CN106160399A - 短行程的线性电动机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种短行程的线性电动机。说明了一种用于短的行程的线性电动机，该线性电动机具有拥有线圈架（1.1）和布置在其中的线圈（1.2）的初级部分（1）以及能够相对于所述初级部分（1）运动的次级部分（2），所述次级部分具有布置在所述线圈架（1.1）的两侧的、带有磁体（2.2）的磁体基座（2.1）。间隔器（2.3）将所述磁体基座如下彼此隔开，使得所述线圈架（1.1）能够在所述两个磁体基座（2.1）之间运动。所述间隔器（2.2）为此引导经过所述初级部分（1）中的开口（1.3）。

Description

短行程的线性电动机
技术领域
本发明涉及一种短行程的线性电动机。这样的、具有受限制的工作范围的线性电动机比如用于主动地抑制不受欢迎的振动。
背景技术
为了借助于定位机构使物体高精确地定位，比如从半导体技术中知道，使用隔绝振动的平台，因为所述平台的、从外面压入的或者在定位时所激发的振动显著地降低了所述定位的精度。
所述平台可以是坚固的、具有被动的减振结构（Schwingungsdämpfung）的花岗石，所述被动的减振结构比如可以借助于弹簧或者气动的减振器来实现。对于特殊的要求来说，也知道如下系统，用这些系统可以主动地抑制所述平台的振动。为此，一方面需要可以对不受欢迎的振动进行识别的传感器，并且另一方面需要可以对这些振动进行反作用的执行器。这些执行器布置在所述平台与底面之间。
EP 2075484 A1提供了良好的、针对所述主动的隔绝振动的主题的引言。未在前公开的、具有文件登记号码EP 14168384.7的欧洲专利申请提供了一种用于合适的传感器的示例。
无铁的线性电动机适合用作执行器。对于这样的执行器来说，具有扁平的线圈的初级部分在具有磁体的次级部分的气隙中运转，所述磁体在所述初级部分的两侧上布置在磁体基座上。通过以相反的极性彼此对置的磁体，在所述磁体之间的气隙中达到较高的场强度。这能够在没有铁芯的情况下实施所述初级部分的、布置在气隙中的线圈，因而没有吸引力作用于所述初级部分。所述磁体基座彼此间如此连接，使得所述初级部分可以沿着所述线性电动机的纵向方向或者工作方向在不受所述次级部分阻碍的情况下运动。这一点经常用U形的磁轭（Joch）来实现，其中，所述磁体布置在所述磁轭的、两条支臂的内侧面上。也已知的是：在所述初级部分的两侧将所述磁体基座彼此连接起来。线性电动机由此比如从EP 1758231 A1中得到了公开。
最后，从EP 0916038 B1中公开了一种线性电动机，该线性电动机用于主动的隔绝振动。该文件的图2示出了具有面状的线圈架以及布置在其中的扁平的线圈的初级部分以及能够相对于所述初级部分运动的次级部分，所述次级部分具有布置在所述线圈架的两侧的、带有磁体的磁体基座。三个所示出的扁平的线圈中的、仅仅当中的线圈在这里用于产生力，所述两个外部的线圈则用于测量有待抑制的振动。U形的磁轭将所述两个磁体基座隔开并且包围所述初级部分。
发明内容
本发明的任务是，提供一种特别紧凑地构成的、短行程的线性电动机，该线性电动机在结构上为在主动的减振的领域内的、非常专门的应用而设计。
该任务通过一种按权利要求1所述的装置得到解决。这种装置的有利的细节也从其它从属于权利要求1的权利要求中获得。
说明一种用于短的行程的线性电动机，该线性电动机具有拥有线圈架和布置在其中的线圈的初级部分以及能够相对于所述初级部分运动的次级部分，所述次级部分具有布置在所述线圈架的两侧的、带有磁体的磁体基座。间隔器（Abstandshalter）将所述磁体基座如下彼此隔开，使得所述线圈架能够在所述两个磁体基座之间运动。所述间隔器为此引导通过所述初级部分中的开口。
已经认识到：如果用作在所述磁体基座之间的间隔器的结构引导通过所述初级部分中的开口，可以放弃所述次级部分包围所述初级部分的做法。由此实现所述线性电动机的、特别紧凑的尺寸，而没有降低其工作能力。换句话说，本发明能够在给定的空间中安置特别多的驱动功率。所述线性电动机的工作范围的、由此引起的限制在用于进行主动的隔绝振动的系统中在专门的应用情况中没有干扰。
