CN1285163C - 直线电机 - Google Patents

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Abstract

具备横架于多个电枢(30)之间的支持部(311)，和配置于动子(3)侧，以与定子(2)之间的距离保持大致恒定的状态沿着定子(2)移动的动子侧基部(33)，而且支持部(311)支持于动子侧基部(33)，以便规定电枢(30)与磁铁(20)之间的间隙的直线电机。借此，电枢(30)与定子(2)的磁铁(20)之间的间隙被适当地维持。

Description

直线电机
技术领域
本发明涉及具备细长形状的定子，和对向于该定子配置的动子，利用电枢与推进用磁铁之间发生的吸引力和排斥力使动子移动的直线电机。
背景技术
历来，作为这种直线电机，具备包括永久磁铁的大致棒状的定子，和包括电枢并且对向于该定子配置的动子者是公知的。而且，在这种直线电机中，基于切换加在电枢上的电压在电枢与永久磁铁之间依次发生吸引力和排斥力而使动子沿着定子移动。
在这种结构的直线电机中，把电枢保持于正常位置，把电枢与永久磁铁的微小间隙维持恒定是必要的。
发明内容
因而，本发明目的在于可以把电枢保持于正常位置的直线电机的开发。
技术方案1的发明，在具备细长形状的定子，对向于该定子配置的动子，在前述定子侧配置多个的磁铁，以及对向于该磁铁在前述动子侧配置的多个电枢，而且基于切换加在该电枢上的电压使前述动子沿着前述定子移动的直线电机中，其特征在于，前述动子为筒状且间隙配合于前述定子前述磁铁相对于前述定子的中心线对称地配置多个，前述电枢对向于各磁铁地相对于前述中心线对称地配置，前述动子具有横架于前述多个电枢之间的支持部，和以前述中心线为中心的形成为环形的多个动子侧基部，前述支持部以配置于前述动子侧基部的外周侧的方式，支持于前述动子侧基部，在前述支持部上，形成有从该支持部朝向前述中心线方向的多个铁心部，在前述铁心部之间分别形成有前述动子侧基部，前述铁心部上卷设有线圈，由该铁心部和该线圈构成前述电枢，前述电枢配置为比前述支持部和动子侧基部更靠近前述定子侧。
如果用技术方案1的发明，则虽然在前述电枢与前述磁铁之间发生力，但是因为横架于前述多个电枢之间的支持部支持于前述动子侧基部，故前述电枢与前述磁铁之间的间隙被适当地维持。
技术方案2的发明，其特征在于，前述动子侧基部中的与前述磁铁所配置侧相反侧的表面上形成槽部，而且
前述支持部以嵌入前述槽部的状态支持于前述动子侧基部。
如果用技术方案2的发明，则因为前述支持部以嵌入前述槽部的状态支持于前述动子侧基部，故可以适当地保持相邻的多个支持部之间的距离。而且，与使用粘接剂的场合不同，不需要干燥等手续而可以谋求安装作业的简化，可以减小组装误差。
技术方案3的发明，其特征在于，前述支持部通过嵌入前述槽部而与前述动子侧基部一起形成连续的面。
如果用技术方案3的发明，则因为前述支持部通过嵌入前述槽部而与前述动子侧基部一起形成连续的面，故即使在把这些支持部或动子侧基部收容于壳体而组装动子的场合，也可以极力地减少支持部或动子侧基部的外周面与壳体的干涉，可以简单地进行组装作业。
技术方案4的发明，其特征在于，前述电枢由从前述支持部延伸设置得接近于前述磁铁的铁心部，和卷设于该铁心部的线圈来组成，
在前述铁心部的前端部形成突起部，而且，
前述线圈靠前述突起部保持成不脱落。
如果用技术方案4的发明，则虽然前述线圈靠前述突起部保持成不从铁心部脱落，但是与使用粘接剂的场合不同，不需要干燥等手续而可以谋求安装作业的简化，可以减小组装误差。
技术方案5的发明，其特征在于，前述动子以筒状滑配合于前述定子，
前述磁铁对前述定子的中心线对称地配置多个，
前述电枢对向于各磁铁地对前述中心线对称地配置，
前述动子侧基部为以前述中心线为中心的环形构件，而且
