JPH07227077A - 同期式リニアモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 磁石の量を低減した同期式リニアモータを
提供する。 【構成】 移動体が移動範囲の両端部に位置する時、
リニアモータが移動体に固定配置された２次側と対向す
る距離と対向しない距離の比率が１：１となるようリニ
アモータをケースに固定配置すると共に、リニアモータ
と対向しない移動体の２次側の磁石配置を、Ｎ極又はＳ
極の磁石とこれらの磁石間に磁性体とを夫々ポールピッ
チτごとに交互に配置する。すると、２次側における磁
石と固定子鉄心との間に働く吸引力を低減させることが
でき、移動体に取付けられた車輪にかかる荷重を低減さ
せることが可能となり、車輪の損傷を低減させ、システ
ムの信頼性を向上させることができる。その結果、磁石
の量を低減できるから磁石にかかるコストの低減が可能
となり、システム全体のコストの低減を図ることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、同期式リニアモータに
関する。

【０００２】

【従来の技術】図５には、同期式リニアモータを使用し
た直線往復駆動装置の断面図を示している。図におい
て、リニアモータ１は、固定子鉄心２の両側がサイドプ
レート３にてクランプされており、前記固定鉄心２には
図６に示すように駆動速度に応じたポールピッチτにて
固定子巻線４が巻装され、ケース５に固定配置されてい
る。移動体６には、図７に示すようにリニアモータ１の
固定子巻線４のポールピッチτに応じた大きさ（ポール
ピッチの２／３）を有し、固定子鉄心２と同一幅Ｌで任
意の厚さｔに形成されたＮ極とＳ極とを有する磁石７
を、ポールピッチτごとに交互に配置した２次側８が固
定配置されて形成される。そして、この移動体６は前記
固定子鉄心２に対向して任意の空隙ｇを有するように車
輪９を介してケース５に支持されている。

【０００３】ケース５には、移動体６のある進行方向に
対して、リニアモータ１より手前側に向かって固定子巻
線４の磁極の中心より、固定子巻線４のポールピッチτ
の整数ｎ倍離した位置に第１のホール素子Ｈ１を固定配
置し、前記ホール素子Ｈ１より手前側に向って２／３τ
づつ離れた位置に第２・第３のホール素子Ｈ２，Ｈ３を
プレート１０を介して固定配置している。前記ホール素
子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３は前記２次側８における磁石７の磁
極（Ｎ極・Ｓ極）を検出し、その信号に応じて図８に示
すように、制御回路１１内の駆動素子１１ａを介してリ
ニアモータ１における固定子巻線４への通電制御を行
う。前記ホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３は、前記磁石７と
対向した位置に固定配置されている。

【０００４】前記２次側８は、前記固定子鉄心２の長さ
と固定子鉄心２の端部より、第３のホール素子Ｈ３まで
の長さと前記移動体６の移動距離Ｘを合わせた長さがあ
る。そして２次側８は、前記移動体６を進行方向に移動
距離Ｘ駆動した場合においても、前記ホール素子Ｈ１，
Ｈ２，Ｈ３の信号に応じて固定子鉄心２に適当な励磁状
態を作ることにより、所定の推進力を移動体６にかけ移
動体６を順方向及び逆方向へ移動させる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図５に示すような直線
往復駆動装置において、移動体６をホール素子Ｈ１，Ｈ
２，Ｈ３と３個１組の信号を使用して往復駆動してお
り、移動体６における２次側８の磁石７とホール素子Ｈ
１，Ｈ２，Ｈ３を必ず対向させる必要があった（ホール
素子と磁石７とが対向しない場合、制御回路１１での制
御に誤動作を生じ、移動体６の駆動に支障をきたすた
め）。そのため、移動体６の移動距離Ｘに対して２次側
８の長さをリニアモータ１の固定子鉄心２の端部よりホ
ール素子Ｈ３までの距離分、２次側８の長さを長くする
必要があり、本直線往復駆動装置における長手方向の長
さが長くなるとともに、磁石７の量が非常に多くなると
いう問題があった。

【０００６】移動体６に固定配置された２次側８には全
域にわたり、磁石７をポールピッチτごとに取付ける必
要があり、磁石単体の値段が高いために２次側８にかか
るコスト及びシステム全体のコストが高くなるという問
題があった。

【０００７】又、２次側８を長くする必要性から重量が
重くなってリニアモータ１に必要な推力を大きくする必
要があり、リニアモータ１にて生じさせるトルクを大き
くするために、固定子鉄心２の幅Ｌ又は磁石７の厚さｔ
を大きくしなければならないという問題があった。

