JPH08275493A

JPH08275493A - 自動扉用リニアモータ

Info

Publication number: JPH08275493A
Application number: JP7070239A
Authority: JP
Inventors: Jun Saito; 潤斎藤; Hironobu Hori; 堀　　宏展; Tomohito Kajiyama; 智史梶山; Koji Matsukawa; 浩司松川
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1995-03-28
Filing date: 1995-03-28
Publication date: 1996-10-18

Abstract

(57)【要約】【目的】リニアモータ及びリニアモータと扉との連結部
の構造の単純化を図り、エンジン部が小型化され、可動
子の動作に伴うリード線の断線が起こらないリニアモー
タを提供する。【構成】電磁石１４で構成された固定子ブロックＢに沿
って永久磁石１からなる可動子ブロックＡが移動する。
可動子ブロックＡは、厚み方向において異極に着磁され
た永久磁石１を長手方向に沿って一定間隔で同一方向の
磁極面の極性が交互に異なるよう配置してある。固定子
ブロックＢは、固定子ベース２と、略コ字状の継鉄を積
層して形成された鉄心３とこの鉄心３に巻回されたコイ
ル４とからなる電磁石１４と、ホール素子５とを有す
る。また、ハンガーブロック７の内面には固定子ブロッ
クＢのコイル４に給電を行うコントローラ１１が取り付
けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動扉の開閉動力源と
して用いられる自動扉用リニアモータに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の自動扉のエンジン部は、回転モー
タとベルトによって扉を駆動させる構成になっていた。
しかし、減速器、ベルト等の部品が必要であるので、複
雑な構造となるとともに小型化が難しいという問題点が
あった。このため、最近ではリニアモータを用いて扉の
開閉操作を行うものが利用されはじめている。このリニ
アモータには可動コイル型のブラシレスモータ（無整流
子電動機）が用いられ、ホール素子により固定子側の磁
極の変化を検知し可動子側のコイルへの通電を切り換え
る構成となっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、可動コ
イル型のブラシレスモータの場合、モータへの電力供給
はコイルに接続されたリード線を介して行われるため、
ドアに連結された可動子が開閉操作を行う際に電力供給
用のリード線を伸縮させる構造を持たざるをえない。こ
のため、リード線の断線が起こったり、リード線の配線
が複雑になるという問題がある。

【０００４】本発明は上記事由に鑑みて為されたもので
あり、その目的は、リニアモータ及びリニアモータと扉
との連結部の構造の単純化を図り、エンジン部が小型化
され、また、可動子の動作に伴うリード線の断線が起こ
らない自動扉用リニアモータを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、上記
目的を達成するために、厚み方向において異極に着磁さ
れた永久磁石を長手方向に沿って一定間隔で同一方向の
磁極面の極性が交互に異なるように配置した可動子ブロ
ックと、永久磁石の磁極面に対向する両側片を持つ略コ
字状の鉄心の夫々の側片に逆巻きにしてコイルを巻装し
前記両側片を前記永久磁石の前記磁極面に対向させる電
磁石を長手方向に複数個列設して形成された電磁石部と
前記可動子ブロックの移動に伴って可動子の磁極を判別
するホール素子と該ホール素子の判別結果に基づいて前
記各電磁石の前記コイルに交互に正負の電圧を印加する
給電部とを有して成る固定子ブロックと、前記固定子ブ
ロックを下向きに取付け固定するエンジンケースと、扉
を吊り下げると共に前記可動子ブロックを上向きに取り
付けてエンジンケースの長手方向に走行自在に懸下され
たハンガーブロックとを備えることを特徴とする。

【０００６】請求項２の発明は、可動子ブロックが、配
置された二つの永久磁石を備え、夫々の永久磁石が各電
磁石における鉄心の両側片の先端面と永久磁石の上面の
着磁面とを対向させてハンガーブロック上に取り付けた
ことを特徴とする。請求項３の発明は、エンジンケース
が、樹脂で形成された固定子ブロックのベース部の両端
を係止固定するための二つの突起状係止部を一体的に有
し、前記各突起状係止部の先端部分に内方へ上昇傾斜す
るテーパ面を設けたことを特徴とする。

【０００７】請求項４の発明は、固定子ブロックのベー
ス部に凹部を設け、前記凹部にホール素子ブロックを装
着したことを特徴とする。請求項５の発明は、エンジン
ケースが、固定子ブロックの両側面を覆うようにして前
記固定子ブロックを挟んで挟持する突起状係止部を一体
的に有することを特徴とする。

