JP2009072030A - リニアモータ及びリニアモータの取り付け方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ベースが固定子の吸引力によって変形するのを防止でき、これによってベースを薄く、コンパクトにすることができるリニアモータを提供する。
【解決手段】リニアモータは、複数の永久磁石２１を有する固定子５と、固定子５が取り付けられるベース４と、複数の永久磁石２１に対向して配置される可動子１０と、可動子１０がベース４に対して直線運動するのを案内する案内装置９と、を備える。固定子５に開けられる複数の通し穴２４とベース４に開けられる複数の通し穴２５とが、同一の締結部材３０を通すことができるように同じ位置に配置される。固定子５の各通し穴２４及びベース４の各通し穴２５に同一の締結部材３０を通して、固定子５及びベース４を相手部品に取り付ける。
【選択図】図５

Description

本発明は、可動子を固定子に対して直線運動させるリニアモータ、並びにリニアモータのベースを定盤などの相手部品に取り付けるためのリニアモータの取り付け方法に関する。

リニアモータは、固定子に対して可動子を直線運動させるモータである。リニアモータの固定子には、Ｎ極とＳ極の磁極が交互に形成されるように複数の永久磁石が設けられる。固定子上には、ギャップを介して可動子がスライド可能に配置される。可動子には、永久磁石に対向するコアが設けられる。コアには、例えばＵ，Ｖ，Ｗ相の三相コイルが巻かれる。Ｕ，Ｖ，Ｗ相の三相コイルに１２０度の位相差をもつ三相交流電流を流すと、三相コイルに移動磁界が発生する。永久磁石が作る磁界と三相コイルが作る移動磁界が作用して、可動子が直線運動する。

リニアモータの一種には、固定子がベースに取り付けられ、ベースに可動子の直線運動を案内するリニアガイドなどの案内装置が取り付けられるタイプのものがある（例えば特許文献１参照）。案内装置は、可動子が直線運動する間、固定子と可動子との間のギャップを一定に保つ。

この種のリニアモータにおいては、図７に示されるように、まずリニアモータの固定子１がボルトなどの締結部材１ａでベース２に取り付けられる。一般的に、固定子１をベース２に取り付ける作業は、リニアモータ自体の組立て作業になるので、リニアモータの製造者によって行われる。次に、固定子１が取り付けられたベース２をボルトなどの締結部材２ａを用いて定盤などの相手部品３に取り付ける。ベース２を相手部品に取り付ける作業は、組立てたリニアモータを設置場所で使用するときの作業になるので、リニアモータの使用者によって行われる。ベース２を相手部品３に取り付けるときは、固定子１の脇に開けたベース２の通し穴２ｂが使用される。
特開２００６−７４９７５号公報

しかし、リニアモータの固定子と可動子との間に働く磁力は大きく、固定子には引っ張り上げようとする大きな吸引力が働く。この吸引力は、リニアモータの最大推力の数倍程度の大きさを持ち、数十〜数百ｋｇの大きさになることもある。従来のリニアモータの取り付け方法のように、固定子の通し穴とベースの通し穴の位置がずれていると、固定子に作用する吸引力によって、ベースが変形するおそれがある。ベースの変形を防止するために、ベースを厚くし、剛性を持たせる必要があった。

そこで本発明は、ベースが固定子の吸引力によって変形するのを防止でき、これによってベースを薄く、コンパクトにすることができるリニアモータ及びリニアモータの取り付け方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、複数の永久磁石を有する固定子と、前記固定子が取り付けられるベースと、前記複数の永久磁石に対向して配置される可動子と、前記可動子が前記ベースに対して直線運動するのを案内する案内装置と、を備えるリニアモータにおいて、前記固定子に開けられる複数の通し穴と前記ベースに開けられる複数の通し穴とが、同一の締結部材を通すことができるように同じ位置に配置され、前記固定子の各通し穴及び前記ベースの各通し穴に同一の締結部材を通して、前記固定子及び前記ベースを相手部品に取り付けることができるリニアモータである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のリニアモータにおいて、前記固定子は、前記複数の永久磁石が装着される磁石プレートを有し、前記固定子の複数の通し穴は、前記永久磁石を挟んで前記磁石プレートの幅方向の両側に設けられることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のリニアモータにおいて、前記磁石プレートには、前記磁石プレートを前記ベースに取り付けるための複数の第二の通し穴が設けられ、前記ベースには、前記複数の第二の通し穴に位置を合わせた複数のねじ穴が設けられ、前記磁石プレートの各第二の通し穴に第二の締結部材を通し、前記第二の締結部材を前記ベースの各ねじ穴に締めることで、前記磁石プレートを前記ベースに取り付けることができることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のリニアモータにおいて、前記磁石プレートの前記複数の第二の通し穴は、前記磁石プレートの幅方向の両側に前記永久磁石を挟んで設けられ、固定子の前記複数の通し穴と前記磁石プレートの前記複数の第二の通し穴とが、前記磁石プレートの長手方向に一列に並べられることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載のリニアモータにおいて、前記ベースの通し穴の内径は、前記固定子の通し穴の内径よりも大きいことを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、可動子がベースに対して直線運動するリニアモータのベースに、複数の永久磁石を有する固定子を取り付け、前記ベースを相手部品に取り付けるリニアモータの取り付け方法において、前記固定子に開けられる複数の通し穴と前記ベースに開けられる複数の通し穴とを、同一の締結部材を通すことができるように同じ位置に配置し、前記固定子の各通し穴及び前記ベースの各通し穴に同一の締結部材を通して、前記固定子及び前記ベースを相手部品に取り付けるリニアモータの取り付け方法である。

