JP2005065425A - 磁気吸引力相殺形リニアモータ - Google Patents

Abstract

【課題】 リニアモータ内に磁性物が落ちても、可動子間のギャップに噛み込む危険性のない吸引力相殺形リニアモータを提供する。
【解決手段】 磁性鉄心および電機子巻線とから成る可動子と該可動子１３を支持する可動子取り付けベース１２と可動子取り付けベース１２を支持する移動可動なテーブル１１とを有する可動子部１０と、固定子ベース２１および固定子ベース２１に固定される界磁永久磁石２３を有する固定子部２０と、から成る磁気吸引力相殺形リニアモータにおいて、可動子取り付けベース１２を断面Ｔ字状に形成し、Ｔ字の垂直部の両側面に可動子部１３をそれぞれ固定し、固定子ベース２１を断面コ字状に形成し、かつコ字状の固定子ベース２１の開口部で可動子部１３の両端を挟むように固定子ベースを配置固定した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、磁気吸引力相殺形リニアモータに関し、特に複数個の可動子と固定子の配置構造に関する。

従来、吸引力相殺形リニアモータで、リニアモータ可動子を複数配置した際に省スペース、小型化が可能で、しかも給電ケーブルの処理が容易なリニアモータは公知である（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−２１１６３０号公報

特許文献１記載のリニアモータは、固定台に平行に対向配置されたテーブルを、給電ケーブルを介してリニアモータに駆動電流を供給することにより、テーブルを移動させるリニアスライダにおいて、固定台に給電ケーブルを通すためのスリットを可動子の進行方向に沿って延びるように設けたものである。
また、固定台の下部に、スリットの中へ通した給電ケーブルを、可動子の動きに伴って案内・支持するスライド機構を有するケーブルベアが設けると共に可動子が複数配置される場合、可動子の数に応じて可動子と同数のケーブルベアを、スリットを通る中心軸と対象位置にそれぞれ分配して設けたものである。

しかしながら、従来の吸引力相殺形リニアモータ推力増加配置構造では、上部に磁気空間部が存在してしまうため、磁性物が落ちた場合、磁石に吸い付けられ、可動子（電機子）間のギャップに噛み込む危険性があった。
これに対し、蛇腹等の保護対策も考えられるが、駆動速度が上がった場合、蛇腹には、寿命の問題が生じ良好な対策とは、言えなかった。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、推力を向上させると共に、モータ選定の自由度が高く、防塵性の高いリニアモータで、しかもリニアモータ内に磁性物が落ちても、磁石に吸い付けられることのない、したがって可動子間のギャップに噛み込む危険性のない吸引力相殺形リニアモータを提供することは目的とする。

上記の目的を達成するため、請求項１記載の磁気吸引力相殺形リニアモータの発明は、固定子ベースおよび該固定子ベースに固定される界磁永久磁石を有する固定子部と、前記界磁永久磁石と磁気的空隙を介して対向配置される磁性鉄心および該磁性鉄心の周囲に巻回される電機子巻線とから成る可動子と該可動子を支持する可動子取り付けベースと該可動子取り付けベースを支持して前記固定子ベース上を移動可動である可動テーブルとを有する可動子部と、から成る磁気吸引力相殺形リニアモータにおいて、前記可動子取り付けベースを可動子の進行方向と直角な断面でＴ字状に形成し、該Ｔ字の垂直部の両側面に前記可動子部をそれぞれ固定し、前記固定子ベースを前記可動子の進行方向と直角な断面でコ字状に形成し、かつ該コ字状固定子ベースの開口部で前記可動子部の磁性鉄心の両端を挟むように固定子ベースを配置固定したことを特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１記載のリニアモータにおいて、前記Ｔ字状可動子取り付けベースに冷媒管を設置したことを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項１記載のリニアモータにおいて、前記Ｔ字状可動子取り付けベースの底部にリニアスケールヘッド（検出側）を固定させ、スケール側を固定子ベース側に固定させたことを特徴とする。
請求項４記載の発明は、請求項１記載の磁気吸引力相殺形リニアモータを複数台縦続接続して成る磁気吸引力相殺形リニアモータにおいて、前記Ｔ字状可動子取り付けベースの両側面に取り付けられる各可動子は同一の推力容量とし、推力方向に配置される可動子の容量は互いに異なるようにして、各リニアモータの左右可動子を同一の電源で駆動することを特徴とする。

以上のような構成のリニアモータによれば、モータ可動子の取り付けベースをＴ字形状とし、この両縦面に前記磁気吸引力相殺形リニアモータの可動子を固定し、この時、左右のギャップ面寸法精度を得られるように固定し、次に、２次固定子はこれらの可動子のコア面を覆うようにコ字形状として、テーブル側に直角度を保ちは位置固定させることで磁石面が、上方より見えないような構造となるので、磁性部への異物混入を防止する効果がある。
また、異種の可動子の組み合わせにより推力向上が可能となり、所用の推力にあった、リニアモータの選定自由度が高くなるという効果も生まれる。

