JP2005253194A - 固定子、可動テーブル、およびこれらを有するムービングマグネット型リニアモータ - Google Patents
固定子、可動テーブル、およびこれらを有するムービングマグネット型リニアモータ Download PDFInfo
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Abstract
【課題】 ストローク延長がテーブル形状の変更によって実現でき、リニアモータの持っている有効な最大ストロークまで適用できるムービングマグネット型リニアモータを提供する。
【解決手段】 交互に極性が異なるように複数個の永久磁石６を隣り合わせに並べて配置し、かつ端部にリニアスケール６を設けた可動テーブル７と、永久磁石６に磁気的空隙を介して対向される電機子部１と、電機子部１を固定しているベース２と、電機子部１を挟むようにベース２上に互いに平行配置された可動子を案内支持するためのリニアガイドレール３と、リニアガイドレール３に平行にベース２に固定されたリニアスケールセンサ４と、を備えたムービングマグネット型リニアモータにおいて、リニアスケールの取付け部１０ａの長さを可動テーブル７の長さよりも長くした。
【選択図】 図６
【解決手段】 交互に極性が異なるように複数個の永久磁石６を隣り合わせに並べて配置し、かつ端部にリニアスケール６を設けた可動テーブル７と、永久磁石６に磁気的空隙を介して対向される電機子部１と、電機子部１を固定しているベース２と、電機子部１を挟むようにベース２上に互いに平行配置された可動子を案内支持するためのリニアガイドレール３と、リニアガイドレール３に平行にベース２に固定されたリニアスケールセンサ４と、を備えたムービングマグネット型リニアモータにおいて、リニアスケールの取付け部１０ａの長さを可動テーブル７の長さよりも長くした。
【選択図】 図６
Description
本発明は、固定子側に電機子部を有し、移動子側に永久磁石を有するムービングマグネット型リニアモータ、およびその固定子と可動テーブルに関する。
従来のムービングマグネット型リニアモータは、固定側ベースに配置されている電機子部を挟むようにリニアガイドレールが平行配置され、さらにリニアスケールセンサも電機子部近傍に固定されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−３５２７４４号公報（第９頁、図３）
図８は特許文献１記載のムービングマグネット型リニアモータの断面図である。
これはスライダのベッドに対する高速作動性、応答性を向上させて、可動テーブルのベースに対する位置決めを高精度化することが可能ならしめるための発明である。図８において、電機子部１はベース２に固定され、その両側にリニアガイドレール３が配置されている。また、電機子近傍にリニアスケールセンサ４が固定されている。電機子部１に磁気的空間を介して対向して界磁永久磁石６を可動テーブル７に設けている。そして、電機子１への通電を３相通電方式とすることで駆動回路をスライド装置の内部から外部のドライバ側に移設し、ベース２の構造を簡単化し、高さを低くできるようにしている。また、可動テーブル３の位置を検出するエンコーダを光学式リニアスケールを有する光学式エンコーダとすることで、検出精度を向上している。さらに、検出用ケーブルが固定側であるので、低発塵でありクリーンな環境に適するというものである。
これはスライダのベッドに対する高速作動性、応答性を向上させて、可動テーブルのベースに対する位置決めを高精度化することが可能ならしめるための発明である。図８において、電機子部１はベース２に固定され、その両側にリニアガイドレール３が配置されている。また、電機子近傍にリニアスケールセンサ４が固定されている。電機子部１に磁気的空間を介して対向して界磁永久磁石６を可動テーブル７に設けている。そして、電機子１への通電を３相通電方式とすることで駆動回路をスライド装置の内部から外部のドライバ側に移設し、ベース２の構造を簡単化し、高さを低くできるようにしている。また、可動テーブル３の位置を検出するエンコーダを光学式リニアスケールを有する光学式エンコーダとすることで、検出精度を向上している。さらに、検出用ケーブルが固定側であるので、低発塵でありクリーンな環境に適するというものである。
ところが、このような従来のムービングマグネット型リニアモータは、発熱体である電機子部近傍にリニアガイドレールやリニアスケールセンサが配置されているので、リニアモータ動作時に電機子部が発熱すると、リニアガイドレールやリニアスケールセンサに熱が伝導し、その寿命や特性に影響を与えるという問題提起を見いだした。また、このようなリニアスケールセンサは使用温度範囲が限定されるため、熱源である電機子部の発熱量を抑える必要があり、リニアモータの特性を十分に発揮できなくなるというような問題も見い出した。
そこで、本発明の第１の実施形態はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、リニアモータ動作時に電機子部が発熱しても、リニアガイドレールやリニアスケールセンサに熱が伝導しないようにしてその寿命や特性に影響を与えないようにしたムービングマグネット型リニアモータを提供することを目的とする。