【０００８】請求項６の発明は、ハンガーブロックの上
面にハンガーブロックの長手方向と平行する一対の突起
部を設け、前記突起部間に可動子ブロックの永久磁石を
挟持することを特徴とする。

【０００９】

【作用】請求項１の発明の構成によれば、電磁石で構成
された固定子ブロックに沿って永久磁石からなる可動子
ブロックが移動するので、可動子への電力供給用のリー
ド線が不要となり、リード線の伸縮の繰り返しにより発
生していたリード線の断線を解消できる。

【００１０】請求項２の発明の構成によれば、可動子ブ
ロックが、配置された二つの永久磁石を備え、夫々の永
久磁石が各電磁石における鉄心の両側片の先端面と永久
磁石の上面の着磁面とを対向させてハンガーブロック上
に取り付けるので、夫々の永久磁石の横幅を大きくした
り、横揺れ等の振動があっても夫々の永久磁石と鉄心と
の摩擦を抑制できる。

【００１１】請求項３の発明の構成によれば、エンジン
ケースが樹脂で形成された固定子ブロックのベース部の
両端を係止するための二つの突起状係止部を一体的に有
し、前記各突起状係止部の先端部分に内方へ上昇傾斜す
るテーパ面を設けたので固定子ブロックをエンジンケー
スの突起状係止部へ押し込むことができ、エンジンケー
スへの固定子ブロックのが取り付けが容易になる。

【００１２】請求項４の発明の構成によれば、固定子ブ
ロックのベース部に凹部を設けホール素子ブロックを装
着するため、ホール素子ブロックを精度良く位置決めし
て固定子ブロックのベース部に取り付けることができ
る。請求項５の発明の構成によれば、エンジンケースが
固定子ブロックの両側面を覆うようにして前記固定子ブ
ロックを挟んで挟持する突起状係止部を一体的に有する
ので、固定子ブロックを固定するための別部材を削減で
きる。更に、可動子ブロック部分を前記エンジンケース
の一部が覆うため、可動子ブロックに鉄屑やホコリが付
着することを防ぐことができる。

【００１３】請求項６の発明の構成によれば、ハンガー
ブロックの上面にハンガーブロックの長手方向と平行す
る一対の突起部を設け、前記突起部間に可動子ブロック
の永久磁石を挟持するので、別部材を使うことなく可動
子ブロックの永久磁石を前記ハンガーブロックに取り付
けることができる。

【００１４】

【実施例】本発明の一実施例を図１乃至図１３に基づい
て説明する。本実施例のリニアモータは可動磁石型であ
り、電磁石１４を複数個長手方向に列設した電磁石部で
構成された固定子ブロックＢに沿って永久磁石１からな
る可動子ブロックＡが移動する構造になっている。

【００１５】可動子ブロックＡは、図１に示すように、
断面が逆Ｌ字状のハンガーブロック７と、ハンガーブロ
ック７の横片７ａの中央の全長にわたって列設配置され
た永久磁石１とで構成してある。永久磁石１は、図３に
示すように厚み方向（幅方向）において異極に着磁され
ていて、この永久磁石１を長手方向に沿って一定間隔で
隣接する磁極面の極性が交互に異なるように配置してあ
る。この永久磁石１は、ハンガーブロック７の上面に接
着固定したり或いは図１２に示すようなハンガーブロッ
ク７の横片７ａの一部を、例えばプレス等で押し出して
形成した長手方向と平行する一対の突起部１０１間に圧
入したりかしめることによりハンガーブロック７の横片
７ａに固定されている。なお、上記永久磁石１の長手方
向における隣接する２つ１組の永久磁石１の長さは図３
に示すようにＬとしてある。ところで、図１に示すよう
にハンガーブロック７の縦片７ｂの下端部には扉１０が
取り付けられた構造となっている。また、ハンガーブロ
ック７の縦片７ｂには滑車１２が取り付けられていて、
この滑車１２はエンジンケース８の底部に一体的に設け
られた突起からなるガイドレール８ｂに沿って移動する
ようになっている。従って、扉１０は可動子ブロックＡ
と連動するためハンガーブロック７及び滑車１２を介し
て開閉操作ができるのである。