以下、本発明の具体的実施例を図に基づいて説明する。

図１は、本発明のリニアモータの正面斜視図である。
図において、１０は可動子部、２０は固定子部、３０はリニアガイド部、４０は位置検出部である。
可動子部１０は、可動テーブル１１と、可動テーブル１１の裏面中央に固定される可動子取り付けベース１２と、可動子取り付けベース１２に固定される可動子１３とで構成される。可動テーブル１１は矩形状の平坦な板で、その両端をリニアガイド部３０に支えられて、進行方向に自由に移動可能となっている。可動子取り付けベース１２は、可動テーブル１１に平行な部分１２ａと垂直な部分１２ｂとから成るＴ字状をしており、垂直な部分１２ｂの両面にそれぞれ可動子１３を取り付けている。可動子１３は図示のない磁性鉄心とこの磁性鉄心の周囲に巻回される電機子巻線とから成っている。可動子１３は発熱するので可動子取り付けベース１２の内部に冷媒管１２ｃを設けて、この中に冷媒を通し、冷却している。冷媒は供給源からリニアモータの進行方向に移動可能なフレキシブルホースを用いて冷媒管１２ｃに供給される。

他方、固定子部２０は、リニアモータの進行方向に亘って延在し、中央部に凹部を有する固定子ベース２１と、この中央凹部に固定される断面コ次状の２次固定子（界磁ヨーク）２２と、断面コ次状２次固定子２２の両脚部の内側にそれぞれ固定された永久界磁磁石２３とから構成されている。
固定子部２０側の永久界磁磁石２３と可動子部１０側の可動子１３先端部（磁性鉄心部分）とは、僅かな空隙を介して向き合っている。固定子ベース２１の上部にはリニアガイド部３０が取り付けられ、このリニアガイド部３０により可動テーブル１１と固定子ベース２１とは摺動自在に保持されている。このようにして、１次側となる可動子１３に通電することで、界磁磁石２３との電磁誘導作用で、図面で垂直方向に推力を発生させることとなる。
位置検出部４０は、可動子取り付けベースの底部にリニアスケールヘッド（検出側）４１を固定し、そのスケール４２を固定子ベースの水平部側に走行方向全行程に亘って設けることで構成している。これにより、可動子部１０が固定子部２０のどの位置にあっても、位置検出部４０は可動子部１０の位置を検出することができる。

以上のように、推力を増大させるために、磁気吸引力相殺形リニアモータを複数個用いるが、その際、可動子取り付けベース１２ｂをＴ字形状とし、この両縦面に磁気吸引力相殺形リニアモータの可動子１３を固定させ、また左右の上下のギャップ面寸法精度を得られるように固定する。
また、２次固定子２２はこれらの可動子１３のコア面を覆うように、コ字形状として、テーブル側に直角度を保ち配置固定させることで磁石面が、上方より見えないような構造とすることができ、したがって、磁性部への異物混入を防止する効果がある。

可動子取り付けベース１２ｂは、固定子ベースを挟むように外側に平行に配置された固定子ベース２１のリニアガイド３０の取り付け部に平行度を保って固定させている。

図２は第２実施例の構成を示す正面斜視図である。
図において、１００、２００はそれぞれ図１に示す磁気吸引力相殺形リニアモータで、図１の磁気吸引力相殺形リニアモータの推力増強策として考出された複数の可動子を組み合わせたリニアモータの例である。１０１，１０２はそれぞれリニアモータの１００，２００の可動子ベースであり、２０１，２０２はそれぞれリニアモータの１００，２００の固定子である。
可動子取り付けベース１０１の両側面に取り付けられる可動子１３ａ１、１３ｂ１は互いに同一の推力容量である。また、可動子取り付けベース１０２の両側面に取り付けられる可動子１３ａ２、１３ｂ２も互いに同一の推力容量である。
ところが、推力方向に配置される可動子１３ａ１と１３ａ２の容量は異なるようにしてある。したがって、可動子１３ｂ１と１３ｂ２の容量は異なる。
このように、推力増強した磁気吸引力相殺形リニアモータを得るには、従来はその推力を出す磁気吸引力相殺形リニアモータを単体として設計・製作していたが、本発明によれば推力のそれぞれ異なる磁気吸引力相殺形リニアモータを用意しておき、希望する推力に合うように推力のそれぞれ異なる磁気吸引力相殺形リニアモータを縦続に繋げることで、簡単に所望の推力のリニアモータが得られることとなる。
そしてこれらそれぞれのグループの左右可動子を同一の電源もしくは別々の電源で駆動するものである。

