JP3374609B2

JP3374609B2 - リニアモータ

Info

Publication number: JP3374609B2
Application number: JP19156195A
Authority: JP
Inventors: 堀　　宏展; 潤斎藤; 智史梶山
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1995-07-27
Filing date: 1995-07-27
Publication date: 2003-02-10
Anticipated expiration: 2015-07-27
Also published as: JPH0947010A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ドア等の搬送用に
用いられるリニアモータに関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、ドア等の搬送用機器として、リニ
アモータが用いられるようになってきた。この種のリニ
アモータとして、本出願人は、特開平４−１０９８５７
号に開示するものを出願している。このものは、図８及
び図９に示すように、固定子ブロック1 と、可動子ブロ
ック5 と、を主要構成部材とした可動コイル型で３相駆
動されるものである。

【０００３】固定子ブロック1 は、大略長筒状をなす固
定子ケース2 と、厚み方向に異極に着磁されたものであ
って長手方向に一定間隔でもって交互に異極が存在する
よう着磁されて固定子ケースに配設された永久磁石3
と、長手方向に所定間隔でもって正負導電部及び絶縁部
が形成されて固定子ケース2 に配設された給電基板4 を
有している。可動子ブロック5 は、対向片8a,8b と連結
片8cにて大略コ字状をなし対向片8a,8b が永久磁石3 を
挟むように位置するヨーク8 と対向片8a,8b に巻装され
たコイル9 とを有して移動可能な状態でもって固定子ケ
ース2 に支持された電磁石装置6 と、給電基板4 の正負
の電圧をコイル9 に供給するブラシ11と、回転軸15がヨ
ーク8 の連結片8cと略平行なローラ13と、永久磁石3 の
磁極面またはその永久磁石3 の磁極面に対向する固定子
ケース2 の側壁上を転がる回転部材20とを有している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述したリニアモータ
は、回転部材によりヨークと永久磁石の接触を防止し
て、可動子ブロックをスムーズに移動するとともに、永
久磁石がヨークにより削れるということを防止してい
る。また、永久磁石とヨークの対向片との間の左右２箇
所の隙間（エアーギャップ）は、可動子ブロックの推進
力を得るのに極めて重要な部分であり、回転部材により
エアーギャップを均一にして、制御性を向上させてい
る。しかし、この回転部材の取付は面倒であり、また複
数個設置しないとバランスがとれないため、製造時にお
いて手間となる。

【０００５】本発明は、かかる事由に鑑みてなしたもの
で、その目的とするところは、エアーギャップを容易に
均一にすることができるリニアモータを提供するにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めに、請求項１記載のリニアモータは、上壁、第１側壁
及び第２側壁を有して大略長筒状をなし該上壁に下方へ
突出する一対のガイド片を有する固定子ケースと、厚み
方向に異極に着磁されたものであって長手方向に一定間
隔でもって交互に異極が存在するよう着磁されて固定子
ケースに配設された永久磁石と、長手方向に所定間隔で
もって正負導電部及び絶縁部が形成されて固定子ケース
の第１側壁に該側壁と略平行となるよう配設された長尺
平板状の給電基板と、を有する固定子ブロックと、対向
片と連結片にて大略コ字状をなし前記ガイド片にて位置
規制される対向片が永久磁石を挟むように位置するヨー
クと対向片に巻装されたコイルとを有して移動可能な状
態でもって固定子ケースに支持された電磁石装置と、給
電基板の正負の電圧をコイルに供給するブラシと、回転
軸がヨークの連結片と略平行なローラと、を有する可動
子ブロックと、を備えたリニアモータにおいて、前記ブ
ラシは、前記ヨークの対向片を前記固定子ケースの第２
側壁の側に位置するガイド片に付勢し、前記第２側壁の
側に位置するガイド片を、前記ヨークの対向片の中央に
前記永久磁石が位置するようにして前記永久磁石とヨー
クの対向片との左右２箇所の隙間が所定間隔となるよう
第１側壁の側のガイド片より永久磁石寄りに配設させ、
同ガイド片とヨークの対向片とを当接させた構成として
いる。