尤其在所述主动的隔绝振动的领域内，更为紧凑的结构形式是额外的优点，因为每次减小在底面与平台之间的执行器的尺寸都降低了倒摆（inversen Pendel）的振动倾向，人们可以将有弹性地得到支承的平台视为所述倒摆。
附图说明
借助于在附图中示出的实施例对本发明的其它优点和细节进行解释。在此示出：
图1是短行程的线性电动机的第一种实施例；
图2是这种线性电动机的另一视图；
图3是这种线性电动机的第一剖面图；
图4是这种线性电动机的第二剖面图；
图5是作为第二种实施例示出的、短行程的线性电动机的、经过改动的初级部分；并且
图6是借助于按本发明的线性电动机受到主动减振的平台的示意图。
具体实施方式
图1和2示出了对于按照本发明的、短行程的线性电动机的第一种实施例。从两个不同的视向示出了所述线性电动机的初级部分1和次级部分2。图3和4示出了穿过这种线性电动机的剖面。
所述初级部分1具有中心的、面状的区域，该区域是线圈架1.1。所述面状的区域在X-Y平面中延伸，其中，所述线性电动机代表着沿着Y方向的驱动装置。在这个线圈架1.1中布置了扁平的线圈1.2，所述线圈只有在图3的剖面图中才可看出，因为它在所述线圈架1.1的内部用浇注料（Vergussmasse）1.1.1（比如环氧树脂）来浇注并且用盖板来得到保护。所述浇注料1.1.1将在所述线圈1.2中产生的热排出，并且在此对所述线圈1.2、线圈架1.1和所提到的盖板的、不同的膨胀系数进行补偿。
用“扁平的线圈”这个概念在这里表示如下线圈，这些线圈的轴向的长度小于或者明显小于其直径。一般来说，在这样的线圈中沿着径向的方向并排地卷绕许多圈的线，但是仅仅一层或者几层的线沿着轴向的方向相叠地卷绕。
所述线圈架1.1与稳定的框架1.4相连接（或者两个元件甚至一体地构成）并且被这个框架1.4所包围。所述框架1.4具有拥有装配孔1.7的装配面1.5.1和1.5.2，所述装配孔用于将所述初级部分1固定在应用装置（Applikation）上。由于两个不同地定向的装配面1.5.1或者1.5.2可供使用，所以可以选择不同的安装位置，用于由此可以操纵不同的工作方向。所述框架1.4和所述面状的区域1.1由非铁磁的材料、比如铝制成。在所述框架1.4中设置了空隙，馈电线1.9从所述空隙中延伸穿过，通过所述馈电线来向所述线圈1.2供给电流。
所述次级部分2具有两个面状的磁体基座2.1，所述磁体基座构造为铁磁的板并且布置在所述线圈架1.1的两侧。在图1中看出上方的、布置在所述初级部分1的外部的磁体基座2.1，在图2中看出布置在所述框架1.4的内部的、下方的磁体基座2.1。所述框架1.4在Z方向上明显地比所述线圈架1.1宽，因而所述下方的磁体基座2.1在Z方向上没有伸出超过所述框架1.4。
两个磁体基座2.1在其朝向所述线圈架1.1的侧上承载磁体2.2。所述磁体2.2以常见的方式沿着所述驱动方向Y以交替的极性布置在所述磁体基座2.1上，而相应不同的磁极N、S则在所述线圈架1.1的两侧彼此对置。所述线圈1.2及磁体2.2的布置可以较好地在图3中看出，因为在这里示出了穿过所述线性电动机的这个区域的剖面。
因为所述线性电动机实施为无铁的电动机，所以所述磁体2.2不会引起对所述初级部分1的吸引力。不过，所述两个磁体基座2.1相互吸引。为了将所述两个磁体基座2.1保持隔开并且在所述磁体2.2之间提供气隙-在所述气隙中所述初级部分1可以相对于所述次级部分2运动-，四个间隔器2.3分别借助于螺栓2.3.1与所述两个磁体基座2.1相连接。所述用于接纳这些螺栓2.3.1的孔2.4可以在图2和4中看出，在图2和4中为简明起见没有示出这些螺栓2.3.1。
图4示出了穿过所述间隔器2.3的区域的剖面。所述间隔器2.3不像在常见的、这种结构类型的线性电动机中那样侧向上在所述初级部分1的旁边引导经过，而是它们延伸穿过所述初级部分1中的开口1.3。这虽然不仅沿着所述线性电动机的工作方向Y而且在与此垂直地沿着X方向大大限制了该线性电动机的可能的运动范围。但是因为所述线性电动机为了对振动进行主动的抑制而必须实现仅很小的偏移，所以这一点不是缺点。在另一侧上，所述间隔器2.3的这种布置带来优点，因为这种布置能够实现所述线性电动机的特别紧凑的构造，这种构造在没有如在现有技术中常见的那样的、将初级部分1包围的结构的情况下足够使用。此外，所述开口1.3和所述间隔器2.3沿着X和Y方向形成止挡，所述止挡在紧急情况中比如在从外部压入的力太大的情况下防止所述运动的物体之间的、太大的相对的移动。如果不仅所述初级部分1中的开口1.3而且所述次级部分2的间隔器2.3都在横截面中为圆形，那么所述两个直径的差别就确定沿着X和Y方向的、可供使用的运动范围。沿着Z方向，所述磁体2.2之间的气隙限制了所述初级部分1或者线圈架1.1的、相对于所述次级部分2的运动自由度。
