータの極の数を多くする必要がある。ＳＲリ
ニアモータの厚みが制約される場合、極の数を多くする
ことになる。

【０００８】例えば、推力を大きくするため、３極一組
のユニットの数を２個にする場合、図７に示すように、
リニアモータ５０の固定子５１を構成する２個のユニッ
ト５２，５３は、ユニット５２，５３の端部の極５４同
士の間隔Ｌが各ユニット５２，５３内の極ピッチＰと等
しくなるように設計されている。可動子５５は突部５５
ａが極ピッチＰより小さな所定ピッチで形成されてい
る。そして、各極５４に巻かれたコイル５６には各ユニ
ット５２，５３の端の極５４から順に、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ
相の電流が供給される。

【０００９】従って、ユニット５２，５３で発生する推
力波形Ｆｗは図８に示すように同じとなり、両ユニット
５２，５３の推力波形Ｆｗの和となるリニアモータ５０
の推力波形ＦＷは山部の最大値及び谷部の最小値がそれ
ぞれ２倍になり、推力リプルが大きくなる。ただし、図
８では便宜上、実際は重なった状態の両ユニット５２，
５３の推力波形Ｆｗをずらして表している。

【００１０】また、極５４の数を多くした場合に１個の
固定子５１で全ての数の極５４を備えた構成にすると、
その全長が長くなり、固定子５１の加工や組付けが困難
になる。特開昭６３−２７７４６１号公報には、三相リ
ニア同期モータにおいて、固定子に３の整数倍の磁極を
設け、各磁極間の間隔を同一で設け、各磁極の配列方向
の各端部の磁極の中心から固定子の各端部までの距離を
前記各磁極間の間隔の半分に設け、この固定子を前記配
列方向に複数連接する構成が開示されている。この構成
では固定子を多数連接しても、全ての磁極のピッチが同
じになる。しかし、推力リプルに関する配慮は何らなさ
れていない。

【００１１】本発明は前記の問題点に鑑みてなされたも
のであって、その第１の目的はコイル（巻き線）の巻き
方や電流の流し方等を変更することなく、平均推力をほ
とんど低下させずにトルク又は推力リプルを小さくする
ことができるＳＲモータを提供することにある。また、
第２の目的は駆動源として推力リプルの小さなＳＲリニ
アモータを備えた荷移載装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明では、励磁用コイルが巻かれ
た一次側の極として３ｎ極一組のユニットが複数存在す
るＳＲモータであって、前記ユニット間の間隔を、隣接
する各ユニットの端部に位置する極の間隔がユニット内
の極の間隔と異なるように配置した。

【００１３】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載の発明において、前記一次側の極は３ｎ極一組のユニ
ットに分割された各ユニットを所定間隔で配置して構成
されている。

【００１４】請求項３に記載の発明では、請求項１又は
請求項２に記載の発明において、前記ユニット間の間隔
が、隣接する各ユニットの端部に位置する極の間隔を、
ユニット内の極の間隔と二次側の歯のピッチの１／２と
の和以下にするように設定されている。

【００１５】請求項４に記載の発明では、請求項１〜請
求項３のいずれか一項に記載の発明において、ＳＲモー
タはリニアモータである。請求項５に記載の荷移載装置
は、１個の固定部と、該固定部に対して順次水平に繰り
出し得る複数の可動部とを備え、前記固定部及び可動部
の少なくとも１個に可動部の出入動作用の駆動部として
請求項４に記載のＳＲリニアモータを備えた。

【００１６】請求項１に記載の発明のＳＲモータは三相
交流で駆動される。複数存在する各ユニットのＵ相、Ｖ
相及びＷ相のコイルにはそれぞれ同一の電流が流れ、各
ユニットの推力波形は同じになる。しかし、隣接する各
ユニットの端部に位置する極の間隔がユニット内の極の
間隔と異なるため、各ユニットで推力波形の位相がずれ
る。そして、モータ全体としての推力波形の山の最大値
は各ユニットの推力波形の山の最大値を加算した値より
小さくなり、モータ全体としての推力波形の谷の最小値
は各ユニットの推力波形の谷の最小値を加算した値より
大きくなる。その結果、モータ全体としての平均推力が
ほとんど低下せずに推力リプルが小さくなる。