【００１６】固定子ブロックＢは、図１に示すように逆
凸構造の固定子ベース２と、略コ字状の継鉄を積層して
形成された鉄心３とこの鉄心３の両側片に巻回されたコ
イル４とからなる電磁石１４と、ホール素子５とを有
し、図４に示すように、固定子ベース２に鉄心３が３個
（鉄心３ａ，３ｂ，３ｃ）組み合わされ、更に各鉄心に
コイル４ａ，４ｂ，４ｃを巻回し、コイル４ａ，４ｂ，
４ｃに隣接してホール素子５ａ，５ｂ，５ｃを後述の方
法により設けることによって１つの基本ユニット４１を
構成するようになっている。ここで、固定子ブロックＢ
の電磁石１４は図１３に示すように長手方向にそれぞれ
長さＬ／３の間隔で設けられている。また、ハンガーブ
ロック７の内面には固定子ブロックＢのコイル４に給電
を行うコントローラ１１が取り付けられている。ここ
で、コントローラ１１には後述の電圧源５１が接続され
ている。

【００１７】固定子ベース２は樹脂で作られていて図６
（ｂ）に示すように固定子ベース２の一部に凹部２０と
突起状の樹脂ケース支持部１３ｂとが設けられており、
図６（ａ）に示すようにホール素子５が樹脂ケース支持
部１３ｂと樹脂ケース１３ａとで挟み込まれるように樹
脂ケース１３ａを固定子ベースの凹部２０に嵌め込むよ
うになっている。巻回されたコイル４ａ，４ｂ，４ｃと
ホール素子５ａ，５ｂ，５ｃからなる判別回路５２は、
図５に示す回路ブロックを構成するように接続されてい
る。

【００１８】基本ユニット４１内の固定子ベース２に
は、図４に示すようにホール素子５と樹脂ケース１３が
それぞれ３個設置されており、基本ユニット４１内で固
定子ブロックＢの電磁石１４と対向する可動子ブロック
Ａの永久磁石１の磁極をホール素子５により判別する。
図５に示すようにホール素子５での検出結果は判別回路
５２に入力され、判別回路５２の判別結果はコントロー
ラ１１に入力され、コントローラ１１からの信号によっ
て、コントローラ１１に接続された分配回路５３によっ
て３相のコイル（４ａ，４ｂ，４ｃ）のうち永久磁石１
の磁極に合わせてそれぞれ決められた２相のコイルに電
流を流すようにして励磁する相の切換を行う。

【００１９】また、エンジンケース８には、図１に示す
ようにエンジンケース８から下方へ延び下端側で内方へ
延びる突起状係止部９が一体的に設けられておりエンジ
ンケース８の長手方向外側からスライドさせて固定子ベ
ース２を挿入して固定子ベース２の両端を係止して固定
する。鉄心３は、図１に示すように対脚片３−１、３−
２からなる略コ字状の継鉄を積層して形成され、固定子
ベース２に嵌め込み固定される。従って、鉄心３の対脚
片３−１、３−２が可動子ブロックＡの永久磁石１の両
側の磁極面に所定間隙を介して対向する状態となる。

【００２０】このリニアモータでは上述の構造とするこ
とで、固定子ブロックＢの３相のコイルのうち少なくと
もいずれか２相のコイルに常時電流を流し、その際に生
じる起磁力により一定方向への推進力を得て可動子ブロ
ックＡを推行させる。なお、可動子ブロックＡを逆方向
に推行させる場合には、３相のコイルへの電源の供給を
正負を逆にすればよい。

【００２１】永久磁石１は可動子ブロックＡの永久磁石
１が固定子ブロックＢの電磁石１４に吸引・反発される
ことにより、永久磁石１の動きに連動してハンガーブロ
ック７の縦片７ｂに取り付けられた扉１０が開閉動作を
繰り返す。また、図７（あるいは図９）に示すように可
動子ブロックＡが配置された２つの永久磁石１ａ、１ｂ
を備え、永久磁石１ａ、１ｂが固定子ブロックＢの電磁
石１４の鉄心３の両対脚片３−１、３−２の先端面と夫
々向かいあう着磁面の磁極が夫々反対になるように設け
られた場合は、図８に示すような磁気回路が構成され
る。図８の構成では電磁石１４の鉄心３の両対脚片３−
１、３−２の先端面と永久磁石１ａ、１ｂの上面の磁極
面とが反発・吸引することによって可動子ブロックＡが
移動する。また、図７（あるいは図８）の構成では、永
久磁石１の横幅を大きくしたり、横揺れの振動があって
も永久磁石１と鉄心３との摩擦を抑制できる。

