CN1618160A - 直线电动机的电枢和直线电动机 - Google Patents

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Abstract

一种直线电动机的电枢和直线电动机，在直线电动机电枢组件(10)、(11)、(12)的两端设有使绕在该电枢组件上的电枢绕组(4)的引线电气连接的连接器(25a)、(25b)、(25c)、(25d)、(25e)、(25f)，以使各个电枢组件内的电枢绕组(4)的连接为并联连接，使设置在各个电枢组件相互之间的成对连接器(25b)和(25c)、(25d)和(25e)的连接为同相连接。当电枢绕组的相数为3相，磁场的磁极间距为τρ时，电枢组件相互之间具有磁极间距的2/3τp的间隔。这样，获得可使电枢绕组的引线处理容易，并提高电枢组件的组装作业效率，而且可对应于可动体的行程增长来增大电动机的推力的、低成本的直线电动机的电枢和直线电动机。

Description

直线电动机的电枢和直线电动机
技术领域
本发明涉及在对应于可动体的行程增长来增加电枢长度时，可实现推力增大，并在组装电枢组件(block)时，可实现低成本和高效率的直线电动机的电枢和直线电动机。
背景技术
以往，在机床或半导体制造装置等的精密进给的用途中利用的直线电动机如图4所示。
图4是表示一般直线电动机的整体结构的正剖面图，以磁通通过型结构的直线电动机为例进行说明。1是直线电动机，2是使磁通通过的电枢，3是把平板状的电磁钢板上下层叠而成的电枢铁芯，4是绕在电枢铁芯3上的电枢绕组，5是在电枢铁芯3的长度方向的两侧隔着空隙相对正交配置的平滑形的励磁用磁铁，由永久磁铁构成。6是固定着永久磁铁5的使磁通通过的平滑形的磁轭，7是配设在电枢2的上面的工作台，8是直线导向器，8a是导轨，8b是滑块，9是电枢安装板，9a是阴螺纹部，22、23是紧固螺栓，24是固定座。
在这种直线电动机1中，磁场侧的磁轭6固定在固定座24上，通过把紧固螺栓22通过电枢铁芯3的通孔3a拧入电枢安装板9的阴螺纹部9a中而紧固电枢2。并且，通过把紧固螺栓23通过通孔7a拧入设置于电枢安装板9上的阴螺纹部9b中而紧固工作台7。而且，直线电动机1由包含导轨8a和滑块8b的直线导向器8支撑，并且，装载了工作台7的电枢2沿着永久磁铁5的磁铁排列方向产生推力，可进行平滑的直线移动。
特别是，作为这种直线电动机的电枢，提出了下述图5和图6所示的根据用途而要求可动体的行程增长的电枢结构(例如，特开2000-278929号公报)。
图5是表示第1以往技术的直线电动机的电枢，(a)是电枢的侧剖面图，(b)是从底部侧看到的电枢的平面图。图中，示出电枢组件数为3、每个电枢组件的齿数为9的例子。
电枢铁芯3具有第1电枢组件10、第2电枢组件11和第3电枢组件12，在各电枢组件之间设置隔片14，维持间隙。各电枢组件10～12和隔片14排列在直线电动机的推力方向，并由电枢安装板9固定，而且，电枢安装板9与上述工作台7被保持为一体。并且，构成各电枢组件10～12的组件铁芯31分别具有等间距排列的齿部31a，并通过卡合部31b顺序连接而构成。
并且，电枢2的线圈布线处理采用以下结构：在各电枢组件10～12的齿部31a内收纳由U相线圈、V相线圈和W相线圈组成的电枢绕组4，并且把各电枢绕组4的引线13从电枢组件31的底部朝向直线电动机的推力方向导出。而且，用树脂模17固定该电枢组件的周围和配置有引线13的底部。18是端子箱，18a是连接器端子，把各电枢绕组的引线13捆入到端子箱18中，与连接器端子18a连接。
而且，另一电枢2的线圈布线处理如图6所示。图6是表示第2以往技术的直线电动机的电枢，(a)是电枢的侧剖面图，(b)是从底部侧看到的电枢的平面图。图中，示出电枢组件数为3和各电枢组件的齿数为9的例子。
在图6中，15是第1引线贯通用通路，20是第2引线贯通用通路。采用以下结构：在设置于各电枢组件10～12之间的隔片14内设置朝向其内部的长度方向(与电枢安装板9成直角的方向)具有孔部的第1引线贯通用通路15，并且朝向电枢安装板9的长度方向设置第2引线贯通用通路20，使其与第1引线贯通用通路15连通。另外，第2引线贯通用通路20从电枢安装板9的表面位置朝向内部形成能收纳引线13的深度的槽部。