【００１７】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載の発明において、トルク又は推力を大きくするためユ
ニット数を多数にした場合でも、一次側の加工や組付け
及び精度管理が容易になる。

【００１８】請求項３に記載の発明では、請求項１又は
請求項２に記載の発明において、一次側の極と二次側の
歯との対向関係が、同じ相の電流が供給される極の磁束
が二次側の歯に対して同じ方向へ、かつ位相のずれた推
力を与えるように作用し、モータ全体の推力の低下が抑
制される。

【００１９】請求項４に記載の発明では、ＳＲリニアモ
ータにおいて、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記
載の発明に対応する作用を奏する。請求項５に記載の発
明の荷移載装置は、固定部及び可動部の少なくとも１個
に可動部の出入動作用の駆動部として、請求項４に記載
のＳＲリニアモータが使用されているため、平均推力が
ほとんど低下せずに推力リプルが小さくなる。

【００２０】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）以下、本発
明を具体化した第１の実施の形態を図１〜図４に従って
説明する。

【００２１】先ず、荷移載装置としてのフォーク装置の
構成を説明する。図３及び図４に示すように、フォーク
装置１は固定部としての固定フォーク２と、固定フォー
ク２に対して順次繰り出し得る複数の可動部としてのミ
ドルフォーク３及びアッパフォーク４とを備えている。

【００２２】図３に示すように、ミドルフォーク３の底
面には長手方向に沿って延びる一対のレール５が固定さ
れ、各レール５は固定フォーク２の長手方向中央部に固
定されたリニアガイドブロック６を介して固定フォーク
２の長手方向に沿って移動可能に支承されている。固定
フォーク２の両端部にはそれぞれ一対の支持ローラ７
（図４に図示）が設けられている。そして、ミドルフォ
ーク３はリニアガイドブロック６及び支持ローラ７に支
承された状態で、固定フォーク２に対して長手方向に移
動可能となっている。

【００２３】同様にしてアッパフォーク４の底面に一対
のレール８が固定され、ミドルフォーク３にはリニアガ
イドブロック９と支持ローラ１０とが設けられている。
そして、アッパフォーク４はリニアガイドブロック９及
び支持ローラ１０に支承された状態で、ミドルフォーク
３に対して長手方向に移動可能となっている。

【００２４】固定フォーク２の中央部には駆動源として
のＳＲリニアモータ１１の一次側としての固定子１２が
固定されている。図１に示すように、固定子１２は一次
側の極として３ｎ極一組（この実施の形態ではｎ＝１）
のユニット１３が複数（この実施の形態では２個）で構
成されている。各ユニット１３は各極１３ａ〜１３ｃが
等ピッチＰに形成されている。また、ユニット１３間の
間隔は、隣接する各ユニット１３の端部に位置する極１
３ｃ，１３ａの間隔Ｌがユニット１３内の極１３ａ〜１
３ｃのピッチ（間隔）Ｐと異なるように配置されてい
る。間隔Ｌは極ピッチＰのｋ倍（但しｋは１以外で０＜
ｋ＜２を満たす値）に、即ちＬ＝ｋＰとなるように設定
されている。この実施の形態では間隔Ｌが、ユニット１
３内の極１３ａ〜１３ｃのピッチＰと、二次側の歯のピ
ッチｐの１／２との和以下になるように両ユニット１３
の間隔が設定されている。