そこで、本発明の第１の実施形態はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、リニアモータ動作時に電機子部が発熱しても、リニアガイドレールやリニアスケールセンサに熱が伝導しないようにしてその寿命や特性に影響を与えないようにしたムービングマグネット型リニアモータを提供することを目的とする。
図９は、特許文献１記載のムービングマグネット型リニアモータを説明する図で、（ａ）はその平面図、（ｂ）は側面図（図８と同じである）であり、また、（ａ）の下図に示す符号４，５ａ〜５ｃ部分はスケール部分の正面図である。
図８と同じ符号は同じ部品を指すので、重複説明は省略する。なお、９はリニアガイドレール３の両端部に設けられたストッパで、リニアガイドレール３に沿って移動する可動テーブル７の運動はここで阻止される。ムービングマグネット型リニアモータのストロークＳｔはここで終了する。
図に示すように、このような従来のムービングマグネット型リニアモータは、ストロークＳｔがテーブル７の端部が電機子コイルのスライド方向の両端から外れることがない範囲で設定されており、テーブルの形状が"四角形"で構成されている（すなわち、四角形以外の形状を考える理由づけが何ら存在しなかった。）ため、リニアスケールの長さＬscaleは、常にテーブル長さLｔと同じかそれ以下の寸法であった。
図１０は、（ａ）のリニアスケール５の長さがテーブル長さと同じ場合と、（ｂ）のリニアスケール５の長さがテーブル長さより短い寸法の場合のそれぞれの可動テーブルの平面図を示している。
図において、（ａ）はリニアスケール５の長さにテーブル７１の進行方向幅を合わせて四角形を維持しており、（ｂ）は四角形テーブル７２の中にリニアスケール５を設けている。
このように、いずれの場合においても、可動テーブルは四角形に維持されていた。
図８と同じ符号は同じ部品を指すので、重複説明は省略する。なお、９はリニアガイドレール３の両端部に設けられたストッパで、リニアガイドレール３に沿って移動する可動テーブル７の運動はここで阻止される。ムービングマグネット型リニアモータのストロークＳｔはここで終了する。
図に示すように、このような従来のムービングマグネット型リニアモータは、ストロークＳｔがテーブル７の端部が電機子コイルのスライド方向の両端から外れることがない範囲で設定されており、テーブルの形状が"四角形"で構成されている（すなわち、四角形以外の形状を考える理由づけが何ら存在しなかった。）ため、リニアスケールの長さＬscaleは、常にテーブル長さLｔと同じかそれ以下の寸法であった。
図１０は、（ａ）のリニアスケール５の長さがテーブル長さと同じ場合と、（ｂ）のリニアスケール５の長さがテーブル長さより短い寸法の場合のそれぞれの可動テーブルの平面図を示している。
図において、（ａ）はリニアスケール５の長さにテーブル７１の進行方向幅を合わせて四角形を維持しており、（ｂ）は四角形テーブル７２の中にリニアスケール５を設けている。
このように、いずれの場合においても、可動テーブルは四角形に維持されていた。
さらに、リニアセンサとリニアスケールの関係は、例外的に、上記（ａ）の場合（すなわち、リニアスケール５の長さＬscaleがテーブル長さＬｔと同じ場合）であって、かつストロークとテーブル長さが同じ場合に限って、スケールの無駄は生じないが、通常、リニアスケール５の長さＬscaleがテーブル長さＬｔと同じであってかつストロークとテーブル長さが同じ場合というのは稀である。
図において、５ａは可動テーブル７が全ストロークＳｔの中央に位置するときのリニアスケール５の位置を示し、５ｂは可動テーブル７がストロークＳｔの図で最左に位置するときのリニアスケール５の位置を示し、５ｃは可動テーブル７がストロークＳｔの図で最右に位置するときのリニアスケール５の位置をそれぞれ示している。そうして、リニアスケールセンサ４がその発光かつ受光位置４ａでリニアスケール５の目盛りを読みとっている。
そうすると、図からわかるように、可動テーブル７がストロークＳｔの図で最左に位置する５ｂにおいて、リニアスケールセンサ４の発光かつ受光位置４ａから右に位置するリニアスケール５の目盛り分（Ｌａ／２）は全く読み取りに寄与していないことが判る。同様に、可動テーブル７がストロークＳｔの図で最右に位置する５ｃにおいて、リニアスケールセンサ４の発光かつ受光位置４ａから左に位置するリニアスケール５の目盛り分（Ｌａ／２）も全く読み取りに寄与していないことが判る。このように、リニアセンサ４とリニアスケール５の関係は、その特性上、全体でＬａの寸法だけスケールの読取り可能寸法が犠牲となっている。このため、リニアモータの有効ストロークは、Ｓｔ＝（Lscale−Lａ）の数式で決定される。
このため、リニアモータ部の推力保証ストロークが、（Lscale−Lａ）よりも長い場合については、ストロークがリニアスケールに依存するためストロークが犠牲となっていた。
また、上記とは反対に、ストロークがテーブル長さよりも極端に短い場合は、テーブル形状が四角形の場合、テーブルに余肉があり、可動子の質量が重くなるという問題があった。
本発明の第２の実施形態はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、ストローク長さを延長することを可能にすることができるムービングマグネット型リニアモータを提供することを目的とする。