【０００７】また、請求項２記載のリニアモータは、請
求項１記載の、第２側壁の側に位置するガイド片を第１
側壁側のガイド片より永久磁石寄りに配設することに代
えて、前記ヨークの対向片の中央に前記永久磁石が位置
するようにして、前記固定子ケースの第２側壁の側に位
置するヨークの対向片の厚みを、前記永久磁石とヨーク
の対向片との左右２箇所の隙間が所定間隔となるよう第
１側壁側の対向片の厚みより厚く形成させ、同対向片と
第２側壁の側に位置するガイド片とを当接させた構成と
している。

【０００８】また、請求項３記載のリニアモータは、請
求項１記載の、第２側壁の側に位置するガイド片を第１
側壁側のガイド片より永久磁石寄りに配設することに代
えて、前記ヨークの対向片の中央に前記永久磁石が位置
するようにして、前記永久磁石を、前記永久磁石とヨー
クの対向片との左右２箇所の隙間が所定間隔となるよう
固定子ケースの第２側壁寄りに位置するよう配設させ、
第２側壁の側に位置するガイド片とヨークの対向片とを
当接させた構成としている。

【０００９】また、請求項４記載のリニアモータは、前
記固定子ケースの第２側壁の側に位置するガイド片とヨ
ークの対向片との間に、摩擦係数の小さいシート状の摺
動促進部材を設けた構成としている。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施形態を
図１乃至図５に基づいて説明する。図１はリニアモータ
の断面図であり、従来例と基本的な機能が同様の部材及
び部位には、同じ名称を用いている。

【００１１】1 は固定子ブロックで、固定子ケース2
と、永久磁石3 と、給電基板4 を有する。

【００１２】固定子ケース2 は、永久磁石3 や給電基板
4 を配設するとともに、後述する可動子ブロックを移動
可能な状態でもって支持するために、アルミニウム等の
押し出し成形等により、図１に示すような断面形状をし
た大略長筒状に形成されている。この固定子ケース2
は、上下壁2a,2b 、第１側壁2c及び第２側壁2dにて大略
長筒状を形成し、内部を可動子ブロック収容室としてい
る。従って、上壁2aの内面の中央に永久磁石3 を支持す
るＩ形の支持部2e、第１側壁2cに給電基板4 を支持する
大略Ｌ形の支持部2f,2f 、下壁2bの中央に開口部2gを形
成している。

【００１３】2hは第１ガイド片、2iは第２ガイド片で、
後述するヨークの対向片を位置規制するもので、上壁2a
より下方に突出して固定子ケース2 の長手方向に延設さ
れている。この第２ガイド片2iは、詳細は後述するが、
永久磁石3 との距離が第１ガイド片2hと永久磁石3 との
距離より短めに形成されており、後述するキャップを介
してヨークの第２側壁2dの側に位置する対向片と当接す
る。また、2j,2j は支持突起で、図示していないがブラ
ケットに固定子ケース2 を取り付けるものである。

【００１４】永久磁石3 は、厚み方向に異極に着磁さ
れ、かつ長手方向に一定間隔でもって交互に異極が存在
するよう着磁された平板状のもので、固定子ケース2 の
支持部2eに対応する支持用凹部3eを有する。この永久磁
石3 は、その支持用凹部3eと支持部2eとを圧入あるいは
接着等適宜の手段で固定することにより、固定子ケース
2 の殆ど全長にわたって交互に異極が存在するようにな
る。