然而，以往技术具有以下问题。
(1)在图4所示的电枢绕组4的引线处理中采用以下结构：把各电枢绕组4的引线13从电枢组件10～12的底部朝向直线电动机的推力方向导出，并把引线收集在端子箱内并引出，因而，如果增加组件铁芯31的数目或电枢组件组的数目，则在电枢组件的底部，各相线圈的引线13增多而体积变大，因而，引线体积增大是导致电枢组件的组装作业效率低的主要原因。
(2)其次，在图5所示的电枢绕组4的引线处理中，通过有效利用隔片14来消除引线体积增大，然而由于跨越隔片、电枢安装板和电枢组件的底部等多个部位来分散引线处理，因而采用这种结构也很难提高电枢组件的组装作业效率。
(3)另外，作为应用上述直线电动机的事例，在应用于机床的多个进给轴的情况下，各进给轴需要具有多个不同推力规范的直线电动机。为此，必须分别备齐各个形状尺寸的电枢，因而存在以下缺点：①供1台机床使用的直线电动机的开发投资成本增大，②在电枢组件的一部分产生缺陷的情况下，必须把整个电枢全部废弃而用新电枢来取代，维护成本增大。
发明内容
本发明是为了解决上述课题而提出的，本发明的目的是提供可使电枢绕组的引线处理容易，并可提高电枢组件的组装作业效率，同时可对应于可动体的行程增长来增大电动机的推力的、低成本的直线电动机的电枢和直线电动机。
为了解决上述问题，权利要求1～5的发明涉及直线电动机的电枢。其中，权利要求1的本发明是一种直线电动机的电枢，其具有分割成多个电枢组件并绕有电枢绕组的模块形电枢；上述多个电枢组件是分别把多个组件铁芯顺序连接而构成的；在上述多个电枢组件的两端设置有使绕在该电枢组件上的电枢绕组的引线电气连接的连接器，以使各个电枢组件内的电枢绕组的连接为串联或并联连接；使设置在上述各个电枢组件相互之间的连接器彼此的连接为同相连接。
并且，权利要求2的本发明，在权利要求1所述的直线电动机的电枢中，当上述电枢绕组的相数为3相，磁场的磁极间距为τp时，上述各个电枢组件相互之间具有与把上述磁极间距除以上述电枢组件的分割数而获得的值的整数倍的电角度对应的间隔。
并且，权利要求3的本发明，在权利要求2所述的直线电动机的电枢中，上述各个电枢组件相互之间设置有上述磁极间距的2/3的间隔。
并且，权利要求4的本发明，在权利要求2所述的直线电动机的电枢中，上述各个电枢组件相互之间设置有上述磁极间距的4/3的间隔。
并且，权利要求5的本发明，在权利要求1～4中任何1项所述的直线电动机的电枢中，在上述多个电枢组件的上部设置有在直线电动机的推力方向上排列并进行保持的电枢安装板，在上述电枢安装板的一端设置卡合突起，在另一端设置卡合槽，使电枢组件彼此连接。
而且，权利要求6的本发明涉及的直线电动机具有：权利要求1～5中任何1项所述的直线电动机的电枢，和与该电枢隔着空隙相互相对配置的磁场，上述磁场由磁轭和配置在上述磁轭上的多个永久磁铁构成，该多个永久磁铁以使极性交替不同的状态相邻排列，把上述电枢和上述磁场的任何一方作为相对移动的可动部分，把另一方作为固定部分。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施例的直线电动机，是对电枢组件的连接和电枢绕组的接线状况进行说明的平面图。
图2是表示本发明的第2实施例的直线电动机，是对电枢组件的连接和电枢绕组的接线状况进行说明的平面图。
图3是表示本发明的第3实施例的直线电动机，(a)是电枢的整体透视图，(b)是对电枢组件的连接状态进行说明的平面图。
图4是表示一般直线电动机的整体结构的正剖面图。
图5是表示第1以往技术的直线电动机的电枢，(a)是电枢的侧剖面图，(b)是从底部侧看到的电枢的平面图。
图6是表示第2以往技术的直线电动机的电枢，(a)是电枢的侧剖面图，(b)是从底部侧看到的电枢的平面图。
