CN101371426A - 线性电动机 - Google Patents

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CN101371426A CNA2006800526237A CN200680052623A CN101371426A CN 101371426 A CN101371426 A CN 101371426A CN A2006800526237 A CNA2006800526237 A CN A2006800526237A CN 200680052623 A CN200680052623 A CN 200680052623A CN 101371426 A CN101371426 A CN 101371426A
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Abstract

现有技术的线性电动机，由于在电枢和动子之间磁吸引力在一方向上作用，所以对动子的支承机构施加大的负担，构造上产生变形而产生各种危害。另外，永久磁铁表面的保护也很困难。本发明的线性电动机，形成具有电枢绕组的定子和具有永久磁铁的动子能够相对移动的结构，其中，该线性电动机的定子通过由环状铁心和电枢齿和电枢绕组构成磁回路，在该电枢齿上在隔着空隙与所述动子的永久磁铁表背两面相对向的电枢齿上配置狭槽，具有可以沿着该电枢齿的狭槽移动的凸部件和内部具有中空部的部件，在该中空部配置所述多个永久磁铁，使得所述多个永久磁铁沿着所述行进方向相邻的磁极为异极。

Description

线性电动机
技术领域
本发明涉及线性电动机，尤其涉及该线性电动机的一次侧部件构成环状铁心和电枢齿和电枢绕组构成磁回路，在该环状铁心部隔着空隙永久磁铁的二次侧部件往复驱动的线性电动机。
背景技术
现有的线性电动机，切开旋转机并在直线上展开的构造为主，由具有电枢绕组的定子、隔着空隙与该定子能够相对移动地被支承的动子构成。因此，在定子和动子之间作用有大的磁吸引力，将空气间隙保持为一定的支承机构的负担大，装置整体变得大型化。
现有的线性电动机，切开旋转机并在直线上展开的构造为主，由具有电枢绕组的定子、隔着空隙与该定子能够相对移动地被支承的动子构成。因此，在定子和动子之间作用有大的磁吸引力，将空气间隙保持为一定的支承机构的负担大，装置整体变得大型化。
进而，根据所述的现有技术，在一个定子单元上卷绕多个绕组，并在相邻的定子磁极上卷绕不同的绕组，装置整体的构造变得复杂。
发明内容
本发明的目的是为了消除所述缺点，提供一种对电枢绕组的配置方法进行改进而形成紧凑构造，且在一次侧部件(定子)和二次侧部件(动子)之间作用的磁吸引力相互抵消，保持磁回路的特性，同时提高具有永久磁铁的二次侧部件刚性，并且能够以简单的构造制造的线性电动机。
此外，作为与现有的线性电动机相关的专利文献，列举国际公开专利公报WO00/69051号。
为了达成上述课题，本发明的线性电动机，其具有沿着行进方向配置的多个永久磁铁和由与该永久磁铁的表背两面相对向的构造构成闭磁路的铁心，其特征在于，在所述铁心的电枢齿上形成狭槽，具有可以沿该狭槽移动的凸部件，该凸部件内部具有中空部，通过将多个保持一个以上永久磁铁的部件进行组合并配置于所述中空部，使得沿着所述行进方向相邻的磁极为异极。
另外，为了达成上述课题，本发明的线性电动机，其具有沿着行进方向配置的多个永久磁铁和由与该永久磁铁的表背两面相对向的构造构成闭磁路的铁心，其特征在于，在所述铁心的电枢齿上形成狭槽，具有可以沿该狭槽移动的凸部件，该凸部件内部具有中空部，在该中空部配置磁性体。
附图说明
图1表示本发明的一实施方式的线性电动机的基本结构；
图2表示本发明的一实施方式的线性电动机的环状铁心的概念和永久磁铁部的配置；