该动子侧基部基于由对前述中心线对称配置的多个电枢所施加的力平衡，以与前述定子之间的距离保持大致恒定的状态沿着前述定子移动。
如果用技术方案5的发明，则因为前述动子为筒状且滑配合于前述定子，前述磁铁对前述定子的中心线对称地配置多个，前述电枢对向于各磁铁地对前述中心线对称地配置，而且，前述动于侧基部为以前述中心线为中心的环形构件，而且，该动子侧基部基于由对前述中心线对称配置的多个电枢所施加的力平衡，以与前述定子之间的距离保持大致恒定的状态沿着前述定子移动，故即使是这种结构的直线电机，前述电枢与前述磁铁之间的间隙也适当地维持。在此一场合，即使是磁力强的永久磁铁，此外即使电枢有多个，在动子侧基部中其力也可以抵销，所有的前述电枢与前述磁铁之间的间隙被适当地维持。
技术方案6的发明，其特征在于，在前述动子侧基部的外周侧形成槽部，而且，
前述支持部以嵌入前述槽部的状态支持于前述动子侧基部。
如果用技术方案6的发明，则可以适当地规定针对支持部的动子侧基部的圆周方向的位置。而且，与使用粘接剂的场合不同，不需要干燥等手续而可以谋求安装作业的简化，可以减小组装误差。
技术方案7的发明，其特征在于，前述支持部通过嵌入前述槽部而与前述动子侧基部一起形成连续的面。
如果用技术方案7的发明，则因为前述支持部通过嵌入前述槽部而与前述动子侧基部一起形成连续的面，故即使在把这些支持部或动子侧基部收容于壳体而组装动子的场合，也可以极力地减少支持部或动子侧基部的外周面与壳体的干涉，可以简单地进行组装作业。
技术方案8的发明，其特征在于，前述电枢由从前述支持部延伸设置得接近于前述磁铁的铁心部，和卷设于该铁心部的线圈来组成，
在前述铁心部的前端部形成突起部，而且，
前述线圈靠前述突起部保持成不脱落。
如果用技术方案8的发明，则虽然前述线圈靠前述突起部保持成不从铁心部脱落，但是与使用粘接剂的场合不同，不需要干燥等手续而可以谋求安装作业的简化，可以减小组装误差。
附图说明
图1是表示根据本发明的直线电机的总体结构的纵剖视图。
图2是表示根据本发明的直线电机的结构的横剖视图。
图3是表示定子的外观的透视图。
图4是表示定子侧基部的外观的透视图。
图5是用来说明固定杆的安装状态等的分解透视图。
图6是用来说明永久磁铁的配置位置的示意图。
图7是表示动子3的结构的分解透视图。
图8是表示动子3的结构的透视图。
图9是表示电枢的详细形状的透视图。
图10是用来说明电枢的组装状态的分解透视图。
具体实施方式
下面基于附图说明本发明的实施方案。
首先，按图1和图2就根据本发明的直线电机的总体结构进行说明。这里，图1是表示根据本发明的直线电机的总体结构的纵剖视图，图2是表示根据本发明的直线电机的结构的横剖视图。
根据本发明的直线电机1如图1中所示，具备细长形状(大致棒状)的定子2，和移动自如地滑配合于该定子2的筒状的动子3。而且，在该定子2上，沿着其轴向x(也就是动子3的移动方向)配置多个永久磁铁20，在另一方的动子3上隔着微小距离对向于永久磁铁20地配置着多个电枢30，构成为动子3基于切换加在电枢30上的电压沿着定子2移动。
这里，按图3～图6就定子2的详细结构进行说明。再者，图3是表示定子的外观的透视图，图4是表示定子侧基部的外观的透视图，图5是用来说明固定杆的安装状态等的分解透视图，图6是用来说明永久磁铁的配置位置的示意图。
定子2具备图3和图4中所示的制成细长的圆筒形状的定子侧基部21。此一定子侧基部21制成
·外周面由6个平面部210a、210b、…组成并大致呈六棱柱外观的部分(该部分虽然如图3中标号A11、A12、A13、…所示沿着轴向x配置多个，但是在没有必要特别区别它们的场合单单赋予“A1”的标号进行说明。再者，该部分因为如下所述是装设磁铁20用的部分，故以下称为“磁铁装设部”)，和
·大致呈圆筒外观的部分A2(以下称为“环形部分A2”)
交互配置的形状。