以上、本発明によれば、ムービングマグネット型リニアモータにおける電機子部で発生する熱がリニアガイドやリニアスケールへの影響を軽減し、かつ可動子のストロークの延長を可能とし、軽量化と特性向上を図ることを目的としている。
図において、５ａは可動テーブル７が全ストロークＳｔの中央に位置するときのリニアスケール５の位置を示し、５ｂは可動テーブル７がストロークＳｔの図で最左に位置するときのリニアスケール５の位置を示し、５ｃは可動テーブル７がストロークＳｔの図で最右に位置するときのリニアスケール５の位置をそれぞれ示している。そうして、リニアスケールセンサ４がその発光かつ受光位置４ａでリニアスケール５の目盛りを読みとっている。
そうすると、図からわかるように、可動テーブル７がストロークＳｔの図で最左に位置する５ｂにおいて、リニアスケールセンサ４の発光かつ受光位置４ａから右に位置するリニアスケール５の目盛り分（Ｌａ／２）は全く読み取りに寄与していないことが判る。同様に、可動テーブル７がストロークＳｔの図で最右に位置する５ｃにおいて、リニアスケールセンサ４の発光かつ受光位置４ａから左に位置するリニアスケール５の目盛り分（Ｌａ／２）も全く読み取りに寄与していないことが判る。このように、リニアセンサ４とリニアスケール５の関係は、その特性上、全体でＬａの寸法だけスケールの読取り可能寸法が犠牲となっている。このため、リニアモータの有効ストロークは、Ｓｔ＝（Lscale−Lａ）の数式で決定される。
このため、リニアモータ部の推力保証ストロークが、（Lscale−Lａ）よりも長い場合については、ストロークがリニアスケールに依存するためストロークが犠牲となっていた。
また、上記とは反対に、ストロークがテーブル長さよりも極端に短い場合は、テーブル形状が四角形の場合、テーブルに余肉があり、可動子の質量が重くなるという問題があった。
本発明の第２の実施形態はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、ストローク長さを延長することを可能にすることができるムービングマグネット型リニアモータを提供することを目的とする。
以上、本発明によれば、ムービングマグネット型リニアモータにおける電機子部で発生する熱がリニアガイドやリニアスケールへの影響を軽減し、かつ可動子のストロークの延長を可能とし、軽量化と特性向上を図ることを目的としている。
上記問題を解決するため、請求項１記載のムービングマグネット型リニアモータの固定子の発明は、電機子コイルを有する電機子部と、該電機子部を固定しているベースと、前記電機子部を挟むように前記ベース上に互いに平行配置された可動子を案内支持するためのリニアガイドレールと、を備えて成るムービングマグネット型リニアモータの固定子において、前記ベースに強制空冷用の冷却穴を設け、かつ該冷却穴の出口を前記電機子部又は前記リニアガイドレールの近傍に前記リニアガイドレールの長さ方向に沿って複数個設けたことを特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１記載のムービングマグネット型リニアモータの固定子において、前記ベースに設けた前記冷却穴が前記ベース内を周回していることを特徴とする。
請求項３記載のムービングマグネット型リニアモータの固定子の発明は、電機子コイルを有する電機子部と、該電機子部を固定しているベースと、前記電機子部を挟むように前記ベース上に互いに平行配置された可動子を案内支持するためのリニアガイドレールと、を備えて成るムービングマグネット型リニアモータの固定子において、前記強制液冷用の冷却穴が前記電機子部又は前記リニアガイドレールの近傍を通るように前記ベース内を周回していることを特徴とする。
請求項４記載のムービングマグネット型リニアモータの固定子の発明は、電機子コイルを有する電機子部と、該電機子部を固定しているベースと、前記電機子部を挟むように前記ベース上に互いに平行配置された可動子を案内支持するためのリニアガイドレールと、を備えて成るムービングマグネット型リニアモータの固定子において、前記ベースの下部に冷却用フィンが設けられていることを特徴とする。
請求項５記載のムービングマグネット型リニアモータの発明は、請求項１〜４のいずれか１項記載の固定子と、前記リニアガイドレールに平行に前記ベースに固定されたリニアスケールセンサと、前記電機子部と磁気的空隙をあけて対向するように、交互に極性が異なるように複数個の永久磁石を隣り合わせに並べて配置した界磁を支持しかつ前記リニアガイドレール上を移動可能な可動テーブルと、前記リニアスケールセンサと対向するように前記可動テーブルの端部に設けられたリニアスケールと、から成ることを特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１記載のムービングマグネット型リニアモータの固定子において、前記ベースに設けた前記冷却穴が前記ベース内を周回していることを特徴とする。
請求項３記載のムービングマグネット型リニアモータの固定子の発明は、電機子コイルを有する電機子部と、該電機子部を固定しているベースと、前記電機子部を挟むように前記ベース上に互いに平行配置された可動子を案内支持するためのリニアガイドレールと、を備えて成るムービングマグネット型リニアモータの固定子において、前記強制液冷用の冷却穴が前記電機子部又は前記リニアガイドレールの近傍を通るように前記ベース内を周回していることを特徴とする。
