▶ ウオーターズ・テクノロジーズ・コーポレイシヨンの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-03-11
(54)【発明の名称】リニアモーター
(51)【国際特許分類】
H02K 41/03 20060101AFI20220304BHJP
H02K 41/02 20060101ALI20220304BHJP
【ＦＩ】
H02K41/03 A
H02K41/02 C
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2021542416
(86)(22)【出願日】2020-01-21
(85)【翻訳文提出日】2021-08-19
(86)【国際出願番号】 US2020014380
(87)【国際公開番号】W WO2020154273
(87)【国際公開日】2020-07-30
(31)【優先権主張番号】62/795,273
(32)【優先日】2019-01-22
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】509131764
【氏名又は名称】ウオーターズ・テクノロジーズ・コーポレイシヨン
(74)【代理人】
【識別番号】110001173
【氏名又は名称】特許業務法人川口國際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】グロエッパー，チャールズ
(72)【発明者】
【氏名】ベティジェリ，スダルシャン
(72)【発明者】
【氏名】ディングマン，デイビッド・エル
(72)【発明者】
【氏名】オルシュトリン，ケビン
(72)【発明者】
【氏名】フルージェ，ニコラス
【テーマコード（参考）】
5H641
【Ｆターム（参考）】
5H641BB06
5H641GG02
5H641HH03
5H641HH07
5H641HH09
5H641JA06
5H641JA09
5H641JA11
5H641JB03
(57)【要約】
ステータアセンブリと、リニアモーターの動作によってステータアセンブリに対して移動されるように構成された試験体に機械的に結合可能な電機子と、移動中に電機子に物理的に触れることなく、移動軸に沿ったステータアセンブリに対する電機子の移動を促進するように構成されたサスペンションシステムと、を含む、リニアモーター。更に、多相リニアモーター、平坦な磁石のアレイを含む電機子を有するリニアモーター、及び磁気減衰システムを有するリニアモーターが開示されている。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
試験装置であって、ステータアセンブリを含むリニアモーターと、
前記リニアモーターの動作によって前記ステータアセンブリに対して移動するように構成された試験体に機械的に結合可能な電機子と、
移動中に前記電機子に物理的に触れることなく、移動軸に沿った前記ステータアセンブリに対する前記電機子の移動を促進するように構成されたサスペンションシステムと、を備える、試験装置。
【請求項2】
前記サスペンションシステムが、前記電機子と前記サスペンションシステムとの間の摺動又は転動接触なしに、前記サスペンションシステムに対する前記電機子の移動を可能にするように構成された少なくとも１つのエアブッシングを含む、請求項１に記載の試験装置。
【請求項3】
前記サスペンションシステムが、前記移動軸に対して平行な第１の軸に沿って延在する第１の開口部を有するフレーム本体を含み、前記少なくとも１つのエアブッシングが、前記第１の開口部内に位置し、
前記電機子が、前記第１の開口部内に延在する第１のエアブッシングシャフトを含む、請求項２に記載の試験装置。
【請求項4】
前記少なくとも１つのエアブッシングが、前記第１の開口部の第１の端部に近接して位置する第１のエアブッシングと、前記第１の開口部の第２の端部に近接して位置する第２のエアブッシングと、を含む、請求項３に記載の試験装置。
【請求項5】
前記フレーム本体が、前記移動軸に対して平行な第２の軸に沿って延在する第２の開口部を含み、前記電機子が、前記第２の開口部内に延在する第２のエアブッシングシャフトを含み、
前記第２の開口部が、前記第２の開口部の第１の端部に近接して位置する第３のエアブッシングと、前記第２の開口部の第２の端部に近接して位置する第４のエアブッシングと、を含む、請求項４に記載の試験装置。
【請求項6】
前記少なくとも１つのエアブッシングが、前記エアブッシングと前記フレーム本体との間のいくらかの移動が許容されるように、柔軟な方法で前記フレーム本体の前記第１の開口部内に設置される、請求項３に記載の試験装置。
【請求項7】
前記少なくとも１つのエアブッシングが、締まり嵌めで前記フレーム本体の前記第１の開口部内に着脱可能に取り付けられる、請求項３に記載の試験装置。
【請求項8】
前記少なくとも１つのエアブッシングが、中空円筒形状を有し、前記第１のエアブッシングシャフトが、前記少なくとも１つのエアブッシングの内半径より３～５ミクロン小さい半径を有する円筒形シャフトである、請求項７に記載の試験装置。
【請求項9】
前記ステータアセンブリが、第１のコイルサブアセンブリ及び第２のコイルサブアセンブリを含み、前記電機子が、前記第１のコイルサブアセンブリと前記第２のコイルサブアセンブリとの間に配置されて延在し、前記電機子が複数の永久磁石が上に配置された磁石フレームを含み、
前記第１のエアブッシングシャフトが、前記磁石フレームに対して平行に延在し、
上端板と底端板が、第１の空間が前記第１のエアブッシングシャフトと前記磁石フレームとの間で移動軸に対して平行に延在し、第２の空間が、前記第２のエアブッシングシャフトと前記磁石フレームとの間で前記移動軸に対して平行に延在するように、前記第１及び第２のエアブッシングシャフトを前記磁石フレームに接続し、
前記試験装置が、前記第１のコイルサブアセンブリ、前記第２のコイルサブアセンブリ及び前記電機子のコイルのうちの少なくとも１つを冷却する際に、少なくとも１つのエアブッシングを通る空気流を使用するように構成されたダクトシステムを更に備える、請求項５に記載の試験装置。
【請求項10】
前記電機子が、前記上端板及び前記底端板のうちの少なくとも１つから延在する試験体シャフトを含み、第５のエアブッシングは、前記試験体シャフトを包囲する、請求項１に記載の試験装置。
【請求項11】
リニアモーターであって、電力を受け取るように構成されたステータアセンブリと、
前記ステータアセンブリに近接し、前記ステータアセンブリが電力を受け取ると、前記ステータアセンブリに対して移動するように構成された電機子と、
移動中に前記電機子に物理的に触れることなく、移動軸に沿った前記ステータアセンブリに対する前記電機子の移動を促進するように構成されたサスペンションシステムと、を備える、リニアモーター。
【請求項12】
前記サスペンションシステムが、前記電機子と前記サスペンションシステムとの間の摺動又は転動接触なしに、前記サスペンションシステムに対する前記電機子の移動を可能にするように構成された少なくとも１つのエアブッシングを含む、請求項１１に記載のリニアモーター。
【請求項13】
前記サスペンションシステムが、前記移動軸に対して平行な第１の軸に沿って延在する第１の開口部を有するフレーム本体を含み、前記少なくとも１つのエアブッシングが、前記第１の開口部内に位置し、
前記電機子が、前記第１の開口部内に延在する第１のエアブッシングシャフトを含む、請求項１２に記載のリニアモーター。
【請求項14】
前記少なくとも１つのエアブッシングが、前記第１の開口部の第１の端部に近接して位置する第１のエアブッシングと、前記第１の開口部の第２の端部に近接して位置する第２のエアブッシングと、を含む、請求項１３に記載のリニアモーター。
【請求項15】
前記フレーム本体が、前記移動軸に対して平行な第２の軸に沿って延在する第２の開口部を含み、前記電機子が、前記第２の開口部内に延在する第２のエアブッシングシャフトを含み、
前記第２の開口部が、前記第２の開口部の第１の端部に近接して位置する第３のエアブッシングと、前記第２の開口部の第２の端部に近接して位置する第４のエアブッシングと、を含む、請求項１４に記載のリニアモーター。
【請求項16】
前記少なくとも１つのエアブッシングが、前記エアブッシングと前記フレーム本体との間のいくらかの移動が許容されるように、柔軟な方法で前記フレーム本体の前記第１の開口部内に設置される、請求項１３に記載のリニアモーター。
【請求項17】
前記少なくとも１つのエアブッシングが、締まり嵌めで前記フレーム本体の前記第１の開口部内に着脱可能に取り付けられる、請求項１３に記載のリニアモーター。
【請求項18】
前記少なくとも１つのエアブッシングが、中空円筒形状を有し、前記第１のエアブッシングシャフトが、前記少なくとも１つのエアブッシングの内半径より３～５ミクロン小さい半径を有する円筒形シャフトである、請求項１７に記載のリニアモーター。
【請求項19】
前記ステータアセンブリが、第１のコイルサブアセンブリ及び第２のコイルサブアセンブリを含み、前記電機子が、前記第１のコイルサブアセンブリと前記第２のコイルサブアセンブリとの間に配置されて延在し、前記電機子が複数の永久磁石が上に配置された磁石フレームを含み、
前記第１のエアブッシングシャフトが、前記磁石フレームに対して平行に延在し、
上端板と底端板が、第１の空間が前記第１のエアブッシングシャフトと前記磁石フレームとの間で移動軸に対して平行に延在し、第２の空間が、前記第２のエアブッシングシャフトと前記磁石フレームとの間で移動軸に対して平行に延在するように、前記第１及び第２のエアブッシングシャフトを前記磁石フレームに接続し、
前記リニアモーターが、前記第１のコイルサブアセンブリ、前記第２のコイルサブアセンブリ及び前記電機子のコイルのうちの少なくとも１つを冷却する際に、少なくとも１つのエアブッシングを通る空気流を使用するように構成されたダクトシステムを更に備える、請求項１５に記載のリニアモーター。
【請求項20】
方法であって、ステータアセンブリ、ステータアセンブリに近接する電機子、及びサスペンションシステムを提供することと、
前記ステータアセンブリによって電力を受け取ることと、
前記ステータアセンブリにより電力を受け取った後、前記ステータアセンブリに対して前記電機子を移動軸に沿って前後に移動させることと、
前記移動中に前記電機子に物理的に触れることなく、前記電機子を前記サスペンションシステムで支持することと、を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
（関連出願）
本出願は、参照により本明細書に組み込まれる「Ｌｉｎｅａｒ Ｍｏｔｏｒ」と題された２０１９年１月２２に出願された米国仮特許出願第６２／７９５，２７３号に対して優先権を主張する非仮特許出願である。
本出願は、参照により本明細書に組み込まれる「Ｌｉｎｅａｒ Ｍｏｔｏｒ」と題された２０１９年１月２２に出願された米国仮特許出願第６２／７９５，２７３号に対して優先権を主張する非仮特許出願である。
【0002】
（発明の分野）
本発明は、一般に、材料試験システムに関する。より具体的には、本発明は、材料試験システム用のリニアモーターに関する。
本発明は、一般に、材料試験システムに関する。より具体的には、本発明は、材料試験システム用のリニアモーターに関する。
【背景技術】
【0003】
リニアモーターは、典型的には、材料試験システムにおいて利用される。これらの材料試験システムでは、リニアモーターは、試験体に結合可能な電機子内に前後運動を生じさせるために電気及び磁気を利用することが知られている。移動アセンブリは、電機子と電機子のサスペンションシステムとの間の摺動又は転動接触なしに動作するように配置及び構成され得るという点で、「無摩擦」であってもよい。電機子を駆動するための曲げサスペンション構造体は、米国特許第６，４０５，５９９号に記載されているものなどが既知である。電機子が直接物理的に取り付けられているこれらの可撓性サスペンション構造体は、曲げサスペンション構造体の材料特性及び屈曲可能な性質に基づいて電機子の移動を制限し、電機子が、電磁力に起因して中心位置から移動するにつれて、曲げサスペンション構造体から電機子に対する抵抗力が大きくなる。
【0004】
したがって、無摩擦特性を有するリニアモーター、並びにその使用方法及びその組み立て体は、当該技術分野において十分に受け入れられるであろう。
【発明の概要】
【0005】