另外，图1所示的编号如下：4是电枢绕组，5是永久磁铁，6是磁轭，10是第1电枢组件，11是第2电枢组件，12是第3电枢组件，25a、25b、25c、25d、25e、25f是连接器，26是中性点。
具体实施方式
以下，根据图示的实施例对本发明进行说明。
(第1实施例)
图1是表示本发明的第1实施例的直线电动机，是对电枢组件的连接和电枢绕组的接线状况进行说明的平面图。另外，电枢具有分割成多个电枢组件并绕有电枢绕组的模块形电枢，多个电枢组件分别是把多个组件铁芯顺序连接而构成的，这点是相同的。并且，对于与以往相同的构成要素，赋予相同符号，省略其说明，仅对不同点进行说明。
在图中，25a、25b、25c、25d、25e、25f是连接器，26是中性点。
本发明与以往的不同点如下。
即，在多个电枢组件10、11、12的两端设置有使绕在该电枢组件10、11、12上的电枢绕组4的引线电气连接的连接器25a、25b、25c、25d、25e、25f，以使各个电枢组件内的电枢绕组4的连接为并联连接，使设置在各个电枢组件相互之间的成对连接器25b和25c、25d和25e的连接为同相连接。
具体地说，在图1中，当电枢绕组的相数为3相，磁场的磁极间距为τp时，电枢组件10、11、12相互之间具有与把磁极间距τp除以电枢组件的分割数而获得的值的整数倍的电角度对应的间隔。即，在图1的例子中，电枢组件10、11、12相互之间在模块化的电枢组件数为3时，在磁极间距为电角度180°的情况下，具有磁极间距的2/3τp的间隔(电角度为120°)。
详细地说，在电枢组件10中，当IN侧的连接器25a的端子为U相(Ru)、V相(Rv)、W相(Rw)的顺序时，OUT侧的连接器25b的端子为V相(Rv)、W相(Rw)、U相(Ru)的顺序。并且，通过使电枢组件11与电枢组件10连接，IN侧的连接器25c的端子为V相(Rv)、W相(Rw)、U相(Ru)的顺序，OUT侧的连接器25d的端子为W相(Rw)、U相(Ru)、V相(Rv)的顺序。而且，通过使电枢组件12与电枢组件11连接，IN侧的连接器25e的端子为W相(Rw)、U相(Ru)、V相(Rv)的顺序，OUT侧的连接器25f的端子为U相(Ru)、V相(Rv)、W相(Rw)的顺序。这样，把3相电枢绕组进行Y接线。
第1实施例采用以下结构：在多个电枢组件10、11、12的两端设置有使绕在该电枢组件10、11、12上的电枢绕组4的引线电气连接的连接器25a～25f，以使各个电枢组件内的电枢绕组4的连接为并联连接，使设置在各个电枢组件相互之间的成对连接器25b和25c、25d和25e的连接为同相连接，并且，当电枢绕组的相数为3相，磁场的磁极间距为τp时，各个电枢组件相互之间具有与把磁极间距除以电枢组件的分割数而获得的值的整数倍的电角度对应的间隔(2/3τp)，因而，电动机的推力增大至所连接的电枢2的整数倍，交链磁通也增大至整数倍，这样，当对应于可动体的行程增长来增加电枢长度时，可实现推力增大。
并且，电枢绕组4内的引线处理采用以下结构：不象以往那样，从电枢组件的下面侧引出引线，也不通过隔片从电枢安装板引出引线，而是使用连接器25a～25f进行连接，因而在电枢组件的下端面，引线不会体积增大，而且可使用树脂模消除引线的模部分，可在组装电枢组件时，实现低成本和高效率。
而且，本直线电动机的电枢是由1种类型的、具有相同形状尺寸的模块形电枢构成的，因而，例如具有以下优点：①可减少供1台机床使用的直线电动机的开发投资成本，②即使在电枢组件的一部分中产生缺陷的情况下，也没有必要全部废弃电枢而由新电枢取代，因而可以取代一部分，可减少维护成本。
(第2实施例)
下面对本发明的第2实施例进行说明。
图2是表示本发明的第2实施例的直线电动机，是对电枢组件的连接和电枢绕组的接线状况进行说明的平面图。
第2实施例与第1实施例的不同点是：当磁场的磁极间距为τp(电角度为180°)时，电枢组件10、11、12相互之间具有磁极间距的4/3τp的间隔(电角度为240°)。
