JPH11196561A - 制動特性が調節可能なリニアモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 可動子ケースに導電性の部材を用い、そこに
流れる渦電流の量を規制する形状を選択することによ
り、渦電流と固定子側の磁束との相互作用力を調節する
ことにより可動子の制動特性を調節可能にしたリニアモ
ータを提供する。 【解決手段】 本発明によるリニアモータは、可動子側
にコイル１４、１４が設けられているリニアモータにお
いて、前記コイル１４のケース１５を高導電率の板材に
より形成する。前記板材に固定子側から前記コイルに作
用する磁束により前記ケース内に発生する渦電流に対す
る抵抗値を調節するスリット状の開口部１７ｅ〜１７ｉ
を設けて構成されている。前記開口部の形状を種々変更
することにより、希望するうず電流を発生させることが
できるケースの抵抗値を持たせることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は制動特性を用途に応
じて調節することができる制動特性が調節可能なリニア
モータに関する。

【０００２】

【従来の技術】リニアモータは、可動子を直進運動させ
ることができるから、回転運動を直線運動に変換する機
構を必要とせず、構造が簡単であるから、広い分野で利
用されている。そして用途、直進運動による位置出し(
ワークの搬送) 、直進運動それ自体の利用等の使用目的
に応じて種々の形態のリニアモータが開発されている。
より正確な位置制御のためにリニアパルスモータが利用
され、ＦＡ（工場自動化）向けとして同期型リニアサー
ボモータが使用されている。ＦＡ向けで高加速度に応答
することができるものが強く求められ、軽荷重用には可
動子部の重量（慣性）の軽減する必要性から鉄心を持た
ない可動子を用いる提案がなされている。なお可動コイ
ル形のリニアモータは直流モータと同様でその動作原理
はフレミングの左手の法則を利用するものであることは
周知である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このリニアモータの構
造、製法および駆動方法について多くの提案が成されて
いる。可動コイルのケーシング部の材料としては、軽量
且つ強度を要求されることからセラミック、ガラス繊維
強化のプラスチックが使用されている。これらのケース
材質を機械加工が容易でなく、コスト高になる。ケース
材料に導電率が高いもの（例えば銅、アルミニウム）を
使用するのと、磁界中に配置されている可動コイル部が
高速で移動するときに発生するケース中の渦電流と前記
磁界の作用により動きが妨げられる。またリニアモータ
（特開平８−１７２７６５号）に係る発明は可動子のキ
ャリッジとコイルフレームを非磁性金属材料により一体
鋳造して形成し、多層コイルをコイルフレームの開口内
に樹脂材料により抱持固定手しているがこの作業も容易
ではない。

【０００４】可動部の高速応答性能のみに着目すると可
動子は軽量であることが好ましい。またコイル以外のも
のと磁界との作用を無くすることが好ましい場合もある
が、用途においては、一定速度で移動し、移動速度の変
化（脈動）があることが好ましくない例がある。例えば
光学部品を定速度で移動させて走査を行わせる場合等に
はある程度の制動力が働くことが好ましい場合もある。

【０００５】本発明の目的は、可動子に導電性質の部材
を用い、そこに流れる渦電流の量を規制する形状を選択
することにより、渦電流と固定子側の磁束との相互作用
力を調節することにより可動子の制動特性を調節可能に
したリニアモータを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明によるリニアモータは、可動子側にコイルが
設けられているリニアモータにおいて、前記コイルのケ
ースを高導電率の板材により形成し、前記板材に固定子
側から前記コイルに作用する磁束により前記ケース内に
発生する渦電流に対する抵抗値を調節する開口部を設け
て構成されている。

【０００７】

【実施例】以下、図面等を参照して、本発明をさらに詳
しく説明する。図１は本発明によるリニアモータの実施
例を可動子の走行方向に直角な面で切断して示した断面
図、図２は前記実施例の可動子のコイル部分と固定子を
図１のＸ−Ｘ走行で切断して示した断面図である。図３
は前記実施例の可動子のケースの第１の実施例を示す斜
視図である。図４は前記実施例の可動子のケースの第２
の実施例を示す斜視図である。図５は前記リニアモータ
の実施例の駆動システムを示す斜視図である。リニアモ
ータはリニアモータの可動子組立１とリニアモータの固
定子組立２を含んでいる。通常、制御用パーソナルコン
ピュータ４によりコントローラ３に制御情報が入力され
コントローラ３の出力によりドライバはリニアモータの
可動子組立１はリニアモータの固定子組立２に対して矢
印方向に駆動される。リニアモータ駆動信号はケーブル
６を介して供給され、リニアモータの位置の情報は、位
置センサ１３から同様にケーブル６を介してとり出され
る。通常この可動子組立１の上には図示しないワークが
配置され、そのワークの搬送のために用いられたり、ワ
ークが移動中に処理されたりする種々の工業的な用途に
利用可能である。