【００２５】ＳＲリニアモータ１１の動作原理として自
己インダクタンスと相互インダクタンスとを併用するよ
うに、各極１３ａ〜１３ｃにはコイル１４が全て同じ方
向に集中巻で巻き付けられている。コイル１４には３相
が供給されるように構成され、極１３ａと対応するコイ
ル１４にはＵ相、極１３ｂと対応するコイル１４にはＶ
相、極１３ｃと対応するコイル１４にはＷ相の電流がそ
れぞれ３相のインバータ１５を介して供給されるように
なっている。各相のコイル１４は直列に接続されてお
り、各ユニット１３のＵ相、Ｖ相及びＷ相にはそれぞれ
同一の電流が流れる。インバータ１５は制御装置１６を
介して制御され、制御装置１６はＳＲリニアモータ１１
を正弦波駆動するようにインバータ１５を制御するよう
になっている。

【００２６】ＳＲリニアモータ１１の二次側としての可
動子１７は、ミドルフォーク３の底面にその長手方向ほ
ぼ全長に亘って延びるように形成された溝３ａ内に、ボ
ルト１８によって固定されている。可動子１７には等ピ
ッチｐで歯としての突部１７ａが形成され、突部１７ａ
が極１３ａ〜１３ｃと対向可能に配置されている。そし
て、各コイル１４に電流が供給されると、ミドルフォー
ク３がその長手方向に移動されるようになっている。

【００２７】固定子１２の極１３ａ〜１３ｃの数と、該
固定子１２と対応する部分の可動子１７の突部１７ａの
数との比は３：４に設定されている。また、極１３ａ〜
１３ｃ及び突部１７ａはその幅がほぼ同じに形成され、
極のピッチＰと突部１７ａのピッチｐは、隣接するユニ
ット１３の端部の極１３ｃ，１３ａの間隔ＬがピッチＰ
と同じであれば、各ユニット１３の同じ相の極だけが突
部１７ａと同時に対向可能となるように設定されてい
る。

【００２８】固定フォーク２の幅方向の一方の側（図３
の右側）の上面に形成された溝内には、ラック１９が固
定されている。アッパフォーク４の下面に形成された溝
内には、ラック２０が固定されている。ミドルフォーク
３には各ラック１９，２０とそれぞれ噛合するピニオン
２１，２２が両端に固定された回転軸２３が軸受２４を
介して回動可能に支持されている。ピニオン２１，２２
は同じに形成されている。従って、ミドルフォーク３が
移動すると、ラック１９，２０及びピニオン２１，２２
の作用により、アッパフォーク４がミドルフォーク３に
対して同じ距離移動される。

【００２９】固定フォーク２の側面（図３の右側）中央
部には可動子１７が原点位置に、即ちミドル及びアッパ
フォーク３，４が基準位置にあることを検知する原点セ
ンサＳ１が設けられている。原点センサＳ１はミドルフ
ォーク３の底面に固定された被検知部材（ドグ）２５を
検知して、可動子１７が原点位置にあることを検出す
る。この実施の形態では原点センサＳ１としてリミット
スイッチが使用されている。

【００３０】ミドルフォーク３の底面には、幅方向の一
方の側（図３では左側）に可動子１７の長手方向に沿っ
て、可動子１７の全長にわたって延びるようにリニアス
ケール２６が配設されている。リニアスケール２６は所
定ピッチでＮ極、Ｓ極に交互に着磁された着磁部を備え
た構成となっている。固定フォーク２の側面（図３の左
側）中央部には、リニアスケール２６の各着磁部を順次
検出する磁気センサ２７が配設されている。

【００３１】また、固定フォーク２にはミドルフォーク
３が所定の延出位置を超えて過剰に延出した異常を検出
するための異常検出センサ２８が設けられている。異常
検出センサ２８は固定フォーク２の長手方向両端部に設
けられ、ミドルフォーク３の下面の長手方向中央に固定
されたドグ２９を検知する構成となっている。

