DE112004002360T5

DE112004002360T5 - Kernloser Linearmotor

Info

Publication number: DE112004002360T5
Application number: DE112004002360T
Authority: DE
Inventors: Tsuyoshi Yamato Moriyama; Ikuma Sagamihara Naruyoshi; Tomoyuki Hoshikawa
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 2003-12-09
Filing date: 2004-12-09
Publication date: 2008-03-20
Anticipated expiration: 2024-12-10
Also published as: WO2005057763A1; US20120175973A1; US20080048505A1; DE112004002360B4; KR100844759B1; KR20060101518A; US8110950B2

Abstract

Kernloser Linearmotor mit
einem befestigten Element und
einem beweglichen Element auf, das beweglich ist relativ zu dem befestigten Element,
wobei das befestigte Element ein Joch (51, 151) aufweist und Gruppen von Permanentmagneten (60), die an dem Joch befestigt sind, und
das bewegliche Element eine Spulenanordnung (3, 30) aufweist,
das Joch (51, 151) erste und zweite gegenüberliegende Jochteile (51A, 51B/151A, 151B) aufweist, die sich gegenseitig gegenüberliegen über einen ersten Abstand und gebildet sind aus magnetischen Materialien und einem Verbindungsjochteil (51C, 151C), das erste Enden der ersten und zweiten gegenüberliegenden Jochteile verbindet,
die Gruppen von Permanentmagneten (60) erste und zweite Gruppen von Permanentmagneten (60A, 60B) umfassen, die so angeordnet sind, dass sie den Oberflächen der ersten und zweiten gegenüberliegenden Jochteile (51A, 51B/151A, 151B) gegenüberliegen, wobei jede der ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten eine Vielzahl von Magneten entlang der longitudinalen Richtung des Jochs aufweist, in der...

Description

Die Erfindung betrifft einen kernlosen Linearmotor.
Ein kernloser Linearmotor ist ein Linearmotor von einer Art, bei der eine Spule nicht um den Kern gewickelt ist, das heißt ein Anker weist keinen Kern auf. Ein solcher kernloser Linearmotor weist Vorteile auf, wie, dass kein Versatz auftritt, eine Schubfluktuation klein ist, genaue Steuerung leicht ist und so weiter.
Kernlose Linearmotoren werden auf verschiedenen Gebieten eingesetzt, zum Beispiel Werkzeugmaschinen, Spritzgussmaschinen und Vorrichtungen zur Herstellung von Halbleitern.
Bei dem kernlosen Linearmotor, der offenbart ist in der Japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2002-165434 ist eine Halteplatte, an die eine Spule befestigt ist, angeordnet zwischen einem Paar Reihen von Permanentmagneten, die in geraden Linien angeordnet sind. Das Zusammenwirken der Magnetflüsse, die von einer Reihe der Permanentmagneten gerichtet sind zu der anderen Reihe von Permanentmagneten, und des in der Spule fließenden Stroms erzeugen Schub gemäß der Flemingschen Regel der linken Hand. Das bewegliche Element dieses kernlosen Linearmotors weist geringe Steifigkeit auf, da die Spule keinen Kern hat. Zur Erhöhung der niedrigen Steifigkeit wird nichtrostender Stahl, FRP (Faser verstärkter Kunststoff, eingetragene Marke der DuPont Corp.) oder anderes nichtmagnetisches Material mit einer hohen Steifigkeit flach auf den zwei Oberflächen der Halteplatte geformt und die Spule wird daran befestigt mit einem Kunststoff, um die Steifigkeit des beweglichen Elements zu gewährleisten.
Bei dem kernlosen Linearmotor mit der oben genannten Struktur liegt die Halteplatte der Spule jedoch in dem Weg des Magnetflusses der magnetischen Schaltung, so dass die Halteplatte nicht dick ausgeführt werden kann. Insbesondere bei dem kernlosen Linearmotor von der Art, bei der die Spule an den zwei Oberflächen der Halteplatte befestigt ist, ist, je größer die Dicke der Halteplatte ist, der Wirkungsgrad des Magnetflusses niedriger, der von den Permanentmagneten erzeugt wird, so dass die Halteplatte nicht dick ausgeführt werden kann und es gibt eine Grenze für die Verbesserung der Steifigkeit des beweglichen Elements in dessen Struktur. Auf diese Weise besteht der Nachteil, dass, wenn eine ausreichende Steifigkeit in der Halteplatte nicht gewährleistet werden kann, Vibration leicht entsteht, wenn der kernlose Linearmotor angetrieben wird und die Regelkreisversteifung nicht erhöht werden kann.
Bei dem kernlosen Linearmotor, der oben erklärt wurde, ist die Spule, die den Anker bildet an der Halteplatte mit einem Kunststoff befestigt mit einer niedrigen Wärmeleitfähigkeit und die Halteplatte ist aus nichtrostendem Stahl gefertigt oder anderem Material mit einer niedrigen Wärmeleitfähigkeit, so dass die Temperatur in dem kernlosen Linearmotor leicht ansteigt auf Grund der von der Spule erzeugten Wärme. Als ein Ergebnis treten Lageabweichungen von Komponenten des kernlosen Linearmotors auf wegen einer Temperaturänderung. Als ein Ergebnis ist es schwierig, Lagegenauigkeit des kernlosen Linearmotors zu gewährleisten. Vom Standpunkt der Wärmeabgabe wird vorzugsweise eine Aluminiumverbindung oder anderes Metall mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit verwendet für die Halteplatte; aber ein Metall mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit hat auch eine niedrigen elektrischen Widerstand im Vergleich zu nichtrostendem Stahl, etc., so dass zum Antrieb des kernlosen Linearmotors ein deutlich größerer Induktionsstrom erzeugt wird als im Fall der Verwendung von nichtrostendem Stahl. Eine Kraft in einer umgekehrten Richtung zu dem Schub wird erzeugt auf Grund des Zusammenwirkens dieses Induktionsstroms und des Magnetflusses der Magnete und die Fluktuation des Schubs hinsichtlich des beweglichen Elements in dem kernlosen Linearmotor wird groß. Von dem oben genannten Standpunkt ist eine Aluminiumverbindung oder anderes Metall mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit nicht geeignet für die Verwendung für die Halteplatte.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen kernlosen Linearmotor zu schaffen, der die Steifigkeit des Ankers verbessert und in der Lage ist, einen Temperaturanstieg auf Grund von Wärmeerzeugung einer Ankerspule zu unterdrücken.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Gewicht des oben genannten kernlosen Linearmotors zu reduzieren.
Der kernlose Linearmotor der vorliegenden Erfindung weist ein befestigtes Element und ein bewegliches Element auf, das beweglich ist relativ zu dem befestigten Element.
Bei einem kernlose Linearmotor gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das befestigte Element ein Joch auf und Gruppen von Permanentmagneten, die an dem Joch befestigt sind, und das bewegliche Element weist eine Spulenanordnung auf. Das bewegliche Element mit der Spulenanordnung bewegt sich zwischen den Gruppen von Permanentmagneten.
Bei einem kernlose Linearmotor gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das bewegliche Element ein Joch auf und Gruppen von Permanentmagneten, die in dem Joch angeordnet sind. Das befestigte Element weist eine Spulenanordnung auf. Die Gruppen von Permanentmagneten und das bewegliche Element mit dem Joch bewegen sich entlang einer longitudinalen Richtung der Spulenanordnung.
Das Joch weist erste und zweite gegenüberliegende Jochteile auf, die sich gegenseitig gegenüberliegen über einen ersten Abstand und gebildet sind aus magnetischen Materialien und einem verbindenden Jochteil, das erste Enden der ersten und zweiten gegenüberliegenden Jochteile verbindet.
Die Gruppen von Permanentmagneten umfassen erste und zweite Gruppen von Permanentmagneten, die so angeordnet sind, dass sie den Oberflächen der ersten und zweiten gegenüberliegenden Jochteile gegenüberliegen. Jede der ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten weist eine Vielzahl von Magneten entlang der longitudinalen Richtung des Jochs auf. In der Vielzahl von Magneten von jeder der ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten sind die magnetischen Pole der sich gegenseitig gegenüberliegenden Magnete entlang der longitudinalen Richtung des Jochs verschieden voneinander und die magnetischen Pole der Permanentmagnete entlang der longitudinalen Richtung des Jochs sind die gleichen.
Die Spulenanordnung weist mindestens drei Spulen auf, die beweglich angeordnet sind relativ zu den ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten entlang der longitudinalen Richtung des Jochs zwischen den ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten. Mindestens drei Spulen sind angeordnet und fest gewickelt in vielen Schichten und dann befestigt mit einem Binder. Die Endflächen anliegender Spulen sind miteinander verbunden über ein elektrisches Isolierelement.
Vorzugsweise ist weiter enthalten ein nichtmagnetisches Versteifungselement, das in den festen Abschnitt der Spule eingesetzt ist. Noch vorzugsweiser ist eine Öffnung, durch die ein Kühlmittel fließt, in dem Versteifungselement gebildet.
Noch vorzugsweiser ist das Versteifungselement beabstandet von den Flächen der ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten mit genau dem Abstand, bei dem die Dichte des Magnetflusses, die auf der Oberfläche des Versteifungselements vorkommt ½ oder weniger der Dichte des Magnetflusses der Magneten im Zentrum der Flächen der sich gegenüberliegenden ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten wird.
Die Ziele und Eigenschaften der oben erläuterten, vorliegenden Erfindung und weitere Ziele und Eigenschaften werden klarer aus der folgenden Beschreibung, die mit bezug auf die beigefügten Zeichnungen gegeben wird. Bevorzugte Ausgestaltungen des kernlosen Linearmotors gemäß der vorliegenden Erfindung werden mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.
1 ist eine perspektivische Ansicht, die die Struktur eines kernlosen Linearmotors einer ersten Ausgestaltung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine perspektivische Ansicht, die die Struktur eines beweglichen Elements in dem in 1 dargestellten kernlosen Linearmotor zeigt.
3 ist eine Seitenansicht des beweglichen Elements, das in 2 dargestellt ist.
4 ist eine geschnittene Ansicht entlang einer Ebene, die senkrecht ist zu den direkt wirkenden Richtungen des beweglichen Elements und einem befestigten Element in dem in 1 dargestellten kernlosen Linearmotor.
5 ist eine Darstellung zur Erklärung des Betriebs des in dem in 1 dargestellten kernlosen Linearmotors.
6 ist eine perspektivische Ansicht, die die Struktur des beweglichen Elements eines kernlosen Linearmotors einer zweiten Ausgestaltung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
7 ist eine Darstellung zur Erklärung des Betriebs des kernlosen Linearmotors mit dem in 6 dargestellten beweglichen Element.
8 ist eine Darstellung, die eine Änderung des kernlosen Linearmotors gemäß der zweiten Ausgestaltung zeigt.
9 ist eine geschnittene Ansicht, die ein Beispiel der Struktur eines kernlosen Linearmotors einer dritten Ausgestaltung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
10 ist eine geschnittene Ansicht, die ein weiteres Beispiel der Struktur eines Versteifungselements in dem kernlosen Linearmotor der dritten Ausgestaltung zeigt.
11 ist eine perspektivische Ansicht eines kernlosen Linearmotors einer vierten Ausgestaltung gemäß der vorliegenden Erfindung.
12 ist eine Seitenansicht des in 11 dargestellten kernlosen Linearmotors.
13 ist eine geschnittene Ansicht entlang der Ebene, die senkrecht ist zu den direkt wirkenden Richtungen des beweglichen Elements und dem befestigten Element in dem in 11 dargestellten kernlosen Linearmotor.
14 ist eine geschnittene Ansicht in einer horizontalen ebenen Richtung des beweglichen Elements und dem befestigten Element in dem in 11 dargestellten kernlosen Linearmotor.
15 ist eine geschnittene Ansicht, die ein Beispiel für ein Kühlverfahren in dem in 11 dargestellten kernlosen Linearmotor zeigt.
16 ist eine Darstellung, die eine Ausgestaltung eines kernlosen Linearmotors einer fünften Ausgestaltung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
17 ist eine Darstellung, die eine Ausgestaltung eines kernlosen Linearmotors einer sechsten Ausgestaltung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
18 ist eine geschnittene Ansicht, die die Struktur des beweglichen Elements und des befestigten Elements des in dem in 17 dargestellten kernlosen Linearmotors zeigt.
19 ist eine perspektivische Ansicht, die die Struktur eines kernlosen Linearmotors einer siebten Ausgestaltung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
20 ist eine perspektivische Ansicht, die die Struktur des beweglichen Elements in dem in 19 dargestellten kernlosen Linearmotor zeigt.
21 ist eine perspektivische Ansicht, die eine geschnittene Struktur des beweglichen Elements in dem in 19 dargestellten kernlosen Linearmotor zeigt.
22 ist eine perspektivische Ansicht, die die Struktur eines kernlosen Linearmotors einer achten Ausgestaltung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
23 ist eine Darstellung, die den Betrieb des in den 19-22 dargestellten kernlosen Linearmotors zeigt.
24 ist eine perspektivische Ansicht, die die Struktur eines kernlosen Linearmotors einer neunten Ausgestaltung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
25 ist eine Darstellung, die den Betrieb des in 24 dargestellten kernlosen Linearmotors zeigt.
26 ist eine Darstellung, die eine Änderung der achten Ausgestaltung zeigt.
27 ist eine perspektivische Ansicht, die die Struktur eines kernlosen Linearmotors einer zehnten Ausgestaltung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
28 ist eine perspektivische Ansicht, die die Struktur eines kernlosen Linearmotors einer elften Ausgestaltung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
29 ist eine geschnittene Seitenansicht des in 28 dargestellten kernlosen Linearmotors.
30 ist eine geschnittene Ansicht des in 28 dargestellten kernlosen Linearmotors.
31 ist eine Darstellung zur Erklärung des Betriebs des in 28 dargestellten kernlosen Linearmotors.
32 ist eine Darstellung zur Erklärung eines Beispiels für das Kühlverfahren des in 31 dargestellten kernlosen Linearmotors.
33 ist eine perspektivische Ansicht, die die Struktur eines kernlosen Linearmotors einer zwölften Ausgestaltung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
34 ist eine Darstellung, die die Ausgestaltung des kernlosen Linearmotors der zwölften Ausgestaltung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
35 ist eine geschnittene Ansicht, die die Struktur der Bewegung und befestigte Elemente des in 34 dargestellten kernlosen Linearmotors zeigt.
Ein kernloser Linearmotor 1 einer ersten Ausgestaltung gemäß der vorliegenden Erfindung wird erläutert mit Bezug auf die 1 bis 5.
1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Struktur eines kernlosen Linearmotors der ersten Ausgestaltung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Der kernlose Linearmotor 1 weist ein befestigtes Element 50 und ein bewegliches Element 2 auf, das beweglich ist relativ zu dem befestigten Element 50. Das befestigte Element 50 wirkt als ein Stator, wohingegen das bewegliche Element 2 als ein Anker wirkt.
Das befestigte Element 50 weist ein Joch 51 auf, eine erste Gruppe von Permanentmagneten 60A und eine zweite Gruppe von Permanentmagneten 60B. Die erste und zweite Gruppen von Permanentmagneten 60A und 60B werden alle zusammen als die Gruppe von Permanentmagneten 60 bezeichnet.
