JP7262680B1 - リニア搬送システム - Google Patents

Abstract

リニア搬送システムが、複数のティース（１３）を有した鉄心（１２）、および鉄心に巻回されているコイル（１１）を有する固定子モジュール（３０）と、移動方向に平行な側面に配置された複数の同一の磁石（２１）を有するとともにコイルからの電磁力によって推進される可動子（２）と、固定子モジュールが有するコイルのそれぞれに独立した単相交流の電流を供給することで可動子を制御するモータ駆動制御装置と、を備え、可動子に配置されている磁石のピッチである磁石ピッチをＬｍとし、ティースのピッチであるティースピッチをＬｔとした場合に、１．３≦Ｌｍ／Ｌｔ≦１．４を満たす。

Description

本開示は、リニアモータの推力を用いて可動子を移動させるリニア搬送システムに関する。

リニアモータの推力を用いて可動子を移動させるリニア搬送システムの１つに、磁石が取り付けられた複数の可動子のそれぞれが、固定子に配置されたリニアガイドに沿って独立移動する搬送システムがある。

例えば、特許文献１のリニア搬送システムは、固定子のティースに巻回されたコイルに通電して、磁石とコイルとの間の吸引力および反発力によって可動子に推力を発生させ、可動子をリニアガイドに沿って移動させている。

特開２００３－７０２２５号公報

しかしながら、上記特許文献１の技術では、リニア搬送システムのリニアモータにおける、磁石ピッチおよびティースピッチの組み合わせが開示されておらず、磁石ピッチおよびティースピッチの組み合わせが不適切な場合、コギング推力が増加するか、または推力密度が低下するという問題があった。

本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、コギング推力を抑制しつつ推力密度を向上させることができるリニア搬送システムを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示のリニア搬送システムは、複数のティースを有した鉄心、および鉄心に巻回されているコイルを有する固定子モジュールと、移動方向に平行な側面に配置された複数の同一の磁石を有するとともにコイルからの電磁力によって推進される可動子と、固定子モジュールが有するコイルのそれぞれに独立した単相交流の電流を供給することで可動子を制御するモータ駆動制御装置と、を備え、可動子に配置されている磁石のピッチである磁石ピッチをＬｍとし、ティースのピッチであるティースピッチをＬｔとした場合に、１．３≦Ｌｍ／Ｌｔ≦１．４を満たす。１台分の可動子の移動方向の長さは、固定子モジュールの長さよりも短く、固定子モジュールと対向する１台分の可動子の長さをＬｕとし、Ｌｕの長さに含まれる磁石の個数をＮｍとし、可動子の移動方向の端部に配置されている磁石のピッチである端部磁石ピッチをＬｍｅとした場合に、Ｌｍｅは、Ｌｍｅ＞Ｌｕ／Ｎｍを満たす。

本開示にかかるリニア搬送システムは、コギング推力を抑制しつつ推力密度を向上させることができるという効果を奏する。

実施の形態１にかかるリニア搬送システムの概略構成を示す図 実施の形態１にかかるリニア搬送システムが備えるモータ部の横断面図 実施の形態１にかかるリニア搬送システムのモータ特性を説明するための図 実施の形態２にかかるリニア搬送システムが備える固定子モジュールの横断面図 実施の形態３にかかるリニア搬送システムが備えるモータ部の直線部の横断面図 実施の形態３にかかるリニア搬送システムが備えるモータ部の曲線部の横断面図 実施の形態４にかかるリニア搬送システムが備えるモータ部の直線部の横断面図 実施の形態５にかかるリニア搬送システムが備える第１例のモータ部の横断面図 実施の形態５にかかるリニア搬送システムが備える第２例のモータ部の横断面図 実施の形態６にかかるリニア搬送システムが備える固定子モジュールの横断面図

以下に、本開示の実施の形態にかかるリニア搬送システムを図面に基づいて詳細に説明する。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１にかかるリニア搬送システムの概略構成を示す図である。図１では、リニア搬送システム１００の一例を上面図で示している。以下の説明では、水平面をＸＹ平面とし、Ｚ軸方向を鉛直方向に平行な方向とし、可動子２がＸＹ平面に平行な方向に移動する場合について説明する。

リニア搬送システム１００は、１または複数の固定子モジュールと、１または複数の可動子と、搬送路５と、モータ駆動制御装置１０とを備えている。図１では、リニア搬送システム１００が、３つの固定子モジュール群１Ａ～１Ｃと、７つの可動子２とを備えている場合を示している。固定子モジュール群１Ａ～１Ｃは、それぞれ複数の固定子モジュールで構成されている。固定子モジュール群１Ａ，１Ｂは、直線部の固定子モジュール３０および曲線部の固定子モジュール４０で構成されており、固定子モジュール群１Ｃは、直線部の固定子モジュール３０で構成されている。

リニア搬送システム１００では、固定子モジュール３０または固定子モジュール４０と、可動子２とで、リニアモータであるモータ部（後述するモータ部５０～５４）が構成される。

