JP5508181B2 - Linear motor and linear motor device - Google Patents
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Description
本発明は、リニアモータ及びリニアモータ装置に関する。なお、リニアモータ装置は、リニアモータと、当該リニアモータを制御する制御装置とを含む。 The present invention relates to a linear motor and a linear motor device. The linear motor device includes a linear motor and a control device that controls the linear motor.
コイルを有する固定子と、磁石を有する可動子とを備えるリニアモータ、すなわち、磁石移動型のリニアモータが知られている(例えば特許文献1)。特許文献1では、同一経路上に複数の可動子を配置する技術も開示している。
A linear motor including a stator having a coil and a mover having a magnet, that is, a magnet moving type linear motor is known (for example, Patent Document 1).
上記のような、磁石を有する可動子が同一経路上に複数配置されている場合、リニアモータの電源を切った状態、停電が生じた状態、若しくは、サーボフリー状態等の可動子の位置制御がなされていない状態においては、隣り合う可動子同士が磁石の吸引力により接合されてしまうおそれがある。 When a plurality of movers having magnets are arranged on the same path as described above, the position control of the mover such as a state where the power of the linear motor is turned off, a power failure occurs, or a servo-free state is performed. In a state where it is not made, adjacent movers may be joined by the attractive force of the magnet.
隣り合う可動子同士において、一度、磁石が吸着若しくは近接すると、これらの磁石を引き離すには大きな力を必要とする。また、そのような磁石の吸着若しくは近接を防止するために、隣り合う可動子同士が所定の距離以内に近接しないようにストッパ(スペーサ)を設けるとすると、可動子の重量増加、可動子の長さの増加、部材点数の増加等の不都合を招く。 Once adjacent magnets are attracted to or close to each other, a large force is required to separate these magnets. In order to prevent such magnets from adsorbing or approaching, if a stopper (spacer) is provided so that adjacent movers do not come within a predetermined distance, the weight of the mover increases and the length of the mover increases. This causes inconveniences such as an increase in the length and the number of members.
本発明の目的は、磁石を有する可動子間における吸引を抑制できるリニアモータ及びリニアモータ装置を提供することにある。 The objective of this invention is providing the linear motor and linear motor apparatus which can suppress attraction | suction between the needle | movers which have a magnet.
本発明のリニアモータは、所定の経路に沿って配置された複数のコイルを有する固定子と、磁極の向きを交互に逆転させつつ前記所定の経路に沿う方向に配列された複数の磁石をそれぞれ有し、前記所定の経路に沿って前記固定子に対して互いに独立して移動可能且つ互いに追い抜き不可能な複数の可動子と、を有し、前記複数の可動子は、隣り合う可動子間の隣り合う磁石の磁極の向きが互いに同一となるように前記複数の磁石を有している。 The linear motor of the present invention includes a stator having a plurality of coils arranged along a predetermined path and a plurality of magnets arranged in a direction along the predetermined path while alternately reversing the directions of the magnetic poles. A plurality of movers that can move independently of each other along the predetermined path and cannot pass each other, and the plurality of movers are located between adjacent movers. The plurality of magnets are provided so that the magnetic poles of adjacent magnets have the same direction.
好適には、前記隣り合う可動子それぞれにおいて、前記複数の磁石の数は偶数であり、前記隣り合う可動子は、前記所定の経路の一方側への磁極の並び順が互いに逆にされることにより、当該隣り合う可動子間の隣り合う磁石の磁極の向きが互いに同一となっている。 Preferably, in each of the adjacent movable elements, the number of the plurality of magnets is an even number, and in the adjacent movable elements, the arrangement order of the magnetic poles on one side of the predetermined path is reversed. Thus, the directions of the magnetic poles of the adjacent magnets between the adjacent movers are the same.
好適には、前記隣り合う可動子は、少なくとも一方の可動子における前記複数の磁石の数が奇数であることにより、当該隣り合う可動子間の隣り合う磁石の磁極の向きが互いに同一となっている。 Preferably, in the adjacent movers, the number of the plurality of magnets in at least one of the movers is an odd number so that the magnetic pole directions of the adjacent magnets between the adjacent movers are the same. Yes.
好適には、前記奇数の磁石を有する可動子において、一端の磁石は、他の磁石よりも小さい。 Preferably, in the mover having the odd number of magnets, the magnet at one end is smaller than the other magnets.
好適には、前記複数の可動子は、互いに同一の構成である。 Preferably, the plurality of movers have the same configuration.
本発明のリニアモータ装置は、リニアモータと、前記リニアモータの制御を行う制御装置と、を有し、前記リニアモータは、所定の経路に沿って配置された複数のコイルを有する固定子と、磁極の向きを交互に逆転させつつ前記所定の経路に沿う方向に配列された複数の磁石をそれぞれ有し、前記所定の経路に沿って前記固定子に対して互いに独立して移動可能且つ互いに追い抜き不可能な複数の可動子と、を有し、前記複数の可動子は、隣り合う可動子間の隣り合う磁石の磁極の向きが互いに同一となるように前記複数の磁石を有し、前記制御装置は、前記隣り合う可動子の一方が対向するコイルに供給される電流の制御と、前記隣り合う可動子の他方が対向するコイルに供給される電流の制御とを互いに異ならせ、前記隣り合う可動子の双方を前記所定の経路の同一方向へ駆動する。 The linear motor device of the present invention includes a linear motor and a control device that controls the linear motor, and the linear motor includes a stator having a plurality of coils arranged along a predetermined path; Each of the plurality of magnets arranged in a direction along the predetermined path while alternately reversing the direction of the magnetic poles is movable independently of the stator along the predetermined path and overtakes each other. A plurality of movable elements, and the plurality of movable elements have the plurality of magnets so that the directions of magnetic poles of adjacent magnets between adjacent movable elements are the same. The apparatus controls the current supplied to the coil opposed to one of the adjacent movers and the control of the current supplied to the coil opposed to the other of the adjacent movers to each other. Mover Driving towards the same direction of said predetermined path.
好適には、前記複数のコイルは、3相交流電流が印加されるコイルアセンブリを複数構成しており、前記隣り合う可動子それぞれにおいて、前記複数の磁石の数は偶数であり、前記隣り合う可動子は、前記所定の経路の一方側への磁極の並び順が互いに逆にされることにより、当該隣り合う可動子間の隣り合う磁石の磁極の向きが互いに同一となっており、前記制御装置は、前記隣り合う可動子間において、先頭の磁石に対して一定の位置関係にあるコイルアセンブリに供給される3相交流電流の位相を半周期ずらすことにより、前記隣り合う可動子の双方を前記所定の経路の同一方向へ駆動する。 Preferably, the plurality of coils constitute a plurality of coil assemblies to which a three-phase alternating current is applied, and in each of the adjacent movers, the number of the plurality of magnets is an even number, and the adjacent moveable The child is arranged such that the magnetic poles on the one side of the predetermined path are reversed in order so that the directions of the magnetic poles of adjacent magnets between the adjacent movers are the same. Shifts the phase of the three-phase alternating current supplied to the coil assembly having a fixed positional relationship with respect to the leading magnet between the adjacent movers by a half cycle, thereby Drive in the same direction of a given path.
好適には、前記複数のコイルに対向する可動子の磁極の向きを検出する複数のセンサを更に有し、前記制御装置は、前記複数のセンサの検出結果に基づいて、前記隣り合う可動子が対向するコイルに供給される電流の制御を互いに異ならせる。 Preferably, the apparatus further includes a plurality of sensors that detect the directions of the magnetic poles of the movers facing the plurality of coils, and the control device is configured to detect the adjacent movers based on the detection results of the plurality of sensors. The control of the current supplied to the opposing coil is made different from each other.