图3表示本发明的一实施方式的线性电动机的环状铁心的概念；
图4表示本发明的一实施方式的线性电动机的动子；
图5表示本发明的一实施方式的线性电动机的动子和现有技术的线性电动机的动子的比较；
图6表示本发明的一实施方式的线性电动机的永久磁铁部件(之一)；
图7表示本发明的其他实施方式的线性电动机的永久磁铁部件(之二)；
图8表示本发明的其他实施方式的线性电动机的永久磁铁部件(之三)；
图9表示本发明的其他实施方式的线性电动机的动子的制作方法(之一)；
图10表示本发明的其他实施方式的线性电动机的动子的制作方法(之二)；
图11表示本发明的其他实施方式的线性电动机的铁心和动子(之一)；
图12表示本发明的其他实施方式的线性电动机的铁心和动子(之二)；
图13表示采用了本发明的线性电动机的伺服控制系统结构图。
具体实施方式
以下，利用附图说明本发明的实施方式。另外，在图中，由同一符号表示的构成要素是同一物或相当物。
图1表示本发明的一实施方式的线性电动机的基本结构图。
在图1中，具有凸部220和内部具有中空部的部件210，在将永久磁铁211保持为一定间隔的第三部件217中配置所述多个永久磁铁，形成将该第三部件217和永久磁铁211一起配置在所述中空部之中的结构。
另外，作为内部具有中空部的部件210，通过铝挤压来制造，由此可以简单且廉价地制作。此时，内部具有中空部的部件可以作为一个部件进行铝挤压来制作，但还可以利用分成多个部件进行铝挤压来制作的方法。在分成多个部件进行铝挤压来制作的情况，还可以在将永久磁铁211保持为一定间隔的第三部件217中配置了所述多个永久磁铁211之后，将分成多个部件并通过铝挤压而制作的部件粘在一起进行组合，
图2表示本发明的一实施方式的线性电动机的基本结构图。
在图2中，是具有电枢绕组4的一次侧部件即定子和具有永久磁铁的二次侧部件即动子210能够相对移动的结构的线性电动机，除了特别指明以外，基本系统结构与在国际公开专利公报WO00/69051号中表示的内容相同。
该线性电动机的特征在于，该线性电动机的定子由环状铁心1和电枢齿3和电枢绕组4构成磁回路，在该环状铁心的一部分在隔着空隙与所述动子的永久磁铁表背两面相对向的电枢齿3上配置有狭槽10，在永久磁铁面上具有凸部件220，该凸部件220可以沿着该电枢齿3的狭槽10移动。
另外，在环状铁心一部分上配置隔着空隙与动子210的永久磁铁表背两面相对向的电枢齿3，沿着所述动子的长度方向具有导轨230，配合于所述导轨230支承机构231被配置在环状铁心1一侧。为了组装多个环状铁心1，在所述环状铁心的一部分具有贯通孔8。
在动子210的两肋配置有支承机构231，但该支承机构等的形状和动子的导轨(未图示)混合组合也可。另外，对于支承方法，也可以采用空气静压轴承、液静压轴承等的非接触支承方法和平面滑动、线性导轨等支承的方法。
图3表示本发明的一实施方式的线性电动机的环状铁心的概念。
在图3中，表示的是第奇数个环状铁心1a和第偶数个环状铁心1b上配置有共用的电枢绕组4的概略结构。在图2(b)中，只表示出了两个环状铁心，但即使是两个以上，不管具有几个第奇数个环状铁心和第偶数个环状铁心，都能够由一个电枢绕组4进行配置。
由此，通过使电流在一个电枢绕组中流通，实现在相邻的铁心的磁极场之间形成相反方向的磁场。
另外，电枢绕组4为了得到作为线性电动机的效果，电枢绕组4并不一定要在各环状铁心相对于整体卷绕成共用，只要是相对于动子210的移动不自由的地方，配置在任何地方都可以。例如，还可以并不是将一个电枢绕组4设置在环状铁心1的下部的一处，而对于下部两侧的垂直立起的部分配置一个电枢绕组4，或对于下部两侧的垂直立起部分的两侧配置两个电枢绕组4。
图4表示本发明的一实施方式的线性电动机的动子。
