CN101764496A - 线性电动机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及线性电动机。该线性电动机设有定子、设置成可以以一间隙相对于定子移动的滑动器和安装在定子和滑动器中的一个上以便限定定子和滑动器之间的间隙的非磁性板。

Description

线性电动机

技术领域

本发明涉及设有定子和相对于定子可相对地移动的滑动器的线性电动机，且更具体地涉及具有能够容易地控制定子和滑动器之间的间隙的结构的线性电动机。

背景技术

线性电动机已经广泛用于运动引导机构或设备(诸如机床、工业机器人等)，以高性能地将待移动的目标移动到预先确定的位置。这种线性电动机大致由固定构件(下面称“定子”)和可动构件(下面称“滑动器”)构成，其中，在各种布置中，滑动器支撑在定子上以便可以相对地移动。

在专利文献1(日本专利申请公开No.H09-261943)中披露了一种线性电动机，其包括装有轨的定子，以及沿轨滑动的滑动器，由此实现滑动器相对于定子的相对移动。

此外，定子设有电枢线圈和用于给电枢线圈供应驱动电流的驱动控制电路，且滑动器安装有场磁体。通过给电枢线圈供应驱动电流，定子和滑动器之间产生磁推力，从而使滑动器相对于定子可滑动地移动。

而且，在传统线性电动机中，尽管通过安装在定子上的轨引导滑动器的运动，但是轨也具有沿给电枢线圈供应驱动电流产生的磁力方向保持间隙的功能。在线性电动机的定子和滑动器之间不存在任何间隙的布置中，定子和滑动器在通过给电枢线圈供应驱动电流产生的磁力作用下贴在一起，这可能不利地导致滑动器不能相对于定子运动，且因此，需要控制或管理线性电动机的定子和滑动器之间的间隙。

此外，除上述专利文献1中通过安装轨进行控制的结构外，用于控制定子和滑动器之间的间隙的传统结构包括一种公知的线性电动机，如图13所示，其中，通过运动引导装置130的定位来控制间隙G，运动引导装置130包括安装在滑动器121上的可动构件131和安装在定子110的轨道132。

专利文献2(日本实用新型申请公开No.S58-186788)进一步提供了一种用于控制定子和滑动器之间的间隙的结构，其中定子或滑动器形成有固态润滑薄层以便形成间隙。

然而，诸如以上记载的现有技术中的线性电动机的结构要求引导单元或构件，诸如沿滑动器的移动方向延伸的轨，这不利于制造成本的减少，因而是不利的。

此外，在传统结构中，需要构造相对于定子的引导单元，以便沿滑动器的移动方向连续地延伸，因此不能采取这样的结构：该结构中，定子多排非连续地布置，沿滑动器的移动方向之间有距离，因而也是不利的。

再者，在形成有固态润滑薄层的结构中，为形成具有对应所需间隙的厚度的薄层，需要研磨固态润滑薄层，以在施加固态润滑薄层之后提供所需厚度。这给精确地控制间隙带来了麻烦。

发明内容

本发明鉴于现有技术中所遇到的上述情况构思而成，其目的在于提供一种具有紧凑和简单结构的线性电动机，其即使在多个定子以非连续方式多排布置的情况下，也能够容易地控制线性电动机的电枢线圈和磁体之间的间隙。

根据本发明，通过提供一种线性电动机，能够达成以上和其它目的，该线性电动机包括：定子；设置成可以以一间隙相对于定子移动的滑动器；和安装在定子和滑动器中的一个上以便限定定子和滑动器之间的间隙的非磁性板。

上述方面的本发明可提供下面的优选实施例。

非磁性板可设置成沿滑动器的移动方向延伸。

非磁性板可抵靠定子和滑动器中的另一个以便可以滑动。

轮可附接到定子和滑动器中的另一个的宽度方向的两侧缘部，且非磁性板抵靠定子和滑动器中的另一个以便可以旋转。所期望的是，非磁性板形成有滚动槽，滑动器沿滚动槽的方向移动，使得轮在滚动槽上滚动。