リニア搬送システム１００は、モータ部（実施の形態１ではモータ部５０）が推力を用いて可動子２を移動させることで、可動子２上のテーブル（図示せず）に配置された搬送対象物（ワークなど）を搬送するシステムである。モータ部５０は、産業用機械等が備える架台（図示せず）上に配置される。

固定子モジュール群１Ａ～１Ｃは、複数のティースに巻回された複数のコイルを備えている。搬送路５は、固定子モジュール群１Ａ～１Ｃの外周部に配置されている。可動子２は、永久磁石（後述する磁石２１）を備えている。

モータ駆動制御装置１０は、固定子モジュール群１Ａ～１Ｃに接続されており、固定子モジュール群１Ａ～１Ｃに電流を流すことでモータ部５０を駆動する装置である。なお、モータ駆動制御装置１０と、固定子モジュール群１Ａ，１Ｂとの接続については図示を省略している。

モータ駆動制御装置１０は、可動子２のそれぞれを、固定子モジュール群１Ａ～１Ｃに配置されたリニアガイド（図示せず）に沿って独立移動させる。具体的には、モータ駆動制御装置１０は、固定子モジュール群１Ａ～１Ｃの各コイルに通電することで、可動子２の磁石とコイルとの間の吸引力および反発力によって可動子２に推力を発生させ、可動子２をリニアガイドに沿って移動させる。これにより、可動子２は、搬送路５上を移動する。

図２は、実施の形態１にかかるリニア搬送システムが備えるモータ部の横断面図である。図２では、図１に示したリニア搬送システム１００をＸＹ平面に平行な面で切断した場合の、固定子モジュール群１Ａに含まれるモータ部５０の一部の断面構成を示している。モータ部５０は、固定子モジュール３０と、可動子２とを含んで構成されている。

固定子モジュール３０は、複数のコイル１１と、複数のティース１３を有した鉄心１２とを備えている。固定子モジュール３０では、コイル１１が、鉄心１２のティース１３に巻回されている。固定子モジュール３０の鉄心１２は、電磁鋼板等の積層鋼板である。

ティース１３は、可動子２の移動方向を含む平面（ＸＹ平面）内の方向であって、可動子２の移動方向に垂直な方向が軸方向となるように延設されている。図２では、ティース１３が、Ｙ軸方向に平行な方向に延設されている場合を示している。コイル１１は、ティース１３の延設方向を軸としてティース１３に巻回されている。すなわち、コイル１１は、ティース１３の延設方向（Ｙ軸方向）から見た場合に環状となるように、ティース１３に巻回されている。可動子２は、コイル１１からの電磁力で推進される。リニア搬送システム１００では、複数の可動子２が搬送路５上で独立して制御される。

可動子２は、片側の側面に配置された複数の磁石２１、もしくは両側の側面に配置された複数の磁石２１を備えている。複数の磁石２１が配置される側面は、可動子２の側面のうち、可動子２の移動方向（図２ではＸ軸方向）に平行な側面である。複数の磁石２１は、可動子２の移動方向に沿って可動子２の側面に配置されている。すなわち、可動子２の移動方向と、１つの側面に配置されている磁石２１の配置方向とは平行である。

なお、図２では、可動子２の片側の側面に３つの磁石２１が配置されている場合を示しているが、可動子２の側面に配置される磁石２１は、２つであってもよいし、４つ以上であってもよい。

可動子２が備える複数の磁石２１のそれぞれは、同一の磁石である。すなわち、可動子２が備える磁石２１は、形状が全て同じであり、磁気特性が全て同じである。換言すると、可動子２は、１種類の磁石２１を用いて構成されている。

可動子２において、磁石２１が配置される部品は、鉄などの軟磁性材料で構成されている。モータ駆動制御装置１０は、可動子２の近傍にある固定子モジュール群１Ａ～１Ｃの各コイル１１に電流を供給する。モータ駆動制御装置１０が供給する電流はＵＶＷの三相交流ではなく、各相を独立に制御するための単相交流である。すなわち、モータ駆動制御装置１０は、単相制御によって、各コイル１１に任意の波形で電流を供給する。このように、モータ駆動制御装置１０は、各コイル１１のそれぞれに独立した単相交流の電流を供給することで可動子２を制御する。

リニア搬送システム１００では、隣り合う磁石２１間の距離を磁石ピッチＬｍ、隣り合うティース１３間の距離をティースピッチＬｔとした場合、１．３≦Ｌｍ／Ｌｔ≦１．４を満たしている。

磁石ピッチＬｍは、隣り合う磁石２１のうちの一方の磁石２１の移動方向（図２ではＸ軸方向）の中心位置と、他方の磁石２１の移動方向の中心位置との間の距離である。ティースピッチＬｔは、隣り合うティース１３のうちの一方のティース１３の、磁石２１の移動方向の中心位置と、他方のティース１３の、磁石２１の移動方向の中心位置との間の距離である。