【０００８】或いは、リニアモータ１におけるトルク増
大のために固定子巻線４に流す電流を大きくする必要が
あり、消費電力の増大及び制御回路１１における電流容
量アップに伴い、制御回路１１における駆動素子１１ａ
の容量を大きくしなければならないという問題があっ
た。本発明は、磁石の量を低減した同期式リニアモータ
を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を解決するため
に、移動体の往復直線駆動において、移動体が移動範囲
の両端部に位置する時、リニアモータが移動体に固定配
置された２次側と対向する距離と対向しない距離の比率
が１：１となるようにリニアモータをケースに固定配置
する。移動体が移動範囲の両端部に位置するときに、２
次側と１組の磁極検出素子（ホール素子）とが常に対向
するように進行方向に向かってリニアモータの両側に各
々１組づつ固定配置する。前記移動体が往復駆動する移
動範囲の両端部に位置する時、リニアモータと対向しな
い位置の磁石は、リニアモータと対向する位置の２次側
における磁石と同一の大きさ（幅Ｌ，長さｔ，長さ2/3
τ）を有し、ある磁極（例えばＮ極或いはＳ極）を有し
た磁石と、前記磁石と同一大きさを有した磁性体とをポ
ールピッチτごとに交互に配置した２次側を有する同期
式リニアモータを提供する。

【００１０】

【作用】このように構成された同期式リニアモータにお
いては、２次側の磁石において、移動体が移動距離の両
端部に位置する時、リニアモータと対向する部分の磁石
により始動・停止が可能となっている。前記磁石が、リ
ニアモータの固定子鉄心と対向しない位置に移動した場
合においても、リニアモータの固定子鉄心の全長にわた
り２次側と対向していることになる。移動体が移動距離
の両端部に位置する時、リニアモータと対向しない位置
の磁石においては隣接した磁性体が前記磁石の磁束によ
り、もう一方の磁極に磁化されるから２次側としてはＮ
極とＳ極とが交互に配置された形となり、移動体が移動
距離の両端部に位置する時と同一磁力を得ることが可能
となる。これは移動体の運転特性を損なうことなく磁石
の量の低減が可能となる。

【００１１】又、移動体の駆動時には、始動時よりもリ
ニアモータの固定子鉄心と２次側の磁石とが対向してい
る長さが長く得られることとなり、異常時で急に移動体
を停止させるための大きな制御力を得ることが可能とな
る。更に、移動体が往復直線駆動する際に、移動体に固
定配置された２次側の長さを移動体の移動距離と同一長
さに縮小することが可能となる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面によって説明す
る。図１には、同期式リニアモータを使用した直線往復
駆動装置の断面図を示している。図において、リニアモ
ータ１は固定子鉄心２の両側がサイドプレート３にてク
ランプされており、前記固定子鉄心２には図６に示すよ
うに駆動速度に応じたポールピッチτにて固定子巻線４
が巻装されている。移動体６ａが移動範囲の両端部に位
置する時、リニアモータ１で固定子鉄心２の積層厚の１
／２が２次側８ａと対向し、残りの１／２は２次側８ａ
と対向せず空間と対応している。即ちリニアモータ１に
おいて、固定子鉄心２と２次側８ａとの対向有無の距離
の比が１：１となるように、リニアモータ１をケース５
に固定配置している。

【００１３】そして移動体６ａが移動範囲の両端部に位
置する時、前記固定子鉄心２と２次側８ａとが対向する
位置での移動体６ａの２次側８ａに、リニアモータ１の
固定子巻線４のポールピッチτに応じた大きさ（ポール
ピッチの２／３）を有し、固定子鉄心２と同一幅Ｌで任
意の厚さｔを有するＮ極とＳ極とで形成された磁石７ａ
をを交互に配置している（図２に示す）。一方この時の
前記固定鉄心２と２次側８ａとが対向しない位置での移
動体６ａの２次側８ａには、リニアモータ１と対向する
前記磁石７ａと同一大きさ（幅Ｌ，厚さｔ，長さ２／
３）で磁極（Ｓ極）を有した磁石７ｂと前記磁石７ａと
同一大きさを有した磁性体１２とを、ポールピッチτご
とに交互に固定配置する。そして、この移動体６ａの２
次側８ａが前記固定子鉄心２に対向し任意の空隙ｇを有
するように構成されており、車輪９を介してケース５に
支持されている。

【００１４】ケース５には、移動体６ａのある進行方向
（図１に矢視方向で示す）に対して、リニアモータ１よ
り反進行方向に（図１では向って左側）固定子巻線４の
磁極の中心より固定子巻線４のポールピッチτの整数ｎ
１倍離した位置に第１のホール素子Ｈ１を固定配置し、
前記ホール素子Ｈ１より反進行方向に２／３τづつ離れ
た位置に第２・第３のホール素子Ｈ２，Ｈ３をプレート
１０を介して固定配置している。固定子巻線４の磁極の
中心より、進行方向に向って固定子巻線４のポールピッ
チτの整数ｎ２倍離した位置に第４ホール素子Ｈ４を固
定配置し、前記ホール素子Ｈ４より反進行方向に２／３
τづつ離れた位置に第５・第６のホール素子Ｈ５，Ｈ６
をプレート１０を介して固定配置する。