請求項４記載のムービングマグネット型リニアモータの固定子の発明は、電機子コイルを有する電機子部と、該電機子部を固定しているベースと、前記電機子部を挟むように前記ベース上に互いに平行配置された可動子を案内支持するためのリニアガイドレールと、を備えて成るムービングマグネット型リニアモータの固定子において、前記ベースの下部に冷却用フィンが設けられていることを特徴とする。
請求項５記載のムービングマグネット型リニアモータの発明は、請求項１〜４のいずれか１項記載の固定子と、前記リニアガイドレールに平行に前記ベースに固定されたリニアスケールセンサと、前記電機子部と磁気的空隙をあけて対向するように、交互に極性が異なるように複数個の永久磁石を隣り合わせに並べて配置した界磁を支持しかつ前記リニアガイドレール上を移動可能な可動テーブルと、前記リニアスケールセンサと対向するように前記可動テーブルの端部に設けられたリニアスケールと、から成ることを特徴とする。
請求項６記載のムービングマグネット型リニアモータの可動テーブルの発明は、交互に極性が異なるように複数個の永久磁石を隣り合わせに並べて配置した界磁と、端部に設けた位置検出用のリニアスケールとを備えた可動テーブルにおいて、前記リニアスケールの取付け部の長さのみを可動テーブルの長さより長くしたことを特徴とする。
請求項７記載のムービングマグネット型リニアモータの可動テーブルの発明は、交互に極性が異なるように複数個の永久磁石を隣り合わせに並べて配置した界磁と、端部に設けた位置検出用のリニアスケールとを備えた可動テーブルにおいて、前記リニアスケールの取付け部の長さのみを可動テーブルの長さより短くしたことを特徴とする。
請求項８記載のムービングマグネット型リニアモータの発明は、電機子コイルを有する電機子部と、該電機子部を固定しているベースと、前記電機子部を挟むように前記ベース上に互いに平行配置された可動子を案内支持するためのリニアガイドレールと、該リニアガイドレールに平行に前記ベースに固定されたリニアスケールセンサと、前記電機子部と磁気的空隙をあけて対向するように、交互に極性が異なるように複数個の永久磁石を隣り合わせに並べて配置しかつ前記リニアガイドレール上を移動可能な請求項６又は７記載の可動テーブルと、から成ることを特徴とする。
請求項７記載のムービングマグネット型リニアモータの可動テーブルの発明は、交互に極性が異なるように複数個の永久磁石を隣り合わせに並べて配置した界磁と、端部に設けた位置検出用のリニアスケールとを備えた可動テーブルにおいて、前記リニアスケールの取付け部の長さのみを可動テーブルの長さより短くしたことを特徴とする。
請求項８記載のムービングマグネット型リニアモータの発明は、電機子コイルを有する電機子部と、該電機子部を固定しているベースと、前記電機子部を挟むように前記ベース上に互いに平行配置された可動子を案内支持するためのリニアガイドレールと、該リニアガイドレールに平行に前記ベースに固定されたリニアスケールセンサと、前記電機子部と磁気的空隙をあけて対向するように、交互に極性が異なるように複数個の永久磁石を隣り合わせに並べて配置しかつ前記リニアガイドレール上を移動可能な請求項６又は７記載の可動テーブルと、から成ることを特徴とする。
請求項１に記載の発明によると、電機子部が固定されているベースに強制冷却用の冷却穴が埋設され、冷却穴の出口が電機子部やリニアガイドレールの近傍にリニアガイドレールの長さ方向に沿って多数設置されることによって、リニアモータ動作時に電機子部に発生する熱を効果的に放出することができ、高周波数で往復運動するような高定格の用途にも十分適用できる固定子が得られる。
また、請求項２に記載の発明によると、冷却空気が冷却穴内を周回することによって、電機子部からベースに伝わった熱を有効に放出することができ、高周波数で往復運動するような高定格の用途にも十分適用できる固定子が得られる。
また、請求項３に記載の発明によると、冷却用の液体がベース内を周回することによって、電機子部からベースに伝わった熱を一層有効に放出することができ、高周波数で往復運動するような高定格の用途にも十分適用できる固定子が得られる。
また、請求項４に記載の発明によると、ベース下部のフィンを通して電機子部からベースに伝わった熱を放出することができ、高周波数で往復運動するような高定格の用途にも十分適用できる固定子が得られる。
また、請求項５に記載の発明によると、以上のようなヒートシンクのある固定子を用い、さらに移動子を加えることにより、高周波数で往復運動するような高定格の用途にも十分適用できるムービングマグネット型リニアモータが得られる。
また、請求項２に記載の発明によると、冷却空気が冷却穴内を周回することによって、電機子部からベースに伝わった熱を有効に放出することができ、高周波数で往復運動するような高定格の用途にも十分適用できる固定子が得られる。
また、請求項３に記載の発明によると、冷却用の液体がベース内を周回することによって、電機子部からベースに伝わった熱を一層有効に放出することができ、高周波数で往復運動するような高定格の用途にも十分適用できる固定子が得られる。
また、請求項４に記載の発明によると、ベース下部のフィンを通して電機子部からベースに伝わった熱を放出することができ、高周波数で往復運動するような高定格の用途にも十分適用できる固定子が得られる。