【００３２】前記各センサＳ１，２７，２８の出力信号
は制御装置１６に入力され、制御装置１６はそれらの信
号に基づいて、ＳＲリニアモータ１１の加速・減速指令
及び停止指令を出力するようになっている。制御装置１
６はリニアスケール２６の移動に伴って磁気センサ２７
から出力されるパルス信号をカウントし、可動子１７の
原点位置からの移動距離を演算するようになっている。

【００３３】次に前記のように構成されたフォーク装置
１の作用を説明する。フォーク装置１は例えば、自動倉
庫のスタッカクレーンに装備される。制御装置１６はセ
ンサＳ１の出力信号に基づいて可動子１７が原点位置に
あることを確認した状態から、ＳＲリニアモータ１１を
正弦波駆動により同期駆動する。可動子１７が原点位置
にある状態では図１に示すように、所定の突部１７ａが
Ｕ相の極１３ａと対向する状態に配置されている。制御
装置１６はセンサＳ１の出力信号に基づいて、ミドルフ
ォーク３の位置を認識し、減速位置及び停止位置を確認
し、所定の減速位置で減速指令を出力し、停止位置で停
止指令を出力する。

【００３４】ミドルフォーク３及びアッパフォーク４が
基準位置に配置された状態、即ち可動子１７が原点位置
に配置された状態から、ＳＲリニアモータ１１の固定子
１２のコイル１４に正弦波駆動で順次電流が供給される
と、極１３ａ〜１３ｃ及び対応する突部１７ａを通過す
る磁束の量が順次変化する。そして、可動子１７の突部
１７ａに作用する吸引力が順次変化し、可動子１７が固
定されたミドルフォーク３が所定の方向へ移動する。図
１において、極１３ａ〜１３ｃに対して左側に位置する
突部１７ａ及びその突部１７ａと対応する極を通過する
磁束は可動子１７に右方向への推力を与え、右側に位置
する突部１７ａ及びその突部１７ａと対応する極を通過
する磁束は可動子１７に左方向への推力を与える。従っ
て、左方向への推力を与える磁束の量が多くなるように
各極１３ａ〜１３ｃを順次励磁すれば可動子１７は左方
向へ移動し、右方向への推力を与える磁束の量が多くな
るように各極１３ａ〜１３ｃを順次励磁すれば可動子１
７は右方向へ移動する。

【００３５】ミドルフォーク３の移動に伴ってミドルフ
ォーク３に支持された回転軸２３が一体的に移動し、ラ
ック１９と噛合しているピニオン２１が回転軸２３と一
体回転する。そして、回転軸２３に固定されたピニオン
２２が一体回転し、ピニオン２２と噛合しているラック
２０が、ミドルフォーク３の固定フォーク２に対する移
動量と同じ量だけ移動される。従って、ラック２０が固
定されたアッパフォーク４がミドルフォーク３に対して
同量相対移動され、アッパフォーク４は固定フォーク２
に対してミドルフォーク３の２倍の移動量移動される。

【００３６】両ユニット１３の各極１３ａ〜１３ｃに巻
かれたコイル１４には各ユニット１３の端の極１３ａか
ら順に、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の正弦波電流が供給される。
従って、両ユニット１３で発生する推力変化の波形Ｆｗ
の形状は図２に示すように同じとなるが、両ユニット１
３はユニット１３間の隣接する極１３ｃ，１３ａの間隔
がユニット１３内の極のピッチＰと異なるため、各ユニ
ット１３による推力変化を示す推力波形の位相がずれた
状態となる。即ち、各ユニット１３の推力変化の状態は
可動子１７の位置方向にずれが生じる。そして、両ユニ
ット１３の推力波形Ｆｗの和となるＳＲリニアモータ１
１の推力波形ＦＷは、山部の最大値が各ユニット１３の
推力波形Ｆｗの山部の最大値の２倍より小さくなり、谷
部の最小値が各ユニット１３の推力波形Ｆｗの谷部の最
小値の２倍より大きくなる。その結果、平均推力が低下
せずに推力リプルが小さくなる。

