CN108028594A - 直线马达 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种直线马达。该直线马达能够将多个线圈以在轴线方向上排列的状态固定，无需使各线圈支承于绕线架等。直线马达部(3)具有：利用树脂(18)覆盖而固定同轴地配置的三个线圈(17)而成的多个筒状的线圈单元(19)；以及包括永久磁铁(13)的动子(11)。多个线圈单元(19)在轴线方向(X)上同轴地联结。动子(11)在多个线圈单元(19)的内周侧沿轴线方向(X)移动。在为了改变使动子(11)移动的推力而增减线圈(17)的数量的情况下，只要增减线圈单元(19)的数量，并将增减的数量的线圈单元(19)在轴线方向(X)上联结即可。在轴线方向(X)上联结多个线圈单元(19)的状态是与多个线圈(17)被树脂(18)覆盖并固定的状态相同的状态。

Description

直线马达

技术领域

本发明涉及三相直线马达。

背景技术

在专利文献1中记载有直线马达，该直线马达包括具有同轴地排列的3的倍数的线圈的定子以及具有永久磁铁的动子，动子在线圈的内周侧直动。该专利文献1的直线马达为三相交流马达，作为多个线圈，包括多个由与U相、V相以及W相对应的三个线圈构成的线圈组。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-255313号公报

发明内容

发明要解决的技术课题

在此，若不以卷绕于绕线架等的状态联结各线圈，则难以将多个线圈以在轴线方向上排列的状态固定。

鉴于所述问题，本发明的课题在于提供一种直线马达，该直线马达能够将多个线圈以在轴线方向上排列的状态固定，无需使各线圈支承于绕线架等。

用于解决技术课题的手段

为了解决上述问题，本发明的三相直线马达具有：筒状的线圈单元，其利用树脂覆盖而固定同轴地配置的至少三个线圈而成；以及动子，其包括永久磁铁，所述动子在所述线圈单元的内周侧沿轴线方向移动。

根据本发明，多个线圈作为线圈单元被树脂覆盖而固定。因此，能够将多个线圈以在轴线方向上排列的状态固定，无需使各线圈支承于绕线架等。

在本发明中，能够设成：所述三个线圈分别是U相线圈、V相线圈以及W相线圈。即，在驱动直线马达时，线圈单元的三个线圈分别作为U相线圈、V相线圈以及W相线圈发挥功能。

在本发明中，优选包括多个所线圈单元，各线圈单元在轴线方向上联结。若这样构成，则在为了改变使动子移动的推力而增减线圈的数量的情况下，只要增减线圈单元的数量，并将增减的数量的线圈单元在轴线方向上联结即可。并且，由于在轴线方向上联结多个线圈单元的状态是与多个线圈被树脂覆盖并固定的状态相同的状态，因此即使在线圈的数量增加的情况下，也能够将多个线圈以在轴线方向上排列的状态固定。

在本发明中，优选所述树脂是BMC(团状模塑料)。若这样构成，则能够有效地向外部释放由线圈产生的热。

发明效果

根据本发明，多个线圈被树脂覆盖而固定。因此，能够将多个线圈以在轴线方向上排列的状态固定，无需使各线圈支承于绕线架等。

附图说明

图1是包括本发明的直动旋转检测器的直动旋转驱动装置的外观立体图。

图2是将图1的直动旋转驱动装置利用包含轴线的面剖切之后的剖视图。

图3是图1的直动旋转驱动装置的分解立体图。

图4是线圈单元的说明图。

图5是直动旋转检测器的说明图。

具体实施方式

参照附图对本发明的实施方式进行说明。

(直动旋转驱动装置)

图1是包括本发明的直动旋转检测器的直动旋转驱动装置的外观立体图。图2是将图1的直动旋转驱动装置利用包含轴线的面剖切之后的剖视图。图3是图1的直动旋转驱动装置的分解立体图。如图1所示，直动旋转驱动装置1包括：输出轴2；使输出轴2沿轴线L移动的直线马达部(直线马达)3；使输出轴2向绕轴线的方向θ旋转的旋转马达部4；以及滚珠花键轴承(轴承)5。滚珠花键轴承5将输出轴2支承为能够在轴线方向上移动，并且向输出轴2传递旋转马达部4的驱动力。

并且，直动旋转驱动装置1包括用于检测输出轴2的直动位置以及旋转位置的直动旋转检测器7。直动旋转检测器7包括：同轴地固定于输出轴2的筒状的磁尺8；以及从与轴线L垂直的方向与磁尺8相对的磁传感器9。

直动旋转检测器7的磁尺8、直线马达部3、旋转马达部4以及滚珠花键轴承5从轴线方向的一侧向另一侧依次同轴地配置。另外，在以下说明中，设轴线方向为X，设绕轴线的方向为θ。

(直线马达部)

如图2所示，直线马达部3具有动子11以及定子12。动子11包括输出轴2和固定于输出轴2的外周面的多个永久磁铁13。各永久磁铁13呈环状，在轴线方向X上磁化出了N极和S极。多个永久磁铁13中的相邻的永久磁铁13彼此相互朝向相同的极而对置。在本例中，在输出轴2固定有十个永久磁铁13。

