JP3873210B2 - リニアモータ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ加工機をはじめとする各種工作機械の可動部材を移動駆動するためのリニアモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーザ加工機をはじめとする各種工作機械において、ワークに対する加工ヘッドなどの可動部材の送り駆動用としてリニアモータを採用することが最近提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
工作機械の可動部材をリニアモータで移動駆動する場合、リニアモータを構成する固定子や移動子で発生する渦電流による発熱や、電磁コイルで発生するジュール熱など、大きな熱が発生する。そして、この熱により、構造部材や可動部材の熱変形が発生する。
【０００４】
この熱変形は、必ずしも工作機械全体が均一な状態で熱変位するのではなく、発熱部とその近傍の変位量が大きくなり、発熱部から遠くなるに従って、その変位量が小さくなる。このため、ワークを加工した場合の加工精度が低下するなどの原因になっていた。
【０００５】
上記の事情に鑑み、本発明は、工作機械の熱変位を最小限に抑え、高精度の加工を可能にするため、冷却効率の良いリニアモータを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、相対向するように配置された細長い形状の固定子（１０２）及び移動子（１０３）、を有し、
前記移動子は、筒状で前記固定子の外側に移動自在に遊嵌され、
前記固定子の側に配置された磁石を有し、
前記磁石は、前記固定子の長手方向に沿った磁石列を形成し、
前記移動子に電機子を配置し、
それら電機子により、前記磁石列と対向すると共に、前記長手方向に沿った２列以上の電機子列を、前記固定子の中心軸の周りに放射状に形成し、
磁石（１２０）と電機子（１３０）との間に生じる力を利用して前記移動子（１０３）を前記固定子（１０２）に沿って移動せしめるリニアモータ（１０１）において、
前記固定子側に配置された前記磁石（１２０）に沿うように第１の冷却用空気流通路（１３９）が形成され、
前記第１の冷却用空気流通路に風を送り込む第１の空気供給手段を設け、
前記移動子は前記第１の冷却用空気流通路の中を移動するように設け、
前記移動子の、互いに併設されてなる前記各電機子列の間に、前記第１の冷却用空気流通路に連通されてなる第４の冷却用空気流通路を、前記長手方向に形成し、
該第１の空気供給手段にて前記第１の冷却用空気流通路に風を送り込むことによって、該風が前記第４の冷却用空気流通路に侵入して前記移動子側に配置された前記電機子を冷却する、ことを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第１の空気供給手段（１４１，１４２）は前記第１の冷却用空気流通路（１３９）の両端に１つずつ配置された、ことを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明は、磁石列（３８）の設けられた固定子（３１）に形成された溝状の移動領域（ＡＲＡ）を、コイル鉄心（５４）に電磁コイル（５３）を設けた移動子（５１）が走行し、該移動子（５１）に固定された可動部材（５７）を移動駆動するようにしたリニアモータにおいて、
前記移動領域に第１の冷却用空気流通路（３９）を形成し、
前記第１の冷却用空気流通路に風を送り込む第１の空気供給手段を設け、
前記移動子（５１）のコイル鉄心（５４）に、コイル鉄心（５４）をその積層方向に貫通し、冷却用の空気を流通させる第３の冷却用空気流通路を形成して構成される。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、少なくとも、前記第１の冷却用空気流通路（３９）の一端に、冷却用の空気を供給する第１の空気供給手段（４１又は４２）を設けて構成される。
【００１４】
請求項５記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記固定子（３１）の磁石列（３８）を支持する支持部材（３３）と前記磁石列（３８）との間に、第２の冷却用空気流通路（３７）を形成し、
前記第２の冷却用空気流通路（３７）に、前記磁石列（３８）を冷却するための空気を供給する第２の空気供給手段（４１又は４２）を設けて構成される。
【００１５】
請求項６記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記第１の空気供給手段（４１又は４２）は、少なくとも、前記第１の冷却用空気流通路（３９）の一端に設けられた吸気用の送風機（４１）、もしくは、前記第１の冷却用空気流通路（３９）の他端に設けられた排気用の送風機（４２）、のいずれか一方を備えて構成される。
【００１７】
請求項７記載の発明は、請求項３記載の発明において、それぞれ前記コイル鉄心（５４）の積層方向の両側に、前記第３の冷却用空気流通路（５５）を介して連通する一対のガイド流路（６１、６２）を形成しして構成される。
【００１８】
請求項８記載の発明は、請求項７記載の発明において、前記コイル鉄心（５４）の積層方向の一方の側のガイド流路（６２）は、前記移動子（５１）によって、その移動方向の前後に分けられた前記第１の冷却用空気流通路（３９）の一方に連通し、
前記コイル鉄心（５４）の積層方向の他方の側のガイド流路（６１）は、前記第１の冷却用空気流通路（３９）の他方に連通し、
前記移動子（５１）によって、その移動方向の前後に分けられた前記第１の冷却用空気流通路（３９）を、前記ガイド流路（６１、６２）及びコイル鉄心（５４）に形成された第３の冷却用空気流通路（５５）を介して連通させて構成される。
【００１９】
請求項９記載の発明は、溝（３４）を有し、この溝（３４）の相対向する内側面にそれぞれ磁石列（３８）が配置された固定子（３１）と、
該固定子（３１）の磁石列（３８）の間を移動する移動子（５１）と、
前記固定子（３１）の溝の開口部を閉塞する形で配置された帯状のカバー（４５）を設け、
前記溝（３４）とカバー（４５）で、第１の冷却用空気流通路（３９）を形成して構成される。
【００２０】
請求項１０記載の発明は、請求項９記載の発明において、少なくとも、前記第１の冷却用空気流通路（３９）の一端に、該第１の冷却用空気流通路（３９）に冷却用の空気を供給する第１の空気供給手段（４１又は４２）を設けて構成される。
【００２１】
請求項１１記載の発明は、請求項９又は１０記載の発明において、前記移動子（５１）には、前記移動子（５１）の移動方向に貫通するスリット（６３）が形成され、
前記カバー（４５）が、前記移動子（５１）のスリット（６３）を摺動自在に貫通して配置されて構成される。
【００２２】
請求項１２記載の発明は、請求項１１記載の発明において、前記移動子（５１）の移動方向の両端に、各一対のガイドローラ（６５、６６）を設け、
前記移動子（５１）に近い位置に設けられた各ガイドローラ（６５）は、このガイドローラ（６５）に接触する前記カバー（４５）を、前記スリット内に導く位置に配置され、
前記移動子（５１）から遠い位置に設けられた各ガイドローラ（６６）は、このガイドローラ（６６）と接触する前記カバー（４５）が、前記固定子（３１）の開口部（３３ａ）と接触する位置に配置されて構成される。
【００２３】
請求項１３記載の発明は、請求項５記載の発明において、前記第１の空気供給手段（４１又は４２）は、前記第２の空気供給手段を兼用して構成される。
【００２４】
請求項１４記載の発明は、請求項１０記載の発明において、前記第１の空気供給手段（４１）は、送風機と該送風機により供給される空気を通過させ、空気中の異物を除去し浄化する空気浄化手段（４３）を有して構成される。
【００２５】
請求項１５記載の発明は、請求項１４記載の発明において、前記空気浄化手段（４３）は、磁性金属粉の除去手段を有して構成される。
【００２６】
請求項１６記載の発明は、相対向するように配置された固定子及び移動子、を備え、かつ、磁石と電機子との間に生じる力を利用して前記移動子を前記固定子に沿って移動せしめるリニアモータにおいて、
前記固定子側に配置された前記磁石又は前記電機子に沿うように第１の冷却用空気流通路が形成され、
前記第１の冷却用空気流通路に風を送り込む第１の空気供給手段を設け、
前記第１の空気供給手段（例えば、冷却空気供給用ファンやノズルなど）を、前記移動子（５１、１０３）に設けて構成される。
【００２８】
なお、括弧内の番号等は、図面における対応する要素を示す便宜的なものであり、従って、本記述は、図面上の記載に限定拘束されるものではない。
【００２９】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によると、リニアモータを効率よく冷却して、工作機械の熱変位を最小限に抑え、高精度の加工を可能にすることが出来る。
【００３０】
また、固定子及び移動子の両方を冷却でき、より高精度の加工を可能にすることが出来る。
【００３２】
また、移動子側に配置された電機子や固定子側に配置された磁石を冷却することが出来る。
【００３３】
また、２列以上の電機子列を有し、発生するジュール熱が大きいにもかかわらず、効率的に冷却することが出来る。
【００３４】
また、請求項２記載の発明によると、前記第１の冷却用空気流通路への風量を多くして、効率良く冷却することが出来る。
【００３５】
また、請求項３記載の発明によると、リニアモータを構成する固定子の磁石列と、移動子の電磁コイルやコイル鉄心を効率よく冷却するための空気を流通させる第１の冷却用空気流通路を得ることが出来る。また、前記移動子のコイル鉄心に冷却用の空気を流通させる第３の冷却用空気流通路を形成したので、移動子をより効率的に冷却することが出来る。
【００３６】
また、請求項４記載の発明によると、前記第１の冷却用空気流通路に第１の空気供給手段により強制的に空気を流すようにしたので、リニアモータの固定子の表面や移動子で発生する熱をより効率よく冷却することが出来る。
【００３７】
また、請求項５記載の発明によると、リニアモータの固定子の磁石列とそれを支持する支持部材との間にも、第２の冷却用空気流通路を形成し、前記第２の空気供給手段により固定子を冷却するための空気を流すようにしたので、固定子をより効率的に冷却することが出来る。
