JPH0669285B2 - リニアモータの推進装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 （産業上の利用分野） 本発明は、スライダーを所定の移動経路に従って移動さ
せる、いわゆるリニアモータに関するものであり、特に
移動経路に沿って配置された複数のコイルの励磁状態を
制御するリニアモータの推進装置に関する。

（従来の技術） リニアモータは、固定磁極の取り付けられたスライダー
と当該スライダーの移動経路に従って配置された複数の
コイルとの磁気作用を駆動力としている。この複数のコ
イルの励磁状態を制御し、スライダーを目的とする位置
まで円滑に移動させる目的で設置されるものがリニアモ
ータの推進装置である。

従ってリニアモータの推進装置は、基本的構成として、
スライダーに取り付けられた固定磁極とコイルとの相対
位置を検出する検出手段及びその検出手段の検出結果に
応じてコイルに通じる励磁電流を制御する電流制御手段
を備える。

以下、従来のリニアモータの推進装置の構成につき、図
面を参照しつつ簡単に説明する。

第３図は、従来のリニアモータの推進装置の構成を簡略
的に示した概略説明図である。図示するように、移動経
路50に沿って複数のコイル52が一定間隔で規則正しく列
設されている。また、各コイル52のそれぞれの端部に
は、スライダー54に取り付けられた固定磁極56との相対
的位置関係を検出するために、ホール素子58が取り付け
られている。

ホール素子58は磁界の強さに比例した起電力を発生する
特性を有することから、矢印方向からスライダー54が進
入してくるとき、そのスライダー54に取り付けられた固
定磁極56がホール素子58の取り付け位置上に到達したと
き起電力を発生する。従って、このホール素子58の検出
信号を入するコントローラ60は、その起電力を電力増幅
して対応するコイル52に励磁電流を通じることで、固定
磁極56を反発あるいは吸引する磁束を簡単に発生させる
ことができる。

この様に構成されるリニアモータの推進装置により、ス
ライダー54は移動経路50に沿って円滑に移動することが
できる。

（発明が解決しようとする課題） しかし、第３図に示すように、従来のリニアモータの推
進装置は、移動経路50に配置されたコイル52毎にホール
素子58を設け、かつコイル52毎にホール素子58を設け、
かつコイル52毎に励磁電流を制御可能とするように構成
されている。

このため、リニアモータの推進装置のコントローラ60と
移動経路50に配置されるコイル52及びホール素子58との
配線が複雑となっている。この関係は、第３図からも明
らかである。

また、励磁電流の制御をコイル52毎に独立的に実行して
いるため、電流制御に必要なドライバー回路の数がコイ
ル52と同数だけ必要となり、装置を大型化、複雑化さ
せ、価格を高騰させている。これは、移動経路50の延長
に伴って大きな問題となり、リニアモータの導入を拒む
要因ともなっている。

また、第３図に示すように、ホール素子58がコイル52の
端部に配置されており、スライダー54が第３図の矢印方
向に移動する場合には、スライダー54の固定磁極56がコ
イル52上に到達する前に、ホール素子58が固定磁極56の
接近を検出してしまうこととなる。この結果、コイル52
に固定磁極56による誘導起電力が生じる前に、コントロ
ーラ60がコイル52へ励磁電流を供給してしまい、コント
ローラ60に過大な電流（短絡電流）が流れて、装置に大
きな電気的な負荷がかかることになる。

そこで、従来のリニアモータの推進装置においては、コ
ントローラ60内のドライバー回路やコイル52等の電気的
容量を大きく設定しなければならず、装置が大型化して
しまうといった問題があった。

一方、この問題を解決するために、例えば、第３図の点
線で示すように、ホール素子58をコイル52の両端部に夫
々設け、両方のホール素子58が固定磁極56の接近を検出
したとき、即ち、固定磁極56がコイル52上に到達したと
きに、コントローラ60からコイル52へ励磁電流を供給す
るように構成することが考えられるが、この場合には、
より一層、配線が複雑になると共に、装置の価格を上昇
させることになっていた。

本発明は、リニアモータの推進装置に残された上記課題
を解決するためになされたもので、多数必要であった電
流のドライバーやホール素子などの構成要素を減少さ
せ、構成を簡略化し、配線の簡素化及び価格の低減を達
成でき、しかも従来同様にスライダーの円滑な移動を可
能とするリニアモータの推進装置を提供することにあ
る。