請求項１に記載の発明によれば、固定子に開けられる複数の通し穴とベースに開けられる複数の通し穴とが同じ位置に配置されるので、固定子を引っ張り上げようとする大きな吸引力が働いても、ベースに無理な力が働いてベースが変形するのを防止することができる。したがって、ベースを薄くしたり、ベースの高さを低くしたりすることが可能になる。また、固定子の脇にベースの通し穴を設ける必要がないので、ベースの横幅もコンパクトになる。

請求項２に記載の発明によれば、通し穴が永久磁石を挟んで磁石プレートの両側に設けられるので、永久磁石に働く吸引力によって、磁石プレートが変形するのを効果的に防止することができる。

請求項３に記載の発明によれば、リニアモータの製造者が固定子をベースに取り付けた後、リニアモータの使用者が固定子及びベースを一遍に相手部品に取り付けることができる。

請求項４に記載の発明によれば、固定子の通し穴と第二の通し穴とが、磁石プレートの長手方向に一列に並べられるので、固定子やベースの横幅をコンパクトにすることができる。

請求項５に記載の発明によれば、固定子及びベースの複数の通し穴のピッチに誤差が生じた場合でも、これらの通し穴に締結部材を通すことが可能になる。仮に、固定子の通し穴とベースの通し穴の内径が同じであると仮定すると、ピッチがずれた分に応じて、締結部材を通すための穴径が小さくなるので、締結部材を通しにくくなる。

請求項６に記載の発明によれば、固定子に開けられる複数の通し穴とベースに開けられる複数の通し穴とが同じ位置に配置されるので、固定子を引っ張り上げようとする大きな吸引力が働いても、ベースに無理な力が働いてベースが変形するのを防止することができる。したがって、ベースを薄くしたり、ベースの高さを低くしたりすることが可能になる。また、固定子の脇にベースの通し穴を設ける必要がないので、ベースの横幅もコンパクトになる。

以下、添付図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態におけるリニアモータの斜視図（テーブルの断面図を含む）を示し、図２は正面図を示す。細長く伸びるベース４上には、リニアモータの固定子５が取り付けられる。ベース４上には、テーブル３の直線運動を案内する案内装置であるリニアガイド９が取り付けられる。テーブル３は、リニアガイド９の移動ブロック７の上面に取り付けられる。テーブル３の下面で、左右のリニアガイド９の間には、リニアモータの可動子１０が吊り下げられる。図２の正面図に示されるように、固定子５と可動子１０との間にはギャップｇが設けられる。リニアガイド９は、テーブル３がどの位置に直線運動しても、このギャップｇを一定に維持する。

ベース４は、底壁部４ａと、底壁部４ａの幅方向の両側に設けられる一対の側壁部４ｂとから構成される。底壁部４ａの上面には、固定子５が取り付けられる。側壁部４ｂの上面には、リニアガイド９の軌道レール８が取り付けられる。軌道レール８には、移動ブロック７がスライド可能に組み付けられる。軌道レール８と移動ブロック７との間には、転がり運動可能に複数のボールが介在される（図示せず）。移動ブロック７には、複数のボールを循環させるためのサーキット状のボール循環経路が設けられる。軌道レール８に対して移動ブロック７がスライドするとき、複数のボールがこれらの間を転がり運動し、また複数のボールがボール循環経路を循環する。このため、軌道レール８に対する移動ブロック７の円滑なスライドが可能になる。

リニアガイド９の移動ブロック７の上面には、テーブル３が取り付けられる。テーブル３は、例えばアルミなどの非磁性材料からなる。テーブル３には、移動体が取り付けられる。テーブル３には、ベース４に対するテーブル３の位置を検出するリニアスケールなどの位置検出手段１２が取り付けられる。位置検出手段が検出した位置信号は、リニアモータを駆動するドライバに送られる。ドライバは、例えば上位のコントローラからの位置指令どおりにテーブル３が移動するように、可動子１０に供給する電流を制御する。