【００３８】
また、請求項６記載の発明によると、少なくとも、吸気用の送風機もしくは排気用の送風機で第１の冷却用空気流通路に強制的に冷却用の空気を流すようにしたので、更に効率的にリニアモータを冷却することが出来る。
【００４０】
また、請求項７記載の発明によると、一対のガイド流路により前記コイル鉄心の中に円滑に冷却用の空気を流通させることが出来るので、更に効率的に移動子を冷却することが出来る。
【００４１】
また、請求項８記載の発明によると、第３の冷却用空気流通路で移動子の移動方向の前後に分割される第１の冷却用空気流通路内の冷却用空気の流通が、移動子によって阻害されることを極力防止することが出来、効率的な冷却を行なうことが出来る。
【００４２】
また、請求項９記載の発明によると、簡単な構成で、リニアモータを構成する固定子と移動子を覆いそれぞれを効率よく冷却するための第１の冷却用空気流通路を得ることができる。
【００４３】
また、請求項１０記載の発明によると、前記第１の冷却用空気流通路に強制的に空気を流通させることができ、リニアモータの固定子や移動子で発生する熱を効率よく冷却することが出来る。
【００４４】
また、請求項１１記載の発明によると、移動子によって発生する固定子とカバーの間の隙間を小さくして、外部に漏れる冷却用の空気の量を少なくし、リニアモータの冷却効率を高くすることが出来る。
【００４５】
また、請求項１２記載の発明によると、ガイドローラによりカバーから外部に漏れる冷却用の空気の量をより少なくし、リニアモータの冷却効率をより高くすることが出来る。
【００４６】
また、請求項１３記載の発明によると、単一の空気供給手段でリニアモータの冷却を行なうことが出来るので、経済的である。
【００４７】
また、請求項１４記載の発明によると、外部雰囲気中に含まれる塵埃や鉄粉等の異物が空気浄化手段でろ過されるので、空気流通路内を清浄に保つことが出来、前記異物による障害をなくし、リニアモータの制御を安定させ、信頼性を向上させることが出来、塵埃等の異物が多い工作機械工場等における実用性を確立させることが出来る。
【００４８】
また、請求項１５記載の発明によると、磁性金属粉に起因するマグネットやコイル鉄心の摩耗を防止し、信頼性の高いリニアモータの提供が可能になる。
【００４９】
また、請求項１６記載の発明によると、前記第１の空気供給手段（例えば、冷却空気供給用ファンやノズルなど）を、前記移動子（５１、１０３）に設けることにより、移動子側からの冷却が可能となり、冷却設計の自由度を向上することが出来る。
【００５１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００５２】
本発明に係るリニアモータは、相対向するように配置された固定子（符号３１，１０２参照）及び移動子（符号５１，１０３参照）、を備えていて、磁石（符号３５，１２０参照）と電機子（符号５３，５４，１３０参照）との間に生じる力を利用して前記移動子（符号５１，１０３参照）を前記固定子（符号３１，１０２参照）に沿って移動せしめるものであって、前記固定子側に配置された前記磁石（３５，１２０）又は前記電機子（５３，５４，１３０）に沿うように第１の冷却用空気流通路（３９，１３９）が形成され、第１の空気供給手段（４１又は４２，１４１又は１４２）にて前記第１の冷却用空気流通路（３９，１３９）に風を送り込むように構成されている。以下、詳細に説明する。
<第一の実施の形態>
まず、本発明の第一の実施の形態について図１乃至図３に沿って説明する。なお、図１は、本発明のリニアモータを適用する工作機械の一例としてのレーザ加工機の斜視図、図２は、本発明によるリニアモータの斜視図、図３は、図２における移動子部分の空気の流れを示す斜視図である。
【００５３】
図１に示すように、レーザ加工機１は、フレーム２を有し、該フレーム２には、上面に加工すべきワーク（図示せず）を載置するテーブル３（一点鎖線で示す）が、フレーム２をＸ軸方向に貫通するように設けられている。また、フレーム２には、テーブル３の上方に位置する形で、水平なＸ軸方向に伸延するＸ軸レール５、５が設けられている。
【００５４】
このＸ軸レール５、５には、移動体６が該Ｘ軸レール５に係合し、Ｘ軸方向（直線移動方向）に移動自在に吊下されて支持されている。また、Ｘ軸レール５側に対して移動体６を、Ｘ軸方向に沿って移動駆動、位置決めするリニアモータ式の駆動装置３０Ａが上記フレーム２と移動体６との両者に亘って設けられている。なお、駆動装置３０Ａの詳細については後述する。
【００５５】
移動体６には、コラム７が固設されている。該コラム７には、前記テーブル３の上方に位置する形で、上記Ｘ軸とは直交する水平なＹ軸方向に伸延したＹレール９が設けられている。
【００５６】
このＹ軸レール９には、ヘッドユニット１０がＹ軸レール９に係合し、Ｙ軸方向（直線移動方向）に移動自在に設けられている。また、Ｙ軸レール９側に対してヘッドユニット１０を、Ｙ軸方向に沿って移動駆動、位置決めするリニアモータ式の駆動装置３０Ｂが、上記コラム７とヘッドユニット１０との両者に亘って設けられている。なお、駆動装置３０Ｂの詳細については後述する。
【００５７】
ヘッドユニット１０は、下方に向けてレーザ光ＬＺを射出自在なトーチ１１と、該トーチ１１を上下方向であるＺ軸方向に移動駆動、位置決め自在なＺ軸移動駆動手段１２を備えている。なお、図示しないレーザ発振装置１５からトーチ１１までは、該レーザ発振装置１５で発振したレーザ光を伝送するレーザ伝送経路が設けられている。
【００５８】
前記駆動装置３０Ａと駆動装置３０Ｂは、いずれもリニアモータ式の駆動装置であり、サイズや設置場所が異なるだけで、構成は同じものであるので、これら駆動装置３０Ａ、３０Ｂを、駆動装置３０として一括説明する。
【００５９】
駆動装置３０は、図２に示すように、固定子３１と、移動子５１から構成される。固定子３１は、前記フレーム２あるいはコラム７（図１参照）に固設され、矢印ＸもしくはＹ方向に伸延されたガイドボディ３２を有している。このガイドボディ３２には、ガイドボディ３２の長手方向（矢印Ｘ又はＹ方向）と平行に、所定の間隔で突出する一対のガイド３３が形成され、ガイドボディ３２と一対のガイド３３で、断面がコの字形の溝３４を形成している。なお、溝３４には、移動子５１がＸ（Ｙ）軸方向に移動駆動される溝状の移動領域ＡＲＡが形成されている。
【００６０】
前記一対のガイド３３の相対向する面には、それぞれ板状に形成された複数のマグネット３５と、非磁性材料で板状に形成された複数のスペーサ３６を交互に位置するように配列した磁石列３８が互いに対向する形で配置されている。なお、前記ガイド３３の相対向する面と、それぞれの面に取付けられた磁石列３８との間には、冷却用の空気の通路となる第２の冷却用空気流通路である空気流通路３７が形成されている。
【００６１】
また、前記溝３４の長手方向（矢印Ｘ（Ｙ）方向）の両端には、吸気用の送風機（第１の空気供給手段）４１と、排気用の送風機（第１の空気供給手段）４２が設けられている。また、前記ガイドボディ３２と一対のガイド３３及び一対の送風機４１、４２で囲まれる固定子３１の溝３４の空間、即ち、移動子５１の移動領域ＡＲＡの開口部を閉塞する形で、金属製の帯状のカバー４５が設けられ、該溝３４とカバー４５により第１の冷却用空気の流通路である空気流通路３９を形成している。つまり、本実施の形態においては、固定子側のマグネット３５に沿うように空気流通路３９が形成され、送風機４１、４２にて空気流通路３９に風を送り込むように構成されている。なお、送風機４１、４２は、どちらか一方のみでも良い。
【００６２】
前記空気流通路３７、３９と送風機４１の間には、空気浄化手段４３が配置されている。この空気浄化手段４３は、平板状のダストフィルタと、磁性金属粉を除去する平板状のマグネットセパレータを積層してなり、送風機４１から空気流通路３７、３９へ送られる空気中の塵埃と磁性金属粉を捕捉し除去する。従って、工作機械工場など塵埃や磁性金属粉等の異物の多い場所でも、空気流通路３９内を清浄な状態に維持することが出来る。
【００６３】
なお、図２では、空気浄化手段４３を送風機４１の下流側に配置した場合に付いて図示してあるが、空気浄化手段４３を送風機４１の上流側に配置する構成としても、同様の効果を得ることが出来る。また、送風機４１と空気浄化手段４３とを一体として、第１の空気供給手段を構成してもよい。
【００６４】
移動子５１は、前記溝３４内に摺動自在に配置される移動ベース５２を備えている。この移動ベース５２には、積層形成され、その前記磁石列３８と対向する両端に電磁コイル５３を装着した複数（図２では５個）のコイル鉄心５４が固定されている。これらのコイル鉄心５４には、その中心部にコイル鉄心５４を、該コイル鉄心５４の積層方向（図中上下方向）に貫通する第３の冷却用空気流通路である空気流通路５５が形成されている。
【００６５】
移動ベース５２の送風機４１側の端部には、電磁コイル５３とコイル鉄心５４の端部と接するようにガイド板５６が固定され、送風機４１から溝３４内に送り込まれた空気を、後述するガイド流路６２へ案内する。
【００６６】
スライダ５７は、電磁コイル５３とコイル鉄心５４を挟んで移動ベース５２と対向するように、コイル鉄心５４を介して移動ベース５２に固定されている。このスライダ５７の送風機４２側の端部５７ａは、電磁コイル５３とコイル鉄心５４の端部と接するように移動ベース５２側に向けて図中下方に突出している。
【００６７】
前記移動ベース５２と電磁コイル５３及びコイル鉄心５４の間には、前記コイル鉄心５４に形成された第３の空気流通路５５に連通するガイド流路６１が、図中左右両側をコイル５３に挟まれた形でＸ（Ｙ）軸方向、即ち、移動ベース５２の移動方向に形成され、該ガイド流路６１は、移動子５１によって、その移動方向であるＸ（Ｙ）軸方向において前後に分けられた溝３４、即ち、空気流通路３９の一方の側を介して送風機４２に連通している。
【００６８】