例示的な一実施形態では、試験装置は、ステータアセンブリと、リニアモーターの動作によってステータアセンブリに対して移動されるように構成された試験体に機械的に結合可能な電機子と、移動中に電機子に物理的に触れることなく、移動軸に沿ったステータアセンブリに対する電機子の移動を促進するように構成されたサスペンションシステムと、を備える。
【0006】
加えて、又は代替的に、試験装置のサスペンションシステムは、電機子とサスペンションシステムとの間の摺動又は転動接触なしに、サスペンションシステムに対する電機子の移動を可能にするように構成された少なくとも１つのエアブッシングを含む。
【0007】
加えて、又は代替的に、試験装置のサスペンションシステムは、移動軸に対して平行な第１の軸に沿って延在する第１の開口部を有するフレーム本体を含み、少なくとも１つのエアブッシングは、第１の開口部内に位置し、電機子は、第１の開口部内に延在する第１のエアブッシングシャフトを含む。
【0008】
加えて、又は代替的に、試験装置の少なくとも１つのエアブッシングは、第１の開口部の第１の端部に近接して位置する第１のエアブッシングと、第１の開口部の第２の端部に近接して位置する第２のエアブッシングとを含む。
【0009】
加えて、又は代替的に、試験装置のフレーム本体は、移動軸に対して平行な第２の軸に沿って延在する第２の開口部を含み、電機子は、第２の開口部内に延在する第２のエアブッシングシャフトを含み、第２の開口部は、第２の開口部の第１の端部に近接して位置する第３のエアブッシングと、第２の開口部の第２の端部に近接して位置する第４のエアブッシングと、を含む。
【0010】
加えて、又は代替的に、試験装置の少なくとも１つのエアブッシングは、エアブッシングとフレーム本体との間のいくらかの移動が許容されるように、フレーム本体の第１の開口部内に設置される。
【0011】
加えて、又は代替的に、試験装置の少なくとも１つのエアブッシングは、締まり嵌めでフレーム本体の第１の開口部内に着脱可能に取り付けられる。
【0012】
加えて、又は代替的に、試験装置の少なくとも１つのエアブッシングは、中空円筒形状を有し、第１のエアブッシングシャフトは、少なくとも１つのエアブッシングの内半径よりも３～５ミクロン小さい半径を有する円筒形シャフトである。
【0013】
加えて、又は代替的に、試験装置のステータアセンブリは、第１のコイルサブアセンブリと第２のコイルサブアセンブリとを含み、電機子は、第１のコイルサブアセンブリと第２のコイルサブアセンブリとの間に位置して延在し、電機子は複数の永久磁石が上に配置された磁石フレームを含み、第１のエアブッシングシャフトは磁石フレームに対して平行に延在し、上端板及び底端板は、第１の空間が第１のエアブッシングシャフトと磁石フレームとの間で移動軸に対して平行に延在し、第２の空間が第２のエアブッシングと磁石フレームとの間で移動軸に対して平行に延在するように第１及び第２のエアブッシングシャフトを磁石フレームに接続し、試験装置は、第１のコイルサブアセンブリ及び第２のコイルサブアセンブリ及び電機子のコイルのうちの少なくとも１つを冷却する際に、少なくとも１つのエアブッシングを通る空気流を使用するように構成されたダクトシステムを更に備える。
【0014】
加えて、又は代替的に、試験装置の電機子は、上端板及び底端板のうちの少なくとも１つから延在する試験体シャフトを含み、第５のエアブッシングは試験体シャフトを囲う。
【0015】
別の例示的な実施形態では、リニアモーターは、電力を受け取るように構成されたステータアセンブリと、ステータアセンブリに近接し、且つステータアセンブリが電力を受け取ると、ステータアセンブリに対して移動するように構成された電機子と、移動中に電機子に物理的に触れることなく、移動軸に沿ったステータアセンブリに対する電機子イオンの移動を促進するように構成されたサスペンションシステムと、を備える。
【0016】
加えて、又は代替的に、リニアモーターのサスペンションシステムは、電機子とサスペンションシステムとの間の摺動又は転動接触なしに、サスペンションシステムに対する電機子の移動を可能にするように構成された少なくとも１つのエアブッシングを含む。
【0017】
加えて、又は代替的に、リニアモーターのサスペンションシステムは、移動軸に対して平行な第１の軸に沿って延在する第１の開口部を有するフレーム本体を含み、少なくとも１つのエアブッシングは、第１の開口部内に位置し、電機子は、第１の開口部内に延在する第１のエアブッシングシャフトを含む。
【0018】
加えて、又は代替的に、リニアモーターの少なくとも１つのエアブッシングは、第１の開口部の第１の端部に近接して位置する第１のエアブッシングと、第１の開口部の第２の端部に近接して位置する第２のエアブッシングとを含む。
【0019】
加えて、又は代替的に、リニアモーターのフレーム本体は、移動軸に対して平行な第２の軸に沿って延在する第２の開口部を含み、電機子は、第２の開口部内に延在する第２のエアブッシングシャフトを含み、第２の開口部は、第２の開口部の第１の端部に近接して位置する第３のエアブッシングと、第２の開口部の第２の端部に近接して位置する第４のエアブッシングと、を含む。
【0020】
加えて、又は代替的に、リニアモーターの少なくとも１つのエアブッシングは、エアブッシングとフレーム本体との間のいくらかの移動が許容されるように、フレーム本体の第１の開口部内に設置される。
【0021】
加えて、又は代替的に、リニアモーターの少なくとも１つのエアブッシングは、締まり嵌めでフレーム本体の第１の開口部内に着脱可能に取り付けられる。
【0022】
加えて、又は代替的に、リニアモーターの少なくとも１つのエアブッシングは、中空円筒形状を有し、第１のエアブッシングシャフトは、少なくとも１つのエアブッシングの内半径よりも３～５ミクロン小さい半径を有する円筒形シャフトである。
【0023】
加えて、又は代替的に、リニアモーターのステータアセンブリは、第１のコイルサブアセンブリと第２のコイルサブアセンブリとを含み、電機子は、第１のコイルサブアセンブリと第２のコイルサブアセンブリとの間に位置して、延在し、電機子は複数の永久磁石が上に配置された磁石フレームを含み、第１のエアブッシングシャフトは磁石フレームに対して平行に延在し、上端板及び底端板は、第１の空間が第１のエアブッシングシャフトと磁石フレームとの間で移動軸に対して平行に延在し、第２の空間が第２のエアブッシングと磁石フレームとの間で移動軸に対して平行に延在するように第１及び第２のエアブッシングシャフトを磁石フレームに接続し、リニアモーターは、第１のコイルサブアセンブリ及び第２のコイルサブアセンブリ及び電機子のコイルのうちの少なくとも１つを冷却する際に、少なくとも１つのエアブッシングを通る空気流を使用するように構成されたダクトシステムを更に備える。
【0024】
別の例示的な実施形態では、方法は、ステータアセンブリ、ステータアセンブリに近接する電機子、及びサスペンションシステムを提供することと、ステータアセンブリにより電力を受け取ることと、ステータアセンブリにより電力を受信した後に移動軸に沿って電機子をステータアセンブリに対して前後に移動させることと、移動中に電機子に物理的に触ることなく、電機子をサスペンションシステムで支持することとを含む。
【0025】
別の例示的な実施形態では、試験装置は、ステータアセンブリを含む多相リニアモーターと、多相リニアモーターの動作によってステータアセンブリに対して移動されるように構成された試験体に機械的に結合可能な電機子と、電機子を支持し、ステータアセンブリに対する電機子の移動を制御するように構成されたサスペンションシステムであって、電機子とサスペンションシステムとの間の摺動又は転動接触なしに動作するように構成されているサスペンションシステムとを備える。
【0026】
加えて又は代替的に、試験装置の多相リニアモーターは三相リニアモーターである。
【0027】
加えて、又は代替的に、試験装置のステータアセンブリは、第１のコイルサブアセンブリと第２のコイルサブアセンブリとを含み、電機子は、第１のコイルサブアセンブリと第２のコイルサブアセンブリとの間に位置して延在し、電機子はその上に配置された複数の永久磁石を有する。
【0028】
加えて、又は代替的に、試験装置の第１のコイルサブアセンブリは、複数の垂直方向に配設された巻線が巻かれて第１のコイルスタックを生成する複数の極を含むラミネートされた磁気コアであり、第２のコイルサブアセンブリは、複数の垂直方向に配設された巻線が巻かれて第２のコイルスタックを生成する複数の極を含むラミネートされた磁気コアである。
【0029】
加えて、又は代替的に、試験装置の第１のコイルアセンブリの磁気コアは、６つの極及び６つの垂直方向に配設された巻線を含み、第２のコイルアセンブリの磁気コアは、６つの極及び６つの垂直方向に配設された巻線を含み、第１及び第２のコイルスタックのそれぞれの頂部及び第４の巻線は、三相リニアモーターの第１の位相に接続され、第１及び第２のコイルスタックのそれぞれの第２及び第５の巻線は、三相リニアモーターの第２の位相に接続され、第１及び第２のコイルスタックのそれぞれの第３及び第６の巻線は、三相リニアモーターの第３の位相に接続される。
【0030】
加えて、又は代替的に、ギャップが試験装置の第１及び第２のコイルスタックの複数の垂直方向に配設された巻線のそれぞれの間に位置され、材料試験装置は、第１及び第２のコイルスタックの複数の垂直方向に配設された巻線のそれぞれの間に位置されたギャップを通じて冷却空気を提供するように構成された少なくとも１つの冷却ダクトを更に備える。
【0031】
加えて、又は代替的に、試験装置の複数の極のそれぞれは、その上に一体型冷却フィンが配置されたコイルボビンを含み、一体型冷却フィンは、巻線を通って巻線間のギャップ内に延在する。
【0032】
加えて、又は代替的に、試験装置は、各ギャップ内に位置するポッティング材料と、各ギャップのポッティング材料内に埋め込まれた少なくとも１つのヒートパイプであって、第１及び第２のコイルスタックの複数の垂直方向に配設された巻線から熱を伝達するように構成された少なくとも１つのヒートパイプとを更に含む。
【0033】
加えて、又は代替的に、試験装置は、ヒートパイプそれぞれに取り付けられた少なくとも１つの冷却フィンであって、熱伝達を促進するように構成された少なくとも１つの冷却フィンを更に含む。
【0034】
加えて、又は代替的に、試験装置の電機子のストロークは、少なくとも７０ｍｍである。
【0035】
加えて、又は代替的に、試験装置のサスペンションシステムは、電機子を支持するように構成された第１のサイドフレーム及び第２のサイドフレームを含み、第１及び第２のコイルアセンブリのそれぞれは、第１のサイドフレームと第２のサイドフレームとの間に位置し、サスペンションシステムは、第１及び第２のサイドフレーム及び第１及び第２のコイルアセンブリのそれぞれに取り付けるための上部搭載板を更に含み、サスペンションシステムは、第１及び第２のサイドフレーム及び第１及び第２のコイルアセンブリのそれぞれに更に取り付けられる。
【0036】
加えて、又は代替的に、試験装置の第１のサイドフレーム及び第２のサイドフレームはそれぞれ、Ｉ字形の断面を有し、第１の冷却ダクトは、第１のサイドフレームのＩ字形断面の第１の側部の頂部と底部との間に位置する空間が空気経路を画定するように、第１のサイドフレームに取り付けられており、第２の冷却ダクトは、第１のサイドフレームのＩ字形断面の第２の側部の頂部と底部との間に位置する空間が空気経路を画定するように第１のサイドフレームに取り付けられており、第３の冷却ダクトは、第２のサイドフレームのＩ字形断面の第１の側部の頂部と底部との間に位置する空間が空気経路を画定するように第２のサイドフレームに取り付けられており、第２の冷却ダクトは、第２のサイドフレームのＩ字形断面の第２の側部の頂部と底部との間に位置する空間が空気経路を画定するように、第２のサイドフレームに取り付けられている。
【0037】
別の例示的な実施形態では、リニアモーターは、多相ステータアセンブリであって、複数のコアを有する少なくとも１つのスタックと、多相ステータアセンブリに近接し、多相ステータアセンブリに電力が供給されたときに多相ステータアセンブリに対して移動するように構成された電機子と、を含む多相ステータアセンブリと、電機子を支持し、多相ステータアセンブリに対して電機子の移動を制御するように構成されたサスペンションシステムであって、電機子とサスペンションシステムとの間の摺動又は転動接触なしに動作するように構成されている、サスペンションシステムと、を備える。
【0038】
加えて又は代替的に、リニアモーターは三相リニアモーターであり、多相ステータアセンブリは三相ステータアセンブリである。
【0039】