また、可動子２の１台分と、固定子モジュール群１Ａ～１Ｃとが対向する長さをユニット長Ｌｕと定義する。すなわち、ユニット長Ｌｕは、可動子２の移動方向（図２ではＸ軸方向）の長さである。

リニア搬送システム１００では、ユニット長Ｌｕに含まれる磁石２１の個数（以下、磁石数という）をＮｍ、ティース１３の個数（以下、ティース数という）をＮｔとし、ＮｍとＮｔの最大公約数をｋとした場合、ティース数Ｎｔを最大公約数で除したＮｔ／ｋが、ｎを自然数とした場合に３ｎ＋１または３ｎ＋２を満たしている。例えば、Ｎｍ＝３、Ｎｔ＝４の場合、Ｌｍ／Ｌｔ＝４／３、Ｎｔ／ｋ＝４となり、隣接するコイル１１に供給される電流波形の位相差は１３５°となる。すなわち、可動子２は、３つの磁石２１を備える場合、磁石２１の１極分が１８０°であり、ユニット長Ｌｕに含まれるティース１３が４個であるので、隣接するコイル１１に供給される電流波形の位相差は、１８０°×３／４＝１３５°となる。

図３は、実施の形態１にかかるリニア搬送システムのモータ特性を説明するための図である。図３に示すグラフの横軸がコギング推力であり、縦軸が最大推力である。

図３では、モータ部５０のモータサイズが同一で、磁石ピッチＬｍおよびティースピッチＬｔを変化させた場合のコギング推力と最大推力との関係を示している。図３では、Ｌｍ／Ｌｔの値を種々変化させたモータ部５０の各モデルにおけるコギング推力と最大推力との関係がプロットされている。

図３では、Ｌｍ／Ｌｔの値が、「１．２」であるモデル、「１．２５」であるモデル、「１．３」であるモデル、「４／３」であるモデル、「１．４」であるモデル、および「１．５」であるモデルの、それぞれについてコギング推力と最大推力との関係がプロットされている。なお、モータ部５０の最大推力時の電流は、コイル１１で発生する銅損が同等となるように各モデルで調整されている。

Ｌｍ／Ｌｔ＝１．３のモデルの場合、最大推力は、モデル間で最大である。また、Ｌｍ／Ｌｔ＝１．３のモデルのコギング推力は、コギング推力が最小のＬｍ／Ｌｔ＝１．２のモデルのコギング推力と比較して差は僅かである。

Ｌｍ／Ｌｔ＝１．５のモデルの場合、最大推力はモデル間で２番目に大きくなるが、コギング推力はモデル間で最大となる。

Ｌｍ／Ｌｔ＝１．２のモデルの場合、コギング推力はモデル間で最小となるが、最大推力もモデル間で最小となる。

Ｌｍ／Ｌｔ＝１．２５のモデルの場合、コギング推力はモデル間で２番目に小さくなるが、最大推力もモデル間で２番目に小さくなる。

Ｌｍ／Ｌｔ＝４／３のモデルの場合、最大推力はＬｍ／Ｌｔ＝１．５のモデルと同等でありモデル間で２番目に大きくなる。また、Ｌｍ／Ｌｔ＝４／３のモデルのコギング推力は、コギング推力が最小のＬｍ／Ｌｔ＝１．２のモデルのコギング推力と比較して差は僅かである。

Ｌｍ／Ｌｔ＝１．４のモデルの場合、最大推力はＬｍ／Ｌｔ＝４／３のモデルの最大推力に近い。また、Ｌｍ／Ｌｔ＝１．４のモデルのコギング推力は、コギング推力が最小のＬｍ／Ｌｔ＝１．２のモデルのコギング推力と比較して差は僅かである。

また、Ｌｍ／Ｌｔ＝１．３のモデルは、最大推力がモデル間で最大であり、Ｌｍ／Ｌｔ＝４／３のモデルおよびＬｍ／Ｌｔ＝１．４のモデルの最大推力は、Ｌｍ／Ｌｔ＝１．３のモデルの最大推力と比較して差は僅かである。

このように、Ｌｍ／Ｌｔ＝１．４のモデルのコギング推力は、モデル間で最小のコギング推力に近く、且つモデル間で最大の最大推力に近い。また、Ｌｍ／Ｌｔ＝１．３のモデルのコギング推力は、モデル間で最小のコギング推力に近く、且つモデル間で最大の最大推力である。また、Ｌｍ／Ｌｔ＝４／３のモデルのコギング推力は、モデル間で最小のコギング推力に近く、且つモデル間で最大の最大推力に近い。