定子可设有在重力方向上支撑滑动器的支撑构件。

所期望的是，多个定子多排布置，滑动器沿多排布置的方向移动通过多个定子间的间隙。

此外，优选的是，定子包括底板、从底板的两侧缘表面向上直立的侧板和附接在底板的面向非磁性板的表面上的电枢线圈，且滑动器包括滑动构件和安装在滑动构件上的磁体，使得非磁性构件抵靠滑动器而可以滑动，以这种方式控制电枢线圈和磁体之间的间隙。

根据上述特征和结构的本发明，可通过安装在定子和滑动器中的一个上的非磁性板以比传统结构简单的方式和简单的结构控制或调节定子和滑动器之间的间隙，因而在可工作性和制造成本上是有利的。

本发明的本质和其它特征将在参照附图的随后描述中变得更加清楚。

附图说明

在附图中：

图1为显示根据本发明的第一实施例的线性电动机的透视图；

图2为图1中显示的线性电动机沿图1中线II-II截取的横截面视图，用于解释线性电动机的构造；

图3为显示图1中第一实施例的线性电动机的定子的部分展开透视图；

图4为第一实施例的线性电动机的滑动器的透视图；

图5为第一实施例的线性电动机的滑动器的底视图；

图6为第一实施例的线性电动机的滑动器沿图1中线II-II截取的横截面视图；

图7为根据本发明的第二实施例的线性电动机的横截面视图，其对应第一实施例的图2；

图8为图7中第二实施例的线性电动机的滑动器的透视图；

图9为根据本发明的第三实施例的线性电动机的横截面视图，其用于解释线性电动机的构造，其对应第一实施例的图2；

图10为本发明的第四实施例的线性电动机的滑动器的横截面视图，其用于解释线性电动机的构造，其对应第一实施例的图2；

图11为本发明的第五实施例的线性电动机的横截面视图，其用于解释线性电动机的构造，其对应第一实施例的图2；

图12为第五实施例的线性电动机的变型结构的横截面视图，用于解释线性电动机的构造，其对应第一实施例的图2；和

图13为传统线性电动机的横截面视图，其对应第一实施例的图2。

具体实施方式

下面将参照附图描述本发明的线性电动机的优选实施例，然而，其并不限制权利要求中的发明。此外，应当注意，本文中参考附图图示或产品的实际布置使用术语“上”，“下”，“右”，“左”等。

[第一实施例]

下面将参照图1至5描述第一实施例。

如图1所示，该第一实施例的线性电动机1包括：沿线性电动机1的长度方向延伸的定子10，沿其长度方向安装到定子10上的非磁性板30，和布置在非磁性板30上可在其上滑动的滑动器20。

如图1和2所示，定子10的组成有：沿其长度方向延伸的底板12，在其宽度方向附接到底板12两端面上以便向上立起的侧板13a、13b，和固定在底板12的上表面上的电枢线圈11。

滑动器20设有可动构件21，磁体22安装在可动构件21的下表面上。非磁性板30通过螺栓31、31附接在定子10的侧板13a、13b的上表面上。滑动器20可滑动地抵靠非磁性板30的上表面，以便可以相对地移动。

非磁性板30安装成其下表面抵靠固定在定子10上的电枢线圈11的上表面。

如上所述，由于电枢线圈11和非磁性板30以抵接方式安装，所以可以仅通过非磁性板30的厚度指定或限定间隙G，由此容易地调节间隙G。

而且，滑动器20构造成通过给固定在定子10上的电枢线圈11供应驱动电流而在电枢线圈11和磁体22之间产生的磁性推力的作用下，可相对于定子10相对地移动。电枢线圈11和磁体22之间的间隙G由非磁性板30的位置控制，因此，通过适当地改变非磁性板30的厚度，能够容易地调节间隙G。

