JP6854158B2 - リニアモータ - Google Patents

Description

本発明は、固定子と可動子との一方に永久磁石を、他方にコイルを含んで構成されるリニアモータに関する。

コアに巻回されたコイルと永久磁石との一方が固定子に配列され、他方が可動子に配設されたリニアモータでは、固定子と可動子との間の磁気吸引力の影響が問題とされており、例えば、下記特許文献に記載されたリニアモータでは、可動子に対して互いに反対方向に磁気吸引力を働かせることでその磁気吸引力の影響を排除しようとしている。

特開２０１５−１３０７５４

しかしながら、上記特許文献に記載されたリニアモータでは、可動子に対しては、反対方向の磁気吸引力がある程度相殺されるものの、可動子を挟んで向かいあう固定子の２つの部分の各々には、磁気吸引力は依然として作用することになり、磁気吸引力の影響を排除するという点では、上記特許文献に記載されたリニアモータは、必ずしも充分であるとは言えない。
本発明は、そのような観点からなされたものであり、固定子と可動子との間に作用する磁気吸引力の影響が充分に小さくされたリニアモータを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明のリニアモータは、
基体と、
一方向に延び、コアに巻回されたコイルと永久磁石との一方が配列された固定子と、
その固定子に沿って前記一方向に移動し、前記コイルと前記永久磁石との前記一方と向かい合うようにして前記コイルと前記永久磁石との他方が配設された可動子と、
前記基体上に備えられ、前記可動子を前記一方向に移動可能に案内するガイド機構と
を備え、
前記永久磁石を第１永久磁石とした場合において、前記固定子に、前記第１永久磁石とは別の永久磁石である第２永久磁石が前記一方向に配列され、前記可動子に、前記第１永久磁石とは別の永久磁石である第３永久磁石が、前記第２永久磁石と向かい合い、かつ、前記第２永久磁石との間で磁気反発力を発生させるようにして配設されたリニアモータであって、
前記固定子が、互いに間隔を隔てて対向しその対向する方向においてそれぞれが前記基体と間隔を隔てる１対の対向部を備えるとともに、それら１対の対向部の間を前記可動子が移動するように構成され、
前記１対の対向部の各々に、前記第２永久磁石が配列され、それぞれが前記第３永久磁石として機能する１対の第３永久磁石が、それら１対の対向部の各々に配列された前記第２永久磁石と向かい合うようにして、前記可動子に配設される。

本発明のリニアモータによれば、固定子と可動子との間に、第１永久磁石とコアとの間に発生する磁気吸引力と、第２永久磁石と第３永久磁石との間に発生する磁気反発力（斥力）とが作用するため、磁気吸引力による影響を小さくすることが可能となる。つまり、当該リニアモータ自体や、当該リニアモータが採用される装置の剛性を低くすることができるのである。

実施例のリニアモータを示す斜視図である。 実施例のリニアモータの断面を模式的に示す断面図である。 実施例のリニアモータの作用を説明するための概念図である。

以下、本発明を実施するための形態として、実施例であるリニアモータを、図を参照しつつ詳しく説明する。なお、本発明のリニアモータは、下記実施例の他、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の形態で実施することができる。

［Ａ］実施例のリニアモータの構成
実施例のリニアモータは、図１に示すように、一方向に延びる固定子１０と、その固定子１０に沿って一方向に移動可能な可動子１２とを含んで構成されている。ちなみに、図では、一方向、すなわち、可動子１２の移動方向を、白抜き矢印で示している。

固定子１０は、間隔を隔てて互いに対向する１対の対向部１４と、それら対向部１４を下部において繋ぐ連結部１６とを有する溝形（チャンネル形）のものとされている。言い換えれば、断面形状において、上方に開口するコ字状のものとされている。可動子１２は、１対の対向部１４の間を移動するようにされている。つまり、本リニアモータは、いわゆるＴ型リニアモータとされている。

図１におけるIIＡの断面を模式的に示す図２（ａ）およびIIＢの断面を模式的に示す図
２（ｂ）を参照しつつ説明すれば、１対の対向部１４の各々の中間には、それぞれが可動子１２を駆動させるための永久磁石である複数の第１永久磁石１８が、一方向に配列されている。それら第１永久磁石１８に対向するように、可動子１２には、それぞれが電磁鋼板を積層してなる３つのコア２０と、それらコア２０にそれぞれ巻回された３つのコイル２２が配設されている。

第１永久磁石１８は、図２（ａ）に示すように、配列方向において、極性が交互に反対となるように、言い換えれば、Ｎ極，Ｓ極が交互に並ぶように、配列されており、３つのコイル２２に３相交流の電流を供給することによって、可動子１２は、一方向に移動する。つまり、本リニアモータは、３相のリニアモータとされている。