すなわち、Ｌｍ／Ｌｔ＝４／３のモデルの場合、Ｌｍ／Ｌｔ＝１．３のモデルの最大推力を維持しつつ、コギング推力の増加を抑えることができる。したがって、実施の形態１のリニア搬送システム１００は、１．３≦Ｌｍ／Ｌｔ≦１．４となるように構成されている。このような構成により、リニア搬送システム１００は、鉄心１２と磁石２１との間の磁気吸引力で発生するコギング推力の低減と、モータ部５０の推力密度の向上とを両立することができる。また、１．３≦Ｌｍ／Ｌｔ≦１．４とすればよいので、モータ部５０を大型化する必要がない。

また、リニア搬送システム１００の可動子２が備える磁石２１の形状および磁気特性は、全て同じである。したがって、リニア搬送システム１００の製造コストを低減することが可能となる。

また、モータ駆動制御装置１０が、任意の電流波形を生成するので、１．３≦Ｌｍ／Ｌｔ≦１．４の範囲で任意の磁石数Ｎｍと任意のティース数Ｎｔとの組み合わせを選択することが可能となり、さらにコギング推力の低減とモータ部５０の推力密度を向上させることができる。

このように実施の形態１によれば、リニア搬送システム１００が、可動子２に配置されている２１磁石のピッチである磁石ピッチをＬｍとし、ティース１３のピッチであるティースピッチをＬｔとした場合に、１．３≦Ｌｍ／Ｌｔ≦１．４を満たすので、コギング推力を抑制しつつ推力密度を向上させることが可能になる。また、１．３≦Ｌｍ／Ｌｔ≦１．４とすることでモータ部５０の推力密度を向上させることができるので、モータ部５０が大型化することを抑制できる。

実施の形態２．
つぎに、図４を用いて実施の形態２について説明する。実施の形態２では、ティース１３に巻回される各コイル１１の巻数および線径をティース１３間で同一とする。

図４は、実施の形態２にかかるリニア搬送システムが備える固定子モジュールの横断面図である。図４の各構成要素のうち図２に示す実施の形態１の固定子モジュール群１Ａと同一機能を達成する構成要素については同一符号を付しており、重複する説明は省略する。図４では、図１に示したリニア搬送システム１００をＸＹ平面に平行な面で切断した場合の、固定子モジュール３０の一部の断面構成を示している。

実施の形態２にかかるリニア搬送システム１００では、ティース１３に巻回される各コイル１１の巻数および線径をティース１３間で同一としている。モータ駆動制御装置１０は、三相交流ではない任意の電流波形、すなわち単相交流の電流波形を生成して各コイル１１に供給することで、Ｎｔ／ｋ＝３ｎ＋１またはＮｔ／ｋ＝３ｎ＋２の場合に、コイル１１の巻数および線径が同じ場合でも任意の推力を出力可能となる。

このように実施の形態２によれば、モータ駆動制御装置１０が、任意の電流波形を生成するので、コイル１１の巻数および線径が同じ場合でも任意の推力を出力可能である。また、固定子モジュール群１Ａのコイル１１の巻数および線径を同一にできるので、モータ部５０の製造が容易になる。

実施の形態３．
つぎに、図５および図６を用いて実施の形態３について説明する。実施の形態３では、可動子２の端部に配置されている磁石２１の磁石ピッチを、可動子２の中央部に配置されている磁石２１の磁石ピッチよりも長くしておく。

図５は、実施の形態３にかかるリニア搬送システムが備えるモータ部の直線部の横断面図である。図６は、実施の形態３にかかるリニア搬送システムが備えるモータ部の曲線部の横断面図である。図５および図６の各構成要素のうち図２に示す実施の形態１のモータ部５０と同一機能を達成する構成要素については同一符号を付しており、重複する説明は省略する。

図５では、図１に示したリニア搬送システム１００をＸＹ平面に平行な面で切断した場合の、固定子モジュール群１Ａに含まれるモータ部５１の直線部（搬送路５の直線部）の一部の断面構成を示している。図６では、図１に示したリニア搬送システム１００をＸＹ平面に平行な面で切断した場合の、固定子モジュール群１Ａに含まれるモータ部５１の曲線部の一部の断面構成を示している。

図５に示すモータ部５１の直線部は、固定子モジュール３０と、可動子２とを含んで構成されている。図６に示すモータ部５１の曲線部は、固定子モジュール４０と、可動子２とを含んで構成されている。なお、図６では、コイル１１の図示を省略している。

図５および図６では、可動子２が６つの磁石２１を備えている場合を図示している。なお、モータ部５１の可動子２は、２～５つの磁石２１を備えていてもよいし、７つ以上の磁石２１を備えていてもよい。

実施の形態３にかかるモータ部５１では、ユニット長Ｌｕ、磁石数Ｎｍの場合に、可動子２の移動方向の端部の磁石２１を除いた磁石列の磁石２１の磁石ピッチである中央磁石ピッチＬｍｃは、Ｌｍｃ＞Ｌｕ／Ｎｍを満たす。すなわち、モータ部５１では、ユニット長Ｌｕ、磁石数Ｎｍの場合に、可動子２の移動方向の中央部に配置されている磁石２１の中央磁石ピッチＬｍｃは、Ｌｍｃ＞Ｌｕ／Ｎｍを満たす。また、可動子２の移動方向の端部に配置されている磁石２１の磁石ピッチである端部磁石ピッチＬｍｅは、Ｌｍｅ＞Ｌｕ／Ｎｍを満たす。