また、請求項５に記載の発明によると、以上のようなヒートシンクのある固定子を用い、さらに移動子を加えることにより、高周波数で往復運動するような高定格の用途にも十分適用できるムービングマグネット型リニアモータが得られる。
また、請求項６に記載の発明によると、このような可動テーブルによりリニアモータのストローク延長がテーブル形状の変更によって実現できるため、リニアモータの持っている有効な最大ストロークまで適用できるようになる。
また、請求項７に記載の発明によると、このような可動テーブルにより軽量化を実現でき、リニアモータの性能を向上させることが可能となる。
また、請求項８に記載の発明によると、以上のような可動テーブルを用い、さらに固定子を加えることにより、リニアモータの持っている有効な最大ストロークまで適用できるようになる、又は軽量化を実現でき、リニアモータの性能を向上させることが可能となる。
また、請求項７に記載の発明によると、このような可動テーブルにより軽量化を実現でき、リニアモータの性能を向上させることが可能となる。
また、請求項８に記載の発明によると、以上のような可動テーブルを用い、さらに固定子を加えることにより、リニアモータの持っている有効な最大ストロークまで適用できるようになる、又は軽量化を実現でき、リニアモータの性能を向上させることが可能となる。
以下、本発明の各実施の形態について図を参照して説明する。
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係るムービングマグネット型リニアモータの断面図である。
図において、電機子コイル（不図示）を有する電機子部１がベース２に固定され、この電機子部１を挟むようにリニアガイドレール３がベース２上に互いに平行に配置されている。また、位置検出のために、リニアスケールセンサ４がベース２の傍らに固定されている。以上で、固定側を形成している。
一方、可動側は、可動テーブル７がリニアガイドレール３に沿って移動できるように配置されている。この可動テーブル７に、複数個の界磁永久磁石６を交互に極性が異なるように隣り合わせに並べかつこれらの界磁永久磁石６をベース２と対向するように磁気的空隙を介して配置している。また、リニアスケールセンサ４と対向する可動テーブル７側の位置にリニアスケール５が固定されている。
そして、ベース２には、本発明により、強制空冷用の冷却穴８１が長さ方向（図１で垂直方向）に設けられており、この冷却穴８１から可動子側の出口へ通じる出口穴８２が電機子部１およびリニアガイドレール３の近傍を通るようにあけられている。かかる出口穴８２はリニアガイドレール３の長さ方向に沿って多数あけられており、冷却穴８１から出口穴８２へ冷却空気を送り、ここから冷却空気を吹き出させることにより、ベース２の全体を冷却するようになっている。
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係るムービングマグネット型リニアモータの断面図である。
図において、電機子コイル（不図示）を有する電機子部１がベース２に固定され、この電機子部１を挟むようにリニアガイドレール３がベース２上に互いに平行に配置されている。また、位置検出のために、リニアスケールセンサ４がベース２の傍らに固定されている。以上で、固定側を形成している。
一方、可動側は、可動テーブル７がリニアガイドレール３に沿って移動できるように配置されている。この可動テーブル７に、複数個の界磁永久磁石６を交互に極性が異なるように隣り合わせに並べかつこれらの界磁永久磁石６をベース２と対向するように磁気的空隙を介して配置している。また、リニアスケールセンサ４と対向する可動テーブル７側の位置にリニアスケール５が固定されている。
そして、ベース２には、本発明により、強制空冷用の冷却穴８１が長さ方向（図１で垂直方向）に設けられており、この冷却穴８１から可動子側の出口へ通じる出口穴８２が電機子部１およびリニアガイドレール３の近傍を通るようにあけられている。かかる出口穴８２はリニアガイドレール３の長さ方向に沿って多数あけられており、冷却穴８１から出口穴８２へ冷却空気を送り、ここから冷却空気を吹き出させることにより、ベース２の全体を冷却するようになっている。
図２は上記説明の冷却穴８１と出口穴８２が設けられたベース２の１例を示す平面図である。図において、四角形をしたベース２内に、その１側面２ａから冷却穴８１が形成され、その冷却穴８１は当該側面２ａに沿って該側面２ａを挟む両側面２ｂ、２ｃ方向に延び、側面２ｂ、２ｃに到達して開口する手前でそこから９０度水平方向内側に曲折した後、両側面２ｂ、２ｃに沿って反対側側面２ｄ方向に互いに平行に延び、到達した先端では反対側面２ｄを開口せずに袋小路状態で終わっている。
なお、このようなレイアウトの冷却穴８１をベース２に製造するにあたっては、上下２枚の金属部材にそれぞれこのようなレイアウト構成の冷却穴の半面を形成し、これら２つの金属部材同士を張り合わせることで、このような構造のベース２を簡単に製造することができる。
さらに、冷却穴８１から可動子側の出口へ通じる出口穴８２が多数個あけられている。図では、４列（８２ａ〜８２ｄ列）縦隊で描かれており、８２ａ列と８２ｂ列の間、および８２ｃ列と８２ｄ列の間に、リニアガイドレール３が位置し、８２ｂ列と８２ｃ列の間に電機子部１が位置するようになっている。