而且，优选的是，非磁性板30由诸如奥氏体组不锈钢、陶瓷、树脂等非磁性材料形成，考虑到滑动器20高速移动所产生的涡电流，优选的是，非磁性板30由绝缘材料形成。

接着，下面将描述构成线性电动机1的各部件或组件。

如图3所示，电枢线圈11的组成有：与固定在滑动器20上的磁体22一起磁性地工作的线圈和凸极，通过驱动控制电路15给线圈供应三相A.C.(交流)电，线圈绕凸极卷绕，且该电枢线圈11固定在定子10的底板12上。构成电枢线圈11的线圈可包括U相线圈、V相线圈和W相线圈三种类型的线圈。凸极也可包括U相凸极、V相凸极和W相凸极三种类型的极。这些是通过在线圈中通电流而发生在滑动器侧的举例，这些线圈和凸极构成周期性结构，该周期性结构中，以所描述的顺序沿定子10和滑动器20的相对运动方向周期性地布置U相、V相和W相。亦即，作为相对运动方向的一个举例，沿定子10的长度方向的线圈和凸极构成U相、V相和W相的周期性结构。而且，包括凸极的定子的电磁体的芯部由具有较少磁滞损失的磁性材料诸如硅钢形成。

此外，多个电枢线圈11沿定子10的长度方向布置，且各电枢线圈11通过电供应线16电联接。

侧板13a、13b(在图3中未显示13a)形成有上表面，在其上表面上冲孔形成有多个安装孔14，且螺栓31紧固在这些安装孔14中，以便能够将非磁性板30附接在定子10上。

如图4至6所示，该实施例的线性电动机的滑动器20设有可动构件21、磁体22和可滑动板23，可动构件21形成有沿其长度方向延伸的凹部21a，可滑动板23安装在磁体22的与非磁性板30相对的表面上。

如图5所示，磁体22沿可动构件21的长度方向布置，且磁体22可由单个或多个磁体22(磁体单元)组成。

附接在磁体22的可滑动板23安装成实现磁体22和非磁性板30之间的平滑滑动运动，出于该目的，可执行诸如金属薄层处理、非金属薄层处理、或抛光处理的表面处理，以减少滑动阻力。而且，在直接对磁体22和非磁性板30之间的滑动表面执行这种表面处理以减少滑动阻力的情况下，可排除滑动板23的位置。

此外，可在磁体22和非磁性板30的面向彼此的表面之间引入压缩空气，以便使磁体22相对于非磁性板30上浮小的间距。根据通过这种利用压缩空气的磁体上浮，可基本上消除滑动阻力。

在该实施例的线性电动机1中，使电枢线圈11和磁体22彼此吸引的磁力作为吸力产生，滑动器20仅仅靠在平的形状的非磁性板30上以便可以滑动，且非磁性板30在宽度方向的运动由吸引力限制。

如上所述，根据本发明的所述第一实施例的线性电动机1，电枢线圈11和磁体22之间的间隙G由磁体22对附接在定子10上的非磁性板30的可滑动的抵接来控制和调整，使得能够通过非常简单的方式和简单的结构控制间隙G，从而提高性价比。

此外，在该第一实施例中，在线性电动机1中，滑动器20布置成在电枢线圈11和磁体22之间产生的磁力作用下，可相对于非磁性板30滑动，而无需加入诸如运动引导装置的任何装置，使得本发明可应用于多个定子分别间隔布置的非连续型定子单元。

[第二实施例]

如上所述，以磁体22直接在非磁性板30上滑动的情况对第一实施例的线性电动机1进行了说明。在该第二实施例中，将解释线性电动机2的滑动器20的运动模式，线性电动机2的结构与第一实施例不同。而且，与第一实施例对应的部件或组件上标有相同标号，这里将省略重复解释。

图7为根据本发明的第二实施例的线性电动机2的横截面视图，图8为该线性电动机2的滑动器的透视图。

如图7所示，该第二实施例的线性电动机2与第一实施例的线性电动机在滑动器20的结构上不同(在该第二实施例中为滑动器200)，滑动器200设有轮25。

如图8所示，线性电动机2的滑动器200在沿其宽度方向的可动构件21的两侧缘和沿其长度方向的中央部设有可以旋转的轮25(总共六个轮25)。在沿长度方向在可动构件21的中央部设置轮25的情况下，甚至在滑动器200在非连续定子10和非磁性板30(其中多个定子10和非磁性板30布置成具有间隙)上移动的情况下，在轮25沿前进方向向前经过邻接的非磁性板30之间形成的间隙时，也能够通过中央轮25和后侧轮25将滑动器200的姿势维持成沿前进方向，不存在前轮25落入邻接的非磁性板30之间的间隙的担心。因此，滑动器200的运动不会受阻，因此，轮25能够在非连续的非磁性板30上移动。