而且，在各平面部210a、210b、…上分别配置着永久磁铁20(在有必要区别在各平面部210a、210b、…上所装设的永久磁铁的场合赋予标号20a、20b、…进行区别，在没有必要区别的场合单单赋予标号20)。结果，永久磁铁20成为
·在一个磁铁装设部A1处对定子2的中心线CL对称地放射形地配置6个(参照图2)，
·在定子2的轴向x上以一定间距配置(参照图3)。
这种磁铁20被构成为装设于平面部210a、210b、…侧呈与该平面部210a、210b、…几乎同样大小的平坦面(参照图4的标号200。以下称为“被装设面”)，其相反侧(参照标号201。以下称为“外周面”)呈圆筒外周面的一部分。再者，各磁铁20磁化成被装设面200和外周面201成为相互不同的磁极。而且，设定成配置在一个磁铁装设部A1上的6个永久磁铁20a、20b、…外周面201的磁极全都相同，而且，在轴向x上外周面201的磁极S-N-S-N-S-N地交互更替。也就是说，在图3中所示的定子2中，构成为
·在标号A11中所示的磁铁装设部处外周面201的磁极全都是S极，
·在标号A12中所示的磁铁装设部处外周面201的磁极全都是N极，
·在标号A13中所示的磁铁装设部处外周面201的磁极全都是S极，
·在标号A14中所示的磁铁装设部处外周面201的磁极全都是N极，
……。通过像这样排列永久磁铁20在轴向x上邻接的磁铁彼此相互吸引，把磁铁20安装于定子侧基部21容易，而收到定子2的组装作业变得容易这样的效果。
可是，在一个磁铁装设部A1处沿圆周方向邻接的3个平面部210a、210b、210c(以及分别装设于各平面部210a、210b、210c的磁铁20a、20b、20c)如图6中所详细表示的，在轴向x上每次错开一定间距p1地配置，其余3个平面部210d、210e、210f(以及装设于各平面部210d、210e、210f的磁铁20d、20e、20f)也在轴向x上每次错开一定间距p1地配置。进而，以定子2的中心线CL为中心按180°的角度配置的两个平面部(平面部210a和平面部210d，平面部210b和平面部210e，平面部210c和平面部210f)在轴向x上不错开地(轴向x的位置一致地)配置。
可是，在上述环形部A2上，如图3、图5和图6中所示，填埋在轴向x上所排列的磁铁20与磁铁20的间隙地配置着填隙件22(这种填隙件虽然配置于磁铁20a与磁铁20a之间，磁铁20b与磁铁20b之间，磁铁20c与磁铁20c之间，磁铁20d与磁铁20d之间，磁铁20e与磁铁20e之间，磁铁20f与磁铁20f之间的每处，但是在有必要区别它们的场合赋予标号22a、22b、…，在没有区别的必要的场合单单赋予标号22)。
也就是说，虽然在定子2的轴向x上，如图3和图5中所示，成为永久磁铁20和填隙件22交互地配置，但是这些永久磁铁20或填隙件22的端面(圆周方向的端面)构成沿着轴向x的细长的大致平面部，在对向的端面(例如，永久磁铁20a或填隙件22a的圆周方向端面，和永久磁铁20b或填隙件22b的圆周方向端面)之间形成槽部(参照图5的标号23)。此一槽部23取为内周侧窄而外周侧宽的横剖面形状，在定子侧基部21的外周面上放射状地形成6条。而且，在此一槽部23中靠螺钉安装着内周侧窄而外周侧宽的楔形断面的固定杆24。因为槽部23及固定杆24是上述那样的横剖面形状，故装设于槽部23的固定杆24把永久磁铁20及填隙件22的两端面(圆周方向的两端面)推靠于定子侧基部21而发挥固定它们的作用。
再者，填隙件22或固定杆24的外周面以与永久磁铁20的外周面201相同的曲率弯曲，成为构成一个圆柱外周面(参照图3)。
接下来，按图7至图10等来说明动子3的结构。这里，图7是表示动子3的结构的分解透视图，图8是表示动子3的结构的透视图，图9是表示电枢的详细形状的透视图，图10是用来说明电枢的组装状态的分解透视图。