定子12位于动子11的外周侧。如图1、图2所示，定子12包括：具有同轴地排列的多个线圈17的筒状的线圈排列体15；以及固定于线圈排列体15的配线基板16。

如图2、图3所示，线圈排列体15包括多个筒状的线圈单元19，该线圈单元19利用树脂18一体地覆盖而固定在轴线方向X上相邻的三个线圈17而成。各线圈单元19在轴线方向X上同轴地联结，由此构成线圈排列体15。在本例中，线圈排列体15包括七个线圈单元19。因此，线圈排列体15包括21个线圈17。

图4(a)是线圈单元的立体图，图4(b)是线圈单元的制造方向的说明图。各线圈单元19的从轴线方向X观察时的轮廓形状是矩形。如图4所示，各线圈单元19在绕轴线的方向θ上包括四个侧面。如图1所示，四个侧面中的一个侧面成为基板固定面19a。如图3所示，线圈单元19内的各线圈17的始端17a与末端17b从基板固定面19a向外侧露出(突出)。

各线圈单元19以使基板固定面19a朝向同一方向的姿势联结。在本例中，各线圈单元19利用粘接剂联结。布线板16固定于平坦面(线圈排列体15的基板固定面)，该平坦面通过各线圈单元19的基板固定面19a在轴线方向X上并排而形成。在布线板16上联结有各线圈单元19的各线圈17的始端17a以及末端17b。另外，还能够使用螺钉等进行各线圈单元19的联结。

在此，直线马达部3是三相马达，在驱动直线马达部3时，各线圈单元19的三个线圈17分别作为U相线圈17(U)、V相线圈17(V)以及W相线圈17(W)发挥功能。即，各线圈单元19的三个线圈17分别是U相线圈17(U)、V相线圈17(V)以及W相线圈17(W)。在直线马达部3中，使供电的线圈17在轴线方向X上移动，并且使动子11在轴线方向X上移动。

另外，如图4(b)所示，线圈单元19利用模制用模具54形成，该模制用模具54包括矩形的底部51、从底部51的外周缘立起来的方筒部52以及从底部51突出并在方筒的内侧延伸的圆柱部53。更具体地说，设成以下状态：使圆柱部53插入于各线圈17的中空部中，将三个线圈17投入到模具54内，在模具54内层叠三个线圈17。之后，向方筒部52的内侧填充BMC(团状模塑料)，并利用BMC对模具54内的线圈17进行模制成型。在此，在本例中将BMC用作模制线圈17的树脂18C，但是还能够使用PPS树脂。

(旋转马达部)

旋转马达部4具有动子21和定子22。动子21包括输出轴2贯通的中空的螺母轴23。如图3所示，螺母轴23包括小径筒部23a和直径比小径筒部23a的直径大的大径筒部23b。大径筒部23b连续地设置于小径筒部23a的滚珠花键轴承5侧。并且，动子21包括：固定于螺母轴23的小径筒部23a的外周面的筒状的轭24；以及固定于轭24的外周面的筒状的永久磁铁25。永久磁铁25呈筒状，在绕轴线的方向θ(周向)上交替磁化出了多个N极和S极。

定子22位于永久磁铁25的外周侧。定子22包括：从外周侧包围永久磁铁25的筒状的轭26；以及固定于轭26的内周面的多个线圈27。各线圈27以将其中空部朝向与轴线L垂直的半径方向的姿势固定于轭26。多个线圈27在绕轴线的方向θ上排列。在本例中，定子22包括六个线圈27。通过壳体28从外周侧保持轭26。将壳体28从轴线方向X观察时的轮廓形状是正方形。

螺母轴23利用向线圈27供给的电力而向绕轴线的方向θ旋转。在此，在螺母轴23的大径筒部23b的内周侧配置有构成滚珠花键轴承5的滚珠螺母31。另外，在图2中省略了构成滚珠花键轴承5的滚珠以及设置于输出轴2的花键。螺母轴23的旋转经由滚珠螺母31传递至输出轴2。因此，当驱动旋转马达部4时，输出轴2旋转。螺母轴23的大径筒部23b被轴承壳体32覆盖。将轴承壳体32从轴线方向X观察时的轮廓形状是正方形。

(直动旋转检测器)

图5是直动旋转检测器7的说明图。如图5所示，磁尺8呈圆筒状。如图1至图3所示，磁尺8以使输出轴2贯通其中心孔的状态同轴地固定于输出轴2。磁尺8与输出轴2一体地在轴线方向X上直动，并且向绕轴线的方向θ旋转。

