JP2000125538A - リニアモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 性能低下を招くことなく、低コストでしかも
製作を容易に行うことのできるリニアモータを提供する
ことを課題とする。 【解決手段】 リニアモータ１０を、一方向に延在する
レール１３に沿ってスライダー１４が移動自在に設けら
れた構成の直動軸受１１と、一次側コア１９と二次側コ
ア２０とから構成されたリニアモータ本体１２とから構
成し、二次側コア２０をレール１３に直接一体に形成す
る構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば高力密度型
リニアモータ等として用いて好適な直動型のリニアモー
タに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４に示すように、従来の高力密度型リ
ニアモータ１は、直動軸受２と、推力を発生するための
リニアモータ本体（推力発生部）３とから構成されてい
る。直動軸受２は、一方向に延在するレール４に沿っ
て、スライダ５が移動自在に設けられた構成となってい
る。一方、リニアモータ本体３は、図示しない励磁コイ
ルによって励磁される複数の極歯６ａを備えた一次側コ
ア６と、一方向に延在して一次側コア６に対向するよう
配置された多数の極歯７ａを備えた二次側コア７とから
構成されている。そして、一次側コア６の両側面には、
それぞれ、ブラケット８が図示しないボルト等によって
取り付けられており、このブラケット８の下面には、直
動軸受２のスライダ５が図示しないボルト等によって取
り付けられている。また、二次側コア７は、ベース板９
に図示しないボルト等によって取り付けられており、こ
のベース板９の両側部には、直動軸受２のレール４が、
二次側コア７と平行に位置するよう図示しないボルト等
によって取り付けられている。

【０００３】このようにして、高力密度型リニアモータ
１は、リニアモータ本体３の両側に直動軸受２，２が配
置された構成となっており、リニアモータ本体３の一次
側コア６を励磁することによって、二次側コア７の連続
する方向に推力を発生し、このときの一次側コア６の移
動方向は、両側の直動軸受２によってガイドされる構成
となっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来のリニアモータには、以下のような問題が
存在する。まず、直動軸受２と、リニアモータ本体３と
を一体化するために、ブラケット８、ベース板９が必要
であり、リニアモータ１の構成部品が多く、コストが高
いという問題がある。

【０００５】また、これらブラケット８，ベース板９
に、直動軸受２およびリニアモータ本体３をボルト等で
取り付ける構成としているが、これらの取付精度が低い
とリニアモータ１の性能低下を招くという問題がある。
例えば、ベース板９に取り付ける二次側コア７とレール
４，４の平行度が出ていないと、作動時に摩擦負荷が大
きくなってロスが増大する。また、リニアモータ本体３
の一次側コア６と二次側コア７とのギャップ（空隙）の
精度が出ていなければ、位置によって推力のばらつきが
発生する。このような問題を解決するには、各部材の組
付精度を高めるしかないが、精度を確保するには手間と
コストがかかってしまう。

【０００６】本発明は、以上のような点を考慮してなさ
れたもので、性能低下を招くことなく、低コストでしか
も製作を容易に行うことのできるリニアモータを提供す
ることを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
直動型のリニアモータであって、一方向に延在するレー
ルに沿ってスライダが移動自在に備えられた直動軸受
と、前記レールに対して前記スライダを移動させるため
の推力を発生させる推力発生部とを備えるとともに、前
記推力発生部は、複数の極歯を備えて前記各極歯が励磁
される一次側コアと、前記一次側コアの前記極歯に対向
する多数の極歯が形成されて一方向に延在する二次側コ
アとから構成されて、前記二次側コアが、前記レールの
側面に形成されていることを特徴としている。

【０００８】このようにして二次側コアを直動軸受のレ
ールに形成することによって、二次側コアの極歯面と直
動軸受のレールとの平行度を容易に確保することができ
る。

【０００９】請求項２に係る発明は、請求項１記載のリ
ニアモータであって、前記二次側コアが固定側とされ、
前記一次側コアが可動側とされて、該一次側コアに負荷
が取り付けられる構成とされたことを特徴としている。

【００１０】請求項３に係る発明は、請求項１記載のリ
ニアモータであって、前記一次側コアが固定側とされ、
前記二次側コアが可動側とされて、一方向に延在する該
二次側コアが前記一次側コアに対して進退するシリンダ
型のリニアモータを構成していることを特徴としてい
る。

【００１１】請求項４に係る発明は、請求項１から３の
いずれかに記載のリニアモータであって、前記二次側コ
アの極歯にかみ合うピニオンギヤと、該ピニオンギヤの
回転を検出する回転検出手段とが備えられて、前記回転
検出手段で前記一次側コアと前記二次側コアの相対移動
を検出して、これに基づいて前記リニアモータの動作を
制御する構成となっていることを特徴としている。

