CN1703822A - 串联配置直线电机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种直线电机，包括：由具有多相平衡线圈(Ru～Rw)的电枢构成的多个动子(1a～1c)；具有永久磁铁或次级导体的定子。在所述同一定子上配置多个动子(1a～1c)，并且串联连接该各个动子(1a～1c)的各多相平衡线圈(Ru～Rw)。由此，能够获得廉价的串联配置直线电机，可以实现大型机械的驱动，而且能抵消顿动，容易装配动子，容易实现动子的热保护。

Description

串联配置直线电机
技术领域
本发明涉及一种串联配置直线电机，即使在用于需要较大推力的应用时，也能够通过多个线性动子的驱动结构，在装配时进行简单的操作，并且可以抵消顿动(cogging)力以及实现动子的温度保护。
背景技术
图6表示以往的直线电机。
在图中，1’表示由1个电枢构成的以往的直线电机的动子，6’表示由多个永久磁铁形成的磁场所构成的定子。另外，假设电枢具有多相平衡线圈，直线电机被配置成使动子1’和定子6’隔着间隙对峙。
如图6所示，以往的直线电机采用对于一个移动体由一个直线电机动子1’进行驱动的机构(例如，参照特开2000-308328号公报)。
为了形成容易进行电枢线圈的连接线和中性点的连接处理，并可以增大铁芯体的单位体积推力的直线电机，设置与磁场用永久磁铁隔着磁空隙对峙的电枢，该电枢具有电枢铁芯和电枢线圈，该电枢铁芯由在推力方向上分割为多个的铁芯体构成，所以缠绕安装在各个铁芯体上的电枢线圈中，线圈导体的始端部分和尾端部分与具有布线图案的布线基板相连。
但是，能够增大推力的该直线电机也有限度。
在直线电机被用于大型机床等的驱动时，所需推力达到40000N，在该情况下，磁铁与铁芯间的磁引力也增大到120000N(12t)。可是，图6所示的具有一个电枢的直线电机如果获得上述必要推力，则伴随推力的增大，会产生顿动的问题和电枢发热的问题，因此不能应付这种大型机械的驱动。
假定利用一个电枢进行设计，动子(电枢)重量达到250kg以上，操作等问题加大。并且，由于电机的磁引力增大，存在磁铁装配花费时间的问题。
另外，在出现故障时，其损失金额也增大。
发明内容
本发明就是为了解决上述课题而提出的，其目的在于，提供一种廉价的串联配置直线电机，可以实现大型机械的驱动，而且可以抵消顿动力，容易装配动子，容易实现动子的热保护。
为了解决上述课题，本发明之一的串联配置直线电机包括：由具有多相平衡线圈的电枢构成的多个动子；具有永久磁铁或次级导体的定子，其特征在于，在同一所述定子上隔着间隙对峙配置所述多个动子，并且串联连接该各个动子的各多相平衡线圈。
本发明之二是根据本发明之一的串联配置直线电机，其特征在于，所述多个动子全部为相同结构。
本发明之三是根据本发明之一或之二的串联配置直线电机，其特征在于，在所述动子的前后端配置有连接用端子，对最后的动子的后端端子的多层线圈端子进行了相互短接(中性点)处理。
本发明之四是根据本发明之一或之二的串联配置直线电机，其特征在于，所述多个动子的相数为3相，动子的数量为3的倍数，各动子之间的相位差具有电气角120°或240°的相位偏差，而且位于各动子的前后端的连接端子的连接也具有120°或240°的相位。
本发明之五是根据本发明之一或之二的串联配置直线电机，其特征在于，在所述多个动子中分别内置有热敏电阻，在所述动子的前后端配置有外部端子的连接端子，使得该各个热敏电阻全部串联连接。
这样，本发明在同一定子上配置多个动子，通过串联连接这些动子的多相平衡线圈，形成可以驱动一个移动体的串联配置直线电机。
并且，通过串联连接，可以防止并联连接时产生的各动子因若干相位偏差而产生循环电流，可以形成组合了推力容量各异的线性动子的结构。
附图说明
图1是本发明实施方式的直线电机的概念立体图。
图2是在图1的直线电机动子组的各线性动子单体上装配的平衡3相线圈的连接示例。
图3是图2的线性动子的俯视外观图。
图4是串联连接3个图2所示动子时的各动子之间的连接关系图。
图5是表示动子的顿动推力和顿动抵消的关系图。
图6是以往的直线电机的外观立体图。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。
图1是本发明实施方式的直线电机的概念立体图。
在图中，1a～1c表示由电枢构成的第1直线电机动子组，1d～1f表示由电枢构成的第2直线电机动子组，2A和2B分别表示驱动所述第1和第2直线电机动子组的功率放大器，6A和6B分别表示承载所述第1和第2直线电机动子组的定子。
如图所示，该直线电机在图中是利用作为驱动器的两个功率放大器2A和2B来驱动左右定子6A和6B上的两个动子组1a～1c、1d～1f的示例。
图2是在图1的直线电机动子组的各线性动子单体上装配的平衡3相线圈的示例。
在图中，在线性动子单体的前端(图中左侧)具有端子U、V、W，后端(图中右侧)具有端子X、Y、Z，在端子U和X之间并联连接两个三相线圈中的一相线圈(RU1、RU2)，同样在端子V和Y之间并联连接两个三相线圈中的另一相线圈(RV1、RV2)，在端子W和Z之间并联连接两个三相线圈中的剩余一相线圈(RW1、RW2)。
