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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Linearmotoren zur Verwendung bei
industriellen Vorrichtungen wie Werkzeugmaschinen.
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Beschreibung des Stands der
Technik
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In
industriellen Vorrichtungen wie Werkzeugmaschinen werden Linearmotoren
als Mittel zum Realisieren hoher Geschwindigkeiten und hoher Genauigkeiten
verwendet. Die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2005-137140
offenbart einen Linearmotor für
eine Maschine mit einem langen Hub, in welcher die teuren Permanentmagnete
in einem Läufer
enthalten sind, wodurch die Menge an im Motor verwendeten Permanentmagnete
und folglich dessen Kosten reduziert sind.
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3 zeigt
die Grundkonfiguration eines Linearmotors. Der Linearmotor weist
einen Läufer 51 mit
Permanentmagneten 59 und 64, die in eine Bewegungsrichtung
angeordnet sind, und durch das Stapeln von elektromagnetischen Stahlplatten
gebildete Statoren 52a und 52b auf. Die Statoren 52a und 52b sind
z.B. an ein Bett einer Werkzeugmaschine fixiert, und jeder weist
vorstehende Pole 50 auf, die derart mit einer Teilung P
gebildet sind, dass sie aus einem magnetischen Statorjoch 61 vorstehen.
Der Stator 52a ist um eine Teilung P/2, die einem elektrischen
Winkel von 180° entspricht,
vom Stator 52b in eine in der Figur dargestellte X-Achsenrichtung
verschoben. Der Läufer 51 ist
z.B. an einem Tisch der Werkzeugmaschine fixiert. Der Tisch ist
durch eine zwischen dem Bett und dem Tisch vorgesehene Rollenführung oder
dergleichen gestützt,
um in die X-Achsenrichtung von 3 bewegbar
zu sein. Drehblöcke 53, 54 und 55 sind
durch Stapeln von elektromagnetischen Stahlplatten gebildet, um
einen aus einer Ände rung
im Magnetfluss resultierenden Kernverlust zu reduzieren. Die Läuferblöcke 53, 54 und 55 in
einer U-Phase, einer V-Phase bzw. einer W-Phase sind in Bezug aufeinander
um 120° in X-Achsenrichtung,
die Richtung in die sich der Läufer 51 bewegt,
d.h. um ein Drittel der Magnetpolteilung P der Statoren 52a und 52b,
entsprechend einem elektrischen Winkel von 120°, verschoben. Wechselstrom-Wicklungen 56, 57 und 58 in
den U-, V- und W-Phasen sind um die Läuferblöcke 53, 54 bzw. 55 gewickelt.
Die Permanentmagnete 59 und 64 sind abwechselnd
an einer Läuferblockoberfläche des Läufers 51 in
der Reihenfolge von S und N angeordnet. Wie in 4 und 5 dargestellt,
sind die Permanentmagnete 59 und 64 mit einer
Teilung P angeordnet, um Paare an Permanentmagneten S und N zu bilden.
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Wird
Strom an die Wicklungen 56, 57 und 58 in
eine Richtung von U zu V und W angelegt, d.h. wenn Strom durch die
Wechselstrom-Wicklung 56 in eine veranschaulichte Wicklungsrichtung
geleitet wird, während
Strom durch die Wechselstrom-Wicklungen 57 und 58 in
eine der veranschaulichten Wicklungsrichtung entgegengesetzte Richtung
geleitet wird, erhöht
diese Konfiguration den Magnetfluss von denjenigen Permanentmagneten 59 und 64,
die in der gleichen Magnetrichtung liegen, wie diejenigen, in denen
die Wechselstrom-Wicklungen erregt sind, und schwächt den
Magnetfluss von den übrigen
Permanentmagneten, denjenigen, die in einer der Erregungsrichtung
entgegengesetzten Magnetrichtung liegen. In 3 ist der
Läuferblock 53 derart
erregt, dass eine SEITE-A als S-Pol wirkt, während eine SEITE-B als N-Pol
wirkt. Im Gegensatz dazu sind die Läuferblöcke 54 und 55 derart
erregt, dass die SEITE-A als N-Pol wirkt, während die SEITE-B als S-Pol wirkt.