一方で、固定子１０の１対の対向部１４の各々には、第１永久磁石１８を上下に挟むようにして、第１永久磁石１８とは別の永久磁石である第２永久磁石２４が、２列に配列されている。そして、可動子１２には、それら第２永久磁石２４と向かい合うように、第３永久磁石２６が、コイル２２を上下に挟むようにして左右１対ずつ配設されている。

図２（ｂ）に示すように、左側の対向部１４に配列された第２永久磁石２４は、それらのいずれもがＮ極を内側に向けるようにして配列されており、逆に、右側の対向部１４に配列された第２永久磁石２４は、それらのいずれもがＳ極を内側に向けるようにして配列されている。それに対して、左側の対向部１４の第２永久磁石２４と向かい合う第３永久磁石２６、すなわち、可動子１２の左側に配設された第３永久磁石２６は、Ｎ極を外側に向けるようにして配設され、右側の対向部１４の第２永久磁石２４と向かい合う第３永久磁石２６、すなわち、可動子１２の右側に配列された第３永久磁石２６は、Ｓ極を外側に向けるようにして配設されている。つまり、本リニアモータでは、第２永久磁石２４と第３永久磁石２６とが、同じ極どうしが向かい合うようにされているのである。

なお、一方向における第２永久磁石２４の配列ピッチと第１永久磁石１８の配列ピッチとは、同じとされており（図においてＰで示すピッチである。）、かつ、一方向において、第２永久磁石２４と第１永久磁石１８とが同じ位置に位置するように、それぞれが配列されている。

［Ｂ］実施例のリニアモータの作用
実施例のリニアモータの作用を説明する前提として、一般的なリニアモータの作用について説明する。図３（ａ）に示すように、実施例のリニアモータもそうであるが、一般的なリニアモータでは、可動子１２のコア２０と、固定子１０に配列された第１永久磁石１８のうちのコア２０と向かい合うものとの間に、磁気吸引力（図では、白抜き矢印で示している）が作用する。この磁気吸引力は、コイル２２に通電されてない場合にも生じる力である。

一般的に、当該リニアモータが搭載される装置では、固定子が、基体３０に固定支持され、可動子１２が、当該リニアモータによって移動させられる移動体３２に固定支持される。移動体３２は、基体３０に設けられたガイドによって案内されて、一方向に移動可能とされている。詳しく言えば、図３（ａ）では、基体３０にはガイドとしての１対のレール３４が敷設されており、１対のレール３４の各々と係合する１対のスライド３６が移動体３２に設けられている。つまり、それらレール３４，スライド３６を含んで構成されるガイド機構を介して、移動体３２は基体３０に対して移動可能とされている。

上記ガイド機構は、比較的強固なものとされているが、例えば、図に示すように固定子１０が連結部１６において基体３０に固定支持されているような場合には、上述の磁気吸引力によって、１対の対向部１４の各々が、図の２点鎖線で示すように、内側に傾くことが予想される。その傾きを防止しようとすれば、例えば、図における左側の部分に２点鎖線で示すように、対向部１４に対して、ステー４０を設けたり、或いは、図における右側の部分に２点鎖線で示すように、対向部１４自身の厚みを大きくするといった配慮が必要となる。また、当該装置の組み付けにおいて、磁気吸引力の作用により、その組み付けの作業性は悪いものとなる。

上記磁気吸引力の影響に配慮して、実施例のリニアモータでは、上述の第２永久磁石２４，第３永久磁石２６が設けられている。実施例のリニアモータでは、図３（ｂ）に黒塗り矢印で示すように、第２永久磁石２４と第３永久磁石２６との間に磁気反発力（いわゆる斥力である）が発生し、その磁気反発力は、上述の磁気吸引力の少なくとも一部を相殺するように作用する。

上記磁気反発力の作用によって、実施例のリニアモータでは、固定子１０自体の剛性、また、基体３０が固定子１０を固定支持するための構造の剛性を、比較的低いものとすることが可能となる。ひいては、当該リニアモータの小型化，当該リニアモータが搭載される装置の小型化を実現することができ、その装置の組み付けの作業を容易化することが可能となるのである。

なお、実施例のリニアモータでは、第２永久磁石２４の配列ピッチと第１永久磁石１８の配列ピッチとが等しくされていることから、可動子１２の位置に応じた上記磁気吸引力と上記磁気反発力とのバランスの変動が、小さく押えられている。

［Ｃ］変形例
上記実施例のリニアモータは、固定子１０に、可動子１２の駆動用の永久磁石である第１永久磁石１８が配列され、コア２０およびコイル２２が可動子１２に配設されているが、本発明は、コアおよびコイルが固定子に配列され、それらコアおよびコイルと対向するように駆動用の永久磁石が可動子に配列されているリニアモータにも適用可能である。

