CN104081637B - 线性电动机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种通过使可动件轻型化而响应性高的线性电动机。为了实现该目的，该线性电动机具备二次侧(可动件(30))以及一次侧(固定件(201))，所述二次侧是通过将磁铁(3)与保持所述磁铁(3)的磁性体的梯子状构件(4)在直动方向上交替配置而成的，所述一次侧具有配置为在与所述直动方向垂直的方向上将所述二次侧夹入的磁极(1)、以及连接多个所述磁极(1)之间的磁性体芯材(11)，在多个所述磁极(1)上配置有共用的线圈(2)，以所述二次侧在所述磁性体的梯子状构件(4)上设置槽(5)的方式构成线性电动机。

Description

线性电动机
技术领域
本发明涉及一种响应性高的线性电动机。
背景技术
现有的线性电动机设为切开旋转机的构造，在由磁铁列构成的可动件与固定件之间作用较大的吸引力。因此，对支承可动件的构件造成较大负担，并且在固定件的端部因磁路的不连续性而产生有力的脉动等。
作为其改善方法，具有例如专利文献1的技术。
在应用了专利文献1的技术的线性电动机中，如专利文献1的图1、图9所示，磁铁固定于梯子状的构件。即，保持磁铁的构件变得必要，可动件的质量增加。
为了构成响应性高的线性电动机，需要减轻可动件的质量。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开编号WO2010/103575
发明要解决的课题
要解决的课题在于，减轻可动件的质量。
发明内容
解决方案
为了解决上述课题，例如构成如下的线性电动机，该线性电动机具有二次侧以及一次侧，该二次侧通过将磁铁与保持所述磁铁的磁性体的梯子状构件在直动方向上交替配置而成，该一次侧具有配置为在与所述直动方向垂直的方向上将所述二次侧夹入的磁极、以及连接多个所述磁极之间的磁性体芯材，在多个所述磁极上配置有共用的线圈，所述二次侧在所述磁性体的梯子状构件上设有槽。
发明效果
利用在磁性体的梯子状构件上设置的槽，实现可动件的轻型化，并且抑制在磁铁附近产生的磁铁的磁通量的短路，提高推力。其结果是，利用可动件的轻型化与推力提高的效果而提高响应性。
附图说明
图1是在磁铁间设有槽的线性电动机的1相的概念图。
图2是对图1进行Y-Z平面切取而成的示意图。
图3是使用图1的3相的线性电动机的附图。
图4是在磁铁的长边方向上的位置处配置有槽的线性电动机的1相的概念图。
图5是对图4进行Y-Z平面切取而成的示意图。
图6是说明将磁铁的磁化方向设为Y轴方向的情况下的实施例的附图。
图7是在槽上设有阶梯差的情况的构造说明附图。
图8是说明图7的可动件的附图。
图9是说明将可动件的剖面设为H字型的实施例的附图。
图10是说明将可动件的剖面设为H字型的实施例的附图。
图11是说明槽形状的附图1。
图12是说明槽形状的附图2。
图13是说明槽形状的附图3。
图14是说明槽形状的附图4。
图15是插入有非磁性填充构件的可动件的说明附图1。
图16是插入有非磁性填充构件的可动件的说明附图2。
图17是插入有非磁性填充构件的可动件的说明附图3。
图18是说明设有薄板构件以及粘合层的情况下的实施例的附图。
图19是图18的剪切模型的附图。
图20是拆下了图19的可动件与线圈的附图。
图21是说明设有薄板构件的情况下的实施例的附图。
图22是图21的剪切模型的附图。
图23是说明槽的形状的附图。
图24是图23的剪切模型的附图。
具体实施方式
以下，使用附图而说明实施例。