加えて、又は代替的に、リニアモーターの多相ステータアセンブリは、第１のコイルサブアセンブリと第２のコイルサブアセンブリとを含み、電機子は、第１のコイルサブアセンブリと第２のコイルサブアセンブリとの間に位置し、延在し、電機子はその上に配置される複数の永久磁石を含む。
【0040】
加えて、又は代替的に、リニアモーターの第１のコイルサブアセンブリは、複数の垂直方向に配設された巻線が巻かれて第１のコイルスタックを生成する複数の極を含むラミネートされた磁気コアであり、第２のコイルサブアセンブリは、複数の垂直方向に配設された巻線が巻かれて第２のコイルスタックを生成する複数の極を含むラミネートされた磁気コアである。
【0041】
加えて、又は代替的に、リニアモーターの第１のコイルアセンブリの磁気コアは、６つの極及び６つの垂直方向に配設された巻線を含み、第２のコイルアセンブリの磁気コアは、６つの極及び６つの垂直方向に配設された巻線を含み、第１及び第２のコイルスタックのそれぞれの頂部及び第４の巻線は、三相リニアモーターの第１の位相に接続され、第１及び第２のコイルスタックのそれぞれの第２及び第５の巻線は、三相リニアモーターの第２の位相に接続され、第１及び第２のコイルスタックのそれぞれの第３及び第６の巻線は、三相リニアモーターの第３の位相に接続される。
【0042】
加えて、又は代替的に、ギャップがリニアモーターの第１及び第２のコイルスタックの複数の垂直方向に配設された巻線のそれぞれの間に位置され、材料試験装置は、第１及び第２のコイルスタックの複数の垂直方向に配設された巻線のそれぞれの間に位置されたギャップを通じて冷却空気を提供するように構成された少なくとも１つの冷却ダクトを更に備える。
【0043】
加えて、又は代替的に、リニアモーターの電機子のストロークは、少なくとも７０ｍｍである。
【0044】
加えて、又は代替的に、方法は、多相ステータアセンブリと、多相ステータアセンブリに近接する電機子と、サスペンションシステムと、を有するリニアモーターを提供することと、多相ステータアセンブリにより電力を受け取ることと、多相ステータアセンブリにより電力を受信した後に、電機子を多相ステータアセンブリに対して移動軸に沿って前後に移動させることと、電機子とサスペンションシステムとの間に摺動又は転動接触が行われないように、多相ステータアセンブリに対する電機子の移動を制御することによって、電機子をサスペンションシステムで支持することと、を含む。
【0045】
別の例示的な実施形態では、試験装置は、ステータアセンブリと、リニアモーターの動作によってステータアセンブリに対して移動するように構成された試験体に機械的に結合可能な電機子であって、ステータアセンブリによって生成された磁界に応じて、電機子に移動を生成するように構成された平坦な磁石のアレイを含む、電機子と、電機子を支持し、ステータアセンブリに対する電機子の移動を制御するように構成されたサスペンションシステムであって、電機子とサスペンションシステムとの間の摺動又は転動接触なしに動作するように構成されている、サスペンションシステムと、を含むリニアモーターを備える。
【0046】
加えて、又は代替的に、試験装置の電機子は、複数の磁石が電機子の第１の側から、及び第１の側とは反対側の電機子の第２の側から露出するように、複数の永久磁石が中に配置された磁石フレームを含む。
【0047】
加えて、又は代替的に、試験装置のアレイは、交互の極性で配置された二列の平坦なタイル磁石を含む。
【0048】
加えて、又は代替的に、試験装置の第１及び第２のアレイのそれぞれの平坦なタイル磁石は、平坦なタイル磁石のそれぞれの底縁部及び上縁部が平坦なタイル磁石の側縁部と直交しないように、歪められた様式で電機子に取り付けられる。
【0049】
加えて、又は代替的に、試験装置の二列のアレイのそれぞれは、１４個の平坦タイル磁石を含む。
【0050】
加えて、又は代替的に、試験装置のステータアセンブリは、第１のコイルサブアセンブリと第２のコイルサブアセンブリとを含み、電機子は、第１のコイルサブアセンブリと第２のコイルサブアセンブリとの間に位置して、延在し、第１のコイルサブアセンブリは、複数の垂直方向に配設された巻線が巻かれて第１のコイルスタックを生成する複数の極を含み、第２のコイルサブアセンブリは、複数の垂直方向に配設された巻線が巻かれて第２のコイルスタックを生成する複数の極を含む。
【0051】
加えて、又は代替的に、平坦磁石のアレイは、試験装置の電機子に沿って、第１及び第２のコイルスタックのそれぞれの第２の長さよりも長い第１の長さだけ延在する。
【0052】
加えて、又は代替的に、試験装置の電機子は、第１のコイルアセンブリに近接した第１の側部を有する磁石フレームであって、第１の側部と反対側で第２のコイルアセンブリに近接した第２の側部を有する磁石フレームを含み、電機子は、第１のブッシングシャフト、第２のブッシングシャフト、上端板、及び底端板を更に含み、第１の空間が第１のブッシングシャフトと磁石フレームとの間で移動軸に対して平行に延在し、且つ第２の空間が、第２のエアブッシングシャフトと磁石フレームとの間で移動軸に対して平行に延在するように、上端板と底端板は第１及び第２のエアブッシングシャフトを磁石フレームに接続する。
【0053】
加えて、又は代替的に、試験装置の電機子のストロークは、少なくとも７０ｍｍである。
【0054】
加えて、又は代替的に、試験装置の平坦磁石のそれぞれは、１０ｍｍ～２２ｍｍの厚さを含み、平坦磁石のそれぞれは、永久ネオ磁石である。
【0055】
別の例示的な実施形態では、リニアモーターは、電力を受け取るように構成されたステータアセンブリと、ステータアセンブリが電力を受け取ると、ステータアセンブリに対して移動するように構成された試験体に機械的に結合可能な電機子であって、ステータアセンブリによって生成された磁場に応答して電機子に移動を生じさせるように構成された平坦磁石のアレイを含む電機子と、電機子を支持し、ステータアセンブリに対する電機子の移動を制御するように構成されたサスペンションシステムと、を含む。サスペンションシステムは、電機子とサスペンションシステムとの間の摺動又は転動接触なしに動作するように構成される。
【0056】
加えて、又は代替的に、リニアモーターの電機子は、複数の磁石が電機子の第１の側から、及び第１の側とは反対側の電機子の第２の側から露出するように、その中に複数の永久磁石が配置された磁石フレームを含む。
【0057】
加えて、又は代替的に、リニアモーターのアレイは、交互の極性で配置された二列の平坦なタイル磁石を含む。
【0058】
加えて、又は代替的に、リニアモーターの第１及び第２のアレイのそれぞれの平坦なタイル磁石は、平坦なタイル磁石のそれぞれの底縁部及び上縁部が平坦なタイル磁石の側縁部と直交しないように、歪められた様式で電機子に取り付けられる。
【0059】
加えて、又は代替的に、リニアモーターの二列のアレイのそれぞれは、１４個の平坦タイル磁石を含む。
【0060】
加えて、又は代替的に、リニアモーターのステータアセンブリは、第１のコイルサブアセンブリと第２のコイルサブアセンブリとを含み、電機子は、第１のコイルサブアセンブリと第２のコイルサブアセンブリとの間に位置して、延在し、第１のコイルサブアセンブリは、複数の垂直方向に配設された巻線が巻かれて第１のコイルスタックを生成する複数の極を含み、第２のコイルサブアセンブリは、複数の垂直方向に配設された巻線が巻かれて第２のコイルスタックを生成する複数の極を含む。
【0061】
加えて、又は代替的に、平坦磁石のアレイは、リニアモーターの電機子に沿って、第１及び第２のコイルスタックのそれぞれの第２の長さよりも長い第１の長さだけ延在する。
【0062】
加えて、又は代替的に、リニアモーターの電機子は、第１のコイルアセンブリに近接した第１の側部を有する磁石フレームであって、第１の側部と反対側で第２のコイルアセンブリに近接した第２の側部を有する磁石フレームを含み、電機子は、第１のブッシングシャフト、第２のブッシングシャフト、上端板、及び底端板を更に含み、第１の空間が第１のブッシングシャフトと磁石フレームとの間で移動軸に対して平行に延在し、且つ第２の空間が、第２のエアブッシングシャフトと磁石フレームとの間で移動軸に対して平行に延在するように、上端板と底端板は第１及び第２のエアブッシングシャフトを磁石フレームに接続する。
【0063】
加えて、又は代替的に、リニアモーターの電機子のストロークは、少なくとも７０ｍｍである。
【0064】
別の例示的な実施形態では、方法は、ステータアセンブリ、その上に平坦な磁石のアレイが配置されたステータアセンブリに近接する電機子、及びサスペンションシステムを提供することと、ステータアセンブリにより電力を受け取ることと、平坦な磁石のアレイを、ステータアセンブリによって生成された磁場に露出させることと、ステータアセンブリに対する電機子の前後移動を、平坦な磁石のアレイによって作ることと、電機子とサスペンションシステムとの間に摺動又は転動接触が行われないように、多相ステータアセンブリに対して電機子の移動を制御することによって、電機子をサスペンションシステムで支持することと、を含む。
【0065】
別の例示的な実施形態では、試験装置は、リニアモーターであって、ステータアセンブリと、リニアモーターの動作によってステータアセンブリに対して移動するように構成された試験体に機械的に結合可能な電機子と、を含むリニアモーターと、電機子を支持し、且つステータアセンブリに対する電機子の移動を制御するように構成されたサスペンションシステムであって、電機子とサスペンションシステムとの間の摺動又は転動接触なしに動作するように構成されているサスペンションシステムと、電力がリニアモーターに切断されると、電機子の移動の運動エネルギーを吸収するように構成された磁気減衰システムと、を有する。
【0066】
加えて、又は代替的に、試験装置の磁気減衰システムは、電機子の移動軸に対して平行なサスペンションシステムのフレーム上に配設された磁石アレイを含み、磁石アレイは、電力がリニアモーターに切断されたときに電機子の移動の運動エネルギーを吸収するように構成され、磁石アレイは、電機子の移動の制御を向上させるために、リニアモーターの動作中に減衰を提供するように構成されている。
【0067】
加えて、又は代替的に、試験装置の磁気減衰システムの磁石アレイは、リニアモーターによる電機子の移動を作るために使用される磁石とは別個であり、磁石アレイは、電機子の移動軸に対して平行に延在する電機子の導電性の非磁性表面に近接して位置される。
【0068】
加えて、又は代替的に、１ｃｍ未満のギャップが、磁石アレイと、試験装置の電機子の導電性の非磁性表面との間に存在する。
【0069】
加えて、又は代替的に、試験装置のリニアモーターは三相リニアモーターであり、磁気減衰システムは、３つの位相のそれぞれへの電力を同時短絡させように構成されている。
【0070】
加えて、又は代替的に、試験装置のステータアセンブリは、第１のコイルサブアセンブリ及び第２のコイルサブアセンブリを含み、第１のコイルサブアセンブリは、複数の垂直方向に配設された巻線が巻かれて第１のコイルスタックを生成する複数の極を含み、第２のコイルサブアセンブリは、複数の垂直方向に配設された巻線が巻かれて第２のコイルスタックを形成する複数の極を含む。
【0071】
加えて、又は代替的に、電力が短絡された直後の第１のコイルサブアセンブリ及び第２のコイルサブアセンブリに対する試験装置の電機子の移動は、電機子の運動に抵抗する電流及び力を生成する電磁力を生成するように構成されている。
【0072】
加えて、又は代替的に、試験装置の磁気減衰システムは、電機子の第１の側に近接する電機子の移動軸に対して平行な、サスペンションシステムのフレーム上に配設された第１の磁石アレイを含み、磁気減衰システムは、電機子の第２の側に近接する電機子の移動軸に対して平行なサスペンションシステムのフレーム上に配設された第２の磁石アレイを含む。
【0073】
加えて、又は代替的に、試験装置の磁気減衰システムの第１及び第２の磁石アレイは、リニアモーターによる電機子の運動を生成するために使用される磁石とは別個であり、第１の磁石アレイは、電機子の移動軸に対して平行に延在する電機子の第１導電性の非磁性表面に近接して位置され、第２の磁石アレイは、電機子の移動軸に対して平行に延在する電機子の第２の導電性の非磁性表面に近接して位置され、磁石の第１及び第２のアレイは、電力がリニアモーターに切断されたときに、電機子の移動の運動エネルギーを吸収するように構成されている。
【0074】
加えて、又は代替的に、試験装置の磁石アレイの各磁石は、平坦なタイルの永久ネオ磁石である。
【0075】
