CN115280654B - 可动件及线性伺服电动机 - Google Patents

Abstract

可动件(1)具有多个齿(14)从在可动方向延伸的芯座(15)凸出这一形状的可动铁芯(40)和在齿(14)各自卷绕的线圈(13)，可动铁芯(40)由在可动方向被分割的铁芯(11)和夹入至铁芯(11)之间的磁铁(12)形成，从磁铁(12)进入铁芯(11)的磁通包含有可动方向的方向成分和从芯座(15)朝向齿(14)的方向即齿前端方向的方向成分，且从铁芯(11)进入磁铁(12)的磁通包含有可动方向的方向成分和从齿(14)朝向芯座(15)的方向即齿根部方向的方向成分。

Description

可动件及线性伺服电动机

技术领域

本发明涉及具有埋入了磁铁的铁芯的可动件及线性伺服电动机。

背景技术

线性伺服电动机由齿从在可动方向延伸的芯座凸出这一形状的可动铁芯和线圈构成可动件，由磁铁及基座构成固定件。可动件的线圈配置于齿彼此之间的间隙即狭槽而卷绕于齿。

线性伺服电动机如果是在固定件设置磁铁的构造以及为了增加电动机的可动距离而增加固定件的长度，则磁铁的数量增加而成本增大。为了防止成本增大，如果减少每单位长度的磁铁数量，则可动件的推力降低。

在专利文献1公开了在可动铁芯埋入磁铁的线性伺服电动机。专利文献1所公开的线性伺服电动机，在齿之中的固定件侧的部分设置宽度扩张部分，由此使经过齿的磁通增加。专利文献1所公开的线性伺服电动机在固定件没有配置磁铁，因此抑制由增加可动距离而引起的成本的上升。

专利文献1：日本特开2018－183043号公报

发明内容

专利文献1所公开的线性伺服电动机，齿的磁场相对于可动方向垂直且朝向固定件侧，因此不易使可动件的推力提高。

本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于得到与使齿的磁场相对于可动方向垂直且设为固定件侧相比，使推力提高的可动件。

为了解决上述的课题，并达到目的，本发明所涉及的可动件具有多个齿从在可动方向延伸的芯座凸出这一形状的可动铁芯和在齿各自卷绕的线圈，该可动铁芯由在可动方向被分割的铁芯和夹入至铁芯之间的磁铁形成。从磁铁进入铁芯的磁通包含有可动方向的方向成分和从芯座朝向齿的方向即齿前端方向的方向成分。从铁芯进入磁铁的磁通包含有可动方向的方向成分和从齿朝向芯座的方向即齿根部方向的方向成分。

发明的效果

本发明所涉及的可动件具有下述效果，即，与使齿的磁场相对于可动方向垂直且设为固定件侧相比，能够使推力提高。

附图说明

图1是实施方式1所涉及的线性伺服电动机的斜视图。

图2是实施方式1所涉及的线性伺服电动机的剖视图。

图3是表示实施方式1所涉及的线性伺服电动机的可动件的变形例的图。

图4是实施方式1所涉及的线性伺服电动机的可动件的剖视图。

图5是表示对实施方式1所涉及的线性伺服电动机的可动件的磁铁进行磁化的方法的图。

图6是表示对实施方式1所涉及的线性伺服电动机的可动件的磁铁进行磁化的方法的图。

图7是实施方式2所涉及的线性伺服电动机的可动件的剖视图。

图8是表示对实施方式2所涉及的线性伺服电动机的可动件的磁铁进行磁化的方法的图。

图9是实施方式3所涉及的线性伺服电动机的可动件的剖视图。

图10是表示实施方式3所涉及的线性伺服电动机的可动件的变形例的图。

图11是实施方式4所涉及的线性伺服电动机的可动件的剖视图。

图12是实施方式5所涉及的线性伺服电动机的可动件的剖视图。

图13是实施方式5的变形例所涉及的线性伺服电动机的可动件的剖视图。

图14是实施方式6所涉及的线性伺服电动机的可动件的剖视图。

具体实施方式

下面，基于附图对实施方式所涉及的可动件及线性伺服电动机详细地进行说明。

实施方式1

图1是实施方式1所涉及的线性伺服电动机的斜视图。图2是实施方式1所涉及的线性伺服电动机的剖视图。线性伺服电动机10具有可动件1和固定件2。固定件2是等间隔地配置有凸起21的棒状。可动件1在固定件2的凸起21的排列方向移动。即，固定件2的凸起21的排列方向还是可动件1的可动方向。在图2将可动件1的可动方向通过箭头A示出。

