CN116134712A - 充磁装置及充磁方法 - Google Patents

Abstract

充磁装置(1)用于对线性伺服电动机的磁铁(63)进行充磁，该线性伺服电动机具有可动芯(61)和多个磁铁(63)，该可动芯(61)具有在第1方向延伸的芯座(61a)和从芯座(61a)凸出的大于或等于1个齿(61b)，该多个磁铁(63)在第1方向彼此隔开间隔而配置于可动芯(61)，该充磁装置(1)具有：第1磁轭芯(2)，其在第1方向延伸；第2磁轭芯(3)，其在第1方向延伸，并且在第2方向与第1磁轭芯(2)隔开间隔而配置；多个第1充磁线圈(4)，它们在第1方向彼此隔开间隔而配置于第1磁轭芯(2)；以及多个第2充磁线圈(5)，它们在第1方向彼此隔开间隔而配置于第2磁轭芯(3)。在第1磁轭芯(2)和第2磁轭芯(3)之间，形成有能够对可动芯(61)进行配置的空间(S)。

Description

充磁装置及充磁方法

技术领域

本发明涉及对线性伺服电动机的磁铁进行充磁的充磁装置及充磁方法。

背景技术

以往，已知具有可动件和固定件的线性伺服电动机。作为如上所述的线性伺服电动机，存在下述构造，即，可动件具有可动芯和线圈，固定件具有磁铁和基座。

在固定件具有磁铁的构造中，如果为了增加可动件的可动距离而增加固定件的长度，则存在磁铁的数量增加而制造成本增大这样的问题。另一方面，如果为了抑制制造成本的增大而减少每单位长度的磁铁的数量，则存在可动件的推力降低这样的问题。

作为解决如上所述的问题的技术，在专利文献1中公开了在可动芯内设置有磁铁的技术。在专利文献1所公开的技术中，由于没有在固定件设置磁铁，因此能够抑制由增加可动件的可动距离而引起的制造成本的增加，并且在增加了可动件的可动距离的情况下，也能够确保可动件的推力而不增加磁铁的数量。

专利文献1：日本特开2018－183043号公报

发明内容

在专利文献1所公开的技术中，在可动芯内组装磁铁前对磁铁进行了充磁的情况下，存在由于磁铁的吸引力及回弹力而在可动芯内不易组装磁铁这样的问题。另一方面，在可动芯内组装磁铁后对磁铁进行了充磁的情况下，虽然磁铁向可动芯内的组装容易，但充磁所需的磁场不易到达磁铁的整体。但是，在专利文献1中，没有对充磁所需的磁场容易到达磁铁整体的具体的充磁装置进行任何公开。因此，希望开发出在磁铁向可动芯内安装后，磁铁整体的充磁也变得容易的充磁装置。

本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于得到在磁铁向可动芯内安装后，磁铁整体的充磁也变得容易的充磁装置。

为了解决上述的课题，并达到目的，本发明所涉及的充磁装置用于对线性伺服电动机的磁铁进行充磁，该线性伺服电动机具有可动芯和多个磁铁，该可动芯具有在第1方向延伸的芯座和从芯座之中的沿与第1方向正交的第2方向的一端部凸出的大于或等于1个齿，该多个磁铁在第1方向彼此隔开间隔而配置于可动芯，该充磁装置具有：第1磁轭芯，其在第1方向延伸；第2磁轭芯，其在第1方向延伸，并且在第2方向与第1磁轭芯隔开间隔而配置；多个第1充磁线圈，它们在第1方向彼此隔开间隔而配置于第1磁轭芯；以及多个第2充磁线圈，它们在第1方向彼此隔开间隔而配置于第2磁轭芯。在第1磁轭芯和第2磁轭芯之间，形成有能够对可动芯进行配置的空间。