此外，该第二实施例的线性电动机2构造成电枢线圈11和磁体22之间的间隙为非磁性板30的厚度G1与非磁性板30的上表面和磁体22之间的间隙G2之和。进一步期望的是，使间隙G2尽量小，且因此优选的是，适当地调整轮25的外形，基本上消除非磁性板30的上表面和磁体22的下表面之间的间隙。

可根据非磁性板30的非连续布置，适当地改变轮25的数量。在非磁性板30沿长度方向连续地布置的情况下，轮25可仅附接在滑动器200的四个角部。

而且，轮25可由任何物质或材料形成，只要轮25能够平滑地在非磁性板30上滚动和移动即可，例如，可优选使用不锈钢或橡胶材料。

[第三实施例]

如上所述，以滑动器20通过磁体22和电枢线圈11之间产生的磁力的作用限制非磁性板30沿宽度方向的运动的情况解释了第一和第二实施例中的线性电动机1和2。

第三实施例的线性电动机执行滑动器20的引导运动，其与第一和第二实施例中的滑动器在模式上不同。而且，在与第一实施例对应的部件或组件上标有相同标号，这里将省略重复解释。

图9为图示根据第三实施例的线性电动机的结构的截面视图，如图9所示，该第三实施例的线性电动机3与第二实施例的不同在于非磁性板30形成有轮滚动槽32，轮25能够在轮滚动槽32上沿非磁性板30的长度方向滚动。

如上所述，在该第三实施例中，线性电动机3的非磁性板30设有滚动槽32，轮25沿该滚动槽32滚动，除电枢线圈11和磁体22之间产生的磁力所形成的吸力作用外，通过轮25与滚动槽32的接合，滑动器20能够平滑地沿滚动槽32移动。而且，根据该第三实施例，即使在滑动器的移动路径为曲线形并且滑动器执行曲线运动的情况下，也能够平滑地和稳定地引导滑动器。

[第四实施例]

在以上记载的第一至第三实施例中，尽管非磁性板30分别固定在线性电动机1、2和3的定子10上，但是第四实施例提供了一种线性电动机，其中，非磁性板的安装方式与第一至第三实施例中的线性电动机的非磁性板的安装方式不同。此外，在与第一至第三实施例对应的部件或组件上标有相同标号，这里将省略重复解释。

图10为图示根据本发明的第四实施例的线性电动机的滑动器的结构的截面视图，如图10所示，该实施例的滑动器210形成为通过磁体22的下表面抵靠非磁性板30的上表面的方式来安装第一实施例的线性电动机1的非磁性板30，使得电枢线圈11和磁体22之间的间隙由非磁性板30的厚度来限制和调节，如第一实施例的线性电动机1中那样。

在该第四实施例的滑动器210中，非磁性板30具有下滑动表面30a，下滑动表面30a可直接与定子10一起滑动。而且，滑动表面30a和定子10彼此间可能因侧板13a、13b和定子10的上表面之间的滑动动作而相对地滑动。此外，可对滑动表面30a和滑动表面30a滑动所沿的定子10的表面进行表面处理，如对滑动板32所进行的表面处理那样，或者可如前述实施例中那样通过引入压缩空气减少滑动阻力。

如上所述，在该第四实施例中，通过将非磁性板30安装在滑动器210上，并直接使非磁性板30和定子10相对地滑动，无需将非磁性板30构造成沿滑动器210的移动方向延伸，因而容易安装非磁性板30。

[第五实施例]

在第一至第四实施例的线性电动机中，定子10安装在台上或地面上，且滑动器在其上移动(滑动)。然而，第五实施例中的线性电动机的安装方式或模式与第一至第四实施例不同。此外，与第一至第三实施例对应的部件或组件上标有相同标号，这里，将省略重复解释。

图11为本发明的第五实施例的线性电动机的横截面视图，其用于解释线性电动机的构造，图12为第五实施例的线性电动机的变型结构的横截面视图，其用于解释线性电动机的构造。