また、前記スライダ５７と電磁コイル５３及びコイル鉄心５４の間には、前記コイル鉄心５４に形成された第３の空気流通路５５と連通するガイド流路６２が、図中左右両側を電磁コイル５３に挟まれた形でＸ（Ｙ）軸方向、即ち、移動ベース５２の移動方向に形成され、該ガイド流路６２は、移動子５１によってその移動方向であるＸ（Ｙ）軸方向において前後に分けられた溝３４、即ち、空気流通路３９の他方の側を介して送風機４１に連通している。
【００６９】
これにより、図２中上下一対のガイド流路６１、６２は、コイル鉄心５４を、該コイル鉄心５４の積層方向両側から挟みこむ形で形成されている。さらに、こうした構成により、移動子５１により前後に分割された空気流通路３９は、移動子５１のガイド流路６１、６２及びコイル鉄心５４に形成された空気流路５５により相互に連通接続されている。
【００７０】
前記スライダ５７には、その走行方向（矢印Ｘ又はＹ方向）に貫通するスリット６３が形成され、該スリット６３には、前記カバー４５が相対移動可能に貫通している。また、スライダ５７の移動方向に両端には、それぞれ一対の支持部材６４が固設されている。これらの支持部材６４には、それぞれ一対のガイドローラ６５、６６が、その軸心を移動子５１の移動方向に対して直交する方向に配置された形で回転自在に支持されている。
【００７１】
前記スライダ５７に近い位置に配置された各ガイドローラ６５は、スライダ５７のスリット６３を貫通するカバー４５が、スリット６３の入口に接触しないようにカバー４５を案内する。また、スライダ５７から遠い位置に配置された各ガイドローラ６６は、カバー４５がガイド３３の端面３３ａから浮き上がらないようにカバー４５を案内している。
【００７２】
なお、駆動装置３０Ａの場合には、このスライダ５７の端面５７ｂに移動体６を固設し、駆動装置５０Ｂの場合には、このスライダ５７の端面５７ｂにヘッドユニット１０を固設する。
【００７３】
このような構成であるから、電磁コイル５３に交流電流を印可することにより、電磁コイル５３で発生する磁力とマグネット３５の磁力が互いに引き合いあるいは反発してスライダ５７（移動子５１）を矢印Ｘ（Ｙ）方向に移動させることができる。
【００７４】
このとき、移動子５１の進行方向先端側では、移動子５１の進行によって、ガイドローラ６６に沿ってカバー４５がガイド３３から離れ、ガイドローラ６５に導かれる。そして、カバー４５は、ガイドローラ６５によりスリット６３の開口部に接触することなく、スライダ５７のスリット６３内に受け入れられる。
【００７５】
一方、移動子５１の進行方向後端側では、スリット６３を貫通したカバー４５は、ガイドローラ６５に案内され、スリット６３の開口部に接触することなくスライダ５７から引き出され、ガイドローラ６６に導かれる。そして、ガイドローラ６６により、カバー４５はガイド３３の端面３３ａ、即ち、固定子３１の開口部に接触するように案内される。
【００７６】
また、吸気用の送風機４１から空気流通路３９内に冷却用の空気を送り込み、排気用の送風機４２で空気流通路３９内の空気を排気する。すると、空気流通路３９内の移動子５１より送風機４１側では、空気の圧力が陽圧となり、移動子５１より送風機４２側では、負圧となって圧力差が発生する。
【００７７】
従って、この圧力差により、送風機４１から空気流通路３９内に送り込まれた空気２０は、固定子３１と移動子５１の間の隙間を通り送風機４２側へ流れる。このとき、送風機４１から空気流通路３９内に送り込まれた空気の一部は、ガイド３３と磁石列３８の間に形成された空気流通路３７を通り、磁石列３８をその背面から冷却して、送風機４２で空気流通路３９から大気中に排気される。なお、空気流通路３７へは、適宜な手段で送風機４１から直接、空気を供給し、送風機４２から直接該部へ排出するようにしても良い。また、送風機４１、４２とは別の空気供給手段を設けても良い。
【００７８】
また、空気流通路３９内に送り込まれた空気の他の一部は、移動子５１と溝３４の間に形成される隙間を通り、磁石列３８をその表面から冷却すると共に、移動子５１の電磁コイル５３とコイル鉄心５４を外側から冷却して、送風機４２で空気流通路３９から大気中に排気される。
【００７９】
さらに、送風機４１から空気流通路３９内に送り込まれた空気の更に他の一部は、ガイド板５６に沿ってガイド流路６２へ流入し、図３に示すように、ガイド流路６２からコイル鉄心５４に形成された空気流通路５５を通りガイド流路６１へ流入し、コイル鉄心５４をその内部から冷却した後、空気流通路３９を通して送風機４２で空気流通路３９から大気中に排気される。
【００８０】
上述のように、本実施形態によれば、磁石列３８をその表面と背面から、また、電磁コイル５３とコイル鉄心５４をその表面と内面からそれぞれ冷却するようにしているので、マグネット３５や電磁コイル５３及びコイル鉄心５４の発熱による温度上昇を効率よく抑制し、工作機械の熱変位を小さくすることが出来る。従って、工作機械の加工精度を向上させることが出来る。
【００８１】
なお、コイル鉄心５４に形成する空気流通路５５は、断面が円形の穴に限らず、図３に示すように、円形の穴５５に翼５５ａを、電磁コイル５３側に突出させる形で連設したものでもよい。空気流通路５５をこのような形状とすることにより、コイル鉄心５４と空気の接触面積を増加させ、冷却効率を更に向上させることができる。
<第二の実施の形態>
次に、本発明の第二の実施の形態について図４乃至図１１に沿って説明する。ここで、図４は、本発明に係るリニアモータの全体構造の一例を示す縦断面図であり、図５はその詳細縦断面図である。
【００８２】
リニアモータ１０１は、図４に示すように、細長い形状（略棒状）の固定子１０２と、移動自在となるように該固定子１０２に遊嵌された筒状の移動子１０３と、を備えている。そして、図５に示すように、その固定子１０２には、その軸方向Ｘに沿って永久磁石１２０が複数配置され、他方の移動子１０３には、微小距離を隔てて永久磁石１２０に対向するように電機子１３０が配置されていて、電機子１３０に印加する電圧を切り替えることに基づき磁石１２０と電機子１３０との間に生じる力を利用して移動子１０３が固定子１０２に沿って移動するように構成されている。
【００８３】
ここで、図６(a) は図５のＥ−Ｅ断面図であり、同図(b) はリニアモータ１０１の側方から送風機１４１等を見た図であるが、これらの図に示すように、固定子１０２及び移動子１０３を囲むように軸方向Ｘに沿ってフレーム１０４，１０４やベース板１０５が配置されていて空気流通路（第１の冷却用空気の流通路）１３９が形成されている。そして、この空気流通路１３９の一端には吸気用の送風機（第１の空気供給手段）１４１やフィルタＦが配置され、他端には排気用の送風機（第１の空気供給手段）１４２が配置されており、これらの送風機１４１，１４２によって空気流通路１３９に風を送り込むように構成されている。つまり、本実施の形態においては、固定子側の磁石１２０に沿うように空気流通路１３９が形成されており、移動子１０３は空気流通路１３９の中を移動するように構成されている。
【００８４】
次に、固定子１０２の詳細構造について図７及び図８に沿って説明する。なお、図７は、固定子の外観を示す斜視図であり、図８は、基部の外観を示す斜視図である。
【００８５】
固定子１０２は、図７及び図８に示すように細長の略円筒形状をした基部１２１を備えている。この基部１２１は、
・ 外周面が６つの平面部２１０ａ，２１０ｂ，…からなって略々六角柱の外観を呈する部分（該部分は、図７に符号Ａ１１，Ａ１２，Ａ１３，…で示すように軸方向Ｘに沿って複数配置されるが、それらを特に区別する必要が無い場合には単に“Ａ１”の符号だけを付して説明することとする。なお、該部分は、次に述べるように磁石１２０を装着するための部分であるため、以下“磁石装着部”という）と、
・ 略々円筒の外観を呈する部分Ａ２（以下、“環状部Ａ２”という）と、
が交互に配置された形状をしている。
【００８６】
そして、各平面部２１０ａ，２１０ｂ，…には永久磁石１２０（各平面部２１０ａ，２１０ｂ，…に装着される永久磁石を区別する必要がある場合には符号１２０ａ，１２０ｂ，…を付して区別することとし、区別の必要が無い場合には単に符号１２０を付すこととする）がそれぞれ配置されている。その結果、
・ 永久磁石１２０は、固定子１０２の軸方向Ｘ（つまり、固定子１０２の長手方向であって、移動子１０３の移動方向）に一定ピッチで配置されて磁石列（例えば、符号１２０ａ，１２０ａ，１２０ａ，…の磁石列）を形成し（図７参照）、
・ 該磁石列は、前記中心軸ＣＬの回りに放射状に（かつ、中心軸ＣＬに対して対称的に）６本配置される（図９参照）、
ことになる。なお、図９は、図６(a) の詳細図である。また、本明細書において“中心軸ＣＬに対して対称的に”とは、図９に示すような横断面において磁石列や電機子列が一定の中心角ごと（図の場合は６０°ごと）に配置されている状態をいう。なお、１つの磁石装着部Ａ１に配置される６つの永久磁石１２０ａ，１２０ｂ，…は外周面２０１の磁極が全て同じになるように、しかも、軸方向Ｘには外周面２０１の磁極がＳ−Ｎ−Ｓ−Ｎ−Ｓ−Ｎというように交互に切り替わるように設定されている。つまり、図７に示す固定子１０２においては、
・ 符号Ａ１１に示す磁石装着部において外周面２０１の磁極が全てＳ極であり、
・ 符号Ａ１２に示す磁石装着部において外周面２０１の磁極が全てＮ極であり、
・ 符号Ａ１３に示す磁石装着部において外周面２０１の磁極が全てＳ極であり、
・ 符号Ａ１４に示す磁石装着部において外周面２０１の磁極が全てＮ極であり、
・・・・・・・・・となるように構成されている。永久磁石１２０をこのように配列することにより、軸方向Ｘに隣接される磁石どうしは引き付け合うこととなり、磁石１２０を基部１２１に取り付けることが容易で、固定子１０２の組み立て作業が容易になるという効果を奏する。
【００８７】
なお、上述した環状部Ａ２には、図５及び図７に示すように、軸方向Ｘに配列される磁石１２０と磁石１２０との間隙を埋めるようにスペーサ１２２が配置されている。また、図７の符号１２４は、永久磁石１２０やスペーサ１２２の両端面（周方向の両端面）を基部１２１に押え付けてそれらを固定する固定バーを示す。
【００８８】
次に、移動子１０３の構造を図９乃至図１１等に沿って説明する。ここで、図１０は、移動子１０３の構造を示す分解斜視図であり、図１１は、移動子１０３の構造を示す斜視図である。
【００８９】