发明的效果

在本发明所涉及的充磁装置中，具有下述效果，即，在磁铁向可动芯内安装后，磁铁整体的充磁也变得容易。

附图说明

图1是表示实施方式1所涉及的充磁装置的结构的图。

图2是表示在实施方式1所涉及的充磁装置设置有线性伺服电动机的可动件的状态的图。

图3是表示通过实施方式1所涉及的充磁装置对可动件的磁铁进行充磁的方法的图。

图4是表示实施方式2所涉及的充磁装置的结构的图。

图5是表示实施方式2的变形例所涉及的充磁装置的结构的图。

具体实施方式

下面，基于附图，对实施方式所涉及的充磁装置及充磁方法详细地进行说明。

实施方式1

图1是表示实施方式1所涉及的充磁装置1的结构的图。图2是表示在实施方式1所涉及的充磁装置1设置有线性伺服电动机的可动件6的状态的图。首先，参照图2，对线性伺服电动机的可动件6的结构进行说明。在各图中，将可动件6的可动方向即第1方向通过箭头A示出，将与第1方向正交的第2方向通过箭头B示出。

可动件6具有多个可动芯61、多个电动机线圈62和多个磁铁63。各可动芯61具有在第1方向延伸的芯座61a、和从芯座61a之中的沿第2方向的一端部凸出的1个齿61b。各可动芯61由在第1方向分割为2个的芯61c形成。各可动芯61的芯座61a及齿61b在第1方向被分割为2个。齿61b在第1方向彼此隔开间隔而配置有多个。在相邻的齿61b之间形成有槽61d。在各齿61b卷绕有电动机线圈62。电动机线圈62配置于槽61d。在各可动芯61中，在相邻的芯61c之间包夹有磁铁63。换言之，磁铁63由在第1方向被分割的芯61c包夹。磁铁63在第2方向延伸，从芯座61a遍及齿61b而配置。多个磁铁63在第1方向彼此隔开间隔而配置于可动芯61。相邻的可动芯61成为在第1方向上的与槽61d的中央部相对应的位置处被分割的构造。

接下来，对实施方式1所涉及的充磁装置1进行说明。充磁装置1是用于对线性伺服电动机的磁铁63进行充磁的装置。充磁装置1具有：第1磁轭芯2，其在第1方向延伸；以及第2磁轭芯3，其在第1方向延伸，并且在第2方向与第1磁轭芯2隔开间隔而配置。另外，充磁装置1具有：多个第1充磁线圈4，它们在第1方向彼此隔开间隔而配置于第1磁轭芯2；以及多个第2充磁线圈5，它们在第1方向彼此隔开间隔而配置于第2磁轭芯3。在第1磁轭芯2和第2磁轭芯3之间形成有能够对可动芯61进行配置的空间S。

图1所示的第1磁轭芯2及第2磁轭芯3的形状没有特别限制，例如为长方体。第1磁轭芯2及第2磁轭芯3的材料使用磁性材料。磁性材料例如为碳素钢板、各向同性电磁钢板。碳素钢板例如使用SPCC(Steel Plate Cold Commercial)的碳素钢板、S45C的碳素钢板。第1磁轭芯2具有朝向第2磁轭芯3的方向的第1面21。第1面21是与第1方向平行的平面。在第1磁轭芯2形成有多个第1凹部22。多个第1凹部22在第1方向彼此隔开间隔而配置。第1凹部22是用于对第1充磁线圈4进行收容的部分，且在第1面21开口。

第2磁轭芯3具有朝向第1磁轭芯2的方向的第2面31。第2面31是与第1方向平行的平面。在第2磁轭芯3形成有多个第2凹部32。多个第2凹部32在第1方向彼此隔开间隔而配置。第2凹部32是用于对第2充磁线圈5进行收容的部分，且在第2面31开口。

第1充磁线圈4在第1凹部22分别配置有1个。第2充磁线圈5在第2凹部32分别配置有1个。第1充磁线圈4及第2充磁线圈5使用铜线、铝线等导线。导线的形状例如为圆线、扁平线。第1充磁线圈4和第2充磁线圈5的第1方向上的位置一致。全部的第1充磁线圈4和全部的第2充磁线圈5电串联连接。