好適には、前記複数のセンサはそれぞれ、前記磁石の2つ分の前記所定の経路に沿う方向の長さの1/4の距離で離間して前記所定の経路に沿う方向に配置され、磁界の強さ及び向きに応じた信号をそれぞれ出力する1対の磁気感応素子を有する。 Preferably, each of the plurality of sensors is disposed in a direction along the predetermined path with a distance of 1/4 of a length along the predetermined path corresponding to two of the magnets. A pair of magnetically sensitive elements that respectively output signals in accordance with the strength and direction.
本発明によれば、磁石を有する可動子間における吸引を抑制できる。 According to the present invention, the attraction between the movers having magnets can be suppressed.
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係るリニアモータ装置1の概略構成を示す模式的な平面図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic plan view showing a schematic configuration of a
リニアモータ装置1は、リニアモータ3と、リニアモータ3に電力を供給するための複数のドライバ5(図1では一部のみ示す。)と、複数のドライバ5を制御する制御装置7とを有する。なお、リニアモータ装置1全体がリニアモータとして捉えられてもよい。
The
リニアモータ3は、複数のコイルアセンブリ15を有する固定子9と、固定子9に対して移動可能な複数の可動子11とを有している。
The
複数の可動子11は、経路13に沿って、互いに独立に移動可能である。すなわち、複数の可動子11は、互いに連結されていない。また、複数の可動子11は、一列に配列された状態を保つように、すなわち、互いに追い抜き不可能に設けられている。換言すれば、複数の可動子11は、隣り合う可動子11同士が当接し得るように設けられている。なお、複数の可動子11は、例えば、特に図示しないが、レールなどの案内手段に案内され、経路13に沿う方向以外の移動が規制されることにより、経路13に沿って互いに追い抜き不可能に移動する。
The plurality of
複数のドライバ5は、複数のコイルアセンブリ15に供給される電力を互いに独立して制御することを可能とするために、複数のコイルアセンブリ15と同数設けられ、複数のコイルアセンブリに対して1対1で接続されている。なお、複数のコイルアセンブリ15全体で一つのドライバとして捉えられてもよいし、逆に、後述する複数のコイル17毎にドライバが設けられていると捉えられてもよい。各ドライバ5は、制御装置7から入力される制御信号に応じた電力をコイルアセンブリ15に供給する。
The plurality of
制御装置7は、例えば、特に図示しないが、CPU、RAM、ROM及び外部記憶装置を含むコンピュータにより構成されている。制御装置7は、不図示の入力装置から入力される信号及び外部記憶装置に予め記憶されたプログラムに従って、制御信号を複数のドライバ5に出力する。制御装置7は、コイルアセンブリ15に供給する電力を複数の可動子11毎に制御することにより、複数の可動子11の動作(位置、速度、推力など)を個別に制御可能である。
For example, the
図2は、図1の領域IIにおける側面図(リニアモータ3の一部の側面図)である。 FIG. 2 is a side view (partial side view of the linear motor 3) in the region II of FIG.
複数のコイルアセンブリ15は、経路13に沿って等間隔で一列に配列されている。そして、複数の可動子11は、複数のコイルアセンブリ15からなる固定子9に対して所定の間隔で対向するとともに、複数のコイルアセンブリ15に沿って配列されている。
The plurality of
図3(A)は、リニアモータ3の一部を拡大して示す平面図である。図3(B)は、リニアモータ3の一部を拡大して示す側面図である。
FIG. 3A is an enlarged plan view showing a part of the
複数のコイルアセンブリ15は、互いに同一の構成である。各コイルアセンブリ15は、3つのコイル17A〜17C(以下、A〜Cを省略することがある。)と、これら3つのコイル17を保持するコイル保持部材19とを有している。
The plurality of
3つのコイル17は、例えば、互いに同一の構成である。各コイル17は、不図示の線材が複数回巻きまわされることにより構成されている。また、コイル17は、例えば、全体として、扁平で、平面形状が概ね矩形に形成されている。すなわち、コイル17は、図3(A)に示すように、互いに平行な2本の平行部17aと、2本の平行部17aの両端を連結する2つの連結部17bとを有している。なお、コイル17の各部の寸法は適宜に設定されてよい。
For example, the three coils 17 have the same configuration. Each coil 17 is configured by winding a wire (not shown) a plurality of times. The coil 17 is, for example, generally flat and has a planar shape that is generally rectangular. That is, as shown in FIG. 3A, the coil 17 has two
3つのコイル17は、これらコイルの軸方向に直交する方向(径方向)、且つ、平行部17aに直交する方向において配列されている。また、3つのコイル17は、互いに重ならないように、ただし、互いに隣接して配列されている。なお、3つのコイル17同士の距離は適宜に設定されてよい。
The three coils 17 are arranged in a direction (radial direction) orthogonal to the axial direction of these coils and in a direction orthogonal to the
コイル保持部材19は、例えば、概ね板状に形成されている。3つのコイル17は、コイル保持部材19の一主面に沿って配列され、当該一主面に固定されている。なお、コイル17のコイル保持部材19に対する固定は、接着剤若しくはボルト等の適宜な固定部材により行われる。コイル保持部材19の寸法は適宜に設定されてよい。例えば、コイル保持部材19のコイル17の配列方向における大きさは、3つのコイル17の全体としての大きさと同等である(距離L1参照)。
The
コイル保持部材19は、例えば、非磁性体により形成されている。コイル保持部材19が非磁性体により形成されることにより、コイル保持部材19が磁性体により形成された場合に比較して、コイルアセンブリ15の配置位置と非配置位置との間における磁界の強さの変化が緩和され、コギングが抑制される。非磁性体は、例えば、樹脂、木材、アルミニウムである。ただし、コイル保持部材19は、磁性体により形成されてもよい。
The
コイルアセンブリ15は、3つのコイル17を設置面25(図3(B))とは反対側に向けて、コイル保持部材19を設置面25に固定することにより、設置面25に固定されている。また、複数のコイルアセンブリ15は、3つのコイル17の配列方向(平行部17aの配列方向)が複数のコイルアセンブリ15の配列方向(経路13に沿う方向)に一致するように配置されている。
The
なお、コイル保持部材19の設置面25に対する固定は、ボルト等の適宜な固定手段により行われる。設置面25は、例えば、リニアモータ装置1が設けられる機器の適宜な部位、若しくは、リニアモータ装置1が設けられる施設の床面である。
The
複数の可動子11は、後述するように、磁極の向きを除いては、互いに同一の構成である。各可動子11は、複数の磁石21と、複数の磁石21を保持する磁石保持部材23とを有している。
As will be described later, the plurality of
複数の磁石21は、互いに同一の構成である。各磁石21は、例えば、概ね薄型の直方体状に形成されており、その厚み方向(図3(A)及び図3(B)におけるZ軸方向)において磁化されている。磁石21の寸法は適宜に設定されてよい。例えば、磁石21の長手方向の大きさは、コイル17の平行部17aの長さと同等である。また、例えば、磁石21の短手方向の大きさは、コイルアセンブリ15の経路13に沿う方向(図3(A)及び図3(B)のX方向)における大きさ(距離L1参照)の1/4程度(コイル17のX方向における大きさの3/4程度)である。
The plurality of
複数の磁石21は、磁化の方向に直交する方向に、より具体的には、磁石21の短手方向に配列されている。また、複数の磁石21は、磁極の向きが交互に逆転するように配列されている。なお、図3(B)においては、各磁石21の2つの磁極のうち、設置面25側の磁極をN又はSの記号により示している。
The plurality of
複数の磁石21は、偶数個(本実施形態では12個)配列されている。換言すれば、可動子11は、互いに磁極の向きが反対の2つの磁石21からなる磁石対を複数対(本実施形態では6対)有している。
An even number (12 in this embodiment) of the plurality of
可動子11において、偶数個(本実施形態では4個)の磁石21の配列方向の大きさと、3つのコイル17の配列方向の大きさとは同等である(距離L1参照)。なお、複数の磁石21は、等間隔で配列されており、その間隔は適宜に設定されてよい。
In the
磁石保持部材23は、例えば、概ね板状に形成されている。複数の磁石21は、磁石保持部材23の一主面に沿って配列され、当該一主面に固定されている。なお、磁石21の磁石保持部材23に対する固定は、接着剤若しくはボルト等の適宜な固定部材により行われる。磁石保持部材23の寸法は適宜に設定されてよい。例えば、磁石保持部材23の磁石21の配列方向における大きさは、複数(本実施形態では12個)の磁石21の全体としての大きさと同等である(距離L2参照)。
The
磁石保持部材23は、例えば、磁性体により形成されている。ただし、磁石保持部材23は、非磁性体により形成されてもよい。磁石保持部材23が磁性体により形成されている場合には磁束を大きくすることができる。磁石保持部材23が非磁性体により形成されている場合には可動子11の周囲に磁界を広げることができる。なお、磁石保持部材23は、磁性体と非磁性体とを組み合わせて構成されてもよい。
The
可動子11は、複数の磁石21を固定子9に対向させて、固定子9から所定距離離間して配置されている。可動子11は、上述のように、適宜な案内手段により移動可能に保持されることなどにより、固定子9に対して一定の距離を保ちつつ、経路13に沿う方向(図3(A)及び図3(B)ではX方向)に移動する。
The
経路13に沿う方向において、可動子11の大きさ(L2)及びコイルアセンブリ15の間隔(L3)は、可動子11が常に少なくとも一つのコイルアセンブリ15の少なくとも一部に対向するように設定される。
すなわち、距離L2>距離L3となるように設定される。
In the direction along the
That is, the distance L2> the distance L3.
