CN101371427A - 线性电动机 - Google Patents

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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。与此相对，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所述永久磁铁的部件在与其他部件相接的部分具有耐久性高的材料。

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。
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，具有所述永久磁铁的部件在与其他部件相接的部分具有耐久性高的材料。
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，具有所述永久磁铁的部件具有可以沿着所述狭槽移动的凸部件，具备对该凸部件进行支承的支承部件。
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表示本发明的其他实施方式的线性电动机的支承机构(之一)；
图4表示本发明的其他实施方式的线性电动机的支承机构(之二)；
图5表示本发明的其他实施方式的线性电动机的支承机构(之三)；
图6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7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8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9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结构图。
在图1中，按照N极、S极、N极、S极的顺序配置了永久磁铁的一次侧部件是动子210，在该动子210的长度方向的表背两面具有凸部220a、220b。进而，沿着凸部220a、220b安装有耐久性比凸部高的材料、材质构成的轨道251，作为支承该轨道251的支承部件具有辊250。
在动子210的两肋配置有支承机构230，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的配置。
在图2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。
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，沿着凸部220a、220b带有耐久性比凸部高的材料即轨道251，而且，支承该轨道251的辊250设在环状铁心1上。
作为该辊250的配置位置，设置在排列的第奇数个环状铁心1a和第偶数个环状铁心1b的两端的上下，进而，在各环状铁心的单元为多个的情况下，还可以设置在没有配置铁心的单元之间的上下。
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。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。
图3表示本发明的其他实施方式的线性电动机的支承机构。
在图3中，沿着凸部220具有支承机构252，并且支承机构252和凸部220能够相对移动。例如，特征在于，在环状铁心1上具有交叉辊(crossroller)那样的支承机构。
作为该交叉辊的配置位置，可以沿着凸部220在各环状铁心上遍及全长地设置，进而，在各环状铁心的单元为多个的情况下，仅设置在各个单元的部分上，还可以构成为不设置在铁心的单元之间。
图4表示本发明的其他实施方式的线性电动机的支承机构。
在图4中，沿着凸部220具有支承机构252，进而沿着导轨230也具有支承机构252，具有相对于动子和定子的相对移动更稳定进行支承的效果。另外，也可以是在凸部220上没有支承机构252，沿着导轨仅具有支承机构252的构造。还可以根据与装置之间的关系仅选择必要的部分。
作为该支承机构252的配置位置，与所述实施例同样，可以沿着凸部220和导轨230遍及各环状铁心全长进行设置，进而，在各环状铁心的单元为多个的情况下，还可以仅在各个单元的部分设置，形成不在铁心的单元之间设置的结构。
图5表示本发明的其他实施方式的线性电动机的支承机构。
在图5中，取代图1所示的辊250，采用滑块253，通过轨道251和该滑块253的组合，具有相对于动子和定子的相对移动进行更稳定支承的效果。
作为该滑块253的配置位置，与所述实施例同样，可以沿着凸部220遍及各环状铁心全长进行设置，进而，在各环状铁心的单元为多个的情况下，还可以仅在各个单元的部分设置滑块253，形成不在铁心的单元之间设置的结构。
图6是基于本发明的一实施方式的线性电动机的动子和基于现有技术的线性电动机的动子的比较图。
图6(a)表示本发明的线性电动机的动子，是在动子210的中央部表背面具有凸部件220的构造，图6(b)表示现有技术的线性电动机的动子，是在动子210的中央部表背面没有凸部件的构造。在本发明的线性电动机中，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7表示本发明的其他实施方式的线性电动机的铁心和动子。
在图7(a)中，表示的例子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7(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8表示本发明的其他实施方式的线性电动机的动子。
图8(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8(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9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9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9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，可提供一种提高了具有永久磁铁的部件的刚性，且通过由耐久性高的部件、材质构成与支承部件相接的部分而能够以简单的构造廉价制造的线性电动机。

Claims (12)

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，
具有所述永久磁铁的部件在与其他部件相接的部分具有耐久性高的材料。
2.如权利要求1所述的线性电动机，其特征在于，
具有所述永久磁铁的部件的两端具备耐久性高的材料。
3.如权利要求1所述的线性电动机，其特征在于，
作为支承所述凸部件的部件而具备辊。
4.如权利要求1所述的线性电动机，其特征在于，
作为支承所述凸部件的部件而具备交叉辊。
5.如权利要求1所述的线性电动机，其特征在于，
作为支承所述凸部件的部件而具备滑块。
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，
具有所述永久磁铁的部件具有可以沿着所述狭槽移动的凸部件，
具备对该凸部件进行支承的支承部件。
9.如权利要求8所述的线性电动机，其特征在于，
具有所述永久磁铁的部件在与所述支承部件相接的部分具有耐久性高的材料。
10.如权利要求8所述的线性电动机，其特征在于，
作为支承所述凸部件的部件而具备辊。
11.如权利要求8所述的线性电动机，其特征在于，作为支承所述凸部件的部件而具备交叉辊。
12.如权利要求8所述的线性电动机，其特征在于，作为支承所述凸部件的部件而具备滑块。
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