別の例示的な実施形態では、リニアモーターは、電力を受け取るように構成されたステータアセンブリと、ステータアセンブリが電力を受け取ると、ステータアセンブリに対して移動するように構成された試験体に機械的に結合可能な電機子と、電機子を支持し、ステータアセンブリに対する電機子の移動を制御するように構成されたサスペンションシステムであって、電機子とサスペンションシステムとの間の摺動又は転動接触なしに動作するように構成されたサスペンションシステムとを備え、磁気減衰システムは、電力がリニアモーターに切断されると、電機子運動の運動エネルギーを吸収するように構成されている。
【0076】
加えて、又は代替的に、リニアモーターの磁気減衰システムは、電機子の移動軸に対して平行なサスペンションシステムのフレーム上に配設された磁石アレイを含み、磁石アレイは、電力がリニアモーターに切断されると電機子の移動の運動エネルギーを吸収するように構成されている。
【0077】
加えて、又は代替的に、リニアモーターの磁気減衰システムの磁石アレイは、リニアモーターによる電機子の移動を生成するために使用される磁石とは別個であり、磁石アレイは、電機子の移動軸に対して平行に延在する電機子の導電性非磁性表面に近接して位置される。
【0078】
加えて、又は代替的に、１ｃｍ未満のギャップが、磁石のアレイとリニアモーターの電機子の導電性非磁性表面との間に存在する。
【0079】
加えて、又は代替的に、リニアモーターは三相リニアモーターであり、磁気減衰システムは、３つの位相のそれぞれへの電力を同時に短絡するように構成されている。
【0080】
加えて、又は代替的に、リニアモーターのステータアセンブリは、第１のコイルサブアセンブリ及び第２のコイルサブアセンブリを含み、第１のコイルサブアセンブリは、複数の垂直方向に配設された巻線が巻かれて第１のコイルスタックを生成する複数の極を含み、第２のコイルサブアセンブリは、複数の垂直方向に配設された巻線が巻かれて第２のコイルスタックを形成する複数の極を含む。
【0081】
加えて、又は代替的に、電力が短絡された直後の第１のコイルサブアセンブリ及び第２のコイルサブアセンブリに対するリニアモーターの電機子の移動は、電機子の運動に抵抗する電流及び力を生成する電磁力を生成するように構成されている。
【0082】
加えて、又は代替的に、リニアモーターの磁気減衰システムは、電機子の第１の側に近接する電機子の移動軸に対して平行な、サスペンションシステムのフレーム上に配設された第１の磁石アレイを含み、磁気減衰システムは、電機子の第２の側に近接する電機子の移動軸に対して平行なサスペンションシステムのフレーム上に配設された第２の磁石アレイを含む。
【0083】
加えて、又は代替的に、リニアモーターの磁気減衰システムの第１及び第２の磁石アレイは、リニアモーターによる電機子の移動を生成するために使用される磁石とは別個であり、第１の磁石アレイは、電機子の移動軸に対して平行に延在する電機子の第１導電性の非磁性表面に近接して位置され、第２の磁石アレイは、電機子の移動軸に対して平行に延在する電機子の第２の導電性の非磁性表面に近接して位置され、第１及び第２の磁石アレイは、電力がリニアモーターに切断されたときに、電機子の移動の運動エネルギーを吸収するように構成されている。
【0084】
別の例示的な実施形態では、方法は、ステータアセンブリ、ステータアセンブリに近接する電機子、サスペンションシステム、及び磁気減衰システムを提供することと、ステータアセンブリにより電力を受け取ることと、ステータアセンブリによる電力の受信の後に、ステータアセンブリに対して電機子を前後に移動させることと、電機子とサスペンションシステムとの間で摺動接触又は転動が行われないように、ステータアセンブリに対する電機子の移動を制御することによって、電機子をサスペンションシステムで支持することと、ステータアセンブリへの電力を切断することと、電力がリニアモーターに切断されると磁気減衰システムによって電機子の移動の運動エネルギーを吸収することと、方法。
【0085】
本発明の上記及び更なる利点は、添付図面と併せて以下の説明を参照することによってよりよく理解され得るが、ここで、同様の参照番号は、様々な図面における同様の要素及び特徴を示す。明確にするために、全ての図では、全ての要素がラベル付けされなくてもよい。また、図面は必ずしも縮尺通りではなく、代わりに、一般に、本発明の原理を例示するにあたって強調されている。
【図面の簡単な説明】
【0086】
【図1】一実施形態に係る、リニアモーターの斜視図を示す。
【発明を実施するための形態】
【0087】
本発明の実施形態は、試験システム、より具体的には無摩擦材料取り扱いシステムの技術分野内で多数の進歩を提供する。本明細書では、無摩擦材料試験システムは、Ａ）被試験材料に結合可能な移動部分（電機子など）と、Ｂ）移動部分を支持するサスペンションシステムとの間で接触（摺動、転動など）せずに動作するように構成された材料試験システムである。本明細書に記載される無摩擦材料試験システムを含む材料試験システムは、試験中の材料、デバイス、装置、又は他の被試験物体上に前後の線形力及び／又は動きを行うように構成されてもよい。無摩擦材料試験システムは、摺動又は転動接触で動作するシステムと比較して、優れた信頼性、感度、及び清浄度を有することが分かっている。
【0088】
従来技術の無摩擦材料試験システムは、従来、試験体に結合された移動部分と、サスペンションシステムとの間で制御された移動を作り出すための既知の概念が可撓性サスペンション構成要素の間に磁石キャリアを取り付けることを必要とするためがあるサスペンションシステムとのから、ストローク範囲において制限されてきた。磁石キャリアによって保持された１つ以上の磁石が、単相リニアモーターによって作られた磁場にさらされると、可撓性サスペンション構成要素は屈曲する。この構成は無摩擦（すなわち、曲げ可撓性サスペンション構成要素は、どの接触ベースの摩擦を付与しない）であるが、移動範囲は、可撓性サスペンション構成要素の材料特性によって制限されている。
【0089】
本発明は、ストローク範囲が増加した無摩擦材料試験システムを提供する。本明細書に記載される本システムは、電機子とサスペンションシステムとの間にどの可撓性サスペンション構成要素を直接接続することを必要としない。むしろ、本発明の実施形態は、どの可撓性サスペンション支持体とも直接接続されていないサスペンションシステムに対して移動する電機子を含む。
【0090】
本発明の実施形態は、所望のより長いストローク距離を提供するように構成された複数のコアのスタックを有する多相リニアモーターを含む材料試験システムを有する。例えば、本発明は、三相リニアモーターを含む材料試験システムを有し、モーターの各相は、コイルのスタック内の１つ以上の巻線又はコイルを制御する。多数の相は、単相モーターで達成可能であるよりも大きな垂直ストローク距離にわたって電機子の制御を提供することができる。
【0091】
本明細書に記載される実施形態は、摺動摩擦を伴うことなくより大きいストローク距離にわたって電機子の移動を制御するための、エアブッシングサスペンションシステムによって支持される電機子を有する無摩擦材料試験システムを有する。電機子がリニアモーターによって給電される場合、エアブッシングサスペンションシステムは、磁気吸引によって生ずる電機子の曲げ又はねじれを防止し、電機子と１つ以上のステータアセンブリとの間の距離を維持するように構成される。
【0092】
本発明の実施形態は、磁気電機子を移動させるためのコイルの１つ以上のスタックを含むステータアセンブリを有するリニアモーターと一体化するための磁気電機子を有する無摩擦材料試験システムを更に含む。本発明の実施形態は、斜めに配置された平坦なタイル磁石のアレイを用いることを含む。本明細書に記載される磁気電機子は、磁石が電機子の２つの対向する側部又は表面上に露出するように磁石フレームを通って延在する磁石アレイを更に含み、２つの対向する側部又は表面のそれぞれは、それぞれのステータコイルスタックに近接している。
【0093】
本明細書で更に説明するのは、無摩擦材料試験システムが停止されたときに減衰を提供するための磁気減衰システムを含む、停止又は制動システムを有する無摩擦材料試験システムである。実施形態は、移動に対抗し電機子を減速させる力を生成するために、システムの電機子の移動によって生成される電磁力を使用することを含む。多相リニアモーターを使用する実施形態では、無摩擦材料試験システムの実施形態は、同時に各位相への電力を切断又は短絡するように構成されているシステムを含む。
【0094】
無摩擦材料試験システムのリニアモーターを冷却するための冷却アプローチを更に説明する。本明細書に記載される冷却システムは、サスペンションシステムのエアブッシングに供給されるリサイクルされた空気を利用して、巻線又はコイルなどのリニアモーターの構成要素を冷却する。本発明の冷却システムの実施形態に対する他の新規のアプローチは、熱除去を最適化するためのフィンを有するコイルボビン、及びコイルスタックの巻線間に位置するギャップから延在するヒートパイプ、及びそれに取り付けられた追加の冷却フィンを利用することを含む。
【0095】
ここで、添付図面に示されるような、その例示的な実施形態を参照して、本教示をより詳細に説明する。本教示は、様々な実施形態及び実施例と併せて記載されているが、本教示はそのような実施形態に限定されることを意図するものではない。反対に、本教示は、当業者に理解されるように、様々な代替物、変更態様、及び等価物を包含する。本明細書の教示にアクセスすることができる当業者には、本明細書に記載される本開示の範囲内である、追加の実装、変更態様、及び実施形態、並びに他の使用分野が理解されるであろう。
【0096】
「一実施形態」又は「実施形態」への明細書における言及は、実施形態に関連して説明される特定の、特徴、構造、又は特性が、教示の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。本明細書内の特定の実施形態への言及は、必ずしも全てが同じ実施形態を指すわけではない。
【0097】
ここで図面を参照するに、図１は、一実施形態に係るリニアモーター１００を含む材料試験装置１０の斜視図を示す。リニアモーター１００は、電機子２００と、サスペンションシステム３００と、ステータアセンブリ４００と、を含むように示されている。電機子２００は、試験体（図示せず）に機械的に結合可能な底端部から延在する出力シャフト２１０を含む。電機子２００及びそれにより出力シャフト２１０は、本明細書に記載されるように、移動軸５００に沿ってリニアモーター１００の動作によって前後に移動されるように構成される。電機子２００のストローク長さは、一実施形態では、７０ｍｍより大きくてもよい。他の実施形態では、電機子２００のストローク長さは、８０ｍｍ、９０ｍｍ、又は１００ｍｍより大きくてもよい。材料試験装置１０は、所与の試験体又は材料に対して試験を適切に行うために、任意の必要なストローク長さで構成されてもよい。
【0098】
サスペンションシステム３００は、電機子２００を支持し、電機子２００とサスペンションシステム３００との間の摺動又は転動接触などの任意の接触を有さないように、ステータアセンブリ４００に対する電機子２００の移動を制御するように構成されている。移動軸５００に沿って移動することにより、電機子２００は、試験体に力を加えるように構成され得、移動軸５００に沿って運動又は機械的応力のいずれか（又はその両方）を誘導する。
【0099】
リニアモーター１００、電機子２００、サスペンションシステム３００、及びステータアセンブリ４００は、以降の図でより詳細に示される。出力シャフト２１０と試験体との間の機械的取り付けは、従来通りであってもよい。例えば、試験体の構成は、実施されるべき特定の材料試験に依存し得る。試験体は、任意の材料、構成要素、治具、固定具、デバイスなどと見なすことができる。
【0100】
電機子２００は、磁石フレーム２１４内に位置された、さもなければ別の方法で配設された磁石アレイ２１２を有する磁気デバイスであってもよい。図示されていないが、磁石アレイ２１２は、電機子２００の反対側に磁石フレーム２１４を通って延在する。電機子２００の片側のみが示されているが、電機子２００は、図に示されるように、移動軸５００及び移動軸に対して垂直な水平軸５１０の両方に対して平行に延在する第１の対称面について、幾何学的に左右対称又は実質的に左右対称であってもよい。電機子２００はまた、移動軸５００、及び移動軸に対して垂直で且つ第１の移動軸に対して更に垂直な第２の水平軸５２０と平行に延在する第２の対称面について磁気的及び幾何学的に左右対称又は実質的に左右対称でもよい。
【0101】
