TWI338431B - - Google Patents

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1338431 (1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種線型電動機及吸引力抵銷型線型 電動機的電樞（armature )構造，尤其是關於經過分割的 . 電樞模組的固定。 【先前技術】 習知的吸引力抵銷型線型電動機的電樞係將其電樞分 φ 割成模組（module )，各電樞模組係利用施加在配置於電 樞模組鐵心（core)間之角柱的螺孔（tapped hole)，而 螺栓於電樞基座上下（參照例如專利文獻1 )。 專利文獻1 :日本專利特開平1 0-3 23 0 1 1號公報（第 1圖、第3圖） 第6圖係由上方觀看專利文獻1中記載之線型電動機 以長邊方向切出之剖面的示意圖。定子係由左側定子55 與右側定子5 6等2個構成，且以相同構造者爲相對向的 · 方式予以配置。各定子5 5、5 6係由場磁體（fi e 1 d magnet )永久磁石56b與貼付該場磁體永久磁石56b的場 磁體背軛（back yoke ) 56a所構成。動子51係位於該等 2個定子55、56之間，其上面係固定在負載，且在長邊 方向（亦即圖面的上下方向）以移動自如的方式支持。動 子5】的構造係由：將電樞繞組5 3捲繞在1型電樞齒 (armature teeth) 52a 所構成的電樞片（armature piece) 5 2、插入上述電樞片5 2前端之電樞齒之間的非磁性材角 ’ -4 - (2) (2)1338431 柱5 4、以及用以固定該角柱5 4的基座（b a s e )所構成、' 該角柱5 4的外形係沿著電樞片5 2前端的形狀而形成’且 將電樞片52的前端與角柱54予以接著固定。再者，該角 柱54中，係對其上下面加工螺孔（tapped hole) 54d’且 藉由螺栓（bolt)將所有角柱54安裝在基座。 第7圖係同專利文獻1記載之線型電動機之另一例之 正剖視圖。 於圖中，61爲動子、62爲電樞模組部、63爲電樞繞 組、64爲角柱、65爲左側定子、66爲右側定子、67爲基 座（67a爲上基座' 67b爲下基座）、68爲保護罩 (jacket)。動子61的構造係將上基座67a與下基座67b 配置在電樞模組部62的上下而加以固定，俾使可使用下 基座6 7b的上面與上基座67a的下面來固定負載》如上所 述，係形成由電樞模組部62上下貼上上基座67a與下基 座67b，且藉由固定用角柱64與螺栓加以固定的構造。 如上所述，習知之吸引力抵銷型線型電動機係利用施 加在配置於電樞模組間之固定用角柱的螺孔，而將各電樞 模組加以定位固定。 【發明內容】 (發明所欲解決之課題） 習知的吸引力抵銷型線型電動機係形成犧牲電樞模組 間的繞組配置部分的空間，而在該處配置經攻絲加工的固 定用角柱的構造，由於在該固定用角柱部分無法配置繞 -5 - (3) (3)1338431 組，因此，會有損失增加、線型電動機效率降低的問題。 本發明係有鑑於前述問題點所開發者，目的在於提供 一種吸引力抵銷型線型電動機，其係將前述各電樞模組予 以定位固定，同時無須犧牲繞組配置空間，即可將繞組空 . 間因數（space factor )增大到界限，因此，可提升線型 _ 電動機的效率。 (用以解決課題的手段） · 爲解決上述問題，申請專利範圍第1項的發明係爲一 種線型電動機，係由動子部與定子部所構成者，該動子部 係具備：由I字形狀磁性鐵心與捲繞在該I字形狀磁性鐵 心周圍的1種電樞繞組所構成的電樞模組；以行程方向配 置複數個該等電樞模組的非磁性材保持具；以及分別在上 部與下部安裝該非磁性材保持具的基座上板與基座下板； 該定子部係具備：隔著磁隙而與前述I字形狀磁性鐵心相 對向配置之複數個場磁體永久磁石；以及用以支持該等場 隹 磁體永久磁石之磁軛，其中，對於前述非磁性材保持具， 係於其兩端部施加配合前述I字形狀磁性鐵心的形狀與配 置間距的貫穿孔，且將螺栓插入該貫穿孔而將前述非磁性 材保持具固定在前述基座上板與基座下板。 申請專利範圍第2項的發明係爲一種線型電動機，係 由動子部與定子部所構成者，該動子部係具備··由I字形 狀磁性鐵心與捲繞在該I字形狀磁性鐵心周圍的1種電樞 _ 繞組所構成的電樞模組；以行程方向將複數個該等電樞模 · -6 - (4) (4)1338431 組分別安裝在其上部與下部的基座上板與基座下板：該定 子部係具備：隔著磁隙而與前述I字形狀磁性鐵心相對向 配置之複數個場磁體永久磁石：以及用以支持該等場磁體 永久磁石之磁軛’其中’在前述基座上板與基座下板以及 前述I字形狀磁性鐵心的兩端部施加配合該I字形狀磁性 鐵心的形狀與配置間距的銷孔，且將銷插入該銷孔而將前 述I字形狀磁性鐵心固定在前述基座上板與基座下板之 間。 · 申請專利範圍第3項之發明係於申請專利範圍第2項 之線型電動機中，前述銷孔係爲貫穿前述I字形狀磁性鐵 心的孔，而且前述銷係爲長形貫通銷。 申請專利範圍第4項之發明係申請專利範圍第2項或 第3項之線型電動機中，在前述電樞模組群的行程方向的 前後端設置用以抵銷由電樞兩端之邊端效應所引起的頓振 (cogging)的副齒部（subteeth)，此時，在前述基座上板與 基座下板以及前述副齒部（subteeth)的兩端部施加銷孔， · 且將銷插入該銷孔而將前述副齒部（subteeth)固定在前述 基座上板與基座下板之間。 申請專利範圍第5項之發明係於申請專利範圍第]項 或第2項之線型電動機中，在前述電樞繞組的間隙部塡充 模塑樹脂。 申請專利範圍第6項之發明係一種吸引力抵銷型線型 電動機，在申請專利範圍第1項至第5項中任一項之線型 電動機中復包夾前述動子部，且在前述定子部側的相反 _ -7 - (5) (5)1338431 側，將與其相同之定子部設置在相對於前述動子部的對稱 位置。 申請專利範圍第7項之發明係於申請專利範圍第6項 之吸引力抵銷型線型電動機中’使線型導引的導引部固定 在前述基座下板的下部側。 (發明的效果） 藉由以上構成，由於不需要犧牲繞組空間，因此可將 鲁 繞組空間因數（space factor)增大到界限，而可實現— 種效果率較高的線型電動機。 【實施方式】 以下參照圖面說明本發明之實施形態。 (第1實施例） 第1圖係本發明之吸引力抵銷型線型電動機的第1實 · 施例，（a)爲正視圖，（b)爲側視圖。 於圖中，]爲I字形狀磁性鐵心、2爲電樞繞組、3 爲絕緣樹脂' 4爲非磁性材保持具、5爲螺栓、6爲電動 機端子部' 7爲電動機引出線（motorlead) 、8爲基座 板、8a爲基座上板' 8b爲基座下板、9爲磁軛、1 〇爲場 磁體永久磁石。 由圖可知，藉由在I字形狀磁性鐵心1將絕緣樹脂3 ' 成型模塑爲薄壁狀，來確保電氣絕緣層，在其上方捲繞電 · -8 - (6)1338431 樞繞組2，藉此構成電樞模組。將該等電樞模組以行程方 向（stroke direction )安裝複數個在非磁性材保持具4 (4a爲左側非磁性材保持具、4b爲右側非磁性材保持 具），再將該非磁性材保持具4的上部與下部分別安裝在 基座上板8a與基座下板8b。 此時，對於非磁性材保持具4，係在其兩端部施加配 合I字形狀磁性鐵心1的形狀與配置間距的貫穿孔 (through hole) 41，將螺栓5插入該貫穿孔41而將非磁 性材保持具4固定在基座上板8a與基座下板8b。 