可动件1具有多个齿14从在可动方向延伸的芯座15凸出这一形状的可动铁芯40及线圈13。可动铁芯40由在可动方向被分割的铁芯11和夹入至铁芯11之间的磁铁12形成。在下面的说明中，将从芯座15朝向齿14的方向称为齿前端方向，将从齿14朝向芯座15的方向称为齿根部方向。在图2中将齿前端方向通过箭头B表示，将齿根部方向通过箭头C表示。齿14在可动件1的可动方向排列有多个，在各齿14卷绕有线圈13。线圈13配置于相邻的两个齿14间的被称为“狭槽”的间隙。可动件1在齿14的排列方向移动。即，可动件1及固定件2设置为，齿14的排列方向和凸起21的排列方向成为相同的方向。

可动铁芯40成为在可动方向上的狭槽16的中央部对铁芯11进行分割的构造。在狭槽16的中央部对铁芯11进行分割，由此能够在卷绕线圈13后使齿14排列，因此能够容易地进行线圈13向齿14的卷绕。此外，可动铁芯40也可以是不在狭槽16的部分对铁芯11进行分割的构造。通过设为铁芯11在狭槽16的部分不被分割，而是连接的构造，从而能够削减可动铁芯40的部件个数。

铁芯11具有基部111和从基部111凸出的凸出部112。基部111是芯座15的一部分，凸出部112是齿14的一部分。

在铁芯11之中的凸出部112和磁铁12的界面处，从磁铁12进入铁芯11的磁通在可动件1的可动方向的方向成分的基础上，还包含有齿前端方向的方向成分。另外，在铁芯11之中的凸出部112和磁铁12的界面处，从铁芯11进入磁铁12的磁通在可动件1的可动方向的方向成分的基础上，还包含有齿根部方向的方向成分。

图3是表示实施方式1所涉及的线性伺服电动机的可动件的变形例的图。不仅是铁芯11之中的凸出部112，在基部111中，从磁铁12进入铁芯11的磁通也可以包含可动方向的方向成分和齿前端方向的方向成分，从铁芯11进入磁铁12的磁通也可以包含可动方向的方向成分和齿根部方向的方向成分。

图4是实施方式1所涉及的线性伺服电动机的可动件的剖视图。在图4中，将实施方式1所涉及的可动件1的磁铁12内部的磁通的朝向通过箭头表示。在包含由齿前端方向及齿根部方向和可动件1的可动方向构成的平面的剖面中，磁铁12的内部的磁通是向齿根部方向凸出的曲线状。

图5及图6是表示对实施方式1所涉及的线性伺服电动机的可动件的磁铁进行磁化的方法的图。首先，如图5所示，将具有磁轭芯31及磁化线圈32的磁轭3配置于齿14的前端侧，使磁化线圈32与磁铁12正对。而且，如图6所示，绕与齿前端方向及齿根部方向和可动件1的可动方向垂直的轴产生环状的磁化磁场4，由此在包含由齿前端方向及齿根部方向和可动件1的可动方向构成的平面的剖面中，能够将磁铁12内部的磁通设为向齿根部方向凸出的曲线状。

实施方式1所涉及的线性伺服电动机10如果与从磁铁12进入铁芯11的磁通及从铁芯11进入磁铁12的磁通的朝向为可动方向的情况相比较，则从磁铁12经由铁芯11而进入固定件2的凸起21的磁通和从固定件2的凸起21经由铁芯11而进入磁铁12的磁通增大。因此，实施方式1所涉及的线性伺服电动机10能够增加磁阻转矩，使可动件1的推力提高。

另外，在磁铁12与可动方向垂直且成为固定件2侧的方向的齿前端方向使产生磁场的情况下，为了提高推力，需要在齿14配置可动方向的尺寸大的磁铁12，齿14的可动方向的尺寸变大。但是，如果齿14的可动方向的尺寸变大，则线圈13的设置空间即狭槽16变窄，妨碍推力提高。即，在磁铁12在齿前端方向使磁场产生的情况下，如果增加从磁铁12进入固定件2的凸起的磁通，则由线圈13产生的磁力变弱，因此不易使可动件1的推力提高。实施方式1所涉及的线性伺服电动机10无需增大配置于齿14的磁铁12的可动方向的尺寸，因此狭槽16不会变窄。因此实施方式1所涉及的线性伺服电动机10不减少线圈13的匝数，就能够增加磁阻转矩，使可动件的推力提高。