電機子２００は、第１のサイドフレーム３１０及び第２のサイドフレーム３１２を含むサスペンションシステム３００によって定位置に保持される。第１及び第２のサイドフレーム３１０、３１２は、電機子２００を支持するように構成されている。サスペンションシステム３００は、電機子２００をその内部に受容する少なくとも１つの開口部（例えば、図６及び７に示される第１及び第２の電機子開口部３９５、３９７）を含む構造体（例えば、第１及び第２のサイドフレーム３１０、３１２）であってもよいが）、他の実施形態も想到される。ステータアセンブリ４００内のコイルスタックは、第１のサイドフレーム３１０と第２のサイドフレーム３１２との間に位置する。サスペンションシステム３００は、第１及び第２のサイドフレーム３１０、３１２及びステータアセンブリ４００を取り付ける、接続する、さもなければ搭載するための上部搭載板３１４及び底部搭載板３１６を更に含む。
【0102】
図示する実施形態では、リニアモーター１００は三相リニアモーターである。図２は、一実施形態に係る、矢印Ａ－Ａで取られた図１のリニアモーター１００の切欠図を示す。リニアモーター１００は、第１のコイルスタック４１０を有する第１のコイルサブアセンブリ４１４と、電機子２００の磁石フレーム２１４の両側に露出した磁石アレイ２１２の２つの対向する側部に近接している、ステータアセンブリ４００内に収容された第２のコイルスタック４１２を有する第２のコイルサブアセンブリ４１６とを含む。電力を受けると、ステータアセンブリ４００のコイルスタックは、磁気電機子２００の移動を提供する。
【0103】
第１のコイルサブアセンブリ４１４は、６つの別個の巻線４２０ａ、４２０ｂ、４２０ｃ、４２０ｄ、４２０ｅ、４２０ｆがそれぞれ巻かれ、第１のコイルスタック４１０を生成する６つの別個の極４１８ａ、４１８ｂ、４１８ｃ、４１８ｄ、４１８ｅ、４１８ｆを有する第１のラミネートされた磁気コア４２２を含む。同様に、第２のコイルサブアセンブリ４１６は、６つの別個の巻線４２６ａ、４２６ｂ、４２６ｃ、４２６ｄ、４２６ｅ、４２６ｆがそれぞれ巻かれ、第２のコイルスタック４１２を生成する６つの別個の極４２４ａ、４２４ｂ、４２４ｃ、４２４ｄ、４２４ｅ、４２４ｆを有する第２のラミネートされた磁気コア４２２を含む。図示するように、第１の相Ａは、第１及び第２のコイルスタック４１０、４１２のそれぞれの上部巻線４２０ａ、４２６ａに、第４の巻線４２０ｄ、４２６ｄと共に頂部から接続される。第２の相Ｂは、第１及び第２のコイルスタック４１０、４１２のそれぞれの頂部４２０ｂ、４２６ｂからの第２の巻線に、第５の巻線４２０ｅ、４２６ｅと共に頂部から接続される。第３の相Ｃは、第１及び第２のコイルスタック４１０、４１２のそれぞれの頂部４２０ｃ、４２６ｃからの第３の巻線に、第６の巻線４２０ｆ、４２６ｆと共に頂部から接続される。
【0104】
図示するように、磁石アレイ２１２の磁石のそれぞれは、直接隣接する磁石に対して逆の又は反対の極性を含む。具体的には、磁石アレイ２１２は、それぞれ２つの磁石の１４個の列を含む。他の実施形態は、それぞれ２つの磁石の１４個の列より多い又は少ない列を含んでもよい。例えば、リニアモーター１００のより短いストロークバージョンは、１３個、１２個、１１個、１０個以下の磁石対を含んでもよい。リニアモーターのより長いストロークバージョンは、１５個、１６個、１７個、１８個、１９個、２０個以上の磁石対を含んでもよい。この三相構成は、電機子２００の磁石アレイ２１２と相互作用する磁場を生成し、電機子２００を移動軸５００に沿って上下（すなわち前後）に移動させる。磁石アレイ２１２は、第１及び第２のコイルスタック４１０、４１２のそれぞれに対して所定のギャップ許容差内に近接して配置されてもよい。ギャップスパンは、磁石アレイ２１２が可能な限り、動作中に第１及び第２のコイルスタック４１０、４１２の一方又は他方に、より引き寄せられるのを防ぐために、厳しい許容差で維持されてもよい。磁石アレイ２１２の各側部とコイルスタック４１０、４１２との間に完全に等しいギャップを作り出すことは不可能であり得るが、サスペンションシステム３００の横方向の剛性は、わずかに不均等なギャップによって生成された横方向の力を支持するように構成されてもよい。エアブッシングを含む（以下により詳細に記載される）サスペンションシステム３００の横方向の剛性は、不均等なギャップによって生ずる任意の横方向力を相殺するのに十分に高くてもよい。
【0105】
図示される実施形態は三相ステータアセンブリ４００を備える三相リニアモーターを含むが、電機子２００、サスペンションシステム３００、及びステータアセンブリ４００に関連する本明細書に記載される原理は、単相リニアモーター、又は任意の他の多相リニアモーターに組み込まれてもよい。三相システムは、ストローク長が重要ではない用途において、単相システムよりも高いストローク長さを達成することが可能であることが発見されたが、本発明の様々な実施形態から逸脱することなく、単相リニアモーターが使用されてもよい。
【0106】
図３は、一実施形態に係る冷却ダクト３１８、３２０、３２２が示されている、図１のリニアモーター１００の斜視図を示す。冷却ダクト３１８、３２０、３２２は、サスペンションシステム３００の第１のサイドフレーム３１０及び第２のサイドフレーム３１２のそれぞれに着脱可能に取り付け可能な特徴であってもよい。図示するように、第１の冷却ダクト３１８は、第１のサイドフレーム３１０の前側に取り付けられ、第２の冷却ダクト３２０は、第１のサイドフレーム３１０の裏側に取り付けられている。同様に、第３の冷却ダクト３２２は、第２のサイドフレーム３１２の前側に取り付けられて示されている。隠れているが、第４の冷却ダクトは、第２のサイドフレーム３１２の裏側に取り付けられてもよい。冷却ダクト３１８、３２０、３２２のそれぞれは、空気が内部を通って移動するための通路を提供し得る。冷却ダクト３１８、３２０、３２２を通る空気の循環、循環、及び／又は送風を促進するために、各冷却ダクト３１８、３２０、３２２にそれぞれ取り付けられているファン３２４、３２６、３２８が示されている。
【0107】
図４及び５をここで参照するに、図４は、一実施形態に係る、上面３３０が露呈された図１及び３のリニアモーター１００の第１のサイドフレーム３１０の斜視図を示す。図５は、一実施形態に係る、下面３３２が露呈された図１及び３のリニアモーター１００の第２のサイドフレーム３１０の斜視図を示す。第１及び第２のサイドフレーム３１０、３１２は、同じ寸法及び特徴を有する左右対称構成要素であってもよい。他の実施形態では、第１及び第２のサイドフレーム３１０、３１２はそれぞれ、１つ以上の固有の特徴、寸法など（図示せず）を含んでもよい。
【0108】
サスペンションシステム３００の第１及び第２のサイドフレーム３１０、３１２は、ダクト３１８、３２０、３２２からステータアセンブリ４００の巻線４２０ａ、４２０ｂ、４２０ｃ、４２０ｄ、４２０ｅ、４２０ｆ、４２６ａ、４２６ｂ、４２６ｃ、４２６ｄ、４２６ｅ、４２６ｆのそれぞれの間に位置するギャップ内及び／又は磁石アレイ２１２の磁石上への空気の流れをサポートするように寸法決めされてもよい。これを達成するために、第１及び第２のサイドフレーム３１０、３１２は、それぞれＩ字形の断面を含んでもよい。したがって、第１及び第２のサイドフレーム３１０、３１２それぞれは、それぞれ上部分３４０、３４２と、それぞれ中間部３４４、３４６と、それぞれ下部分３４８、３５０とを含む。再び図３を参照すると、冷却ダクト３１８、３２０、３２２は、第１及び第２のサイドフレーム３１０、３１２が冷却ダクト３１８、３２０、３２２からステータアセンブリ４００及び／又は磁石アレイ２１２への空気通路を画定するように、Ｉ字形断面の頂部と底部との間に取り付けられる。他の実施形態では、第１及び第２のサイドフレーム３１０、３１２の形状は、示される実施形態よりも固体であってもよく、空気の流れを促進するために開口部、スロット、ポートなどを含んでもよい。
【0109】
更に図４及び５を参照するに、第１のサイドフレーム３１０は、エアブッシング３３６ａが内部に配設される第１の開口部３３４を含み、第２のサイドフレーム３１２は、内部に別のエアブッシング３３６ｂが配設される第２の開口部３３８を含む。第１及び第２の開口部３３４、３３８は、円筒形のエアブッシング３３６ａ、３３６ｂ（以下、一般にエアブッシング３３６）をそれぞれ受容するように構成された円形断面を有する円筒形開口部である。しかしながら、他の実施形態では、他の形状の開口部が想到される。例えば、三角形又は矩形の開口部が、本明細書に記載される様々な発明概念の範囲から逸脱することなく、円筒形のエアブッシング３３６を利用するのではなく、対向する平坦な軸受のアレイを有する第１及び第２のサイドフレーム３１０、３１２内で使用されてもよい。
【0110】
第１及び第２のサイドフレーム３１０、３１２のそれぞれは、リニアモーター１００への電力が切断されたときに電機子２００の移動から運動エネルギーを吸収するように構成された磁気減衰システムを更に含む。具体的には、磁気減衰システムは、電機子２００の移動軸５００に対して平行な第１及び第２のサイドフレーム３１０、３１２のそれぞれの上に一方が配置された、磁石３８０ａ、３８０ｂの２つのアレイとして示される。電力が切断されたときに運動エネルギーを吸収することに加えて、磁気減衰システムは、不安定性を低減し、リニアモーター１００をより安定させるように構成されてもよい。例えば、通常動作中、磁気減衰システムは、システム制御を改善するために最適な減衰量を提供するよう、ギャップを調整することによって、又は異なる数若しくはタイプの磁石を使用することによってチューニングされてもよい。
【0111】
図４は、第１のサイドフレーム３１０上に配設された磁石３８０ａの第１のアレイを明確に示しているが、第２のサイドフレーム３１２は磁石３８０ｂの第２のアレイを含む（図６により、より明瞭に示される）。磁石３８０ａ、３８０ｂのアレイそれぞれにおける各磁石は、平坦なタイルの永久ネオ磁石として示されている。これらの磁石３８０ａ、３８０ｂのアレイは、リニアモーター１００による電機子２００の移動を生じさせるために電機子２００によって利用される磁石アレイ２１２とは別個である。磁石３８０ａ、３８０ｂのアレイのそれぞれは、リニアモーター１００が組み立てられ動作しているときに電機子２００の移動軸５００に対して平行に延在する電機子２００の導電性非磁性表面に近接して位置されてもよい。小さなギャップ（例えば、１ｃｍ未満、５ｃｍ未満、又は２５ｃｍ未満）が、磁石３８０ａ、３８０ｂのアレイのそれぞれと、それらが近接して位置される（図１０でより明確に示され、以下に記載される）電機子２００の導電性非磁性表面との間に存在する。磁石３８０ａ、３８０ｂの第１及び第２のアレイは、電機子２００の導電性非磁性表面の運動によって引き起こされる渦電流を利用して移動に抵抗し、それによって停止状態の間に移動する電機子に減衰効果を生ずるように構成されてもよい。磁石３８０ａ、３８０ｂの第１及び第２のアレイのそれぞれに示される磁石の数は１２個であるが、より多くの又はより少ない磁石が配備されてもよい。磁石３８０ａ、３８０ｂのアレイのそれぞれは、第１及び第２のサイドフレーム３１０ａ、３１０ｂのそれぞれの磁石保持面３８２ａ、３８２ｂ上に垂直方向に配設された単一の列の磁石を含む。磁石保持面３８２ａ、３８２ｂは、リニアモーター１００が組み立てられ動作するときに電機子２００に近接する第１及び第２のサイドフレーム３１０ａ、３１０ｂのそれぞれの表面から延在する垂直方向に寸法決めされた突出部であってもよい。
【0112】
第１及び第２のサイドフレーム３１０、３１２の上面及び下面はそれぞれ、１つ以上の位置合わせピン３５２、３５４を含んでもよい。例えば、第１のサイドフレーム３１０の上面３３０は、第１のサイドフレーム３１０と上板３５６との間の取り付けを容易にするための第１の位置合わせピン３５２を含む。第２のサイドフレーム３１２の下面３３２は、第２のサイドフレーム３１２と下板３５８との間の取り付けを容易にするための第２の位置合わせピン３５４を含むように示されている。第１のサイドフレーム３１０の上面のみが示されており、第２のサイドフレーム３１２の下面３３２が示されているが、位置合わせピンはまた、第１のサイドフレーム３１０の下面及び第２のサイドフレーム３１２の上面に含まれてもよいことを理解されたい。第１及び第２のサイドフレーム３１０、３１２のそれぞれの上面及び下面は、第１及び第２のサイドフレーム３１０、３１２を上板及び下板３５６、３５８に取り付けるために、ねじ付きねじ、ボルトなどの取り付け機構を受容するために、例えば、ねじ山が付けられた開口部３６０を更に含んでもよい。