【００１２】このようにしてピニオンギヤを二次側コア
の極歯にかみ合わせることによって、二次側コアがラッ
ク歯として機能することとなる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るリニアモータ
の実施の形態の例を、図１ないし図３を参照して説明す
る。

【００１４】［第一の実施の形態］ここでは、まず、例
えば、二次側コアを固定子とし、一次側コアを移動子と
する場合の例を用いて説明する。

【００１５】図１および図２に示すように高力密度型の
リニアモータ１０は、直動軸受１１と、リニアモータ本
体（推力発生部）１２とから構成されている。

【００１６】直動軸受１１は、一方向に延在するレール
１３に沿ってスライダ１４が移動自在に設けられた構成
となっている。レール１３は、レール１３と同等以上の
長さを有したベース板１５に、ボルト１６によって固定
されている。レール１３の両側面には、その軸線方向に
連続する凹溝１３ａが形成されている。図２に示したよ
うに、このレール１３にかみ合うスライダ１４は、断面
視略コ字状で、その両先端部には、それぞれ凹溝１３ａ
に対応した凸部１４ａが形成されており、凸部１４ａの
表面にはベアリングローラー１４ｂが回転自在に備えら
れており、これによって、スライダ１４がレール１３に
沿って移動自在な構成となっている。このスライダ１４
は、ホルダーブラケット１７にボルト１８等の接合手段
によって固定されている。

【００１７】図１および図２に示したように、リニアモ
ータ本体１２は、一次側コア１９と、二次側コア２０と
から構成されている。一次側コア１９は、ボルト２１に
よってホルダーブラケット１７に固定されており、これ
によって一次側コア１９とスライダ１４とが一体化され
ている。図１（ａ）に示したように、一次側コア１９
は、複数（例えば３相の場合は３組）の磁極２２を備え
ている。各磁極２２は、その先端面に複数の極歯２３と
永久磁石２４とが交互に配列されるととともに、鉄芯２
５に励磁コイル２６が巻回された構成となっている。永
久磁石２４は、互いに隣り合うものどうしの極性が交互
になるように配置されている。

【００１８】図１および図２に示したように、二次側コ
ア２０は、一方向に延びる短冊状で、その表面には所定
ピッチで多数の極歯２７が形成された、いわゆるラック
モジュールである。この二次側コア２０の極歯ピッチ
は、一次側コア１９の極歯ピッチに対し、二倍のピッチ
に設定されている。この二次側コア２０は、レール１３
の側面１３ｂに一体に形成されている。

【００１９】このリニアモータ１０は、一次側コア１９
の励磁コイル２６に電流を供給して磁極２２の極歯２３
を励磁すると、磁束が各極歯２３の部分で限定され、二
次側コア２０の極歯２７との相互作用により、大きな推
力を発生するようになっている。この推力によって、一
次側コア１９は二次側コア２０に対し相対移動するが、
その方向は、直動軸受１１のレール１３によってガイド
されることとなる。

【００２０】そして、リニアモータ１０は、ベース板１
５を取付対象となる装置等にボルト等で固定することに
よって、レール１３および二次側コア２０側が固定子と
なり、一次側コア１９およびスライダ１４側が可動子と
なり、ホルダーブラケット１７の上面に例えばロボット
等の各種負荷を取り付けることによって、この負荷を二
次側コア２０の延在する方向に沿って駆動できるように
なっている。

【００２１】上述したような構成のリニアモータ１０で
は、二次側コア２０がレール１３に直接一体に形成され
ているので、二次側コア２０の極歯面と、直動軸受１１
のレール１３との平行度を、二次側コア２０およびレー
ル１３の製作時に確保することができる。したがって、
一次側コア１９と二次側コア２０との間隙の寸法変動を
生じることが無く、推力のばらつきの発生を防止するこ
とができるので、モータの性能が低下することもない。
また、二次側コア２０とレール１３とが直接一体化され
ているので、組立時には一次側コア１９と二次側コア２
０の空隙を管理すれば良く、組付精度も容易に確保する
ことができる。そしてリニアモータ１０を構成する部品
点数を減少させると共に、組付も容易に行うことがで
き、コストを低減することが可能となる。

【００２２】［第二の実施の形態］次に、例えば、一次
側コアを固定子とし、二次側コアを移動子とする場合の
例を用いて説明する。なお、以下の説明において、上記
第一の実施の形態で示したものと共通する構成について
は同符号を付し、その説明を省略する。