为了不干扰所述磁体2.2的磁场，所述由于线性电动机的紧凑性而特别靠近所述磁体2.2来布置的间隔器2.3由非磁性的材料、比如优质钢（Edelstahl）来制成。由于由此缺少从一个磁体基座2.1到另一个磁体基座的磁场的磁导（Rückschluss）而建议：在所述磁体基座2.1中的每个磁体基座上设置偶数数目的磁体，这些磁体相应地以交替的极性并排布置，使得所述磁场在与磁体基座2.1少许隔开的情况下消失。两个磁体2.2的彼此对置的极点在此是不同的，从而在所述次级部分2的气隙之内产生对于磁场强度的较高的调制。因此，通过对于所述初级部分1中的线圈1.2的通电，可以获得特别高的力。
在安装的状态中，初级部分1与次级部分2之间的相对位置通过所述相应的应用装置来预先给定。但是只要还没有安装所述线性电动机，那么运输保险装置3就能够是有用的，所述运输保险装置的结构可以最佳在图4中看出。所述运输保险装置包括螺栓3，所述螺栓引导通过所述上方的磁体基座2.1中的孔2.5。这个螺栓3在其端部上具有螺纹，该螺栓用所述螺纹被旋入到所述初级部分1中的孔1.8中的、相应的螺纹中。所述螺栓3的直径和所述磁体基座2.1中的孔2.5的直径彼此相对应。由此确定初级部分1与次级部分2之间的、沿着X-Y方向的相对位置，因为所述两个磁体基座2.1通过所述间隔器2.3固定地彼此相连接。
沿着Z方向来固定初级部分1与次级部分2的相对位置，方法是：在拧紧所述螺栓3时将被推到所述螺栓3上面的套筒3.1夹紧在所述初级部分1与所述次级部分2之间。如果移走所述运输保险装置3，还可以将所述套筒3.1从在所述初级部分1与所述次级部分2之间的气隙中取出。
用所述两根在图1中示出的螺栓3在所有六个自由度中确定初级部分1和次级部分2的相对位置。
为了实现所述间隔器2.3的、相对于彼此的精确的定向，所述间隔器2.3具有导向面2.7，所述导向面与在所述上方的磁体基座2.1中的孔2.4的、相应的表面相符合。出于成本原因，在每个间隔器2.3上仅仅设置了一个这样的导向面2.7，而后由此已经确定了所述间隔器2.3的、相对于彼此的定向。借助于装配装置使所述两个磁体基座2.1沿着X-Y方向相对于彼此定向，所述装配装置涉及所述用于运输保险装置3的孔2.5。
在图5中示出了本发明的另一种实施例。这里所介绍的措施不仅仅在其总体方面是有用的，而且也可以相应单个地与所述第一种实施例有意义地相组合。
如所提到的那样，所述初级部分1比如借助于铣削过程由非铁磁的材料制成。在此，能导电的材料、比如铝或者铜由于其良好的、在排出在所述线圈1.2中所产生的热方面的导热性是优选的。不过由于所述线圈1.2中的变化的电流，在其中产生涡流，所述涡流降低了所述线性电动机的动力。为了避免或者至少降低这样的涡流，在这种实施例中设置了所述初级部分1的框架1.4的中断1.4.1。
所述特别稳定的框架1.4此外较好地适合于将在所述线圈1.2中产生的热传导给大面积的装配面1.5.1或者1.5.2，这些装配面一般来说与非常坚固的、用作散热装置的、由钢制成的本体处于连接之中。为了支持将所述热从所述线圈1.2传送给所述框架1.4，所述线圈架1.1中的线圈1.2不仅如常见的那样用较好地导热的树脂1.1.1来浇注，而且在这种实施例中也在所述面状的线圈1.1的两侧上用碳纤维板1.6来遮盖。这样的碳纤维板1.6在电方面（无涡流）并且在磁性方面（无通过存在的磁场引起的力）是中性的，这与由铝、铜或者甚至铁构成的盖板完全相反。但是，碳纤维板1.6较好地将所述线圈1.2的余热传导给所述框架1.4，并且也提供良好的机械的保护。
在到此为止的实施例中，所述初级部分1具有单个的线圈1.2并且在每个磁体基座2.1上具有两个磁体2.2。为了提高所述线性电动机的可供使用的力，可以提高所述电动机的、沿着Y方向的伸长，用于而后安装额外的线圈1.2和磁体2.2。在此可以将所述线圈1.2的数目分别提高了一个，将所述磁体2.2的数目分别提高了两个（针对每个磁体基座2.1）。