移動子１０３は、図９に示すように６つの鉄心部材１３１を有しており、これら６つの鉄心部材１３１は固定子側の６つの磁石列１２０ａ，…，１２０ｂ，…，１２０ｃ，…，１２０ｄ，…，１２０ｅ，…，１２０ｆ，…に対向するように配置されている。各鉄心部材１３１は、図１０及び図１１に示すように、軸方向Ｘに沿って配置される部分（以下“背部”という）３１１と、該背部３１１から中心軸ＣＬの方に植設された複数の鉄心部３１０と、によって櫛歯状に形成されている。そして、各鉄心部３１０にはコイル１３２がはめ込まれて電機子１３０が構成されている。つまり、本実施の形態においては、
・ 電機子１３０は、磁石列（例えば、符号１２０ａ，…の磁石列）に対向するように軸方向Ｘ（つまり、固定子１０２の長手方向であって、移動子１０３の移動方向）に複数配置されて電機子列を構成し、
・ 該電機子列は、前記中心軸ＣＬの回りに放射状に（かつ、中心軸ＣＬに対して対称的に）６列配置される、
ことになる。そして、各電機子列と電機子列との間には、図９に符号Ｓで示すような空気流通路（第４の冷却用空気流通路）が形成される。この空気流通路Ｓは、軸方向Ｘに沿って形成されると共に両端部が開口されて固定子側空気流通路１３９に連通されている。これにより、送風機１４１，１４２にて固定子側空気流通路１３９に風が送り込まれた場合には、その風は移動子側空気流通路Ｓにまで侵入して電機子１３０を冷却することになる。なお、図１０及び図１１には、６つの鉄心部材１３１の内の１つのみ示している。また、図１０には１つのコイル１３２のみを示し、図１１には２つの電機子１３０のみを示す。
【００９０】
また、本発明における移動子１０３は、図１０及び図１１に詳示する形状の環状部材１３３を図５に示すように複数備えている。この環状部材１３３の外周側には６つの溝部（以下、“外側溝部”とする）３３０が等間隔に形成されており、各外側溝部３３０には、図１０及び図１１に示すように鉄心部材１３１の背部３１１がその外側から（環状部材１３３の外側から）嵌め込まれるようになっている。なお、図５に示すように、鉄心部３１０と鉄心部３１０との間には必ず環状部材１３３が配置されているが、図１０及び図１１には、理解容易のために１つの環状部材１３３のみを示す。本実施の形態によれば、鉄心部３１０は、固定子側永久磁石１２０の方に延設されて永久磁石１２０に大きな力で引き付けられるものの、鉄心部材１３１が環状部材１３３に上述のように支持されるため、鉄心部３１０と永久磁石１２０との間のギャップを適正に維持することができる。また、鉄心部材１３１は、上述のような外側溝部３３０を利用して環状部材１３３に取り付けられているため、周方向（環状部材１３３の周方向）への位置ずれを最小限にして、図９に示すような放射状に正確に配置することができる。さらに、鉄心部材１３１の環状部材１３３への取り付けに接着剤を使用していないため、乾燥等の手間が不要で取り付け作業の簡素化を図ることができ、組み付け誤差を低減することができる。
【００９１】
次に、本実施の形態の作用を説明する。
【００９２】
いま、所定のタイミングでコイル１３２に順次電圧を印加し電機子１３０を励磁していくと、各電機子１３０と各永久磁石１２０との間には吸引力や反発力が作用し、移動子１０３は固定子１０２の軸方向Ｘに移動される。つまり、磁石１２０と電機子１３０との間に生じる力を利用して移動子１０３が固定子１０２に沿って移動されることになる。
【００９３】
また、送風機１４１，１４２を駆動すると、空気流通路１３９，Ｓに風が供給されることとなり、固定子１０２や移動子１０３を冷却することができる。
【００９４】
なお、上述した実施の形態では、磁石１２０は固定子側に配置され、電機子１３０は移動子側に配置されていたが、もちろんこれに限られるものではなく、磁石１２０が移動子側に配置され、電機子１３０が固定子側に配置されていても良い。
【００９５】
また、上述した実施の形態では、送風機１４１，１４２は空気流通路１３９の両端に１つずつ配置されていたが、もちろんこれに限られるものではなく、１つだけ配置しても、通路端部以外の部分に配置しても良い。
【００９６】
更に、空気流通路３９，５５，６１，６２,１３９に風を供給する、冷却ファン、冷却空気の供給ノズルなどの空気供給手段は、空気流通路３９，５５，６１，６２,１３９の端部に配置するほか、移動子５１，１０３に搭載して設け、該移動子５１，１０３に搭載された空気供給手段から、風（冷却用空気）を空気流通路３９，５５，６１，６２,１３９,Ｓに送り込むように構成することも出来る。また、空気供給手段の空気供給口を、移動子１０３内に形成された空気流通路５５，６１，６２,Ｓ内に開口させ、空気供給手段から供給される冷却用の乾燥空気を、まず、移動子側の空気流通路５５，６１，６２,Ｓ内に供給させ、電機子５３，５４，１３０を効率的に冷却するように構成することも出来る。
【００９７】
さらに、上述した実施の形態では、空気流通路は固定子側（符号１３９参照）と移動子側（符号Ｓ参照）とに配置されていたが、固定子側だけに配置されていても良い。
【００９８】
また、本実施の形態においては、固定子１０２の横断面に関しては６つの磁石１２０を配置したが、その他の個数の磁石を配置しても良い。
【００９９】
さらに、上述した実施の形態においては固定子１０２や基部１２１や磁石１２０を円筒形にしたが、もちろんこれに限られるものではなく、多角形形状としても良い。さらに、固定子１０２（具体的には基部１２１）を中空の筒状としたが、中実棒状に形成しても良い。
【０１００】
また、上述した実施の形態では、磁石列や電機子列は、固定子１０２の中心軸ＣＬに対して対称的に（つまり、図９に示されるように、横断面において一定の中心角ごとに）配置されていたが、中心軸ＣＬに対して対称的に配置されていなくても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のリニアモータを適用する工作機械の一例としてのレーザ加工機の斜視図。
【図２】本発明によるリニアモータの斜視図。
【図３】図２におけるコイル鉄心部分における空気の流れを示す斜視図。
【図４】本発明に係るリニアモータの全体構造の一例を示す縦断面図。
【図５】図４の詳細縦断面図。
【図６】 (a) は図５のＥ−Ｅ断面図であり、(b) はリニアモータの側方から送風機等を見た図。
【図７】固定子の外観を示す斜視図。
【図８】基部の外観を示す斜視図。
【図９】図６(a) の詳細図。
【図１０】移動子の構造を示す分解斜視図。
【図１１】移動子の構造を示す斜視図。
【符号の説明】
３１…………固定子
３３…………支持部材（ガイド）
３４…………溝
３７…………第２の冷却用空気流通路（空気流通路）
３８…………磁石列
３９…………第１の冷却用空気流通路（空気流通路）
４１…………第１の空気供給手段、第２の空気供給手段（送風機）
４２…………第１の空気供給手段、第２の空気供給手段（送風機）
４３…………空気浄化手段
４５…………カバー
５１…………移動子
５３…………電磁コイル
５４…………コイル鉄心
５５…………第３の冷却用空気流通路（空気流通路）
５７…………可動部材（スライダ）
６１…………ガイド流路
６２…………ガイド流路
６３…………スリット
６４…………支持部材
６５…………ガイドローラ
６６…………ガイドローラ
１０１………リニアモータ
１０２………固定子
１０３………移動子
１２０………永久磁石
１３０………電機子
１３９………第１の冷却用空気流通路（空気流通路）
１４１，１４２……第１の空気供給手段（送風機）
Ｓ……………第４の冷却用空気流通路（空気流通路）
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ加工機をはじめとする各種工作機械の可動部材を移動駆動するためのリニアモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーザ加工機をはじめとする各種工作機械において、ワークに対する加工ヘッドなどの可動部材の送り駆動用としてリニアモータを採用することが最近提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
工作機械の可動部材をリニアモータで移動駆動する場合、リニアモータを構成する固定子や移動子で発生する渦電流による発熱や、電磁コイルで発生するジュール熱など、大きな熱が発生する。そして、この熱により、構造部材や可動部材の熱変形が発生する。
【０００４】
この熱変形は、必ずしも工作機械全体が均一な状態で熱変位するのではなく、発熱部とその近傍の変位量が大きくなり、発熱部から遠くなるに従って、その変位量が小さくなる。このため、ワークを加工した場合の加工精度が低下するなどの原因になっていた。
【０００５】
上記の事情に鑑み、本発明は、工作機械の熱変位を最小限に抑え、高精度の加工を可能にするため、冷却効率の良いリニアモータを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、相対向するように配置された細長い形状の固定子（１０２）及び移動子（１０３）、を有し、
前記移動子は、筒状で前記固定子の外側に移動自在に遊嵌され、
前記固定子の側に配置された磁石を有し、
前記磁石は、前記固定子の長手方向に沿った磁石列を形成し、
前記移動子に電機子を配置し、
それら電機子により、前記磁石列と対向すると共に、前記長手方向に沿った２列以上の電機子列を、前記固定子の中心軸の周りに放射状に形成し、
磁石（１２０）と電機子（１３０）との間に生じる力を利用して前記移動子（１０３）を前記固定子（１０２）に沿って移動せしめるリニアモータ（１０１）において、
前記固定子側に配置された前記磁石（１２０）に沿うように第１の冷却用空気流通路（１３９）が形成され、
前記第１の冷却用空気流通路に風を送り込む第１の空気供給手段を設け、
前記移動子は前記第１の冷却用空気流通路の中を移動するように設け、
前記移動子の、互いに併設されてなる前記各電機子列の間に、前記第１の冷却用空気流通路に連通されてなる第４の冷却用空気流通路を、前記長手方向に形成し、