【００２２】図１０に固定子ブロックＢの両側面を覆う
ようにして固定子ブロックＢを挟んで挟持する突起状の
係止部９を示す。この係止部９は、可動子ブロックＡを
エンジンケース８の一部が覆うため、永久磁石１に鉄屑
やホコリが付着することを防ぐことができる。また、エ
ンジンケース８は、図１１に示すようにエンジンケース
８上部底面から下方へ延び下端側で内方へ延びる突起状
係止部９の先端に上昇傾斜するテーパ面９ａを一体的に
設け、また、固定子ベース２の片側に外方へ下降傾斜す
るテーパ面２ａを一体的に設けることによって、固定子
ベース２を押し上げてワンタッチでエンジンケース８の
上部底面に取り付けられるようにしている。

【００２３】以下、リニアモータの動作を説明する。図
４において、例えばコイル４ａに給電を行うと、コイル
４ａに電流が流れる。ここでコイル４ａは鉄心３の側片
に夫々逆巻きして巻装してある。従って、図１中の鉄心
３の対脚片３−１への巻装部に時計方向の電流を流す
と、他方の対脚片３−２への巻装部には反時計方向の電
流が流れる。ところで、上記巻装部に時計方向の電流を
流すと、その巻装部が巻回された鉄心３の対脚片が永久
磁石１の側面に対向する面はＮ極になり、他方の巻装部
に反時計方向の電流が流れ、その巻装部が巻回された鉄
心３の対脚片が永久磁石１の側面に対向する面はＳ極に
なる。そして、各電磁石１４ａ、１４ｂ、１４ｃが図１
３（ａ）の位置にある場合、分配回路５３によりコイル
４ａ、コイル４ｃに電流が流れ、上記コイル４ａ、４ｃ
が巻装された鉄心３の両対脚片の永久磁石１への対向面
の極性は図１３（ａ）に示した状態になるようにしてあ
る。従って、鉄心３と対向する可動子ブロックＡの永久
磁石１との間には反発力が生じ、隣接する永久磁石１の
異極面との間には吸引力が生じ、永久磁石１（つまり、
可動子ブロックＡ）には図１３（ａ）中の左側方向への
推進力が生じる。

【００２４】次に、この推進力で永久磁石１（つまり、
可動子ブロックＡ）が移動して、図１３（ｂ）に示す位
置に移動すると、分配回路５３によりコイル４ｂ、コイ
ル４ｃに電流が流れ、コイル４ｂ、４ｃが巻装された鉄
心３ｂ、３ｃの両対脚片の永久磁石１への対向面の極性
は図１３（ｂ）に示す状態になるようにしてある。した
がって、上述の場合と同様にして鉄心３ｂ、３ｃの対向
面と永久磁石１との間には反発力と図１３（ｂ）中の右
側に示す異極面との間に吸引力が生じ、永久磁石１（つ
まり、可動子ブロックＡ）には図１３（ｂ）中の左側方
向への推進力が生じる。

【００２５】上述のように給電を行うと、図１３に示す
６通りの状態に各鉄心３ａ〜３ｃの対向面の極性が切り
換わり、いずれの場合にも上述の場合と同様の原理で継
続して左側に推進される。つまり、コントローラ１１か
らの信号を受けた分配回路５３により３相のコイル４ａ
〜４ｃのうちの２相に常時電流を流すことによって永久
磁石１（つまり、可動子ブロックＡ）は直線的に進行す
る。なお、永久磁石１（つまり、可動子ブロックＡ）を
図１３中の右方向に進行させる場合にはコイル４ａ、４
ｂに逆極性の電圧を印加すればよい。

【００２６】

【発明の効果】請求項１の発明は、電磁石で構成された
固定子ブロックに沿って永久磁石からなる可動子ブロッ
クが移動するので、可動子への電力供給用のリード線が
不要となり、リード線の伸縮の繰り返しにより発生して
いたリード線の断線を解消できるという効果がある。

【００２７】請求項２の発明は、可動子ブロックが、配
置された二つの永久磁石を備え、夫々の永久磁石が各電
磁石における鉄心の両側片の先端面と永久磁石の上面の
着磁面とを対向させてハンガーブロック上に取り付ける
ので、夫々の永久磁石の横幅を大きくしたり、横揺れ等
の振動があっても夫々の永久磁石と鉄心との摩擦を抑制
できるという効果がある。

【００２８】請求項３の発明は、エンジンケースが樹脂
で形成された固定子ブロックのベース部の両端を係止す
るための二つの突起状係止部を一体的に有し、前記各突
起状係止部の先端部分に内方へ上昇傾斜するテーパ面を
設けたので固定子ブロックをエンジンケースの突起状係
止部へ押し込むことができ、エンジンケースへの固定子
ブロックのが取り付けが容易になるという効果がある。