【００１５】給電基板4 は、長手方向に所定間隔でもっ
て正負導電部4a,4b 及び絶縁部4cが形成され、固定子ケ
ース2 の支持部2f,2f に固定配設される。すなわち、図
３に示すように、給電基板4 は、絶縁基板の一方の表面
に一定厚みの導電パターンを形成することにより正負導
電部4a,4b を設ける。絶縁部4cは、導電パターンの存在
しない部分が結果的にこの正負導電部4a,4b を分離する
ような関係で形成される。これら正負導電部4a,4b 及び
絶縁部4cは、後述する可動子ブロックのブラシが摺接し
得るように、長手方向に所定間隔でもって形成される。
そして、ブラシが正導電部4aに接触しているとき正の電
圧が、負導電部4bに接触しているとき負の電圧がそれぞ
れ可動子ブロックのコイルに印加される。また、正導電
部4aと絶縁部4c及び負導電部4bと絶縁部4cの間には段差
があり、この上をブラシが摺動していくために正負導電
部4a.4b 間に位置する絶縁部4c上にランド4dを設け、ブ
ラシの機械的磨耗を制御するように形成してある。

【００１６】5 は可動子ブロックで、電磁石装置6 と、
ブラシ11と、ローラ13とを主要構成部材としている。ま
た、実施例のリニアモータは、図２に示すように、３相
駆動のため３個の電磁石装置6,6,6 、ブラシ11,11,11を
有し、それぞれを連結することにより可動子ブロック5
を形成している。この形式は、各電磁石装置6,6,6 毎に
折れ曲がることが可能なため、カーブ走行に好適であ
る。

【００１７】各電磁石装置6 は、樹脂製の可動台7 と、
積層されたヨーク8 と、これに巻装されるコイル9 より
なる。可動台7 は、大略平板状であって、長手方向の端
部に連結するための連結部7aを有して各電磁石装置6 を
連結するとともに、固定子ケース2 の内部を摺動する。
また、可動台7 の下面7bには、後述する搬送支持部材を
固定するフックが取着されている。

【００１８】ヨーク8 は、対向片8a,8b と連結片8cにて
大略コ字状をなす積層鉄心にて大略コ字状をなし、対向
片8a,8b が永久磁石3 を挟むように対面するよう連結片
8cが可動台7 に埋め込み固定される。この対向片8a,8b
の先端部には、機械的な保護を兼ねて摩擦抵抗の少ない
樹脂製のキャップ8d,8e が装着されている。

【００１９】具体的には、図５に示す第１乃至第２ガイ
ド片2h,2i 、永久磁石3 及びヨーク8 の対向片8a,8b の
概略部分断面図ように、永久磁石3 の幅をｍ、キャップ
8d,8eの幅をｃ、永久磁石3 の一方の端面からキャップ8
dまでの距離をｇ１、永久磁石3 の他方の端面からキャ
ップ8eまでの距離をｇ２、永久磁石3 の中点である支持
部2eの中点から第１ガイド片2hまでの距離をｋ１、支持
部2eの中点から第２ガイド片2iまでの距離をｋ２とする
と、ｋ１＞ｋ２であって、ｋ１＞ｍ／２＋ｇ１＋ｃｋ２＝ｍ／２＋ｇ２＋ｃｇ１＝ｇ２となるよう形成される。したがって、キャップ8eは、第
２ガイド片2iと当接するとともに、キャップ8dと第１ガ
イド片2hとの間には隙間があく。

【００２０】コイル9 は、対向片8a,8b に装着されたコ
イル枠9a,9a の周囲に巻回されるもので、各ヨーク8,8,
8 毎の３組のコイル9,9,9 は、各端末の一方を共通接続
し、他方を後述する３個のブラシ11,11,11に別々に接続
する。

【００２１】また、前述したように、３個の電磁石装置
6,6,6 は、３個の可動台7,7,7 が連結接続されることに
より、固定子ケース2 の長手方向に並設される。その場
合、個々の電磁石装置6 の長手方向長さは、永久磁石3
のＮ極Ｓ極一対の長さをＬとして、Ｌ／３を超えないよ
うに設定する。従って、ヨーク8 の長手方向長さは、コ
イル9 の寸法を考慮してＬ／３より十分小さく設定す
る。