Dies führt
zu einem Magnetweg 62, der, wie in 3 dargestellt,
durch die Läuferblöcke 53, 54 und 55 und
die Statoren 52a und 52b verläuft. Daraufhin wirkt eine magnetische
Anziehungskraft sowohl an der SEITE-A als auch der SEITE-B des Läufers 51 in die
gleiche X-Achsenrichtung, wodurch eine Schubkraft erzeugt wird.
Selbst dann, wenn, wie in 6 dargestellt,
Magnetkopplungen 60 zwischen den drei Läuferblöcken 53, 54 und 55 vorgesehen
sind, ist die Dichte des durch die N- und S-Pole erzeugten Magnetflusses
sowohl an der SEITE-A als auch der SEITE-B des gleichen Läuferblocks
die gleiche, was zu einem magnetischen Gleichgewicht führt. Dies
minimiert das Austreten von Magnetfluss zum benachbarten Läuferblock,
wobei die Möglichkeit
einer Schubkraftabnahme in hohem Maße reduziert wird.
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Des
Weiteren kann mit diesem Linearmotor ein bewegbarer Bereich mit
einem langen Hub einfach durch wiederholtes Anordnen von Statorblöcken mit
einer durch Stapeln billiger elektromagnetischer Stahlplatten gebildeten
einfachen Struktur bereitgestellt werden. Außerdem können die teuren Permanentmagnete 59 und 64 am
Läufer 51 lie gen,
um die Menge an im Linearmotor erforderlichen Permanentmagneten
und folglich dessen Herstellungskosten zu reduzieren.
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8 ist
ein Diagramm, das die Grundkonfiguration eines Linearmotors darstellt,
der sich von demjenigen in 3 unterscheidet.
Im in 8 dargestellten Motor ist ein Stator 12 z.B.
durch Stapeln von elektromagnetischen Stahlplatten mit an ihren Oberflächen vorstehenden
Polen 10 gebildet, die derart mit einer Teilung P angeordneten
sind, dass sie von einem magnetischen Statorjoch 21 vorstehen.
Gleichermaßen
wie der Stator 12 ist ein Läufer 11, z.B. durch
Stapeln elektromagnetischer Stahlplatten, gebildet und weist Zähne 13, 14 und 15 in
einer U-Phase, einer V-Phase bzw. einer W-Phase auf. Die drei Zähne 13, 14 und 15 sind
in Bezug auf die vorstehenden Pole 10 um P/3 entsprechend
einem elektrischen Winkel von 120° in
die X-Achsenrichtung verschoben. Die Wechselstrom-Wicklungen 16, 17 und 18 in
den U-, V- und W-Phasen sind um die Zähne 13, 14 bzw. 15 gewickelt.
Permanentmagnete 19 sind abwechselnd an einer Zahnoberfläche des
Läufers 11 in
der Reihenfolge von S und N angeordnet. Die Permanentmagnete 59 und 64,
insbesondere die Permanentmagnete 19, sind derart mit einer
Teilung P angeordnet, dass sie, wie in 9 dargestellt,
Paare an Permanentmagneten S und N bilden. 8 zeigt
einen Magnetweg 22, an dem Strom an die Wechselstrom-Wicklungen 16, 17 und 18 in
die Richtung von U zu V und W angelegt ist. Wie mit dem in 3 dargestellten
Linearmotor erhöht
diese Konfiguration den Magnetfluss von den Permanentmagneten 19,
die in der gleichen Magnetrichtung liegen, wie diejenigen, in welchen
die Wechselstrom-Wicklungen 16, 17 und 18 erregt
sind, und schwächt
den Magnetfluss von den übrigen
Permanentmagneten, denjenigen, die in einer Magnetrichtung entgegen der
Erregungsrichtung liegen. Dies erregt jeden der Zähne 13, 14 und 15 als
ein Magnetpol, wobei ein langer Magnetweg 22 gebildet wird,
der den ganzen Läufer
abdeckt. Daraufhin wirkt eine magnetische Anziehungskraft in die
X-Achsenrichtung an der näher
am Stator 12 liegenden Seite des Läufers 11 unter Erzeugung
einer Schubkraft. Wie mit dem in 3 dargestellten
herkömmlichen
Linearmotor kann mit dem in 8 dargestellten
herkömmlichen Linearmotor
ein bewegbarer Bereich mit einem langen Hub einfach durch wiederholtes
Anordnen von Statorblöcken
mit einer durch Stapeln günstiger
elektromagnetischer Stahlplatten gebildeten einfachen Struktur bereitgestellt
werden. Außerdem
können
die teuren Permanentmagnete 19 am Läufer liegen, um die Menge an
im Linearmotor erforderlichen Permanentmagneten und folglich dessen
Herstellungskosten zu reduzieren.