另外，实施方式1所涉及的可动件1在从齿14的前端侧对磁铁12进行磁化的情况下，磁化磁场4的方向和磁铁12的磁化方向容易成为相同的方向，因此磁化磁场4之中的磁化方向成分变大，能够容易地对磁铁12进行磁化。

此外，只要从磁铁12进入铁芯11的凸出部112的磁通包含可动件1的可动方向的方向成分和齿前端方向的方向成分，从铁芯11的凸出部112进入磁铁12的磁通包含可动件1的可动方向的方向成分和齿根部方向的方向成分即可，磁铁12内部的磁通也可以不是曲线状。

实施方式2

图7是实施方式2所涉及的线性伺服电动机的可动件的剖视图。在图7中，将实施方式2所涉及的可动件1的磁铁12内部的磁通的朝向通过箭头表示。实施方式2所涉及的可动件1在芯座15和齿14处磁铁12内部的磁通的弯曲方向不同。在包含由齿前端方向及齿根部方向和可动件1的可动方向构成的平面的剖面中，在齿14中，磁铁12内部的磁通成为向齿前端方向凸出的曲线状。另一方面，在芯座15中，磁铁12内部的磁通在包含由齿前端方向及齿根部方向和可动件1的可动方向构成的平面的剖面中，成为向齿根部方向凸出曲线状。

图8是表示对实施方式2所涉及的线性伺服电动机的可动件的磁铁进行磁化的方法的图。通过具有磁轭芯31及磁化线圈32的磁轭3，从齿14进行延伸的方向上的两方向将可动件1夹着，使磁化线圈32与磁铁12正对。而且，以绕与齿前端方向及齿根部方向和可动件1的可动方向垂直的轴的环状使磁化磁场4产生，由此在包含由齿前端方向及齿根部方向和可动件1的可动方向构成的平面的剖面中，能够将磁铁12内部的磁通设为与齿14中的磁曲线的弯曲朝向和芯座15中的磁曲线的弯曲朝向相反的方向。

实施方式2所涉及的可动件1与从齿14的前端侧对磁铁12整体进行磁化的情况相比较，芯座15的磁铁12容易被磁化。因此，能够提高磁铁12的磁力而使可动件1的推力提高。

实施方式3

图9是实施方式3所涉及的线性伺服电动机的可动件的剖视图。在图9中，将实施方式3所涉及的可动件1的磁铁12内部的磁通的朝向通过箭头表示。图9是表示实施方式3所涉及的线性伺服电动机的可动件的磁铁内部的磁通的朝向的剖视图。实施方式3所涉及的可动件1由在可动方向排列的两个磁铁片12a、12b构成了磁铁12。两个磁铁片12a、12b各自的内部的磁通在包含由齿前端方向及齿根部方向和可动件1的可动方向构成的平面的剖面中为直线状。在由在可动方向排列的两个磁铁片12a、12b构成的磁铁12整体中，内部的磁通在包含由齿前端方向及齿根部方向和可动件1的可动方向构成的平面的剖面中，是向齿根部方向凸出的弯曲线状。

磁铁12的材料中使用的强磁体具有磁各向异性，存在容易磁化的方向和不易磁化的方向。实施方式3所涉及的磁铁12在磁铁片12a、12b的内部，磁通不弯曲，因此通过将两个磁铁片12a、12b各自在容易磁化的方向进行磁化，从而能够在磁铁12整体将内部的磁通设为弯曲线状。

图10是表示实施方式3所涉及的线性伺服电动机的可动件的变形例的图。在图10中，将实施方式3的变形例所涉及的可动件1的磁铁12内部的磁通的朝向通过箭头表示。在实施方式3的变形例所涉及的可动件1中，磁铁12由在齿前端方向及齿根部方向和可动件1的可动方向各自两个两个地排列的共计四个磁铁片12a、12b、12c、12d构成。在芯座15中，磁铁12内部的磁通在包含由齿前端方向及齿根部方向和可动件1的可动方向构成的平面的剖面中，是向齿前端方向凸出的弯曲线状。在齿14中，磁铁12内部的磁通在包含由齿前端方向及齿根部方向和可动件1的可动方向构成的平面的剖面中，是向齿根部方向凸出的弯曲线状。