【００２２】ブラシ11は、直方体状をなし、給電基板4
に摺接するよう基端部が可動台7 に固定された導電ばね
11a の先端部に固着される。このブラシ11は、給電基板
4 の正負の電圧をコイル9 に供給するべく、導電ばね11
a を介して各コイル9 の他方の端末に電気的に接続され
る。したがって、導電ばね11a の弾性によりヨーク8の
対向片8bは、固定子ケース2 の第２ガイド片2iに当接す
るよう付勢される。また、各ブラシ11は、その間隔がＬ
／３になるよう設定する。12はコンデンサで、可動子ブ
ロック5 が走行する際に発生する電気的ノイズを低減さ
せるため、一端を個々のコイル9 の端末に、他端を共通
接続する。

【００２３】ローラ13は、可動子ブロック5 を固定子ケ
ース2 に沿って摺動しやすくするもので、搬送物支持体
14に回転可能に保持されるローラ軸15,15 に軸支され
て、固定子ケース2 の下壁2bの上等を滑動可能な状態に
保持される。この搬送物支持体14は、ドア等を支持する
もので、略Ｌ字状の金属製のフック16により可動体7 の
下面7bに固定される。また、ローラ軸15,15 は、その軸
方向がヨーク8 の連結片8cと平行となるよう配設され
る。

【００２４】かかるリニアモータは、可動子ブロック5
の３個のコイル9、9、9 の内の少なくとも２個にブラシ1
1、11、11を介して電流を流し、それによって生じる固定
子ブロック1 の永久磁石3 と可動子ブロック5 の電磁石
装置6 との電磁的な吸引反発作用により、可動子ブロッ
ク5 が一定方向に駆動される。可動子ブロック5 の駆動
(走行) 方向を逆にするときは、正負導電部4a,4b へ供
給する電圧の正負を逆にすればよい。

【００２５】また、固定子ケース2 の第２側壁2dの側に
位置するガイド片2Iが、第１側壁2cの側のガイド片2hよ
り永久磁石3 寄りに配設されているのでブラシ11による
付勢によりヨーク8 の対向片8bは、固定子ケース2 の第
２ガイド片2iに当接し、その状態において、永久磁石3
とヨーク8 の対向片8a,8b との間の左右２箇所のエアー
ギャップは、等しく所定間隔となる。したがって、推進
力が得やすく制御性が向上するとともに、そのエアーギ
ャップを等しくすることが第１乃至第２ガイド片2h,2i
の位置調整のみで容易に得られるので、製造がしやすく
生産性が向上する。

【００２６】次に、本発明の第２の実施形態を図６に基
づいて説明する。このものは、各ガイド片2h,2i や対向
片8a,8b 等の位置が第１の実施形態と異なる。

【００２７】第１乃至第２ガイド片2h,2i は、第１の実
施形態と異なり、永久磁石3 とのそれぞれの距離が同じ
に形成されており、第２ガイド片2iは、キャップ8e及び
後述する摺動促進部材を介してヨーク8 の対向片8bと当
接する。

【００２８】17は摺動促進部材で、キャップ8eと対向片
8bの摩擦を減少するものであって、テフロン等の摩擦係
数の小さい材料でシート状に形成される。この摺動促進
部材17は、各キャップ8eに接着剤等で取着される。

【００２９】具体的には、図６に示すように、永久磁石
3 の幅をｍ、キャップ8dの幅をｃ１、キャップ8eと摺動
促進部材17を足した幅をｃ２、永久磁石3 の一方の端面
からキャップ8dまでの距離をｇ１、永久磁石3 の他方の
端面からキャップ8eまでの距離をｇ２、永久磁石3 の中
点である支持部2eの中点から第１ガイド片2hまでの距離
をｋ１、支持部2eの中点から第２ガイド片2iまでの距離
をｋ２とすると、ｋ１＝ｋ２であって、ｋ１＞ｍ／２＋ｇ１＋ｃ１ｋ２＝ｍ／２＋ｇ２＋ｃ２ｃ１＜ｃ２ｇ１＝ｇ２となるよう形成される。すなわち、固定子ケース2 の第
２側壁2dの側に位置するヨーク8 の対向片8bの厚みが、
第１側壁側2cの対向片8aの厚みより厚く形成され、永久
磁石3 とヨーク8 の対向片8a,8b との間の左右２箇所の
エアーギャップは、等しく所定間隔となる。その結果、
キャップ8eは、摺動促進部材17を介して第２ガイド片2i
と当接するとともに、キャップ8dと第１ガイド片2hとの
間には隙間があく。