磁尺8包括：成为固定于输出轴2的固定部的筒部件35；以及固定于筒部件35的外周侧的环状的永久磁铁36。永久磁铁36在绕轴线的方向θ的圆周面包括格子状的磁化图案37，该磁化图案37在轴线方向X上交替排列有S极和N极，并且在绕轴线的方向θ上交替磁化出了S极和N极。在此，格子状的磁化图案37在绕轴线的方向θ上并列地具有多个在轴线方向X上交替排列有S极和N极并沿轴线方向X延伸的轴向磁道37a。并且，格子状的磁化图案37在轴线方向X上并列地具有多个在绕轴线的方向θ上交替排列有S极和N极并沿绕轴线的方向θ延伸的周向磁道37b。

磁传感器9包括传感器基板40，该传感器基板40以与轴线L平行的姿势从与轴线L垂直的方向与磁尺8相对。并且，磁传感器9包括形成于传感器基板40中的与磁尺8相对的基板表面40a的直动位置检测用的第一磁阻元件(第一磁检测元件)41和旋转位置检测用的第二磁阻元件(第二磁检测元件)42。

第一磁阻元件41使其感磁方向朝向轴线方向X。因此，通过使磁尺8的磁化图案37在绕轴线的方向θ上包括多列交替排列有S极和N极并沿轴线方向X延伸的轴向磁道37a，第一磁阻元件41对磁尺8移动时的磁场的变化进行检测。在此，第一磁阻元件41检测由多个轴向磁道37a中的在绕轴线的方向θ上相邻的两个轴向磁道37a的边界部分(N极与S极相邻的部分)产生的旋转磁场。并且，第一磁阻元件41利用磁阻元件的饱和灵敏度区域检测旋转磁场。即，第一磁阻元件41使电流向后述的磁阻图案流动，并且施加电阻值饱和的磁场强度，从而检测出面内方向的朝向在边界部分发生变化的旋转磁场。

第二磁阻元件42使其感磁方向朝向绕轴线的方向θ(周向)。因此，通过使磁尺8的磁化图案37在轴线方向X上包括多列在绕轴线的方向θ上交替排列有S极和N极并沿绕轴线的方向θ延伸的周向磁道37b，第二磁阻元件42对磁尺8旋转时的磁场的变化进行检测。并且，第二磁阻元件42检测由多个周向磁道37b中的在轴线方向X上相邻的两个周向磁道37b的边界部分(N极与S极相邻的部分)产生的旋转磁场。并且，第二磁阻元件42利用磁阻元件的饱和灵敏度区域检测旋转磁场。即，第二磁阻元件42使电流向后述的磁阻图案流动，并且施加电阻值饱和的磁场强度，从而检测面内方向的朝向在边界部分发生变化的旋转磁场。

在本例中，形成于传感器基板40上的第一磁阻元件41的磁阻图案与第二磁阻元件42的磁阻图案层叠在一起。

(发明效果)

根据本例，多个线圈17被树脂18覆盖而固定。因此，能够将多个线圈17以在轴线方向X上排列的状态固定，无需使各线圈17支承于绕线架等。

并且，在本例中，直线马达部3包括利用树脂18对同轴地配置的三个线圈进行固定而成的筒状的线圈单元19。因此，在为了变更使动子11直动的推力而增减线圈17的数量的情况下，只要增减线圈单元19的数量，并将增减的数量的线圈单元19在轴线方向上联结即可。在此，在轴线方向上联结多个线圈单元19的状态是与多个线圈17被树脂18覆盖并固定的状态相同的状态。因此，即使在增减了同轴地排列的线圈17的数量的情况下，也无需制作与线圈17的排列长度的对应的新的模制用模具54来模制出线圈17。即，根据本例，只要准备用于利用树脂18覆盖而固定同轴配置的三个线圈17的模制用模具54即可，无需用于利用树脂18覆盖并凝固超过3的数量的线圈17的模制用模具54。因此，在制造不同推力的多个直线马达等时，能够抑制模具54所涉及的成本。

并且，在本例中，由于将BMC用作树脂18覆盖而固定线圈17，因此容易向外部释放由线圈17产生的热。

(其他实施方式)

在上述例中，各线圈单元19的从轴线方向X观察时的轮廓形状是矩形，但是也可以具有矩形以外的形状。并且，在上述例中，将三个线圈17作为线圈组，并利用树脂18固定为一个线圈单元19，但是还能够将三个以上的线圈17例如六个线圈17作为线圈组，并利用树脂18固定为一个线圈单元。

符号说明

3···直线马达部(直线马达)

11···直线马达部的动子

13···直线马达部的永久磁铁

17···直线马达部的线圈

18···树脂18

19···线圈单元

L···轴线

Claims (4)

1.一种三相直线马达，其特征在于，具有：

筒状的线圈单元，其利用树脂覆盖而固定同轴地配置的至少三个线圈而成；以及

动子，其包括永久磁铁，

所述动子在所述线圈单元的内周侧沿轴线方向移动。

2.根据权利要求1所述的直线马达，其特征在于，

所述三个线圈分别是U相线圈、V相线圈以及W相线圈。

3.根据权利要求1或2所述的直线马达，其特征在于，

所述直线马达包括多个所述线圈单元，各线圈单元在轴线方向上联结。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的直线马达，其特征在于，

所述树脂是BMC。