該第１の空気供給手段にて前記第１の冷却用空気流通路に風を送り込むことによって、該風が前記第４の冷却用空気流通路に侵入して前記移動子側に配置された前記電機子を冷却する、ことを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第１の空気供給手段（１４１，１４２）は前記第１の冷却用空気流通路（１３９）の両端に１つずつ配置された、ことを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明は、磁石列（３８）の設けられた固定子（３１）に形成された溝状の移動領域（ＡＲＡ）を、コイル鉄心（５４）に電磁コイル（５３）を設けた移動子（５１）が走行し、該移動子（５１）に固定された可動部材（５７）を移動駆動するようにしたリニアモータにおいて、
前記移動領域に第１の冷却用空気流通路（３９）を形成し、
前記第１の冷却用空気流通路に風を送り込む第１の空気供給手段を設け、
前記移動子（５１）のコイル鉄心（５４）に、コイル鉄心（５４）をその積層方向に貫通し、冷却用の空気を流通させる第３の冷却用空気流通路を形成して構成される。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、少なくとも、前記第１の冷却用空気流通路（３９）の一端に、冷却用の空気を供給する第１の空気供給手段（４１又は４２）を設けて構成される。
【００１４】
請求項５記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記固定子（３１）の磁石列（３８）を支持する支持部材（３３）と前記磁石列（３８）との間に、第２の冷却用空気流通路（３７）を形成し、
前記第２の冷却用空気流通路（３７）に、前記磁石列（３８）を冷却するための空気を供給する第２の空気供給手段（４１又は４２）を設けて構成される。
【００１５】
請求項６記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記第１の空気供給手段（４１又は４２）は、少なくとも、前記第１の冷却用空気流通路（３９）の一端に設けられた吸気用の送風機（４１）、もしくは、前記第１の冷却用空気流通路（３９）の他端に設けられた排気用の送風機（４２）、のいずれか一方を備えて構成される。
【００１７】
請求項７記載の発明は、請求項３記載の発明において、それぞれ前記コイル鉄心（５４）の積層方向の両側に、前記第３の冷却用空気流通路（５５）を介して連通する一対のガイド流路（６１、６２）を形成しして構成される。
【００１８】
請求項８記載の発明は、請求項７記載の発明において、前記コイル鉄心（５４）の積層方向の一方の側のガイド流路（６２）は、前記移動子（５１）によって、その移動方向の前後に分けられた前記第１の冷却用空気流通路（３９）の一方に連通し、
前記コイル鉄心（５４）の積層方向の他方の側のガイド流路（６１）は、前記第１の冷却用空気流通路（３９）の他方に連通し、
前記移動子（５１）によって、その移動方向の前後に分けられた前記第１の冷却用空気流通路（３９）を、前記ガイド流路（６１、６２）及びコイル鉄心（５４）に形成された第３の冷却用空気流通路（５５）を介して連通させて構成される。
【００１９】
請求項９記載の発明は、溝（３４）を有し、この溝（３４）の相対向する内側面にそれぞれ磁石列（３８）が配置された固定子（３１）と、
該固定子（３１）の磁石列（３８）の間を移動する移動子（５１）と、
前記固定子（３１）の溝の開口部を閉塞する形で配置された帯状のカバー（４５）を設け、
前記溝（３４）とカバー（４５）で、第１の冷却用空気流通路（３９）を形成して構成される。
【００２０】
請求項１０記載の発明は、請求項９記載の発明において、少なくとも、前記第１の冷却用空気流通路（３９）の一端に、該第１の冷却用空気流通路（３９）に冷却用の空気を供給する第１の空気供給手段（４１又は４２）を設けて構成される。
【００２１】
請求項１１記載の発明は、請求項９又は１０記載の発明において、前記移動子（５１）には、前記移動子（５１）の移動方向に貫通するスリット（６３）が形成され、
前記カバー（４５）が、前記移動子（５１）のスリット（６３）を摺動自在に貫通して配置されて構成される。
【００２２】
請求項１２記載の発明は、請求項１１記載の発明において、前記移動子（５１）の移動方向の両端に、各一対のガイドローラ（６５、６６）を設け、
前記移動子（５１）に近い位置に設けられた各ガイドローラ（６５）は、このガイドローラ（６５）に接触する前記カバー（４５）を、前記スリット内に導く位置に配置され、
前記移動子（５１）から遠い位置に設けられた各ガイドローラ（６６）は、このガイドローラ（６６）と接触する前記カバー（４５）が、前記固定子（３１）の開口部（３３ａ）と接触する位置に配置されて構成される。
【００２３】
請求項１３記載の発明は、請求項５記載の発明において、前記第１の空気供給手段（４１又は４２）は、前記第２の空気供給手段を兼用して構成される。
【００２４】
請求項１４記載の発明は、請求項１０記載の発明において、前記第１の空気供給手段（４１）は、送風機と該送風機により供給される空気を通過させ、空気中の異物を除去し浄化する空気浄化手段（４３）を有して構成される。
【００２５】
請求項１５記載の発明は、請求項１４記載の発明において、前記空気浄化手段（４３）は、磁性金属粉の除去手段を有して構成される。
【００２６】
請求項１６記載の発明は、相対向するように配置された固定子及び移動子、を備え、かつ、磁石と電機子との間に生じる力を利用して前記移動子を前記固定子に沿って移動せしめるリニアモータにおいて、
前記固定子側に配置された前記磁石又は前記電機子に沿うように第１の冷却用空気流通路が形成され、
前記第１の冷却用空気流通路に風を送り込む第１の空気供給手段を設け、
前記第１の空気供給手段（例えば、冷却空気供給用ファンやノズルなど）を、前記移動子（５１、１０３）に設けて構成される。
【００２８】
なお、括弧内の番号等は、図面における対応する要素を示す便宜的なものであり、従って、本記述は、図面上の記載に限定拘束されるものではない。
【００２９】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によると、リニアモータを効率よく冷却して、工作機械の熱変位を最小限に抑え、高精度の加工を可能にすることが出来る。
【００３０】
また、固定子及び移動子の両方を冷却でき、より高精度の加工を可能にすることが出来る。
【００３２】
また、移動子側に配置された電機子や固定子側に配置された磁石を冷却することが出来る。
【００３３】
また、２列以上の電機子列を有し、発生するジュール熱が大きいにもかかわらず、効率的に冷却することが出来る。
【００３４】
また、請求項２記載の発明によると、前記第１の冷却用空気流通路への風量を多くして、効率良く冷却することが出来る。
【００３５】
また、請求項３記載の発明によると、リニアモータを構成する固定子の磁石列と、移動子の電磁コイルやコイル鉄心を効率よく冷却するための空気を流通させる第１の冷却用空気流通路を得ることが出来る。また、前記移動子のコイル鉄心に冷却用の空気を流通させる第３の冷却用空気流通路を形成したので、移動子をより効率的に冷却することが出来る。
【００３６】
また、請求項４記載の発明によると、前記第１の冷却用空気流通路に第１の空気供給手段により強制的に空気を流すようにしたので、リニアモータの固定子の表面や移動子で発生する熱をより効率よく冷却することが出来る。
【００３７】
また、請求項５記載の発明によると、リニアモータの固定子の磁石列とそれを支持する支持部材との間にも、第２の冷却用空気流通路を形成し、前記第２の空気供給手段により固定子を冷却するための空気を流すようにしたので、固定子をより効率的に冷却することが出来る。
【００３８】
また、請求項６記載の発明によると、少なくとも、吸気用の送風機もしくは排気用の送風機で第１の冷却用空気流通路に強制的に冷却用の空気を流すようにしたので、更に効率的にリニアモータを冷却することが出来る。
【００４０】
また、請求項７記載の発明によると、一対のガイド流路により前記コイル鉄心の中に円滑に冷却用の空気を流通させることが出来るので、更に効率的に移動子を冷却することが出来る。
【００４１】
また、請求項８記載の発明によると、第３の冷却用空気流通路で移動子の移動方向の前後に分割される第１の冷却用空気流通路内の冷却用空気の流通が、移動子によって阻害されることを極力防止することが出来、効率的な冷却を行なうことが出来る。
【００４２】
また、請求項９記載の発明によると、簡単な構成で、リニアモータを構成する固定子と移動子を覆いそれぞれを効率よく冷却するための第１の冷却用空気流通路を得ることができる。
【００４３】
また、請求項１０記載の発明によると、前記第１の冷却用空気流通路に強制的に空気を流通させることができ、リニアモータの固定子や移動子で発生する熱を効率よく冷却することが出来る。
【００４４】
また、請求項１１記載の発明によると、移動子によって発生する固定子とカバーの間の隙間を小さくして、外部に漏れる冷却用の空気の量を少なくし、リニアモータの冷却効率を高くすることが出来る。
【００４５】
また、請求項１２記載の発明によると、ガイドローラによりカバーから外部に漏れる冷却用の空気の量をより少なくし、リニアモータの冷却効率をより高くすることが出来る。
【００４６】
また、請求項１３記載の発明によると、単一の空気供給手段でリニアモータの冷却を行なうことが出来るので、経済的である。
【００４７】
また、請求項１４記載の発明によると、外部雰囲気中に含まれる塵埃や鉄粉等の異物が空気浄化手段でろ過されるので、空気流通路内を清浄に保つことが出来、前記異物による障害をなくし、リニアモータの制御を安定させ、信頼性を向上させることが出来、塵埃等の異物が多い工作機械工場等における実用性を確立させることが出来る。
【００４８】
また、請求項１５記載の発明によると、磁性金属粉に起因するマグネットやコイル鉄心の摩耗を防止し、信頼性の高いリニアモータの提供が可能になる。
【００４９】
また、請求項１６記載の発明によると、前記第１の空気供給手段（例えば、冷却空気供給用ファンやノズルなど）を、前記移動子（５１、１０３）に設けることにより、移動子側からの冷却が可能となり、冷却設計の自由度を向上することが出来る。
【００５１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００５２】