【0113】
第１及び第２のサイドフレーム３１０、３１２はそれぞれ、第１の開口部３３４及び第２の開口部３３８内にそれぞれ配設されるように構成された各エアブッシング３３６のために、２つの空気供給開口部３８４を含む。空気供給開口部３８４は、空気源（図示せず）からエアブッシング３３６に強制空気を供給するように構成されてもよい。空気供給開口部３８４は、空気を直接受容するように構成されてもよく、あるいは、空気を通過させるように構成されたチューブ、パイプ、又は他のデバイスを受容するように構成されてもよい。第１及び第２のサイドフレーム３１０、３１２は、第１の開口部３３４及び第２の開口部３３８内に配設されるように構成された各ブッシングのための３つの圧力解放開口部３８６を更に含む。空気供給開口部３８４及び圧力解放開口部３８６は、図７に示され、以下でより詳細に説明される。
【0114】
図６は、一実施形態に係る、上側３６２を露呈するように配向された上板及び下板３５６、３５８の間に接続されている、図４及び５の第１及び第２のサイドフレーム３１０、３１２を含むフレームサブアセンブリ３７０の斜視図を示す。図７は、一実施形態に係る、下側３６４を露呈するように配向された上板及び下板３５６、３５８の間に接続されている、図４及び５の第１及び第２のサイドフレームを含むフレームサブアセンブリ３７０の斜視図を示す。上板及び下板３５６、３５８は、第１及び第２のサイドフレーム３１０、３１２を一緒に取り付けるように構成され、また、ステータアセンブリ３００の第１及び第２のコイルスタック４１０、４１２を取り付けるための取り付け場所も提供する。したがって、上板及び下板３５６、３５８は、例えば、フレームサブアセンブリ３７０を組み立てるための取り付けねじ、ボルト、又は、更にフレームサブアセンブリ３７０を材料試験システム１０の他の構成要素（図示せず）に取り付けるための他の機構を受容するよう、例えば、ねじ山が付けられた様々な開口部を含んでもよい。
【0115】
上板及び下板３５６、３５８はそれぞれ、組み立てを容易にするために、複数のｘ、ｙ場所の開口部３６８ａ、３６８ｂ、３６８ｃ及びクロッキングスロット３６６ａ、３６６ｂ、３６６ｃを含んでもよい。ｘ、ｙ場所の開口部３６８ａ、３６８ｂ、３６８ｃは、円形ピンを受容するために円形の開口部であってもよく、ピンがそれらの位置で延在する板３５６、３５８とサイドフレーム３１０、３１２との間の移動を防止することができる。クロッキングスロット３３６ａ、３３６ｂ、３３６ｃは、移動方向に沿って細長く、ピンがそれらの位置で延在する板３５６、３５８とサイドフレーム３１０、３１２との間にいくらかの移動を提供することができる。
【0116】
リニアモーター１００及びそのフレームサブアセンブリ３７０を組み立てるために、電機子２００がフレームサブアセンブリ３７０内に配置された後、ピンが下板３５８のｘ、ｙ場所の開口部３６８ｂ、３６８ｃ及びクロッキングスロット３３６ｂ、３３６ｃのそれぞれに挿入されてもよい。次いで、ピンは、上板３５６のｘ、ｙ場所開口部３６８ａ及びクロッキングスロット３６６ａに挿入されてもよい。ピンがクロッキングスロット３３６ａ、３３６ｂ、３３６ｃ及びｘ、ｙ場所開口部３６８ａ、３６８ｂ、３６８ｃを通って配置されると、リニアモーター１００を組み立てる方法は、第１及び第２の垂直開口部３３４、３３８内のエアブッシング３３６を励起することを含む。この空気圧は、クロッキングスロット３６６ａ、３６６ｂ、３６６ｃによって提供される制限された動きと併せて、システムを整列させてもよく、その後、上板及び下板３５６、３５６は、ボルト、ねじなどで完全に締め付けられてもよい。
【0117】
上板及び下板３５６、３５８はそれぞれ、同じ寸法及び特徴を含んでもよい。例えば、上板及び下板３５６、３５８はそれぞれ、電機子シャフトを内部に受容するように構成された２つの電機子シャフト開口部３９４ａ、３９４ｂ、３９４ｃ、３９４ｄを含んでもよい。組み立てられると、第１のサイドフレーム３１０の第１の開口部３３４は、電機子シャフト開口部３９４ａ、３９４ｃと位置合わせされ、第２のサイドフレーム３１２の第２の開口部３３８は電機子シャフト開口部３９４ｂ、３９４ｄと位置合わせされ、それぞれが上板３５６のそれぞれ、それぞれの第１及び第２のサイドフレーム３１０、３１２及び下板３５８を通って延在する左右の集合的な垂直開口部を提供する。集合的な垂直開口部はそれぞれ、移動軸５００に対して平行な軸に沿って延在する。
【0118】
第１電機子開口部３９５が上板３５６の開口部３９４ａ、３９４ｂの間に延在し、対応する第２電機子開口部３９７が下板３５８の開口部３９４ｃ、３９４ｄの間に延在する。電機子開口部３９５、３９７は、電機子を内部に受容し、電機子の自由移動を提供するように構成されてもよい。上部バンプ止め部３９０ａは、上板３５６から延在して示され、下部バンプ止め部３９０ｂは下板３５８から延在する。バンプ止め部３９０ａ、３９０ｂは、電機子２００の運動について物理的境界を提供してもよい。バンプ止め部３９０ａ、３９０ｂは、減速を遅くするために、ＦＫＭエラストマーなどの軟質エラストマー材料で作製されてもよい。
【0119】
上板３５６は、第１及び第２スタック搭載面３９２ａ、３９２ｂを含むように示されている。同様に、下板３５８は、第３及び第４のスタック搭載面３９２ｃ、３９２ｄを含むように示されている。スタック搭載面３９２ａ、３９２ｂは、第１のコイルスタック４１０が搭載される表面を提供する。同様に、スタック搭載面３９２ｃ、３９２ｄは、第２のコイルスタック４１２が搭載される表面を提供する。したがって、スタック取付表面３９２ａ、３９２ｂ、３９２ｃ、３９２ｄはそれぞれ、ねじ、ボルトなどを受容するためのねじ山を有するように構成され得る複数の開口部を含む。スタック搭載面３９２ａ、３９２ｂ、３９２ｃ、３９２ｄが上板及び下板３５６、３５８内に延在する寸法は、移動する電機子２００と第１及び第２のコイルスタック４１０、４１２との間に所望のギャップ距離を提供するよう精密に機械加工されてもよい。
【0120】
図８は、一実施形態に係る、第１のサイドフレーム３１０の垂直開口部３３４内に配設された２つのエアブッシング３３６ａ、３３６ｃを示す、第１のサイドフレーム３１０の斜視切欠図を示す。垂直開口部３３４内の２つのエアブッシング３３６ａ、３３６ｃを明らかにするために、第１のサイドフレーム３１０のみが図８に切り取られて示されているが、第２のサイドフレーム３１２も同じようにして２つのエアブッシング３３６を更に含んでもよい。したがって、以下のエアブッシング３３６ａ、３３６ｃの説明が、第２のサイドフレーム３１２内に位置する２つのエアブッシング３３６に適用可能である。
【0121】
図示するように、第１のサイドフレーム３１０の第１のエアブッシング３３６ａは、開口部３３４の第１の上端部に近接して位置し、第２のエアブッシング３３６ｂは、開口部３３４の第２の下端部に近接して位置する。エアブッシング３３６ａ、３３６ｂはそれぞれ、エアブッシング３３６ａ、３３６ｂとフレームサブアセンブリ３７０との間のいくらかの移動が許容されるように適合されるようにして、開口部３３４内に設置されてもよい。この適合関係は、締まり嵌め又は圧入でエアブッシング３３６ａ、３３６ｂが開口部３３４内に挿入されることによって提供されてもよい。更に、エアブッシング３３６ａ、３３６ｂはそれぞれ、対応するエラストマー材料で作製されてもよく、エアブッシング３３６ａ、３３６ｂと開口部３３４（及びそれによってフレームサブアセンブリ３７０）との間にいくらかの適合を提供し得る複数のＯリング３７２を含むとして示される。エアブッシング３３６ａ、３３６ｂはそれぞれ、手で開口部３３４に挿入することによって設置されてもよく、例えば、メンテナンスのために手で除去されてもよい。
【0122】
エアブッシング３３６ａ、３３６ｂは、中空円筒形状をそれぞれ有する。エアブッシング３３６ａ、３３６ｂは、それぞれ、異なる材料で作製された外側本体３７４と、内側本体３７８とを含む。内側本体が空気に対して透過性のある多孔質体である一方で、外側本体３７４は、空気受容ポート開口部３７６を通る以外は空気に対して不透過性である。これにより、空気は、それぞれの空気受容ポート開口部３７６を通って、エアブッシング３３６ａ、３３６ｂのそれぞれに受容される。次いで、この空気は多孔質内側本体３７８を通って輸送される。外側本体３７４は空気に対して不透過性であり、空気受容ポート開口部３７６によって受容された空気が外側本体３７４を通って漏れ出ることを防止するため、受容された空気は、多孔質内側本体３７８を通ってのみ強制的に逃がされ、それによって、多孔質内側本体３７８とその内部に受容された電機子のシャフトとの間に空気圧が生成される。多孔質内側本体３７８は、材料内の空気に透過性を作り出す多くの（数千個、数百万個など）のサブミクロン孔を含む。エアブッシング３３６ａ、３３６ｂが空気受容ポート開口部３７６を通って空気を受容するとき、エアブッシング３３６ａ、３３６ｂは、空気が内側本体３７８を通ってエアブッシング３３６ａ、３３６ｂの本体から逃れるため、エアブッシング３３６ａ、３３６ｂは、内部に受容された電機子のシャフトに対して３６０度の完全な非接触運動を提供するように構成されてもよい。
【0123】
切欠きに示されるように、第１のサイドフレーム３１０の空気供給開口部３８４は、フレームの本体を通って延在し、それぞれの受容ポート開口部３７６と直接位置合わせされる。圧力解放開口部３８６はまた、フレームの本体を通って延在し、ブッシング上の４つのＯリング３７２のそれぞれの間の空間と整列される。第１のサイドフレーム３１０の本体内の圧力解放開口部３８６は、エアブッシング３３６ａ、３３６ｂの設置を容易にし、エアブッシング３３６ａ、３３６ｂの外側本体３７４と第１のサイドフレーム３１０の垂直開口部３３４の内壁との間の空気圧の蓄積を防止することができる。巻線４２０ａ、４２０ｂ、４２０ｃ、４２０ｄ、４２０ｅ、４２０ｆ、４２６ａ、４２６ｂ、４２６ｃ、４２６ｄ、４２６ｅ、４２６ｆ又は電機子２００の磁石アレイ２１２のうちの少なくとも１つを冷却する目的で、ブッシング３３６ａ、３３６ｂに導入され、それぞれの受容ポートオプション３７６を通って、システムに戻される空気を再利用するために、第１のサイドフレーム３１０の垂直開口部３３４内から追加の開口部が設けられてもよい。
【0124】
試験装置１０及びリニアモーター１００は、４つのエアブッシング３３６（第１及び第２のサイドフレーム３１０、３１２のそれぞれに２つ）を含むように示されているが、電機子２００とコイルスタック４１０、４１２との間の磁気引力によって引き起こされる任意のクラッシング力に適応するために必要であれば、より多く又はより少ないエアブッシングが含まれてもよい。例えば、いくつかの実施形態は、２つのエアブッシングのみを必要とし得る。他の実施形態は、６つのエアブッシング（垂直開口部３３４、３３８のそれぞれに３つ）を必要とし得る。別の想到される実施形態では、１つ以上の追加のエアブッシングは、システムに対する追加のサスペンション支持を提供するために、電機子２００から延在する試験体出力シャフト２１０を取り囲むように構成されてもよい。
【0125】
図９は、一実施形態に係る、図１及び３のリニアモーター１００の電機子２００の斜視図を示す。電機子２００は、磁石アレイ２１２が移動軸５００の方向に上端板２２０と底端板２２２との間に延在する磁石フレーム２１４を含む。上端板２２０及び底端板２２２は、磁石フレーム２１４及び磁石アレイ２１２を第１の側エアブッシングシャフト２３０及び第２の側方エアブッシングシャフト２３２に接続、取り付け、又は別の方法で組み立てるように構成されている。第１及び第２の側方エアブッシングシャフト２３０、２３２もまた、移動軸５００に延在する。第１及び第２の側方エアブッシングシャフト２３０、２３２は、円筒形シャフトとして示されている。第１及び第２の側方エアブッシングシャフト２３０、２３２は、第１及び第２の開口部内のエアブッシング３３６の内側寸法に対して厳しい寸法公差を有する。
【0126】
エアブッシング３３６は、サスペンションシステム３００の電機子２００とフレームサブアセンブリ３７０との間の無摩擦移動を提供するように構成されている。エアブッシング３３６は、エアブッシング３３６の内面と電機子２００の空気ブッシュシャフト２３０、２３２との間に摺動又は転動摩擦を生ずることなく動作する。空気がエアブッシング３３６の内側本体３７８を強制的に通されると、電機子２００のエアブッシングシャフト２３０、２３２は、空気を介して内側本体３７８の内面間の中間点まで強いられる。一実施形態では、エアブッシング２３０、２３２は、エアブッシング３３６が空気流を受け、システムが動作しているときに、エアブッシングシャフト２３０、２３２とエアブッシング３３６の内側本体３７８の内面との間に空間を提供するために、エアブッシング３３６の内面の内半径よりも３～５ミクロン小さい半径を有してもよい。一実施形態では、エアブッシングシャフト２３０、２３２は、エアブッシング３３６の内面よりも４ミクロン小さい半径（８ミクロン小さい直径）を有する。エアブッシングシャフト２３０、２３２とエアブッシング３３６との間に無摩擦及び／又は非接触移動システムを提供するよう、他の寸法も想到される。