【００２９】請求項４の発明は、固定子ブロックのベー
ス部に凹部を設けホール素子ブロックを装着するため、
ホール素子ブロックを精度良く位置決めして固定子ブロ
ックのベース部に取り付けることができるという効果が
ある。請求項５の発明は、エンジンケースが固定子ブロ
ックの両側面を覆うようにして前記固定子ブロックを挟
んで挟持する突起状係止部を一体的に有するので、固定
子ブロックを固定するための別部材を削減できる。更
に、可動子ブロック部分を前記エンジンケースの一部が
覆うため、可動子ブロックに鉄屑やホコリが付着するこ
とを防ぐことができるという効果がある。

【００３０】請求項６の発明は、ハンガーブロックの上
面にハンガーブロックの長手方向と平行する一対の突起
部を設け、前記突起部間に可動子ブロックの永久磁石を
挟持するので、別部材を使うことなく可動子ブロックの
永久磁石を前記ハンガーブロックに取り付けることがで
きるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のリニアモータの正面図であ
る。

【図２】同上の右側面図である。

【図３】同上の要部の構造を示す斜視図である。

【図４】同上の要部の構造を示す斜視図である。

【図５】同上の動作説明図である。

【図６】（ａ）同上の要部の構造を示す側面図である。（ｂ）同上の要部の構造を示す斜視図である。

【図７】同上の要部の構造を示す正面図である。

【図８】同上の要部の構造を示す正面図である。

【図９】同上の要部の右側面図である。

【図１０】同上の要部の構造を示す正面図である。

【図１１】同上の要部の構造を示す正面図である。

【図１２】同上の要部の構造を示す斜視図である。

【図１３】同上の動作説明図である。

【符号の説明】

１永久磁石２固定子ベース３鉄心３−１対脚片３−２対脚片４コイル５ホール素子６ホール素子ブロック７ハンガーブロック８エンジンケース８ｂガイドレール９突起状係止部１０扉１１コントローラ１２滑車１３ａ樹脂ケース１４電磁石Ａ可動子ブロックＢ固定子ブロック

フロントページの続き (72)発明者松川浩司大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】厚み方向において異極に着磁された永久
磁石を長手方向に沿って一定間隔で同一方向の磁極面の
極性が交互に異なるように配置した可動子ブロックと、
永久磁石の磁極面に対向する両側片を持つ略コ字状の鉄
心の夫々の側片に逆巻きにしてコイルを巻装し前記両側
片を前記永久磁石の前記磁極面に対向させる電磁石を長
手方向に複数個列設して形成された電磁石部と前記可動
子ブロックの移動に伴って可動子の磁極を判別するホー
ル素子と該ホール素子の判別結果に基づいて前記各電磁
石の前記コイルに交互に正負の電圧を印加する給電部と
を有して成る固定子ブロックと、前記固定子ブロックを
下向きに取付け固定するエンジンケースと、扉を吊り下
げると共に前記可動子ブロックを上向きに取り付けてエ
ンジンケースの長手方向に走行自在に懸下されたハンガ
ーブロックとを備えることを特徴とする自動扉用リニア
モータ。
【請求項２】可動子ブロックは、配置された二つの永
久磁石を備え、夫々の永久磁石が各電磁石における鉄心
の両側片の先端面と永久磁石の上面の着磁面とを対向さ
せてハンガーブロック上に取り付けたことを特徴とする
請求項１記載の自動扉用リニアモータ。
【請求項３】エンジンケースは、樹脂で形成された固
定子ブロックのベース部の両端を係止固定するための二
つの突起状係止部を一体的に有し、前記各突起状係止部
の先端部分に内方へ上昇傾斜するテーパ面を設けたこと
を特徴とする請求項１記載の自動扉用リニアモータ。
【請求項４】固定子ブロックのベース部に凹部を設
け、前記凹部にホール素子ブロックを装着したことを特
徴とする請求項１記載の自動扉用リニアモータ。
【請求項５】エンジンケースは、固定子ブロックの両
側面を覆うようにして前記固定子ブロックを挟んで挟持
する突起状係止部を一体的に有することを特徴とする請
求項１記載の自動扉用リニアモータ。
【請求項６】ハンガーブロックの上面にハンガーブロ
ックの長手方向と平行する一対の突起部を設け、前記突
起部間に可動子ブロックの永久磁石を挟持することを特
徴とする請求項１記載の自動扉用リニアモータ。