したがって、冷却穴８１から出口穴８２へ送り込まれた冷却空気は、ここから冷却空気を吹き出すことにより、近傍の電機子部１とリニアガイドレール３が冷却され、最終的にベース２全体が冷却されるようになる。
このようにベース内に冷却穴とベース全体を空冷する穴を多数備えたことにより、特許文献１記載のムービングマグネット型リニアモータが得られなかった冷却能力を発揮し、同じ大きさながらパワーアップを計ることが可能となった。
なお、このようなレイアウトの冷却穴８１をベース２に製造するにあたっては、上下２枚の金属部材にそれぞれこのようなレイアウト構成の冷却穴の半面を形成し、これら２つの金属部材同士を張り合わせることで、このような構造のベース２を簡単に製造することができる。
さらに、冷却穴８１から可動子側の出口へ通じる出口穴８２が多数個あけられている。図では、４列（８２ａ〜８２ｄ列）縦隊で描かれており、８２ａ列と８２ｂ列の間、および８２ｃ列と８２ｄ列の間に、リニアガイドレール３が位置し、８２ｂ列と８２ｃ列の間に電機子部１が位置するようになっている。
したがって、冷却穴８１から出口穴８２へ送り込まれた冷却空気は、ここから冷却空気を吹き出すことにより、近傍の電機子部１とリニアガイドレール３が冷却され、最終的にベース２全体が冷却されるようになる。
このようにベース内に冷却穴とベース全体を空冷する穴を多数備えたことにより、特許文献１記載のムービングマグネット型リニアモータが得られなかった冷却能力を発揮し、同じ大きさながらパワーアップを計ることが可能となった。
＜第２の実施形態＞
図３は第２の実施形態に係るムービングマグネット型リニアモータの構成を示す断面図である。
図において、図１と同じ符号は同じ部品を指すので、重複説明は省略する。
ここでは、ベース２に、本発明により、冷却穴８３が長さ方向（図３で垂直方向）に多数本設けられている点が特徴である。これらの冷却穴８３は電機子部１およびリニアガイドレール３の近傍を通るようにあけられている。
図３は第２の実施形態に係るムービングマグネット型リニアモータの構成を示す断面図である。
図において、図１と同じ符号は同じ部品を指すので、重複説明は省略する。
ここでは、ベース２に、本発明により、冷却穴８３が長さ方向（図３で垂直方向）に多数本設けられている点が特徴である。これらの冷却穴８３は電機子部１およびリニアガイドレール３の近傍を通るようにあけられている。
図４は上記説明の冷却穴８３が設けられたベース２の１例を示す平面図である。図において、四角形をしたベース２内に、その１側面２ａの側方２１から冷却穴８３が形成され、その穴８３は側面２ｂに沿って２ｄ方向に延びて往路８３ａをなし、側面２ｄ近傍の内部でＵターンして復路８３ｂをなし、同じくこれを繰り返して、往路８３ｃをなし、Ｕターンして復路８３ｄを側面２ａに開口させる。そして復路８３ｂと往路８３ｃを接続することで、１本の蛇行管路ができあがる。
したがって、冷却穴８３からベース２の内部へ送り込まれた冷却媒体（気体、液体）は蛇行管路内を蛇行して復路８３ｄから戻ることで、電機子部１とリニアガイドレール３が冷却され、最終的にベース２全体が冷却されるようになる。このようにベース内に冷却穴を備えたことにより、特許文献１記載のムービングマグネット型リニアモータが得られなかった冷却能力を発揮し、同じ大きさながらパワーアップを計ることが可能となった。
このような冷却穴８３に第１の実施形態を組み合わせて、出口から冷却空気を吐出させれば、ベース２全体がから冷却空気が吐出するようになるので、全体が効率よく冷却されるようになる。
また、出口を設けなければ冷却穴８３に液冷用の冷媒を通すことができ、強力な冷却が可能となる。
したがって、冷却穴８３からベース２の内部へ送り込まれた冷却媒体（気体、液体）は蛇行管路内を蛇行して復路８３ｄから戻ることで、電機子部１とリニアガイドレール３が冷却され、最終的にベース２全体が冷却されるようになる。このようにベース内に冷却穴を備えたことにより、特許文献１記載のムービングマグネット型リニアモータが得られなかった冷却能力を発揮し、同じ大きさながらパワーアップを計ることが可能となった。
このような冷却穴８３に第１の実施形態を組み合わせて、出口から冷却空気を吐出させれば、ベース２全体がから冷却空気が吐出するようになるので、全体が効率よく冷却されるようになる。
また、出口を設けなければ冷却穴８３に液冷用の冷媒を通すことができ、強力な冷却が可能となる。
＜第３の実施形態＞
図５は第３の実施形態に係るムービングマグネット型リニアモータの構成を示す断面図である。
図において、図１と同じ符号は同じ部品を指すので、重複説明は省略する。
ここでは、本発明により冷却フィン９がベース２に設けられている点が特徴である。特に、ベース２は電機子部１のある中央部を他の両端部と比べて薄肉とし、この部分に冷却フィン９を配設することで、電機子部１による発熱を有効に吸収できるようにすると共に、冷却フィン９を設けたことによる嵩張りがないように工夫している。したがって、電機子部１とリニアガイドレール３による発熱は冷却フィン９によって吸収され、最終的にベース２全体が冷却されるようになる。
このようにベース下部に冷却フィン９を備えたことにより、特許文献１記載のムービングマグネット型リニアモータが得られなかった冷却能力を発揮し、同じ大きさながらパワーアップを計ることが可能となった。
図５は第３の実施形態に係るムービングマグネット型リニアモータの構成を示す断面図である。