接下来，参照图2及图3，说明对线性伺服电动机的可动件6的磁铁63进行充磁的充磁方法。充磁方法包含有组装工序、设置工序和施加工序。图3是表示通过实施方式1所涉及的充磁装置1对可动件6的磁铁63进行充磁的方法的图。此外，在图3中，图示出第1充磁线圈4及第2充磁线圈5的通电方向C1、C2和从第1充磁线圈4及第2充磁线圈5产生的充磁磁场D1、D2的流向。通电方向C1是电流从纸面近端朝向远端的方向，通电方向C2是电流从纸面远端朝向近端的方向。

组装工序是对图2所示的可动芯61和磁铁63进行组装而对可动件6进行组装的工序。在组装工序中，配置为在各可动芯61中，在2个芯61c之间包夹磁铁63。在组装工序中，在各可动芯61的齿61b卷绕电动机线圈62。由此，对图2所示的可动件6进行组装。

设置工序是在第1磁轭芯2和第2磁轭芯3之间对可动件6进行设置的工序。在设置工序中，将可动件6的芯座61a朝向第1磁轭芯2，且将可动件6的齿61b的前端部朝向第2磁轭芯3，在充磁装置1对可动件6进行设置。在设置工序中，第1充磁线圈4及第2充磁线圈5和磁铁63的第1方向上的位置一致。

如图3所示，施加工序是从可动芯61的芯座61a侧和可动芯61的齿61b侧这两侧向可动芯61内的磁铁63同时地施加充磁磁场D1、D2而对磁铁63进行充磁的工序。在施加工序中，从未图示的电源对第1充磁线圈4和第2充磁线圈5供给电力。在施加工序中，通过对第1充磁线圈4和第2充磁线圈5进行通电，从而使充磁磁场D1、D2产生。全部的第1充磁线圈4和全部的第2充磁线圈5电串联连接，因此全部的第1充磁线圈4和全部的第2充磁线圈5被同时通电。

在施加工序中，对第1充磁线圈4和第2充磁线圈5通电，由此绕与第1方向和第2方向垂直的轴使环状的充磁磁场D1、D2产生。在施加工序中，相邻的第1充磁线圈4的通电方向C1、C2的正负彼此相反。因此，从相邻的第1充磁线圈4产生的充磁磁场D1、D2的朝向彼此相反。即，在第1充磁线圈4中，顺时针的充磁磁场D1和逆时针的充磁磁场D2在第1方向交替地产生。在施加工序中，相邻的第2充磁线圈5的通电方向C1、C2的正负彼此相反。因此，从相邻的第2充磁线圈5产生的充磁磁场D1、D2的朝向彼此相反。即，在第2充磁线圈5中，顺时针的充磁磁场D1和逆时针的充磁磁场D2在第2方向交替地产生。在施加工序中，第1方向上的位置一致的第1充磁线圈4和第2充磁线圈5的通电方向C1、C2的正负彼此相反。因此，在第1方向上的位置一致的第1充磁线圈4及第2充磁线圈5之中的一者产生顺时针的充磁磁场D1，在另一者逆时针地产生充磁磁场D2。通过进行施加工序，从而对磁铁63的整体进行充磁。

接下来，对本实施方式所涉及的充磁装置1的效果进行说明。

在本实施方式中，如图2所示，充磁装置1具有：第1磁轭芯2，其在第1方向延伸；以及第2磁轭芯3，其在第1方向延伸，并且在第2方向与第1磁轭芯2隔开间隔而配置。另外，充磁装置1具有：多个第1充磁线圈4，它们在第1方向彼此隔开间隔而配置于第1磁轭芯2；以及多个第2充磁线圈5，它们在第1方向彼此隔开间隔而配置于第2磁轭芯3。在第1磁轭芯2和第2磁轭芯3之间形成有能够对可动芯61进行配置的空间S。通过这些结构，如图3所示，能够从芯座61a侧和齿61b的前端侧这两侧同时对磁铁63整体施加充磁磁场D1、D2。因此，与仅从芯座61a侧或者仅从齿61b的前端侧对磁铁63进行充磁的情况相比较，在磁铁63向可动芯61内安装后，磁铁63整体的充磁也变得容易。特别地，从第1充磁线圈4产生的充磁磁场D1、D2和从第2充磁线圈5产生的充磁磁场D1、D2被合成，合成后的充磁磁场D1、D2容易对磁铁63的沿第2方向的中央部施加。因此，对从充磁磁场D1、D2的发生源即第1充磁线圈4及第2充磁线圈5最远离的磁铁63的沿第2方向的中央部也能够进行充磁。因此，能够提高磁铁63的磁力而使可动件6的推力提高。