より好適には、可動子11の大きさ(L2)及びコイルアセンブリ15の間隔(L3)は、可動子11が常に少なくとも一つのコイルアセンブリ15に少なくともコイルアセンブリ15の1つ分の大きさで対向するように設定される。
すなわち、距離L2≧距離L1+距離L3となるように設定される。
More preferably, the size (L2) of the
That is, the distance L2 ≧ the distance L1 + the distance L3.
より好適には、可動子11の大きさ(L2)及びコイルアセンブリ15の間隔(L3)は、可動子11が常に少なくとも一つのコイルアセンブリ15の全体に対向するように設定される。
すなわち、距離L2≧距離L1×2+距離L3となるように設定される。
なお、本実施形態では、距離L2=距離L1×2+距離L3である。
More preferably, the size (L2) of the
That is, the distance L2 ≧ the distance L1 × 2 + the distance L3.
In this embodiment, distance L2 = distance L1 × 2 + distance L3.
コイルアセンブリ15間の距離L3は、適宜な大きさとされてよい。ただし、距離L3は、磁石21、若しくは、1対の磁石21の、コイルアセンブリ15の配列方向(図3(A)及び図3(B)ではX方向)の大きさの倍数であることが好ましい。2以上のコイルアセンブリ15により一の可動子11を駆動するときにおいて、コイルアセンブリ15に供給される電力の制御を同期させることが容易化されるからである。
The distance L3 between the
図4は、隣り合う可動子同士における磁極及び制御に係る関係を示す概念的な側面図である。なお、図4では、図3と同様に、磁石21の磁極のうち、コイルアセンブリ15側の磁極のみがN又はSの記号により示されている。
FIG. 4 is a conceptual side view showing the relationship between magnetic poles and control between adjacent movers. In FIG. 4, only the magnetic poles on the
また、説明の便宜上、図4においては、紙面左側の可動子11及びコイルアセンブリ15にはAの付加符号を付し、紙面右側の可動子11及びコイルアセンブリ15にはBの付加符号を付す。さらに、可動子11Aの複数の磁石21のうち、可動子11B側の端部の磁石21にはAeの付加符号を付し、可動子11Bの複数の磁石21のうち、可動子11A側の端部の磁石21にはBeの付加符号を付す。なお、付加符号は、説明中、適宜に省略されることがある。
For convenience of explanation, in FIG. 4, the
複数の可動子11は、上述のように、互いに同一の構成である。ただし、複数の可動子11は、経路13に沿う方向の向きが交互に逆転するように経路13において配置されている。換言すれば、隣り合う可動子11A及び11Bにおいては、複数の磁石21の磁極の並び順が逆になっている。
As described above, the plurality of
従って、隣り合う可動子11A及び11B間において隣り合う磁石21(磁石21Ae及び磁石21Be)は、磁極の向きが互いに同一となっている。従って、隣り合う可動子11A及び11B同士は磁力により反発し合う。図4において図示していない他の可動子11についても同様である。
Therefore, the magnets 21 (magnets 21Ae and 21Be) adjacent between the
なお、経路13が閉ループの場合においては、この関係が全ての可動子11において例外なく成立するように、複数の可動子11の数は偶数であることが好ましい。
In the case where the
可動子11を駆動するときには、可動子11に対向するコイルアセンブリ15の3つのコイル17に3相の交流電圧が印加される。磁石21の磁束はコイル17の平行部17aをZ方向に通過し、平行部17aにはY方向に電流が流れるから、フレミングの左手の法則に従って、磁石21とコイル17との間にはX方向の力が生じる。そして、可動子11は、3相交流電流に同期した速度でX方向に移動する。
When the
例えば、可動子11Aにおいて例示するように、3つのコイル17A、17B及び17Cには、順に、U相、W相及びV相の交流電流が供給される。U相、V相及びW相の交流電流は、2π/3ずつ位相がずれた交流電流である。例えば、交流電流が正弦関数で表わされるものであるとすると、U相、V相及びW相の交流電流は、sin(ωt)、sin(ωt−2π/3)、sin(ωt−4π/3)と表わされる。
For example, as illustrated in the
制御装置7は、可動子11Aとコイルアセンブリ15Aとの位置関係が所定の基準関係となるときにt=0+2π/ω×m(mは整数)となるように、コイルアセンブリ15Aに3相交流電流を供給する(なお、以下では、2π/ω×mを省略する。)。基準関係は、例えば、可動子11Aの磁界の位相が0+2πn(nは整数)となる位置に、U相の交流電流(sin(ωt))が印加されるコイル17が位置する位置関係から適宜に選択されてよい。このような位置は、一対の磁石21の経路13に沿う方向の長さ毎に存在する。
The
また、制御装置7は、可動子11Aがコイルアセンブリ15Aに対して所定の制御範囲Rg内に存在するときに、電力をコイルアセンブリ15Aに供給する。換言すれば、制御装置7は、可動子11Aが、コイルアセンブリ15Aに対して設定された制御範囲Rgへ侵入し始めたことを制御開始条件としてコイルアセンブリ15Aに対する電力の供給を開始し、可動子11Aが制御範囲から退出し終えたことを制御終了条件として電力の供給を停止する。
Further, the
制御範囲Rgは、適宜に設定されてよい。例えば、制御範囲Rgは、コイルアセンブリ15Aの経路13に沿う方向の長さよりも大きくてもよいし、小さくてもよい。また、制御範囲Rgは、隣り合うコイルアセンブリ15同士で隣接していてもよいし、離間していてもよいし、一部が重複していてもよい。制御範囲Rgは、コイルアセンブリ15Aを中心として設定されていてもよいし、コイルアセンブリ15Aに対して経路13に沿う方向のいずれか一方に偏って設定されていてもよい。また、制御範囲Rgは、可動子11Aの侵入を判定するときと可動子11の退出を判定するときとで境界位置が異なっていてもよい。
The control range Rg may be set as appropriate. For example, the control range Rg may be larger or smaller than the length in the direction along the
図4においては、制御範囲Rgがコイルアセンブリ15Aの直上領域に設定されている場合を例示している。すなわち、制御装置7は、可動子11Aがコイルアセンブリ15Aに対して少なくとも一部において対向している間、コイルアセンブリ15Aに対して電力を供給する。
FIG. 4 illustrates a case where the control range Rg is set in the region immediately above the
なお、制御範囲Rgの説明から理解されるように、t=0は電力の供給開始時点を意味するものではない。電力の供給開始時点において、時間tは、このときの可動子11Aとコイルアセンブリ15Aとの位置関係と、上述した基準関係との磁界の位相における位相差θだけt=0から遡った時点に設定される。すなわち、電力の供給開始時点にける位相は、t=0における位相−位相差θである。もちろん、位相差θ=0となるように、制御範囲Rgの境界位置と基準関係とが適宜に設定されてもよい。位相差θは、制御装置7、製造者若しくはユーザにより予め算出され、制御装置7に保持されている。
As understood from the description of the control range Rg, t = 0 does not mean the power supply start time. At the start of power supply, the time t is set to a time point that is retroactive from t = 0 by the phase difference θ in the phase of the magnetic field between the positional relationship between the