（課題を解決するための手段） 即ち、上記課題を解決するためになされた本発明は、 スライダーを所定の移動経路にしたがって移動させるた
めに前記移動経路に沿って配置された複数のコイルを適
宜励磁し、該スライダーに固定された固定磁極を吸引あ
るいは反発する磁界を発生させるリニアモータの推進装
置において、 前記移動経路に沿って配置されたコイルのうち、連続す
る２つのコイルを、夫々が発生する磁界が逆方向となる
ように直列接続したコイル対として構成すると共に、 前記移動経路上の前記各コイル対の中央部付近に、前記
スライダーの固定磁極と当該コイル対との相対位置を検
出するための検出手段を配置し、 前記コイル対毎に設けられ前記検出手段の検出結果に基
づき当該コイル対に供給する励磁電流を制御する励磁電
流供給手段を備えたこと、 を特徴とするリニアモータの推進装置を要旨としてい
る。

（作用） 以上のように構成された本発明のリニアモータの推進装
置においては、移動経路に沿って配置されたコイルのう
ち、連続する２つのコイルを、夫々が発生する磁界が逆
方向となるように直列接続したコイル対として構成して
おり、このコイル対に励磁電流を供給すると、コイル対
を形成する各コイル、つまり、移動経路に沿って連続し
て配置された２つのコイルは異なる磁極の電磁石とな
る。

一方、検出手段は、スライダーの固定磁極とコイル対と
の相対位置を検出するのであるが、この検出手段は、移
動経路上の各コイル対の中央部付近に配置されている。
よって、スライダーが移動経路を何れの方向に移動する
場合でも、スライダーの固定磁極がコイル対を形成する
２つのコイルの何れか一方上に到達したときに、その固
定磁極の接近を検出することとなる。

そして、各コイル対毎に設けられた励磁電流制御手段
が、検出手段の検出結果に基づきその当該コイル対に供
給する励磁電流を制御する。

従って、本発明のリニアモータの推進装置においては、
スライダーが移動経路を何れの方向に移動する場合で
も、スライダーの固定磁極がコイル対を形成する２つの
コイルの何れか一方上に到達したときに、検出手段によ
り固定磁極の接近が検出されることとなり、その検出タ
イミングで励磁電流制御手段がコイル対に励磁電流を供
給しても、コイル対には既に固定磁極による誘導起電力
が生じているため、励磁電流供給手段に短絡電流が流れ
ることが防止されるのである。

以下、本発明のリニアモータの推進装置をより具体的に
説明するために、実施例を挙げて詳述する。

（実施例） 第１図は、実施例の推進装置を採用するリニアモータの
概略斜視図である。図示するように本実施例の推進装置
は、移動経路２上に次のように構成されるコイル対４を
多数列設している。

コイル対４とは、外形が略長方形である２つのコイル4
a、4bの長辺を互いに接合させ、略「８」字形の形状を
している。また、電気的には、２つのコイル4a、4bは、
各コイル4a、4bが発生する磁界が逆方向となるように直
列接続されている。従って、物理的には２つのコイル4
a、4bから構成されているものの、電気的には１つの接
続端子のみを有する構成であり、この接続端子はコント
ローラ６に接続される。

各コイル対４の移動経路縁の中央部、すなわち２つのコ
イル4a、4bの接合部分にはホール素子８が設けられてお
り、ホール素子８の出力端子はコントローラ６に接続さ
れる。

その他の構成要素であるスライダー10及びスライダー10
に取り付けられる固定磁極12の構成は、従来と同一であ
る（第３図参照）。

上記構成及び第１図と第３図との対比から明らかなよう
に、本実施例のリニアモータの推進装置は、移動経路２
上に設けられたコイル数に比較して、コントローラ６と
移動経路２とを連絡する配線が大幅に簡略化されてい
る。すなわち、コントローラ６はコイル対４毎に励磁電
流の制御を実行する機能を有するものであり、２つのコ
イル4a、4b毎に１つの配線で制御が達成される。また、
ホール素子８は、コイル対４毎に設けられるため、上記
同様に２つのコイル4a、4bに対して１つ設けるのみで足
りるのである。

換言するならば、移動経路上に同数のコイルを列設した
ものであっても、従来のリニアモータの推進装置の構成
（第３図）に比較して本実施例のリニアモータの推進装
置は、コントローラ６が励磁電流を制御する対象及び検
出信号を入力するホール素子８は、完全に半減してい
る。

次に、以上のように構成される本実施例のリニアモータ
の推進装置の動作について説明する。

第２図（Ａ）は、実施例のリニアモータの推進装置とス
ライダー10に取り付けられる固定磁極12との間に働く磁
気誘導作用を理解容易とするために、第１図のリニアモ
ータを電磁気的な視点より描いた動作説明図である。ま
た、従来のリニアモータの推進装置との対比が容易とな
るように、第２図（Ｂ）に従来のリニアモータの推進装
置（第３図）を電磁気的に描いた動作説明図を示してい
る。なお、図中のu,v,wは、３相電源の相をしている。