需要说明的是，在以下的实施例中全部以固定件为一次侧、可动件为二次侧进行说明。
实施例1
在本实施例中说明在相邻的磁铁间设有槽的情况的线性电动机的例子。
图1是本实施例的线性电动机的1相的固定件与可动件的示意图。通过将图1的固定件与可动件排列多个，构成以多相进行驱动的线性电动机。例如，在3相的线性电动机的情况下，能够通过将图1所示的单元排列3个来构成。
在图2中表示将图1的立体图通过Y-Z平面来切断的示意图。可动件30由磁铁3、磁性体的梯子状构件4以及槽5构成。固定件201由磁极1以及磁路部101构成，该磁极1配置为沿着与可动件的直动方向垂直的方向夹入磁铁3，该磁路部101由将多个磁极1之间连结起来的磁性体芯材11构成，磁极1沿着Z方向配置多个，供共用的线圈2卷绕。线圈2分别卷绕在上下的多个磁极1上。
在本实施例中，在上下的磁极上分别配置线圈，磁极成为在Z方向上排列4个的结构，但并不限定于该数量。
在图2中，在磁铁3的侧面示意性表示磁铁的磁化方向31。磁铁沿着Z方向配置多个，磁铁的Z方向上的间距为τ。磁铁3沿着Y轴方向起磁，以相邻的磁铁的起磁方向设为相反的方式排列，且固定在磁性体的梯子状构件4上。在磁性体的梯子状构件4上设有槽5。槽5设于相邻的磁铁之间。
另外，沿Z方向排列4个的磁极1的Z方向上的间距相对于磁铁的间距τ而以两倍的2τ排列。
通过在构成可动件30的磁性体的梯子状构件4上设置槽5，减轻可动件30，并且抑制磁铁磁通量的短路且提高推力。其结果是，具有可动件的响应性提高的效果。
在图3中，表示构成为3相的线性电动机的情况的例子。可动件30贯通三个固定件201。三个固定件配置为电相位错开各120°，能够构成3相线性电动机。同样地能够利用m个固定件来构成m相驱动的线性电动机。
实施例2
在本实施例中，表示将磁铁的起磁方向设为可动件的直动方向的情况的实施例。图4是1相的固定件与可动件的示意图。图5表示通过Y-Z平面来切断图4的示意图。在本实施例中，成为在上下的磁极上分别配置线圈、磁极沿着Z方向排列4个的结构，但并不限定于该数量。
可动件30由磁铁3、磁性体的梯子状构件4以及槽5构成。固定件201由磁极1与磁路部101构成，该磁极1配置为夹入磁铁3，该磁路部101由将所述磁极1连结起来的磁性体芯材11构成，磁极1沿着Z方向配置多个，且供共用的线圈2卷绕。线圈2分别卷绕在上下的多个磁极1上。
在图5中，在磁铁3的侧面示意性表示磁铁的磁化方向31。磁铁沿着Z方向配置多个，磁铁的Z方向上的间距为τ。磁铁3沿着Z轴方向起磁，以相邻的磁铁的起磁方向彼此相向的方式排列，且固定于磁性体的梯子状构件4。在磁性体的梯子状构件4上设有槽5。槽5设于磁铁的两肋(X方向)。
另外，沿着Z方向排列4个的磁极1的Z方向上的间距相对于磁铁的间距τ而以2倍的2τ排列。上下的磁极1呈锯齿状配置，上下的磁极1在Z方向上错开τ。
通过在构成可动件30的磁性体的梯子状构件4上设置槽5，减轻可动件30，并且抑制磁铁磁通量的短路且提高推力。其结果是，具有可动件的响应性提高的效果。
在本实施例中，通过将三个固定件配置为电相位错开各120°，能够构成为3相线性电动机。同样地能够通过m个固定件来构成m相驱动的线性电动机。
实施例3
在图6中表示本发明的实施例3。图6表示利用Y-Z平面来切断的剪切模型的示意图。可动件30由磁铁3、磁性体的梯子状构件4以及槽5构成。磁铁3在磁性体的梯子状构件4上挖槽，成为相对于X-Z平面从表里固定有磁铁3的构造。根据本结构，与基于槽5的可动件轻型的效果和推力提高的效果相适地，具有减少可动件30的磁阻、提高相对于磁铁体积的推力的效果。