动子3如图2中所示包括6个铁心构件31，这6个铁心构件31对向于定子侧的6个磁铁列20a、…、20b、…、20c、…、20d、…、20e、…、20f、…地配置。各铁心构件31如图1和图7中所示，由沿着轴向x配置的支持部(以下称为“背部”)311，和从该背部311向中心线CL方嵌设的多个铁心部310形成梳齿状。而且，在各铁心部310上，如图8等中所示卷设挂圈32，由这些铁心部310和线圈32来构成电枢30。也就是说，如图7和图8中所示，作为支持部的背部311配置成横架于多个电枢30之间的状态。再者，在图7和图8中，仅示出6个铁心构件31中的一个。此外，在图7中仅示出一个线圈32，在图8中仅示出两个电枢30。
可是，此一线圈32如图9和图10中所详细表示的，取为有中空部32a的箱型形状，通过嵌入铁心部310而构成电枢30。再者，在铁心部310的前端部上形成突起部310a，构成为线圈32不容易脱落。在本实施方案中，因为线圈32向铁心部310的安装利用上述这种突起部310a来进行，故与使用粘接剂的场合不同，不需要干燥等手续而可以谋求安装作业的简化，可以减小组装误差。
此外，本发明中的动子3如图7中所详细表示的，如图1中所示具备多个以中心线CL为中心的形状的环形构件(动子侧基部)33。在此一环形构件33的外周侧(也就是与永久磁铁20所配置的侧对向侧的表面)上等间隔地形成6个槽部(以下称为“外侧槽部”)330，在各外侧槽部330中，如图7至图10中所示铁心构件31的背部311从其外侧(从环形构件33的外侧)嵌入。而且，背部311的外表面与环形构件33的外表面33a如图8中所示呈现大致同一曲率的圆筒面(也就是说，背部311以嵌入外侧槽部330的状态支持于环形构件33，而且，与环形构件33一起形成连续的面)。再者，虽然如图1中所示，在铁心部310与铁心部310之间必定配置着环形构件33，但是在图7和图8中为了容易理解仅示出一个环形构件33。如果用本实施方案，则虽然电枢30的铁心部310向定子侧永久磁铁20一方延伸设置而以大的力吸附于永久磁铁20，但是因为在一个环形构件33上等间隔地支持着多个电枢30(也就是说，对中心线CL对称地配置着)，故来自电枢30的力在环形构件33中平衡，结果环形构件33在动子3移动之际(也就是，随着动子3的移动)，就以与定子2之间的距离保持大致恒定的状态沿着定子2的中心线CL移动。而且，因为背部311对这种环形构件33如上所述地支持，故可以适当地维持铁心部310与永久磁铁20之间的间隙(电枢30与磁铁20之间的间隙)。再者，即使是磁力强的永久磁铁20，此外即使电枢30有多个，也可以在环形构件33中使其力抵销，可以适当地维持所有的铁心部310与永久磁铁20之间的间隙。此外，因为铁心构件31利用上述那样的外侧槽部330安装于环形构件33，故向圆周方向(环形构件33的圆周方向)的位置偏差减至最小限度，可以像图2中所示那样放射形地(对中心线CL对称地)正确配置。进而，因为铁心构件31向环形构件33的安装中不使用粘接剂，故不需要干燥等手续而可以谋求安装作业的简化，可以减小组装误差。还有，本发明中的动子3具备图1和图2中所示的壳体34，虽然上述铁心构件31及环形构件33等收容于该壳体34内，但是因为这些构件31、33的外形在任何横剖面上都相同地构成，故通过在把铁心构件31或环形构件33等组装后，插入壳体34，组装就结束了，收到组装作业简单这样的效果。
进而，在此一环形构件33的内周侧，如图7中所示，在与外侧槽部330相对应的位置上分别形成槽部(以下称为“内侧槽部”)331，并且在此一内侧槽部331中，如图9和图10中所详细表示的，嵌入线圈32，借此可以进行线圈32的定位。此外，因为在线圈32与环形构件33之间不使用粘接剂，故不需要干燥等手续而可以谋求组装作业的简化，可以减小组装误差。进而，因为线圈32接触于环形构件33，并且靠突起部310a嵌于铁心部310，故可以防止环形构件33从铁心构件31脱落。因而，收到动子3的组装作业变得容易这样的效果。