なお、可動子２の移動方向の中央部と端部との中間に配置されている磁石２１の磁石ピッチは、Ｌｍｃ＞Ｌｕ／Ｎｍを満たしてもよいし、Ｌｍｅ＞Ｌｕ／Ｎｍを満たしてもよい。モータ部５１では、可動子２の移動方向の両端部に近い磁石２１ほど磁石ピッチが大きくなっている。可動子２が備える磁石２１の磁石ピッチは、磁石２１の配置方向の中心を対称軸として対称になっている。

可動子２が備える磁石２１と、固定子モジュール群１Ａが備えるティース１３との間の最短距離が、磁石２１と鉄心１２との距離を示す磁気ギャップＧＰである。磁石２１と鉄心１２との間の距離を示す磁気ギャップＧＰは、モータ部５１の直線部では一定である。すなわち、可動子２の移動方向が直線となる固定子モジュール群１Ａの直線部では、磁気ギャップＧＰは一定である。一方、モータ部５１の曲線部では鉄心１２が曲がっているので、磁気ギャップＧＰは一定ではなく、可動子２の位置によって異なる。すなわち、モータ部５１の曲線部では、可動子２の移動方向の中央部に配置されている磁石２１と鉄心１２との間の磁気ギャップＧＰは、可動子２の移動方向の端部に配置されている磁石２１と鉄心１２との間の磁気ギャップＧＰよりも小さくなる。

モータ部５１のように、Ｌｍｃ＞Ｌｕ／Ｎｍを満たし、Ｌｍｅ＞Ｌｕ／Ｎｍを満たすことで、リニア搬送システム１００は、直線部で生じるコギング推力と曲線部で生じるコギング推力の両方を抑制できる。すなわち、可動子２の中央部に配置されている磁石２１と端部に配置されている磁石２１とを同一種類の磁石（同一の形状および同一の磁気特性）としたまま、リニア搬送システム１００は、磁気ギャップＧＰが一定の直線部で生じるコギング推力と、磁気ギャップＧＰが一定ではない曲線部で生じるコギング推力の両方を抑制できる。

このように実施の形態３では、リニア搬送システム１００では、可動子２の中央部に配置されている磁石２１の中央磁石ピッチＬｍｃが、Ｌｍｃ＞Ｌｕ／Ｎｍを満たし、可動子２の端部に配置されている端部磁石ピッチＬｍｅが、Ｌｍｅ＞Ｌｕ／Ｎｍを満たしている。これにより、リニア搬送システム１００は、同一種類の磁石２１が配置されている場合であっても、磁気ギャップＧＰが一定の直線部で生じるコギング推力と、磁気ギャップＧＰが一定ではない曲線部で生じるコギング推力の両方を抑制できる。

実施の形態４．
つぎに、図７を用いて実施の形態４について説明する。実施の形態４では、磁石数Ｎｍが２つまたは３つの場合に、Ｌｍｅ＞Ｌｕ／Ｎｍを満たすように磁石ピッチが設定される。

図７は、実施の形態４にかかるリニア搬送システムが備えるモータ部の直線部の横断面図である。図７の各構成要素のうち図２に示す実施の形態１のモータ部５０と同一機能を達成する構成要素については同一符号を付しており、重複する説明は省略する。図７では、図１に示したリニア搬送システム１００をＸＹ平面に平行な面で切断した場合の、固定子モジュール群１Ａに含まれるモータ部５２の一部の断面構成を示している。モータ部５２は、固定子モジュール３０と、可動子２とを含んで構成されている。

モータ部５２の可動子２は、３つの磁石２１を備えている。なお、モータ部５２の可動子２は、２つの磁石２１を備えていてもよい。磁石数Ｎｍが３つ以下の場合、全ての磁石ピッチＬｍが、Ｌｍ＝Ｌｍｅとなる。この場合において、Ｌｍｅ＞Ｌｍｃとすることで、モータ部５２は、Ｌｍｅ＞Ｌｕ／Ｎｍを満たす。換言すると、ユニット長Ｌｕを磁石数Ｎｍで除した値よりも、端部磁石ピッチＬｍｅを大きくしておくことで、実施の形態４でも実施の形態３と同様にモータ部５２は、Ｌｍｅ＞Ｌｕ／Ｎｍを満たす。

モータ部５２の構成により、モータ部５１と同様に、リニア搬送システム１００は、直線部で生じるコギング推力と曲線部で生じるコギング推力の両方を抑制できる。すなわち、可動子２の中央部に配置されている磁石２１と端部に配置されている磁石２１とを同一種類の磁石としたまま、リニア搬送システム１００は、磁気ギャップが一定の直線部で生じるコギング推力と、磁気ギャップが一定ではない曲線部で生じるコギング推力の両方を抑制できる。