【0127】
上端板及び底端板２２０、２２２は、磁石フレーム２１４の幅よりも広い幅を有するように示されている。このより広い幅は、バンプ止め部３９０ａ、３９０ｂと係合する表面を提供する。更に、上端板及び底端板２２０、２２２は、磁石フレーム２１４との接続のためのボルト、ねじ、又は他の取り付け機構を受容する接続開口部２３４を含む。上端板及び底端板２２０、２２２をエアブッシングシャフト２３０、２３２に取り付けるために、他のボルト、ねじなどを受容するための様々な他の接続開口部が提供されてもよい。上端板及び底端板２２０、２２２は、第１の空間が第１のエアブッシングシャフト２３０と磁石フレーム２１４との間で移動軸５００に対して平行に延在するように、且つ、同様に第２の空間が第２のエアブッシングシャフト２３２と磁石フレーム２１４との間で移動軸に対して平行に延在するように、第１及び第２の空気ブッシングシャフト２３０、２３２を磁石フレーム２１４に接続するよう示されている。これらの空間は、エアブッシング３３６の厚さ、及び垂直開口部３３４、３３８を取り囲む第１及び第２のサイドフレーム３１０、３１２の本体よりも大きくてもよい。したがって、エアブッシングシャフト２３０、３２３と磁石フレーム２１４との間のこれらの垂直空間により、サスペンションシステム３００に対する電機子２００の垂直移動を可能にしながら電機子２００がサスペンションシステム３００に接続されたままとなることを可能にする。
【0128】
図１０は、一実施形態に係る、第１及び第２のエアブッシングシャフト２３０、２３２及び上端板及び底端板２２０、２２２との組み立て前の、図９の電機子２００の磁石フレーム２１４を示す。磁石フレーム２１４は、Ｌ字形側部２３６とＬ字形右側２３８との間に延在する本体を含む。Ｌ字形左側及び右側２３６、２３８は、磁石フレーム２１４の垂直長さにわたって延在する。磁石フレーム２１４は、磁石アレイ２１２を受容するように構成された中央内の開口部である。磁石アレイ２１２の各磁石は、磁石を互いに固定するために、磁石アレイ２１２の縁部の周り及び各個々の磁石の縁部の周りのエポキシによって磁石フレーム２１４に取り付けられ得る。エポキシは、動作中に磁石が上昇する高温で劣化しない温度耐性エポキシであってもよい。他の実施形態では、磁石は、磁石フレーム２１４の突出部又はスロットと一体化されたタイル内のスロットを介してなど、機械的手段を介して磁石フレーム２１４に取り付けられてもよい。別の代替的又は追加的なアプローチ法は、磁石の縁部に沿って磁石フレーム２１４によって磁石を締める、圧縮する、又は別の方法でクランプするために、押しねじを利用することを含んでもよい。
【0129】
サイドフレーム３１０、３１２のうちの１つに取り付けられた磁石３８０ａのアレイもまたこの図に示されており、磁石３８０ａのアレイと磁石フレーム２１４との間の近い寸法的関係が分かるようにサイドフレームが除去されている。アレイ磁石３８０ａと磁石フレーム２１４との間のギャップは、システムが遮断されたときに所望の減衰力を提供するように最適化されてもよい。例えば、３ｍｍ、２５ｍｍ、２ｍｍ、１５ｍｍのギャップが考えられる。渦電流との相互作用によって所望の減衰量を達成する任意のギャップが想到される。
【0130】
図１１は、一実施形態に係る、図１０の磁石フレームの磁石アレイ２１２の一部分を示す。磁石アレイ２１２内の磁石のそれぞれの歪み及び寸法を示すために拡大されたいくつかの個々の磁石２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃ、２１２ｄ、２１２ｅ、２１２ｆ、２１２ｇの図が示されている。磁石アレイ２１２内の磁石２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃ、２１２ｄ、２１２ｅ、２１２ｆ、２１２ｇのそれぞれ（図１１に示されるもの及び図の下に延在するものの両方）は、ＮｄＦｅＢ磁石などの永久ネオ磁石であってもよい。磁石アレイ２１２内の磁石２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃ、２１２ｄ、２１２ｅ、２１２ｆ、２１２ｇはそれぞれ、単一の角度などのわずかな角度で歪められて示されている。したがって、磁石２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃ、２１２ｄ、２１２ｅ、２１２ｆ、２１２ｇは、平坦タイル磁石のそれぞれの底縁部及び上縁部が平坦タイル磁石の側縁部に直交しないような平行四辺形の形状を有してもよい。図示するように、磁石２１２ａ、２１２ｃ、２１２ｅのそれぞれの左上縁部は、右上縁部よりも高い位置にある。同様に、磁石２１２ｂ、２１２ｄ、２１２ｆ、２１２ｇのそれぞれの右上縁部は、左上縁部よりも高い。換言すれば、磁石の寸法は、磁石が磁石アレイ２１２の縁部よりも磁石アレイ２１２の中央に近づくにつれて小さくなる。磁石が磁石アレイ２１２の縁部よりも磁石アレイ２１２の中央に近づくにつれて磁石の寸法が大きくなるように、この歪みが反転させられてもよい。歪みは、単一度、２度、３度の任意の適切な量であってもよく、ステータアセンブリ４００によって生成された磁場との相互作用中にコギング力を低減するように最適化されてもよい。
【0131】
例示的な実施形態では、各磁石の幅は、５０～１００ｍｍであってもよく、高さは１０～５０ｍｍであってもよい。各磁石の厚さは、１０～２２ｍｍであってもよい。例示的な一実施形態では、磁石は、７０ｍｍの幅、２８ｍｍの高さ、及び１８ｍｍの厚さを有してもよい。これらの寸法は、磁石アレイ２１２によって要求される力出力に応じて変更されてもよい。
【0132】
図１２は、一実施形態に係る、図１及び３のリニアモーター１００の第１のコイルサブアセンブリ４１４の斜視図を示す。図示されていないが、第２のコイルサブアセンブリ４１８は、第１のコイルサブアセンブリ４１４と同じ特徴及び寸法を共有してもよい。コイルサブアセンブリ４１４は、６つの別個の巻線４２０ａ、４２０ｂ、４２０ｃ、４２０ｄ、４２０ｅ、４２０ｆ（一般に４２０）がそれぞれ巻かれて、第１のコイルスタック４１０を生成する６つの別個の極４１８ａ、４１８ｂ、４１８ｃ、４１８ｄ、４１８ｅ、４１８ｆ（一般に４１８）を有する第１のラミネートされた磁気コア４２２を含むよう示されている。ラミネートされた磁気コア４２２は、各側のスタックプレスバーによって一緒に保持された多くのラミネーションを含んでもよい。ラミネートされた磁石コア４２２は、例えばＭ１９電磁鋼よりなる２００個のラミネーション（金属シート）を含んでもよい。ラミネーションは、冷却を促進するために、ラミネートされた磁石コア４２２の表面積を増加させることができるフィン４２８を含んでもよい。例示的な実施形態では、６つの別個の極４１８ａ、４１８ｂ、４１８ｃ、４１８ｄ、４１８ｅ、４１８ｆ間の極間隔は、２０～６０ｍｍであってもよい。一実施形態では、極間隔は３８ｍｍであってもよい。いくつかの実施形態では、極間隔は、極４１８ａ、４１８ｂ、４１８ｃ、４１８ｄ、４１８ｅ、４１８ｆのそれぞれの間で等しくてもよい。他の実施形態では、異なる極間隔が、熱分布、磁場出力などを最適化するのに有利であり得る。例示的な実施形態では、極４１８ａ、４１８ｂ、４１８ｃ、４１８ｄ、４１８ｅ、４１８ｆの厚さは、１０～２０ｍｍであってもよい。一実施形態では、極厚は１５．８ｍｍであってもよい。６つの別個の巻線４２０ａ、４２０ｂ、４２０ｃ、４２０ｄ、４２０ｅ、４２０ｆは、例えば１６ＡＷＧ丸形ワイヤで作製されてもよく、１６８ターンを含んでもよい。巻線４２０ａ、４２０ｂ、４２０ｃ、４２０ｄ、４２０ｅ、４２０ｆはそれぞれ、１層当たり２８ターンを有する６つの層を含んでもよい。コイルボビン４４０ａ、４４０ｂ、４４０ｃ、４４０ｄ、４４０ｅ、４４０ｆ（一般に、コイルボビン４４０）は、極４１８ａ、４１８ｂ、４１８ｃ、４１８ｄ、４１８ｅ、４１８ｆのそれぞれに更に含まれてもよい。コイルボビン４４０ａ、４４０ｂ、４４０ｃ、４４０ｄ、４４０ｅ、４４０ｆは、以下で説明され、図１４に示される。
【0133】
図１３は、一実施形態に係る、図１２のコイルサブアセンブリ４１４の一部の側面図を示す。極４１８ａ、４１８ｂ、４１８ｃ、４１８ｄ、４１８ｅ、４１８ｆ上に巻かれた後、巻線４２０ａ、４２０ｂ、４２０ｃ、４２０ｄ、４２０ｅ、４２０ｆの間にはギャップ４３０が存在してもよい。ギャップ４３０は、冷却気流がそこを通って移動することを可能にし得る。ギャップ４３０はそれぞれ、数ｍｍの厚さを有してもよい。例えば、巻線４２０ａ、４２０ｂ、４２０ｃ、４２０ｄ、４２０ｅ、４２０ｆのそれぞれの間で４．５のギャップ厚さが想到される。ギャップ厚さは、例えば、３～１０ｍｍであってもよい。他の実施形態では、ギャップ厚さは、以下に記載され、図１５に示されるようにポッティング材料によって充填されてもよい。
【0134】
図１４は、一実施形態に係る、一体型冷却フィン４４８ａ、４４８ｂ、４４８ｃ、４４８ｄ、４４８ｅ、４４８ｆを有するコイルボビン４４０のうちの１つの斜視図を示す。コイルボビン４４０は、ベース４４４から延在する本体４４２を含む。本体４４２は、極４１８のうちの１つを取り囲み、受容するように寸法決めされた開口部４４６を囲んで形成する略矩形断面を含む。コイルボビン４４０は、本体４４２から延在する複数のフィン４４８ａ、４４８ｂ、４４８ｃ、４４８ｄ、４４８ｅ、４４８ｆを更に含む。巻回ギャップ４５０ａ、４５０ｂは、複数のフィン４４８ａ、４４８ｂ、４４８ｃ、４４８ｄ、４４８ｅ、４４８ｆの間に位置してもよい。巻回ギャップにより、巻線４２０のワイヤがコイルボビン４４０の各セクションの間に巻かれることが可能になる。コイルボビン４４０のフィン４４８ａ、４４８ｂ、４４８ｃ、４４８ｄ、４４８ｅ、４４８ｆは、巻線４２０を通ってコイル間の力対流領域内へと延在するのに十分な高さであってもよい。これにより、コイルボビン４４０は、巻線４２０からの熱の伝導を増加させるのに役立つことができる。フィン４４８ａ、４４８ｂ、４４８ｃ、４４８ｄ、４４８ｅ、４４８ｆは、強制対流のために利用可能な表面積を更に増加させることができる。
【0135】
図１５は、一実施形態に係る、ヒートパイプ４７５及びそれに取り付けられた追加の冷却フィン４７０を有する図１２のコイルサブアセンブリ４１４の斜視図を示す。この実施形態は、コイルボビン４４０に加えて、又は代替として適用されてもよい。この実施形態では、ポッティング材料４６０ａ、４６０ｂ、４６０ｃ、４６０ｄ、４６０ｅは、巻線４２０ａ、４２０ｂ、４２０ｃ、４２０ｄ、４２０ｅ、４２０ｆ間のギャップの各々内に含まれてもよい。４つのヒートパイプ４７５ギャップの各々内のポッティング材料から延在して示されている。例えば、４つのヒートパイプ４７５ａが巻線の上部ギャップ間の左側から延在し、４つのヒートパイプ４７５ｂが第２のギャップ間の左側から延在し、４つのヒートパイプ４７５ｃが第３のギャップ間の左側から延在し、４つのヒートパイプ４７５ｄが第４のギャップ間の左側から延在し、４つのヒートパイプ４７５ｅが第５のギャップ間の左側から延在する。同様に、４つのヒートパイプ４７５ｆが巻線の上部ギャップ間の右側から延在し、４つのヒートパイプ４７５ｇが第２のギャップ間の右側から延在し、４つのヒートパイプ４７５ｈが第３のギャップ間の右側から延在し、４つのヒートパイプ４７５ｉが第４のギャップ間の右側から延在し、４つのヒートパイプ４７５ｊが第５のギャップ間の右側から延在する。いくつかの実施形態では、左側及び右側からそれぞれ延在するヒートパイプ４７５ａ及び４７５ｆは、同じ構成要素（すなわち、両方向に延在する単一のヒートパイプ）であってもよい。ヒートパイプは、巻線４２０から、各側に位置する複数の冷却フィン４７０ａ、４７０ｂに熱を伝達するように構成されてもよい。図示するように、左側及び右側のそれぞれは、８つの冷却フィン４７０を含む。冷却フィン４７０は、冷却のための増加した表面積を提供することができる。この実施形態では、巻線４２０の間のギャップ中に空気を強制的に通すことの代わりに又はそれに加えて、冷却空気は、冷却フィン４７０及びラミネートされた磁石コア４２２のフィン４２８を横切って吹き付けられるように構成される。