可動子11A及びコイルアセンブリ15Aを例にとって説明したが、可動子11B及びコイルアセンブリ15Bにおいても同様に、3相交流電流が供給される。ただし、可動子11A及びコイルアセンブリ15Aにおける電力供給制御と全く同じ電力供給制御を可動子11B及びコイルアセンブリ15Bにおいて行うと、可動子11Bは可動子11Aと同一方向へ移動することができない。これは、磁極の並びが逆であること、換言すれば、可動子11Aと可動子11Bとでは磁界の位相が半周期(π)ずれていることからである。
Although the
そこで、制御装置7は、概念的には、コイルアセンブリ15Aに供給する3相交流電流から半周期ずれた3相交流電力をコイルアセンブリ15Bに供給する。すなわち、コイルアセンブリ15Bの3つのコイル17A、17B及び17Cは、順に、sin(ωt−π)、sin(ωt−2π/3−π)、sin(ωt−4π/3−π)の交流電流が供給される。これは、三角関数の性質から明らかなように、3つのコイル17に、順に、−U相、−W相及び−V相の交流電流が供給されるのと等価である。これにより、矢印y1及びy2により示すように、可動子11A及び可動子11Bは、同一方向へ移動する。
Therefore, the
より具体的には、制御装置7は、可動子11Bがコイルアセンブリ15Bの制御範囲Rgに侵入すると、可動子11Aがコイルアセンブリ15Aの制御範囲Rgに侵入したときと同様に、電力の供給開始時点における位相を算出する。ただし、このとき、制御装置7は、コイルアセンブリ15Aに対する電力の供給開始時点における位相を半周期ずらした位相をコイルアセンブリ15Bに対する電力の供給開始時点における位相とする。そして、制御装置7は、その位相が与えられたU相、W相、V相の交流電流をコイルアセンブリ15Bに供給する。なお、これは、隣り合う可動子11Aと11Bとの間で、先頭の磁石21に対して一定の位置関係にあるコイルアセンブリ15に供給される電力を半周期ずらすことと等価である。
More specifically, when the
なお、以上の説明から明らかなように、一つのコイルアセンブリ15に着目した場合においては、制御装置7は、可動子11Aが制御範囲Rg内にあるときと、可動子11Bが制御範囲Rg内にあるときとで、互いに異なる制御を行い、可動子11A及び可動子11Bを同一方向に移動させることになる。
As is clear from the above description, when attention is paid to one
例えば、コイルアセンブリ15Bは、可動子11Bがコイルアセンブリ15Bの制御範囲Rgから退出した後、可動子11Aがコイルアセンブリ15Bの制御範囲Rgに侵入してきたときには、可動子11Bのときの−U相、−W相及び−V相の交流電流に代えて、U相、W相及びV相の交流電流が供給される。
For example, when the
また、可動子11が逆方向に駆動される場合においては、3相交流電流の順番が逆方向となる。例えば、可動子11Aを矢印y1とは逆方向に駆動するときには、コイルアセンブリ15Aの3つのコイル17A、17B及び17Cには、順に、−V相、−W相及び−U相の交流電流(基準関係若しくは制御範囲Rg等の設定によってはV相、W相及びU相の交流電流)が供給される。
When the
図3に示すように、リニアモータ装置1は、複数の可動子11の位置を個別に特定するために、複数のセンサ27を有している。センサ27は、自己の直上領域に位置する可動子11の位置、移動方向及び磁極の並び順、若しくは、これらを特定可能な情報を検出し、その検出結果を制御装置7に出力する。
As shown in FIG. 3, the
経路13に沿う方向において、可動子11の大きさ(L2)及びセンサ27の間隔(L4)は、可動子11が常に少なくとも一つのセンサ27に対向するように設定される。
すなわち、距離L2>距離L4(若しくはL2≧L4)となるように設定される。
In the direction along the
That is, the distance L2> the distance L4 (or L2 ≧ L4) is set.
本実施形態では、複数のセンサ27は、複数のコイルアセンブリ15と同数設けられ、コイルアセンブリ15に対して経路13に沿う方向の一方側に隣接して配置されている。換言すれば、複数のセンサ27は、コイルアセンブリ15同士の間隔(L3)と、コイルアセンブリ15の大きさ(L1)とを足し合わせた間隔(L1+L3)で配置されている。上述のように、本実施形態では、距離L2≧距離L1×2+距離L3であるから、距離L2>距離L4の要件は満たされる。
In the present embodiment, the plurality of
制御装置7は、複数のセンサ27の検出結果に基づいて、各コイルアセンブリ15に対する、そのコイルアセンブリ15付近の可動子11の位置、移動方向及び磁極の並び順を特定することができる。これにより、制御装置7においては、可動子11が制御範囲Rg内に位置するか否かの判定、及び、可動子11の磁極の並び順及び位置に応じた3相交流電流の供給等が可能となる。
Based on the detection results of the plurality of
図5は、センサ27の構成を模式的に示す側面図である。
FIG. 5 is a side view schematically showing the configuration of the
センサ27は、センサ基板29と、センサ基板29に設けられたA相ホール素子31A及びB相ホール素子31B(以下、単に「ホール素子31」といい、これらを区別しないことがある。)とを有している。
The
センサ基板29は、例えば、プリント配線基板により構成されており、接着剤若しくはボルト等の適宜な固定部材により、設置面25に対して固定されている。
The
2つのホール素子31は、経路13に沿う方向(図5ではX方向)において、互いに離間して配置されている。2つのホール素子31の間隔Pbは、例えば、1対の磁石21の、経路13に沿う方向の長さPaの1/4である。
The two
図6(A)及び図6(B)は、ホール素子31の検出信号の時間変化の例を示している。より具体的には、図6(A)及び図6(B)それぞれにおいて、「A相」と付された図は、A相ホール素子31Aの検出信号(A相信号)の時間変化を示し、「B相」と付された図は、B相ホール素子31Bの検出信号(B相信号)の時間変化を示している。図6(A)及び図6(B)において、横軸は時間(若しくは可動子11のセンサ27に対する移動距離)を示し、縦軸は検出信号の信号レベル(例えば電圧)を示している。
FIGS. 6A and 6B show examples of temporal changes in the detection signal of the
ホール素子31は、自己の位置における磁界の強さ及び磁界の向きに応じた信号レベルの検出信号を出力する。例えば、磁界が大きいほど信号レベルの絶対値は大きくなり、磁界の向きに応じて信号レベルの正負が変化する。
The
また、ホール素子31の位置において、磁界の強さは、当該位置と磁石21との距離により決定され、磁界の向きは、当該位置に近接する磁石21の磁極の向きにより決定される。
Further, at the position of the
従って、可動子11が経路13に沿って移動すると、ホール素子31の検出信号の信号レベルは変化する。例えば、ホール素子31にS極が近づいたときには信号レベルは正方向に大きくなり、ホール素子31からS極が遠ざかったときには信号レベルは小さくなり、ホール素子31にN極が近づいたときには信号レベルは負方向に大きくなる。なお、S極及びN極と、信号レベルの正負との関係は逆であってもよい。
Therefore, when the
このように、可動子11が経路13に沿って移動すると、ホール素子31は、一対の磁石21の、経路13に沿う方向の長さPaを1周期(2π)とする正弦波(余弦波)の信号を生成する。
As described above, when the
2つのホール素子は、経路13に沿う方向において、長さPaの1/4の大きさの距離Pbで離間している。従って、可動子11が経路13に沿う方向の一方へ移動するときには、A相信号及びB相信号の一方が他方に対して1/4周期で遅れ、可動子11が経路13に沿う方向の他方へ移動するときには、A相信号及びB相信号の他方が一方に対して1/4周期で遅れる。
The two Hall elements are separated by a distance Pb that is ¼ of the length Pa in the direction along the