Das Joch 51 ist gebildet aus ersten und zweiten gegenüberliegenden Jochteilen 51A und 51B mit inneren Flächen, die sich gegenseitig gegenüberliegen und sich gegenüberliegen mit einem ersten Abstand D1 und einem verbindenden Jochteil 51C, das senkrecht angeordnet ist zu den Jochteilen 51A und 51B und erste Enden der Jochteile 51A und 51B verbindet entlang der direkt wirkenden Richtungen (oder longitudinalen Richtung des Jochs 51) A1 und A2. Die anderen Enden der ersten und zweiten gegenüberliegenden Jochteile 51A und 51B sind nicht verbunden sondern in offenem Zustand.
Äußere Flächen der ersten und zweiten gegenüberliegenden Jochteile 51A und 51B und/oder dem verbindenden Jochteil 51C sind befestigt an einer nicht dargestellten Basis, etc..
Die direkt wirkenden Richtungen (oder longitudinalen Richtung des Jochs 51) A1 und A2 sind Richtungen, in denen sich das bewegliche Element 2 hin und her bewegt zwischen den ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten 60A und 60B.
Die ersten und zweiten gegenüberliegenden Jochteile 51A und 51B und das verbindende Jochteil 51C sind vorzugsweise integral gefertigt aus Eisen oder einem anderen ferromagnetischen Material. Die ersten und zweiten gegenüberliegenden Jochteile 51A und 51B und das verbindende Jochteil 51C können als unterschiedliche Elemente und integral verbunden gebildet sein. Wenn diese als unterschiedliche Elemente auf diese Weise gebildet sind, kann eine Ausgestaltung zur Anwendung kommen von ferromagnetischen Elementen für die ersten und zweiten gegenüberliegenden Jochteile 51A und 51B und eines nicht magnetischen Elements für das verbindende Jochteil 51C. Vom Standpunkt der Gewichtsreduktion des kernlosen Linearmotors 1 kann Material für das verbindende Jochteil 51C eine Aluminiumlegierung oder anderes hochfestes, leichtgewichtiges Metall, ein verstärkter Kunststoff oder anderes nicht magnetisches Material sein.
Die ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten 60A und 60B sind (fest) angeordnet, dass sie den Oberflächen der ersten und zweiten gegenüberliegenden Jochteile 51A und 51B gegenüberliegen über einen zweiten Abstand D2.
Die erste Gruppe von Permanentmagneten 60A, die an dem ersten gegenüberliegenden Jochteil 51A angeordnet ist, weist eine Vielzahl von Permanentmagneten auf mit derselben Breite entlang der direkt wirkenden Richtungen A1 und A2. Diese Vielzahl von Permanentmagneten sind angeordnet in Richtung der gegenüberliegenden zweiten Gruppen von Permanentmagneten 60B entlang der direkt wirkenden Richtungen (oder longitudinalen Richtung des Jochs 51) A1 und A2, so dass die magnetischen Pole alternierend umgekehrt sind, das heißt die N-pol Magneten und die S-pol Magneten alternierend angeordnet sind. In der zweiten Gruppe von Permanentmagneten 60B, die an dem zweiten gegenüberliegenden Jochteil 51B angeordnet ist, so wie die erste Gruppe von Permanentmagneten 60A, sind eine Vielzahl von Permanentmagneten mit derselben Breite entlang der direkt wirkenden Richtungen A1 und A2 so angeordnet, dass die N-Pole und die S-Pole alternierend angeordnet sind.
In den direkt wirkenden Richtungen A1 und A2 sind die magnetischen Pole der gegenüberliegenden Permanentmagnete in den ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten 60A und 60B dieselben und die Länge von jedem Permanentmagnet ist L1.
2 und 3 sind perspektivische Ansichten, die die Struktur des beweglichen Elements 2 zeigen.
Das bewegliche Element 2 weist vorzugsweise eine Spulenanordnung 3, ein Versteifungselement 20, ein Halteelement 10 und Abstandhalter 25 auf.
Wie in 4 dargestellt werden die Spulenanordnung 3 und das Versteifungselement 20 in dem zweiten Abstand D2 zwischen den ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten 60A und 60B entlang den direkt wirkenden Richtungen A1 und A2 von einem nicht dargestellten Führungsmechanismus geführt, der an dem Halteelement 10 befestigt ist.
Das Halteelement 10 ist an einer in 4 dargestellten Position angeordnet, aber in 1 ist die Darstellung des Halteelements 10 unterdrückt zur Vereinfachung der Darstellung.
Das Halteelement 10 weist ein plattenartiges Element auf, das die Funktion hat, die Spulenanordnung 3 zu halten und ist zum Beispiel hergestellt aus nichtrostendem Stahl, Aluminiumlegierung oder einem anderen nicht magnetischen Material.
Die Spulenanordnung 3, die als der Anker des kernlosen Linearmotors 1 wirkt, ist gebildet aus ersten bis dritten Spulen 3A, 3B und 3C, an denen um 120° phasenverschobene Wechselströme anliegen. Die Spulen 3A, 3B und 3C weisen rechtwinklige Querschnitte auf und bilden eine hohle, zylindrische Form, die in 2 und 4 dargestellt ist.
Eine Länge a eines ersten Abschnitts der Oberfläche von jeder der Spulen 3A, 3B und 3C gegenüber den ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten 60A und 60B ist länger als eine Länge b eines zweiten Abschnitts, der senkrecht ist zu dem ersten Abschnitt. Der Grund für die größere Länge a des ersten Abschnitts ist, dass die Anzahl der Kreuzungen der Magnetflüsse der ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten 60A und 60B erhöht werden soll. Wie die Länge a des ersten Abschnitts und die Länge b des zweiten Abschnitts bestimmt wird durch Beachtung auch wie die vertikalen und horizontalen Längen des Versteifungselements 20 zu fertigen sind, um der Steifigkeit des Versteifungselements 20 einen vorbestimmten Wert zu geben. Dies ist weil zum Beispiel, wenn das Versteifungselement 20 zu flach und dünn gefertigt wird, die Steifigkeit des Versteifungselements 20 nicht weiter erhalten werden kann.
Die dreiphasigen Spulen 3A, 3B und 3C sind nicht um den Kern gewickelt. Entsprechend ist dieser kernlose Linearmotor 1 ein kernloser Linearmotor. Die Wicklungsrichtungen der Spulen 3A, 3B und 3C sind alle dieselben.
Die Spulen 3A, 3B und 3C werden erhalten durch Beschichten eines nassen Binders auf leitenden Drähten, die bedeckt sind zum Beispiel mit einem elektrisch isolierenden Material 9, wobei diese angeordnet und gewickelt sind in vielen Schichten in einem hohl zylindrischen Zustand, um so das Versteifungselement 20 zu umgeben, und vulkanisieren und härten des Binders. Nach getrenntem Herstellen des rechtwinkligen Querschnitts werden hohl zylindrisch geformte Spulen 3A, 3B und 3C, die Endflächen der anliegenden Spulen 3A, 3B und 3C miteinander verbunden mit dem nicht magnetischen, elektrisch isolierenden Material 9. Das elektrisch isolierende Material 9 ist zum Beispiel ein Glasepoxikunststoff oder eine mit Hartalumit behandelte Aluminiumlegierung.
Indem die Spulen 3A, 3B und 3C mit dieser Ausgestaltung versehen werden, selbst in einem Fall, in dem das Versteifungselement 20 nicht vorgesehen ist, kann eine große zweite Bewegung in dem Querschnitt erhalten werden und die Steifigkeit der Spule, insbesondere die Biegesteifigkeit und die Schubsteifigkeit, erhöht sich.
Wenn das Versteifungselement 20 vorgesehen ist, ist die Steifigkeit der Spulenanordnung 3 weiter verbessert. Das Versteifungselement 20 ist nämlich vorgesehen um der Spu lenanordnung 3 die erforderliche Steifigkeit zu geben. Das Versteifungselement 20 ist als säulenartiges Element hergestellt mit einem rechtwinkligen Querschnitt, wie dargestellt in 2 und 4. Die äußeren Umfangsabmessungen stimmen überein mit den Abmessungen der inneren Wände der hohlen Abschnitte der Spulen 3A, 3B und 3C. Das Element ist eingepasst in die hohlen Abschnitte (inneren Wände) der hohl zylindrischen Spulen 3A, 3B und 3C und trägt die Spulen 3A, 3B und 3C.
Das Versteifungselement 20 ist nicht in dem magnetischen Feld gelegen zwischen den ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten 60A und 60B und der Spulenanordnung 3 und reduziert deshalb nicht das magnetische Feld zwischen den ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten 60A und 60B und der Spulenanordnung 3 und verzerrt nicht das Profil des Magnetfelds.
Nachdem das Versteifungselement 20 eingepasst ist in den hohlen Abschnitt der Spulenanordnung 3 (Spulen 3A, 3B und 3C) werden das Versteifungselement 20 und die Spulenanordnung 3 befestigt mit einem elektrisch isolierenden Material, das dasselbe ist wie das elektrisch isolierende Material 9, das verwendet wird für die Verbindung der anliegenden Spulen 3A, 3B und 3C. Auf diese Weise kann die Spulenanordnung 3 vorab mit einer vorbestimmten Präzision gefertigt werden, so dass der Zusammenbau des Versteifungselements 20 und der Spulenanordnung 3 sehr leicht ist.
Das Versteifungselement 20 ist aus einem nicht magnetischen, elektrisch isolierenden Material gebildet. Als das nicht magnetische, elektrisch isolierende Material, das für das Versteifungselement 20 verwendet wird, kann zum Beispiel nichtrostender Stahl, Kohlenstoffgraphit, eine Aluminiumlegierung oder eine Kupferlegierung verwendet werden.
Das Versteifungselement 20 weist zusätzlich zur Funktion des Erhöhens der Steifigkeit der Spulenanordnung 3 die Funktion der Abgabe von der Wärme auf, die in den Spulen 3A, 3B und 3C erzeugt wird, nach aussen von der Spulenanordnung 3 mit einem hohem Wirkungsgrad. Von diesem Standpunkt wird vorzugsweise ein Material mit einer möglichst hohen Wärmeleitfähigkeit verwendet für das Versteifungselement 20. Ein Metall wie Aluminiumlegierung oder eine Kupferlegierung ist optimal als das Material des Versteifungselements 20.
Auf diese Weise hat das Versteifungselement 20 zusätzlich zur Funktion des Erhöhens der Steifigkeit der Spulenanordnung 3 die Funktion der Abgabe von Wärme zur Abgabe der Wärme in der Spulenanordnung 3.
Das Versteifungselement 20 ist wie gewünscht gewichtsreduziert. Von diesem Standpunkt wird auch gewünscht, das Gewicht des Versteifungselements 20 zu reduzieren. Für das Versteifungselement 20 wird ein nicht magnetisches, hoch wärmeleitendes und leichtgewichtiges Material, zum Beispiel eine Aluminiumlegierung bevorzugt.
Wie in 3 dargestellt ist das Versteifungselement 20 länger als die gesamte Länge in longitudinaler Richtung der Spulenanordnung 3 in der direkt wirkenden Richtungen A1 und A2. Enden 20e das Versteifungselement 20 springen vor von den zwei Enden der Spulenanordnung 3. Die zwei Enden 20e das Versteifungselement 20 sind befestigt an dem Halteelement 10 über die Abstandhalter 25 mittels Halteeinrichtungen, zum Beispiel Bolzen 30. Wenn das Versteifungselement 20 an dem Halteelement 10 über die Abstandhalter 25 befestigt wird, hält das Halteelement 10 die gegenüberliegenden äußeren Umfangsflächen der Spulenanordnung 3 über ihre gesamten Oberflächen.
Durch Aufprägen einer solchen Struktur auf den kernlosen Linearmotor 1 wird die von den Spulen 3A, 3B und 3C erzeugte Wärme übergeleitet auf das Versteifungselement 20 und kann zu dem Halteelement 10 geleitet werden über die Abstandhalter 25 an den zwei Seiten der Spulen 3A, 3B und 3C.
Auf diese Weise haben die Abstandhalter 25 zusätzlich zur Funktion des Befestigens des Versteifungselements 20, Halten der Spulenanordnung 3 an dem Halteelement 10, die Funktion des Überleitens der Wärme der Spulen 3A, 3B und 3C an das Halteelement 10. Die Abstandhalter 25 sind wie gewünscht aus einem Material gefertigt, das nicht magnetisch ist auf dieselbe Weise wie das Versteifungselement 20 und hoch wärmeleitend ist zusätzlich zu der mechanischen Festigkeit zur Befestigung des Versteifungselements 20 an das Halteelement 10. Zudem ist ein leichtgewichtiges Material und eine hohe mechanische Struktur bevorzugt. Als das Material der Abstandhalter 25 wird zum Beispiel eine Aluminiumlegierung vorzugsweise verwendet.
Von dem Versteifungselement 20 und den Abstandhaltern 25 kann die in den Spulen 3A, 3B und 3C erzeugte Wärme zu dem Halteelement 10 geleitet werden. Zudem wird es möglich die in den Spulen 3A, 3B und 3C erzeugte Wärme nach aussen des Linearmotors 1 zu strahlen von dem Halteelement 10 mit hoher Effizienz.
Wie in 4 dargestellt sind der erste Abstand D1 zwischen den ersten und zweiten gegenüberliegenden Jochteilen 51A und 51B und der zweite Abstand D2 zwischen den ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten 60A und 60B groß genug gemacht um den folgenden Bedingungen zu genügen.

1. Die Spulenanordnung 3 und das Versteifungselement 20 können sich bewegen zwischen den ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten 60A und 60B, die sich gegenüber liegen dazwischen über den zweiten Abstand D2 und angeordnet sind auf gegenüber liegenden Oberflächen der ersten und zweiten gegenüberliegenden Jochteilen 51A und 51B.
2. Abmessungen des Versteifungselements 20 sind dick genug zur Gewährleistung der Steifigkeit.
3. Die Größe ist bis zu einem Maß, das jeden Einfluss des Magnetflusses von den ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten 60A und 60B verhindert, die angeordnet sind an Positionen, die den ersten und zweiten Jochteilen 51A und 51B gegenüber liegen.

Gegenüber liegende Oberflächen 60f der gegenüberliegenden ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten 60A und 60B liegen gegenüber den äußeren Umfangsflächen 3f der Spulenanordnung 3 über einen vorbestimmten Abstand. Die gegenüber liegende Oberflächen 60f und äußeren Umfangsflächen 3f der Spulen 3A, 3B und 3C sind im wesentlichen parallel. Der Abstand zwischen den gegenüber liegende Oberflächen 60f der ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten 60A und 60B und der inneren Oberfläche der Spulenanordnung 3 ist eingestellt auf Ld.
Der Abstandhalter 25 ist in 4 nicht dargestellt.
Wie in 5 dargestellt sind die Längen (Breiten) L2 der Spulen 3A, 3B und 3C gleich. Die Längen Lm = (2 × L1) des anliegenden Paars von (zwei) Permanentmagneten N und S, die anliegen in der direkt wirkenden Richtungen A1 und A2 der ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten 60A und 60B und die Abmessungen Lc = (3 × L2) der drei Spulen 3A, 3B und 3C stimmen im wesentlichen überein. Die Breiten L2 der Spulen 3A, 3B und 3C sind kürzer als die Breiten L1 von jedem Permanentmagnet.