【００３７】隣接する各ユニット１３の端部に位置する
極１３ｃ，１３ａの間隔Ｌを、ユニット１３内の極のピ
ッチＰと突部１７ａのピッチｐの１／２との和より大き
くすると、推力の低下招く。例えば、図１の右側へ可動
子１７を移動させる場合、極１３ａにＵ相の電流が供給
されている際、図１（ｂ）に示す状態で一方のユニット
１３（図１の左側に位置するユニット１３）の極１３ａ
による突部１７ａに対する吸引力が最大となる。このと
き、他方のユニット１３の極１３ａによる吸引力は可動
子１７を左側へ移動させるように作用し、右側へ移動さ
せるための推力を低減させるように作用する。図１
（ａ）に示すように、間隔Ｌが極のピッチＰと突部１７
ａのピッチの１／２との和より小さければ、同じ状態に
おいて、他方のユニット１３の極１３ａによる吸引力は
可動子１７を右側へ移動させるように作用する。

【００３８】この実施の形態では次の効果を有する。 （１） コイル１４が巻かれた一次側（固定子１２）の
極として３極一組（１３ａ〜１３ｃ）のユニット１３が
複数存在し、各ユニット１３が、隣接する各ユニット１
３の端部に位置する極１３ｃ，１３ａの間隔がユニット
１３内の極１３ａ〜１３ｃの間隔（ピッチＰ）と異なる
ように配置されている。従って、３極一組の各ユニット
１３による推力変化は、可動子１７の位置方向にずれが
生じるため、ＳＲリニアモータ１１全体の推力リプルを
小さくでき、滑らかな駆動や位置決め精度の向上が容易
になる。

【００３９】（２） 隣接する各ユニット１３の端部に
位置する極１３ｃ，１３ａの間隔Ｌが、ユニット１３内
の極の間隔（ピッチＰ）と突部１７ａのピッチｐの１／
２との和以下になるように設定されている。従って、同
じ相の電流が供給される極の磁束が突部１７ａに対して
同じ方向へ、かつ位相のずれた推力を与えるように作用
し、モータ全体の推力の低下が抑制される。

【００４０】（３） 固定子１２の極１３ａ〜１３ｃの
数と、固定子１２と対応する部分の可動子１７の突部１
７ａの数との比が３：４に設定され、かつ固定子１２の
極数が３ｎ（ｎは自然数）で、各極のコイル１４が全て
同じ方向に巻き付けられている。従って、動作原理とし
て自己インダクタンスと相互インダクタンスとを併用す
る構成を簡単に形成でき、極１３ａ〜１３ｃと突部１７
ａとの間に作用する磁気による吸引力が、可動子１７の
推力として効率よく作用する。

【００４１】（４） 固定子１２の極の数が３の倍数の
ため、駆動回路として汎用の３相インバータを利用で
き、専用の駆動回路を必要とするユニポーラの１相励磁
駆動のものに比較して製造コストを低減できる。

【００４２】（５） フォーク装置１の可動部の出入動
作用の駆動部として前記ＳＲリニアモータ１１を使用す
るため、同じ大きさの誘導リニアモータや回転式のＳＲ
モータをそのまま平面展開したＳＲリニアモータに比較
して同じ電流密度で推力が大きくなる。従って、リニア
モータの大きさが同じなら、より重い荷の移載ができ、
荷の移載に必要な推力が同じであればリニアモータを小
型化できる。

【００４３】（第２の実施の形態）次に第２の実施の形
態を図５（ａ）に従って説明する。この実施の形態では
ＳＲリニアモータ１１の推力を大きくするため、ユニッ
ト１３の数を前記実施の形態より多くした点と、固定子
１２が全てのユニット１３が連続するように一体に形成
されているのではなく、分割されたユニット１３を所定
間隔で配置した点とが前記実施の形態と異なっている。
前記実施の形態と同一部分は同一符号を付して詳しい説
明は省略する。