図３は、可動子１０の移動方向に沿った断面図を示す。テーブル３の下面には、断熱材１３を介して可動子が取り付けられる。可動子１０は、珪素鋼などの磁性材料からなるコア１４と、コア１４の突極１４ａ，１４ｂ，１４ｃに巻かれる三相コイル１６と、から構成される。コア１４は、テーブル３の下面に取り付けられる基部プレート１４ｄと、基部プレート１４ｄから下方向に張り出す櫛歯状の突極１４ａ，１４ｂ，１４ｃと、から構成される。三つの突極１４ａ，１４ｂ，１４ｃそれぞれには、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相いずれかのコイル１６ａ，１６ｂ，１６ｃが巻かれる。三相コイル１６には、１２０度の位相差をもつ三相交流電流が流される。三相コイル１６を突極１４ａ，１４ｂ，１４ｃに巻いた後、コア１４及び三相コイル１６は樹脂封止される。

テーブル３の下面には、可動子１０を挟んで一対の補助コア１８が取り付けられる。補助コア１８は、一般構造用圧延鋼、珪素鋼などの磁性材料からなる。補助コアを設けることで、コア１４に発生するコギングを低減することができる。

図４は、ベース４に取り付けられる固定子５の平面図を示す。固定子５はユニット化されていて、ベース４の長さに応じてユニット化された複数の固定子５がベース４に取り付けられる。固定子５は、薄板状の磁石プレート２０と、磁石プレート２０上に一列に並べられる複数の板状の永久磁石２１と、から構成される。永久磁石２１は、保磁力の高いネオジウム磁石などの希土類磁石である。永久磁石２１の表側にはＮ極又はＳ極の一方、裏側には残りの一方が形成される。長手方向にＮ極とＳ極が交互に形成されるように、Ｎ極の永久磁石２１ａとＳ極に永久磁石２１ｂが磁石プレート２０上に交互に並べられる。永久磁石２１は接着などで磁石プレート２０に固定される。

磁石プレート２０は、一般構造用圧延鋼、珪素鋼などの磁性材料からなる。磁石プレート２０は、細長い板状に形成される。磁石プレート２０に固定された永久磁石２１は、カバープレート２２で覆われる。カバープレート２２も接着などによって磁石プレート２０に固定される。

永久磁石２１を挟んだ磁石プレート２０の幅方向（可動子１０の移動方向と直交する方向）の両側には、磁石プレート２０の長手方向に一定のピッチで複数の通し穴２４が開けられる。また、磁石プレート２０には、この通し穴２４に隣接して、第二の通し穴２６が開けられる。第二の通し穴２６も、永久磁石２１を挟んだ磁石プレート２０の幅方向の両側に、磁石プレート２０の長手方向に一定のピッチで開けられる。通し穴２４の幅方向の間隔は、第二の通し穴２６の幅方向の間隔に等しく、このため、通し穴２４と第二の通し穴２６は磁石プレート２０の長手方向に一列に並べられる。

図５は、固定子５及びベース４の斜視図を示す。ベース４には、固定子５の複数の通し穴２４と同じ位置に複数の通し穴２５が開けられる。ベース４の通し穴２５の内径は、固定子５の通し穴２４の内径よりも大きい。また、ベース４には、固定子５の複数の第二の通し穴２６と同じ位置に複数のねじ穴２７が加工される。固定子５は、第二の締結部材である複数の固定子取付け用ボルト２８によってベース４に取り付けられる。固定子取付け用ボルト２８を固定子５の各第二の通し穴２６に通し、ベース４の各ねじ穴２７に締めることで、固定子５をベース４に取り付けることができる。この固定子５をベース４に取り付ける作業は、リニアモータの製造者によって行われる。

固定子５が取り付けられたベース４は、リニアモータの使用者によって定盤などの相手部品に取り付けられる。この取付け作業においては、まず、固定子５の各通し穴２４及びベース４の各通し穴２５に締結部材である本体取付け用ボルト３０を通す。次に、本体取付け用ボルト３０を相手部品のねじに締めることで、固定子５及びベース４を一遍に相手部品に取り付ける。

固定子５に開けられる複数の通し穴２４とベース４に開けられる複数の通し穴２５とを同じ位置に配置することで、固定子５を引っ張り上げようとする吸引力が働いても、ベース４に無理な力がかかり、ベース４が変形するのを防止することができる。このため、ベース４を薄くすることも可能になる。また、ベース４の通し穴２５の内径を、固定子５の通し穴２４の内径よりも大きくすることで、固定子５及びベース４の複数の通し穴２４，２５のピッチに誤差が生じた場合でも、本体取付け用ボルト３０をこれらの通し穴２４，２５に通すことが可能になる。