在磁铁12没有被分成多个磁铁片的情况下，如果在磁铁12内部使磁通弯曲，则在不易磁化的方向会存在被磁化的部分，因此难以提高磁铁12的磁力。实施方式3所涉及的可动件1是沿容易磁化的方向磁化的多个磁铁片12a、12b、12c、12d进行排列，由此在磁铁12内部磁通的朝向弯曲，因此能够增强磁铁12的磁力。因此，实施方式3所涉及的可动件1与磁铁12没有被分成多个磁铁片的构造相比较，能够使推力提高。

实施方式4

图11是实施方式4所涉及的线性伺服电动机的可动件的剖视图。实施方式4所涉及的可动件1是齿14之中的从端部起仅第二个齿14的磁铁12的厚度不同。具体地说，从端部起第二个齿14的磁铁12的厚度L2比其他齿14的磁铁12的厚度L1薄。除此以外，与实施方式1所涉及的可动件1相同。

通过可动件1的移动，固定件2的凸起21和磁铁12之间的位置关系周期性地变化。伴随固定件2的凸起21和磁铁12之间的位置关系的周期性的变化，磁铁12对固定件2的凸起21进行吸引的力也周期性地变化，在磁铁12经过吸引力变得极大的部位时成为妨碍可动件1的移动的阻力。该现象通常被称为齿槽。可动件1的可动方向的端部的齿14在可动方向上的仅单侧与其他齿14相邻，因此容易受到齿槽的影响。实施方式4所涉及的可动件1是可动件1的从可动方向的端部起第二个齿14的磁铁12比其他齿14的磁铁12薄，因此由从端部起第二个齿14的磁铁12产生的磁通比由其他齿14的磁铁12产生的磁通弱。因此，实施方式4所涉及的可动件1的可动方向的端部的齿14不易受到齿槽的影响。因此，实施方式4所涉及的可动件1能够减少齿槽而实现节能。

实施方式5

图12是实施方式5所涉及的线性伺服电动机的可动件的剖视图。在图12中，将实施方式5所涉及的可动件1的磁铁12内部的磁通的朝向通过箭头表示。另外，在图12中，将方向性电磁钢板的容易磁化方向通过白色箭头表示。实施方式5所涉及的可动件1的铁芯11由方向性电磁钢板构成。铁芯11具有与磁铁12接触的磁铁接触部11a和将铁芯11彼此连接的铁芯连结部11b。铁芯11之中的磁铁接触部11a中的方向性电磁钢板的容易磁化方向是齿前端方向及齿根部方向。

在磁铁接触部11a中，方向性电磁钢板的磁化在齿前端方向及齿根部方向容易进行，因此从磁铁12进入铁芯11的磁通容易向齿14的前端侧传递。因此，与在铁芯11没有容易磁化方向的情况相比较，进入固定件2的凸起21的磁通增大，因此可动件1的推力提高。同样地，由线圈13产生的磁通也容易进入固定件2的凸起21，因此可动件1的推力提高。

另外，在对磁铁12进行磁化时，由磁化线圈32产生的磁通也容易经过磁铁12，因此能够容易地将磁铁12磁化。

实施方式5所涉及的可动件1由磁铁12产生的磁通及由线圈13产生的磁通这两者容易进入固定件2的凸起21，因此能够使推力提高。

图13是实施方式5的变形例所涉及的线性伺服电动机的可动件的剖视图。在图13中，将实施方式5的变形例所涉及的可动件1的磁铁12内部的磁通的朝向通过箭头表示。另外，在图13中，将方向性电磁钢板的容易磁化方向通过白色箭头表示。在实施方式5的变形例所涉及的可动件1中，铁芯11之中的铁芯连结部11b的容易磁化方向成为可动件1的可动方向。铁芯连结部11b的容易磁化方向为可动件1的可动方向，因此在向线圈13通电时产生的磁通容易经过铁芯连结部11b。在向线圈13通电时产生的磁通容易经过铁芯连结部11b，由此由线圈13产生的磁通容易进入固定件2的凸起21，因此能够使可动件1的推力提高。