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Diese
Linearmotoren werten die folgenden Probleme auf. In 3 und 8 variieren,
während sich
die Läufer 51 und 11 um
die Teilung P bewegen, auf die Wechselstrom-Wicklungen 56, 57 und 58 oder 16, 17 und 18 aufgebrachte
Wechselströme
für drei
Phasen, wie in 10 dargestellt. Dies variiert deutlich
die in den Läuferblöcken 53, 54 und 55 und Statoren 52a und 52b und
in den Zähnen 13, 14 und 15 und
dem Stator 12 erzeugten Magnetwege 62 und 22.
Andererseits bieten, falls die Statorblöcke in Bewegungsrichtung der
Läufer,
wie in 7 dargestellt, angeordnet sind, wenn eine Lücke in der
Grenzfläche 65 zwischen
den Statorblöcken
vorliegt, die Lücken einen
höheren
magnetischen Widerstand als das Innere der elektromagnetischen Stahlplatten
der Statorblöcke.
Folglich variiert die im Linearmotor erzeugte Menge an Magnetfluss
je nachdem, ob eine Bewegung eines Läufers einen die Grenzfläche 65 kreuzenden
Magnetweg erzeugt oder nicht; dies führt zu einer Schubkraftwelligkeit.
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Es
wird eine Beschreibung eines Mechanismus, der eine Schubkraftwelligkeit
erzeugt, bereitgestellt. 11 bis 14 zeigen,
dass eine Statorblockgrenzfläche
in der Nähe
der Mitte des W-Phasenläuferblocks 54 in 3 liegt.
Die Figuren zeigen die in 3 dargestellten
Statoren 52a und 52b und Läuferblöcke 53, 54 und 55.
Die Komponenten, die die gleichen sind, wie diejenigen in 3,
sind zur Vereinfachung weggelassen. Eine Bewegung der Läufer um
die Teilung P variiert die Richtungen der an die Wechselstrom-Wicklungen 56, 57 und 58 angelegten
Ströme,
wie in 10 dargestellt, in der folgenden
Reihenfolge,: (1) U→V,
W, (2) U→W,
(3) U, V→W,
(4) V→W,
(5) V→W,
U, (6) V→U,
(7) V, W→U,
(8) W→U,
(9) W→U,
V, (10) W→V,
(11) W, U→V,
(12) U→V und
(13) U→V,
W. Zum Beispiel wird in einem Zustand (3) der Magnetweg 62 erzeugt,
um die Grenzflächen wie
in 11 dargestellt, zu vermeiden, wobei eine gewünschte Schubkraft
ausgegeben wird. Verlagert sich jedoch der Vorgang zu einem Zustand
(6), kreuzt der Magnetweg 62, wie in 12 dargestellt,
die Grenzfläche
vollständig,
wobei die Schubkraft minimiert wird. Anschließend wird, wenn sich der Vorgang
zu einem Zustand (9) verlagert, der Magnetweg 62 erzeugt,
um die Grenzfläche,
wie in 13 dargestellt, erneut zu vermeiden,
wobei die gewünschte Schubkraft
ausgegeben wird. In einem Zustand (12) kreuzt der Magnetweg, wie
in 14 dargestellt, die Grenzfläche vollständig, wobei die Schubkraft
minimiert wird. Folglich verringert sich, während sich der Läufer um
die Teilung P bewegt, die Schubkraft zweimal, um eine Schubkraftwelligkeit
an der Teilung P/2 zu erzeugen. Die Schubkraftwelligkeit an der
Teilung P/2 wird durch das Kreuzen zwischen dem Magnetweg 62 und
der Grenzfläche
erzeugt. Demgemäß kann selbst
dann, wenn die herkömmlichen üblichen Statoren
und Läufer
in Bezug auf die Bewegungsrichtung der Läufer um die Teilung P/2 abgeschrägt sind, das
Phänomen,
dass der Magnetweg 62 die Grenzfläche kreuzt, nicht vermieden
werden. Dies verhindert, dass die Schubkraftwelligkeit entfernt
wird.