図において、図１と同じ符号は同じ部品を指すので、重複説明は省略する。
ここでは、本発明により冷却フィン９がベース２に設けられている点が特徴である。特に、ベース２は電機子部１のある中央部を他の両端部と比べて薄肉とし、この部分に冷却フィン９を配設することで、電機子部１による発熱を有効に吸収できるようにすると共に、冷却フィン９を設けたことによる嵩張りがないように工夫している。したがって、電機子部１とリニアガイドレール３による発熱は冷却フィン９によって吸収され、最終的にベース２全体が冷却されるようになる。
このようにベース下部に冷却フィン９を備えたことにより、特許文献１記載のムービングマグネット型リニアモータが得られなかった冷却能力を発揮し、同じ大きさながらパワーアップを計ることが可能となった。
以上のように、第１〜第３の実施の形態によれば、発熱体である電機子部が配置されたベースを積極的に冷却する構造となっているので、電機子部やリニアガイドレール、リニアスケールセンサの温度上昇を抑えることができ、特許文献１記載のムービングマグネット型リニアモータと同じ大きさながらパワーアップを計ることが可能となった。
＜第４の実施形態＞
図６は、本発明の第４の実施形態に係るムービングマグネット型リニアモータの断面図である。
図において、図１と同じ符号は同じ部品を指すので、重複説明は省略する。
ここでは、可動テーブルを兼ねた可動子７のストロークＳｔを図９のそれと比べて延長するために、四角形を止めて、リニアスケール５のテープ取付け部の長さを界磁部である可動テーブル７の移動方向長さＬｔより長くした（平面図で見てＴ字型にした）のが特徴である。
このようにすることにより、同じ長さのベース２であっても、可動テーブル７のストロークを延長することが可能となり、特性向上を図ることができる。
図６は、本発明の第４の実施形態に係るムービングマグネット型リニアモータの断面図である。
図において、図１と同じ符号は同じ部品を指すので、重複説明は省略する。
ここでは、可動テーブルを兼ねた可動子７のストロークＳｔを図９のそれと比べて延長するために、四角形を止めて、リニアスケール５のテープ取付け部の長さを界磁部である可動テーブル７の移動方向長さＬｔより長くした（平面図で見てＴ字型にした）のが特徴である。
このようにすることにより、同じ長さのベース２であっても、可動テーブル７のストロークを延長することが可能となり、特性向上を図ることができる。
＜第５の実施形態＞
図７は、本発明の第５の実施形態に係るムービングマグネット型リニアモータの断面図である。
図において、図１と同じ符号は同じ部品を指すので、重複説明は省略する。
ここでは、リニアモータのストロークＳｔが可動テーブル７の長さＬｔよりも短い場合、リニアスケール５のテープ取付け部の長さを可動テーブル７の長さＬｔより短くしたことが特徴である。
このようにすることにより、可動テーブル７の軽量化をすることが可能となり、特性向上を図ることができる。
図７は、本発明の第５の実施形態に係るムービングマグネット型リニアモータの断面図である。
図において、図１と同じ符号は同じ部品を指すので、重複説明は省略する。
ここでは、リニアモータのストロークＳｔが可動テーブル７の長さＬｔよりも短い場合、リニアスケール５のテープ取付け部の長さを可動テーブル７の長さＬｔより短くしたことが特徴である。
このようにすることにより、可動テーブル７の軽量化をすることが可能となり、特性向上を図ることができる。
以上のように、請求項１に記載の発明によると、電機子部が固定されているベースに冷却穴が埋設され、冷却穴の出口が電機子部やリニアガイドレールの近傍にリニアガイドレールの長さ方向に沿って多数設置されることによって、リニアモータ動作時に電機子部に発生する熱を効果的に放出することができ、高周波数で往復運動するような高定格の用途にも十分適用できる固定子が得られる。
また、請求項２に記載の発明によると、冷却空気が冷却穴内を周回することによって、電機子部からベースに伝わった熱を有効に放出することができ、高周波数で往復運動するような高定格の用途にも十分適用できる固定子が得られる。
また、請求項３に記載の発明によると、冷却用の液体がベース内を周回することによって、電機子部からベースに伝わった熱を一層有効に放出することができ、高周波数で往復運動するような高定格の用途にも十分適用できる固定子が得られる。
また、請求項４に記載の発明によると、ベース下部のフィンを通して電機子部からベースに伝わった熱を放出することができ、高周波数で往復運動するような高定格の用途にも十分適用できる固定子が得られる。
また、請求項５に記載の発明によると、以上のような熱シンクのある固定子を用い、さらに移動子を加えることにより、高周波数で往復運動するような高定格の用途にも十分適用できるムービングマグネット型リニアモータが得られる。
また、請求項２に記載の発明によると、冷却空気が冷却穴内を周回することによって、電機子部からベースに伝わった熱を有効に放出することができ、高周波数で往復運動するような高定格の用途にも十分適用できる固定子が得られる。
また、請求項３に記載の発明によると、冷却用の液体がベース内を周回することによって、電機子部からベースに伝わった熱を一層有効に放出することができ、高周波数で往復運動するような高定格の用途にも十分適用できる固定子が得られる。