在图4中，表示的构造是在动子210的中央部表背面具有凸部件220a、220b，在动子210长度方向两肋具有导轨230。
如此，通过在二次侧部件的动子210的中央部的表面和背面配置凸部件220a、220b，即使沿着线性电动机的长度方向将二次侧部件的动子形成得较长，也能够实现动子的刚性的提高。由此，即使高速驱动动子，也可以使动子的变形小。
图5对本发明的一实施方式的线性电动机的动子和现有技术的线性电动机的动子进行比较表示。
图5(a)表示在动子210的中央部表背面具有凸部件220的构造的本发明的线性电动机的动子，图5(b)表示在动子210的中央部表背面没有凸部件的现有技术的线性电动机的动子。在图5中，通过在动子210的中央部表背面具有凸部件220，可以得到动子的二次截面力矩变大，刚性变强的效果。
图6表示在本发明的一实施方式的线性电动机中使用的永久磁铁部件。
图6的永久磁铁部件是概念性表示在保持为一定间隔的第三部件217中将永久磁铁211配置成N极、S极、N极、S极的顺序并卷绕成卷轴状。
该第三部件217的厚度可以形成得比永久磁铁211还薄，作为材质采用非磁性体金属，采用铝或不锈钢等。另外，作为材质，还可以使用具有某种程度的可变性的树脂材料。
图7表示本发明的其他实施方式的线性电动机的永久磁铁部件的一例。
图7的永久磁铁部件是在使永久磁铁211歪斜并将它们保持为一定间隔的第三部件217中，按照成为N极、S极、N极、S极的顺序配置了永久磁铁211并卷绕成卷轴状的结构。
与图6的实施例同样，该第三部件217的厚度可以形成得比永久磁铁211薄，另外，作为材质，还可以使用具有某种程度的可变性的树脂材料。
而且，通过如此使永久磁铁211歪斜并将它们保持为一定间隔，在二次侧部件的动子210相对移动时，减小推力脉动，可以顺畅地进行驱动。
图8表示本发明的其他实施方式的线性电动机的永久磁铁部件的制作方法的一例。
在图8中，表示的是将永久磁铁211保持为一定间隔的第三部件217被插入到具有中空部的部件中时，进行嵌入永久磁铁211的作业。在嵌入永久磁铁时可以一边涂敷粘接剂(未图示)一边将其插入，也可以之后在具有中空部的部件中流入粘接剂来固定。另外，各部件彼此还可以不仅用粘接剂，还采用焊接、螺栓、销、铆钉等来固定。
图9表示取代将永久磁铁211保持为一定间隔的第三部件217而采用了隔垫214的动子的制作方法的一例。
图9表示的是将永久磁铁211保持为一定间隔的隔垫241被插入到具有中空部的部件中时进行嵌入作业。在嵌入永久磁铁时可以一边涂敷粘接剂(未图示)一边将隔垫214插入，也可以之后在具有中空部的部件中流入粘接剂来固定。另外，各部件彼此还可以不仅用粘接剂，还采用焊接、螺栓、销、铆钉等来固定。
图10表示在图5(b)所示的动子210的中央部表背面没有凸部件的铝挤压部件中组合永久磁铁211和隔垫241的动子的制作方法的一例。
在该实施例中，与图9的实施例同样，将永久磁铁211保持为一定间隔的隔垫241被插入到具有中空部的部件中时进行嵌入作业。而且，在嵌入永久磁铁时可以一边涂敷粘接剂(未图示)一边将隔垫214插入，也可以之后在具有中空部的部件中流入粘接剂来固定。另外，各部件彼此还可以不仅用粘接剂，还采用焊接、螺栓、销、铆钉等来固定。
图11表示本发明的其他实施方式的线性电动机的铁心和动子。
图11(a)表示的是在环状铁心部在隔着空隙与动子210的永久磁铁表背两面相对向的电枢齿3上将狭槽10配置在多处(在图15中，上部3处，下部3处，合计6处)的例子。而且，在图11(b)中，表示的例子是在与该电枢齿的槽形状对应的动子210的表背两面上具有多个凸部件220的例子。通过具有这样的结构，实现进一步提高二次侧部件即动子的刚性。
图12表示本发明的其他实施方式的线性电动机的动子。