可是，虽然在根据本实施方案的直线电机1中，电枢30在轴向x上排成一列，虽然环绕中心线CL放射形地(成轴对称地)配置6列，但是在各电枢列与电枢列之间如图2中标号S所示形成空隙部。此一空隙部S沿着轴向x形成，并且两端部敞开，构成为随着动子3向该方向x的移动，空气出入该空隙部S，电枢30得到冷却。
再者，虽然在本实施方案中关于定子2的横剖面而配置6个磁铁20，但是只要是偶数个就可以了，也可以是8个或10个。与这种磁铁的个数无关，只要使关于相隔180°的两个磁铁(在本实施方案的场合永久磁铁20a和永久磁铁20d，永久磁铁20b和永久磁铁20e，永久磁铁20c和永久磁铁20f)的轴向x的位置一致，而且使关于圆周方向上相邻的磁铁(在本实施方案的场合，永久磁铁20a和永久磁铁20b，永久磁铁20b和永久磁铁20c)的轴向x的位置每次错开一定间距p1就可以了。
如果用本实施方案，则由于各磁铁列由多个永久磁铁20构成，所以把各永久磁铁20的磁束方向调整成与装设面直角的方向是容易的，可以形成磁束的方向上没有扰动的均一的磁铁列。
可是虽然在上述实施方案中定子侧基部21由一个构件整体地形成，但是也可以在轴向或圆周方向上分割形成。此外，也可以不用定子侧基部21，仅圆筒形地排列永久磁铁。
此外，虽然在上述实施方案中把定子2或定子侧基部21或磁铁20取为圆筒形，但是当然不限于此，也可以取为多边形形状。进而，虽然把定子2(具体地说定子侧基部21)取为中空的筒状，但是也可以形成实心棒状。
可是，虽然在上述实施方案中
·把动子3取为筒状并滑配合于定子2，
·把动子侧基部33取为环形构件，
·动子侧基部与定子2之间的距离通过把电枢30配置于轴对称的位置而使施加于动子侧基部33的力平衡来保持大致恒定，
但是当然不限于此，也可以
·不把动子3取为筒状，
·不把动子侧基部取为环形，
·动子侧基部与定子2之间的距离用上述那种力的平衡以外的方法(例如，在动子侧基部与定子2之间配置LM导轨等往复运动用轴承等方法)来保持大致恒定。
接下来，说明本实施方案的作用。
现在，如果按规定的定时向线圈32依次施加电压而激励电枢30，则在各电枢30与各永久磁铁20之间作用着吸引力或排斥力，动子3在定子2的轴向x上移动。
虽然以上基于实施方案说明了本发明，但是本发明中所述的实施方案是举例表示者，不是限定性者。此外，发明的范围由所附技术方案示出，不限于实施方案的描述。因而，属于技术方案的变形或变更全都是本发明的范围者。

Claims (4)

1.一种直线电机，在具备细长形状的定子，对向于该定子配置的动子，在前述定子侧配置多个的磁铁，以及对向于该磁铁在前述动子侧配置的多个电枢，而且基于切换加在该电枢上的电压使前述动子沿着前述定子移动的直线电机中，其特征在于，
前述动子为筒状且间隙配合于前述定子，
前述磁铁相对于前述定子的中心线对称地配置多个，
前述电枢对向于各磁铁地相对于前述中心线对称地配置，
前述动子具有横架于前述多个电枢之间的支持部，和以前述中心线为中心的形成为环形的多个动子侧基部，
前述支持部以配置于前述动子侧基部的外周侧的方式，支持于前述动子侧基部，
在前述支持部上，形成有从该支持部朝向前述中心线方向的多个铁心部，在前述铁心部之间分别形成有前述动子侧基部，
前述铁心部上卷设有线圈，由该铁心部和该线圈构成前述电枢，
前述电枢配置为比前述支持部和动子侧基部更靠近前述定子侧。
2.如权利要求1所述的直线电机，其特征在于，
在前述铁心部的前端部形成突起部，而且，
前述线圈由前述铁心部保持而不从前述突起部脱落。
3.如权利要求1所述的直线电机，其特征在于，
在前述动子侧基部的外周侧形成槽部，而且，
前述支持部以嵌入前述槽部的状态支持于前述动子侧基部。
4.如权利要求3所述的直线电机，其特征在于，前述支持部通过嵌入前述槽部而与前述动子侧基部一起形成连续的面。
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