制御装置7は、A相信号及び/又はB相信号の信号レベルの変化が生じたことに基づいて、可動子11がセンサ27と重なる位置に到達したことを特定できる。また、逆に、制御装置7は、A相信号及び/又はB相信号の信号レベルの変化が消失したことに基づいて、可動子11がセンサ27と重なる位置を通り過ぎたことを特定できる。
The
制御装置7は、A相信号及び/又はB相信号の波数をカウントすることにより、1対の磁石21の長さ単位で、可動子11がセンサ27に到達してからの可動子11の移動距離(位置)を特定することができる。若しくは、制御装置7は、A相信号及び/又はB相信号の半波長の数をカウントすることにより、1個の磁石21の長さ単位で、可動子11がセンサ27に到達してからの可動子11の移動距離(位置)を特定することができる。
The
制御装置7は、A相信号及び/又はB相信号の信号レベル、又は、A相信号とB相信号との信号レベルの差に基づいて、上記の1対の磁石21若しくは1個の磁石21の長さ単位の移動距離(位置)を更に分解して、可動子11の移動距離(位置)を特定することができる。
Based on the signal level of the A-phase signal and / or the B-phase signal, or the difference in signal level between the A-phase signal and the B-phase signal, the
制御装置7は、上記の波数のカウント及び信号レベルに基づいて特定される移動距離を微分することにより、可動子11の速度を算出することができる。
The
制御装置7は、A相信号とB相信号とのいずれの位相が遅れているかを判定することにより、可動子11がいずれの方向へ移動しているかを判定することができる。
The
制御装置7は、可動子11がセンサ27に到達したときのA相信号及び/又はB相信号の信号レベルの正負により、可動子11の先頭の磁石21の磁極の向きを特定できる。
The
制御装置7は、センサ27とコイルアセンブリ15との位置関係を予め保持しており、当該位置関係と、上述した可動子11のセンサ27に対する位置とに基づいて、可動子11のコイルアセンブリ15(若しくは制御範囲Rg)に対する位置を特定できる。同様に、制御装置7は、各コイルアセンブリ15(若しくは制御範囲Rg)に対する、可動子11の速度、移動方向、先頭の磁極の向きを特定できる。
The
図7は、複数の可動子11を経路13に沿う方向の同一方向へ駆動するときに、制御装置7が実行する一のコイルアセンブリ15に対する電力供給制御の処理の手順を概念的に示すフローチャートである。
FIG. 7 is a flowchart conceptually showing a procedure of power supply control processing for one
ステップS1では、制御装置7は、センサ27の検出結果に基づいて、コイルアセンブリ15に対して設定された制御範囲Rgに可動子11が侵入したか否かを判定し、侵入したと判定するまで待機する。そして、制御装置7は、侵入したと判定したときは、ステップS2に進む。
In step S <b> 1, the
なお、このとき検出結果が参照されるセンサ27は、本実施形態では、コイルアセンブリ15に対して経路13に沿う方向の一方側に隣接したセンサ27と、その反対側において他のコイルアセンブリ15に隣接したセンサ27の2つである。図3を参照して説明したL2>L4の関係等から理解されるように、制御範囲Rgに位置する可動子11は、これら2つのセンサの少なくとも一方に対向する。
In this embodiment, the
ステップS2及びS3では、制御装置7は、センサ27の検出結果に基づいて、可動子11の先頭の磁石21の磁極の向きを特定し、その特定した磁極の向きに応じて、電力供給開始時点の位相(t=0の位相−位相差θ)を設定する(2種の位相から選択する。)。これにより、図4を参照して説明したように、電力供給開始時点の位相は、先頭の磁石21のコイルアセンブリ15側の磁極がNのときとSのときとで半周期(π)ずらされ、可動子11の磁極の並び順に関わらず、可動子11は同一方向に移動する。
In steps S2 and S3, the
具体的には、例えば、以下のように電力供給開始時点の位相を選択する。制御装置7は、デフォルトの磁極(例えばN)に対応する電力供給開始時点の位相を保持している。ステップS2では、制御装置7は、先頭の磁石21のコイルアセンブリ15側の磁極がデフォルトの磁極か否か判定する。
Specifically, for example, the phase at the start of power supply is selected as follows. The
デフォルトの磁極と判定された場合は、制御装置7は、ステップS4に進む。また、デフォルトの磁極でないと判定された場合は、制御装置7は、ステップS3を経由してステップS4に進む。ステップS3では、制御装置7は、デフォルトの電力供給開始時点の位相を半周期(π)ずらすことにより、当該位相を変更する。
If it is determined as the default magnetic pole, the
ステップS4では、3相交流電流をコイルアセンブリ15に供給する。このときの電力開始時点の位相は、ステップS3を経由していないときはデフォルトの位相であり、ステップS3を経由したときはステップS3において変更された位相である。
In step S4, a three-phase alternating current is supplied to the
ステップS5では、制御装置7は、センサ27の検出結果に基づいて、可動子11が制御範囲Rgから退出したか否かを判定し、退出したと判定するまで電力供給を維持する。そして、制御装置7は、退出したと判定したときは、ステップS1に戻る。
In step S5, the
なお、図7においては、移動方向制御、速度制御、若しくは、位置制御等の制御の詳細については省略されている。制御装置7は、コイルアセンブリ15毎、若しくは、可動子11毎に異なる角速度の電流を供給し、複数の可動子11を独立に(互いに異なる速度で)駆動することができる。制御装置7は、例えば、可動子11に割り振られたIDがセンサにより読み出されることなどにより複数の可動子11を識別できる。
In FIG. 7, details of control such as movement direction control, speed control, or position control are omitted. The
以上の実施形態によれば、リニアモータ3は、経路13に沿って複数配置されたコイル17を有する固定子9と、経路13に沿って固定子9に対して互いに独立して移動可能且つ互いに追い抜き不可能な複数の可動子11とを有する。複数の可動子11は、磁極の向きを交互に逆転させつつ経路13に沿う方向に配列された複数の磁石21をそれぞれ有する。また、複数の可動子11は、隣り合う可動子11間の隣り合う磁石21の磁極の向きが互いに同一となるように複数の磁石21を有している。
According to the above embodiment, the
従って、図4を参照して説明したように、隣り合う可動子11A及び11B同士は、端部の磁石21Aeと磁石21Beとが反発し合う。従って、可動子11間の吸着若しくは近接が抑制される。その結果、隣り合う可動子11同士が所定の距離以内に近接しないようにストッパを設けることは不要であり、可動子11の軽量化、可動子11の短小化、部材点数の削減等が図られる。ただし、可動子11は、可動子11同士が衝突したときの衝撃を緩和したり、衝突から磁石21を保護したりする目的で、緩衝部材などのストッパに類似する部材が取り付けられていてもよい。
Therefore, as described with reference to FIG. 4, the
隣り合う可動子11それぞれにおいて、複数の磁石21の数は偶数であり、隣り合う可動子11は、経路13の一方側への磁極の並び順が互いに逆にされることにより、当該隣り合う可動子11間の隣り合う磁石21の磁極の向きが互いに同一となっている。
In each of the
すなわち、可動子11は、磁極の向きが互いに逆向きの磁石21の対を1又は複数有する。従って、可動子11の端部において磁界が乱れたり、駆動力にあまり寄与しない不必要な磁界が生じたりすることが抑制される。
That is, the