【００１５】そして、前記ホール素子Ｈ３を２次側８ａ
が通過した時点において、前記ホール素子Ｈ６とが対向
するように整数ｎ１，ｎ２を選定する。前記２次側８ａ
における磁石７の磁極（Ｎ極・Ｓ極）を検出し、前記ホ
ール素子Ｈ１〜Ｈ６（Ｈ１とＨ４、Ｈ２とＨ５、Ｈ３と
Ｈ６）の信号を合成し、２次側８ａがＨ１〜Ｈ３又はＨ
４〜Ｈ６と対向する位置に存在する場合に、ホール素子
の信号に応じて図３に示すように、制御回路１１及び駆
動素子１１ａを介してリニアモータ１における固定子巻
線４への通電制御を行う。

【００１６】前記２次側８ａは前記移動体６ａの移動距
離Ｘｓと同一長さを有しており、移動体６ａを進行方向
に移動距離Ｘｓ駆動した場合においても、前記ホール素
子Ｈ１〜Ｈ６の信号に応じて固定子鉄心２に適当な励磁
状態を作ることにより、所定の推進力を移動体６ａにか
け移動体６ａを順方向及び逆方向へ移動させる。

【００１７】この実施例によれば前記２次側８ａは、移
動体６ａが移動範囲の両端部に位置する時に、リニアモ
ータ１における固定子鉄心２と対向する部分の磁石７ａ
により移動体６ａは始動・停止が可能となっている。図
４に示すように、磁石７ｂの磁極（Ｓ極）により隣接し
た磁性体１２が前記磁石７ｂの磁束によりＮ極に磁化さ
れるために、２次側８ａとしてはＮ極とＳ極とが交互に
配置された形となる。

【００１８】すると、前記移動体６ａが駆動され磁石７
ａと固定子鉄心２とが対向しない位置に移動した場合に
おいても、固定子鉄心２の全長にわたり２次側８ａとが
対向しているために移動体６ａが移動範囲の両端部に位
置するときと同一磁力を得ることが可能となり、移動体
６ａの運転特性を損なうことなく磁石７の量の低減が可
能となる。

【００１９】移動体６ａが往復直線駆動する際に、移動
体６ａに固定配置された２次側８ａの長さを移動体６ａ
の移動距離Ｘｓと同一長さに縮小することが可能とな
る。また、移動体６ａの駆動時には、始動時に前記固定
子鉄心２と２次側８ａにおける磁石７と対向している長
さ以上の対向長さを有することになり、異常時で急に移
動体６ａを停止させるための大きな制動力を得ることが
可能となる。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、２次側に取付けられた
磁石の量を低減できるから磁石にかかるコストの低減が
可能となり、システム全体のコストの低減を図ることが
できる。又、２次側における磁石の量を低減できるの
で、２次側における磁石と固定子鉄心との間に働く吸引
力を低減させることができ、移動体に取付けられた車輪
にかかる荷重を低減させることが可能となり、車輪の損
傷を低減させ、システムの信頼性を向上させることがで
きる。

【００２１】又、移動体に固定配置された２次側の大き
さを移動体の移動距離Ｘと同一長さに押えることが可能
となることにより、２次側における重量の軽量化が図れ
ると共に、移動体を駆動するために必要なリニアモータ
の推進力を小さくすることができ、リニアモータにおけ
る固定子鉄心幅又は２次側における磁石の厚さを薄くす
ることができる。そして、前記移動体をある任意の移動
距離Ｘを直線往復駆動するシステム全体の小形化が可能
となる。更に、移動体を急停止させたり移動体の移動方
向を反転させることが容易となり、移動体の駆動の切り
替えが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による一実施例を示す構成図、

【図２】本発明による２次側の斜視図、

【図３】制御回路ブロック図、

【図４】２次側における磁力線図、

【図５】従来における一実施例を示す構成図、

【図６】リニアモータにおける固定子巻線配置図、

【図７】従来における２次側の斜視図、

【図８】従来における制御回路ブロック図。

【符号の説明】

１…リニアモータ， ２…固定子鉄心，
５：ケース， ６，６ａ…移動体，
７…磁石， ８，８ａ…２次側，
１２…磁性体， τ…ポールピッチ，
ｔ…磁石厚さ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 リニアモータの固定子鉄心上を磁石を取
   付けた２次側が通過することにより、２次側を取付けて
   いる移動体を任意の距離往復駆動するシステムにおい
   て、前記移動体が移動範囲の両端部に位置する時、リニ
   アモータが移動体に固定配置された２次側と対向する距
   離と対向しない距離の比率が１：１となるようリニアモ
   ータをケースに固定配置すると共に、リニアモータと対
   向しない移動体の２次側の磁石配置を、Ｎ極又はＳ極の
   磁石とこれらの磁石間に磁性体とを夫々ポールピッチτ
   ごとに交互に配置したことを特徴とする同期式リニアモ
   ータ。
2. 【請求項２】 リニアモータと対向しない移動体の２次
   側に配置させる磁石及び磁性体は、リニアモータと対向
   する位置の２次側における磁石と同一の大きさを有する
   請求項１記載の同期式リニアモータ