【００４４】複数（この実施の形態では３個）の各ユニ
ット１３は、隣接する各ユニット１３の端部に位置する
極１３ｃ，１３ａの間隔Ｌが、ユニット１３内の極の間
隔（ピッチＰ）と突部１７ａのピッチｐの１／２との和
以下になるように配置されている。ＳＲリニアモータ１
１に三相の正弦波電流が供給されると、コイル１４に供
給される電流によって生じる磁束による推力の変動は各
ユニット１３毎に位相がずれる。そのため各ユニット１
３の和となるＳＲリニアモータ１１の推力の変化を示す
推力波形における、推力の最大値は各ユニット１３の最
大値の和より小さくなり、推力の最小値は各ユニット１
３の最小値の和より大きくなり、推力リプルが小さくな
る。

【００４５】この実施の形態では前記実施の形態の
（１）〜（５）と同様な効果の他に次の効果を有する。 （６） ＳＲリニアモータ１１の推力を大きくするため
に、極の数を多くしているが、１個の固定子で全ての数
の極を備えた構成に代えて、固定子を複数の短いユニッ
ト１３を組み合わせて構成する。従って、１個の長い固
定子を使用する構成に比較して、加工や組付け及び精度
管理が容易になる。

【００４６】（７） 種々の推力のＳＲリニアモータ１
１をシリーズ化して生産する場合、例えば３極一組の同
じユニット１３を所望の推力に対応した数だけ所定間隔
で組み付けることで、異なる推力のＳＲリニアモータ１
１を生産できる。従って、金型を１個で共用でき、個々
に金型を準備するのに比較して、製造コストの低減が可
能になる。

【００４７】実施の形態は前記に限定されるものではな
く、例えば、次のように具体化してもよい。 ○ ユニットの極の数は３個に限らず、３ｎ極一組、即
ち３の倍数であればよい。例えば、図５（ｂ）に示すよ
うに、極の数が６個のユニット３０を各ユニット３０間
の間隔を、隣接する各ユニット３０の端部に位置する極
１３ｆ，１３ａの間隔がユニット３０内の極１３ａ〜１
３ｆの間隔と異なるように配置してもよい。各ユニット
３０内のＵ相、Ｖ相、Ｗ相にそれぞれ対応する二つずつ
の極１３ａ，１３ｄ、極１３ｂ，１３ｅ、極１３ｃ，１
３ｆの磁束の変化は位相も大きさも同じになるため、各
ユニット３０個々の推力波形は３極一組のユニット１３
の推力波形を単純に加算したものとなる。しかし、各ユ
ニット３０の推力波形は位相がずれているため、ＳＲリ
ニアモータ１１の推力波形は３極一組のユニット１３の
推力波形を４倍にしたものに比較して、最大値は小さく
なり、最小値は大きくなる。その結果、ＳＲリニアモー
タ１１の推力を大きくするため、単純に極数を増やす構
成に比較して、推力リプルを小さくできる。

【００４８】○ ユニット１３，３０の数は２個に限ら
ず、要求される推力に応じて３個以上にしてもよい。 ○ ＳＲリニアモータ１１に限らず、回転式のＳＲモー
タに適用してもよい。例えば、図６に示すように、ＳＲ
モータ３１の円筒状の固定子３２を、内側に３個の極３
３ａ〜３３ｃ、３３ｄ〜３３ｆをそれぞれ有する２個の
ユニット３３の一体成形品で形成する。そして、各ユニ
ット３３の隣接する２個の極３３ａ，３３ｂ、３３ｂ，
３３ｃ、３３ｄ，３３ｅ、３３ｅ，３３ｆが回動中心と
成す角度θ１を６０°に設定する。また、ユニット３３
間の極３３ｃ，３３ｄが回動中心と成す角度θ２を（６
０−α）°に、極３３ｆ，３３ａが回動中心と成す角度
θ３を（６０＋α）°に設定する。即ち、ユニット３３
間の間隔を、隣接する各ユニット３３の端部に位置する
極３３ｃ，３３ｄ及び極３３ｆ，３３ａの間隔がユニッ
ト３３内の極の間隔と異なるように配置する。可動子
（回転子）３４には歯３４ａが等間隔で８個形成されて
いる。