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Zusammenfassung
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Ein
Linearmotor gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung weist zwei Statoren auf, wobei
jeder an gegenüberliegenden
Oberflächen
davon in vorbestimmten Intervallen angeordnete vorstehende Pole
aufweist, wobei sich die Statoren parallel zueinander erstrecken,
drei Typen an als Magnetpole für
drei Phasen auf der Basis von Wechselstrom-Wicklungen für drei Phasen
wirkende Läuferblöcke und
einen Läufer
mit auf zwei Oberflächen von
jedem der Läuferblöcke angeordneten
Permanentmagneten, die gegenüber
den zwei Statoren liegen, um abwechselnde Polaritäten bereitzustellen, wobei
die Läufer
zwischen den zwei Statoren entlang einer Ausdehnungsrichtung der
Statoren bewegbar sind. Die zwei Statoren weisen jeweils eine Vielzahl an
in die Bewegungsrichtung der Läufer
angeordneten Statorblöcken
auf, so dass die vorstehenden Pole bei vorbestimmten Intervallen
gehalten werden. Grenzflächen
sind in benachbarten Statorblöcken gebildet,
um in Bezug aufeinander zwischen den zwei gegenüberliegenden Blöcken um
einen Abstand Ld in die Bewegungsrichtung der Läufer verschoben zu sein. Wenn
ein Abstand zwischen Endflächen
der Läuferblöcke als
L definiert wird und die Gesamtlänge
von einem Statorblock als L0 definiert wird, sind die Komponenten
derart angeordnet, dass Ld > L/3 und
(L0 – Ld) > L/3 ist.
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Ein
Linearmotor gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung weist zwei Statoren auf,
wobei jeder an gegenüberliegenden
Oberflächen davon
in vorbestimmten Intervallen angeordnete vorstehende Pole aufweist,
wobei sich die Statoren parallel zueinander erstrecken, drei Typen
an als Magnetpole für
drei Phasen auf der Basis von Wechselstrom-Wicklungen für drei Phasen
wirkende Läuferblöcke und
einen Läufer
mit auf zwei Oberflächen von
jedem der Läuferblöcke angeordneten
Permanentmagneten, die gegenüber
den zwei Statoren liegen, um abwechselnde Polaritäten bereitzustellen, wobei
die Läufer
zwischen den zwei Statoren entlang einer Ausdehnungsrichtung der
Statoren bewegbar sind. Die zwei Statoren weisen jeweils eine Vielzahl an
in die Bewegungsrichtung der Läufer
angeordneten Statorblöcken
auf, so dass die vorstehenden Pole bei vorbestimmten Intervallen
gehalten werden. Jeder der Statorblöcke ist des Weiteren in zwei
Segmente in eine zur Bewegungsrichtung der Läufer senkrechte Richtung geteilt.
In zwei benachbarten Statorblöcken
gebildete Grenzflächen
sind in Bezug aufeinander zwischen den zwei benachbarten Segmenten
um einen Abstand Ld in Bewegungsrichtung der Läufer verschoben. Wenn ein Abstand
zwischen Endflächen
der Läuferblöcke als
L definiert wird und die Gesamtlänge
von einem Statorblock als L0 definiert wird, sind die Komponenten
derart angeordnet, dass Ld > L/3
und (L0 – Ld) > L/3 ist.