Der Betrieb des kernlosen Linearmotors 1 wird erklärt mit Bezug auf 5.
Der Magnetfluss BF von den sich gegenüberliegenden ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten 60A und 60B geht von einem der ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten 60A und 60B zu dem Anderen, da die Polungen der magnetischen Pole der sich gegenüberliegenden Permanentmagneten dieselben sind, geht aber vor allem zu den anliegenden Permanentmagneten N und S. Dieser Magnetfluss wird eine Kraft, die das bewegliche Element 2 entlang der direkt wirkenden Richtungen A1 und A2 bewegen.
Der Magnetfluss BF der ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten 60A und 60B wird hauptsächlich verteilt nahe deren Oberflächen 60f und erreichen nicht leicht das Versteifungselement 20 innerhalb der Spulen 3A, 3B und 3C.
Wenn dreiphasige Wechselströme der U-Phase, V-Phase und W-Phase, die in Phase um 120° versetzt sind, an die dreiphasigen Spulen 3A, 3B und 3C angelegt werden, sind die Richtungen der Ströme, die in den Spulen 3A, 3B und 3C fließen auf der ersten gegenüberliegenden Jochteil 51A Seite und die Richtung der Ströme, die in den Spulen 3A, 3B und 3C fließen auf der zweiten gegenüberliegenden Jochteil 51B Seite umgekehrt und die Richtung des Magnetflusses BF, der durch die Spulen 3A, 3B und 3C geht auf der zweiten gegenüberliegenden Jochteil 51B Seite wird umgekehrt. Als ein Ergebnis werden auf der ersten gegenüberliegenden Jochteil 51A Seite und auf der zweiten gegenüberliegenden Jochteil 51B Seite Schübe mit derselben Richtung relativ zu dem beweglichen Element 2 (Spulen 3A, 3B und 3C) erzeugt.
Wenn dreiphasige Wechselströme der U-Phase, V-Phase und W-Phase, die in Phase um 120° versetzt sind, an die dreiphasigen Spulen 3A, 3B und 3C angelegt werden, werden magnetische Felder, die in Phase um 120° versetzt sind, erzeugt auf Grund der elektromagnetischen Induktion und ein Induk tionsstrom fließt in dem Versteifungselement 20. Wenn das Versteifungselement 20 zum Beispiel aus einer Aluminiumlegierung oder einem anderen Metall mit einem niedrigen elektrischen Widerstand hergestellt wird, fließt ein großer Induktionsstrom in dem Versteifungselement 20. Zu dieser Zeit, wenn die magnetische Flussdichte der Magnetfelder der ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten 60A und 60B, die das Innere der Spulen 3A, 3B und 3C erreichen, hoch ist, wird eine Kraft in der umgekehrten Richtung zum Schub zum Bewegen des beweglichen Elements 2 erzeugt. Um die Erzeugung von Kraft in der umgekehrten Richtung zum Schub auf diese Weise zu vermeiden, ist es erforderlich, genau die Größe des Abstands (dritter Abstand) Ld zwischen den Oberflächen 60f der ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten 60A und 60B und den Oberflächen 20f des Versteifungselements 20 gegenüber diesen zu gewährleisten.
Wenn eine Aluminiumlegierung verwendet wird für das Versteifungselement 20 ist zu sehen, dass der Abstand Ld so eingestellt ist, dass die Dichte des magnetischen Flusses BF, die an die Oberflächen 20f des Versteifungselements 20 angelegt wird, ½ oder weniger wird der Dichte des magnetischen Flusses an dem Zentrum der Oberflächen 60f der ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten 60A und 60B. Der Einfluss auf Grund der oben erklärten Nachteile wird beinahe null.
Entsprechend dem kernlosen Linearmotor 1 der ersten Ausgestaltung, selbst wenn das bewegliche Element 2, das als Anker wirkt, kernlos ist, wird es durch Ausgestalten der Spulen 3A, 3B und 3C nach dem oben genannten Verfahren möglich die Steifigkeit des beweglichen Elements 2 mit Spulen 3A, 3B und 3C zu erhöhen. Weiter wird es vorzugsweise möglich, durch Vorsehen des nicht magnetischen Versteifungselements 20 die Steifigkeit der Spulen 3A, 3B und 3C schnell zu erhöhen und entsprechend des beweglichen Elements 2. Als ein Ergebnis wird es möglich, wenn der Antrieb des kernlosen Linearmotors 1 so gesteuert wird, dass um 120° phasenverschobene Wechselströme an den Spulen 3A, 3B und 3C anliegen und das bewegliche Element 2 bewegt wird in den direkt wirkenden Richtungen A1 und A2, die Regelkreisverstärkung des kernlosen Linearmotors 1 zu erhöhen. Wenn dieser kernlose Linearmotor 1 verwendet wird, wird es möglich, mit der Lagesteuerung in einem Nanometer (nm) Widerstandsbereich zu äußerer Störung umzugehen.
Durch Bringen der 3-phasigen Spulen 3A, 3B und 3C (Spulenanordnung 3) in einen hohlzylindrischen Zustand und Anordnen der Spulenanordnung 3 zwischen den gegenüber liegenden ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten 60A und 60B, selbst wenn ein hoher Induktionsstrom fließt, wenn zum Beispiel Aluminium, eine Aluminiumlegierung oder anderes Material mit einem niedrigen elektrischen Widerstand verwendet wird für das Versteifungselement 20, wird der Einfluss des Magnetflusses BF von den ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten 60A und 60B in den Spulen 3A, 3B und 3C sehr klein, so dass die Erzeugung von Kraft in die umgekehrte Richtung zu dem Schub des beweglichen Elements 2 unterdrückt werden kann auf die niedrigste Grenze. Als ein Ergebnis kann die Schubfluktuation des kernlosen Linearmotors 1 größtenteils unterdrückt werden.
Wenn das Versteifungselement 20 zum Beispiel aus einer Aluminiumlegierung, Kupferlegierung oder anderem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit hergestellt wird, wird die in den Spulen 3A, 3B und 3C erzeugte Wärme durch das Versteifungselement 20 und die Abstandhalter 25 zu dem Halteelement 10 geleitet, so dass die Wärme der Spulen 3A, 3B und 3C mit hohem Wirkungsgrad nach außen abgegeben wird von dem beweglichen Element 2. Als ein Ergebnis kann der Temperaturanstieg des gesamten kernlosen Linearmotors 1 unterdrückt werden und es wird möglich eine Verringerung der La gegenauigkeit auf Grund der Wärmeverformung der Komponenten des kernlosen Linearmotors 1 auf Grund des Temperaturanstiegs zu verhindern.
Wenn eine Aluminiumlegierung, Kupferlegierung oder ein anderes Material mit einem niedrigen elektrischen Widerstand für das Versteifungselement 20 verwendet wird, im Vergleich mit dem Fall, in dem ein Material mit einem hohen elektrischen Widerstand für das Versteifungselement 20 verwendet wird, kann die gegenseitige Induktion zwischen den Spulen 3A, 3B und 3C und dem Versteifungselement 20 klein gemacht werden und die Reduktion der Erwiderung auf Grund der gegenseitigen Induktion kann verhindert werden. Mit anderen Worten, die elektrische Erwiderung des kernlosen Linearmotors 1 kann verbessert werden.
Wenn eine Aluminiumlegierung oder ein anderes Material mit einer niedrigen Wichte für das Versteifungselement 20 verwendet wird, kann das Versteifungselement 20 leichter gemacht werden. Wenn ein Material mit einer niedrigen Wichte für den Verbindungsabschnitt 51C verwendet wird, kann der gesamte kernlose Linearmotor 1 weiter im Gewicht erleichtert werden.
Ein kernloser Linearmotor 1 einer zweiten Ausgestaltung gemäß der vorliegenden Erfindung wird erläutert mit Bezug auf die 6 und 7.
6 ist eine perspektivische Ansicht, die die Struktur des beweglichen Elements des kernlosen Linearmotors der zweiten Ausgestaltung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Die grundsätzliche Ausgestaltung eines kernlosen Linearmotors 1A der zweiten Ausgestaltung ist dieselbe wie der kernlose Linearmotor 1 der ersten Ausgestaltung. In 6 werden die selben Bezugszeichen gebraucht für die selben Merkmale wie die der ersten Ausgestaltung, die mit Bezug auf die 1 bis 5 erklärt wurden.
Ein bewegliches Element 2A des in 6 gezeigten kernlosen Linearmotors 1A weist eine Spulenanordnung 30 auf, die aus zwei Spulengruppen gebildet ist, die aus 3-phasigen Spulen 3A1, 3B1 und 3C1 einer ersten Gruppe und 3-phasigen Spulen 3A2, 3B2 und 3C2 einer zweiten Gruppe besteht.
Die erste Spule 3A1 der ersten Gruppe und die erste Spule 3A2 der zweiten Gruppe sind nebeneinander angeordnet, die zweite Spule 3B1 der ersten Gruppe und die zweite Spule 3B2 der zweiten Gruppe sind nebeneinander angeordnet und die dritte Spule 3C1 der ersten Gruppe und die dritte Spule 3C2 der zweiten Gruppe sind nebeneinander angeordnet. Die erste Spule 3A2 der zweiten Gruppe und die zweite Spule 3B1 der ersten Gruppe sind nebeneinander angeordnet und die zweite Spule 3B2 der zweiten Gruppe und die dritte Spule 3C1 der ersten Gruppe sind nebeneinander angeordnet.
Die 3-phasigen Spulen 3A1, 3B1 und 3C1 der ersten Gruppe und die 3-phasigen Spulen 3A2, 3B2 und 3C2 der zweiten Gruppe weisen die selbe Ausgestaltung auf, wie die der 3-phasigen Spulen 3A, 3B und 3C in dem Linearmotor der ersten Ausgestaltung, die mit Bezug auf die 1 bis 5 erklärt wurden. Auch die Spulenanordnung 30 in dem kernlosen Linearmotor der zweiten Ausgestaltung wird gebildet mit demselben Verfahren, wie das Verfahren zur Bildung der Spulenanordnung 3 in dem kernlosen Linearmotor der ersten Ausgestaltung.
Der Betrieb des kernlosen Linearmotors 1A der zweiten Ausgestaltung wird erklärt mit Bezug auf 7.
Die 3-phasigen Spulen 3A1, 3B1 und 3C1 der ersten Gruppe und die 3-phasigen Spulen 3A2, 3B2 und 3C2 der zweiten Gruppe liegen gegenüber zwei Paaren von Permanentmagneten, zum Beispiel einem ersten N-poligen Permanentmagneten N1, einem ersten S-poligen Permanentmagneten S1, einem zweiten N-poligen Permanentmagneten N2 und einem zweiten S-poligen Permanentmagneten S2.
In den direkt wirkenden Richtungen A1 und A2 sind zum Beispiel die Abmessungen der vier Permanentmagneten des ersten N-poligen Permanentmagneten N1, ersten S-poligen Permanentmagneten S1, zweiten N-poligen Permanentmagneten N2 und zweiten S-poligen Permanentmagneten S2 in der longitudinalen Richtung des Jochs 51 (direkt wirkende Richtungen A1 und A2) und die Abmessungen der 6 Spulen der ersten und zweiten Gruppe im wesentlichen dieselben.
Die 3-phasigen Spulen 3A2, 3B2 und 3C2 der zweiten Gruppe bestimmen die Richtung der Wicklung der Spulen und legen 3-phasigen Wechselstrom an von einer nicht dargestellten Stromquelle, um so magnetische Felder zu erzeugen mit umgekehrten Phasen mit Bezug auf die 3-phasigen Spulen 3A1, 3B1 und 3C1 der ersten Gruppe, das heißt mit Phasenunterschieden von 180°.
Um umgekehrte Phasenbeziehungen aufzuprägen auf die magnetischen Felder, die erzeugt wurden von den 3-phasigen Spulen 3A2, 3B2 und 3C2 der zweiten Gruppe und den 3-phasigen Spulen 3A1, 3B1 und 3C1 der ersten Gruppe können die Wicklungsrichtungen der 3-phasigen Spulen 3A2, 3B2 und 3C2 der zweiten Gruppe und der 3-phasigen Spulen 3A1, 3B1 und 3C1 der ersten Gruppe umgekehrt sein und 3-phasige Wechselströme mit der selben Phase können angelegt werden an die Spulen der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe oder das Verbindungsverfahren der Spulen kann geändert werden.
Beispielsweise werden, wenn die Wicklungsrichtungen der 3-phasigen Spulen 3A1, 3B1 und 3C1 der ersten Gruppe und die 3-phasigen Spulen 3A2, 3B2 und 3C2 der zweiten Gruppe dieselben sind, die 3-phasigen Wechselströme der U-Phase, V-Phase und W-Phase angelegt an die 3-phasigen Spulen 3A1, 3B1 und 3C1 der ersten Gruppe und 3-phasigen Wechselströme der umgekehrten U-Phase (-U-Phase), umgekehrten V-Phase (-V-Phase) und umgekehrten W-Phase (-W-Phase), die sich in den Phasen von den oben genannten 3-phasigen Wechselströmen um 180° unterscheiden, werden an die 3-phasigen Spulen 3A2, 3B2 und 3C2 der zweiten Gruppe angelegt. Auf Grund dessen werden magnetische Felder in umgekehrten Richtungen erzeugt in den anliegenden Spulen 3A1, 3A2, in den anliegenden Spulen 3B1 und 3B2 und in den anliegenden Spulen 3C1 und 3C2.
Diese magnetischen Felder sind in umgekehrten Phasenbeziehungen, so dass Magnetflüsse magnetischer Felder sich gegenseitig unterdrücken. Als ein Ergebnis kann der Induktionsstrom, der in dem in die Spulen eingepassten Versteifungselement 20 erzeugt wird, unterdrückt werden. Auf diese Weise kann der Induktionsstrom, der in dem Versteifungselement 20 fließt, unterdrückt werden, so dass der Abstand zwischen dem Versteifungselement 20 und den ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten 60A und 60B verkürzt werden kann.
Zudem kann der exzessive Stromverlust in dem Versteifungselement 20 gesenkt werden und die Reduktion der Effizienz des kernlosen Linearmotors 1A auf Grund des exzessiven Stromverlusts kann verhindert werden.
In dem kernlosen Linearmotor 1A der zweiten Ausgestaltung sind die Magnetflüsse von den Inneren der anliegenden Spulen 3A1 und 3A2, anliegenden Spulen 3B1 und 3B2 und Spulen 3C1 und 3C2 in umgekehrter Phasenbeziehung unterdrückt, so dass die Störung hinsichtlich der von den ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten 60A und 60B gebildeten magnetischen Felder reduziert werden kann und die magneti sche Sättigung des Jochs 51, insbesondere der ersten und zweiten sich gegenüberliegenden Jochteile 51A und 51B auf Grund der von den Spulen der ersten und zweiten Gruppen erzeugten Magnetflüsse, verhindert werden kann.
Eine Modifikation des kernlosen Linearmotors 1A der zweiten Ausgestaltung wird erklärt mit Bezug auf 8.
