JPH1014016A - リニアモータ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、リニアモータのギャップを狭くする
ことにより、消費動力を大幅に低減することが出来るリ
ニアモータ装置を提供することを目的とする。 【解決手段】静止部と移動体部からなり、静止部は、リ
ニア軌道設備２１の中央部にほぼ全長に亘って埋め込ま
れてた固定子１と、リニア軌道設備２１の左右部に設け
られた氷路２２と、固定子の両側に全長に亘って氷路２
２が形成されるように設けられた氷路用の溝４と、氷路
用溝４に氷が形成され且つ維持されるように配設された
冷媒給排パイプ９とからなり、移動体部は、移動体の中
央部の底部に取り付けられた可動子５と、可動子５の両
側の底側にに取り付けられたスケート１５とからなり、
静止部に設けられた氷路２２と、移動体部の可動子５の
両側の底側にに取り付けられたスケート１５とにより、
静止部と移動体部との間のギャップ７を制御のための支
持機構とすることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リニアモータを利
用した搬送装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術を、図５〜図９に基いて説明
する。

【０００３】図５はリニアモータの概念を示す図、図６
はリニアモータのギャップ変化に対する推力変化の例を
示す図、図７はリニアモータの磁束と渦電流との関係を
示す図、図８は従来のリニアモータ装置（１）の構成を
示す図、図９は従来のリニアモータ装置（２）の構成を
示す図である。

【０００４】図５に示すように、リニアモータは回転形
電動機１００を展開した平板状の構造になっている。す
なわち、固定部と移動部との間には電磁力が作用し、移
動部には推力が働く。この推力は回転形では全体で回転
力を形成するのに対して、直線形であるリニアモータで
は直線的で閉じることはない。

【０００５】リニア誘導モータ（以下、ＬＩＭという）
を横から見た断面構造を図７（Ｂ）に示す。

【０００６】ＬＩＭの固定子（ステータ）１は歯３と溝
４とから出来ており、その溝４には多数のコイルがまい
てある（図示省略）。

【０００７】可動子５は、例えば銅やアルミの金属板で
出来ている。

【０００８】固定子（ステータ）１と可動子５の間には
一定の距離、すなわちギャップ７がある。

【０００９】リニアモータ装置の作動原理は次のとうり
である。

【００１０】まず、固定子（ステータ）１のコイル２に
交流を流すと、図７（Ｂ）に示すように、磁束Φが長さ
方向（ｘ方向）にわたって正弦波状に出る。

【００１１】すると、レンツの法則に従って渦電流Ｉe
が可動子５の中に発生する。

【００１２】渦電流Ｉe の方向と大きさを、図７（Ｂ）
の可動子５の中に、●印および×印で示す。

【００１３】ところで、交流であるために、時間と共に
動く進行磁界波と渦電流Ｉe は、今度は、フレーミング
の左手の法則により、力を発生する。

【００１４】ここで、固定子（ステータ）１を地上に固
定しておき、可動子５だけが自由に動くようにしておく
と、可動子５は右側の方向に動くことになる。

【００１５】図８に示す従来のリニアモータ装置（１）
においては、固定子（ステータ）１は地表６に埋め込ま
れている。

【００１６】台車１２は、ローラ１３により一定のギャ
ップ７を保ように支持されており、台車１２の床面には
鉄板とアルミ板からなる可動子５が取り付けてある。

【００１７】鉄板は固定子（ステータ）１から出てくる
磁束を効率よく吸収するためにつけられており、アルミ
板は渦電流を発生するためのものである。

【００１８】台車１２に必要な荷物１４をのせて、地表
６の数か所に固定子１（図８では、１ａ、１ｂ、１ｃの
３か所）を埋め込んでおき、電気を流すことにより、台
車１２は次々と加速されて、左方向に動いていくことに
なる。

【００１９】リニアモータには、前述のリニア誘導モー
タだけでなく、回転形電動機と同様に、各種の形式があ
る。それらを表１に示す。

【００２０】また、リニアモータは、用途別に表２のよ
うに整理することができる。

【００２１】

【表１】

【００２２】

【表２】

【００２３】ここで支持機構としては、鉄車輪レール
式、ローラガイド式、ベアリング式などの固定的方法
と、磁気浮上式、磁気吸引式、空気浮上式などの能動的
方法とがある。

【００２４】図９に磁気吸引式の例を示す。

【００２５】上部にはリニア誘導モータが取り付けら
れ、下部にはリニア誘導モータに対抗する形で浮上磁石
が取り付けられている。

【００２６】リニアモータの垂直力の影響が、直接にギ
ャップ長の変動を生じないように工夫もされている。

【００２７】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術には、支持
機構に次のような問題があった。