【００３０】なお、摺動促進部材17をキャップ8eに取着
したが、取着することなく、直接キャップ8eが第２ガイ
ド片2iと当接するようにしてもよい。その際、キャップ
8eの幅が、ｃ２となる。

【００３１】次に、本発明の第３の実施形態を図７に基
づいて説明する。このものは、永久磁石3 等の位置が第
１乃至第２の実施形態と異なる。

【００３２】永久磁石3 は、固定子ケース2 の中央では
なく、少し第２側壁2dよりに配設される。すなわち、支
持部2eが少し第２側壁2dよりに配設される。なお、第１
乃至第２ガイド片2h,2i は、第２の実施形態と同様に、
固定子ケース2 の中央に対して対称に配設される。

【００３３】具体的には、図６に示すように、永久磁石
3 の幅をｍ、キャップ8d,8e の幅をｃ、永久磁石3 の一
方の端面からキャップ8dまでの距離をｇ１、永久磁石3
の他方の端面からキャップ8eまでの距離をｇ２、永久磁
石3 の中点である支持部2eの中点から第１ガイド片2hま
での距離をｋ１、支持部2eの中点から第２ガイド片2iま
での距離をｋ２とすると、ｋ１＞ｋ２であって、ｋ１＞ｍ／２＋ｇ１＋ｃｋ２＝ｍ／２＋ｇ２＋ｃｇ１＝ｇ２となるよう形成される。すなわち、永久磁石5 が、固定
子ケース2 の第２側壁2d寄りに位置するよう配設され、
永久磁石3 とヨーク8 の対向片8a,8b との間の左右２箇
所のエアーギャップは、等しく所定間隔となる。その結
果、キャップ8eは、第２ガイド片2iと当接するととも
に、キャップ8dと第１ガイド片2hとの間には隙間があ
く。

【００３４】なお、第２の実施形態において摺動促進部
材を設けたが、第１及び第３の実施形態においてキャッ
プと対向片の間に設けてもよい。また、摺動促進部材
は、キャップに取着するものに限定されるものではな
く、対向片に取着してもよい。さらに、永久磁石とヨー
クの対向片との隙間が所定間隔になるためには、各実施
形態に限定されるものではなく、例えば、永久磁石をそ
れを支持する支持部に対して非対称にすることでも実現
できる。

【００３５】

【発明の効果】請求項１記載のリニアモータは、永久磁
石に対するガイド片の位置を調整することで固定子ケー
スの第２側壁側のガイド片とヨークの対向片とを当接さ
せエアーギャップを等しく所定間隔とできるため、エア
ーギャップを容易に均一にすることができ、以て、製造
が容易となり生産性が向上する。

【００３６】また、請求項２記載のリニアモータは、ヨ
ークの対向片の厚みを調整することでエアーギャップを
等しく所定間隔とできるため、エアーギャップを容易に
均一にすることができる。

【００３７】また、請求項３記載のリニアモータは、永
久磁石の位置を調整することでエアーギャップを等しく
所定間隔とできるため、エアーギャップを容易に均一に
することができる。

【００３８】また、請求項４記載のリニアモータは、請
求項１乃至３の効果に加えて、固定子ケースの第２側壁
の側に位置するガイド片とヨークの対向片との間の摺動
促進部材により、可動子ブロックがさらに摺動しやすく
なるため、推進力が得やすく制御性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示すリニアモータの
断面図である。