In einem kernlosen Linearmotor 18, wie dargestellt in 8 sind die Abmessungen der Sätze von anliegenden Spulen 3A1 und 3A2, Spulen 3B1 und 3B2 und Spulen 3C1 und 3C2 im wesentlichen dieselben wie die Abmessungen von zwei anliegenden Permanentmagneten S und N in der ersten und zweiten Gruppe von Permanentmagneten 60A und 60B. Die Sätze von Spulen sind so angeordnet, dass die linken und rechten Permanentmagneten sich in der Phase unterscheiden mit π/3 Radians (60°) oder sich in der Phase unterscheiden von einem Satz Permanentmagneten mit 2π/3 Radians (120°).
Durch Erzeugen des magnetischen Felds in jeder Spule auf dieselbe Weise wie bei dem kernlosen Linearmotor 1A der zweiten Ausgestaltung gibt der in 8 dargestellte kernlose Linearmotor 1B die selbe Art von Betrieb und Wirkung wie die des kernlosen Linearmotors 1A der zweiten Ausgestaltung.
Bei der Ausgestaltung der in 8 dargestellten Spulen sind jede zwei Spulen als ein Satz gebildet und die Sätze sind getrennt voneinander, so dass die in den Spulen erzeugte Wärme leicht abgegeben werden kann.
9 ist eine geschnittene Ansicht, die einen kernlosen Linearmotor einer dritten Ausgestaltung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Bei einem kernlosen Linearmotor 10 der dritten Ausgestaltung sind erste und zweite Gruppen von Permanentmagneten 60A und 60B, Spulenanordnungen 3 und 30, Joch 51, etc. dieselben, wie die der ersten und zweiten oben erklärten Ausgestaltungen. Im Folgenden werden nur Einzelheiten erklärt, die exklusiv für die dritte Ausgestaltung sind.
Bei den kernlosen Linearmotoren der ersten und zweiten Ausgestaltungen weist das Versteifungselement 20 einen festen, rechtwinkligen Querschnitt auf. Um die Wärmeabgabeeigenschaft weiter zu verbessern, ist eine Durchgangsöffnung 20Ca, die entlang der direkt wirkenden Richtungen A1 und A2 eindringt, in einem Versteifungselement 20C des in 9 dargestellten, kernlosen Linearmotors 10 gebildet. Mit der Durchgangsöffnung 20Ca ist die Fläche der inneren Oberfläche des Versteifungselements 20C, das in Anlage kommt mit dem Kühlmedium, zum Beispiel der Luft, vergrößert, so dass die in den Spulen erzeugte Wärme leicht abgegeben werden kann.
Das Versteifungselement 20C bewegt sich entlang der direkt wirkenden Richtungen A1 und A2 als einem Abschnitt des beweglichen Elements 2, so dass durch durchfließende Luft durch die Durchgangsöffnung 20Ca zu dieser Zeit die Wärme der Spulenanordnungen 3 und 30 abgegeben werden kann.
Wenn Luft oder ein anderes Kühlmedium zwangsweise in die Durchgangsöffnung 20Ca eingeführt wird, steigt die Kühlwirkung weiter an.
Die Funktion des Erhöhens der Steifigkeit der Spulenanordnungen 3 und 30 durch das Versteifungselement 20C ist dieselbe, wie die der ersten und zweiten Ausgestaltungen.
Durch Bilden der Durchgangsöffnung 20Ca in dem Versteifungselement 20C wird das Versteifungselement 20C leichter im Gewicht als das feste Versteifungselement 20 und das bewegliche Element 2 wird leichter im Gewicht.
10 ist eine geschnittene Ansicht, die ein weiteres Beispiel der Struktur des Versteifungselements in dem kernlosen Linearmotor der dritten Ausgestaltung zeigt.
Bei einem Versteifungselement 20D in einem in 10 dargestellten, kernlosen Linearmotors 1D ist eine Durchgangsöffnung 20Da, die entlang der direkt wirkenden Richtungen A1 und A2 verläuft, gebildet und Wärme abgebende Finnen 20Df sind auf der inneren Wand der Durchgangsöffnung 20Da gebildet. Mit der Bildung der Finnen 20Df wird die Fläche, die in Anlage kommt mit dem Kühlmedium in dem Versteifungselement 20C groß, und Wärme kann weiter effizient abgegeben werden in Vergleich mit dem Fall der Verwendung des in 9 dargestellten Versteifungselements 20C.
Ein kernloser Linearmotor einer vierten Ausgestaltung gemäß der vorliegenden Erfindung wird erläutert mit Bezug auf die 11 bis 15.
In 11 weist ein kernloser Linearmotor 100 ein bewegliches Element 150 und ein befestigtes Element 101 auf. Der Linearmotor 100 der vierten Ausgestaltung ist anders als die ersten bis dritten Ausgestaltungen. Das befestigte Element 101 wirkt als der Anker und das bewegliche Element 150 wirkt als der Stator. Das bewegliche Element 150 mit einem Joch 151 und ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten 106A und 106B bewegt sich nämlich relativ in den direkt wirkenden Richtungen A1 und A2 zu dem befestigten Element 101.
Das befestigte Element 101 weist eine Spulenanordnung 103 auf, ein Versteifungselements 120 zur Versteifung der Spulenanordnung 103 durch Erhöhen der Steifigkeit der Spulen anordnung 103 und ein Halteelement 110 zum Halten der Spulenanordnung 103 und des Versteifungselements 120.
Das Halteelement 110 ist aus einem plattenförmigen Element gefertigt auf dieselbe Weise, wie das Halteelement 10 der ersten bis dritten Ausgestaltungen und ist gefertigt aus zum Beispiel nichtrostendem Stahl, einer Aluminiumlegierung oder anderem nichtmagnetischen Metall.
Das Halteelement 110 spielt die Rolle des Haltens des Versteifungselements 120 über die Abstandshalter 125 und hält zudem die Spulenanordnung 103. Das Halteelement 110 ist an einer nicht dargestellten Basis, etc. befestigt.
In der Spulenanordnung 103 sind eine Vielzahl von Sätzen von Spulen, die jeweils gebildet sind aus drei 3-phasigen Spulen 103A, 103B und 103C, kontinuierlich kombiniert. Die anliegenden Abschnitte der 3-phasigen Spulen 103A, 103B und 103C in jedem Satz sind auf die selbe Weise, wie in den ersten bis dritten Ausgestaltungen, verbunden, wobei ein elektrisches Isolierelement 109 verwendet wird, das dasselbe ist wie das elektrische Isoliermaterial 9, um so den Satz von Spulen zu bilden. Das Verfahren zur Bildung von jedem Satz von 3-phasigen Spulen 103A, 103B und 103C ist dasselbe, wie das Verfahren zur Bildung der Spulenanordnung 3 der ersten bis dritten Ausgestaltungen. In der longitudinalen Richtung des Jochs 151 sind die anliegenden Abschnitte der 3-phasigen Spulen 103A, 103B und 103C von jedem Satz verbunden, wobei das elektrische Isoliermaterial 109 verwendet wird, um die Spulenanordnung 103 zu bilden.
Die gesamte Länge der Spulenanordnung 103, die Sätze von Spulen umfasst, die jeweils die 3-phasigen Spulen 103A, 103B und 103C enthalten, ist länger als die Spulenanordnung 3 und trägt die Spulenanordnung 103.
Das Versteifungselement 120 dient zur Abgabe der Wärme von der Spulenanordnung 103 nach aussen zusätzlich zur Funktion die Festigkeit der Spulenanordnung 103 zu erhöhen auf dieselbe Weise, wie die Versteifungselemente 20, 20C und 20D der ersten bis dritten Ausgestaltungen. In dem mittleren Abschnitt des Versteifungselements 120 ist eine Durchgangsöffnung (Fließweg) 120p, in der das Kühlmedium fließt, gebildet entlang der longitudinalen Richtung des Jochs 151.
Das Versteifungselement 120 ist aus einem nicht magnetischen, leichten Material gefertigt genau wie das für das Versteifungselement 20, das mit Bezug auf 1 bis 5 erklärt ist, zum Beispiel Aluminium oder eine Aluminiumlegierung.
Wie in 12 dargestellt ragen die Enden 120e das Versteifungselement 120 ab von den zwei Enden der Spulenanordnung 103 und sind befestigt an dem Halteelement 110 über die Abstandhalter 125 mittels Halteeinrichtungen
Die Abstandhalter 125 dienen auf dieselbe Weise wie die Abstandhalter 25 der ersten bis dritten Ausgestaltungen dazu das Versteifungselement 120 an dem Halteelement 110 zu befestigen und dient auch dazu, dass die Wärme des Versteifungselements 120 an das Halteelement 110 geleitet wird und sind so gebildet aus Aluminium, einer Aluminiumlegierung oder anderem nicht magnetischem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit.
Das Halteelement 110 hält die gegenüberliegenden äußeren Umfangsflächen der Spulenanordnung 103 über die gesamte Oberfläche. Als ein Ergebnis steigt die Steifigkeit der Spulenanordnung 103 schnell, die eine relativ lange Gesamtlänge aufweist.
Das bewegliche Element 150 weist das Joch 151 auf und eine erste Gruppe von Permanentmagneten 106A und eine zweite Gruppe von Permanentmagneten 106B mit derselben Ausgestaltung, wie die der erste und zweiten Gruppen von Permanentmagneten 60A und 60B der ersten bis dritten Ausgestaltungen und ist beweglich gehalten in den direkt wirkenden Richtungen A1 und A2 von einem nicht dargestellten Führungsmechanismus.
Das in 13 dargestellte Joch 151 ist dasselbe, wie das mit Bezug auf 4 erklärte Joch 51. Die ersten und zweiten gegenüberliegenden Jochteile 151A und 151B weisen nämlich Flächen auf, die sich gegenseitig gegenüberliegen. Die ersten und zweiten gegenüberliegenden Jochteilen 151A und 151B, die sich gegenseitig gegenüberliegen über den ersten Abstand D1 und ein Verbindungsjochteil 151C, der vertikal angeordnet ist zu diesen gegenüberliegenden Jochteilen und erste Enden der ersten und zweiten gegenüberliegenden Jochteile 151A und 151B verbindet entlang den direkt wirkenden Richtungen A1 und A2, sind einteilig geformt. Die ersten und zweiten gegenüberliegenden Jochteilen 151A und 151B, und das Verbindungsjochteil 151C können als unterschiedliche Elemente ausgebildet und verbunden sein. Das Joch 151 kann aus Eisen oder einem anderen nicht magnetischen Material insgesamt auf dieselbe Weise gebildet werden wie das mit Bezug auf 4 erklärte Joch 51, aber von dem Standpunkt der Reduktion von Gewicht des beweglichen Elements 150 kann ein magnetisches Material verwendet werden für die gegenüberliegenden Jochteile 151A und 151B und Aluminium, eine Aluminiumlegierung oder ein anderes, nicht magnetisches Material kann verwendet werden für das Verbindungsjochteil 151C.
Wie in 14 dargestellt sind die erste und zweite Gruppen von Permanentmagneten 106A und 106B, die gefertigt sind aus Paaren von N-poligen und S-poligen Permanentmagneten, geformt zu rechteckigen Plattenformen in äußerer Form in der longitudinalen Richtung, haben dieselben Abmessungen und und sind befestigt an den gegenüberliegenden Flächen der gegenüberliegenden Jochteile 151A und 151B. Die magnetischen Pole der gegenüberliegenden Permanentmagneten sind dieselben.
Die Spulen 103A, 103B und 103C von jedem Satz, die die Spulenanordnung 103 bilden, haben eine äußere Form mit quadratischem oder rechtwinkligem Querschnitt, so dass, wie in 13 gezeigt ist, gegenüberliegende Flächen 106f der gegenüberliegenden ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten 106A und 106B sich über einen vorbestimmten Abstand (Raum) gegenüberliegen mit Bezug auf die äußere Umfangsfläche 103f der Spulenanordnung 103. Die gegenüberliegende Flächen 106f und die äußere Umfangsfläche 103f sind im wesentlichen parallel angeordnet.
Der Betrieb des kernlosen Linearmotors 100 der vierten Ausgestaltung wird erklärt mit Bezug auf 14.
In den direkt wirkenden Richtungen A1 und A2 passen die Abmessungen der anliegenden Paare von Permanentmagneten N und S und die Abmessungen eines Satzes von 3 Spulen 103A, 103B und 103C im wesentlichen.
Auf dieselbe Weise wie das mit Bezug auf die ersten bis dritten Ausgestaltungen erläutert ist, erstreckt sich beinahe kein Magnetfluss BF von den Permanentmagneten, die sich gegenüberliegen über einen Satz von 3 Spulen 103A, 103B und 103C, von einem der gegenüberliegenden Permanentmagneten zu dem anderen, da die magnetischen Pole der gegenüberliegenden Permanentmagnete gleich sind. Es erstreckt sich hauptsächlich von dem Permanentmagneten N zu dem Permanentmagneten S, die anliegen in der longitudinalen Richtung des Jochs 151. Entsprechend sind die Magnetflüsse BF der Permanentmagneten N und S hauptsächlich verteilt nahe den Oberflächen der anliegenden Paare von Permanentmagneten N und S und erreichen nicht so leicht das Versteifungselement 120 innerhalb der 3-phasigen Spulen 103A, 103B und 103C gegenüber den Permanentmagneten N und S.
Wenn Wechselströme, die in Phase um 120° versetzt sind, an die dreiphasigen Spulen 3A, 3B und 3C angelegt werden, wird ein magnetisches Feld erzeugt auf Grund der elektromagnetischen Induktion und ein Induktionsstrom fließt in dem Versteifungselement 120. Wenn Aluminium, eine Aluminiumlegierung oder einem anderes nicht magnetisches Metall mit einem niedrigen elektrischen Widerstand für das Versteifungselement 120 verwendet wird, fließt ein großer Induktionsstrom. Zu dieser Zeit, wenn die magnetische Flussdichte der Magnetfelder der Permanentmagneten N und S, die das Innere der dreiphasigen Spulen 103A, 103B und 103C erreichen, hoch ist, wird eine Kraft in der umgekehrten Richtung zum Schub zum Bewegen des beweglichen Elements 150 erzeugt. Um die Erzeugung von Kraft in der umgekehrten Richtung zum Schub zu vermeiden, ist der Abstand Ld zwischen den Permanentmagneten N und S und dem Versteifungselement 120 auf dieselbe Weise gewährleistet wie bei der ersten Ausgestaltung. Es ist nämlich notwendig den Abstand (dritten Abstand) zwischen den Flächen 106f der ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten 106A und 106B und den diesen gegenüberliegenden Flächen 120f des Versteifungselements 120, genau mit einer bestimmten Länge zu gewährleisten.
In der vierten Ausgestaltung wurde auch erfahren, dass auf dieselbe Weise, wie bei der ersten Ausgestaltung, wenn eine Aluminiumlegierung für das Versteifungselement 120 verwendet wird, wenn der Abstand Ld so eingestellt wird, dass die Dichte des Magnetflusses BF, die auf die Oberflächen 102f des Versteifungselements 120 wirkt, ½ oder weniger der Dichte des Magnetflusses der Magneten im Zentrum der Flä chen der sich gegenüberliegenden ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten 106A und 106B wird, der Fluss nahezu keinen Einfluss hat.
Auf Grund dessen werden selbst mit dem kernlosen Linearmotor 100 der vierten Ausgestaltung dieselben Wirkungen erhalten, wie mit denen der kernlosen Linearmotoren der ersten bis dritten Ausgestaltungen.