在图6中示意性地勾画出，可以在不同的位置中并且由此为了进行减振而朝着不同的方向来安装所述线性电动机。在图6中看到两台这样的线性电动机，它们在每个磁体基座2.1上都具有六个磁体2.2（并且由此在所述初级部分1中具有3个扁平的线圈1.2），为了进行减振而沿着Y或者Z方向装入了这些线性电动机。这两台线性电动机布置在用作用于定位机构的平台的花岗岩4与底座5之间。在此，所述初级部分1相应直接地与所述底座5相连接（图8中的箭头表明螺纹连接），其中，相应地使用不同的装配面1.5.1或者1.5.2。因此将所述初级部分1的余热朝着所述底座5排出，使得所述花岗岩4作为所述定位机构的基座保持较凉的状态。所述次级部分2相应地通过合适的机械的接口4.1与所述花岗岩4相连接。所述初级部分1的、为进行装配所必要的装配孔1.7以及所述次级部分2的磁体基座2.1中的装配孔2.6可以在前面的附图中清楚地看出。
为了降低成本，两个磁体基座2.1完全相同地实施，即使各个细节、比如装配孔2.6在所述两个位置之一中根本不需要。

Claims (14)

1. 用于短的行程的线性电动机，具有拥有线圈架（1.1）和布置在其中的至少一个线圈（1.2）的初级部分（1）以及能够相对于所述初级部分（1）运动的次级部分（2），所述次级部分具有布置在所述线圈架（1.1）的两侧的、带有磁体（2.2）的磁体基座（2.1），所述磁体基座通过间隔器（2.3）如下彼此隔开，使得所述线圈架（1.1）能够在所述两个磁体基座（2.1）之间运动，其特征在于，所述间隔器（2.2）引导通过所述初级部分（1）中的开口（1.3）。
2. 按权利要求1所述的线性电动机，其特征在于，所述开口（1.3）限制了所述初级部分（1）相对于所述次级部分（2）在两个空间方向（X、Y）上的可动性。
3. 按权利要求1或2所述的线性电动机，其特征在于，所述磁体基座（2.1）或者布置在其上的磁体（2.2）的间距限制了所述初级部分（1）相对于所述次级部分（2）在第三空间方向（Z）上的可动性。
4. 按前述权利要求中任一项所述的线性电动机，其特征在于，所述间隔器（2.3）由非铁磁的材料制成、优选由优质钢制成。
5. 按权利要求4所述的线性电动机，其特征在于，在所述磁体基座（2.1）中的每个磁体基座上布置了偶数数目的磁体（2.2）。
6. 按前述权利要求中任一项所述的线性电动机，其特征在于，所述初级部分（1）具有框架（1.4），该框架围绕所述线圈架（1.1）延伸。
7. 按权利要求6所述的线性电动机，其特征在于，所述框架（1.4）具有两个不同定向（X-Z、X-Y）的装配面（1.5.1、1.5.2），这些装配面分别设有装配孔（1.7），这些装配孔用于将所述初级部分（1）固定在应用装置上。
8. 按权利要求6或7所述的线性电动机，其特征在于，所述框架（1.4）由能导电的材料制成并且在一个部位（1.4.1）处中断。
9. 按前述权利要求中任一项所述的线性电动机，其特征在于，所述至少一个线圈（1.2）布置在所述线圈架（1.1）的开口中。
10. 按权利要求9所述的线性电动机，其特征在于，所述至少一个线圈（1.2）用浇注料（1.1.1）来浇注，并且/或者所述至少一个线圈（1.2）用碳纤维板（1.6）来遮盖。
11. 按权利要求6和10所述的线性电动机，其特征在于，所述至少一个线圈（1.2）通过所述浇注料（1.1.1）和/或所述碳纤维板（1.6）在热方面与所述框架（1.4）连接。
12. 按前述权利要求中任一项所述的线性电动机，其特征在于，在所述初级部分（1）上并且在所述次级部分（2）上设置了用于运输保险装置（3）的机构（1.8、2.4），利用所述运输保险装置所述初级部分（1）和所述次级部分（2）能够相对于彼此得到固定。
13. 按前述权利要求中任一项所述的线性电动机，其特征在于，所述线性电动机构造为无铁的线性电动机。
14. 用于定位机构的隔绝振动的平台，在其中为了主动抑制在所述平台（4）与底座（5）之间的振动布置有至少一个根据前述权利要求中任一项所述的线性电动机，其中，所述初级部分（1）与所述底座（5）相连且所述次级部分（2）与所述平台（4）相连。
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