在本实施方式中，如图2所示，第1充磁线圈4和第2充磁线圈5的第1方向上的位置一致，由此从第1充磁线圈4产生的充磁磁场D1、D2和从第2充磁线圈5产生的充磁磁场D1、D2被合成。而且，合成后的充磁磁场D1、D2的朝向容易与第1方向变得平行，因此能够增强充磁磁场D1、D2。此外，在本说明书中，平行除了完全地平行的情况以外，还包含不严格地平行而稍微倾斜的情况。

在本实施方式中，如图2所示，第1充磁线圈4及第2充磁线圈5和磁铁63的第1方向上的位置一致，由此第1充磁线圈4及第2充磁线圈5各自和磁铁63之间的距离变近。因此，即使第1磁轭芯2及第2磁轭芯3通过充磁磁场D1、D2而引起磁饱和，也能够将充磁磁场D1、D2施加至磁铁63。

在本实施方式中，如图3所示，全部第1充磁线圈4和全部第2充磁线圈5电串联连接，第1充磁线圈4和第2充磁线圈5的通电方向C1、C2的正负彼此相反。通过如上所述的结构和在第1方向在磁铁63的两侧对第1充磁线圈4及第2充磁线圈5进行配置的结构的协同效果，能够近似地将在螺线管线圈的内部配置有磁铁63时那样的强的充磁磁场D1、D2施加至磁铁63，因此磁铁63整体的充磁变得更容易。

此外，图2所示的可动芯61也可以是在与槽61d的部分相对应的位置没有被分割，且各可动芯61没有被分割为2个芯61c的构造。即，可动芯61可以是具有在第1方向延伸的单一的芯座61a和从芯座61a之中的沿第2方向的一端部凸出的多个齿61b的构造。在如上所述的构造的情况下，可以是开设从芯座61a遍及齿61b而贯通的孔，在孔中埋入磁铁63的结构。

在本实施方式中，图2所示的第1充磁线圈4和第2充磁线圈5的第1方向上的位置一致，但第1方向上的位置也可以错开。另外，在本实施方式中，图2所示的第1充磁线圈4及第2充磁线圈5和磁铁63的第1方向上的位置一致，但第1方向上的位置也可以错开。另外，在本实施方式中，图2所示的全部第1充磁线圈4和全部第2充磁线圈5电串联连接，但也可以电并联连接。另外，在本实施方式中，图2所示的第1充磁线圈4和第2充磁线圈5的通电方向C1、C2的正负彼此相反，但也可以彼此相同。

实施方式2

接下来，参照图4，对实施方式2所涉及的充磁装置1A进行说明。图4是表示实施方式2所涉及的充磁装置1A的结构的图。在本实施方式中，与前述实施方式1的差异点在于，使第1磁轭芯2及第2磁轭芯3的一部分由方向性电磁钢板形成。此外，在实施方式2中，关于与前述的实施方式1重复的部分，标注同一标号而省略说明。在图4中将方向性电磁钢板的磁化容易方向通过箭头E示出。

第1磁轭芯2具有：第1内侧部23，其对第1充磁线圈4进行配置而朝向第2磁轭芯3的方向；以及第1外侧部24，其在第2方向隔着第1内侧部23而设置于与第2磁轭芯3的相反侧。第1磁轭芯2以沿第1磁轭芯2的第2方向的中央部为边界，分为第1内侧部23和第1外侧部24。在第1内侧部23形成有多个第1凹部22。