図３は複数の可動子を組み合わせたリニアモータの駆動システム構成図を示している。図において、２０は固定子、１０１は第１の磁気吸引力相殺形リニアモータ、１０２は第１の磁気吸引力相殺形リニアモータ１０１とは推進力の異なる第２の磁気吸引力相殺形リニアモータ、１３ａ１、１３ｂ１は第１の磁気吸引力相殺形リニアモータ１０１の両側の可動子、１３ａ２、１３ｂ２は第２の磁気吸引力相殺形リニアモータ１０２の両側の可動子、４１はリニアスケールヘッド（エンコーダ）、４２はスケール、５０は上位コントローラ、５１はエンコーダ４１の信号をドライバに送るインターフェース、５２ａは第１の磁気吸引力相殺形リニアモータ１０１のドライバ、５２ｂは第２の磁気吸引力相殺形リニアモータ１０２のドライバである。
このように、上位コントローラ５０で第１のドライバ５２ａと第２のドライバ５２ｂを制御・駆動して２台のリニアモータ１０１、１０２の可動子にそれぞれ所定の電流を流すことで、所望の速度とトルクの出せて、しかも磁性部の混入を防止する磁気吸引力相殺形リニアモータが得られる。

以上述べたように、本発明のリニアモータによれば、磁気吸引力相殺形リニアモータであるので推力が向上すると共に、モータ可動子の取り付けベースをＴ字形状とし、この両縦面に前記磁気吸引力相殺形リニアモータの可動子を左右のギャップ面寸法精度を得られるように固定し、次に、２次固定子をこれらの可動子のコア面を覆うようにコ字形状として、テーブル側に直角度を保ちは位置固定させたので、磁石面が上方より見えないような構造となり、磁性体が磁石面へ吸着することを防止する効果がある。
また、第１実施例のリニアモータにおいて推力を増強したい場合、異種の可動子の組み合わせで推力向上が可能となり、所用の推力にあったリニアモータの選定自由度が高くなるという効果が生まれる。

本発明の第１実施例を示す正面斜視図である。 本発明の第２実施例を示す正面斜視図である。 複数の可動子を組み合わせたリニアモータの駆動システム構成図を示している。

符号の説明

１０ 可動子部
１１ 可動テーブル
１２ 可動子取り付けベース
１２ａ 平行部分
１２ｂ 垂直部分
１２ｃ 冷媒管
１３ 可動子
１３ａ１、１３ｂ１ 第１の可動子
１３ａ２、１３ｂ２ 第１の可動子とは推力の異なる第２の可動子
２０ 固定子部
２１ 固定子ベース
２２ 断面コ次状２次固定子（界磁ヨーク）
２３ 永久界磁磁石
３０ リニアガイド部
４０ 位置検出部
４１ リニアスケールヘッド
４２ スケール
５０ 上位コントローラ
５１ インターフェース
５２ａ、５２ｂ ドライバ。
１００、２００ 磁気吸引力相殺形リニアモータ
１０１，１０２ 可動子ベース
２０１，２０２ 固定子

Claims (4)

1. 固定子ベースと、該固定子ベースに固定される界磁永久磁石と、を有する固定子部と、
   前記界磁永久磁石と磁気的空隙を介して対向配置される磁性鉄心および該磁性鉄心の周囲に巻回される電機子巻線とから成る可動子と、該可動子を支持する可動子取り付けベースと、該可動子取り付けベースを支持して前記固定子ベース上を移動可動である可動テーブルと、を有する可動子部と、
   から成る磁気吸引力相殺形リニアモータにおいて、
   前記可動子取り付けベースを可動子の進行方向と直角な断面でＴ字状に形成し、該Ｔ字の垂直部の両側面に前記可動子部をそれぞれ固定し、
   前記固定子ベースを前記可動子の進行方向と直角な断面でコ字状に形成し、かつ該コ字状固定子ベースの開口部で前記可動子部の磁性鉄心の両端を挟むように固定子ベースを配置固定したことを特徴とする磁気吸引力相殺形リニアモータ。
2. 前記Ｔ字状可動子取り付けベースに冷媒管を設置したことを特徴とする請求項１記載の磁気吸引力相殺形リニアモータ。
3. 前記Ｔ字状可動子取り付けベースの底部にリニアスケールヘッド（検出側）を固定させ、スケール側を固定子ベース側に固定させたことを特徴とする請求項１記載の磁気吸引力相殺形リニアモータ。
4. 請求項１記載の磁気吸引力相殺形リニアモータを複数台縦続接続して成る磁気吸引力相殺形リニアモータにおいて、前記Ｔ字状可動子取り付けベースの両側面に取り付けられる各可動子は同一の推力容量とし、推力方向に配置される可動子の容量は互いに異なるようにして、各リニアモータの左右可動子を同一の電源で駆動することを特徴とする磁気吸引力相殺形リニアモータ。

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