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Ein
Linearmotor gemäß noch einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung weist einen Stator auf,
der entlang einer geraden Linie in vorbestimmten Intervallen angeordnete
vorstehende Pole aufweist, drei Typen an Läuferzähnen, die gegenüber den
vorstehenden Polen angeordnet sind und als Magnetpole für drei Phasen
auf der Basis von Wechselstrom-Wicklungen für drei Phasen wirken, und einen Läufer mit
auf einer Oberfläche
von jedem der Läuferzähne angeordneten
Permanentmagneten, die gegenüber
dem Stator liegen, um abwechselnde Polaritäten bereitzustellen, wobei
der Läufer
entlang einer Ausdehnungsrichtung des Stators bewegbar ist. Der
Stator weist eine Vielzahl an in die Bewegungsrichtung der Läufer angeordneten
Statorblöcken
auf, so dass die vorstehenden Pole bei vorbestimmten Intervallen
gehalten werden. Jeder der Statorblöcke ist des Weiteren in zwei
Segmente in eine zur Bewegungsrichtung der Läufer senkrechte Richtung geteilt.
In zwei benachbarten Statorblöcken
gebildete Grenzflächen
sind in Bezug aufeinander zwischen den zwei benachbarten Segmenten
um einen Abstand Ld in die Bewegungsrichtung der Läufer verschoben.
Wenn ein Abstand zwischen Endflächen der
Läuferblöcke als
L definiert wird und die Gesamtlänge
von einem Statorblock als L0 definiert wird, sind die Komponenten
derart angeordnet, dass Ld > L/3
und (L0 – Ld) > L/3 ist.
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Vorzugsweise
sind die Komponenten des Linearmotors derart konfiguriert, dass
die Beziehungen Ld > L
und (L0 – Ld) > L erfüllt werden.
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Ein
Linearmotor gemäß noch einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist zwei Statoren auf,
wobei jeder an gegenüberliegenden
Oberflächen
davon in vorbestimmten Intervallen angeordnete vorstehende Pole
aufweist, wobei sich die Statoren parallel zueinander erstrecken,
drei Typen an als Magnetpole für
drei Phasen auf der Basis von Wechselstrom-Wicklungen für drei Phasen
wirkende Läuferblöcke und
einen Läufer
mit auf zwei Oberflächen von
jedem der Läuferblöcke angeordneten
Permanentmagneten, die gegenüber
den zwei Statoren liegen, um abwechselnde Polaritäten bereitzustellen, wobei
die Läufer
zwischen den zwei Statoren entlang einer Ausdehnungsrichtung der
Statoren bewegbar sind. Die zwei Statoren weisen jeweils eine Vielzahl an
in die Bewegungsrichtung der Läufer
angeordneten Statorblöcken
mit unterschiedlichen Längen
auf, so dass die vorstehenden Pole bei vorbestimmten Intervallen
gehalten werden. Wenn ein Minimalwert für einen Abstand zwischen in
den Statorblöcken
gebildeten Grenzflächen
als Ld definiert wird und ein Abstand zwischen Endflächen der
Läuferblöcke als
L definiert wird, sind die Komponenten derart angeordnet, dass Ld > L/3 ist.
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Ein
Linearmotor gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung weist zwei Statoren auf, wobei
jeder an gegenüberliegenden
Oberflächen
davon in vorbestimmten Intervallen angeordnete vorstehende Pole
aufweist, wobei sich die Statoren parallel zueinander erstrecken,
drei Typen an als Magnetpole für
drei Phasen auf der Basis von Wechselstrom-Wicklungen für drei Phasen
wirkende Läuferblöcke und
einen Läufer
mit auf zwei Oberflächen von
jedem der Läuferblöcke angeordneten
Permanentmagneten, die gegenüber
den zwei Statoren liegen, um abwechselnde Polaritäten bereitzustellen, wobei
die Läufer
zwischen den zwei Statoren entlang einer Ausdehnungsrichtung der
Statoren bewegbar sind. Die zwei Statoren weisen jeweils eine Vielzahl an
in die Bewegungsrichtung der Läufer
angeordneten Statorblöcken
auf, so dass die vorstehenden Pole bei vorbestimmten Intervallen
gehalten werden. Jeder der Statorblöcke ist des Weiteren in zwei
Segmente in eine zur Bewegungsrichtung der Läufer senkrechte Richtung geteilt.