Das befestigtes Element und das bewegliche Element des kernlosen Linearmotors der vierten Ausgestaltung sind umgekehrt zu dem befestigten Element und dem beweglichen Element in den kernlosen Linearmotoren der ersten bis dritten Ausgestaltungen, aber selbst wenn das befestigte Element und das bewegliche Element umgekehrt werden, werden dieselben Wirkungen erhalten, wie mit denen der ersten bis dritten Ausgestaltungen. Gemäß der vorliegenden Erfindung können das bewegliche Element und das befestigte Element beweglich relativ zueinander ausgebildet werden.
Bei dem kernlosen Linearmotor der vierten Ausgestaltung ist die Spulenanordnung 103 fest, so dass die Verdrahtung der Spulenanordnung 103 leicht wird.
Bei dem kernlosen Linearmotor der vierten Ausgestaltung ist das Versteifungselement 120 in dem befestigten Element, so dass Kühlen einfach ist.
Ein Beispiel des Kühlverfahrens des kernlosen Linearmotors der vierten Ausgestaltung wird erklärt mit Bezug auf 15.
Eine Versorgungsquelle 300 zur Zufuhr von Kühlmedium ist verbunden mit einem Ende der Durchgangsöffnung (Strömungsdurchlass) 120p, die in dem Versteifungselement 120 gebildet ist. Ein Kühlmedium CL wird durch die Durchgangsöffnung 120p zugeführt. In der vorliegenden Ausgestaltung ist das Versteifungselement 120 in dem befestigten Element 101 angeordnet, so dass als das Kühlmedium CL zum Beispiel eine Flüssigkeit wie zum Beispiel Wasser mit einer hohen Wärmekapazität in Vergleich zu Luft verwendet werden kann. Das von einem Ende der Durchgangsöffnung 120p zugeführte Kühlmedium CL fließt durch die Durchgangsöffnung 120p, nimmt effizient die Wärme des Versteifungselements 120 auf um erwärmt zu werden und wird abgeführt von dem anderen Ende der Durchgangsöffnung 120p. Als ein Ergebnis kann die Temperatur des kernlosen Linearmotors 100 der vierten Ausgestaltung leicht und ausreichend gesteuert werden und der gesamte kernlose Linearmotor ist nicht betroffen von einem Temperaturanstieg. Wenn ein solcher kernloser Linearmotor verwendet wird, liegt der Vorteil insbesondere in der Nano-Lagesteuerung oder anderer Genauigkeitssteuerung.
16 ist eine Darstellung, die eine Ausgestaltung eines kernlosen Linearmotors einer fünften Ausgestaltung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die grundsätzliche Ausgestaltung eines kernlosen Linearmotors 100A gemäß der fünften Ausgestaltung ist dieselbe wie die des kernlosen Linearmotors 100 der vierten Ausgestaltung. In 16 werden die selben Bezugszeichen gebraucht für die selben Merkmale wie die des kernlosen Linearmotors der vierten Ausgestaltung, die mit Bezug auf die 11 bis 15 erklärt wurden.
Bei dem in 16 dargestellten kernlosen Linearmotor 100A wirken auf dieselbe Weise wie der kernlose Linearmotor 100 der vierten Ausgestaltung, das befestigte Element mit dem Versteifungselement 120 und der Spulenanordnung 103 als der Anker. Dieser Motor weist ein Joch 151 auf mit einem nicht dargestellten Verbindungsjochteil, erste und zweite gegenüberliegende Jochteile 151A und 151B und ein bewegliches Element mit ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten 106AA und 106BB.
In den ersten und zweiten gegenüberliegenden Jochteilen 151A und 151B sind zwei Paare, das heißt 4 Permanentmagneten N und S angeordnet, die die erste Gruppe von Permanentmagneten 106AA und die zweite Gruppe von Permanentmagneten 106BB bilden. Diese sind so angeordnet, dass die Polungen der Permanentmagneten N und S alternierend umgekehrt sind entlang der direkt wirkenden Richtungen A1 und A2 und so angeordnet, dass die Polungen der Permanentmagneten N und S in den gegenüberliegenden ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten 106AA und 106BB dieselben werden.
Die Spulenanordnung 103 in dem kernlosen Linearmotor 100A weist eine erste Spulenanordnung 103A auf mit einer Vielzahl von Sätzen, die jeweils gebildet sind aus 3-phasigen Spulen 103A, 103B und 103C und einer zweiten Spulenanordnung 103B mit einer Vielzahl von Sätzen, die jeweils gebildet sind aus 3-phasigen Spulen 103A2, 103B2 und 103C2. Die Spulen 103A1 und 103A2, die Spulen 103B1 und 103B2 und die Spulen 103C1 und 103C2 sind aneinander angeordnet. Die Spule 103A2 ist zwischen den Spulen 103A1 und 103B1 angeordnet, die Spule 103B2 ist zwischen den Spulen 103B1 und 103C1 angeordnet und die Spule 103C2 ist zwischen den Spulen 103C1 und 103A1 angeordnet.
Die Spulen 103A2, 103B2 und 103C2 erzeugen magnetische Felder, die in den Phasen um 180° verschieden sind mit Bezug auf die Spulen 103A1, 103B1 und 103C1.
Die 3-phasigen Spulen 103A1, 103B1 und 103C1 und die 3-phasigen Spulen 103A2, 103B2 und 103C2 liegen gegenüber zwei Paaren, das heißt vier anliegenden Permanentmagneten N und S. Die Längen der vier Permanentmagneten N und S und die Längen der sechs Spulen in den direkt wirkenden Richtungen A1 und A2 sind im wesentlichen dieselben.
Wenn die dreiphasigen Wechselströme der U-Phase, V-Phase und W-Phase, die in Phasen um 120° versetzt sind, an die dreiphasigen Spulen 103A1, 103B1 und 103C1 angelegt werden, und dreiphasige Wechselströme der -U-Phase, -V-Phase und -W-Phase, die in Phasen um 180° versetzt sind von der U-Phase, V-Phase und W-Phase, an die dreiphasigen Spulen 103A2, 103B2 und 103C2 angelegt werden, werden magnetische Felder in umgekehrten Richtungen erzeugt in den Spulen 103A1 und 103A2, in den Spulen 103B1 und 103B2 und in den Spulen 103C1 und 103C2. Als ein Ergebnis sind das befestigte Element und das bewegliche Element umgekehrt, aber die Art des Betriebs und Wirkungen werden dieselben erhalten, wie die für den kernlosen Linearmotor der zweiten Ausgestaltung, der in 7 dargestellt ist.
Ein kernloser Linearmotor einer sechsten Ausgestaltung gemäß der vorliegenden Erfindung wird erläutert mit Bezug auf die 17 und 18.
17 ist eine Darstellung, die die Ausgestaltung eines kernlosen Linearmotors 100B der sechsten Ausgestaltung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. 18 ist eine geschnittene Ansicht, die die Struktur des beweglichen Elements und des befestigten Elements des in dem in 17 dargestellten kernlosen Linearmotors zeigt.
In dem kernlosen Linearmotor 100B ist ein Joch 151-A mit vier Jochseiten 151A bis 151D geformt zu einer quadratischen oder rechtwinkligen, zylindrischen äußeren Form. An den inneren Wänden der vier Jochseiten sind eine erste Gruppe von Permanentmagneten 106A, eine zweite Gruppe von Permanentmagneten 106B, eine dritte Gruppe von Permanentmagneten 106C und eine vierte Gruppe von Permanentmagneten 106D angeordnet. Die erste Gruppe von Permanentmagneten 106A und die zweite Gruppe von Permanentmagneten 106B liegen einander gegenüber, während die dritte Gruppe von Permanentmagneten 106C und die vierte Gruppe von Permanentmagneten 106D einander gegenüberliegen. Diese Gruppen von Permanentmagneten liegen gegenüber vier äußeren Umfangsflächen der Spulenanordnung 103.
In dem kernlosen Linearmotor 100B kann durch Anwenden einer Ausgestaltung, bei der die vier Flächen der Spulenanordnung 103 gegenüber den vier Gruppen von Permanentmagneten 106A, 106B, 106C und 106D liegen, die Effizienz der Verwendung der magnetischen Felder der Gruppen von Permanentmagneten 106A, 106B, 106C und 106D, die von der Spulenanordnung 103 verwendet wird, steigen und der Schub, etc. des beweglichen Elements, das hergestellt ist aus dem Joch 151A-1 und Gruppen von Permanentmagneten 106A, 106B, 106C und 106D erhöht werden.
Das Versteifungselement 120 und die Durchgangsöffnung 120a ergeben dieselbe Kühlwirkung, wie die des Versteifungselements 120 und der Durchgangsöffnung 120a, die erklärt ist mit Bezug auf 13.
Bei den oben genannten ersten bis sechsten Ausgestaltungen war der Querschnitt der Spulen von quadratischer oder rechtwinkliger Form und die Querschnitte der Permanentnmagneten waren flach, plattenförmig gebildet, aber die Form des kernlosen Linearmotors der vorliegenden Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann der Querschnitt der Spulen quadratisch, kreisförmig, oval oder in anderer Form gemacht sein. Die Permanentnmagneten können gekrümmt sein entsprechend diesen Formen. Zudem können die Formen der Joche geändert werden, um dazu zu passen.
Zudem wurde bei den oben genannten ersten bis sechsten Ausgestaltungen eine Ausführung angewendet, bei der das Versteifungselement in die Spulen eingesetzt wurde nach Bilden der Spulen in dem zylindrischen Zustand aber der elektrisch isolierte, leitende Draht kann direkt um den Umfang des Versteifungselements gewickelt werden.
Ein kernloser Linearmotor einer siebten Ausgestaltung gemäß der vorliegenden Erfindung wird erläutert mit Bezug auf die 19 bis 22.
Bei den kernlosen Linearmotoren der oben erläuterten Ausgestaltungen wurde zur Erhöhung der Steifigkeit der Spulen das Versteifungselement 20 verwendet, aber es besteht eine Möglichkeit, dass die Masse des beweglichen Elements groß wird wegen der Verwendung des Versteifungselements 20 und die Steuerbarkeit des kernlosen Linearmotors wird reduziert. Zudem erzeugt, wenn nichtrostender Stahl oder anderes nicht magnetisches Metall verwendet wird für die Halteplatte der Spulen, da die Halteplatte sich in dem Weg des Magnetflusses der magnetischen Schaltung befindet, der Fluss des Induktionsstroms in der Halteplatte, wenn die Halteplatte gerade bewegt wird von dem beweglichen Abschnitt, eine Kraft in der umgekehrten Richtung zum Schub. Daraus wird manchmal ein Grund für Schubfluktuation. Die unten erläuterte Ausgestaltung löst dieses Problem. Bei dem kernlosen Linearmotor gemäß der folgenden Ausgestaltung ist der Anker nämlich gewichtsreduziert und die Schubfluktuation reduziert.
19 ist eine perspektivische Ansicht, die die Struktur des kernlosen Linearmotors der siebten Ausgestaltung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Ein kernloser Linearmotor 1F der siebten Ausgestaltung weist ein bewegliches Element 2F auf, das als der Anker wirkt und ein befestigtes Element 50F.
Das befestigte Element 50F weist ein Joch 51 auf und erste und zweite Gruppen von Permanentmagneten 60A und 60B.
Die Struktur und Anordnung des Jochs 51 auf und der ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten 60A und 60B sind dieselben, wie die der ersten bis dritten Ausgestaltungen. Die direkt wirkenden Richtungen A1 und A2 sind die Richtungen, in denen sich das bewegliche Element 2F bewegt.
Bei dem in 21 dargestellten Joch 51 sind, auf dieselbe Weise wie bei dem mit Bezug auf 4 erläuterten Joch 51, die ersten und zweiten gegenüberliegenden Jochteile 51A und 51B und das verbindende Jochteil 51C einteilig gebildet und die Außenflächen sind an der Basis, etc. befestigt. Die ersten und zweiten gegenüberliegenden Jochteile 51A und 51B und das verbindende Jochteil 51C können als unterschiedliche Elemente gebildet sein. In dem Fall kann auf dieselbe Weise wie bei dem Joch 51 der ersten Ausgestaltung, eine Ausgestaltung verwendet werden, die ein ferromagnetisches Element verwendet für die ersten und zweiten gegenüberliegenden Jochteile 51A und 51B und ein nicht magnetisches Element für das verbindende Jochteil 51C. Für das Joch 51 kann vom Standpunkt der Gewichtsreduktion Aluminium, eine Aluminiumlegierung oder anderes hochfestes, leichtgewichtiges Metall oder ein verstärkter Kunststoff oder anderes nicht magnetisches Material verwendet werden.
Die ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten 60A und 60B weisen auf dieselbe Weise, wie die der ersten bis dritten Ausgestaltungen, eine Vielzahl von Paaren von Permanentmagneten N und S auf. Die Bedingungen der Anordnung der magnetischen Pole, äußere Form und Bedingungen der Ab messungen sind dieselben, wie die der ersten bis dritten Ausgestaltungen.
Wie in 19 dargestellt, weist das bewegliche Element 2F eine Spulenanordnung 3 mit Spulen 3A, 3B und 3C, ein Halteelement 10 mit einer Spulenanordnung 3 und ein Befestigungselement 11 auf. Bei diesem beweglichen Element 2F ist das Versteifungselement 20 wie bei dem kernlosen Linearmotor der ersten Ausgestaltung oder ähnlichem nicht in den hohlen Abschnitt 3H der Spulen 3A, 3B und 3C eingepasst. Das Halteelement 10 ist dasselbe wie das Halteelement 10 in dem kernlosen Linearmotor der ersten Ausgestaltung und ist zum Beispiel gebildet aus nichtrostendem Stahl, Aluminiumlegierung oder anderem Metall. Das Halteelement 10 dient zum Halten der Spulenanordnung 3 und ist beweglich gehalten in den direkt wirkenden Richtungen A1 und A2 von einem nicht dargestellten Führungsmechanismus, auf dieselbe Weise, wie bei der ersten Ausgestaltung.
Die 3-phasigen Spulen 3A, 3B und 3C, die die Spulenanordnung 3 bilden, werden auf dieselbe Weise, wie bei der ersten Ausgestaltung, erhalten, zum Beispiel durch Aufbringen eines nassen Binders auf leitende Drähte, die bedeckt sind mit dem elektrisch isolierenden Material 9, wobei diese angeordnet und gewickelt sind in vielen Schichten in einem zylindrischen Zustand, und vulkanisieren des Binders zum Befestigen. In den Spulen 3A, 3B und 3C ist der Umriss des Querschnitts rechtwinklig. Auch das Verfahren der Herstellung ist dasselbe, wie bei der ersten Ausgestaltung. Nach Bilden der 3-phasigen Spulen 3A, 3B zum Beispiel in zylindrischen Formen, werden die Endflächen miteinander verbunden mit dem nicht magnetischen, elektrisch isolierenden Element 9, um so die Spulenanordnung 3 zu bilden. Das elektrisch isolierende Element 9 ist zum Beispiel ein Glasepoxikunststoff oder eine mit Hartalumit behandelte Aluminiumlegierung.
In der Querschnittsform der Spulen 3A, 3B und 3C, wie erklärt mit Bezug auf 4, ist die Länge a von jeder der Seiten, die gegenüber sind den ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten 60A und 60B länger als die Länge b der Seiten, die andere sind.