【図２】その可動子ブロックの斜視図である。

【図３】その永久磁石の斜視図である。

【図４】その給電基板の平面図である。

【図５】そのガイド片、永久磁石及びヨークの対向片の
関係を示す部分断面図である。

【図６】本発明の第２の実施形態を示すガイド片、永久
磁石及びヨークの対向片の関係を示す部分断面図であ
る。

【図７】本発明の第３の実施形態を示すガイド片、永久
磁石及びヨークの対向片の関係を示す部分断面図であ
る。

【図８】本発明の従来例を示すリニアモータの斜視図で
ある。

【図９】そのリニアモータの断面図である。

【符号の説明】

1 固定子ブロック 2 固定子ケース 2c 第１側壁 2d 第２側壁 2h 第１ガイド片 2i 第２ガイド片 3 永久磁石 4 給電基板 5 可動子ブロック 6 電磁石装置 7 可動台 8 ヨーク 8a 対向片 8b 対向片 8c 連結片 8d キャップ 8e キャップ 9 コイル 11 ブラシ 13 ローラ 17 摺動促進部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平４−109857（ＪＰ，Ａ) 特開平６−217520（ＪＰ，Ａ) 特開平６−315257（ＪＰ，Ａ) 実開昭61−55483（ＪＰ，Ｕ) 実開昭63−120579（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02K 41/02,41/035

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】上壁、第１側壁及び第２側壁を有して大
略長筒状をなし該上壁に下方へ突出する一対のガイド片
を有する固定子ケースと、厚み方向に異極に着磁された
ものであって長手方向に一定間隔でもって交互に異極が
存在するよう着磁されて固定子ケースに配設された永久
磁石と、長手方向に所定間隔でもって正負導電部及び絶
縁部が形成されて固定子ケースの第１側壁に該側壁と略
平行となるよう配設された長尺平板状の給電基板と、を
有する固定子ブロックと、対向片と連結片にて大略コ字状をなし前記ガイド片にて
位置規制される対向片が永久磁石を挟むように位置する
ヨークと対向片に巻装されたコイルとを有して移動可能
な状態でもって固定子ケースに支持された電磁石装置
と、給電基板の正負の電圧をコイルに供給するブラシ
と、回転軸がヨークの連結片と略平行なローラと、を有
する可動子ブロックと、を備えたリニアモータにおい
て、前記ブラシは、前記ヨークの対向片を前記固定子ケース
の第２側壁の側に位置するガイド片に付勢し、前記第２側壁の側に位置するガイド片を、前記ヨークの
対向片の中央に前記永久磁石が位置するようにして前記
永久磁石とヨークの対向片との左右２箇所の隙間が所定
間隔となるよう第１側壁の側のガイド片より永久磁石寄
りに配設させ、同ガイド片とヨークの対向片とを当接さ
せたことを特徴とするリニアモータ。
【請求項２】請求項１記載の、第２側壁の側に位置す
るガイド片を第１側壁側のガイド片より永久磁石寄りに
配設することに代えて、前記ヨークの対向片の中央に前
記永久磁石が位置するようにして、前記固定子ケースの
第２側壁の側に位置するヨークの対向片の厚みを、前記
永久磁石とヨークの対向片との左右２箇所の隙間が所定
間隔となるよう第１側壁側の対向片の厚みより厚く形成
させ、同対向片と第２側壁の側に位置するガイド片とを
当接させたことを特徴とするリニアモータ。
【請求項３】請求項１記載の、第２側壁の側に位置す
るガイド片を第１側壁側のガイド片より永久磁石寄りに
配設することに代えて、前記ヨークの対向片の中央に前
記永久磁石が位置するようにして、前記永久磁石を、前
記永久磁石とヨークの対向片との左右２箇所の隙間が所
定間隔となるよう固定子ケースの第２側壁寄りに位置す
るよう配設させ、第２側壁の側に位置するガイド片とヨ
ークの対向片とを当接させたことを特徴とするリニアモ
ータ。
【請求項４】前記固定子ケースの第２側壁の側に位置
するガイド片とヨークの対向片との間に、摩擦係数の小
さいシート状の摺動促進部材を設けたことを特徴とする
請求項１乃至３の何れか１つの請求項に記載のリニアモ
ータ。