固定件201由配置为夹入磁铁3的磁极1以及由将所述磁极1连结起来的磁性体芯材11构成的磁路部101来构成，磁极1沿着Z方向配置多个，且供共用的线圈2卷绕。线圈2分别卷绕在上下的多个磁极1上。
在本实施例中，成为在上下的磁极上分别配置线圈、将磁极沿着Z方向排列4个的结构，但并不限定于该数量。
实施例4
在图7中表示本发明的实施例4。图7表示通过Y-Z平面进行切断的剪切模型的示意图。另外，将本实施例的可动件30在图8中表示。在本实施例中，在配置于磁铁的长边方向上的位置(与磁铁3的短边侧邻接的位置)的槽5中，在与磁铁3的边界部分设有阶梯差。即，构成为槽5的与磁铁3相接的面的面积变得小于磁铁3的短边侧的侧面的面积。
根据本结构，在减轻可动件30并且抑制磁铁磁通量的短路且提高推力之外，利用槽5的阶梯差，能够限制磁铁的位置，因此提高磁铁向可动件的配置精度，提高定位精度。另外，也能够防止以磁铁的位置错开为起因的推力的偏差，因此减少线性电动机的性能的偏差。
实施例5
在图9以及图10中表示本发明的实施例5。图9是磁性体的梯子状构件4的X-Y面下的剖面形状为H字形状(在与可动件30的直动方向垂直的方向上，梯子状构件的与直动方向平行的侧面延伸而成的形状)的例子。图9是配置有磁铁3的磁化方向为Z轴方向的磁铁的例子，图10是配置有磁铁3的磁化方向为Y轴方向的磁铁的例子。
如此，通过将磁性体的梯子状构件4的剖面形状变为H字形状而提高刚性。能够使可动件30的、磁铁3与其周围的磁性体的梯子状构件4的厚度变薄，能够减少磁铁使用量。
实施例6
在图11、图12中表示本发明的实施例6的可动件。通过将可动件30中的设于磁铁3的长边方向的位置的槽5的槽边缘部51的角设为圆弧状，能够抑制可动件30的变形且提高位置精度以及防止推力的减少。另外，在加工磁性体的梯子状构件4时，能够利用立铣刀等容易地加工。
实施例7
在图13中表示本发明的实施例7的可动件。本实施例中，通过将图1以及图2所示的可动件30的槽5的边缘部51以及磁铁插入孔边缘部52的角设为圆弧状，能够通过抑制可动件的变形而提高位置精度以及防止推力的减少。
实施例8
在图14中表示本发明的实施例8的可动件。本实施例为图1以及图2所示的实施例的变形例。通过将槽5设置在磁铁3的Z方向上的前后，由于能够将槽5与固定磁铁3的孔同时加工，因此能够降低制作成本以及减少制作时间。
实施例9
在图15、图1以及图17中表示本发明的实施例的可动件30。本实施例的可动件在设于可动件的槽中配置有非磁性填充构件6。在本实施例的结构中，将磁性体的梯子状构件4置换为非磁性填充构件6，实现可动件的轻型化与推力提高，并且也具有能够抑制可动件30的强度降低的效果。
实施例10
对本发明的实施例10进行说明。在图18中表示本实施例的概念图，在图19中表示将图18通过Y-Z平面切取而成的示意图。另外，在图20中表示拆下了图19所示的示意图的可动件30与线圈2的图。
构成磁路部101的磁极1与磁性体芯材11由薄板芯材12构成，在薄板芯材之间具有粘合层13。根据本构造，能够减少以磁极1为代表的磁路部的变形等。因此，能够抑制因磁极1的变形而产生的定位精度、响应性的降低。
另外，在磁极1之间插入磁极间隔离物14。由此，进一步能够降低磁极1的变形。
实施例11
对本发明的实施例11进行说明。在图21中表示本实施例的概念图，在图22中表示将图21通过Y-Z平面切取而成的示意图。