本発明に係るリニアモータは、相対向するように配置された固定子（符号３１，１０２参照）及び移動子（符号５１，１０３参照）、を備えていて、磁石（符号３５，１２０参照）と電機子（符号５３，５４，１３０参照）との間に生じる力を利用して前記移動子（符号５１，１０３参照）を前記固定子（符号３１，１０２参照）に沿って移動せしめるものであって、前記固定子側に配置された前記磁石（３５，１２０）又は前記電機子（５３，５４，１３０）に沿うように第１の冷却用空気流通路（３９，１３９）が形成され、第１の空気供給手段（４１又は４２，１４１又は１４２）にて前記第１の冷却用空気流通路（３９，１３９）に風を送り込むように構成されている。以下、詳細に説明する。
<第一の実施の形態>
まず、本発明の第一の実施の形態について図１乃至図３に沿って説明する。なお、図１は、本発明のリニアモータを適用する工作機械の一例としてのレーザ加工機の斜視図、図２は、本発明によるリニアモータの斜視図、図３は、図２における移動子部分の空気の流れを示す斜視図である。
【００５３】
図１に示すように、レーザ加工機１は、フレーム２を有し、該フレーム２には、上面に加工すべきワーク（図示せず）を載置するテーブル３（一点鎖線で示す）が、フレーム２をＸ軸方向に貫通するように設けられている。また、フレーム２には、テーブル３の上方に位置する形で、水平なＸ軸方向に伸延するＸ軸レール５、５が設けられている。
【００５４】
このＸ軸レール５、５には、移動体６が該Ｘ軸レール５に係合し、Ｘ軸方向（直線移動方向）に移動自在に吊下されて支持されている。また、Ｘ軸レール５側に対して移動体６を、Ｘ軸方向に沿って移動駆動、位置決めするリニアモータ式の駆動装置３０Ａが上記フレーム２と移動体６との両者に亘って設けられている。なお、駆動装置３０Ａの詳細については後述する。
【００５５】
移動体６には、コラム７が固設されている。該コラム７には、前記テーブル３の上方に位置する形で、上記Ｘ軸とは直交する水平なＹ軸方向に伸延したＹレール９が設けられている。
【００５６】
このＹ軸レール９には、ヘッドユニット１０がＹ軸レール９に係合し、Ｙ軸方向（直線移動方向）に移動自在に設けられている。また、Ｙ軸レール９側に対してヘッドユニット１０を、Ｙ軸方向に沿って移動駆動、位置決めするリニアモータ式の駆動装置３０Ｂが、上記コラム７とヘッドユニット１０との両者に亘って設けられている。なお、駆動装置３０Ｂの詳細については後述する。
【００５７】
ヘッドユニット１０は、下方に向けてレーザ光ＬＺを射出自在なトーチ１１と、該トーチ１１を上下方向であるＺ軸方向に移動駆動、位置決め自在なＺ軸移動駆動手段１２を備えている。なお、図示しないレーザ発振装置１５からトーチ１１までは、該レーザ発振装置１５で発振したレーザ光を伝送するレーザ伝送経路が設けられている。
【００５８】
前記駆動装置３０Ａと駆動装置３０Ｂは、いずれもリニアモータ式の駆動装置であり、サイズや設置場所が異なるだけで、構成は同じものであるので、これら駆動装置３０Ａ、３０Ｂを、駆動装置３０として一括説明する。
【００５９】
駆動装置３０は、図２に示すように、固定子３１と、移動子５１から構成される。固定子３１は、前記フレーム２あるいはコラム７（図１参照）に固設され、矢印ＸもしくはＹ方向に伸延されたガイドボディ３２を有している。このガイドボディ３２には、ガイドボディ３２の長手方向（矢印Ｘ又はＹ方向）と平行に、所定の間隔で突出する一対のガイド３３が形成され、ガイドボディ３２と一対のガイド３３で、断面がコの字形の溝３４を形成している。なお、溝３４には、移動子５１がＸ（Ｙ）軸方向に移動駆動される溝状の移動領域ＡＲＡが形成されている。
【００６０】
前記一対のガイド３３の相対向する面には、それぞれ板状に形成された複数のマグネット３５と、非磁性材料で板状に形成された複数のスペーサ３６を交互に位置するように配列した磁石列３８が互いに対向する形で配置されている。なお、前記ガイド３３の相対向する面と、それぞれの面に取付けられた磁石列３８との間には、冷却用の空気の通路となる第２の冷却用空気流通路である空気流通路３７が形成されている。
【００６１】
また、前記溝３４の長手方向（矢印Ｘ（Ｙ）方向）の両端には、吸気用の送風機（第１の空気供給手段）４１と、排気用の送風機（第１の空気供給手段）４２が設けられている。また、前記ガイドボディ３２と一対のガイド３３及び一対の送風機４１、４２で囲まれる固定子３１の溝３４の空間、即ち、移動子５１の移動領域ＡＲＡの開口部を閉塞する形で、金属製の帯状のカバー４５が設けられ、該溝３４とカバー４５により第１の冷却用空気の流通路である空気流通路３９を形成している。つまり、本実施の形態においては、固定子側のマグネット３５に沿うように空気流通路３９が形成され、送風機４１、４２にて空気流通路３９に風を送り込むように構成されている。なお、送風機４１、４２は、どちらか一方のみでも良い。
【００６２】
前記空気流通路３７、３９と送風機４１の間には、空気浄化手段４３が配置されている。この空気浄化手段４３は、平板状のダストフィルタと、磁性金属粉を除去する平板状のマグネットセパレータを積層してなり、送風機４１から空気流通路３７、３９へ送られる空気中の塵埃と磁性金属粉を捕捉し除去する。従って、工作機械工場など塵埃や磁性金属粉等の異物の多い場所でも、空気流通路３９内を清浄な状態に維持することが出来る。
【００６３】
なお、図２では、空気浄化手段４３を送風機４１の下流側に配置した場合に付いて図示してあるが、空気浄化手段４３を送風機４１の上流側に配置する構成としても、同様の効果を得ることが出来る。また、送風機４１と空気浄化手段４３とを一体として、第１の空気供給手段を構成してもよい。
【００６４】
移動子５１は、前記溝３４内に摺動自在に配置される移動ベース５２を備えている。この移動ベース５２には、積層形成され、その前記磁石列３８と対向する両端に電磁コイル５３を装着した複数（図２では５個）のコイル鉄心５４が固定されている。これらのコイル鉄心５４には、その中心部にコイル鉄心５４を、該コイル鉄心５４の積層方向（図中上下方向）に貫通する第３の冷却用空気流通路である空気流通路５５が形成されている。
【００６５】
移動ベース５２の送風機４１側の端部には、電磁コイル５３とコイル鉄心５４の端部と接するようにガイド板５６が固定され、送風機４１から溝３４内に送り込まれた空気を、後述するガイド流路６２へ案内する。
【００６６】
スライダ５７は、電磁コイル５３とコイル鉄心５４を挟んで移動ベース５２と対向するように、コイル鉄心５４を介して移動ベース５２に固定されている。このスライダ５７の送風機４２側の端部５７ａは、電磁コイル５３とコイル鉄心５４の端部と接するように移動ベース５２側に向けて図中下方に突出している。
【００６７】
前記移動ベース５２と電磁コイル５３及びコイル鉄心５４の間には、前記コイル鉄心５４に形成された第３の空気流通路５５に連通するガイド流路６１が、図中左右両側をコイル５３に挟まれた形でＸ（Ｙ）軸方向、即ち、移動ベース５２の移動方向に形成され、該ガイド流路６１は、移動子５１によって、その移動方向であるＸ（Ｙ）軸方向において前後に分けられた溝３４、即ち、空気流通路３９の一方の側を介して送風機４２に連通している。
【００６８】
また、前記スライダ５７と電磁コイル５３及びコイル鉄心５４の間には、前記コイル鉄心５４に形成された第３の空気流通路５５と連通するガイド流路６２が、図中左右両側を電磁コイル５３に挟まれた形でＸ（Ｙ）軸方向、即ち、移動ベース５２の移動方向に形成され、該ガイド流路６２は、移動子５１によってその移動方向であるＸ（Ｙ）軸方向において前後に分けられた溝３４、即ち、空気流通路３９の他方の側を介して送風機４１に連通している。
【００６９】
これにより、図２中上下一対のガイド流路６１、６２は、コイル鉄心５４を、該コイル鉄心５４の積層方向両側から挟みこむ形で形成されている。さらに、こうした構成により、移動子５１により前後に分割された空気流通路３９は、移動子５１のガイド流路６１、６２及びコイル鉄心５４に形成された空気流路５５により相互に連通接続されている。
【００７０】
前記スライダ５７には、その走行方向（矢印Ｘ又はＹ方向）に貫通するスリット６３が形成され、該スリット６３には、前記カバー４５が相対移動可能に貫通している。また、スライダ５７の移動方向に両端には、それぞれ一対の支持部材６４が固設されている。これらの支持部材６４には、それぞれ一対のガイドローラ６５、６６が、その軸心を移動子５１の移動方向に対して直交する方向に配置された形で回転自在に支持されている。
【００７１】
前記スライダ５７に近い位置に配置された各ガイドローラ６５は、スライダ５７のスリット６３を貫通するカバー４５が、スリット６３の入口に接触しないようにカバー４５を案内する。また、スライダ５７から遠い位置に配置された各ガイドローラ６６は、カバー４５がガイド３３の端面３３ａから浮き上がらないようにカバー４５を案内している。
【００７２】
なお、駆動装置３０Ａの場合には、このスライダ５７の端面５７ｂに移動体６を固設し、駆動装置５０Ｂの場合には、このスライダ５７の端面５７ｂにヘッドユニット１０を固設する。
【００７３】
このような構成であるから、電磁コイル５３に交流電流を印可することにより、電磁コイル５３で発生する磁力とマグネット３５の磁力が互いに引き合いあるいは反発してスライダ５７（移動子５１）を矢印Ｘ（Ｙ）方向に移動させることができる。
【００７４】
このとき、移動子５１の進行方向先端側では、移動子５１の進行によって、ガイドローラ６６に沿ってカバー４５がガイド３３から離れ、ガイドローラ６５に導かれる。そして、カバー４５は、ガイドローラ６５によりスリット６３の開口部に接触することなく、スライダ５７のスリット６３内に受け入れられる。
【００７５】
一方、移動子５１の進行方向後端側では、スリット６３を貫通したカバー４５は、ガイドローラ６５に案内され、スリット６３の開口部に接触することなくスライダ５７から引き出され、ガイドローラ６６に導かれる。そして、ガイドローラ６６により、カバー４５はガイド３３の端面３３ａ、即ち、固定子３１の開口部に接触するように案内される。
【００７６】