このように実施の形態４によれば、実施の形態３と同様に、リニア搬送システム１００は、同一種類の磁石２１が配置されている場合であっても、磁気ギャップが一定の直線部で生じるコギング推力と、磁気ギャップが一定ではない曲線部で生じるコギング推力の両方を抑制できる。

実施の形態５．
つぎに、図８および図９を用いて実施の形態５について説明する。実施の形態５では、可動子（後述する可動子２Ａ，２Ｂ）の端部に近い磁石２１ほど磁気ギャップを小さくしておく。

図８は、実施の形態５にかかるリニア搬送システムが備える第１例のモータ部の横断面図である。図９は、実施の形態５にかかるリニア搬送システムが備える第２例のモータ部の横断面図である。図８および図９の各構成要素のうち図２に示す実施の形態１のモータ部５０と同一機能を達成する構成要素については同一符号を付しており、重複する説明は省略する。

図８では、図１に示したリニア搬送システム１００をＸＹ平面に平行な面で切断した場合の、固定子モジュール群１Ａに含まれるモータ部５３の一部の断面構成を示している。図９では、図１に示したリニア搬送システム１００をＸＹ平面に平行な面で切断した場合の、固定子モジュール群１Ａに含まれるモータ部５４の一部の断面構成を示している。

モータ部５３は、固定子モジュール３０と、可動子２Ａとを含んで構成されている。モータ部５４は、固定子モジュール３０と、可動子２Ｂとを含んで構成されている。

図８に示すように、実施の形態５の第１例のモータ部５３は、可動子２の代わりに可動子２Ａを備えている。モータ部５３では、可動子２Ａの移動方向の中央部が端部よりもＹ軸方向の厚さが薄くなっている。したがって、モータ部５３は、可動子２Ａの移動方向が直線となる直線部では、可動子２Ａの移動方向の中央部と鉄心１２との間の距離が、可動子２Ａの移動方向の端部と鉄心１２との間の距離よりも広くなっている。また、モータ部５３では、可動子２Ａに配置されている磁石２１のＹ軸方向の厚さは全て同じである。

したがって、モータ部５３の直線部では、可動子２Ａの移動方向の両端に磁石２１を有する磁石２１と鉄心１２との間の磁気ギャップＧＰ１が、可動子２Ａの端部に配置されている磁石２１と鉄心１２との間の磁気ギャップＧＰ２よりも大きくなっている。すなわち、モータ部５３の直線部では、可動子２Ａの中央部に配置されている磁石２１と鉄心１２との間の磁気ギャップＧＰ１が、可動子２Ａの端部に配置されている磁石２１と鉄心１２との間の磁気ギャップＧＰ２よりも大きくなっている。モータ部５３では、磁気ギャップＧＰ１が第１の磁気ギャップであり、磁気ギャップＧＰ２が第２の磁気ギャップである。

図９に示すように、実施の形態５の第２例のモータ部５４は、可動子２の代わりに可動子２Ｂを備えている。モータ部５４では、可動子２Ｂの移動方向の端部から中央部にかけてＹ軸方向の厚さが連続的に薄くなっている。換言すると、モータ部５４は、可動子２Ｂと鉄心１２との間の距離が、可動子２Ｂの移動方向の端部から中央部にかけて連続的に広くなっている。また、モータ部５４では、可動子２Ｂに配置されている磁石２１のＹ軸方向の厚さは全て同じである。

したがって、モータ部５４の直線部では、可動子２Ｂの中央部に近い磁石２１ほど、磁石２１と鉄心１２との間の磁気ギャップの平均値が大きい。すなわち、モータ部５４では、可動子２Ｂの中央部に配置されている磁石２１と鉄心１２との間の磁気ギャップＧＰ５の平均値が最も大きくなる。図９では、可動子２Ｂが３つの磁石２１を備えているので、可動子２Ｂの中央部に１つの磁石２１が配置されているが、可動子２Ｂが偶数個の磁石２１を備えている場合、可動子２Ｂの中央部に２つの磁石２１が配置される。この場合、この２つの磁石２１の磁気ギャップの平均値が、可動子２Ｂの中央部における磁気ギャップの平均値となる。

また、モータ部５４では、可動子２Ｂの移動方向の中央部に配置されていない磁石２１は、可動子２Ｂの端部に近い磁石２１ほど磁気ギャップが小さい。また、１つの磁石２１内でも端部側ほど磁気ギャップの平均値が小さい。

図９では、可動子２Ｂの端部に配置されている磁石２１において、可動子２Ｂの右端部側の磁気ギャップＧＰ４が、可動子２Ｂの中央側（左端部側）の磁気ギャップＧＰ３よりも小さくなっている状態を示している。可動子２Ｂの端部に配置されている磁石２１の磁気ギャップの平均値は、磁気ギャップＧＰ３，ＧＰ４などから算出される。