また、請求項４に記載の発明によると、ベース下部のフィンを通して電機子部からベースに伝わった熱を放出することができ、高周波数で往復運動するような高定格の用途にも十分適用できる固定子が得られる。
また、請求項５に記載の発明によると、以上のような熱シンクのある固定子を用い、さらに移動子を加えることにより、高周波数で往復運動するような高定格の用途にも十分適用できるムービングマグネット型リニアモータが得られる。
また、請求項６に記載の発明によると、このような可動テーブルによりリニアモータのストローク延長がテーブル形状の変更によって実現できるため、リニアモータの持っている有効な最大ストロークまで適用できるようになる。
また、請求項７に記載の発明によると、このような可動テーブルにより軽量化を実現でき、リニアモータの性能を向上させることが可能となる。
また、請求項８に記載の発明によると、以上のような可動テーブルを用い、さらに固定子を加えることにより、リニアモータの持っている有効な最大ストロークまで適用できるようになる、又は軽量化を実現でき、リニアモータの性能を向上させることが可能となる。
また、請求項７に記載の発明によると、このような可動テーブルにより軽量化を実現でき、リニアモータの性能を向上させることが可能となる。
また、請求項８に記載の発明によると、以上のような可動テーブルを用い、さらに固定子を加えることにより、リニアモータの持っている有効な最大ストロークまで適用できるようになる、又は軽量化を実現でき、リニアモータの性能を向上させることが可能となる。
１ 電機子部
２ ベース
３ リニアガイドレール
４ リニアスケールセンサ
５ リニアスケール
６ 界磁永久磁石
７ テーブル
８１，８２，８３ 冷却穴
９ フィン
１０ スケール取り付け部
２ ベース
３ リニアガイドレール
４ リニアスケールセンサ
５ リニアスケール
６ 界磁永久磁石
７ テーブル
８１，８２，８３ 冷却穴
９ フィン
１０ スケール取り付け部
Claims (8)
- 電機子コイルを有する電機子部と、該電機子部を固定しているベースと、前記電機子部を挟むように前記ベース上に互いに平行配置された可動子を案内支持するためのリニアガイドレールと、を備えて成るムービングマグネット型リニアモータの固定子において、前記ベースに強制空冷用の冷却穴を設け、かつ該冷却穴の出口を前記電機子部又は前記リニアガイドレールの近傍に前記リニアガイドレールの長さ方向に沿って複数個設けたことを特徴とするムービングマグネット型リニアモータの固定子。
- 前記ベースに設けた前記冷却穴が前記ベース内を周回していることを特徴とする請求項１記載のムービングマグネット型リニアモータの固定子。
- 電機子コイルを有する電機子部と、該電機子部を固定しているベースと、前記電機子部を挟むように前記ベース上に互いに平行配置された可動子を案内支持するためのリニアガイドレールと、を備えて成るムービングマグネット型リニアモータの固定子において、前記強制液冷用の冷却穴が前記電機子部又は前記リニアガイドレールの近傍を通るように前記ベース内を周回していることを特徴とするムービングマグネット型リニアモータの固定子。
- 電機子コイルを有する電機子部と、該電機子部を固定しているベースと、前記電機子部を挟むように前記ベース上に互いに平行配置された可動子を案内支持するためのリニアガイドレールと、を備えて成るムービングマグネット型リニアモータの固定子において、前記ベースの下部に冷却用フィンが設けられていることを特徴とするムービングマグネット型リニアモータの固定子。
- 請求項１〜４のいずれか１項記載の固定子と、前記リニアガイドレールに平行に前記ベースに固定されたリニアスケールセンサと、前記電機子部と磁気的空隙をあけて対向するように、交互に極性が異なるように複数個の永久磁石を隣り合わせに並べて配置した界磁を支持しかつ前記リニアガイドレール上を移動可能な可動テーブルと、前記リニアスケールセンサと対向するように前記可動テーブルの端部に設けられたリニアスケールと、から成ることを特徴とするムービングマグネット型リニアモータ。
- 交互に極性が異なるように複数個の永久磁石を隣り合わせに並べて配置した界磁と、端部に設けた位置検出用のリニアスケールとを備えた可動テーブルにおいて、
前記リニアスケールの取付け部の長さのみを可動テーブルの長さより長くしたことを特徴とするムービングマグネット型リニアモータの可動テーブル。 - 交互に極性が異なるように複数個の永久磁石を隣り合わせに並べて配置した界磁と、端部に設けた位置検出用のリニアスケールとを備えた可動テーブルにおいて、
前記リニアスケールの取付け部の長さのみを可動テーブルの長さより短くしたことを特徴とするムービングマグネット型リニアモータの可動テーブル。 - 電機子コイルを有する電機子部と、該電機子部を固定しているベースと、前記電機子部を挟むように前記ベース上に互いに平行配置された可動子を案内支持するためのリニアガイドレールと、該リニアガイドレールに平行に前記ベースに固定されたリニアスケールセンサと、前記電機子部と磁気的空隙をあけて対向するように、交互に極性が異なるように複数個の永久磁石を隣り合わせに並べて配置しかつ前記リニアガイドレール上を移動可能な請求項６又は７記載の可動テーブルと、から成ることを特徴とするムービングマグネット型リニアモータ。
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