Die Spulenanordnung 3 weist einen hohlen Abschnitt 3H mit quadratischem Umriss auf, der entlang der longitudinalen Richtung durch sie läuft. Die Wicklungsrichtungen der 3-phasigen Spulen 3A, 3B und 3C sind dieselben.
Durch Aufprägen der obigen Ausgestaltung auf die 3-phasigen Spulen 3A, 3B und 3C auf dieselbe Weise, wie bei der ersten Ausgestaltung, kann das bereichsweise Sekundärmoment weitgehend erhalten werden und die Steifigkeit der Spulen 3A, 3B und 3C, insbesondere die Biege- und Schubsteifigkeit steigen an. Zudem steigt die Steifigkeit der Spulen 3A, 3B und 3C an sich und gleichzeitig weisen die Spulen 3A, 3B und 3C den hohlen Abschnitt 3H auf. Da es kein Versteifungselement 20 gibt, ist das bewegliche Element 2F leichtgewichtig.
Zur Befestigung der Spulenanordnung 3 an das Halteelement 10, wie in 21 gezeigt, werden die äußeren Umfangsflächen 3f1, die dem Halteelement 10 gegenüberliegen, an dem Halteelement 10 befestigt mit einem elektrisch isolierenden Binder 350. Dann, in einem Zustand, in dem die äußeren Umfangsflächen 3f3 und 3f4, die gegenüber sind den ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten 60A und 60B der Spulenanordnung 3, von den Befestigungselementen 11 befestigt werden, werden die Befestigungselemente 11 befestigt an das Halteelement 10 mit Bolzen 30. Auf Grund dessen ist die Spulenanordnung 3 fest befestigt an dem Halteelement 10.
In den 3-phasigen Spulen 3A, 3B und 3C sind die Umrisse der Querschnitte quadratisch oder rechtwinklig, so dass, wie in 22 gezeigt, die gegenüberliegenden Oberflächen 60f der gegenüberliegenden ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten 60A und 60B gegenüber den äußeren Umfangsflächen 3f3 und 3f4 der Spulenanordnung 3 über einen vorbestimmten Raum liegen. Die gegenüberliegenden Oberflächen 60f und die äußeren Umfangsflächen 3f3 und 3f4 sind im wesentlichen parallel. Zwischen den gegenüberliegenden ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten 60A und 60B ist nur die Spulenanordnung 3, die die Spulen 3A, 3B und 3C verbindet, angeordnet. Entsprechend gibt es in dem hohlen Abschnitt 3H der Spulenanordnung 3 weder das Versteifungselement 20 noch magnetische Element, noch leitendes Element der ersten Ausgestaltung.
Der Betrieb des kernlosen Linearmotors 1F der siebten Ausgestaltung wird erklärt mit Bezug auf 23. Auf dieselbe Weise wie der kernlose Linearmotor der ersten Ausgestaltung stimmen die Längen anliegender Paare von Permanentmagneten N und S und die Längen der dreiphasigen Spulen 3A, 3B und 3C in den direkt wirkenden Richtungen A1 und A2 im wesentlichen überein.
Unter den Spulen 3A, 3B und 3C erstreckt sich beinahe kein Magnetfluss BF der Permanentmagneten N und N und S und S in den gegenüberliegenden ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten 60A und 60B von einem der gegenüberliegenden Permanentmagneten N und N und S und S zu dem anderen. Er erstreckt sich hauptsächlich von den anliegenden Permanentmagneten N nach S, da die Polungen der Magneten dieselben sind.
Wenn die dreiphasigen Wechselströme der U-Phase, V-Phase und W-Phase, die in Phase um 120° versetzt sind, an die dreiphasigen Spulen 3A, 3B und 3C angelegt werden, sind die Richtungen der Ströme, die in den Spulen 3A, 3B und 3C fließen auf der ersten gegenüberliegenden Jochteil 51A Sei te und die Richtung der Ströme, die in den Spulen 3A, 3B und 3C fließen auf der zweiten gegenüberliegenden Jochteil 51B Seite umgekehrt und die Richtung des Magnetflusses BF, der durch die Spulen 3A, 3B und 3C geht auf der zweiten gegenüberliegenden Jochteil 51B Seite wird umgekehrt. Aus diesem Grund werden auf der ersten gegenüberliegenden Jochteil 51A Seite und auf der zweiten gegenüberliegenden Jochteil 51B Seite Schübe mit derselben Richtung erzeugt. Auf Grund dieser Schübe bewegt sich das bewegliche Element 2F entlang den direkt wirkenden Richtungen A1 und A2.
Wie in 23 gezeigt, werden die Magnetflüsse BF der Permanentmagneten N und S hauptsächlich verteilt nahe den Oberflächen 60f der Permanentmagneten N und S und erreichen nicht leicht die inneren Abschnitte der Spulen 3A, 3B und 3C. Entsprechend können, selbst wenn die leitenden Drähte sich bis zu den Kernen der Spulen 3A, 3B und 3C erstrecken, die Magnetflüsse BF der Permanentmagneten N und S nicht verwendet werden. Bei der vorliegenden Ausgestaltung wird gleichzeitig mit der Erhöhung der Effizienz der Verwendung der Magnetflüsse BF der Permanentmagneten N und S durch bestimmen des Bereichs, wo der Magnetfluss nicht in die Spulenanordnung 3 des hohlen Abschnitts 3H reicht, eine Gewichtsverringerung der Spulen 3A, 3B und 3C erreicht. Als ein Ergebnis kann die Masse des beweglichen Elements reduziert werden und es wird eine hohe Regelung erreicht.
Die Spulenanordnung 3 weist den hohlen Abschnitt 3H auf, so dass die in den Spulen 3A, 3B und 3C erzeugte Wärme leicht nach außen abgegeben werden kann durch diesen hohlen Abschnitt 3H.
Wenn Luft oder ein anderes Kühlmedium durch den hohlen Abschnitt 3H strömt, kann das Kühlen effizienter ausgeführt werden. Als ein Ergebnis kann der Temperaturanstieg des kernlosen Linearmotors 1F unterdrückt werden und die Reduk tion der Positioniergenauigkeit der Komponenten des kernlosen Linearmotors auf Grund von Wärmeverformung kann verhindert werden.
In der Spulenanordnung 3 gibt es keinen Leiter in dem hohlen Abschnitt 3H, so dass kein Induktionsstrom erzeugt wird auf Grund der magnetischen Felder, die von den Spulen 3A, 3B und 3C erzeugt werden und eine Kraft in umgekehrter Richtung zu dem Schub des beweglichen Elements 2F wird nicht erzeugt. Als ein Ergebnis tritt keine Schubfluktuation des kernlosen Linearmotors 1F auf auf Grund des Induktionsstroms. Zudem wird kein Induktionsstrom erzeugt, so dass die Reduktion der Effizienz des kernlosen Linearmotors verhindert werden kann.
Es können auch exzessive Stromverluste vermieden werden und so eine Reduktion der Effizienz des Motors verhindert werden.
Auf Grund des oben Gesagten wird gemäß der siebten Ausgestaltung ein kernloser Linearmotor erhalten, bei dem Schubfluktuation weitgehend unterdrückt ist.
Ein kernloser Linearmotor einer achten Ausgestaltung gemäß der vorliegenden Erfindung wird erläutert mit Bezug auf die 24 und 25.
24 ist eine perspektivische Ansicht, die die Struktur eines beweglichen Abschnitts 2G des kernlosen Linearmotors der achten Ausgestaltung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die grundsätzliche Ausgestaltung des kernlosen Linearmotors 1A der achten Ausgestaltung ist dieselbe, wie die des kernlosen Linearmotors der siebten Ausgestaltung, die erläutert wurde mit Bezug auf die 19 bis 22. Die selben Be zugszeichen werden gebraucht für die selben Merkmale, wie die der siebten Ausgestaltung.
Das bewegliche Element 2G weist eine Spulenanordnung 30G auf, die aus einer ersten Gruppe von 3-phasigen Spulen 3A1, 3B1 und 3C1 und einer zweiten Gruppe von 3-phasigen Spulen 3A2, 3B2 und 3C2 besteht auf dieselbe Weise, wie das erläutert wurde mit Bezug auf die 6.
Der Betrieb des kernlosen Linearmotors 1G der achten Ausgestaltung wird erklärt mit Bezug auf 25.
Die Längen der anliegenden vier Permanentmagneten N, S, N und S und die Längen der sechs Spulen in den direkt wirkenden Richtungen A1 und A2 sind im wesentlichen dieselben.
Die Beziehungen und Zustände der 3-phasigen Spulen 3A1, 3B1 und 3C1 der ersten Gruppe und die 3-phasigen Spulen 3A2, 3B2 und 3C2 der zweiten Gruppe sind dieselben wie die Beziehungen und Zustände der 3-phasigen Spulen 3A1, 3B1 und 3C1 der ersten Gruppe und die 3-phasigen Spulen 3A2, 3B2 und 3C2 der zweiten Gruppe in dem beweglichen Element, das erläutert wurde mit Bezug auf die 6. Die 3-phasigen Spulen 3A2, 3B2 und 3C2 der ersten Gruppe erzeugen magnetische Felder in umgekehrten Phasen mit Bezug auf die 3-phasigen Spulen 3A1, 3B1 und 3C1 der zweiten Gruppe, das heißt unterschiedlich in Phase um 180 Grad. Wenn zum Beispiel die Wicklungsrichtungen der 3-phasigen Spulen 3A1, 3B1 und 3C1 der ersten Gruppe und die 3-phasigen Spulen 3A2, 3B2 und 3C2 der zweiten Gruppe dieselben sind, falls die dreiphasigen Wechselströme der U-Phase, V-Phase und W-Phase angelegt werden an die 3-phasigen Spulen 3A1, 3B1 und 3C1 der ersten Gruppe und dreiphasige Wechselströme der U-Phase, V-Phase und W-Phase, die in Phase um 180° versetzt sind von den vorigen dreiphasigen Wechselströmen angelegt werden an die 3-phasigen Spulen 3A2, 3B2 und 3C2 der zwei ten Gruppe, werden magnetische Felder in umgekehrten Richtungen erzeugt in den 3-phasigen Spulen 3A1 und 3A2 und den Spulen 3B1 und 3B2 der ersten Gruppe und in den Spulen 3C1 und 3C2 der zweiten Gruppe. Diese sind in den umgekehrten Phasenbeziehungen, so dass die Magnetflüsse der magnetischen Felder gegeneinander aufgehoben werden. Als ein Ergebnis werden die Magnetflüsse, die von dem Inneren der Spulen 3A1 und 3A2, Spulen 3B1 und 3B2 und den Spulen 3C1 und 3C2 durchdringen, unterdrückt, so dass die Störung der magnetischen Felder, die von den Permanentmagneten N und S gebildet werden, reduziert werden kann und die magnetische Sättigung des Jochs 51 (erste und zweite sich gegenüberliegende Jochteile 51A und 51B) auf Grund der von den Spulen erzeugten Magnetflüsse, verhindert werden kann.
Das Verfahren zum Aufprägen umgekehrter Phasen auf magnetische Felder, die erzeugt werden von den 3-phasigen Spulen 3A1, 3B1 und 3C1 der ersten Gruppe und den 3-phasigen Spulen 3A2, 3B2 und 3C2 der zweiten Gruppe, ist das selbe, wie bei dem Fall, der erläutert wurde mit Bezug auf die 6. Zum Beispiel können die Wicklungsrichtungen der 3-phasigen Spulen 3A1, 3B1 und 3C1 der ersten Gruppe und die 3-phasigen Spulen 3A2, 3B2 und 3C2 der zweiten Gruppe umgekehrt werden und die dreiphasigen Wechselströme mit derselben Phase können angelegt werden oder das Verfahren der Verbindung der Spulen kann geändert werden.
Eine Abänderung des kernlosen Linearmotors der achten Ausgestaltung wird erläutert mit Bezug auf die 26.
Wie erläutert mit Bezug auf 26 sind die Längen der Sätze der anliegenden Spulen 3A1 und 3A2, Spulen 3B1 und 3B2 und den Spulen 3C1 und 3C2 sind die Längen (Breiten) L2 der Spulen 3A, 3B und 3C im wesentlichen gleich wie die Längen der anliegenden zwei Permanentmagneten N und S. Die Sätze der Spulen sind angeordnet mit Phasen, die sich un terscheiden mit genau π/3 Radians (60°) oder mit 2π/3 Radians (120°), abhängig von der Lage der Magneten. Durch Erzeugen der magnetischen Felder in den Sätzen von Spulen auf dieselbe Weise, wie bei dem Linearmotor der siebten Ausgestaltung, werden die selbe Art von Betrieb und Wirkungen wie die der siebten Ausgestaltung erhalten.
Ein kernloser Linearmotor einer neunten Ausgestaltung gemäß der vorliegenden Erfindung wird erläutert mit Bezug auf die 27.
Die grundsätzliche Ausgestaltung eines in 27 dargestellten kernlosen Linearmotors 1H ist dieselbe wie der in 21 dargestellte kernlose Linearmotor 1F, aber bei dem kernlosen Linearmotor 1H ist ein Versteifungselement 20H in den hohlen Abschnitt 3H der Spulenanordnung 3 eingepasst.
Das Versteifungselement 20H weist eine Querschnittsform auf die mit der Querschnittsform des hohlen Abschnitts 3H der Spulenanordnung 3 zusammen passt und ist eingepasst in den inneren Umfang des hohlen Abschnitts 3H über die gesamte Länge des hohlen Abschnitts 3H. Das Versteifungselement 20H ist verbunden mit der Spulenanordnung 3.
Das Versteifungselement 20H ist vorgesehen, um die Steifigkeit der Spulenanordnung 3 zu verbessern auf dieselbe Weise, wie das Versteifungselement 20 der ersten Ausgestaltung. Das Versteifungselement 20 ist mit einem hohlen Abschnitt 20H versehen. Dieser hohle Abschnitt 3H ist zur Gewichtsreduktion des Versteifungselements 20H und zur Erhöhung der Kühlwirkung der Spulenanordnung 3 gebildet.
Als Material zur Bildung des Versteifungselements 20H auf dieselbe Weise wie für das Versteifungselement 20 der ersten Ausgestaltung wird ein nicht magnetisches, elektrisch isolierendes Material verwendet. Als ein bevorzugtes Mate rial des Versteifungselements 20H wird ein Material mit einem leichteren Gewicht als ein Metall und einer hohen Steifigkeit bevorzugt. Ein Material wie zum Beispiel FRP, das Glasepoxikunststoff, Kohlefaser oder andere Faserverstärkung verwendet, wird bevorzugt.
Die Form des Versteifungselements 20H wurde zylindrisch ausgeführt. Aber die Form ist darauf nicht beschränkt. Verschiedene Formen können angewendet werden. Zum Beispiel kann die Form des Versteifungselements 20H als flache Platte ausgeführt werden. Zudem kann eine Ausgestaltung verwendet werden, bei der das Versteifungselement 20H nicht entlang dem ganzen Umfang in der Spulenanordnung 3 vorgesehen ist, sondern Versteifungselemente als flache Platten vorgesehen sind auf zum Beispiel dem gegenüberliegenden Paar von Seitenflächen. Weiter ist es auch möglich ein festes Element zu verwenden als das Versteifungselement und den ganzen hohlen Abschnitt 3H zum Versteifungselement 20H zu machen.