【００２８】ＬＩＭのギャップ変化に対する推力変化の
一例を図６に示すが、ギャップが３ｍｍから６ｍｍにな
ると、推力は約７０％に低下する。

【００２９】また、ＬＩＭのギャップは、一般に１〜５
ｍｍで、一般の回転形モータに比べて１桁近く大きくな
っており、消費動力の過大さが問題になっている。

【００３０】すなわち、消費動力の点からは、ギャップ
を狭くした方がよく、ベアリングが最適であるが、広大
な領域に亘って設けることは、清浄性および経済性の点
から大きな難点がある。

【００３１】また、ローラや車輪などの方法も、ギャッ
プを比較的狭く出来るが、清浄性、騒音、および高速性
の点から難点がある。

【００３２】高速鉄道などで計画されている能動的な浮
上方式は、騒音、および高速性の点からは良い方式であ
るが、垂直荷重の変動性および広大性などから、比較的
ギャップを拡げることとなり、経済性を損なう一因とな
る。

【００３３】本発明は、これらの問題を解決することが
出来るリニアモータ装置を提供することを目的とする。

【００３４】

【課題を解決するための手段】

（第１の手段）本発明に係るリニアモータ装置は、リニ
アモータにより物体を搬送する装置において、（Ａ）静
止部と移動体部からなり、（Ｂ）前記静止部は、リニア
軌道設備の中央部にほぼ全長に亘って埋め込まれてた固
定子と、リニア軌道設備の左右部に設けられた氷路と、
固定子の両側に全長に亘って氷路が形成されるように設
けられた氷路用の溝と、氷路用溝に氷が形成され且つ維
持されるように配設された冷媒給排パイプとからなり、
（Ｃ）前記移動体部は、移動体の中央部の底部に取り付
けられた可動子と、可動子の両側の底側にに取り付けら
れたスケートとからなり、（Ｄ）前記静止部に設けられ
た氷路と、移動体部の可動子の両側の底側にに取り付け
られたスケートとにより、静止部と移動体部との間のギ
ャップを制御のための支持機構とすることを特徴とす
る。

【００３５】（第２の手段）本発明に係るリニアモータ
装置は、第１の手段に係るリニアモータにより物体を搬
送する装置において、ギャップ制御の支持機構として、
氷路滑走方式の他に、磁気浮上方式、ゴムタイヤ方式と
併用することを特徴とする。

【００３６】（第３の手段）本発明に係るリニアモータ
装置は、第１の手段または第２の手段に係るリニアモー
タにより物体を搬送する装置において、リニアモータと
して、リニア誘導モータ、またはリニア同期モータとし
たことを特徴とする。

【００３７】すなわち、本発明はギャップ制御のための
支持機構として、静止側に氷路を設けると共に、移動体
側の底部にスケートを取り付けた手段（すなわち氷路滑
走方式）を採用する。

【００３８】移動体側の底部にスケートを取り付ける手
段は、ベアリング方式、ローラ方式、および車輪方式と
同様、固定的な方式であり、リニア駆動システム全長に
亘って氷路を設けるものである。

【００３９】一方、移動体側には、まず第１に、それぞ
れのリニア駆動システムに応じたアルモニューム板、コ
イル、および永久磁石などの電磁駆動力発生装置を備
え、第２には、本発明で提供されるスケートを、垂直荷
重を適切に支持できるように、主に移動体側の底部に取
り付けるものである。

【００４０】従って、次のように作用する。

【００４１】本発明の氷路滑走方式を支持機構として採
用することにより、移動体を固定側の上方に、短いギャ
ップで、しかも、かなりな速度で移動させることが出来
る。すなわち、本発明の氷路滑走方式は、ベアリング方
式、ローラ方式、および車輪方式と同様、固定的な方式
であり、浮上方式のような能動的な方法ではないため、
ギャップを比較的狭くすることが出来る。

【００４２】また、浮上方式までとはいかないが、固定
的な方式のなかでは、液膜という能動的なものを内在し
ており、速度の点では、浮上方式にひけを取らない程度
に向上させることが容易である。

【００４３】

【発明の実施の形態】

（第１の実施の形態）本発明の第１の実施の形態に係る
リニアモータ装置の構成図を図１に示す。

【００４４】図１は、リニア誘導モータ（ＬＩＭ）によ
るの構成例であり、固定子（ステータ）１がリニア軌道
設備２１の中央部にほぼ全長に亘って埋め込まれてい
る。

【００４５】また、氷路２２が固定子（ステータ）１の
両側に全長に亘って形成されるよう、氷路用の溝が設け
られると共に、その溝に氷が形成され且つ維持されるよ
うに、アンモニア、またはフロンなどの冷媒の供給およ
び排出パイプが、氷路用の溝の近傍を流れるように配設
されている。

【００４６】移動体側には、固定子（ステータ）１に対
応するように、アルミニュウム製の可動子５が移動体の
中央部の底部に取り付けられている。

【００４７】また、可動子５の両側には、底側にスケー
ト１５が取り付けられている。

【００４８】なお、この移動体は台車１２をなし、荷物
１４をその中におくことが可能な構造になっている。

【００４９】（第２の実施の形態）本発明の第２の実施
の形態に係るリニアモータ装置の構成図を図２に示す。

【００５０】図２の形態も、図１の形態と同様、リニア
誘導モータ（ＬＩＭ）によるの構成例であり、基本的に
は図１の形態と同様であるが、 （１）固定子（ステータ）１および可動子５が、図１の
形態では水平方向に設置されているが、図２の形態では
垂直方向に設置されている。