複数の可動子11は、互いに同一の構成である。従って、コスト削減が図られる。また、磁石21の長さ及び数も同等であるから、コイル17に対する電力供給制御の多くの部分を複数の可動子11間において共通化させることができ、電力供給制御の設計が容易化される。例えば、実施形態では、図4を参照して説明したように、電力供給開始時点の位相を半周期ずらすだけでよい。
The plurality of
また、本実施形態のリニアモータ装置1は、リニアモータ3と、リニアモータ3の制御を行う制御装置7とを有する。リニアモータ3は、経路13に沿って複数配置されたコイル17を有する固定子9と、経路13に沿って固定子9に対して互いに独立して移動可能且つ互いに追い抜き不可能な可動子11とを有する。複数の可動子11は、磁極の向きを交互に逆転させつつ経路13に沿う方向に配列された複数の磁石21をそれぞれ有する。また、複数の可動子11は、隣り合う可動子11間の隣り合う磁石21の磁極の向きが互いに同一となるように複数の磁石21を有する。制御装置7は、隣り合う可動子11の一方が対向するコイル17に供給される電流の制御と、隣り合う可動子11の他方が対向するコイル17に供給される電流の制御とを互いに異ならせ、隣り合う可動子11の双方を経路13の同一方向へ駆動する。
The
上記のように隣り合う可動子11間で異なる制御を行うことにより、隣り合う可動子11同士は、複数の磁石21の配置構成(数、磁極の並び順等)を互いに異ならせることができる。その結果、隣り合う可動子11間の隣り合う磁石21の磁極の向きを同一にすることも容易化される。
By performing different control between the
複数のコイル17は、3相交流電流が印加されるコイルアセンブリ15を複数構成している。隣り合う可動子11それぞれにおいて、複数の磁石21の数は偶数である。隣り合う可動子11は、経路13の一方側への磁極の並び順が互いに逆にされることにより、隣り合う可動子11間の隣り合う磁石21の磁極の向きが互いに同一となっている。制御装置7は、隣り合う可動子11間において、先頭の磁石21に対して一定の位置関係にあるコイルアセンブリ15に供給される3相交流電流の位相を半周期ずらすことにより、隣り合う可動子11の双方を経路13の同一方向へ駆動する。
The plurality of coils 17 constitutes a plurality of
従って、上述したように、磁石21の対が配列された、好適な磁界を形成する可動子11を用いて、隣り合う可動子11A及び11Bの隣り合う磁石21Ae及び21Beの磁極の向きを同一とするリニアモータ3を運用することができる。
Therefore, as described above, the magnetic poles of the adjacent magnets 21Ae and 21Be of the adjacent
リニアモータ装置1は、複数のコイル17に対向する可動子11の磁極の向きを検出する複数のセンサ27を更に有する。制御装置7は、複数のセンサ27の検出結果に基づいて、隣り合う可動子11が対向するコイル17に供給される電流の制御を互いに異ならせる。
The
従って、制御装置7は、複数の可動子11の数若しくは向きなどの変更に柔軟に対応して、リニアモータ3の制御を行うことができる。例えば、可動子11の数や可動子11それぞれの磁極の並び等を予め把握しておき、その把握した数及び並び順に基づいて制御を行う場合に比較して、可動子11を増加させたり、減少させたりすることを簡便に行うことができる。
Therefore, the
複数のセンサ27はそれぞれ、磁石21の2つ分の経路13に沿う方向の長さPaの1/4の距離Pbで離間して経路13に沿う方向に配置され、磁界の強さ及び向きに応じた信号をそれぞれ出力する1対のホール素子31を有する。
The plurality of
従って、可動子11の位置、速度、移動方向、及び、磁石21の並び順等を精度よく検出し、リニアモータ3の制御に資することができる。
Therefore, the position of the
(第2の実施形態)
図8は、第2の実施形態のリニアモータ103の要部を示す模式的な側面図であり、第1の実施形態の図4に相当する。
(Second Embodiment)
FIG. 8 is a schematic side view showing the main part of the
リニアモータ103の可動子111は、第1の実施形態の可動子11に補助磁石221を加えた構成となっている。補助磁石221は、可動子11内において、経路13(図1参照)の一方側(図8では紙面右側)端部に設けられ、隣の磁石21と磁極の向きが逆方向になるように設けられている。換言すれば、可動子11は、磁極の向きを交互に逆転させつつ経路13に沿う方向(図8ではX方向)に配列された奇数個の磁石(21及び221)を有している。
The
複数の可動子111は、互いに同一の構成である。また、第1の実施形態では、隣り合う可動子11A及び11Bは、経路13に沿う方向において互いに逆向きに配置されたが、本実施形態においては、複数の可動子111は、経路13に沿う方向において互いに同一の向きに配置される。
The plurality of
従って、隣り合う可動子111の間においては、補助磁石221と、補助磁石221と磁極の向きが同一の磁石21とが隣り合うことになる。
Therefore, between the
補助磁石221は、経路13に沿う方向における大きさPdが、磁石21の経路13に沿う方向における大きさPcよりも小さく設定されている。好適には、Pdは、Pcの1/4〜3/4であり、より好適には、Pdは、Pcの1/2である。なお、他の寸法及び材質等に関しては、補助磁石221は、磁石21と同一である。
The size Pd of the
上述のように、複数の可動子111は、互いに同一の構成及び同一の向きとされていることから、制御装置7(図1参照)は、各コイルアセンブリ15に対して、いずれの可動子11が対向しているかに係らずに同様の制御(速度制御等は除く)を行う。すなわち、制御装置7は、第1の実施形態における制御から、図7を参照して説明したステップS2及びS3を省略した制御を行い、電力供給開始時の位相を変更することは行わない。
As described above, since the plurality of
なお、制御装置7は、補助磁石221の存在を考慮せずに、第1の実施形態の隣り合う可動子11の一方(例えば可動子11A)に対する制御と同様の制御を行ってもよいし、補助磁石221の存在により可動子111における磁界の周期が2π×Pd/Pa延びていることを加味した制御を行ってもよい。
The
以上の第2の実施形態によれば、複数の可動子111は、隣り合う可動子111間の隣り合う磁石(21、221)の磁極の向きが互いに同一となるように複数の磁石(21、221)を有していることから、第1の実施形態と同様の効果を奏する。すなわち、隣り合う可動子111同士の吸着若しくは近接が抑制される。
According to the second embodiment described above, the plurality of
隣り合う可動子111は、複数の磁石(21、221)の数が奇数であることにより、当該隣り合う可動子111間の隣り合う磁石(21、221)の磁極の向きが互いに同一となっている。従って、例えば、第1の実施形態のように、隣り合う可動子11の向きを互いに逆向きにし、その向きに応じて異なる電力供給制御を行う必要がない。
The
可動子111において、一端の磁石(221)は、他の磁石(21)よりも小さい。従って、上述のように、磁石の数が奇数である場合には、磁界の乱れが生じる等の不都合があるが、そのような不都合の発生が抑制される。
In the
前記複数の可動子は、互いに同一の構成である。従って、第1の実施形態と同様に、コスト削減が図られる。また、コイル17に対する電力供給制御を複数の可動子111間において共通化させることができる。
The plurality of movers have the same configuration. Therefore, the cost can be reduced as in the first embodiment. In addition, power supply control for the coil 17 can be made common among the plurality of
(固定子の変形例)
図9は、第1及び第2の実施形態の固定子の変形例を示す側面図である。
(Modification of stator)
FIG. 9 is a side view showing a modification of the stator according to the first and second embodiments.