第２図に示すようにスライダー10に取り付けられる固定
磁極12は、移動経路２（50）の方向に沿って交互にＮ
極、Ｓ極を配しており、移動経路２（50）上に配置され
るコイル対４（コイル52）との間に吸引力、反発力を交
互に発生して効率よく移動するように構成されている。
すなわち、移動経路２（50）経路上に配置されるコイル
は、その経路方向に沿って磁気的に眺めるならば、Ｎ
極、Ｓ極と交互に相違する磁界を発生するように励磁さ
れることになる。

この規則性に着目して本実施例のリニアモータの推進装
置は構成されるのであり、予め移動経路に沿って連続す
る２つのコイル4a、4bを、夫々が逆方向の磁界を発生す
るように直列接続してコイル対４を構成している。

このため、コントローラ６からは１つのコイル対４の励
磁電流を制御するのみで、そのコイル対４を構成する２
つのコイル4a、4bの励磁電流の制御が達成される。従っ
て、コントローラ６と移動経路２上のコイル対との配線
数及びコントローラ６の備えるべき励磁電流制御用のド
ライバーの総数は、コイル対４に対して１つを用意する
のみで足り、従来のコントローラ60に比較して大幅な配
線の簡略化、小型化、軽量化、コスト低減が達成されて
いる。

また、ホール素子８も励磁電流の制御対象となるコイル
対４毎に設ければ十分であるため、従来に比較して素子
数が半減し、これに伴い配線の簡略化が達成される。

即ち、本実施例のリニアモータの推進装置においては、
第１図に示すように、ホール素子８をコイル対４を構成
するコイル4a、4bの接合部分に配置するようにしている
ため、スライダー10が移動経路２上を何れの方向に移動
しても、固定磁極12がコイル対４を構成するコイル4a、
4bの何れか一方上に到達したときに、ホール素子８によ
り固定磁極12の接近が検出されることとなる。

従って、ホール素子８により固定磁極12の接近を検出し
たタイミングでコントローラ６がコイル対４に励磁電流
を供給しても、コイル対４には既に固定磁極12による誘
導起電力が生じているため、コントローラ６に短絡電流
が流れることが防止されるのである。

従って、本実施例のリニアモータの推進装置によれば、
コイル対４毎に１個のホール素子８を設けた構成にも関
わらず、短絡電流の発生を防止してコントローラ６の構
成を小型化することができるため、従来の装置に比べて
ホール素子の数を大きく削減して、配線の簡略化が達成
できるのである。

発明の効果 以上実施例を挙げて詳述したように、本発明のリニアモ
ータの推進装置においては、移動経路に沿って配置され
る複数のコイルのうち、連続する２つのコイルを、夫々
が発生する磁界が逆方向となるように直列接続したコイ
ル対として構成すると共に、スライダーの固定磁極とコ
イル対との相対位置を検出する検出手段を、各コイル対
の中央部付近に配置して、各コイル対を励磁電流制御手
段による制御の１単位としている。

従って、本発明のリニアモータの推進装置によれば、制
御対象が半減し、従来コイルの数だけ必要であった電流
のドライバーやホール素子などの構成要素を減少させ、
構成が簡略化される。また、配線の簡素化、装置の軽量
化、コストの低減も達成され、操作性および作業性に優
れたリニアモータの推進装置となる。このため、従来に
比較してリニアモータの移動経路を容易に延長すること
ができ、汎用性に富むシステムを構築することが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例のリニアモータの推進装置を採用するリ
ニアモータの構成概略図、第２図はリニアモータを電磁
気的に描いた動作説明図で（Ａ）図は同実施例の動作説
明図、（Ｂ）図は従来例の動作説明図、第３図は従来の
リニアモータの推進装置を採用するリニアモータの構成
概略図、を示している。 2,50……移動経路、４……コイル対 4a,4b,52……コイル 6,60……コントローラ、8,58……ホール素子 10,54……スライダー、12,56……固定磁極

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スライダーを所定の移動経路にしたがって
   移動させるために前記移動経路に沿って配置された複数
   のコイルを適宜励磁し、該スライダーに固定された固定
   磁極を吸引あるいは反発する磁界を発生させるリニアモ
   ータの推進装置において、 前記移動経路に沿って配置されたコイルのうち、連続す
   る２つのコイルを、夫々が発生する磁界が逆方向となる
   ように直列接続したコイル対として構成すると共に、 前記移動経路上の前記各コイル対の中央部付近に、前記
   スライダーの固定磁極と当該コイル対との相対位置を検
   出するための検出手段を配置し、 前記コイル対毎に設けられ前記検出手段の検出結果に基
   づき当該コイル対に供給する励磁電流を制御する励磁電
   流供給手段を備えたこと、 を特徴とするリニアモータの推進装置。