Die zwei Statorblocksegmente weisen unterschiedliche Längen auf. Wenn
ein Minimalwert für
einen Abstand zwischen in den Statorblöcken gebildeten Grenzflächen als
Ld definiert wird und ein Abstand zwischen Endflächen der Läuferblöcke als L definiert wird, sind
die Komponenten derart angeordnet, dass Ld > L/3 ist.
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Ein
Linearmotor gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung weist einen Stator auf, der entlang
einer geraden Linie in vorbestimmten Intervallen angeordnete vorstehende
Pole aufweist, drei Typen an Läuferzähnen, die
gegenüber
den vorstehenden Polen liegen und als Magnetpole für drei Phasen
auf der Basis von Wechselstrom-Wicklungen für drei Phasen
wirken, und einen Läufer
mit auf einer Oberfläche
von jedem der Läuferzähne angeordneten
Permanentmagneten, die gegenüber
dem Stator liegen, um abwechselnde Polaritäten bereitzustellen, wobei
der Läufer
entlang einer Ausdehnungsrichtung des Stators bewegbar ist. Der
Stator weist eine Vielzahl an in die Bewegungsrichtung der Läufer angeordneten
Statorblöcken
auf, so dass die vorstehenden Pole bei vorbestimmten Intervallen
gehalten werden. Jeder der Statorblöcke ist des Weiteren in zwei Segmente
in eine zur Bewegungsrichtung der Läufer senkrechte Richtung geteilt.
Die zwei Statorblocksegmente weisen unterschiedliche Längen auf. Wenn
ein Minimalwert für
einen Abstand zwischen in den Statorblöcken gebildeten Grenzflächen als
Ld definiert wird und ein Abstand zwischen Endflächen der Läuferblöcke als L definiert wird, sind
die Komponenten derart angeordnet, dass Ld > L/3 ist.
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Vorzugsweise
sind die Komponenten des Linearmotors derart konfiguriert, dass
die Beziehung Ld > L
erfüllt
wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Beispielhafte
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung sind detailliert auf der Basis der folgenden
Figuren beschrieben, wobei:
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1 ein
Diagramm ist, das Ausführung
1 eines erfindungsgemäßen Linearmotors
darstellt;
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2 ein
Diagramm ist, das Ausführung
2 eines erfindungsgemäßen Linearmotors
darstellt;
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3 ein
Diagramm ist, das schematisch die Grundstruktur des Linearmotors
darstellt;
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4 ein
Diagramm ist, das zeigt, wie Permanentmagnete an einer Oberfläche eines
Läuferblocks
angeordnet sind;
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5 ein
Diagramm ist, das zeigt, wie Permanentmagnete an der Oberfläche eines
Läuferblocks
angeordnet sind;
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6 ein
Diagramm ist, das schematisch die Konfiguration eines Läufers im
Linearmotor darstellt;
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7 ein
Diagramm ist, das die Anordnung von Statoren im Linearmotor darstellt;
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8 ein
Diagramm ist, das schematisch die Grundstruktur eines Linearmotors
darstellt;
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9 ein
Diagramm ist, das zeigt, wie Permanentmagnete an einer Oberfläche eines
Zahns angeordnet sind;
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10 ein
Diagramm ist, das einen Strom zeigt, der durch Wechselstrom-Wicklungen
für drei Phasen
fließt;
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11 ein
Diagramm ist, das beobachtete Magnetflüsse zeigt, wenn Strom in eine
Richtung U, V→W
angelegt wird;
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12 ein
Diagramm ist, das beobachtete Magnetflüsse zeigt, wenn Strom in eine
Richtung V→U
angelegt wird;
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13 ein
Diagramm ist, das beobachtete Magnetflüsse zeigt, wenn Strom in eine
Richtung W→U,
V angelegt wird;
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14 ein
Diagramm ist, das beobachtete Magnetflüsse zeigt, wenn Strom in eine
Richtung U→V
angelegt wird;
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Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Erste Ausführungsform
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden mit Bezug auf die Zeichnungen
beschrieben.