第2磁轭芯3具有：第2内侧部33，其对第2充磁线圈5进行配置而朝向第1磁轭芯2的方向；以及第2外侧部34，其在第2方向隔着第2内侧部33而设置于与第1磁轭芯2的相反侧。第2磁轭芯3以沿第2磁轭芯3的第2方向的中央部为边界，分为第2内侧部33和第2外侧部34。在第2内侧部33形成有多个第2凹部32。

第1内侧部23和第2内侧部33由具有磁化容易方向E的方向性电磁钢板形成。第1内侧部23和第2内侧部33是通过将多个方向性电磁钢板在第2方向层叠而形成的。磁化容易方向E与正交于第1方向的方向即第2方向平行。穿过第1内侧部23之中的沿第1充磁线圈4的第1方向的两侧的充磁磁场D1、D2的朝向与第2方向平行。穿过第2内侧部33之中的沿第2充磁线圈5的第1方向的两侧的充磁磁场D1、D2的朝向与第2方向平行。第1内侧部23及第2内侧部33的磁化容易方向E与穿过第1内侧部23及第2内侧部33的充磁磁场D1、D2的朝向平行。第1外侧部24和第2外侧部34由除了方向性电磁钢板以外的钢板，例如由各向同性电磁钢板形成。

在本实施方式中，第1磁轭芯2具有对第1充磁线圈4进行配置而朝向第2磁轭芯3的方向的第1内侧部23，第2磁轭芯3具有对第2充磁线圈5进行配置而朝向第1磁轭芯2的方向的第2内侧部33。另外，第1内侧部23和第2内侧部33由具有磁化容易方向E的方向性电磁钢板形成。通过这些结构，能够使第1内侧部23及第2内侧部33的磁化容易方向E与穿过第1内侧部23及第2内侧部33的充磁磁场D1、D2的朝向变得平行。因此，从第1充磁线圈4产生的充磁磁场D1、D2容易穿过第1内侧部23而容易传递至可动芯61，并且从第2充磁线圈5产生的充磁磁场D1、D2容易穿过第2内侧部33而容易传递至可动芯61。因此，对从充磁磁场D1、D2的发生源即第1充磁线圈4及第2充磁线圈5最远离的磁铁63的中央部也容易施加充磁磁场D1、D2，在磁铁63向可动芯61内安装后，磁铁63整体的充磁也变得容易。

图5是表示实施方式2的变形例所涉及的充磁装置1B的结构的图。如图5所示，第1外侧部24及第2外侧部34的一部分可以由方向性电磁钢板形成。第1外侧部24之中的在第1方向与第1充磁线圈4一致的部分由磁化容易方向F与第1方向平行的方向性电磁钢板形成。下面，将第1外侧部24之中的在第1方向与第1充磁线圈4一致的部分称为第1部分24a。第2外侧部34之中的在第1方向与第2充磁线圈5一致的部分由磁化容易方向F与第1方向平行的方向性电磁钢板形成。下面，将第2外侧部34之中的在第1方向与第2充磁线圈5一致的部分称为第2部分34a。

第1部分24a和第2部分34a是通过将多个方向性电磁钢板在第2方向层叠而形成的。穿过第1部分24a及第2部分34a的充磁磁场D1、D2的朝向与第1方向平行。第1部分24a及第2部分34a的磁化容易方向F与穿过第1部分24a及第2部分34a的充磁磁场D1、D2的朝向平行。第1外侧部24之中的除了第1部分24a以外的部分和第2外侧部34之中的除了第2部分34a以外的部分由除了方向性电磁钢板以外的钢板，例如由各向同性电磁钢板形成。

在本变形例中，第1部分24a及第2部分34a的磁化容易方向F与穿过第1部分24a及第2部分34a的充磁磁场D1、D2的朝向平行。因此，从第1充磁线圈4产生的充磁磁场D1、D2容易穿过第1部分24a而容易传递至可动芯61，并且从第2充磁线圈5产生的充磁磁场D1、D2容易穿过第2部分34a而容易传递至可动芯61。因此，对从充磁磁场D1、D2的发生源即第1充磁线圈4及第2充磁线圈5最远离的磁铁63的中央部也容易施加充磁磁场D1、D2，在磁铁63向可动芯61内安装后，磁铁63整体的充磁也变得容易。