また、上記実施例のリニアモータは、固定子１０が１対の対向部１４を有して可動子１２がそれら対向部１４の間を移動するリニアモータ、すなわち、いわゆるＴ型のリニアモータであるが、本発明は、そのようなリニアモータではなく、例えば、固定子に単に一列に、可動子駆動用の永久磁石、或いは、コアおよびコイルが配列され、可動子の片側に、それらと向かい合うように、コアおよびコイル、或いは、可動子駆動用の永久磁石が配設されたようなモータ、すなわち、いわゆるＦ型のリニアモータにも適用可能である。

上記実施例のリニアモータは、固定子１０の１つの対向部１４において、第１永久磁石１８を挟むようにして第２永久磁石２４が２列に配列され、可動子１２において、それら２列の第２永久磁石２４と向かいあうように、上下に２つの第３永久磁石２６が配設されていたが、本発明のリニアモータは、いずれかの列の第２永久磁石２４を排除し、その排除した列の第２永久磁石２４と向かい合っていた２つの第３永久磁石２６を排除してもよい。具体的には、実施例のリニアモータでは、１対の対向部１４の下端側に連結部１６が配置されているため、下方側の列の第２永久磁石２４を排除し、かつ、下方側の第３永久磁石２６を排除しても、１対の対向部１４が内側に傾くことを、ある程度充分に抑制することが可能である。

上記実施例のリニアモータでは、複数の第２永久磁石２４が一方向に配列されていたが、１本の長い第２永久磁石が配置されていてもよい。このような態様も、第２永久磁石が一方向に配列された一態様と考えることができる。また、上記実施例のリニアモータでは、一方向に比較的長い第３永久磁石２６が配設されていたが、比較的短い複数の第３永久磁石を一方向に複数並ぶように配設してもよい。

１０：固定子 １２：可動子 １４：対向部 １６：連結部 １８：第１永久磁石 ２０：コア ２２：コイル ２４：第２永久磁石 ２６：第３永久磁石 ３０：基体 ３２：移動体 ３４：レール ３６：スライド ４０：ステー

Claims (6)

1. 基体と、
   一方向に延び、コアに巻回されたコイルと永久磁石との一方が配列された固定子と、
   その固定子に沿って前記一方向に移動し、前記コイルと前記永久磁石との前記一方と向かい合うようにして前記コイルと前記永久磁石との他方が配設された可動子と、
   前記基体上に備えられ、前記可動子を前記一方向に移動可能に案内するガイド機構と
   を備え、
   前記永久磁石を第１永久磁石とした場合において、前記固定子に、前記第１永久磁石とは別の永久磁石である第２永久磁石が前記一方向に配列され、前記可動子に、前記第１永久磁石とは別の永久磁石である第３永久磁石が、前記第２永久磁石と向かい合い、かつ、前記第２永久磁石との間で磁気反発力を発生させるようにして配設されたリニアモータであって、
   前記固定子が、互いに間隔を隔てて対向しその対向する方向においてそれぞれが前記基体と間隔を隔てる１対の対向部を備えるとともに、それら１対の対向部の間を前記可動子が移動するように構成され、
   前記１対の対向部の各々に、前記第２永久磁石が配列され、それぞれが前記第３永久磁石として機能する１対の第３永久磁石が、それら１対の対向部の各々に配列された前記第２永久磁石と向かい合うようにして、前記可動子に配設されたリニアモータ。
2. 前記第１永久磁石が前記固定子に配列され、前記コイルが前記可動子に配設された請求項１に記載のリニアモータ。
3. 前記第２永久磁石が、前記固定子に、前記コイルと前記第１永久磁石との前記一方を挟むようにして２列に配列され、
   前記第３永久磁石が、前記可動子に、前記第２永久磁石の各々の列と向かい合うように、前記コイルと前記第１永久磁石との前記他方を挟むようにして配設された請求項１または請求項２に記載のリニアモータ。
4. 前記可動子の移動方向において、前記第２永久磁石の配列のピッチと、前記固定子に配列された前記コイルと前記第１永久磁石との前記一方の配列のピッチとが、等しくされた請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載のリニアモータ。
5. 前記固定子が、基体に固定支持され、前記可動子が、前記基体に設けられたガイドに案内されて前記一方向に移動可能な移動体に固定支持されるようにして用いられる請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載のリニアモータ。
6. 前記磁気反発力によって、前記第１永久磁石と前記コアとの間に発生する磁気吸引力の少なくとも一部が相殺されるように構成された請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載のリニアモータ。

Images