Ein kernloser Linearmotor einer zehnten Ausgestaltung gemäß der vorliegenden Erfindung wird erläutert mit Bezug auf die 28 bis 31.
Ein in 28 dargestellter kernloser Linearmotor 100D weist ein bewegliches Element 150D und ein befestigtes Element 101D auf. In der vorliegenden Ausgestaltung wirkt das befestigte Element 101D als der Anker.
Das befestigte Element 101D weist eine Spulenanordnung 103D und ein Halteelement 110D auf.
Das Halteelement 110D ist als flache Platte ausgeführt, genau wie das mit Bezug auf 12 dargestellte Halteelement 110 und ist aus einem nicht magnetischen Material gebildet, wie zum Beispiel ein Metall wie nichtrostender Stahl oder eine Aluminiumlegierung.
Das Halteelement 110D wirkt als Halter für die Spulenanordnung 103D und ist an eine nicht dargestellte Basis oder ähnliches befestigt.
Die Spulenanordnung 103D ist gebildet durch Zusammensetzen einer Vielzahl von Sätzen von 3-phasigen Spulen 103A, 103B und 103C. Die Spulen 103A, 103B und 103C von jedem Satz sind verbunden über die elektrischen Isolierelemente 109. Die Spulenanordnung 103D ist gebildet mit demselben Verfahren zur Bildung der Spulenanordnungen 3 und 30, das in den ersten und sechsten Ausgestaltungen erklärt ist. Es ist darauf hinzuweisen, dass es sich in dem Punkt unterscheidet, dass eine große Anzahl von 3-phasigen Spulen 103A, 103B und 103C verbunden sind und die gesamte Länge lang ist.
Wie in 29 dargestellt hält das Halteelement 110D die gegenüberliegenden äußeren Umfangsflächen der Spulenanordnung 103D über die gesamte Oberfläche. Aus diesem Grund nimmt die Steifigkeit des befestigten Elements 101D mit einer relativ langen Gesamtlänge schnell zu.
Der hohle Abschnitt 103H der Spulenanordnung 3D geht entlang der direkt wirkenden Richtungen A1 und A2.
Das bewegliche Element 150D weist ein Joch 151 auf und erste und zweite Gruppen von Permanentmagneten 106A und 106B, die angeordnet sind an gegenüberliegenden Flächen der ersten und zweiten gegenüberliegenden Jochteile 151A und 151B des Jochs 151. Das bewegliche Element 150D ist beweglich gehalten in den direkt wirkenden Richtungen A1 und A2 von einem nicht dargestellten Führungsmechanismus.
Die Ausgestaltung des in 29 gezeigten Jochs 151 ist dieselbe, wie die Ausgestaltung des mit Bezug auf 13 erklärten Jochs 151 und ist mit demselben Material hergestellt. Es ist darauf hinzuweisen, dass das mit Bezug auf 13 erklärte Joch 151 befestigt ist und sich nicht bewegt, aber das in 29 gezeigte Joch 151 bewegt sich zusammen mit den ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten 106A und 106B.
Das Joch 151 der vorliegenden Ausgestaltung kann aus Eisen oder einem anderen magnetischen Material gebildet sein, aber vom Standpunkt der Gewichtsreduktion des beweglichen Elements 150D kann eine Aluminiumlegierung oder anderes hochfestes, leichtgewichtiges Metall verwendet werden. Alternativ kann ein magnetisches Material verwendet werden für die ersten und zweiten gegenüberliegenden Jochteile 151A und 151B, und Aluminium, eine Aluminiumlegierung oder ein anderes, nicht magnetisches Material kann verwendet werden für das Verbindungsjochteil 151C.
Die Zustände, etc. der ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten 106A und 106B sind dieselben, wie die oben erklärten.
In den 3-phasigen Spulen 103A, 103B und 103C von jedem Satz werden die Querschnittsprofile rechteckig, so dass, wie in 30 und 31 gezeigt, gegenüberliegende Flächen 106f der gegenüberliegenden ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten 106A und 106B über einen vorbestimmten Raum den äußeren Umfangsflächen 103f der Spulenanordnung 103 gegenüberliegen und die gegenüberliegende Flächen 106f und die äußere Umfangsfläche 103f sind im wesentlichen parallel angeordnet.
Der Betrieb des kernlosen Linearmotors 100H wird erklärt mit Bezug auf 31.
Der Betrieb des kernlosen Linearmotors 100H ist grundsätzlich derselbe wie der Betrieb des mit Bezug auf 14 erklärten kernlosen Linearmotors 100 außer, dass das befestigte Element und das bewegliche Element umgekehrt sind. Unten wird der Betrieb des kernlosen Linearmotors 100H einfach erklärt.
Die Längen der anliegenden zwei Permanentmagneten N und S und die Abmessungen der 3-phasigen Spulen 103A, 103B und 103C in den direkt wirkenden Richtungen A1 und A2 sind im wesentlichen dieselben.
Beinahe kein Magnetfluss BF von den sich gegenüberliegenden Permanentmagneten N und N und Permanentmagneten S und S erstreckt sich von einem zu dem anderen. Der Fluss erstreckt sich hauptsächlich zu anliegenden Permanentmagneten N und S. Entsprechend sind die Magnetflüsse BF von den Permanentmagneten N und S hauptsächlich verteilt nahe den Oberflächen der anliegenden Permanentmagnete N und S und erreichen nicht leicht die inneren Abschnitte der Spulen 103A, 103B und 103C.
Wenn dreiphasige Wechselströme der U-Phase, V-Phase und W-Phase, die in Phase um 120° versetzt sind, an die dreiphasigen Spulen 103A, 103B und 103C angelegt werden, werden Schübe mit denselben Richtungen erzeugt auf der ersten gegenüberliegenden Jochteil 151A Seite und auf der zweiten gegenüberliegenden Jochteil 151B Seite. Auf Grund dieses Schubs bewegen sich das Joch 151 und das bewegliche Element 150D mit den ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten 106A und 106B entlang den direkt wirkenden Richtungen A1 und A2.
Ein Beispiel des Kühlverfahrens des in 31 dargestellten kernlosen Linearmotors 100D wird erklärt mit Bezug auf 32.
Luft wird zugeführt von einem Ende des hohlen Abschnitts 103H der Spulenanordnung 103D unter Verwendung eines Gebläses 300. Die von einem Ende des hohlen Abschnitts 103H zugeführte Luft geht durch den hohlen Abschnitt 103H, nimmt die Wärme effizient auf und wird von dem anderen Ende des hohlen Abschnitts 103H abgeführt.
In der vorliegenden Ausgestaltung ist die Spulenanordnung 103D befestigt, so dass zwangweises Kühlen leicht durch geführt werden kann, indem dem hohlen Abschnitt 103H konstant ein Kühlmedium wie Luft oder Wasser zugeführt wird und die Temperatur des kernlosen Linearmotors 100D kann leicht gesteuert werden.
Ein kernloser Linearmotor einer elften Ausgestaltung gemäß der vorliegenden Erfindung wird erklärt mit Bezug auf 32.
Bei dem kernlosen Linearmotor 100E ist das befestigte Element 2F der Anker und das bewegliche Element weist ein Joch 51 auf und erste und zweite Gruppen von Permanentmagneten 106A und 106B, die angeordnet sind in den ersten und zweiten gegenüberliegenden Jochteile 151A und 151B.
Die Ausgestaltung des kernlosen Linearmotors 100E der elften Ausgestaltung ist dieselbe, wie der kernlose Linearmotor 100A der mit Bezug auf die 16 erklärt wurde mit der Ausnahme, dass die Beziehungen des befestigten Elements und des beweglichen Elements umgekehrt sind.
Die 3-phasigen Spulen 103A2, 103B2 und 103C2 erzeugen magnetische Felder mit Phasenunterschieden von 180° relativ zu den 3-phasigen Spulen 103A1, 103B1 und 103C1.
Wenn bei dem kernlosen Linearmotor 100E 3-phasige Wechselströme der U-Phase, V-Phase und W-Phase angelegt werden an die 3-phasigen Spulen 103A1, 103B1 und 103C1 und die 3-phasigen Wechselströme der U-Phase, V-Phase und W-Phase, die sich in den Phasen von den vorigen 3-phasigen Wechselströmen um 180° unterscheiden, an die 3-phasigen Spulen 103A2, 103B2 und 103C2 angelegt werden, werden magnetische Felder in umgekehrten Richtungen erzeugt in den Spulen 103A1 und 103A2, in den Spulen 103B1 und 103B2 und in den anliegenden Spulen 103C1 und 103C2 und das bewegliche Element mit dem Joch 151 und die ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten 106A und 106B bewegen sich in den direkt wirkenden Richtungen A1 und A2 relativ zu der Spulenanordnung 103E.
Ein kernloser Linearmotor einer zwölften Ausgestaltung gemäß der vorliegenden Erfindung wird erklärt mit Bezug auf 34 und 35.
34 ist eine Darstellung, die die Ausgestaltung des kernlosen Linearmotors der zwölften Ausgestaltung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt und 35 ist eine geschnittene Ansicht, die die Struktur des beweglichen Elements und des befestigten Elements des in 34 dargestellten kernlosen Linearmotors zeigt.
Bei dem kernlosen Linearmotor 100F der vorliegenden Ausgestaltung ist das befestigte Element der Anker und das bewegliche Element ist versehen mit ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten 106A bis 106D von vier Gruppen. Die Beziehungen des befestigten Elements und des beweglichen Elements sind umgekehrt, aber die Struktur des Jochs 151-A und das Vorhandensein der vier Gruppen von Permanentmagneten 106A bis 106D in dem Joch 151-A sind dieselben, wie erklärt mit Bezug auf 19.
Durch Anordnen von vier Gruppen von Permanentmagneten 106A bis 106D an dem Joch 151-A kann die Effizienz der Anwendung der Permanentmagneten, die von den Spulen verwendet werden, erhöht werden und der Schub, etc. kann verbessert werden.
Bei der obigen Ausgestaltung war der Querschnitt der Spulen rechtwinklig oder quadratisch gemacht worden und die Gruppen von Permanentmagneten 60A und 60B der ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten 106A und 106B wurden in der Form flacher Platten hergestellt, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel können für den Querschnitt der Spulen andere Formen, wie quadratische, kreisförmige und ovale Formen verwendet werden. Die Permanentnmagneten können gekrümmt sein entsprechend diesen Formen.
Das obige Versteifungselement kann auch auf die Spule eines kernlosen Linearmotors von einem Typ angewendet werden, bei dem ein Zentraljoch in die Spule eingesetzt ist.
Die Wirkungen des kernlosen Linearmotors gemäß der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden erklärt.
Die als Anker verwendete Spule ist gebildet durch Wickeln des Leitungsdrahts in den zylindrischen Zustand, so dass das bereichsweise Sekundärmoment der Spule weitgehend erhalten werden kann und die Steifigkeit der Spule, insbesondere die Biege- und Schubsteifigkeit steigt an. Zudem steigt die Steifigkeit der Spulen an sich schnell durch ausrichten und wickeln der Leitungsdrähte in vielen Schichten in einen zylindrischen Zustand, sie befestigen mit einem Binder und verbinden der Endflächen miteinander über elektrisch isolierenden Elemente. Insbesondere wenn die Spulenanordnungen 3 und 30 als die Befestigungselemente des kernlosen Linearmotors verwendet werden, brauchen die Versteifungselemente 20 und 120 nicht verwendet werden. Durch Ausgestalten der Spulen wie oben erläutert und deren Befestigung nur an dem Halteelement 110 durch Verwenden der Halteelemente 11 kann eine ausreichende Steifigkeit erreicht werden.
Durch Anordnen von Magneten zur Bildung der magnetischen Schaltungen, so dass diese sich gegenüber liegen in Stellungen, die den äußeren Umfangsflächen der 3-phasigen Spulen, die auf diese Weise gebildet sind, gegenüber liegen und durch Anordnen so, dass magnetische Pole mit derselben Polung sich gegenüber liegen werden die Richtungen der Magnetflüsse der sich gegenüber liegenden Magneten umgekehrt, so dass die Magnetflüsse die Spulen erreichen, die an den Positionen nahe den Magneten angeordnet sind, aber die magnetische Dichte wird sehr klein innerhalb der 3-phasigen Spulen.
Die Richtung der Kraft, die zwischen dem Magnetfluss von einem der gegenüber liegenden Magnete und der Spule erzeugt wird und die Richtung der Kraft, die zwischen dem Magnetfluss des anderen Magneten und der Spule erzeugt wird, wird gleich. Dies wird der Schub des beweglichen Elements.
Das nicht magnetische, leitende Versteifungselement trägt den inneren Umfang der 3-phasigen Spulen und verstärkt weiter die hinsichtlich Steifigkeit verbesserten Spulen. Dieses Versteifungselement weist Leitfähigkeit auf. Magnetfluss, der von den 3-phasigen Spulen erzeugt wird, fließt durch es. Deshalb fließt ein Induktionsstrom. Das Element ist jedoch innerhalb der Spulen, wohin der Magnetfluss von den Magneten nicht gelangt, so dass beinahe keine Kraft in der zum Schub umgekehrten Richtung erzeugt wird. Das Versteifungselement wirkt auch als eine Wärme abgebende Einrichtung zur Abgabe der Wärme der Spulen. Das Versteifungselement ist wünschenswert gewichtsreduziert. Deshalb wird Aluminiumlegierung, etc. verwendet für das Versteifungselement.
Wenn 3-phasige Spulen des zweiten Satzes mit umgekehrten Phasenbeziehungen hinsichtlich der 3-phasigen Spulen des ersten Satzes anliegend angeordnet werden zu den Phasenspulen, werden Magnetflüsse in umgekehrten Richtungen erzeugt innerhalb der gegenseitig anliegenden Spulen, sie werden gegeneinander aufgehoben, der Magnetfluss, der durch das Versteifungselement fließt, ist sehr verringert und es beginnt beinahe kein Induktionsstrom zu fließen in dem Versteifungselement. Als ein Ergebnis kann, selbst wenn der Magnetfluss von den Magneten das Versteifungselement erreicht, das Erzeugen einer Kraft in der zum Schub umgekehrten Richtung größtenteils unterdrückt werden. Zudem kann exzessiver Stromverlust vermieden werden und eine Verminderung der Effizienz des Motors kann verhindert werden.
Das oben genannte befestigte Element und bewegliche Element können umgekehrt werden. Wo die Spulenanordnungen 3, 103 etc. als die befestigten Elemente verwendet werden, wird es leicht, das Kühlmedium zu den hohlen Abschnitten, etc. der Spulenanordnungen 3, 103 zu bringen und die Wirkung der Maßnahmen zur Wärmeabgabe des kernlosen Linearmotors steigt.