实施方式6

图14是实施方式6所涉及的线性伺服电动机的可动件的剖视图。在图14中，将实施方式6所涉及的可动件1的磁铁12内部的磁通的朝向通过箭头表示。实施方式6所涉及的可动件1的可动方向上的磁铁12的尺寸在齿14的前端侧变短。铁芯11和磁铁12的界面相对于可动方向而倾斜。因此，铁芯11和磁铁12的界面的面积比铁芯11和磁铁12的界面相对于可动方向垂直的情况变宽。因此，与铁芯11和磁铁12的界面相对于可动方向垂直的情况相比较，从磁铁12进入铁芯11的磁通变多，可动件1的推力提高。

另外，齿14在前端部中可动方向上的磁铁12的尺寸变短，相应地铁芯11的尺寸变长，齿14中的铁芯11的体积与铁芯11和磁铁12的界面垂直的情况相比较而变大。因此，铁芯11不易磁饱和，能够使从磁铁12或线圈13经过铁芯11而进入固定件2的凸起21的磁通增加，能够使可动件1的推力提高。

另外，磁铁12成为齿14的前端侧细的锥形状，因此即使被固定件2的凸起21吸引，也不易从铁芯11脱落。因此，能够提高可动件1的强度及耐久性。

以上的实施方式所示的结构表示内容的一个例子，也能够与其他公知技术组合，在不脱离主旨的范围也能够将结构的一部分省略、变更。

标号的说明

1可动件，2固定件，3磁轭，4磁化磁场，10线性伺服电动机，11铁芯，11a磁铁接触部，11b铁芯连结部，12磁铁，12a、12b、12c、12d磁铁片，13线圈，14齿，15芯座，16狭槽，21凸起，31磁轭芯，32磁化线圈，40可动铁芯，111基部，112凸出部。

Claims (6)

1.一种可动件，其特征在于，

具有可动铁芯和线圈，该可动铁芯由在可动方向被分割的铁芯和夹入至所述铁芯之间的磁铁形成，具有多个齿从在所述可动方向延伸的芯座凸出的形状，该线圈在所述齿各自卷绕，

从所述磁铁进入所述铁芯的磁通，包含有所述可动方向的方向成分和从所述芯座朝向所述齿的方向即齿前端方向的方向成分，且从所述铁芯进入所述磁铁的磁通包含有所述可动方向的方向成分和从所述齿朝向所述芯座的方向即齿根部方向的方向成分，

其中，在所述磁铁之中的至少所述齿的部分，

所述磁铁之中的朝向所述铁芯发出磁通的部分，在包含所述可动方向的方向成分和所述齿前端方向的方向成分在内的方向被磁化，

磁通从所述铁芯进入的部分在包含所述可动方向的方向成分和所述齿根部方向的方向成分在内的方向被磁化，

其中，在所述磁铁之中的所述芯座的部分，

所述磁铁之中的朝向所述铁芯发出磁通的部分，在包含所述可动方向的方向成分和所述齿根部方向的方向成分在内的方向被磁化，

所述磁铁之中的磁通从所述铁芯进入的部分，在包含所述可动方向的方向成分和所述齿前端方向的方向成分在内的方向被磁化，

所述磁铁由在所述齿前端方向及所述齿根部方向和所述可动方向各自两个两个地排列的共计四个磁铁片构成。

2.根据权利要求1所述的可动件，其特征在于，

在多个所述齿之中的从端部起第二个所述齿配置的所述磁铁，与在从端部起除了第二个以外的所述齿配置的所述磁铁相比，所述可动方向的尺寸小。

3.根据权利要求1或2所述的可动件，其特征在于，

所述铁芯由具有容易磁化的方向的方向性电磁钢板构成，

所述齿的部分的所述方向性电磁钢板的容易磁化的方向，是所述齿前端方向及所述齿根部方向。

4.根据权利要求3所述的可动件，其特征在于，

所述铁芯在所述芯座的部分中，所述方向性电磁钢板的容易磁化的方向是所述可动方向。

5.根据权利要求1或2所述的可动件，其特征在于，

所述磁铁是所述齿的前端部的所述可动方向的尺寸小的锥形状。

6.一种线性伺服电动机，其特征在于，具有：

棒状的固定件，其排列有多个凸起；以及

权利要求1至5中任一项所述的可动件，其以所述可动方向与所述凸起的排列方向成为相同方向的方式与所述固定件相对而配置。