また、吸気用の送風機４１から空気流通路３９内に冷却用の空気を送り込み、排気用の送風機４２で空気流通路３９内の空気を排気する。すると、空気流通路３９内の移動子５１より送風機４１側では、空気の圧力が陽圧となり、移動子５１より送風機４２側では、負圧となって圧力差が発生する。
【００７７】
従って、この圧力差により、送風機４１から空気流通路３９内に送り込まれた空気２０は、固定子３１と移動子５１の間の隙間を通り送風機４２側へ流れる。このとき、送風機４１から空気流通路３９内に送り込まれた空気の一部は、ガイド３３と磁石列３８の間に形成された空気流通路３７を通り、磁石列３８をその背面から冷却して、送風機４２で空気流通路３９から大気中に排気される。なお、空気流通路３７へは、適宜な手段で送風機４１から直接、空気を供給し、送風機４２から直接該部へ排出するようにしても良い。また、送風機４１、４２とは別の空気供給手段を設けても良い。
【００７８】
また、空気流通路３９内に送り込まれた空気の他の一部は、移動子５１と溝３４の間に形成される隙間を通り、磁石列３８をその表面から冷却すると共に、移動子５１の電磁コイル５３とコイル鉄心５４を外側から冷却して、送風機４２で空気流通路３９から大気中に排気される。
【００７９】
さらに、送風機４１から空気流通路３９内に送り込まれた空気の更に他の一部は、ガイド板５６に沿ってガイド流路６２へ流入し、図３に示すように、ガイド流路６２からコイル鉄心５４に形成された空気流通路５５を通りガイド流路６１へ流入し、コイル鉄心５４をその内部から冷却した後、空気流通路３９を通して送風機４２で空気流通路３９から大気中に排気される。
【００８０】
上述のように、本実施形態によれば、磁石列３８をその表面と背面から、また、電磁コイル５３とコイル鉄心５４をその表面と内面からそれぞれ冷却するようにしているので、マグネット３５や電磁コイル５３及びコイル鉄心５４の発熱による温度上昇を効率よく抑制し、工作機械の熱変位を小さくすることが出来る。従って、工作機械の加工精度を向上させることが出来る。
【００８１】
なお、コイル鉄心５４に形成する空気流通路５５は、断面が円形の穴に限らず、図３に示すように、円形の穴５５に翼５５ａを、電磁コイル５３側に突出させる形で連設したものでもよい。空気流通路５５をこのような形状とすることにより、コイル鉄心５４と空気の接触面積を増加させ、冷却効率を更に向上させることができる。
<第二の実施の形態>
次に、本発明の第二の実施の形態について図４乃至図１１に沿って説明する。ここで、図４は、本発明に係るリニアモータの全体構造の一例を示す縦断面図であり、図５はその詳細縦断面図である。
【００８２】
リニアモータ１０１は、図４に示すように、細長い形状（略棒状）の固定子１０２と、移動自在となるように該固定子１０２に遊嵌された筒状の移動子１０３と、を備えている。そして、図５に示すように、その固定子１０２には、その軸方向Ｘに沿って永久磁石１２０が複数配置され、他方の移動子１０３には、微小距離を隔てて永久磁石１２０に対向するように電機子１３０が配置されていて、電機子１３０に印加する電圧を切り替えることに基づき磁石１２０と電機子１３０との間に生じる力を利用して移動子１０３が固定子１０２に沿って移動するように構成されている。
【００８３】
ここで、図６(a) は図５のＥ−Ｅ断面図であり、同図(b) はリニアモータ１０１の側方から送風機１４１等を見た図であるが、これらの図に示すように、固定子１０２及び移動子１０３を囲むように軸方向Ｘに沿ってフレーム１０４，１０４やベース板１０５が配置されていて空気流通路（第１の冷却用空気の流通路）１３９が形成されている。そして、この空気流通路１３９の一端には吸気用の送風機（第１の空気供給手段）１４１やフィルタＦが配置され、他端には排気用の送風機（第１の空気供給手段）１４２が配置されており、これらの送風機１４１，１４２によって空気流通路１３９に風を送り込むように構成されている。つまり、本実施の形態においては、固定子側の磁石１２０に沿うように空気流通路１３９が形成されており、移動子１０３は空気流通路１３９の中を移動するように構成されている。
【００８４】
次に、固定子１０２の詳細構造について図７及び図８に沿って説明する。なお、図７は、固定子の外観を示す斜視図であり、図８は、基部の外観を示す斜視図である。
【００８５】
固定子１０２は、図７及び図８に示すように細長の略円筒形状をした基部１２１を備えている。この基部１２１は、
・ 外周面が６つの平面部２１０ａ，２１０ｂ，…からなって略々六角柱の外観を呈する部分（該部分は、図７に符号Ａ１１，Ａ１２，Ａ１３，…で示すように軸方向Ｘに沿って複数配置されるが、それらを特に区別する必要が無い場合には単に“Ａ１”の符号だけを付して説明することとする。なお、該部分は、次に述べるように磁石１２０を装着するための部分であるため、以下“磁石装着部”という）と、
・ 略々円筒の外観を呈する部分Ａ２（以下、“環状部Ａ２”という）と、
が交互に配置された形状をしている。
【００８６】
そして、各平面部２１０ａ，２１０ｂ，…には永久磁石１２０（各平面部２１０ａ，２１０ｂ，…に装着される永久磁石を区別する必要がある場合には符号１２０ａ，１２０ｂ，…を付して区別することとし、区別の必要が無い場合には単に符号１２０を付すこととする）がそれぞれ配置されている。その結果、
・ 永久磁石１２０は、固定子１０２の軸方向Ｘ（つまり、固定子１０２の長手方向であって、移動子１０３の移動方向）に一定ピッチで配置されて磁石列（例えば、符号１２０ａ，１２０ａ，１２０ａ，…の磁石列）を形成し（図７参照）、
・ 該磁石列は、前記中心軸ＣＬの回りに放射状に（かつ、中心軸ＣＬに対して対称的に）６本配置される（図９参照）、
ことになる。なお、図９は、図６(a) の詳細図である。また、本明細書において“中心軸ＣＬに対して対称的に”とは、図９に示すような横断面において磁石列や電機子列が一定の中心角ごと（図の場合は６０°ごと）に配置されている状態をいう。なお、１つの磁石装着部Ａ１に配置される６つの永久磁石１２０ａ，１２０ｂ，…は外周面２０１の磁極が全て同じになるように、しかも、軸方向Ｘには外周面２０１の磁極がＳ−Ｎ−Ｓ−Ｎ−Ｓ−Ｎというように交互に切り替わるように設定されている。つまり、図７に示す固定子１０２においては、
・ 符号Ａ１１に示す磁石装着部において外周面２０１の磁極が全てＳ極であり、
・ 符号Ａ１２に示す磁石装着部において外周面２０１の磁極が全てＮ極であり、
・ 符号Ａ１３に示す磁石装着部において外周面２０１の磁極が全てＳ極であり、
・ 符号Ａ１４に示す磁石装着部において外周面２０１の磁極が全てＮ極であり、
・・・・・・・・・となるように構成されている。永久磁石１２０をこのように配列することにより、軸方向Ｘに隣接される磁石どうしは引き付け合うこととなり、磁石１２０を基部１２１に取り付けることが容易で、固定子１０２の組み立て作業が容易になるという効果を奏する。
【００８７】
なお、上述した環状部Ａ２には、図５及び図７に示すように、軸方向Ｘに配列される磁石１２０と磁石１２０との間隙を埋めるようにスペーサ１２２が配置されている。また、図７の符号１２４は、永久磁石１２０やスペーサ１２２の両端面（周方向の両端面）を基部１２１に押え付けてそれらを固定する固定バーを示す。
【００８８】
次に、移動子１０３の構造を図９乃至図１１等に沿って説明する。ここで、図１０は、移動子１０３の構造を示す分解斜視図であり、図１１は、移動子１０３の構造を示す斜視図である。
【００８９】
移動子１０３は、図９に示すように６つの鉄心部材１３１を有しており、これら６つの鉄心部材１３１は固定子側の６つの磁石列１２０ａ，…，１２０ｂ，…，１２０ｃ，…，１２０ｄ，…，１２０ｅ，…，１２０ｆ，…に対向するように配置されている。各鉄心部材１３１は、図１０及び図１１に示すように、軸方向Ｘに沿って配置される部分（以下“背部”という）３１１と、該背部３１１から中心軸ＣＬの方に植設された複数の鉄心部３１０と、によって櫛歯状に形成されている。そして、各鉄心部３１０にはコイル１３２がはめ込まれて電機子１３０が構成されている。つまり、本実施の形態においては、
・ 電機子１３０は、磁石列（例えば、符号１２０ａ，…の磁石列）に対向するように軸方向Ｘ（つまり、固定子１０２の長手方向であって、移動子１０３の移動方向）に複数配置されて電機子列を構成し、
・ 該電機子列は、前記中心軸ＣＬの回りに放射状に（かつ、中心軸ＣＬに対して対称的に）６列配置される、
ことになる。そして、各電機子列と電機子列との間には、図９に符号Ｓで示すような空気流通路（第４の冷却用空気流通路）が形成される。この空気流通路Ｓは、軸方向Ｘに沿って形成されると共に両端部が開口されて固定子側空気流通路１３９に連通されている。これにより、送風機１４１，１４２にて固定子側空気流通路１３９に風が送り込まれた場合には、その風は移動子側空気流通路Ｓにまで侵入して電機子１３０を冷却することになる。なお、図１０及び図１１には、６つの鉄心部材１３１の内の１つのみ示している。また、図１０には１つのコイル１３２のみを示し、図１１には２つの電機子１３０のみを示す。
【００９０】
また、本発明における移動子１０３は、図１０及び図１１に詳示する形状の環状部材１３３を図５に示すように複数備えている。この環状部材１３３の外周側には６つの溝部（以下、“外側溝部”とする）３３０が等間隔に形成されており、各外側溝部３３０には、図１０及び図１１に示すように鉄心部材１３１の背部３１１がその外側から（環状部材１３３の外側から）嵌め込まれるようになっている。なお、図５に示すように、鉄心部３１０と鉄心部３１０との間には必ず環状部材１３３が配置されているが、図１０及び図１１には、理解容易のために１つの環状部材１３３のみを示す。本実施の形態によれば、鉄心部３１０は、固定子側永久磁石１２０の方に延設されて永久磁石１２０に大きな力で引き付けられるものの、鉄心部材１３１が環状部材１３３に上述のように支持されるため、鉄心部３１０と永久磁石１２０との間のギャップを適正に維持することができる。また、鉄心部材１３１は、上述のような外側溝部３３０を利用して環状部材１３３に取り付けられているため、周方向（環状部材１３３の周方向）への位置ずれを最小限にして、図９に示すような放射状に正確に配置することができる。さらに、鉄心部材１３１の環状部材１３３への取り付けに接着剤を使用していないため、乾燥等の手間が不要で取り付け作業の簡素化を図ることができ、組み付け誤差を低減することができる。