Zusammenfassung
Ein kernloser Linearmotor mit hoher Steifigkeit, hohem Wärmeabgabeeffekt und niedrigem Gewicht ist vorgesehen. Der kernlose Linearmotor ist versehen mit einem befestigten Element und einem beweglichen Element, das beweglich ist relativ zu dem befestigten Element. Das befestigte Element weist ein Joch (51, 151) auf und Gruppen von Permanentmagneten (60), die in dem Joch angeordnet sind. Das bewegliche Element (2) weist eine Spulenanordnung (3, 30) auf. Die Gruppen von Permanentmagneten (60) umfassen erste und zweite Gruppen von Permanentmagneten (60A, 60B), die so angeordnet sind, dass sie einander gegenüber liegen. Jede der ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten weist eine Vielzahl von Magneten entlang einer longitudinalen Richtung des Jochs auf. In der Vielzahl von Magneten wechseln sich magnetische Pole von gegenüberliegenden Magneten entlang der longitudinalen Richtung des Jochs ab. Magnetische Pole der Permanentmagnete entlang der longitudinalen Richtung des Jochs sind die gleichen. Die Spulenanordnung (3, 30) weist mindestens drei Spulen (3A, 3B, 3C) auf, die beweglich angeordnet sind relativ zu den ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten (60A, 60B) entlang der longitudinalen Richtung des Jochs (A1, A2) zwischen den ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten (60A, 60B), Spulen sind angeordnet und fest gewickelt in vielen Schichten und befestigt mit einem Binder und Endflächen anliegender Spulen sind miteinander verbunden über elektrische Isolierelemente. Vorzugsweise ist ein Versteifungselement (20, 120) vorgesehen, das als ein nicht magnetisches Element in feste Abschnitte der Spulen eingepasst ist.

Claims

Kernloser Linearmotor mit einem befestigten Element und einem beweglichen Element auf, das beweglich ist relativ zu dem befestigten Element, wobei das befestigte Element ein Joch (51, 151) aufweist und Gruppen von Permanentmagneten (60), die an dem Joch befestigt sind, und das bewegliche Element eine Spulenanordnung (3, 30) aufweist, das Joch (51, 151) erste und zweite gegenüberliegende Jochteile (51A, 51B/151A, 151B) aufweist, die sich gegenseitig gegenüberliegen über einen ersten Abstand und gebildet sind aus magnetischen Materialien und einem Verbindungsjochteil (51C, 151C), das erste Enden der ersten und zweiten gegenüberliegenden Jochteile verbindet, die Gruppen von Permanentmagneten (60) erste und zweite Gruppen von Permanentmagneten (60A, 60B) umfassen, die so angeordnet sind, dass sie den Oberflächen der ersten und zweiten gegenüberliegenden Jochteile (51A, 51B/151A, 151B) gegenüberliegen, wobei jede der ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten eine Vielzahl von Magneten entlang der longitudinalen Richtung des Jochs aufweist, in der Vielzahl von Magneten von jeder der ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten die magnetischen Pole der sich gegenseitig gegenüberliegenden Magnete entlang der longitudinalen Richtung des Jochs verschieden voneinander sind und die magnetischen Pole der Permanentmagnete entlang der longitudinalen Richtung des Jochs die gleichen sind, wobei die Spulenanordnung (3, 30) mindestens drei Spulen (3A, 3B, 3C) aufweist, die beweglich angeordnet sind relativ zu den ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten (60A, 60B) entlang der longitudinalen Richtung des Jochs (A1, A2) zwischen den ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten (60A, 60B), die mindestens drei Spulen angeordnet und fest gewickelt sind in vielen Schichten, dann befestigt sind mit einem Binder, die Endflächen anliegender Spulen miteinander verbunden sind über ein elektrisches Isolierelement, die Spulenanordnung (3, 30) sich in dem Raum bewegt zwischen den sich gegenüber liegenden ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten (60A, 60B) entlang der longitudinalen Richtung des Jochs (A1, A2).
Kernloser Linearmotor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Querschnittsform von jeder Spule eine Länge (a), die gegenüber den ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten (60A, 60B) ist, länger ist als eine Länge (B), die senkrecht ist zu den ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten (60A, 60B).
Kernloser Linearmotor gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche Element ein Versteifungselement (20, 120) aufweist, das in feste Abschnitte der Spulen eingepasst ist und in der Querschnittsform des Versteifungselements (20, 120) von jeder Spule eine Länge (a) einer Seite, die gegenüber ist den ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten (60A, 60B), länger ist als eine Länge (B) einer Seite, die senkrecht ist zu den ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten (60A, 60B).
Kernloser Linearmotor gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Öffnung, durch die ein Kühlmittel fließt, innerhalb des Versteifungselements (20, 120) gebildet ist.
Kernloser Linearmotor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Kühlrippen in einer Öffnung innerhalb des Versteifungselements (20, 120) gebildet sind.
Kernloser Linearmotor gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Versteifungselement (20, 120) gefertigt ist aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung.
Kernloser Linearmotor gemäß einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche Element (2) zudem versehen ist mit einem Halteelement (10, 110) und Abstandhaltern (25, 125) und die zwei Enden (20e) des Versteifungselements (20) befestigt sind an dem Halteelement (10) über die Abstandhalter (25, 125).
Kernloser Linearmotor gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Versteifungselement (20, 120) und die Abstandhalter (25, 125) aus Materialien gefertigt sind, die hoch wärmeleitend und leichtgewichtig sind.
Kernloser Linearmotor gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Versteifungselement (20, 120) und die Abstandhalter (25, 125) gefertigt sind aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung.
Kernloser Linearmotor gemäß einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Versteifungselement (20, 120) so angeordnet ist, dass es beabstandet ist von den Flächen der ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten (60A, 60B) mit genau dem Abstand, bei dem die Dichte des Magnetflusses, die auf der Oberfläche des Versteifungselements vorkommt, ½ oder weniger der Dichte des Magnetflusses der Magneten im Zentrum der Flächen der sich gegenüberliegenden ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten (60A, 60B) wird.
Kernloser Linearmotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der drei Spulen (3A, 3B und 3C) in der longitudinalen Richtung des Jochs (A1, A2) und die Länge der zwei anschließenden Magnete der ersten Gruppe von Permanentmagneten (60A, 60B) gleich sind.
Kernloser Linearmotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenanordnung (3, 30), die einen Anker bildet, einen ersten Satz von 3-phasigen Spulen und einen zweiten Satz von 3-phasigen Spulen umfasst, die magnetische Felder entgegengesetzter Phasen erzeugen und die Spulen unterschiedlicher Phasen, die dem ersten und zweiten Satz von 3-phasigen Spulen entsprechen, aneinander anschließend angeordnet sind.
Kernloser Linearmotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Joch (51, 151) einen quadratischen oder rechteckigen Querschnitt hat und erste und zweite gegenüberliegende Jochteile (51A, 51B/151A, 151B) hat, die gefertigt sind aus magnetischen Materialien und dritte und vierte gegenüberliegende Jochteile (51C, 51D/151C, 151D), die sich senkrecht schneiden mit den ersten und zweiten gegenüberliegenden Jochteilen (51A, 51B/151A, 151B) und gefertigt sind aus magnetischen Materialien, die Gruppen von Permanentmagneten (60) erste und zweite Gruppen von Permanentmagneten (60A, 60B) umfassen, die so angeordnet sind, dass sie den Oberflächen der ersten und zweiten gegenüberliegenden Jochteile (51A, 51B/151A, 151B) gegenüberliegen, dritte und vierte Gruppen von Permanentmagneten (60C, 60D) umfassen, die so angeordnet sind, dass sie den Oberflächen der ersten und zweiten gegenüberliegenden Jochteile (51C, 51D/151C, 151D) gegenüberliegen, jede der ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten (60A, 60B) eine Vielzahl von Magneten entlang einer longitudinalen Richtung des Jochs aufweist, in der Vielzahl von Magneten der ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten die Pole der sich gegenseitig gegenüberliegenden Magnete entlang der longitudinalen Richtung des Jochs alternierend verschieden voneinander sind und die Pole der Perma nentmagnete entlang der longitudinalen Richtung des Jochs die gleichen sind, und jede der dritten und vierten Gruppen von Permanentmagneten (60C, 60D) eine Vielzahl von Magneten entlang einer longitudinalen Richtung des Jochs aufweist, in der Vielzahl von Magneten der dritten und vierten Gruppen von Permanentmagneten die Pole der sich gegenseitig gegenüberliegenden Magnete entlang der longitudinalen Richtung des Jochs alternierend verschieden voneinander sind und die Pole der Permanentmagnete entlang der longitudinalen Richtung des Jochs die gleichen sind.
Kernloser Linearmotor mit einem befestigten Element und einem beweglichen Element auf, das beweglich ist relativ zu dem befestigten Element, wobei das befestigte Element Gruppen von Permanentmagneten (60) aufweist, die an dem Joch angeordnet sind, und das befestigte Element eine Spulenanordnung (3, 30) aufweist, das Joch (51, 151) erste und zweite gegenüberliegende Jochteile (51A, 51B/151A, 151B) aufweist, die sich gegenseitig gegenüberliegen über einen ersten Abstand und gebildet sind aus magnetischen Materialien und einem Verbindungsjochteil (51C, 151C), das erste Enden der ersten und zweiten gegenüberliegenden Jochteile verbindet, die Gruppen von Permanentmagneten (60) erste und zweite Gruppen von Permanentmagneten (60A, 60B) umfassen, die so angeordnet sind, dass sie den Oberflächen der ersten und zweiten gegenüberliegenden Jochteile (51A, 51B/151A, 151B) gegenüberliegen, wobei jede der ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten eine Vielzahl von Magneten entlang der longitudinalen Richtung des Jochs aufweist, in der Vielzahl von Magneten von jeder der ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten die magnetischen Pole der sich gegenseitig gegenüberliegenden Magnete entlang der longitudinalen Richtung des Jochs verschieden voneinander sind und die magnetischen Pole der Permanentmagnete entlang der longitudinalen Richtung des Jochs die gleichen sind, wobei die Spulenanordnung (3, 30) mindestens drei Spulen (3A, 3B, 3C) aufweist, die zwischen den gegenüber liegenden ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten (60A, 60B) angeordnet sind, die mindestens drei Spulen angeordnet und fest gewickelt sind in vielen Schichten, dann befestigt sind mit einem Binder, die Endflächen anliegender Spulen miteinander verbunden sind über ein elektrisches Isolierelement, das bewegliche Element erste und zweite Gruppen von Permanentmagneten (60A, 60B) aufweist, die der Spulenanordnung (3, 30) gegenüber liegen und das Joch sich entlang der longitudinalen Richtung der Spulenanordnung bewegt (direkt wirkende Richtungen A1, A2).
Kernloser Linearmotor gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass in der Querschnittsform von jeder Spule eine Länge (a), die gegenüber den ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten (60A, 60B) ist, länger ist als eine Länge (B), die senkrecht ist zu den ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten (60A, 60B).
Kernloser Linearmotor gemäß Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das befestigte Element ein nicht magnetisches Versteifungselement (20, 120) aufweist, das in feste Abschnitte der Spulen eingepasst ist und in der Querschnittsform des Versteifungselements (20, 120) eine Länge (a) einer Seite, die gegenüber ist den ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten (60A, 60B), länger ist als eine Länge (B) einer Seite, die senkrecht ist zu den ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten (60A, 60B).
Kernloser Linearmotor gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Öffnung, durch die ein Kühlmittel fließt, innerhalb des Versteifungselements (20, 120) gebildet ist.
Kernloser Linearmotor gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass Kühlrippen in einer Öffnung innerhalb des Versteifungselements (20, 120) gebildet sind.
Kernloser Linearmotor gemäß einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Versteifungselement (20, 120) gefertigt ist aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung.
Kernloser Linearmotor gemäß einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das befestigte Element zudem versehen ist mit einem Halteelement (10, 110) und Abstandhaltern (25, 125) und die zwei Enden (20e) des Versteifungselements (20), die in der Spulenanordnung (3, 30) eingesetzt sind, gehalten sind an dem Halteelement (10) über die Abstandhalter (25, 125).
Kernloser Linearmotor gemäß Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Versteifungselement (20, 120) und die Abstandhalter (25, 125) aus Materialien gefertigt sind, die hoch wärmeleitend und leichtgewichtig sind.
Kernloser Linearmotor gemäß Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Versteifungselement (20, 120) und die Abstandhalter (25, 125) gefertigt sind aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung.
Kernloser Linearmotor gemäß einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Versteifungselement (20, 120) so angeordnet ist, dass es beabstandet ist von den Flächen der ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten (60A, 60B) mit genau dem Abstand, bei dem die Dichte des Magnetflusses, die auf der Oberfläche des Versteifungs elements vorkommt, ½ oder weniger der Dichte des Magnetflusses der Magneten im Zentrum der Flächen der sich gegenüberliegenden ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten (60A, 60B) wird.
Kernloser Linearmotor gemäß einem der Ansprüche 14 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der drei Spulen (3A, 3B und 3C) in der longitudinalen Richtung des Jochs (A1, A2) und die Länge der zwei anschließenden Magnete der ersten Gruppe von Permanentmagneten (60A, 60B) gleich sind.
Kernloser Linearmotor gemäß einem der Ansprüche 14 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenanordnung (3, 30), die einen Anker bildet, einen ersten Satz von 3-phasigen Spulen und einen zweiten Satz von 3-phasigen Spulen umfasst, die magnetische Felder entgegengesetzter Phasen erzeugen und die Spulen unterschiedlicher Phasen, die dem ersten und zweiten Satz von 3-phasigen Spulen entsprechen, aneinander anschließend angeordnet sind.
Kernloser Linearmotor gemäß einem der Ansprüche 14 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Joch (51, 151) einen quadratischen oder rechteckigen Querschnitt hat und erste und zweite gegenüberliegende Jochteile (51A, 51B/151A, 151B) hat, die gefertigt sind aus magnetischen Materialien und dritte und vierte gegenüberliegende Jochteile (51C, 51D/151C, 151D), die sich senkrecht schneiden mit den ersten und zweiten gegenüberliegenden Jochteilen (51A, 51B/151A, 151B) und gefertigt sind aus magnetischen Materialien, die Gruppen von Permanentmagneten (60) erste und zweite Gruppen von Permanentmagneten (60A, 60B) umfassen, die so angeordnet sind, dass sie den Oberflächen der ersten und zweiten gegenüberliegenden Jochteile (51A, 51B/151A, 151B) gegenüberliegen, dritte und vierte Gruppen von Permanentmagneten (60C, 60D) umfassen, die so angeordnet sind, dass sie den Oberflächen der ersten und zweiten gegenüber liegenden Jochteile (51C, 51D/151C, 151D) gegenüberliegen, jede der ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten (60A, 60B) eine Vielzahl von Magneten entlang einer longitudinalen Richtung des Jochs aufweist, in der Vielzahl von Magneten der ersten und zweiten Gruppen von Permanentmagneten die Pole der sich gegenseitig gegenüberliegenden Magnete entlang der longitudinalen Richtung des Jochs alternierend verschieden voneinander sind und die Pole der Permanentmagnete entlang der longitudinalen Richtung des Jochs die gleichen sind, und jede der dritten und vierten Gruppen von Permanentmagneten (60C, 60D) eine Vielzahl von Magneten entlang einer longitudinalen Richtung des Jochs aufweist, in der Vielzahl von Magneten der dritten und vierten Gruppen von Permanentmagneten die Pole der sich gegenseitig gegenüberliegenden Magnete entlang der longitudinalen Richtung des Jochs alternierend verschieden voneinander sind und die Pole der Permanentmagnete entlang der longitudinalen Richtung des Jochs die gleichen sind.