【００４９】この場合、各ユニット３３の極３３ａ〜３
３ｃ、３３ｄ〜３３ｆによるトルク変化は位相がずれた
状態となるため、ＳＲリニアモータ１１の場合と同様な
理由で、ＳＲモータ全体のトルクリプルが小さくなる。

【００５０】○ 回転式のＳＲモータ３１の極の数及び
歯の数は、ＳＲモータの大きさにより６個と８個以外の
組み合わせもあり、極の数は３の倍数、歯の数は極の数
と異なる２の倍数となる。また、回転式のＳＲモータ３
１においても別体に形成されたユニット３３を組み合わ
せて固定子３２を構成してもよい。

【００５１】○ 極１３ａ〜１３ｆ及び突部１７ａの幅
は必ずしもほぼ同じに形成する必要はなく、極１３ａ〜
１３ｆ及び突部１７ａのそれぞれのピッチは同じで幅を
異ならせてもよい。

【００５２】○ 極１３ａ〜１３ｆ及び突部１７ａの先
端部に複数の小さな歯を形成してもよい。 ○ フォーク装置１は３段式に限らず、２段式あるいは
４段式にしてもよい。

【００５３】○ 各可動フォークの間に全てＳＲリニア
モータ１１を配設し、ピニオン及びラックによる可動フ
ォークの駆動機構を無くしてもよい。この場合、ラック
とピニオンの噛合による発塵が無くなり、クリーンルー
ム等での使用に適する。

【００５４】○ ミドルフォーク３及びアッパフォーク
４が原点位置から固定フォーク２に対して左右両側へ往
復移動せずに、片側へ往復移動可能なフォーク装置１に
適用してもよい。この場合、固定子１２は固定フォーク
２の中央ではなく片側に偏倚した状態に配設される。

【００５５】○ フォーク装置１をスタッカクレーンに
装備する代わりに、自走型搬送車上に装備してもよい。
また、フォーク装置１を定置式の移載装置として使用し
てもよい。

【００５６】○ ＳＲリニアモータ１１はフォーク装置
１に限らず、工作機械、産業機械及びその他の移動機構
の駆動源として適用してもよい。 ○ ＳＲリニアモータ１１の一次側を可動子として二次
側を固定子とする構成としてもよい。この構成の場合、
移動体を案内するレールに沿って固定子を配置し、移動
体に可動子を取り付けることにより、移動体をＳＲリニ
アモータによって長い距離移動させることができる。

【００５７】前記実施の形態から把握できる請求項記載
以外の技術的思想（発明）について、以下にその効果と
ともに記載する。 （１） 請求項１又は請求項２に記載の発明において、
前記ユニットは３極一組に形成されている。この場合、
同じ極数のＳＲモータを３ｎ極一組（ｎは２以上の自然
数）のユニットで構成する場合に比較して、トルクリプ
ル又は推力リプルが小さくなる。

【００５８】（２） 請求項１に記載の発明において、
各ユニットは同じ相の極による推力の方向が同じ方向と
なるように配置されている。この場合、同じ相の極の位
相をずらして配置した場合の推力低下を抑制できる。

【００５９】（３） 請求項１〜請求項４のいずれか一
項に記載の発明において、駆動方式が正弦波駆動であ
る。この場合、駆動回路として汎用のインバータを流用
でき製造コストを低減できる。

【００６０】（４） 請求項５に記載の荷移載装置は、
ＳＲリニアモータの固定子が固定部に設けられるととも
に可動子が固定部と対向する可動部に設けられ、他の可
動部はピニオンとラックの組み合わせによる駆動機構で
出入動作が行われる。この場合、荷移載装置への配線の
取り回しが簡単になる。