なお、可動子２Ｂの側面のうち磁石２１が配置される面は、曲面であってもよいし、複数の平面が繋げられた面であってもよいし、曲面と平面とが組み合わされた面であってもよい。

このように、モータ部５４では、可動子２Ｂの端部の磁石２１と鉄心１２の磁気ギャップとが一定ではなく連続的に変化し、端部に近いほど磁気ギャップが小さくなっている。したがって、モータ部５４では、端部の磁石２１の磁気ギャップの平均値は、中央部の磁石２１の磁気ギャップより小さい。モータ部５４では、磁気ギャップＧＰ５が第１の磁気ギャップであり、磁気ギャップＧＰ３，ＧＰ４などから算出される磁気ギャップが第２の磁気ギャップである。

モータ部５３，５４の構成により、モータ部５１，５２と同様に、リニア搬送システム１００は、直線部で生じるコギング推力と曲線部で生じるコギング推力の両方を抑制できる。すなわち、可動子２Ａまたは可動子２Ｂの中央部に配置されている磁石２１と端部に配置されている磁石２１とを同一種類の磁石としたまま、リニア搬送システム１００は、磁気ギャップが一定の直線部で生じるコギング推力と、磁気ギャップが一定ではない曲線部で生じるコギング推力の両方を抑制できる。

このように実施の形態５によれば、実施の形態２～４と同様に、リニア搬送システム１００は、同一種類の磁石２１が配置されている場合であっても、磁気ギャップが一定の直線部で生じるコギング推力と、磁気ギャップが一定ではない曲線部で生じるコギング推力の両方を抑制できる。

実施の形態６．
つぎに、図１０を用いて実施の形態６について説明する。実施の形態６では、固定子モジュール間の鉄心１２の間に空隙部が設けられている。

図１０は、実施の形態６にかかるリニア搬送システムが備える固定子モジュールの横断面図である。図１０の各構成要素のうち図２に示す実施の形態１のモータ部５０と同一機能を達成する構成要素については同一符号を付しており、重複する説明は省略する。図１０では、図１に示したリニア搬送システム１００をＸＹ平面に平行な面で切断した場合の、固定子モジュール群１Ａの一部の断面構成を示している。

固定子モジュール群１Ａは、固定子モジュール３１と、固定子モジュール３２とを含んでいる。固定子モジュール３１と固定子モジュール３２とは、隣接している。実施の形態６にかかるリニア搬送システム１００では、固定子モジュール３１と固定子モジュール３２との間の鉄心１２間に空隙部１５が設けられている。

固定子モジュール３１のティース１３のうち、可動子２の移動方向（ここではＸ軸方向）の端部に配置されているティース１３が、端ティース１３Ｘである。固定子モジュール３１のティース１３のうち、端ティース１３Ｘ以外が中央ティース１３Ｙである。固定子モジュール３１では、端ティース１３Ｘの形状と中央ティース１３Ｙの形状とは、同じである。これにより、端ティース１３Ｘとコイル１１との絶縁に使用されるインシュレータの形状と、中央ティース１３Ｙとコイル１１との絶縁に使用されるインシュレータの形状とを同じにできる。

固定子モジュール３１のティース１３間のピッチのうち、可動子２の移動方向（ここではＸ軸方向）の端部に配置されているティース１３間のピッチ（空隙部１５が設けられている側のティース１３間のピッチ）が、端ティースピッチＬｔｅである。また、固定子モジュール３１のティース１３間のピッチのうち、可動子２の移動方向の両端にティース１３を有するティース１３のティース１３間のピッチが中央ティースピッチＬｔｃである。すなわち、固定子モジュール３１のティース１３間のピッチのうち、可動子２の移動方向の中央部に配置されているティース１３間のピッチが中央ティースピッチＬｔｃである。固定子モジュール３１では、Ｌｔｃ＞Ｌｔｅを満たすようにティース１３が配置されている。同様に、固定子モジュール群１Ａでは、固定子モジュール群１Ａに含まれる全ての固定子モジュール（固定子モジュール３２など）がＬｔｃ＞Ｌｔｅを満たすようにティース１３が配置されている。

なお、空隙部１５が設けられていない側の端部に配置されているティース１３間のピッチは、中央ティースピッチＬｔｃと同じである。例えば、図１に示した固定子モジュール群１Ｃでは、プラスＸ軸方向の最端部のティース１３およびマイナスＸ軸方向の最端部のティース１３は、空隙部１５が設けられていない側の端部に配置されているティース１３である。この空隙部１５が設けられていない側の端部に配置されているティース１３と、このティース１３に隣接しているティース１３間のピッチは、中央ティースピッチＬｔｃと同じである。