构成磁路部101的磁极1与磁性体芯材11由薄板芯材12构成，磁极1利用焊接部15接合。另外，在磁极1之间插入非磁性的磁极间隔离物14。根据本构造，能够减少以磁极1为代表的磁路部的变形等。因此，能够抑制因磁极1的变形而产生的定位精度、响应性的降低。
实施例12
对本发明的实施例12进行说明。在图23中表示本实施例的概念图，在图24中表示将图23通过Y-Z平面切取而成的示意图。本实施例成为对磁性体的梯子状构件4的槽5的缘进行倒角的构造。根据本构造，在可动件30的轻型化、推力的提高之外还具有减少推力脉动的效果。
在现有的线性电动机中，具有在产生推力时磁极发生变形且响应性、定位精度降低的问题，但根据本发明，在上述各实施例的任一者中，皆通过在磁极之间夹入非磁性的构件来抑制磁极的变形，从而提高定位精度、响应性。
另外，通过在本发明的磁性体的梯子状构件上设置槽，具有增加可动件的表面积、提高冷却性能的优点。
在上述各实施例中，成为在上下的磁极上分别配置线圈、将磁极沿Z方向排列4个的结构，但并不限定于该数量。
另外，在上述各实施例中，主要对产生推力的1相的固定件进行说明，也能够使用一个所述固定件而用作致动器、或者使用多个而用作多相的线性电动机。
例如，通过使用三个固定件，将三个固定件配置为电相位错开各120°，能够构成为3相线性电动机。通常，能够利用m个固定件来构成m相驱动的线性电动机。
另外，在上述各实施例中，将由磁铁与磁性体的梯子状构件构成的二次侧作为可动侧进行了说明，若固定可动件，则能够将由磁路与线圈等构成的一次侧构成为可动侧。
本发明的线性电动机能够用于例如定位装置、成型机。
附图标记说明如下：
1 磁极
2 线圈
3 磁铁
4 磁性体的梯子状构件
5 槽
6 非磁性填充构件
11 磁性体芯材
12 薄板芯材
13 粘合层
14 磁极间隔离物
15 焊接部
30 可动件
31 磁化方向
51 槽边缘部
52 磁铁插入孔边缘部
101 磁路部
201 固定件

Claims (12)

1.一种线性电动机，其中，
所述线性电动机具有二次侧以及一次侧，
所述二次侧通过将磁铁与保持所述磁铁的磁性体的梯子状构件在直动方向上交替配置而成，
所述一次侧具有配置为在与所述直动方向垂直的方向上将所述二次侧夹入的磁极、以及连接多个所述磁极的磁性体芯材，且在多个所述磁极上配置有共用的线圈，
在所述磁性体的梯子状构件的上表面的相邻的所述磁铁之间设有槽。
2.根据权利要求1所述的线性电动机，其中，
所述槽还设于多个所述磁铁的长边方向上的两端的位置。
3.根据权利要求2所述的线性电动机，其中，
在设于多个所述磁铁的长边方向上的两端的位置的所述槽上设有阶梯差。
4.根据权利要求1所述的线性电动机，其中，
所述磁性体的梯子状构件的剖面形状为H字形状。
5.根据权利要求1所述的线性电动机，其中，
所述槽的角为圆弧状。
6.根据权利要求1所述的线性电动机，其中，
在所述槽中插入有非磁性的填充构件。
7.根据权利要求1所述的线性电动机，其中，
所述槽的缘被倒角。
8.根据权利要求1所述的线性电动机，其中，
所述磁极或者连接多个所述磁极的磁性体芯材由薄板芯材构成，在薄板芯材之间设有粘合层。
9.根据权利要求1所述的线性电动机，其中，
在所述磁极间设有非磁性的磁极间隔离物。
10.根据权利要求1所述的线性电动机，其中，
所述磁极被实施了焊接。
11.一种定位装置，其中，
所述定位装置使用权利要求1至10中任一项所述的线性电动机。
12.一种成型机，其中，
所述成型机使用权利要求1至10中任一项所述的线性电动机。
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