DE2616519A1

DE2616519A1 - Spulenmittel zum antreiben eines linearmotors

Info

Publication number: DE2616519A1
Application number: DE19762616519
Authority: DE
Inventors: Toshihiro Kondo
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1975-04-17
Filing date: 1976-04-14
Publication date: 1976-11-04
Also published as: US4051398A; DE2616519B2; FR2308235B1; JPS51121719A; FR2308235A1

Description

Anmelder: 1) Fuji Photo Film Co., Ltd., Kanagawa-ken, Japan 2) Toshihiro Kondo, Tokyo, Japan

Spulenmittel zum Antreiben eines Linearmotors

Die Erfindung betrifft ein Spulenmittel zum Antreiben eines Linearmotors und insbesondere ein Spulenmittel für Linearmotoren, das vorteilhaft ein bewegliches Element führen als auch durch elektromagnetische Kraft bewegen kann.

Es ist in der Technik bekannt, ein bewegliches Element, das einen Permanentmagneten trägt, längs eines Pührungsmittels durch elektromagnetische Kraft zu bewegen, die zwischen dem Permanentmagneten und einer Reihe von Elektromagneten hervorgerufen wird, die längs des Pührungsmittels angeordnet sind. Linearmotoren mit einer Gruppe von Elektromagneten weisen den Nachteil auf, daß die Ausbildung der Elektromagneten, die in einer Zeile angeordnet sind, sehr kompliziert ist und viel Platz erfordert. Ferner ist es erwünscht, die elektromagnetische Kraft auf den Permanentmagneten von beiden Seiten des beweglichen Elements her einwirken zu lassen. Jedoch ist es infolge der Ausbildung der Reihe üblicher Elektromagneten sehr

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schwierig, eine Reihe von Elektromagneten auf beiden Seiten des beweglichen Elements vorzusehen.

Ausgehend von den vorstehenden Ausführungen über übliche Linearmotoren ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Reihe von Spulen vorzusehen, die eine einfache Struktur aufweisen und klein sind.

Ferner ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Reihe von Spulen vorzusehen, die eine elektromagnetische Kraft auf einen Permanentmagneten, der von einem beweglichen Element getragen wird, von beiden Seiten dieses Elements her ausüben können.

Außerdem ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Reihe von elektromagnetischen Spulen zum Bewegen eines beweglichen Elements gemäß dem Linearmotorprinzip in sehr wirksamer Weise vorzusehen.

Schließlich ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Reihe von elektromagnetischen Spulen zum Antreiben eines beweglichen Elements vorzusehen, das einen Permanentmagneten trägt, wobei die Reihe elektromagnetischer Spulen auch als Führungsmittel zum Führen des beweglichen Elements brauchbar ist.

Die Reihe von Spulen gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Anzahl dünner elektromagnetischer Spulen, die in einer Zeile angeordnet sind und jeweils etwas in ihrer Längsrichtung gegenüber der vorhergehenden Spule verschoben sind und als Ganzes eine dünne, längliche Magnetspulengruppe bilden. Die längliche Magnet spulengruppe ist mit einem Kunststoff lachmaterial zu einer Einheit verbunden und danach zu einer winkeligen oder abgerundeten "U"-Form gebogen und bildet eine Führung für das bewegliche Element. Das bewegliche Element trägt einen Permanentmagneten und wird längs einer Bahn bzw. Nut geführt, die in der "U"-Form ausgebildet ist, wenn die verschiedenen Spulen unabhängig voneinander und nacheinander von

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der ersten Spule am einen Ende bis zur letzten Spule am anderen Ende erregt werden. Da der gebogene Bereich der Spulen, der die U-förmige Bahn bildet, den Permanentmagneten im beweglichen Element von beiden Seiten her flankiert, wird die elektromagnetische Kraft verdoppelt, die das bewegliche Element antreibt. Da ferner die Spulen zu einem Bauelement mit Kunststoffmaterial verbunden sind, ist die Ausbildung dieses Bauelements sehr einfacn, so daß es sehr leicht ist, die Spulen in der Vorrichtung zu befestigen, die den Linearmotor verwendet.

Die Erfindung betrifft also eine Reihe elektromagnetischer Spulen, die in einer Zeile angeordnet sind und sich gegenseitig überlappen, wobei jeweils jede Spule etwas gegen die vorhergehende Spule versetzt ist und wobei die Spulen mit einem Kunststoffmaterial zu einer dünnen, länglichen Spulengruppe verbunden sind. Die Spulengruppe ist zu einer rechteckigen oder abgerundeten ¹¹U"-Form gebogen, um ein bewegliches Element zu führen, das einen Permanentmagneten trägt. Vorzugsweise sind die sich in Längsrichtung erstreckenden Abschnitte der Spulen in rechtem Winkel gegenüber den restlichen Abschnitten der Spulen abgebogen.