并且，在线性动子单体的前端端子A和后端端子a之间串联连接两个热敏电阻41(Tha)、42(THb)，一个热敏电阻41配置在端子U-V之间，另一个热敏电阻42配置在端子V-W之间，检测各自的温度。
并且，热敏电阻线的旁通线也连接在前端端子B和后端端子b之间。
另外，在前端端子E和后端端子e之间连接着与电枢铁芯(未图示)相连的地线。
图3是图2的线性动子的俯视外观图。
在图中，1表示线性动子单体，51表示前端端子(图中左侧)，52表示后端端子(图中右侧)。
在内部中，如图2所示，在端子U和X之间并联连接着两个U相线圈，在端子V和Y之间并联连接着两个V相线圈，在端子W和Z之间并联连接着两个W相线圈。并且，在端子A和端子a之间串联连接着两个热敏电阻，在端子B和端子b之间连接着热敏电阻线的旁通线。在前端端子E和后端端子e之间连接着与电枢铁芯(未图示)相连的地线。
图4是表示串联连接3个图2所示动子时的各动子之间的连接关系图。
各动子1a～1c之间以240°的整数倍n的电气角相位配置。
从外部向前端的动子1a的前端端子51a的端子U、端子V、端子W供电。
在动子1a内如图2所示，端子U经过两个并联连接的相线圈Ru1、Ru2与后端端子52a的端子X相连，端子V经过两个并联连接的相线圈Rv1、Rv2与后端端子52a的端子Y相连，端子W经过两个并联连接的相线圈Rw1、Rw2与后端端子52a的端子Z相连。
然后，动子1a的后端端子52a的端子X、Y、Z分别与后面的动子1b的前端端子51b的端子U、V、W相连。可是，在动子1b内，端子U不是与动子1a时的相线圈Ru1、Ru2相连，而是经过与其相邻120°电气角的相线圈Rv1、Rv2与后端端子52b的端子X相连。以下，同样端子V经过相邻120°电气角的相线圈Rw1、Rw2与后端端子52b的端子Y相连，端子W经过相邻120°电气角的相线圈Ru1、Ru2与后端端子52b的端子Z相连。
并且，动子1b的后端端子52b的端子X、Y、Z分别与后面的动子1c的前端端子51c的端子U、V、W相连。可是，在动子1c内，端子U不是象动子1b一样经过相线圈Rv1、Rv2，而是经过与其相邻120°电气角的相线圈Rw1、Rw2与后端端子52c的端子X相连。以下，同样端子V经过相邻120°电气角的相线圈Ru1、Ru2与后端端子52c的端子Y相连，端子W经过相邻120°电气角的相线圈Rv1、Rv2与后端端子52c的端子Z相连。
这样，动子1a～1c的各相线圈的相Ru、Rv、Rw的各自连接顺序为，如果第1动子1a是以Ru-Rv-Rw顺序连接，则第2动子1b是以Rw-Ru-Rv顺序连接，第3动子1c是以Rv-Rw-Ru顺序连接。
并且，通过将成为最后动子的第3动子1c的后端端子52c的X、Y、Z端子分别短接，可以进行中性点处理。
并且，各动子1a～1c的各热敏电阻4的前后端子也分别连接，通过将成为最后动子的第3动子1c的a-b端子短接，所有热敏电阻元件被串联连接。
由此，无论哪一个动子的哪个相线圈温度异常时，都能够正确检测，并进行温度保护。
这样，各动子1a～1c之间以240°(或120°)的整数倍n的电气角相位配置并连接，可以将顿动力抵消。
图5是表示顿动抵消的关系图。
在图中，纵轴表示顿动推力(N)，横轴表示移动距离。
例如，图1所示的各动子1a～1c的顿动推力，由于前后端部的磁路的不平衡，产生图示那样的相位和横轴偏移的正弦波形的顿动推力。
可是，如图4所示，通过使各动子1a～1c之间的相位错开240°，使各顿动推力相互抵消，结果，可以抑制成如图5的总抵消数据那样微小的变动。
如上所述，本发明的串联配置直线电机，例如作为利用多个直线电机动子驱动一个移动体的装置非常有效。

Claims (5)

1.一种串联配置直线电机，包括：由具有多相平衡线圈的电枢构成的多个动子；具有永久磁铁或次级导体的定子，其特征在于，
在同一所述定子上隔着间隙对峙配置所述多个动子，并且串联连接该各个动子的各多相平衡线圈。
2.根据权利要求1所述的串联配置直线电机，其特征在于，所述多个动子全部为相同结构。
3.根据权利要求1或2所述的串联配置直线电机，其特征在于，在所述动子的前后端配置有连接用端子，并对最后的动子的后端端子的多层线圈端子进行了相互短接(中性点)处理。
4.根据权利要求1或2所述的串联配置直线电机，其特征在于，所述多个动子的相数为3相，动子的数量为3的倍数，各动子之间的相位差具有电气角120°或240°的相位偏差，而且位于各动子的前后端的连接端子的连接也具有120°或240°的相位。
5.根据权利要求1或2所述的串联配置直线电机，其特征在于，在所述多个动子中分别内置有热敏电阻，在所述动子的前后端配置外部端子的连接端子，使得该各个热敏电阻全部串联连接。
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