图12(a)是在动子210的表背两面配置多个凸部件时，配置在从中央部多少错开的地方的两处的图，在该结构中，也可以实现动子的刚性的提高。
另外，图12(b)是仅在动子210的表背两面的单面上将凸部件沿着动子210的长度方向配置的图，在该结构中，也可以实现动子的刚性的提高。
图13表示采用本发明的线性电动机的伺服控制系统的结构图。
本发明的线性电动机20与移动体21连结，并由驱动器22、控制器23、位移传感器24等构成，是根据目标指令驱动的系统。在图13中，虽然表示的是采用了位移传感器24的闭环控制系统结构，但根据用途也可以是无位移传感器的开环控制。另外，可以采用电流传感器、磁极检测传感器等(未图示)来构成高精度、高性能的伺服控制系统。
在图13中，位移传感器24与现有的线性电动机相同，沿着动子210的长度方向配置编码器刻度(未图示)，并且在与该编码器刻度相对向的地方设置编码器检测器(未图示)，可以用作直线驱动装置。
而且，在上述所示的本发明的线性电动机中，虽然说明了在环状铁心或电枢齿等上配置的电枢绕组的一例，但还可以是相互混合组合的配置。
另外，在所述的本发明的线性电动机的实施方式中，虽然以动子在永久磁铁一侧、定子在电枢绕组一侧进行说明，但与之相反，还可以将动子设在电枢绕组侧，将定子设在永久磁铁侧。
进而，即使是在上述的组合的实施方式以外，仅采用一部分的组合的方式也可。各图所示的线性电动机的各个构成要素与各图的实施例无关，可以横跨组合，也可以通过它们的组合来模式化。
工业实用性
如以上所述，根据本发明，提供一种对电枢绕组的配置方法进行改进而形成紧凑构造，且在定子和动子之间作用的磁吸引力相互抵消的线性电动机。进而，可提供一种提高了由永久磁铁构成的部件的刚性，并且能够以简单的结构廉价制造的线性电动机。

Claims (10)

1.一种线性电动机，其具有沿着行进方向配置的多个永久磁铁和以与该永久磁铁的表背两面相对向的构造构成闭磁路的铁心，其特征在于，
在所述铁心的电枢齿上形成狭槽，
具有可以沿该狭槽移动的凸部件，
该凸部件内部具有中空部，
通过将多个保持一个以上永久磁铁的部件进行组合并配置于所述中空部，使得沿着所述行进方向相邻的磁极为异极。
2.如权利要求1所述的线性电动机，其特征在于，
在将永久磁铁保持为一定间隔的第三部件中配置所述多个永久磁铁，将该第三部件和永久磁铁一起配置在所述中空部之中。
3.如权利要求1所述的线性电动机，其特征在于，
在树脂件中配置所述多个永久磁铁，将该树脂件配置在所述中空部中。
4.如权利要求1所述的线性电动机，其特征在于，
将永久磁铁保持为一定间隔的该第三部件呈带状，准备嵌入永久磁铁的空间来配置所述多个永久磁铁，将该第三部件和永久磁铁配置在所述中空部之中。
5.如权利要求1所述的线性电动机，其特征在于，
内部具有中空部的部件通过铝挤压制造，在该中空部配置所述多个永久磁铁，使得所述多个永久磁铁沿着所述行进方向相邻的磁极为异极。
6.如权利要求1所述的线性电动机，其特征在于，
所述定子被固定支承，所述动子移动。
7.如权利要求1所述的线性电动机，其特征在于，
所述动子被固定支承，所述定子移动。
8.一种线性电动机，其具有沿着行进方向配置的多个永久磁铁和以与该永久磁铁的表背两面相对向的构造构成闭磁路的铁心，其特征在于，
在所述铁心的电枢齿上形成狭槽，
具有可以沿该狭槽移动的凸部件，
该凸部件内部具有中空部，
在该中空部配置磁性体。
9.如权利要求8所述的线性电动机，其特征在于，
所述磁性体被配置成沿着所述行进方向相邻的磁极为异极。
10.如权利要求9所述的线性电动机，其特征在于，
在第三部件中以一定间隔配置所述多个磁性体，将该第三部件和磁性体一起配置于所述中空部。
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