B'igur IA stellt eine Vorderansicht dar, die ein Beispiel einer dünnen Spule zeigt, die für das Linearmotor-Antriebsspulenmittel gemäß der Erfindung verwendet wird;

Figur IB stellt eine senkrechte Schnittansicht dieser Spule dar;

Figur 2 stellt eine Querschnxttsansicht der dünnen Spule im gebogenen Zustand dar;

Figur 3 stellt eine perspektivische Ansicht dar, die die Anordnung der Spulen zeigt;

Figur 4 stellt eine Vorderansicht der Spulen dar, die in einer Zeile angeordnet sind und sich teilweise überlappen

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und eine längliche Spulengruppe darstellen, wobei sie durch ein Kunststoffmaterial miteinander verbunden sind;

B'igur 5 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Ausführungsform eines Spulenmittels zum Antreiben eines beweglichen Elements auf Basis des Linearmotor-Prinzips gemäß der Erfindung zeigt;

Figur 6 ist eine Querschnittsansicht, die eine andere Ausführungsform gemäß der Erfindung zeigt;

Figur 7A ist eine Vorderansicht, die eine weitere abweichende Ausführungsform gemäß der Erfindung zeigt;

Figur 7B ist eine Seitenansicht der Ausführungsform, die in Figur 7A dargestellt ist; und _

Figur 8 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Linearmotors, bei dem das Spulenmittel der Figuren 7A und 7B verwendet wird.

Zuerst soll auf die Figuren IA und IB eingegangen werden; die gedruckte Spule 1 wird dadurch hergestellt, daß man unter Vakuum Siloer, Kupfer oder dgl. auf ein Kunststofflachmaterial 2 aufdampft, beispielsweise ein Polyesterflachmaterial, und dieses photoätzt. Die gedruckte Spule 1 liegt beispielsweise in Form einer rechteckigen Spule vor, wie in Fig. IA dargestellt ist, und liefert ein Hagnetfeld, das in Fig. IB wiedergegeben ist. Indem man durch Biegen der Spule 1 die Form eines rechteckigen oder abgerundeten "U" gemäß Fig. 2 gibt, wird eine Polarität bzw. ein Pol innerhalb der gebogenen Spule 1 und der andere Pol außerhalb der Spule 1 ausgebildet. Die Spule 1 bewirkt, daß sich ein Permanentmagnet-Flachmaterial, das im gebogenen Abschnitt der Spule angeordnet ist, in einer Richtung längs ihrer gebogenen Achse bzw. Kante bewegt (senkrecht zur Zeichnungsebene). Der obere und der untere Abschnitt

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la der gedruckten Spule 1 bewirken, daß sich der Permanentmagnet in Fig. 2 nach rechts bewegt, wenn sich der N-PoI des Permanentmagneten im gebogenen Bereich der Spule 1 befindet. Die Seitenabschnitte Ib der gedruckten Spule 1 bewirken nur, daß sich der Permanentmagnet in der Richtung senkrecht zur Zeichnungsebene der Fig. 2 bewegt. Die gegenüberliegenden Seitenabschnitte Ib, Ib bewirken, daß sich ein Permanentmagnet der gleichen Polarität in die entgegengesetzten Richtungen bewegt.

Das Linearmotor-Antriebsspulenmittel gemäß der vorliegenden · Erfindung umfaßt eine Anzahl von gedruckten Spulen gemäß Fig. IA, die in einer Zeile angeordnet sind und sich teilweise überlappen, so daß jede Spule etwas in ihrer Längsrichtung gegenüber der vorhergehenden Spule verschoben ist, wie in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist. Die Spulen 11 bis 19, die in einer Zeile gemäß Fig. 3 angeordnet sind, sind zu einem Stück einer länglichen Magnetspulengruppe mit einem Kunststoffmaterial, z.B. einem Polyesterharz, zu einer Form verbunden, die in Fig. k wiedergegeben ist.

Eine Ausführungsform des Linearmotor-Antriebsspulenmittels ist in Fig. 5 wiedergegeben, wobei eine Spulengruppe 20 zu einer U-Form gebogen ist. Die Spulengruppe 20 umfaßt neun rechteckige Spulen 11 bis 19, die unabhängig voneinander in Abhängigkeit von der Stellung des Permanentmagneten 22a erregt werden können, der von einem beweglichen Flachmaterial 22 getragen wird. Das bewegliche Flachmaterial 22, das den Permanentmagneten 22a trägt, kann für die Bewegung längs der Spulengruppe 20 durch ein separates Führungsmittel geführt werden oder es kann durch die Spulengruppe 20 selbst geführt werden, wenn die Spulengruppe 20 an ihrer Basis mit einer Führungsschiene 23 aus Nilon, Polycarbonat oder dgl. versehen ist, wie in Fig. 6 dargestellt ist. Die Spulengruppe 20 bildet einen U-förmigen Zwischenraum 21, um das bewegliche Flachmaterial 22 aufzunehmen und zu führen.