【００５１】（２）また、図２の形態では、両側ＬＩＭ
とし、さらに可動子５とスケート１５を一体化した構造
になっており、図１の形態とは異なる。

【００５２】（３）さらに、移動体の左右の位置を制御
するための案内輪２０を移動体側の左右端下方に設け、
リニア軌道設備２１に案内輪２０をガイドするためのガ
イド壁２３を設けたことを特徴とする。

【００５３】（４）なお、台車１２の屋根部１６は、荷
物１４の装填のために開閉可能になっている。

【００５４】（第３の実施の形態）本発明の第３の実施
の形態に係るリニアモータ装置の構成図を図３に示す。

【００５５】本発明の第３の実施の形態に係るリニアモ
ータ装置も、図１の形態および図２の形態と同様、リニ
ア誘導モータ（ＬＩＭ）によるの構成例であるが、
（１）台車１２の側壁部をスケート部と可動子とを兼用
させることとし、（２）さらに、リニア軌道設備２１を
閉じた長い空間としたことを特徴とする。

【００５６】（第４の実施の形態）本発明の第４の実施
の形態に係るリニアモータ装置は、図１の形態におい
て、ギャップ制御の支持機構として、氷路滑走方式の他
に、磁気浮上方式、ゴムタイヤ方式、などと併用するこ
とを特徴とする。

【００５７】

【発明の効果】本発明は、前述のように構成されている
ので、以下に記載するような効果を奏する。

【００５８】（Ａ）支持機構を氷路上のスケートとする
ことにより、リニアモータのギャップを狭くすることが
出来る。

【００５９】（Ｂ）そのため、リニアモータの消費動力
を大幅に低減することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係るリニアモータ
装置の構成図。

【図２】本発明の第２の実施の形態に係るリニアモータ
装置の構成図。

【図３】本発明の第３の実施の形態に係るリニアモータ
装置の構成図。

【図４】本発明の第３の実施の形態に係るリニアモータ
装置のスケート部の概念図。

【図５】平板状片側式リニアモータの概念図。

【図６】リニアモータのギャップ変化に対する推力変化
の例を示す図。

【図７】リニアモータの磁束と渦電流との関係を示す
図。

【図８】従来のリニアモータ装置の構成を示す図
（１）。

【図９】従来のリニアモータ装置の構成を示す図
（２）。（ＨＳＳＴ−０４のモジュール構成）

【符号の説明】

１…固定子（ステータ） ２…コイル ３…歯 ４…溝 ５…可動子 ６…地表 ７…ギャップ ８…コンクリート ９…冷媒パイプ １０…リアクションプレート １１…回転子（ロータ） １２…台車 １３…ローラ １４…荷物 １５…スケート １６…屋根部（プラスチック） １７…スケート兼リアクションプレート ２０…案内輪 ２１…リニア軌道設備 ２２…氷路 ２３…ガイド壁 ３１…リニア誘導モータの１次鉄心 ３２…リニア誘導モータの２次鉄心 ３３…２次ブレート ３４…構造体 ３５…ギャップセンサ ３６…浮上磁石 ３７…枕木 ３８…レール

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】リニアモータにより物体を搬送する装置に
   おいて、（Ａ）静止部と移動体部からなり、（Ｂ）前記
   静止部は、リニア軌道設備２１の中央部にほぼ全長に亘
   って埋め込まれてた固定子１と、リニア軌道設備２１の
   左右部に設けられた氷路２２と、固定子の両側に全長に
   亘って氷路２２が形成されるように設けられた氷路用の
   溝４と、氷路用溝４に氷が形成され且つ維持されるよう
   に配設された冷媒給排パイプ９とからなり、（Ｃ）前記
   移動体部は、移動体の中央部の底部に取り付けられた可
   動子５と、可動子５の両側の底側にに取り付けられたス
   ケート１５とからなり、（Ｄ）前記静止部に設けられた
   氷路２２と、移動体部の可動子５の両側の底側にに取り
   付けられたスケート１５とにより、静止部と移動体部と
   の間のギャップ７を制御のための支持機構とすることを
   特徴とするリニアモータ装置。
2. 【請求項２】リニアモータにより物体を搬送する装置に
   おいて、ギャップ制御の支持機構として、氷路滑走方式
   の他に、磁気浮上方式、ゴムタイヤ方式と併用すること
   を特徴とする請求項１記載のリニアモータ装置。
3. 【請求項３】リニアモータにより物体を搬送する装置に
   おいて、リニアモータとして、リニア誘導モータ、また
   はリニア同期モータとしたことを特徴とする請求項１ま
   たは請求項２記載のリニアモータ装置。