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1 ist
ein Diagramm, das einen Linearmotor gemäß einer ersten Ausführungsform
darstellt. Ein Läufer 51 weist
eine ähnliche
Struktur wie diejenige in 3 auf. Läuferblöcke für eine U-Phase, eine
V-Phase und eine W-Phase, die den Läufer 51 bilden, sind
derart angeordnet, dass ein Abstand L zwischen den Endflächen der
Läuferblöcke beibehalten
wird. Demgegenüber
sind die Statoren 52a und 52b aus Statorblöcken, jeder
mit einer Länge
L0, zusammengesetzt und weisen auf ihren gegenüberliegenden Oberflächen in
vorbestimmten Intervallen angeordnete vorstehende Pole auf. Grenzflächen 65 sind
zwischen den Statorblöcken
gebildet, so dass die Grenzflächen 65 im
Stator 52a in Bezug auf die Grenzflächen 65 in Stator 52b um
Ld in die Bewegungsrichtung des Läufers 51 verschoben
sind. Für den
Abstand L zwischen den Endflächen
der Läuferblöcke, die
Gesamtlänge
L0 des Statorblocks und den Abstand Ld zwischen den Grenzflächen, wenn Ld > L und (L0 – Ld) > L ist, kreuzt ein
Magnetweg 62 die Grenzfläche 65 zweimal, einmal
im Stator 52a und einmal im Stator 52b in 12 und 14,
wobei die Magnetflussmenge minimiert ist. Wenn jedoch Ld > L und (L0 – Ld) > L ist, kreuzt der
Magnetweg 62 die Grenzfläche 65 nur einmal
im Stator 52b. Dies reduziert theoretisch die Geschwindigkeit
des Abfalls im Magnetfluss um die Hälfte und folglich die Schubkraftwelligkeit
um die Hälfte.
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Eine
detaillierte Beschreibung von Ld, L, L0 und der Menge an Schubkraftwelligkeit
wird bereitgestellt. (1) Für
Ld > L/3 und (L0 – Ld) > L/3 ist die Anzahl
an Kreuzungen zwischen den Grenzflächen 65 und die Anzahl
an Magnetwegen 62 die gleiche, wie diejenige, die erhalten
wird, wenn die Grenzflächen zwischen
den Statoren nicht in Bezug aufeinander verschoben sind. Folglich übt das Verschieben
der Grenzflächen 65 in
Bezug aufeinander keine Wirkung aus. Die maximale Amplitude der
Schubkraftwelligkeit ist die gleiche wie diejenige des herkömmlichen
Linearmotors. Demgegenüber
ist (2) für
L > Ld > L/3 und L > (L0 – Ld) > L/3 der Magnetweg 62 derart teilweise
gebildet, dass er die Grenzfläche 65 nicht kreuzt.
Dies reduziert weiter den Abfall in der Gesamtmenge an Magnetfluss,
verglichen mit Fall (1), in welchem der Magnetfluss 62 die
Grenzfläche 65 zweimal
kreuzt. Dies wiederum ermöglicht,
dass die maximale Amplitude der Schubkraftwelligkeit niedriger eingestellt
wird als diejenige des herkömmlichen Linearmotors.
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Außerdem kreuzt
(3) für
Ld > L und (L0 – Ld) > L der Magnetweg 62 die
Grenzfläche 65 höchstens einmal.
Dies reduziert die maximale Amplitude der Schubkraftwelligkeit bis
auf die Hälfte
derjenigen des herkömmlichen
Linearmotors.
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Zweite Ausführungsform
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2 ist
ein Diagramm, das einen Linearmotor gemäß einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt. Ein Stator 12 weist
in vorbestimmten Intervallen vorstehende Pole auf. Grenzflächen 65 in
den Stator 12 bildenden Statorblöcken sind in zwei Stufen geteilt,
die in Bezug aufeinander um Ld in Bewegungsrichtung (die Richtung,
in die sich der Stator 12 erstreckt) eines Läufers (nicht
dargestellt) verschoben. Der Stator 12 mit den aneinander
angrenzend liegenden Statorblöcken
ersetzt jeden der Statoren 52a und 52b unter Bildung
des Linearmotors in 3.