【００６１】

【発明の効果】以上詳述したように請求項１〜請求項４
に記載の発明によれば、コイルの巻き方や電流の流し方
等を変更することなく、平均推力をほとんど低下させず
にトルク又は推力リプルを小さくすることができる。

【００６２】請求項２に記載の発明では、１個の大きな
固定子を使用する構成に比較して、加工や組付け及び精
度管理が容易になる。請求項３に記載の発明では、同じ
相の電流が供給される極の磁束が二次側の歯に対して同
じ方向への推力を与えるように作用し、推力の低下が抑
制される。

【００６３】請求項４に記載の発明では、ＳＲリニアモ
ータにおいて、請求項１〜請求項３に対応する効果を奏
する。請求項５に記載の発明によれば、リニアモータの
大きさが同じなら、より重い荷の移載ができ、荷の移載
に必要な推力が同じであればリニアモータを小型化で
き、しかも推力リプルが小さいため、滑らかな駆動や位
置決め精度の向上が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の実施の形態のＳＲリニアモータの模式
側面図。

【図２】 可動子の位置と推力の関係を示すグラフ。

【図３】 同じくフォーク装置の断面図。

【図４】 フォーク装置の概略斜視図。

【図５】 （ａ）は第２の実施の形態のＳＲリニアモー
タの模式側面図、（ｂ）は別の実施の形態のＳＲリニア
モータの模式側面図。

【図６】 回転式のＳＲモータの模式側面図。

【図７】 全ての極が等ピッチで配置された場合の模式
側面図。

【図８】 可動子の位置と推力の関係を示すグラフ。

【符号の説明】

１…荷移載装置としてのフォーク装置、２…固定部とし
ての固定フォーク、３…可動部としてのミドルフォー
ク、４…同じくアッパフォーク、１１…ＳＲリニアモー
タ、１２…一次側としての固定子、１３，３０，３３…
ユニット、１３ａ〜１３ｆ…極、１４…コイル、１７，
３４…二次側としての可動子、１７ａ…歯としての突
部、３１…ＳＲモータ、３２…一次側としての固定子、
３３ａ〜３３ｆ…極、３４ａ…歯。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大立 泰治 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 (72)発明者 林 裕人 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 Ｆターム(参考） 3F333 AA02 AB13 AE03 BA14 BE06 BF04 BG10 DB07 FA23 FA32 5H619 AA01 AA05 BB01 BB24 PP01 PP02 PP05 5H641 BB06 BB19 GG02 GG04 GG11 GG12 GG24 GG26 GG28 HH08 HH10 HH14 JA04 JA09

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 励磁用コイルが巻かれた一次側の極とし
   て３ｎ極一組のユニットが複数存在するスイッチドリラ
   クタンスモータであって、 前記ユニット間の間隔を、隣接する各ユニットの端部に
   位置する極の間隔がユニット内の極の間隔と異なるよう
   に配置したスイッチドリラクタンスモータ。
2. 【請求項２】 前記一次側の極は３ｎ極一組のユニット
   に分割された各ユニットを所定間隔で配置して構成され
   ている請求項１に記載のスイッチドリラクタンスモー
   タ。
3. 【請求項３】 前記ユニット間の間隔が、隣接する各ユ
   ニットの端部に位置する極の間隔を、ユニット内の極の
   間隔と二次側の歯のピッチの１／２との和以下にするよ
   うに設定されている請求項１又は請求項２に記載のスイ
   ッチドリラクタンスモータ。
4. 【請求項４】 スイッチドリラクタンスモータはリニア
   モータである請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載
   のスイッチドリラクタンスモータ。
5. 【請求項５】 １個の固定部と、該固定部に対して順次
   水平に繰り出し得る複数の可動部とを備え、前記固定部
   及び可動部の少なくとも１個に可動部の出入動作用の駆
   動部として請求項４に記載のスイッチドリラクタンスリ
   ニアモータを備えた荷移載装置。