【００９１】
次に、本実施の形態の作用を説明する。
【００９２】
いま、所定のタイミングでコイル１３２に順次電圧を印加し電機子１３０を励磁していくと、各電機子１３０と各永久磁石１２０との間には吸引力や反発力が作用し、移動子１０３は固定子１０２の軸方向Ｘに移動される。つまり、磁石１２０と電機子１３０との間に生じる力を利用して移動子１０３が固定子１０２に沿って移動されることになる。
【００９３】
また、送風機１４１，１４２を駆動すると、空気流通路１３９，Ｓに風が供給されることとなり、固定子１０２や移動子１０３を冷却することができる。
【００９４】
なお、上述した実施の形態では、磁石１２０は固定子側に配置され、電機子１３０は移動子側に配置されていたが、もちろんこれに限られるものではなく、磁石１２０が移動子側に配置され、電機子１３０が固定子側に配置されていても良い。
【００９５】
また、上述した実施の形態では、送風機１４１，１４２は空気流通路１３９の両端に１つずつ配置されていたが、もちろんこれに限られるものではなく、１つだけ配置しても、通路端部以外の部分に配置しても良い。
【００９６】
更に、空気流通路３９，５５，６１，６２,１３９に風を供給する、冷却ファン、冷却空気の供給ノズルなどの空気供給手段は、空気流通路３９，５５，６１，６２,１３９の端部に配置するほか、移動子５１，１０３に搭載して設け、該移動子５１，１０３に搭載された空気供給手段から、風（冷却用空気）を空気流通路３９，５５，６１，６２,１３９,Ｓに送り込むように構成することも出来る。また、空気供給手段の空気供給口を、移動子１０３内に形成された空気流通路５５，６１，６２,Ｓ内に開口させ、空気供給手段から供給される冷却用の乾燥空気を、まず、移動子側の空気流通路５５，６１，６２,Ｓ内に供給させ、電機子５３，５４，１３０を効率的に冷却するように構成することも出来る。
【００９７】
さらに、上述した実施の形態では、空気流通路は固定子側（符号１３９参照）と移動子側（符号Ｓ参照）とに配置されていたが、固定子側だけに配置されていても良い。
【００９８】
また、本実施の形態においては、固定子１０２の横断面に関しては６つの磁石１２０を配置したが、その他の個数の磁石を配置しても良い。
【００９９】
さらに、上述した実施の形態においては固定子１０２や基部１２１や磁石１２０を円筒形にしたが、もちろんこれに限られるものではなく、多角形形状としても良い。さらに、固定子１０２（具体的には基部１２１）を中空の筒状としたが、中実棒状に形成しても良い。
【０１００】
また、上述した実施の形態では、磁石列や電機子列は、固定子１０２の中心軸ＣＬに対して対称的に（つまり、図９に示されるように、横断面において一定の中心角ごとに）配置されていたが、中心軸ＣＬに対して対称的に配置されていなくても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のリニアモータを適用する工作機械の一例としてのレーザ加工機の斜視図。
【図２】本発明によるリニアモータの斜視図。
【図３】図２におけるコイル鉄心部分における空気の流れを示す斜視図。
【図４】本発明に係るリニアモータの全体構造の一例を示す縦断面図。
【図５】図４の詳細縦断面図。
【図６】 (a) は図５のＥ−Ｅ断面図であり、(b) はリニアモータの側方から送風機等を見た図。
【図７】固定子の外観を示す斜視図。
【図８】基部の外観を示す斜視図。
【図９】図６(a) の詳細図。
【図１０】移動子の構造を示す分解斜視図。
【図１１】移動子の構造を示す斜視図。
【符号の説明】
３１…………固定子
３３…………支持部材（ガイド）
３４…………溝
３７…………第２の冷却用空気流通路（空気流通路）
３８…………磁石列
３９…………第１の冷却用空気流通路（空気流通路）
４１…………第１の空気供給手段、第２の空気供給手段（送風機）
４２…………第１の空気供給手段、第２の空気供給手段（送風機）
４３…………空気浄化手段
４５…………カバー
５１…………移動子
５３…………電磁コイル
５４…………コイル鉄心
５５…………第３の冷却用空気流通路（空気流通路）
５７…………可動部材（スライダ）
６１…………ガイド流路
６２…………ガイド流路
６３…………スリット
６４…………支持部材
６５…………ガイドローラ
６６…………ガイドローラ
１０１………リニアモータ
１０２………固定子
１０３………移動子
１２０………永久磁石
１３０………電機子
１３９………第１の冷却用空気流通路（空気流通路）
１４１，１４２……第１の空気供給手段（送風機）
Ｓ……………第４の冷却用空気流通路（空気流通路）
Claims (16)
- 相対向するように配置された細長い形状の固定子及び、移動子を有し、
前記移動子は、筒状で前記固定子の外側に移動自在に遊嵌され、
前記固定子の側に配置された磁石を有し、
前記磁石は、前記固定子の長手方向に沿った磁石列を形成し、
前記移動子に電機子を配置し、
それら電機子により、前記磁石列と対向すると共に、前記長手方向に沿った２列以上の電機子列を、前記固定子の中心軸の周りに放射状に形成し、
前記磁石と電機子との間に生じる力を利用して前記移動子を前記固定子に沿って移動せしめるリニアモータにおいて、
前記固定子側に配置された前記磁石に沿うように第１の冷却用空気流通路が形成され、
前記第１の冷却用空気流通路に風を送り込む第１の空気供給手段を設け、
前記移動子は前記第１の冷却用空気流通路の中を移動するように設け、
前記移動子の、互いに併設されてなる前記各電機子列の間に、前記第１の冷却用空気流通路に連通されてなる第４の冷却用空気流通路を、前記長手方向に形成し、
該第１の空気供給手段にて前記第１の冷却用空気流通路に風を送り込むことによって、該風が前記第４の冷却用空気流通路に侵入して前記移動子側に配置された前記電機子を冷却する、
ことを特徴とするリニアモータ。 - 前記第１の空気供給手段は前記第１の冷却用空気流通路の両端に１つずつ配置された、
ことを特徴とする、請求項１に記載のリニアモータ。 - 磁石列の設けられた固定子に形成された溝状の移動領域を、コイル鉄心に電磁コイルを設けた移動子が走行し、該移動子に固定された可動部材を移動駆動するようにしたリニアモータにおいて、
前記移動領域に第１の冷却用空気流通路を形成し、
前記第１の冷却用空気流通路に風を送り込む第１の空気供給手段を設け、
前記移動子のコイル鉄心に、コイル鉄心をその積層方向に貫通し、冷却用の空気を流通させる第３の冷却用空気流通路を形成した、
ことを特徴とするリニアモータ。 - 少なくとも、前記第１の冷却用空気流通路の一端に、冷却用の空気を供給する第１の空気供給手段を設けた、
ことを特徴とする、請求項３記載のリニアモータ。 - 前記固定子の磁石列を支持する支持部材と前記磁石列との間に、第２の冷却用空気流通路を形成し、
前記第２の冷却用空気流通路に、前記磁石列を冷却するための空気を供給する第２の空気供給手段を設けた、
ことを特徴とする、請求項３記載のリニアモータ。 - 前記第１の空気供給手段は、少なくとも、前記第１の冷却用空気流通路の一端に設けられた吸気用の送風機、もしくは、前記第１の冷却用空気流通路の他端に設けられた排気用の送風機、のいずれか一方を備えている、
ことを特徴とする、請求項４記載のリニアモータ。 - それぞれ前記コイル鉄心の積層方向の両側に、前記第３の冷却用空気流通路を介して連通する一対のガイド流路を形成した、
ことを特徴とする、請求項３記載のリニアモータ。 - 前記コイル鉄心の積層方向の一方の側のガイド流路は、前記移動子によって、その移動方向の前後に分けられた前記第１の冷却用空気流通路の一方に連通し、
前記コイル鉄心の積層方向の他方の側のガイド流路は、前記第１の冷却用空気流通路の他方に連通し、
前記移動子によって、その移動方向の前後に分けられた前記第１の冷却用空気流通路を、前記ガイド流路及びコイル鉄心に形成された第３の冷却用空気流通路を介して連通させた、
ことを特徴とする、請求項７記載のリニアモータ。 - 溝を有し、この溝の相対向する内側面にそれぞれ磁石列が配置された固定子と、
該固定子の磁石列の間を移動する移動子と、
前記固定子の溝の開口部を閉塞する形で配置された帯状のカバーを設け、
前記溝とカバーで、第１の冷却用空気流通路を形成した、
ことを特徴とするリニアモータ。 - 少なくとも、前記第１の冷却用空気流通路の一端に、該第１の冷却用空気流通路に冷却用の空気を供給する第１の空気供給手段を設けた、
ことを特徴とする、請求項９記載のリニアモータ。 - 前記移動子には、前記移動子の移動方向に貫通するスリットが形成され、
前記カバーが、前記移動子のスリットを摺動自在に貫通して配置されている、
ことを特徴とする、請求項９又は１０記載のリニアモータ。 - 前記移動子の移動方向の両端に、各一対のガイドローラを設け、
前記移動子に近い位置に設けられた各ガイドローラは、このガイドローラに接触する前記カバーを、前記スリット内に導く位置に配置され、
前記移動子から遠い位置に設けられた各ガイドローラは、このガイドローラと接触する前記カバーが、前記固定子の開口部と接触する位置に配置されている、
ことを特徴とする、請求項１１記載のリニアモータ。 - 前記第１の空気供給手段は、前記第２の空気供給手段を兼用する、
ことを特徴とする、請求項５記載のリニアモータ。 - 第１の空気供給手段は、送風機と該送風機により供給される空気を通過させ、空気中の異物を除去し浄化する空気浄化手段を有する、
ことを特徴とする、請求項１０記載のリニアモータ。 - 前記空気浄化手段は、磁性金属粉の除去手段を有する、
ことを特徴とする、請求項１４記載のリニアモータ。 - 相対向するように配置された固定子及び移動子、を備え、かつ、磁石と電機子との間に生じる力を利用して前記移動子を前記固定子に沿って移動せしめるリニアモータにおいて、
前記固定子側に配置された前記磁石又は前記電機子に沿うように第１の冷却用空気流通路が形成され、
前記第１の冷却用空気流通路に風を送り込む第１の空気供給手段を設け、
前記第１の空気供給手段を、前記移動子に設けて構成した、
ことを特徴とするリニアモータ。
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