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Für den Abstand
L zwischen den Endflächen der
Läuferblöcke, die
Gesamtlänge
L0 eines Statorblocksegments, und den Abstand Ld zwischen den Grenzflächen, wenn
Ld > L und (L0 – Ld) > L ist, kann der Verbindungsbereich
zwischen der Grenzfläche 65 und
dem Magnetweg 62 um die Hälfte reduziert sein. Dies reduziert
theoretisch die Abfallgeschwindigkeit im Magnetfluss um die Hälfte und
folglich die Schubkraftwelligkeit um die Hälfte.
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Des
Weiteren kann, wenn der den Linearmotor in 8 bildende
Stator durch den Stator 12 in 2 ersetzt
wird und für
den Abstand L zwischen den Endflächen
der Läuferzähne, die
Gesamtlänge L0
des Statorblockelements und den Abstand Ld zwischen den Grenzflächen, Ld > L und (L0 – Ld) > L, der Verbindungsbereich
zwischen der Grenzfläche 65 und
dem Magnetweg 62 auf eine Hälfte reduziert sein. Dies reduziert
theoretisch die Abfallgeschwindigkeit im Magnetfluss um die Hälfte und
folglich die Schubkraftwelligkeit um die Hälfte.
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Eine
detaillierte Beschreibung wird für
Ld, L, L0 und die Größe der Schubkraftwelligkeit
bereitgestellt. (1) Für
Ld < L/3 und (L0 – Ld) < L/3 ist der Kreuzungsabschnitt
der Grenzfläche 65,
wo die Magnetwege 62 und 22 kreuzen, der gleiche
wie derjenige, der erhalten wird, wenn die Grenzflächen zwischen den
Statoren nicht in Bezug aufeinander verschoben sind. Folglich übt das Verschieben
der Grenzflächen 65 in
Bezug aufeinander keine Wirkung aus. Die maximale Amplitude der
Schubkraftwelligkeit ist die gleiche wie diejenige des herkömmlichen
Linearmotors. Demgegenüber
sind (2) für
L > Ld > L/3 und L > (L0 – Ld) > L/3 die Magnetwege 62 und 22 teilweise
derart gebildet, dass sie die Grenzfläche 65 nicht kreuzen.
Dies reduziert den Abfall in der Gesamtmenge des Magnetflusses im
Vergleich mit dem Fall (1), in welchem die Magnetwege 62 und 22 die
Grenzfläche 65 vollständig kreuzen.
Dies wiederum ermöglicht
es, dass die maximale Amplitude der Schubkraftwelligkeit geringer
eingestellt wird als diejenige des herkömmlichen Linearmotors. Außerdem ist
(3) für
Ld > L und (L0 – Ld) > L der Verbindungsquerschnitt
zwischen der Grenzfläche 65 und
den Magnetwegen 62 und 22 um die Hälfte reduziert.
Dies reduziert die maximale Amplitude der Schubkraftwelligkeit auf
so niedrig wie die Hälfte
von derjenigen des herkömmlichen
Linearmotors.
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In
der ersten und zweiten Ausführungsform kann
eine Reduktion der Schubkraftwelligkeit auf der Basis der Verschiebung
der Grenzflächen 65 in
die Bewegungsrichtung des Läufers
selbst dann erzielt werden, wenn einzelne Statorblöcke oder
Statorblocksegmente unterschiedliche Gesamtlängen aufweisen. In diesem Fall
ist der Abstand in die Bewegungsrichtung des Läufers zwischen einer Kombination
von zwei der gesamten zwischen den Statorblöcken oder Statorblocksegmenten
gebildeten Grenzflächen
als Ld definiert. Daraufhin übt,
wie es mit dem vorstehenden Linearmotor der Fall ist, (1) für Ld > L/3 die Verschiebung
der Grenzflächen 65 in
Bezug aufeinander keine Wirkung aus. (2) Für L > Ld > L/3
kann die Schubkraftwelligkeit reduziert werden. (3) Für Ld > L ist die maximale
Amplitude auf so niedrig wie die Hälfte von derjenigen des herkömmlichen
Linearmotors reduziert.