【０００８】図１に示されているようにリニアモータの
可動子組立１の可動部上板１０の前後には前板１１と後
板１２が設けられている。それぞれ前板１１と後板１２
の片面はベアリング３４，３５を介して固定子組立２の
れぞれのレール２１，２２の上に滑動可能に支持されて
いる。可動部上板１０の下面にコイルケース支柱１６が
垂直に固定されており、この支柱１６によりコイルケー
ス１５が前記可動部上板１０に平行になるように支持さ
れている。このコイルケース１５にはコイル１４が収容
されている。コイルは略矩形状に捲かれた１または複数
相の捲線から構成され図１において紙面の左右方向のコ
イルに流れる電流に後述する磁束が作用して紙面の前後
方向（図２の矢印Ｐの方向）の駆動力が発生させられ
る。

【０００９】固定子組立の基板２０には図１，２に示す
ように固定子側のヨークを形成するステータヨーク板２
５，２６，２７が設けられている。ステータヨーク板２
５には磁石２７ａ，２７ｂ，２７ｃが、ステータヨーク
板２６にはこれに対応して磁石２８ａ，２８ｂ，２８ｃ
が、設けられている。これらの磁石と前記コイルに流れ
る電流の作用（フレミングの左手の法則）により図２の
矢印Ｐの示す方向の駆動力が発生する。図１に示されて
いるように固定子組立２のレール２２の前面にはリニア
スケール２３が設けられている。移動子に設けられた可
動子の前板１１にはリニアスケールヘッド１３が設けら
れており、これによりリニアスケール２３のメモリを読
み取って位置の情報を帰還する。

【００１０】図３および図４を参照して、本発明による
装置の制動力について説明する。軽い非磁性金属板材料
の板（アルミニューム）を加工したコイルケース１５の
中にコイル１４が支持されている。図３は移動方向と平
行方向に複数のスリット１７ａ〜１７ｄを設けた例、図
４は移動方向と直角方向に複数のスリット１７ｅ〜１７
ｉを設けた例を示している。スリットの角度を移動方向
とスリットのなす角度θで規定するものとする。図３の
場合はθ＝０°、図４の場合はθ＝９０°に当たる。可
動子に加えられる制動力とスリット角度および移動速度
の間におおよそ以下の関係が成立する。 Bf＝av² ここにおいて、 Bf: 制動力 a : スリット角度θに比例する定数 ｖ: 固定子の移動速度 各図においてケースに設けられた開口を形成するスリッ
トはケース内に発生する渦電流に対するケースの抵抗値
を調節することになるからスリットの数，幅，大きさお
よび角度を選択することにより、好ましい制動力に相当
する渦電流を発生させる抵抗値が得られる。

【００１１】

【発明の効果】すなわち、本発明によれば、要求された
仕様が、高加速度駆動の場合はブレーキ効果が少ないこ
とが好ましいのでθが小さい。例えば図３に示す形態が
好ましく、高加速応答が必要な繰り返し駆動の場合（一
般に高加速位置決め応答と呼ばれている）は図４の構造
とし渦電流によるブレーキ効果を最小とする。高加速度
で始動、停止が短い時間で可能となり繰り返し作業のサ
イクルタイムの向上に効果がある。一方、高加速応答と
違って一定速度で滑らかな動きが必要な場合（一般に速
度サーボと呼ばれている）は急激な加速応答を妨げる安
定化駆動方法がとられるので渦電流によるブレーキ効果
を積極的に利用した方が好都合である。図４の構造はこ
の場合に適したもので２０％〜５０％程度）高速応答性
が低減する分安定化が増大し目的が達成可能となる。中
間の駆動の特性を必要とする場合は図４のθを可変する
ことによって目的が達成可能である。

【００１２】以上詳しく説明した実施例について、本発
明の範囲内で種々の変形を施すことができる。前記ケー
スは必ずしも前記コイルの両面にある必要はなく、片面
のみでも良い。またスリットの形状も必ずしも直線でな
くても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるリニアモータの実施例を可動子の
走行方向に直角な面で切断して示した断面図である。

【図２】本発明によるリニアモータの実施例の可動子の
コイル部分と固定子を図１のＸ─Ｘ走行で切断して示し
た断面図である。

【図３】本発明によるリニアモータの実施例の可動子の
ケースの第１の実施例を示す斜視図である。

【図４】本発明によるリニアモータの実施例の可動子の
ケースの第２の実施例を示す斜視図である。

【図５】本発明によるリニアモータの実施例の駆動シス
テムを示す斜視図である。

【符号の説明】

１ リニアモータの可動子組立 ２ リニアモータの固定子組立 ３ コントローラ ４ 制御用パーソナルコンピュータ ５ ドライバ ６ モータ駆動および位置検出用ケーブル １０ 可動部上板 １１ 前板 １２ 後板 １３ 位置センサ １４ コイル １５ コイルケース １６ コイルケース支柱 １７ スリット ２０ 基板 ２１，２２ レール ２３ リニアスケール ２５，２６，２７ ステータヨーク板 ２８ ステータマグネット ３４，３５ ベアリング

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可動子側にコイルが設けられているリニ
   アモータにおいて、 前記コイルのケースを高導電率の板材により形成し、 前記板材に固定子側から前記コイルに作用する磁束によ
   り前記ケース内に発生する渦電流に対する抵抗値を調節
   する開口部を設けて構成したことを特徴とする制動特性
   が調節可能なリニアモータ。