変形例の固定子209においては、コイル保持部材219は、経路13に沿う方向において複数のコイルアセンブリ215に亘る大きさを有し、複数のコイルアセンブリ215のコイル17を保持している。すなわち、コイル保持部材219は、複数のコイルアセンブリ215に対して共通に設けられている。
In the
このようなコイル保持部材219は、コイル保持部材19とは逆に、磁性体により構成されることが好ましい。コイル保持部材219は、コイルアセンブリ215間においても存在していることから、コイル保持部材219が磁性体であることにより、コイルアセンブリ215間における磁界が小さくなることによるコギングは生じにくい。その一方で、磁束が効率的に導かれ、推進力が増大されることが期待される。
Such a
なお、コイル保持部材219は、例えば、鉄等の金属により板状に形成されている。コイル保持部材219は、実施形態における設置面25を兼ねていてもよい。すなわち、リニアモータが設けられる機器又は施設の一部であってもよい。
The
(第3の実施形態)
図10は、第3の実施形態のリニアモータ303の一部を示す斜視図である。
(Third embodiment)
FIG. 10 is a perspective view showing a part of the
リニアモータ303は、第1の実施形態のリニアモータ3と同様に、複数のコイルアセンブリ315を有する固定子309と、固定子309に対して経路に沿う方向(図10ではX方向)に移動可能な複数の可動子311とを有している。なお、図10では、一部のみを示している。
Similar to the
コイルアセンブリ315は、第1の実施形態と同様に、経路に沿う方向に配列され、3相交流電流が供給される3つのコイル317A、317B及び317C(以下、A〜Cを省略することがある。)を有している。ただし、3つのコイル317は、軸方向(開口方向)を経路に沿う方向に一致させて配置されている。
Similarly to the first embodiment, the coil assembly 315 is arranged in a direction along the path, and the three
可動子311は、第1の実施形態と同様に、磁極の向きを交互に逆転させつつ経路に沿う方向に配列された複数の磁石321を有している。ただし、複数の磁石321は、コイル317の外周面に対向している。また、複数の磁石321からなる磁石列は、コイルアセンブリ15を挟んで対向するように2組設けられている。これら2組の磁石列は、互いに同一の磁極を対向させている。
Similar to the first embodiment, the
このようなリニアモータ303においても、隣り合う可動子111間の隣り合う磁石321の磁極の向きを同一にすることにより、第1及び第2の実施形態と同様の効果が奏される。すなわち、可動子111同士の吸着若しくは近接が抑制される。
Also in such a
本発明は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。 The present invention is not limited to the above embodiment, and may be implemented in various aspects.
リニアモータの形式は、実施形態に例示したものに限定されない。例えば、リニアモータは、フレミングの左手の法則に従う力を利用するものでなく、磁石の吸着力を利用するものであってもよいし、双方を利用するものであってもよい。なお、磁石の磁化の方向も、経路に直交する方向に限定されず、リニアモータの形式に応じた適宜な方向とされてよい。例えば、磁化の方向は、経路に沿う方向とされてもよい。 The form of the linear motor is not limited to that exemplified in the embodiment. For example, the linear motor may not use a force that follows Fleming's left-hand rule, but may use a magnet's attractive force, or may use both. The direction of magnetization of the magnet is not limited to the direction orthogonal to the path, and may be an appropriate direction according to the type of the linear motor. For example, the direction of magnetization may be a direction along the path.
また、実施形態のように、フレミングの左手の法則を利用する場合においても、リニアモータの形式は、種々のものとされてよい。例えば、リニアモータは、固定子の複数のコイルが、軸方向を経路に直交する方向に向け、互いに一部を重複させつつ経路に沿って配列され、可動子の複数の磁石が、コイルに対して軸方向に対向するものであってもよい。また、例えば、リニアモータは、固定子の複数のコイルが、軸方向を経路に沿う方向に一致させて配列され、可動子の複数の磁石が、コイルの内周面に対向し、可動子が複数のコイルの開口内を通過するものであってもよい。 Moreover, even when the Fleming's left-hand rule is used as in the embodiment, the linear motor may have various types. For example, in a linear motor, a plurality of coils of a stator are arranged along a path with an axial direction in a direction orthogonal to the path and partially overlapping each other. And may be opposed in the axial direction. Further, for example, in the linear motor, the plurality of coils of the stator are arranged with the axial direction aligned with the direction along the path, the plurality of magnets of the mover are opposed to the inner peripheral surface of the coil, and the mover is It may pass through the openings of a plurality of coils.
実施形態では、3つのコイルを有するコイルアセンブリを、所定の間隔で複数配置した。しかし、コイルアセンブリは、4つ以上のコイルから構成されてもよい。また、経路全体に亘って同一間隔で複数のコイルが配置され、コイルアセンブリという概念が成立しない固定子が構成されてもよい。 In the embodiment, a plurality of coil assemblies having three coils are arranged at a predetermined interval. However, the coil assembly may be composed of four or more coils. A plurality of coils may be arranged at the same interval over the entire path, and a stator that does not hold the concept of a coil assembly may be configured.
経路に沿う方向の所定長さにおける磁石の数とコイルの数との比は、4対3に限定されない。例えば、2対3であってもよい。また、複数の磁石は、経路に沿う方向における長さ等が互いに同一でなくてもよい。 The ratio of the number of magnets and the number of coils in a predetermined length in the direction along the path is not limited to 4 to 3. For example, it may be 2 to 3. The plurality of magnets may not have the same length in the direction along the path.
なお、ドライバの構成及び制御装置の制御も、当然に、リニアモータの形式に応じて適宜に設定されてよい。 Of course, the configuration of the driver and the control of the control device may be appropriately set according to the type of the linear motor.
リニアモータは、全ての可動子において、隣り合う可動子間の隣り合う磁石の磁極の向きが同一となっていなくてもよい。換言すれば、リニアモータは、特許請求の範囲において特定されている「複数の可動子」とは別の可動子(隣り合う可動子間の隣り合う磁石の磁極の向きが互いに異なる可動子)を含んでいてもよい。 In the linear motor, in all the movers, the directions of the magnetic poles of the adjacent magnets between the adjacent movers may not be the same. In other words, the linear motor is different from the “plurality of movers” specified in the claims (movers having different magnetic pole directions of adjacent magnets between adjacent movers). May be included.
複数の可動子は、磁石の数が互いに同一でなくてもよい。また、複数の可動子は、偶数個の磁石を有するものと、奇数個の磁石を有するものとが混在していてもよい。第2の実施形態では、奇数個の磁石の一端の磁石(221)を他の磁石(21)よりも小さくしたが、奇数個の磁石は、互いに同一の大きさであってもよい。 The plurality of movers may not have the same number of magnets. Moreover, the thing which has an even number of magnets, and the thing which has an odd number of magnets may be mixed in the some needle | mover. In the second embodiment, the magnet (221) at one end of the odd number of magnets is made smaller than the other magnets (21), but the odd number of magnets may be the same size.
コイルアセンブリに供給される電流の制御が隣り合う可動子間において異なる場合、その相違は、半周期ずれるだけのものに限定されない。例えば、隣り合う可動子の一方のみにおいて第2の実施形態の補助磁石221が配置されている場合においては、電流は、隣り合う可動子間において、補助磁石の長さに応じた位相差で位相がずらされてよい。また、例えば、隣り合う可動子間において、磁石の数若しくは磁石の数とコイルの数との比等が異なる場合にも制御は異なるものとなる。
When the control of the current supplied to the coil assembly is different between the adjacent movers, the difference is not limited to the one that is shifted by a half cycle. For example, when the
制御装置は、コイルアセンブリに供給される電力の制御を、全てのコイルアセンブリに対して個別に実行可能でなくてもよい。例えば、経路の一の位置におけるコイルアセンブリと、経路の他の位置におけるコイルアセンブリとに対して、同一の制御がなされてもよい。 The controller may not be able to individually control the power supplied to the coil assemblies for all coil assemblies. For example, the same control may be performed on the coil assembly at one position of the path and the coil assembly at another position of the path.