如图11所示，该第五实施例的线性电动机4具有附接在壁上的底板12，该实施例的线性电动机与本文中之前记载的其它实施例的不同在于该结构。

如参照第一实施例记载的那样，通过给电枢线圈供应驱动电流，线性电动机4通过磁体22和电枢线圈11之间的磁力产生吸力。出于该原因，在线性电动机4附接在壁上的情况下，由于滑动器被吸力吸向定子侧，所以滑动器的自重(自身重量)能够通过吸力保持。

通过调节施加在电枢线圈11上的电流值，能够控制或调节该吸力。然而，在吸力过度增加的情况下，滑动器的滑动阻力也增加，从而需要通过适当地控制所供应的电流来调节吸力。而且，在控制供应电流以减小吸力的情况下，可将支撑滑动器下端的支撑板33沿非磁性板30的长度方向附接在滑动器上，使得滑动器不会因自身重量而落下。

此外，如图12所示，该实施例的线性电动机5可安装成其底板12安装在天花板上，使得滑动器可相对于定子在下面滑动。在这种变型情况下，滑动器的自身重量能够通过电枢线圈11和磁体22之间的吸力支撑。

而且，如上所述，考虑到供应给电枢线圈11的电流受到控制的情况，如图12所示，可将支撑滑动器下端的支撑板34沿非磁性板30的长度方向附接在滑动器上。根据支撑板34的这种安装，能够有效地防止滑动器因电枢线圈11和磁体22之间的吸力变化在自身重量的作用下下落。

如上所述，该实施例的线性电动机4和5可以容易地采取许多安装形式，诸如壁安装形式、天花板悬挂形式或类似形式。

此外，在上述第一至第五实施例中，定子10连续地设置成沿其长度方向延伸，定子的方向或定向不限于上述实施例，例如，定子10可多排、彼此间隔而非连续地布置。

再者，在线性电动机的上述实施例中提供和解释了定子的许多安装或布置方式，但本发明不限于上述方式，例如，定子可以以相对于其宽度方向倾斜的方式安装。

在第一实施例的线性电动机中，尽管滑动器沿宽度方向的运动受吸力限制，但是也可以以直立姿势设置支撑板以便引导滑动器的两侧。而且，可采用曲线的，非平的非磁性板，因此可利用壁表面。

还应当注意，本发明不限于所描述的实施例，可在不脱离权利要求的范围的情况下作出诸如上述的其它改变和变型。

Claims (8)

1.线性电动机，包括：

定子；

设置成可以以一间隙相对于所述定子移动的滑动器；和

非磁性板，所述非磁性板安装在所述定子和所述滑动器中的一个上，以便限定所述定子和所述滑动器之间的所述间隙。

2.根据权利要求1所述的线性电动机，其特征在于，所述非磁性板设置成沿所述滑动器的移动方向延伸。

3.根据权利要求1所述的线性电动机，其特征在于，所述非磁性板抵靠所述定子和滑动器中的另一个以便能够滑动。

4.根据权利要求1所述的线性电动机，其特征在于，轮附接在沿所述定子和滑动器中的另一个的宽度方向的两侧缘部，所述非磁性板抵靠所述定子和滑动器中的另一个，以便能够旋转。

5.根据权利要求4所述的线性电动机，其特征在于，所述非磁性板形成有滚动槽，所述滑动器沿所述滚动槽的方向移动，使得所述轮在所述滚动槽上滚动。

6.根据权利要求1所述的线性电动机，其特征在于，所述定子设有在重力方向上支撑所述滑动器的支撑构件。

7.根据权利要求1所述的线性电动机，其特征在于，多个定子以多排布置，所述滑动器沿所述多排布置的方向移动通过所述多个定子之间的间隙。

8.根据权利要求1所述的线性电动机，其特征在于，所述定子包括底板、从所述底板的两侧缘表面向上直立的侧板和附接在所述底板的面向所述非磁性板的表面上的电枢线圈，所述滑动器包括滑动构件和安装在所述滑动构件上的磁体，以便所述非磁性构件能够滑动，以这种方式控制所述电枢线圈和所述磁体之间的间隙。

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