以上的实施方式所示的结构表示一个例子，也能够与其他公知技术组合，也能够将实施方式彼此组合，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、1A、1B充磁装置，2第1磁轭芯，3第2磁轭芯，4第1充磁线圈，5第2充磁线圈，6可动件，21第1面，22第1凹部，23第1内侧部，24第1外侧部，24a第1部分，31第2面，32第2凹部，33第2内侧部，34第2外侧部，34a第2部分，61可动芯，61a芯座，61b齿，61c芯，61d槽，62电动机线圈，63磁铁，S空间。

Claims (7)

1.一种充磁装置，其用于对线性伺服电动机的磁铁进行充磁，该线性伺服电动机具有可动芯和多个所述磁铁，该可动芯具有在第1方向延伸的芯座、和从所述芯座之中的沿与所述第1方向正交的第2方向的一端部凸出的大于或等于1个齿，该多个所述磁铁在所述第1方向彼此隔开间隔而配置于所述可动芯，

该充磁装置的特征在于，具有：

第1磁轭芯，其在所述第1方向延伸；

第2磁轭芯，其在所述第1方向延伸，并且在所述第2方向与所述第1磁轭芯隔开间隔而配置；

多个第1充磁线圈，它们在所述第1方向彼此隔开间隔而配置于所述第1磁轭芯；以及

多个第2充磁线圈，它们在所述第1方向彼此隔开间隔而配置于所述第2磁轭芯，

在所述第1磁轭芯和所述第2磁轭芯之间，形成有能够对所述可动芯进行配置的空间。

2.根据权利要求1所述的充磁装置，其特征在于，

所述第1充磁线圈和所述第2充磁线圈的所述第1方向上的位置一致。

3.根据权利要求2所述的充磁装置，其特征在于，

所述第1充磁线圈及所述第2充磁线圈和所述磁铁的所述第1方向上的位置一致。

4.根据权利要求2或3所述的充磁装置，其特征在于，

全部所述第1充磁线圈和全部所述第2充磁线圈电性地串联连接，

所述第1充磁线圈和所述第2充磁线圈的通电方向的正负彼此相反。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的充磁装置，其特征在于，

所述第1磁轭芯具有第1内侧部，该第1内侧部对所述第1充磁线圈进行配置而朝向所述第2磁轭芯的方向，

所述第2磁轭芯具有第2内侧部，该第2内侧部对所述第2充磁线圈进行配置而朝向所述第1磁轭芯的方向，

所述第1内侧部和所述第2内侧部由具有磁化容易方向的方向性电磁钢板形成。

6.根据权利要求5所述的充磁装置，其特征在于，

所述第1磁轭芯具有第1外侧部，该第1外侧部在所述第2方向隔着所述第1内侧部而设置于与所述第2磁轭芯的相反侧，

所述第2磁轭芯具有第2外侧部，该第2外侧部在所述第2方向隔着所述第2内侧部而设置于与所述第1磁轭芯的相反侧，

所述第1外侧部之中的在所述第1方向与第1充磁线圈一致的部分，由磁化容易方向与所述第1方向平行的方向性电磁钢板形成，

所述第2外侧部之中的在所述第1方向与第2充磁线圈一致的部分，由磁化容易方向与所述第1方向平行的方向性电磁钢板形成。

7.一种充磁方法，其用于对线性伺服电动机的磁铁进行充磁，该线性伺服电动机具有可动芯和多个所述磁铁，该可动芯具有在第1方向延伸的芯座和从所述芯座之中的沿与所述第1方向正交的第2方向的一端部凸出的大于或等于1个齿，该多个所述磁铁在所述第1方向彼此隔开间隔而配置于所述可动芯，

该充磁方法的特征在于，

从所述可动芯的所述芯座侧和所述可动芯的所述齿侧这两侧，向所述磁铁同时地施加充磁磁场而对所述磁铁进行充磁。

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