【００２３】図３に示すように、リニアモータ３０は、
一方向に延在するレール１３に沿ってスライダー１４が
移動自在に設けられた構成の直動軸受３１と、一次側コ
ア１９と二次側コア２０とから構成されたリニアモータ
本体（推力発生部）３２とから構成されている。このリ
ニアモータ３０においても、二次側コア２０はレール１
３の側面１３ｂに一体に形成されている。

【００２４】このリニアモータ３０では、スライダー１
４と一次側コア１９とがブラケット３５にそれぞれボル
ト（図示なし）等によって固定され、このブラケット３
５がベース板３６にボルト３７によって固定された構成
となっている。

【００２５】このようなリニアモータ３０は、一次側コ
ア１９の励磁コイル２６に電流を供給して磁極２２の極
歯２３を励磁すると、磁束が各極歯２３の部分で限定さ
れ、二次側コア２０の極歯２７との相互作用により大き
な推力を発生し、一次側コア１９と二次側コア２０とが
相対移動する。

【００２６】そして、このベース板３６を取付対象の装
置等に固定することによって、リニアモータ３０は、ス
ライダー１４および一次側コア１９側が固定子となり、
レール１３およびその側面に一体に形成された二次側コ
ア２０側が移動子となる。即ちこのようなリニアモータ
３０は、ロッドが本体に対して伸縮駆動されるシリンダ
ーの如き構成を成している。

【００２７】さらに、リニアモータ３０には、一次側コ
ア１９と二次側コア２０との相対移動を検出する検出機
構４０が備えられている。この検出機構４０は、二次側
コア２０の極歯２７（ラック歯）にかみ合うよう一次側
コア１９側のブラケット３５に設けられたピニオンギヤ
４１と、このピニオンギヤ４１の回転を検出するロータ
リーエンコーダー等の検出部４２と、検出部４２で検出
したデータに基づいて一次側コア１９に供給する電流を
制御する制御部（図示なし）とから構成されている。

【００２８】検出機構４０では、一次側コア１９と二次
側コア２０とが相対移動すると、二次側コア２０にかみ
合うピニオンギヤ４１が回転し、その回転量をロータリ
ーエンコーダー等の検出部４２で検出する。そして、検
出したデータは制御部に伝達され、制御部では、伝達さ
れた検出データによって、一次側コア１９と二次側コア
２０の相対位置、移動速度等を算出し、これに基づいて
一次側コア１９の励磁コイル２６に供給する電流をフィ
ードバック制御するようになっている。

【００２９】上述したような構成のリニアモータ３０に
よれば、前記第一の実施の形態で示したリニアモータ１
０と同様、二次側コア２０がレール１３に直接一体に形
成されているので、二次側コア２０の極歯面と直動軸受
１１のレール１３との平行度を製作時に確保することが
できる。したがって、推力のばらつきの発生を防止して
性能の低下を回避したうえで、組付の容易化およびコス
ト低減を図ることが可能となる。

【００３０】さらに、リニアモータ３０には二次側コア
２０にかみ合うピニオンギヤ４１を備えた検出機構４０
が装備されている。これにより、リニアモータ３０のフ
ィードバック制御を行うことが可能となる。そして、こ
のようにしてピニオンギヤ４１を二次側コア２０の極歯
２７にかみ合わせることによって、二次側コア２０を検
出機構４０のラック歯として用いることができる。した
がって、検出機構４０を装備するに当たって、部品点数
を削減することができ、この点においても組立の容易化
および低コスト化を図ることができる。

【００３１】なお、上記第一および第二の実施の形態に
おいて、二次側コア２０とレール１３とを一体に形成す
る構成としたが、その方法としては、ボルト、接着剤、
溶接等の種々の接合手段で二次側コア２０とレール１３
とを一体に接合するような構成としても良いし、また、
レール１３の側面に二次側コア２０を機械加工等により
直接形成する構成としても良い。

【００３２】また、上記第二の実施の形態において、リ
ニアモータ３０に検出機構４０を備える構成としたが、
もちろん、この検出機構４０は上記第一の実施の形態で
示したリニアモータ１０にも装備することが可能であ
る。

【００３３】さらに、検出機構４０では、一次側コア１
９と二次側コア２０の相対移動を検知できるのであれ
ば、ロータリーエンコーダーに限らず、二次側コア２０
と平行に取り付けた直線型のエンコーダー等、他のもの
を用いることも可能である。

【００３４】この他にも、例えばベース板１５，３６や
ホルダーブラケット１７、ブラケット３５等の形状や構
成等については、上記にあげたものに限定するものでは
なく、他のいかなるものを用いても何ら問題はない。