详细地说，在电枢组件10中，当IN侧的连接器25a的端子为U相(Ru)、V相(Rv)、W相(Rw)的顺序时，OUT侧的连接器25b的端子为W相(Rw)、U相(Ru)、V相(Rv)的顺序。并且，通过使电枢组件11与电枢组件10连接，IN侧的连接器25c的端子为W相(Rw)、U相(Ru)、V相(Rv)的顺序，OUT侧的连接器25d的端子为V相(Rv)、W相(Rw)、U相(Ru)的顺序。而且，通过使电枢组件12与电枢组件11连接，IN侧的连接器25e的端子为V相(Rv、W相(Rw)、U相(Ru)的顺序时，OUT侧的连接器25f的端子为U相(Ru)、V相(Rv)、W相(Rw)的顺序。这样，把3相电枢绕组进行Y接线。
在第2实施例中，使设置在各电枢组件10、11、12之间的连接器25b和25c、25d和25e的间隔为4/3τp，因而可取得与第1实施例相同的效果，并通过适当选择永久磁铁的磁极数和电枢组件数的组合，可对应于直线电动机的行程增长来增大推力。
(第3实施例)
下面对本发明的第3实施例进行说明。
图3是表示本发明的第3实施例的直线电动机，(a)是电枢的整体透视图，(b)是对电枢组件的连接状态进行说明的平面图。
在图3中，27是卡合突起，28是卡合槽，91、92、93是电枢安装板。
第3实施例与第1和第2实施例的不同点是：分别在多个电枢组件10、11、12上设置电枢安装板91、92、93，该电枢安装板91、92、93在直线电动机1的推力方向上排列并分别保持电枢组件，在各电枢安装板91～93的一端设置卡合突起27，在另一端设置卡合槽28，使电枢组件彼此连接。
第3实施例利用卡合突起27和卡合槽28，来连接分别设置在多个电枢组件10、11、12上的电枢安装板91～93，因而，可与电枢组件的组装作业同时进行，有助于提高电枢整体组装的效率。
另外，在本实施例中，示出了在多个电枢组件的两端设置有使电枢绕组的引线电气连接的连接器，以使各个电枢组件内的电枢绕组的连接为并联连接的例子，但是，也可以使电枢绕组的连接为串联连接。其具有与并联连接相同的效果。
并且，对在分别设置在各个电枢组件上的电枢安装板的一端设置卡合突起，在另一端设置卡合槽，使各个电枢彼此连接的例子进行了说明，但是，取而代之，也可以例如设置销状突起，以及用于与该销卡合的槽。
如上所述，根据本发明的直线电动机，例如，可在机床或半导体制造装置等的精密进给用途中利用，并且作为适合于可动体的行程增长的直线电动机的电枢和直线电动机是有用的。

Claims (6)

1.一种直线电动机的电枢，具有分割成多个电枢组件并绕有电枢绕组的模块形电枢；
上述多个电枢组件是分别把多个组件铁芯顺序连接而构成的；
该直线电动机的电枢的特征在于，
在上述多个电枢组件的两端设置有使绕在该电枢组件上的电枢绕组上的电枢绕组的引线电气连接的连接器，以使各个电枢组件内的电枢绕组的连接为串联或并联连接；
使设置在上述各个电枢组件相互之间的连接器彼此的连接为同相连接。
2.根据权利要求1所述的直线电动机的电枢，其特征在于，当上述电枢绕组的相数为3相，磁场的磁极间距为τp时，上述各个电枢组件相互之间，具有与把上述磁极间距除以上述电枢组件的分割数而获得的值的整数倍的电角度对应的间隔。
3.根据权利要求2所述的直线电动机的电枢，其特征在于，上述各个电枢组件相互之间设置有上述磁极间距的2/3的间隔。
4.根据权利要求2所述的直线电动机的电枢，其特征在于，上述各个电枢组件相互之间设置有上述磁极间距的4/3的间隔。
5.根据权利要求1～4中任何1项所述的直线电动机的电枢，其特征在于，在上述各个电枢组件的上部设置有在直线电动机的推力方向上排列并进行保持的电枢安装板，在上述电枢安装板的一端设置卡合突起，在另一端设置卡合槽，将电枢组件彼此连接。
6.一种直线电动机，其特征在于，具有：权利要求1～5中任何1项所述的直线电动机的电枢、和与该电枢隔着空隙相互相对配置的磁场，上述磁场由磁轭和配置在上述磁轭上的多个永久磁铁构成，该多个永久磁铁以使极性交替不同的状态相邻排列，把上述电枢和上述磁场的任何一方作为相对移动的可动部分，把另一方作为固定部分。
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