【0136】
図１６は、一実施形態に係る、図１及び３のリニアモーター１００の三相モーターの電気的概略図を示し、ｅ１、ｅ２、ｅ３は、３つのそれぞれの電流ｉ１、ｉ２、ｉ３、したがってモーターの力出力を制御するために増幅器によって駆動される電圧である。インダクタＬ１１、Ｌ２２、Ｌ３３は、各相の抵抗Ｒに対して直列に存在する。
【0137】
リニアモーター１００の三相モーターを使用して、電機子の加速度を、以下のように定義することができる。
ｍ×”（ｔ）＝－ｋ×（ｔ）－ｂｘ’（ｔ）＋ＮＢＬ１ ｉ１（ｔ）＋ＮＢＬ２ ｉ２（ｔ）＋ＮＢＬ３ ｉ３（ｔ）－ｍｇ
式中、ｍは電機子の質量であり、ｘ”（ｔ）は電機子の加速度であり、ｋは、システムのばね定数（電機子が接続された試験材料のばね定数に関連し、又は電機子が試験材料に接続されていない場合にはゼロ）であり、ｂは減衰定数であり、ｘ（ｔ）は電機子の位置であり、ｘ’（ｔ）は電機子の速度であり、モーター力／逆ＥＭＦ定数のアレイであり、位相ごとに各位相１２０°離れており、ｉは相ａ、ｂ、及びｃのそれぞれの電流である。
第１の脚部の電圧は、以下のように定義することができる。
ｅ１（ｔ）＝Ｌ１１ ｉ’ １（ｔ）＋Ｌ１２ ｉ’ ２（ｔ）＋Ｌ１３ ｉ’ ３（ｔ）＋Ｒ１ ｉ１（ｔ）＋ｘ’（ｔ）ＮＢＬ１
式中、ｅ１［ｔ］は第１の位相の電圧であり、Ｌ１１は、第１の相のインダクタによって誘導される第１の位相におけるインダクタンスであり、Ｌ１２は、第２の位相のインダクタによって誘導される第１の位相におけるインダクタンスであり、Ｌ１３は、第３の位相のインダクタによって誘導される第１の位相におけるインダクタンスであり、ｉ１’（ｔ）、ｉ２（ｔ）、及びｉ３（ｔ）は、相ａ、ｂ、ｃにおける電流の変化であり、Ｒは各個々の位相の抵抗である。同様に、第２及び第３の脚部の電圧は、以下のように定義することができる。
ｅ２（ｔ）＝Ｌ２１ ｉ１ ’（ｔ）＋Ｌ２２ ｉ２ ’（ｔ）＋Ｌ２３ ｉ３ ’（ｔ）＋Ｒ２ ｉ２（ｔ）＋ｘ’（ｔ）ＮＢＬ２
ｅ３（ｔ）＝Ｌ３１ ｉ１ ’（ｔ）＋Ｌ３２ ｉ２ ’（ｔ）＋Ｌ３３ ｉ３ ’（ｔ）＋Ｒ３ ｉ３（ｔ）＋ｘ’（ｔ）ＮＢＬ３
電機子に移動が存在する限り、３つの脚（ｅ１（ｔ）、ｅ２（ｔ）、ｅ３（ｔ））の電圧がゼロに切断される場合であっても、電機子が移動しているため、各電圧式におけるｘ’（ｔ）ＮＢＬの項はゼロにならない。これは、ＥＭＦが、これらｘ’（ｔ）ＮＢＬの項によって生成され、電流変化、したがって加速度式に従ってその運動に抵抗する力をもたらすことを示す。したがって、３つの位相モーター、及び電機子の移動は、各位相における電流が切断又は短絡された場合に、本明細書で上述した渦電流磁石システムに加えて電機子の移動を更に遅くする減衰力を生成するように構成される。
ｍ×”（ｔ）＝－ｋ×（ｔ）－ｂｘ’（ｔ）＋ＮＢＬ１ ｉ１（ｔ）＋ＮＢＬ２ ｉ２（ｔ）＋ＮＢＬ３ ｉ３（ｔ）－ｍｇ
式中、ｍは電機子の質量であり、ｘ”（ｔ）は電機子の加速度であり、ｋは、システムのばね定数（電機子が接続された試験材料のばね定数に関連し、又は電機子が試験材料に接続されていない場合にはゼロ）であり、ｂは減衰定数であり、ｘ（ｔ）は電機子の位置であり、ｘ’（ｔ）は電機子の速度であり、モーター力／逆ＥＭＦ定数のアレイであり、位相ごとに各位相１２０°離れており、ｉは相ａ、ｂ、及びｃのそれぞれの電流である。
第１の脚部の電圧は、以下のように定義することができる。
ｅ１（ｔ）＝Ｌ１１ ｉ’ １（ｔ）＋Ｌ１２ ｉ’ ２（ｔ）＋Ｌ１３ ｉ’ ３（ｔ）＋Ｒ１ ｉ１（ｔ）＋ｘ’（ｔ）ＮＢＬ１
式中、ｅ１［ｔ］は第１の位相の電圧であり、Ｌ１１は、第１の相のインダクタによって誘導される第１の位相におけるインダクタンスであり、Ｌ１２は、第２の位相のインダクタによって誘導される第１の位相におけるインダクタンスであり、Ｌ１３は、第３の位相のインダクタによって誘導される第１の位相におけるインダクタンスであり、ｉ１’（ｔ）、ｉ２（ｔ）、及びｉ３（ｔ）は、相ａ、ｂ、ｃにおける電流の変化であり、Ｒは各個々の位相の抵抗である。同様に、第２及び第３の脚部の電圧は、以下のように定義することができる。
ｅ２（ｔ）＝Ｌ２１ ｉ１ ’（ｔ）＋Ｌ２２ ｉ２ ’（ｔ）＋Ｌ２３ ｉ３ ’（ｔ）＋Ｒ２ ｉ２（ｔ）＋ｘ’（ｔ）ＮＢＬ２
ｅ３（ｔ）＝Ｌ３１ ｉ１ ’（ｔ）＋Ｌ３２ ｉ２ ’（ｔ）＋Ｌ３３ ｉ３ ’（ｔ）＋Ｒ３ ｉ３（ｔ）＋ｘ’（ｔ）ＮＢＬ３
電機子に移動が存在する限り、３つの脚（ｅ１（ｔ）、ｅ２（ｔ）、ｅ３（ｔ））の電圧がゼロに切断される場合であっても、電機子が移動しているため、各電圧式におけるｘ’（ｔ）ＮＢＬの項はゼロにならない。これは、ＥＭＦが、これらｘ’（ｔ）ＮＢＬの項によって生成され、電流変化、したがって加速度式に従ってその運動に抵抗する力をもたらすことを示す。したがって、３つの位相モーター、及び電機子の移動は、各位相における電流が切断又は短絡された場合に、本明細書で上述した渦電流磁石システムに加えて電機子の移動を更に遅くする減衰力を生成するように構成される。
【0138】
したがって、本発明の実施形態は、電機子に物理的に触れることなく、且つ、その間で摺動することなく、及び／又は転動摩擦を伴うことなく、電機子の可動域を支持するサスペンションシステムを含んでもよい。例えば、サスペンションシステムは、電機子に物理的に触れることなく、ステータアセンブリに対する一次元の電機子の移動を促進するように構成されてもよい。一実施形態又は実装では、エアブッシングは、動作中にサスペンションシステムが機械的又は構造的に接続される、取り付けられる、又は電機子に触れることなく、一次元に（単一の移動軸に沿って前後に）電機子（ストローク長さ）の可動域を提供、支持、又は他の方法で促進することができる。サスペンションシステムは、この一次元において、又は、この１つの移動軸に沿って電機子の移動を制限するか、又は少なくとも実質的に移動を制限するように構成されてもよい（エアブッシングが対応し、別の次元で非常に小さいコンプライアンス度を可能にする場合）。
【0139】
例示的な実施形態では、機械的又は構造的接続がないことにより、動作中又は移動中にサスペンションシステムと電機子との間の接触摩擦を防止し、サスペンションシステムのエアブッシングと電機子のエアブッシングシャフトとの間に位置するエアギャップによって提供されてもよい。本明細書で想到されるサスペンションシステムは、単一の次元又は単一の移動軸に沿って構造的接触又は接続なしに電機子の精密な運動を維持するための支持システムを作り出す。本明細書で想到されるサスペンションシステムは、それにより、動作中及び移動中に電機子と間接的に機械的連通（例えば、エアギャップを介して）していると考えることができる。
【0140】
リニアモーター及び／又は材料試験装置又はシステムを動作させる方法も想到される。例えば、想到される方法は、多相ステータアセンブリと、多相ステータアセンブリに近接する電機子と、サスペンションシステムと、を有するリニアモーターを提供することを含む。この方法は、多相ステータアセンブリによって電力を受け取ることと、多相ステータアセンブリによる電力の受信後に、電機子を移動軸に沿って前後に移動させることと、電機子とサスペンションシステムとの間に摺動又は転動接触が行われないように、多相ステータアセンブリに対して電機子の移動を制御することによって、電機子をサスペンションシステムで支持することと、を含む。本方法は、三相リニアモーター及びステータアセンブリを利用して、磁気電機子を移動させる磁場を作り出すことを含む。方法は、移動軸に沿って、７０ｍｍ、８０ｍｍ、９０ｍｍ、又は１００ｍｍより大きいストローク長さで移動軸に沿って電機子を前後に移動させることを含んでもよい。想到される方法は、相がＡ－Ｂ－Ｃ－Ａ－Ｂ－Ｃの関係で交互になるように、ステータ内に極を配置することを含む。
【0141】
更なる想到される方法は、ステータアセンブリ、その上に平坦な磁石のアレイが配置されたステータアセンブリに近接する電機子、及びサスペンションシステムを提供することを含む。想到される方法は、ステータアセンブリによって電力を受け取ることと、ステータアセンブリによって生成された磁場に平坦な磁石のアレイを露出させることと、平坦な磁石のアレイによって、電機子内に前後運動を生成することと、電機子とサスペンションシステムとの間に摺動又は転動接触が行われないように、多相ステータアセンブリに対する電機子の移動を制御することによって、電機子をサスペンションシステムで支持することと、を含む。方法は、平坦磁石のアレイ内の平坦な磁石を．５度～５度のスキュー角で歪めることを更に含んでもよい。
【0142】
更に、想到される方法は、ステータアセンブリ、ステータアセンブリに近接する電機子、及びサスペンションシステムを提供することを含む。方法は、ステータアセンブリによって電力を受け取ることと、ステータアセンブリによる電力の受信後に電機子を移動軸に沿って前後に移動させることと、移動中にサスペンションシステムによって電機子に物理的に触れることなく電機子をサスペンションシステムで支持することと、を含む。方法は、サスペンションシステムによって、電機子とサスペンションシステムとの間の摺動又は転動接触なしに、且つ、電機子とステータアセンブリとの間の構造的接続なしに、サスペンションシステムに対する電機子の移動を可能にすることを含む。方法は、サスペンションシステムに少なくとも１つのエアブッシングを提供することを更に含んでもよい。方法は、エアブッシングによって、電機子とサスペンションシステムとの間の摺動又は転動接触なしに、サスペンションシステムに対する電機子の移動を可能にすることを含み得る。エアブッシングを用いる方法は、エアブッシングからの再利用空気を使用して、ステータアセンブリやその磁石などのリニアモーターの構成要素を冷却することを含み得る。
【0143】
想到される方法は、ステータアセンブリ、ステータアセンブリに近接する電機子、サスペンションシステム、及び磁気減衰システムを提供することを更に含む。方法は、ステータアセンブリによって電力を受け取ることと、ステータアセンブリによる電力の受信後に、電機子を移動軸に沿って前後に移動させることと、電機子とサスペンションシステムとの間で摺動接触又は転動が行われないように、ステータアセンブリに対する電機子の移動を制御することによって、電機子をサスペンションシステムで支持することと、ステータアセンブリへの電力を切断することと、リニアモーターへの電力が切断されたときに磁気減衰システムによって、電機子の移動の運動エネルギーを吸収することとを含む。減衰方法が三相リニアモーターなどの多相リニアモーターを用いる場合、方法は、位相のそれぞれへの電力を同時に切断し、生成された過電流を使用して電機子の動きを減衰させることを含み得る。方法は、システムのコイル間の電機子の移動を使用して、電機子の運動に抵抗する電流、したがって力を生成することを更に含む。
【0144】
本発明の実施形態は、例示を目的として本明細書に記載されてきたが、多くの修正及び変更が当業者には明らかとなるであろう。したがって、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の趣旨及び範囲内に含まれる、全てのそのような修正及び変更を包含することを意図する。
【0145】
本発明の様々な実施形態の説明は、例示を目的として提示されてきたが、網羅的であることも、開示される実施形態に限定されることも意図するものではない。例えば、本明細書に記載される実施形態におけるサスペンションシステム３００と電機子２００との間で任意の機械的接続及び取り付けがないことは、本明細書に記載される本発明のいくつかの実施形態に対する重要な発明概念であるが、他の発明の実施形態では、米国特許第６，４０５，５９９号に教示されているように、接続された又は取り付けられたサスペンションシステムに本明細書に記載される発明概念の他の態様を組み込むことが可能であり得る。例えば、本発明の実施形態は、米国特許第６，４０５，５９９号に記載されている取り付けられたフレクシャ構成要素サスペンションシステムと共に、本明細書に記載されるような多相又は三相リニアモーター、平坦な磁石アレイ電機子及び／又は減衰システムを利用することができる。説明した実施形態の範囲及び趣旨から逸脱することなく、多くの修正及び変形が当業者に明らかになるであろう。本明細書で使用される用語は、実施形態の原理や、市場に見られる技術に対する実用的な適用又は技術的改善を最良に説明し、又は当業者が本明細書に開示される実施形態を理解することを可能にするために選択されたものである。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【国際調査報告】