センサは、実施形態に例示したものに限定されない。例えば、センサは、光学式のものであってもよいし、磁気感応素子を一つのみ有するものであってもよい。また、磁気感応素子は、ホール素子に限定されず、例えば、磁気抵抗素子であってもよい。センサが2つの磁気感応素子を有するものである場合、磁気感応素子の間隔は、一対の磁石の経路方向の長さの1/4に限定されない。例えば、磁気感応素子の間隔が一対の磁石の経路方向の長さの1/8であっても、同様の検出を行うことができる。ただし、1/4の長さであれば、精度よく可動子の位置を特定することができる。 The sensor is not limited to those exemplified in the embodiment. For example, the sensor may be an optical type or may have only one magnetic sensitive element. Further, the magnetic sensitive element is not limited to the Hall element, and may be a magnetoresistive element, for example. When the sensor has two magnetic sensitive elements, the distance between the magnetic sensitive elements is not limited to ¼ of the length in the path direction of the pair of magnets. For example, the same detection can be performed even when the distance between the magnetic sensitive elements is 1/8 of the length of the pair of magnets in the path direction. However, if the length is 1/4, the position of the mover can be specified with high accuracy.
リニアモータの経路は、閉ループ状のものであってもよいし、両端を有するものであってもよい。また、リニアモータの経路の形状は、図1に例示したようなシンプルなものに限定されず、多種多様の曲線及び直線を組み合わせた複雑なものであってもよい。リニアモータの経路は、平面的なものに限定されず、立体的なものであってもよい。例えば、図1に例示した経路の一部に勾配があってもよい。また、経路は、載置面に設置されるものに限定されず、リニアモータが設けられる機器若しくは施設に応じて適宜に設定されてよい。例えば、経路は、天井若しくは壁面に設置されてもよい。 The path of the linear motor may be a closed loop or may have both ends. Further, the shape of the path of the linear motor is not limited to the simple one illustrated in FIG. 1, and may be a complicated one combining various curves and straight lines. The path of the linear motor is not limited to a planar one, and may be a three-dimensional one. For example, a part of the route illustrated in FIG. 1 may have a gradient. Further, the route is not limited to the one installed on the placement surface, and may be appropriately set according to the device or facility where the linear motor is provided. For example, the route may be installed on a ceiling or a wall surface.
1…リニアモータ、9…固定子、11…可動子、13…経路、17…コイル、21…磁石。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
磁極の向きを交互に逆転させつつ前記所定の経路に沿う方向に配列された複数の磁石をそれぞれ有し、前記所定の経路に沿って前記固定子に対して互いに独立して移動可能且つ互いに追い抜き不可能な複数の可動子と、
を有し、
前記複数の可動子は、隣り合う可動子間の隣り合う磁石の磁極の向きが互いに同一となるように前記複数の磁石を有している
リニアモータ。 A stator having a plurality of coils arranged along a predetermined path;
Each of the plurality of magnets arranged in a direction along the predetermined path while alternately reversing the direction of the magnetic poles is movable independently of the stator along the predetermined path and overtakes each other. Impossible movers,
Have
The plurality of movers have the plurality of magnets such that the directions of magnetic poles of adjacent magnets between adjacent movers are the same.
前記隣り合う可動子は、前記所定の経路の一方側への磁極の並び順が互いに逆にされることにより、当該隣り合う可動子間の隣り合う磁石の磁極の向きが互いに同一となっている
請求項1に記載のリニアモータ。 In each of the adjacent movers, the number of the plurality of magnets is an even number,
The adjacent movers have the same direction of the magnetic poles of the adjacent magnets between the adjacent movers by reversing the order of the magnetic poles on one side of the predetermined path. The linear motor according to claim 1.
請求項1に記載のリニアモータ。 2. The adjacent movers have an odd number of the plurality of magnets in at least one of the movers so that the directions of the magnetic poles of adjacent magnets between the adjacent movers are the same. The linear motor described in 1.
請求項3に記載のリニアモータ。 The linear motor according to claim 3, wherein in the mover having the odd number of magnets, a magnet at one end is smaller than another magnet.
請求項1〜4のいずれか1項に記載のリニアモータ。 The linear motor according to claim 1, wherein the plurality of movers have the same configuration.
前記リニアモータの制御を行う制御装置と、
を有し、
前記リニアモータは、
所定の経路に沿って配置された複数のコイルを有する固定子と、
磁極の向きを交互に逆転させつつ前記所定の経路に沿う方向に配列された複数の磁石をそれぞれ有し、前記所定の経路に沿って前記固定子に対して互いに独立して移動可能且つ互いに追い抜き不可能な複数の可動子と、
を有し、
前記複数の可動子は、隣り合う可動子間の隣り合う磁石の磁極の向きが互いに同一となるように前記複数の磁石を有し、
前記制御装置は、前記隣り合う可動子の一方が対向するコイルに供給される電流の制御と、前記隣り合う可動子の他方が対向するコイルに供給される電流の制御とを互いに異ならせ、前記隣り合う可動子の双方を前記所定の経路の同一方向へ駆動する
リニアモータ装置。 A linear motor;
A control device for controlling the linear motor;
Have
The linear motor is
A stator having a plurality of coils arranged along a predetermined path;
Each of the plurality of magnets arranged in a direction along the predetermined path while alternately reversing the direction of the magnetic poles is movable independently of the stator along the predetermined path and overtakes each other. Impossible movers,
Have
The plurality of movers have the plurality of magnets such that the directions of the magnetic poles of adjacent magnets between adjacent movers are the same,
The control device makes the control of the current supplied to the coil facing one of the adjacent movers different from the control of the current supplied to the coil facing the other of the adjacent movers, A linear motor device that drives both adjacent movers in the same direction of the predetermined path.
前記隣り合う可動子それぞれにおいて、前記複数の磁石の数は偶数であり、
前記隣り合う可動子は、前記所定の経路の一方側への磁極の並び順が互いに逆にされることにより、当該隣り合う可動子間の隣り合う磁石の磁極の向きが互いに同一となっており、
前記制御装置は、前記隣り合う可動子間において、先頭の磁石に対して一定の位置関係にあるコイルアセンブリに供給される3相交流電流の位相を半周期ずらすことにより、前記隣り合う可動子の双方を前記所定の経路の同一方向へ駆動する
請求項6に記載のリニアモータ装置。 The plurality of coils constitutes a plurality of coil assemblies to which a three-phase alternating current is applied,
In each of the adjacent movers, the number of the plurality of magnets is an even number,
In the adjacent movers, the magnetic poles arranged on one side of the predetermined path are reversed in order so that the magnetic poles of the adjacent magnets between the adjacent movers are the same. ,
The control device shifts the phase of the three-phase alternating current supplied to the coil assembly having a fixed positional relationship with respect to the leading magnet between the adjacent movers by a half cycle. The linear motor device according to claim 6, wherein both are driven in the same direction of the predetermined path.
前記制御装置は、前記複数のセンサの検出結果に基づいて、前記隣り合う可動子が対向するコイルに供給される電流の制御を互いに異ならせる
請求項6又は7に記載のリニアモータ装置。 A plurality of sensors for detecting the orientation of the magnetic poles of the mover facing the plurality of coils;
The linear motor device according to claim 6, wherein the control device varies the control of currents supplied to coils facing the adjacent movers based on detection results of the plurality of sensors.
請求項8に記載のリニアモータ装置。 Each of the plurality of sensors is disposed in a direction along the predetermined path and spaced apart by a distance of ¼ of the length in the direction along the predetermined path for two of the magnets. The linear motor device according to claim 8, further comprising a pair of magnetically sensitive elements that output signals corresponding to directions.
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