図６は、固定子５の通し穴２４とベース４の通し穴２５をずらして配置した従来例（図中（ａ）に示す）と、固定子５の通し穴２４とベース４の通し穴２５とを同じ位置に配置した本発明例（図中（ｂ）に示す）とで、リニアモータの全体の寸法を比較したものである。本発明例では、ベース４の厚さｔ１を薄くできるので、リニアモータ全体の高さｈ１を従来例の高さｈ２よりも低くすることができる。また、従来例のように固定子５の通し穴２４の脇にベース４の通し穴２５を設ける必要がないので、ベース４の横幅Ｗ１も従来例のＷ２よりも小さくすることができる。

なお、本発明は上記実施形態に限られることなく、本発明の要旨を変更しない範囲で様々な実施形態に具現化できる。例えば、固定子として永久磁石を用いたリニアステッピングモータにも適用することができる。また、案内装置には、リニアガイドの他、軌道軸とスプライン軸受との組み合わせを用いることも可能である。さらに、コイルの相数は三相に限られることなく、二相などであってもよい。

また、固定子の複数の通し穴及びベースの複数の通し穴の全てに締結部材を通さなくても、相手部品のねじ穴の個数に応じて複数の通し穴の少なくとも一部に通せばよい。

本発明の一実施形態におけるリニアモータの斜視図（一部テーブルの断面図を含む） リニアモータの正面図 可動子の移動方向に沿った断面図 固定子の平面図 固定子及びベースの斜視図 リニアモータの寸法を比較した正面図（図中（ａ）が従来例を示し、図中（ｂ）が本発明例を示す） 従来の固定子及びベースの取り付け方法を示す断面図

符号の説明

３…テーブル
４…ベース
５…固定子
９…リニアガイド（案内装置）
１０…可動子
２０…磁石プレート
２１…永久磁石
２４…磁石プレート（固定子）の通し穴
２５…ベースの通し穴
２６…磁石プレート（固定子）の第二の通し穴
２７…ベースのねじ穴
２８…固定子取付け用ボルト（第二の締結部材）
３０…本体取付け用ボルト（締結部材）

Claims (6)

1. 複数の永久磁石を有する固定子と、前記固定子が取り付けられるベースと、前記複数の永久磁石に対向して配置される可動子と、前記可動子が前記ベースに対して直線運動するのを案内する案内装置と、を備えるリニアモータにおいて、
   前記固定子に開けられる複数の通し穴と前記ベースに開けられる複数の通し穴とが、同一の締結部材を通すことができるように同じ位置に配置され、
   前記固定子の各通し穴及び前記ベースの各通し穴に同一の締結部材を通して、前記固定子及び前記ベースを相手部品に取り付けることができるリニアモータ。
2. 前記固定子は、前記複数の永久磁石が装着される磁石プレートを有し、
   前記固定子の複数の通し穴は、前記永久磁石を挟んで前記磁石プレートの幅方向の両側に設けられることを特徴とする請求項１に記載のリニアモータ。
3. 前記磁石プレートには、前記磁石プレートを前記ベースに取り付けるための複数の第二の通し穴が設けられ、
   前記ベースには、前記複数の第二の通し穴に位置を合わせた複数のねじ穴が設けられ、
   前記磁石プレートの各第二の通し穴に第二の締結部材を通し、前記第二の締結部材を前記ベースの各ねじ穴に締めることで、前記磁石プレートを前記ベースに取り付けることができることを特徴とする請求項２に記載のリニアモータ。
4. 前記磁石プレートの前記複数の第二の通し穴は、前記磁石プレートの幅方向の両側に前記永久磁石を挟んで設けられ、
   固定子の前記複数の通し穴と前記磁石プレートの前記複数の第二の通し穴とが、前記磁石プレートの長手方向に一列に並べられることを特徴とする請求項３に記載にリニアモータ。
5. 前記ベースの通し穴の内径は、前記固定子の通し穴の内径よりも大きいことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のリニアモータ。
6. 可動子がベースに対して直線運動するリニアモータのベースに、複数の永久磁石を有する固定子を取り付け、前記ベースを相手部品に取り付けるリニアモータの取り付け方法において、
   前記固定子に開けられる複数の通し穴と前記ベースに開けられる複数の通し穴とを、同一の締結部材を通すことができるように同じ位置に配置し、
   前記固定子の各通し穴及び前記ベースの各通し穴に同一の締結部材を通して、前記固定子及び前記ベースを相手部品に取り付けるリニアモータの取り付け方法。
   

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