端ティース１３Ｘにも中央ティース１３Ｙと同様にコイル１１が巻回されており、端ティース１３Ｘのコイル１１と中央ティース１３Ｙのコイル１１の巻数とは同じである。

リニア搬送システム１００は、固定子モジュール３１と、固定子モジュール３２との間に空隙部１５が設けられているので、固定子モジュール群１Ａの組立性が向上する。実施の形態６のように、固定子モジュール３１と、固定子モジュール３２との間に空隙部１５があると、空隙部１５の影響で生じる磁気的なアンバランスに起因するコギング推力が上昇するが、実施の形態６では、Ｌｔｃ＞Ｌｔｅを満たすようにティース１３が配置されているので、空隙部１５が原因のコギング推力を低減することができる。

このように実施の形態６によれば、リニア搬送システム１００では、固定子モジュール３１，３２間の鉄心１２の間に空隙部１５が設けられているので、固定子モジュール群１Ａを容易に組立てることができる。また、リニア搬送システム１００では、Ｌｔｃ＞Ｌｔｅを満たすようにティース１３が配置されているので、空隙部１５が原因のコギング推力を低減することができる。

以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、実施の形態同士を組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１Ａ～１Ｃ 固定子モジュール群、２，２Ａ，２Ｂ 可動子、５ 搬送路、１０ モータ駆動制御装置、１１ コイル、１２ 鉄心、１３ ティース、１３Ｘ 端ティース、１３Ｙ 中央ティース、１５ 空隙部、２１ 磁石、３０～３２，４０ 固定子モジュール、５０～５４ モータ部、１００ リニア搬送システム。

Claims (7)

1. 複数のティースを有した鉄心、および前記鉄心に巻回されているコイルを有する固定子モジュールと、
   移動方向に平行な側面に配置された複数の同一の磁石を有するとともに前記コイルからの電磁力によって推進される可動子と、
   前記固定子モジュールが有する前記コイルのそれぞれに独立した単相交流の電流を供給することで前記可動子を制御するモータ駆動制御装置と、
   を備え、
   前記可動子に配置されている前記磁石のピッチである磁石ピッチをＬｍとし、前記ティースのピッチであるティースピッチをＬｔとした場合に、１．３≦Ｌｍ／Ｌｔ≦１．４を満たし、
   １台分の前記可動子の移動方向の長さは、前記固定子モジュールの長さよりも短く、
   前記固定子モジュールと対向する１台分の前記可動子の長さをＬｕとし、前記Ｌｕの長さに含まれる前記磁石の個数をＮｍとし、前記可動子の移動方向の端部に配置されている前記磁石のピッチである端部磁石ピッチをＬｍｅとした場合に、前記Ｌｍｅは、Ｌｍｅ＞Ｌｕ／Ｎｍを満たす、
   ことを特徴とするリニア搬送システム。
2. １台分の前記可動子と、前記固定子モジュールとが対向する範囲に含まれる前記磁石の個数をＮｍとし、前記ティースの個数をＮｔとし、前記Ｎｍと前記Ｎｔとの最大公約数をｋとし、ｎを自然数とした場合に、Ｎｔ／ｋ＝３ｎ＋１またはＮｔ／ｋ＝３ｎ＋２を満たす、
   ことを特徴とする請求項１に記載のリニア搬送システム。
3. 前記ティースのそれぞれは、前記コイルの巻数および線径が同一である、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のリニア搬送システム。
4. 前記可動子の移動方向の端部の磁石を除いた磁石列の前記磁石のピッチである中央磁石ピッチをＬｍｃとした場合に、前記Ｌｍｃは、Ｌｍｃ＞Ｌｕ／Ｎｍを満たし、且つ前記可動子の移動方向の両端部に近い磁石ほど磁石ピッチが大きく、且つ前記可動子が備える磁石の磁石ピッチは、前記磁石の配置方向の中心を対称軸として対称になっている、
   ことを特徴とする請求項１から３の何れか１つに記載のリニア搬送システム。
5. 前記可動子の移動方向が直線となる前記固定子モジュールの直線部では、前記可動子の移動方向の両端に磁石を有する前記磁石と前記ティースとの間の距離である第１の磁気ギャップの平均値が、前記可動子の移動方向の端部における前記磁石と前記ティースとの間の距離である第２の磁気ギャップの平均値よりも大きい、
   ことを特徴とする請求項１から４の何れか１つに記載のリニア搬送システム。
6. 前記固定子モジュール間の前記鉄心間には空隙部が設けられており、前記可動子の移動方向の両端にティースを有する前記ティースの前記ティース間のピッチである中央ティースピッチをＬｔｃとし、前記可動子の移動方向の端部に配置されている前記ティース間のピッチである端ティースピッチをＬｔｅとした場合に、Ｌｔｃ＞Ｌｔｅを満たす、
   ことを特徴とする請求項１から５の何れか１つに記載のリニア搬送システム。
7. 前記空隙部を挟んで対向する、前記移動方向の端部に配置されている一方のティースと、前記移動方向の端部に配置されている他方のティースとの間のピッチをＬｔａとした場合に、Ｌｔａ＞Ｌｔｃを満たす、
   ことを特徴とする請求項６に記載のリニア搬送システム。

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