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Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform, die in den Fi£. 5 und 6 dargestellt ist, bewirken die sich in Längsrichtung erstreckenden Abschnitte der Spulen, die dem oberen und der,* unteren Abschnitt la in den Fig. IA und 2 entsprechen, daß sich das bewegliche Element 22 in verbesserungsfähiger Weise quer zur Führungsrichtung bewegt. Daher ist es erwünscht, die sich in Längsrichtung erstreckenden Abschnitte der Spulen 11 bis 19 in bezug auf den Permanentmagneten 22a unwirksam auszubilden. Eine Ausführungsform der Erfindung, bei der diese Abscnnitte der Spulen unwirksam gemacht worden sind, wird im folgenden anhand der Fig. 7A und 7B näher beschrieben.

Gemäß den Fig. 7A und 7B werden diese verbesserungsfähigen Abschnitte 2k der Spulengruppe 20 in rechtem Winkel zu den übrigen wirksamen Abschnitten abgebogen. Die Spulengruppe 20 kann nach dem Verbinden oder zur gebogenen Form beim Verbinden gebogen werden.

Ein Beispiel für einen Linearmotor unter Anwendung der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsform des Spulenmittels gemäß der vorliegenden Erfindung wird im folgenden anhand von Fig. 8 näher beschrieben. Zwei Spulengruppen 30a und 30b sind parallel zueinander unter Ausbildung von Führungsund Antriebsmitteln angeordnet, um ein Blattelement 31 zu bewegen, das einen flachmaterialartigen Permanentmagneten 31a trägt. Die Spulengruppe 30a umfaßt gedruckte Spulen 4l bis 51 und ist an ihrer Basis mit einer Führungsschiene 33a versehen. Die andere Spulengruppe 30b ist gleichfalls mit einer Führungsscniene 33b versehen. Die Führungsschienen 33a und 33b führen entgegengesetzte Enden des Blattelements 31. Der Betrieb und die Funktion der Spulengruppen 30a und 30b ergeben sich für den Fachmann aus der vorstehenden Beschreibung der Ausführungsformen, so daß eine eingehende Erläuterung unterbleiben kann. Die Spulengruppen 30a und 30b müssen keine gerade Form aufweisen und können beispielsweise gekrümmt sein. Ferner muß der Querschnitt der Spulenmittel 30a und 30b nicht unbedingt U-förmig sein; er kann beispielsweise C-förmig oder-/2. -förmig

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sein. Derartige andere Formen werden im vorliegenden Zusammenhang der Einfachheit halber als "U-förmig" bezeichnet.

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Claims

" 8 ' 2b iüb 19 Patentansprüche

1. Spulenmittel zum Antreiben eines beweglichen Elements ~in einem Linearmotorsystem mit einer Reihe elektromagnetischer Spulen, die in einer Zeile längs des Wegs des beweglichen Elements angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Feihe elektromagnetischer Spulen (11 bis 19) in Form dünner Spulen vorliegt, die in einer Zeile angeordnet sind und sich teilweise überlappen, wobei jede Spule (11 bis 19) etwas gegen die vorhergehende Spule (11 bis 19) verschoben ist und wobei alle Spulen (11 bis 19) unter Ausbildung einer länglichen einstückigen Spulengruppe (20, 30a, 30b) verbunden sind und wobei die bpulengruppe (20, 30a, 30b) U-förmig gebogen ist und das bewegliche Element (22) führt.

2. Spulenmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Spulen (11 bis 19) um rechteckige dünne Spulen (11 bis 19) handelt.

3. Spulenmittel nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Spulen (11 bis 19) um gedruckte Spulen (11 bis 19) handelt, die aus einem Kunststoffsubstrat und darauf auf gebrachten Spulen bestehen.

4. Spulenmittel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen (11 bis 19) durch Vakuumaufdampfen eines leitenden Materials und Photoätzen hergestellt worden sind.

5. Spulenmittel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem leitenden Material um Kupfer handelt.

6. Spulenmittel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem leitenden Material um Silber handelt.

7. Spulenmittel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte der rechteckigen Spulen (11 bis 19), die sich in der Bewegungsrichtung des beweglichen Elements (22) er-

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strecken, in bezug auf die restlichen Abschnitte, die sich parallel zum beweglichen Element (22) erstrecken, rechtwinklig naah außen gebogen sind.

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AO

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