【００３５】これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない
範囲内であれば、いかなる構成を採用しても良く、また
上記したような構成を適宜選択的に組み合わせたものと
しても良いのは言うまでもない。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係るリ
ニアモータによれば、レールに沿ってスライダが移動自
在に備えられた直動軸受と、磁束を発生する一次側コア
に対向して一方向に延在する二次側コアが設けられた推
力発生部とから構成されて、二次側コアが直動軸受のレ
ールの側面に形成された構成となっている。そして、請
求項２に係るリニアモータによれば、二次側コアが固定
側とされて、一次側コアが可動側とされ、請求項３に係
るリニアモータによれば、一次側コアが固定側とされ
て、二次側コアが可動側とされ、いわばシリンダ型のリ
ニアモータが形成された構成となっている。これによ
り、二次側コアの極歯面と直動軸受のレールとの平行度
を製作時に容易に確保することができる。したがって、
組立時には一次側コアと二次側コアの空隙を管理すれば
良く、組付精度も容易に確保することができる。そして
リニアモータを構成する部品点数を減少させると共に、
組付も容易に行うことができ、コストを低減することが
可能となる。しかも、一次側コアと二次側コアとの間隙
の寸法変動を生じることが無いので、摩擦によって推力
のばらつきの発生を防止することができるので、モータ
の性能が低下することもない。

【００３７】請求項４に係るリニアモータによれば、二
次側コアの極歯にかみ合うピニオンギヤと、その回転を
検出する回転検出手段とが備えられて、回転検出手段で
一次側コアと二次側コアの相対移動を検出して、これに
基づいてリニアモータの動作を制御する構成となってい
る。これにより、リニアモータのフィードバック制御を
行うことが可能となる。そして、ピニオンギヤを二次側
コアにかみ合わせることによって、二次側コアをラック
歯として用いることができるので、部品点数を削減する
ことができ、この点においても組立の容易化および低コ
スト化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るリニアモータの第一の実施の形
態を示す図であって、前記リニアモータの平面図および
正面図である。

【図２】 前記リニアモータの側面図である。

【図３】 本発明に係るリニアモータの第二の実施の形
態を示す図であって、前記リニアモータの側面図および
平面図である。

【図４】 従来のリニアモータの一例を示す図であっ
て、前記リニアモータの正面図および側面図である。

【符号の説明】

１０，３０ リニアモータ １１，３１ 直動軸受 １２，３２ リニアモータ本体（推力発生部） １３ レール １４ スライダ １９ 一次側コア ２０ 二次側コア ２３，２７ 極歯

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前田 豊 三重県伊勢市竹ヶ鼻町100番地 神鋼電機 株式会社伊勢事業所内 (72)発明者 成久 雅章 三重県伊勢市竹ヶ鼻町100番地 神鋼電機 株式会社伊勢事業所内 Ｆターム(参考） 5H641 BB10 BB14 BB18 BB19 GG02 GG03 GG04 GG08 GG24 GG26 GG27 HH02 HH03 HH05 HH08 HH10 HH13 HH14 JA03 JA09 JA18 JB09

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直動型のリニアモータであって、一方向
   に延在するレールに沿ってスライダが移動自在に備えら
   れた直動軸受と、前記レールに対して前記スライダを移
   動させるための推力を発生させる推力発生部とを備える
   とともに、 前記推力発生部は、複数の極歯を備えて前記各極歯が励
   磁される一次側コアと、前記一次側コアの前記極歯に対
   向する多数の極歯が形成されて一方向に延在する二次側
   コアとから構成されて、 前記二次側コアが、前記レールの側面に形成されている
   ことを特徴とするリニアモータ。
2. 【請求項２】 請求項１記載のリニアモータであって、
   前記二次側コアが固定側とされ、前記一次側コアが可動
   側とされて、該一次側コアに負荷が取り付けられる構成
   とされたことを特徴とするリニアモータ。
3. 【請求項３】 請求項１記載のリニアモータであって、
   前記一次側コアが固定側とされ、前記二次側コアが可動
   側とされて、一方向に延在する該二次側コアが前記一次
   側コアに対して進退するシリンダ型のリニアモータを構
   成していることを特徴とするリニアモータ。
4. 【請求項４】 請求項１から３のいずれかに記載のリニ
   アモータであって、前記二次側コアの極歯にかみ合うピ
   ニオンギヤと、該ピニオンギヤの回転を検出する回転検
   出手段とが備えられて、前記回転検出手段で前記一次側
   コアと前記二次側コアの相対移動を検出して、これに基
   づいて前記リニアモータの動作を制御する構成となって
   いることを特徴とするリニアモータ。