此外，在間隙部分注入模塑樹脂1 1，藉以可獲得電 樞部的機械強度。 再者，如圖所示，將使場磁體永久磁石1 0固定在磁 軛9的場磁體部透過空隙而配置在電樞繞組2的兩端。 第2圖係第1圖之吸引力抵銷型線型電動機的俯視 圖。 於圖中可知，在2條互相平行延伸的磁軛9的相互內 側’將多數場磁體永久磁石1 0配置爲使相鄰之間的極性 不同。在該2條磁軛9的相互內側，透過空隙而相互配置 動子與場磁體永久磁石〗0。 本發明之第】實施例與專利文獻1記載之線型電動機 不同的部分在於，在第1實施例中，係在I字形狀磁性鐵 心】的前端部（藉由螺栓）將電樞模組加以固定，因此並 不需要多配置繞組空間，即可加以固定。 space 因此’可儘可能加大繞組的空間係數（ -9 - (7) (7)1338431 factor )，而可獲得有效率的線型電動機。 (第2實施例） 第3圖係吸引力抵銷型線型電動機的第2實施例，（a) 爲正視圖，（b)爲側視圖。於第3圖中，與第1圖及第2 圖相同的符號係表示爲相同者，故不再贅述。11爲模塑 樹脂、21爲銷（pin )。 根據第2實施例，透過絕緣材將1種電樞繞組2捲繞 φ 在與第1實施例相同的I字形狀磁性鐵心1的周圍而構成 電樞模組，將複數個該等電樞模組配置在行程方向，且在 其上部與下部以銷2 1分別安裝在基座上板8a與基座下板 8 b »銷孔1 a係配合I字形狀磁性鐵心1的形狀與配置間 距而設。 如上所述，第1實施例與第2實施例不同之處在於， 在第1圖及第2圖所示之第1實施例中，係以非磁性材保 持具4來進行電樞模組的定位固定，在第2實施例中則係 · 藉由銷21來進行定位固定。藉此方式，可不需要設置2 片非磁性材保持具（第1圖（b)中的4 a、4 b )，故可減少 構件數並降低成本。 (第3實施例） 第4圖係吸引力抵銷型線型電動機的第3實施例，（a) 爲正視圖’（b)爲側視圖。於第3圖中，與第3圖相同的 符號係表示爲相同者，故不再賛述。2 1 ’爲貫通銷 · -10- (8) (8)1338431 (pin)。 根據第3實施例，透過絕緣材將丨種電樞繞組2捲繞 在與第1實施例相同的〖字形狀磁性鐵心1的周圍而構成 電樞模組’將複數個該等電樞模組配置在行程方向，且穿 過可由其上部貫通到下部的貫通孔，而藉由由基座上板 8 a到基座下板8 b的長形貫通銷2 Γ，而將電樞模組安裝 在基座上板8 a與基座下板8b。銷孔1 a ’係配合I字形狀 磁性鐵心〗的形狀與配置間距而設。 此外，以上均有可能爲第1實施例及第2實施例中的 任一構造，不過，在基座下板8 b的下面係固定有線型導 引塊（linear guide block) 31，其與固定在機後部32的 線型導引軌（linear guide rail ) 3 1相組合，藉此可以滑 動自如的方式予以支持。 如上所述，在第3實施例中由於係使用長形貫通銷 2 I ’，因此與第2實施例的銷固定相較之下，I字形狀磁性 鐵心1與基座上板8a與基座下板8b的定位固定將更爲強 固。 (第4實施例） 第5圖係第4實施例之吸引力抵銷型線型電動機的俯 視圖。 於圖中，5 1係副齒部（s u b t e e t h) ( s u b -1 e e t h ) ’用以 抵銷由電樞前後端部的邊端效應所引起的頓振（c〇gging) (c 〇 g g i n g ) ’與其他一般的I字形狀磁性鐵心（盛部） -11 - (9) (9)1338431 相較之下，寬度方向（行進方向）的尺寸變成一半。當將 上述副齒部（subteeth)51安裝在基座上板8a與基座下板 8 b (在圖中看不到）時亦以第2實施例及第3實施例的作 法，藉由使用銷2 1或貫通銷2 1 ’，來擴大電樞繞組的捲 繞空間，而提升電動機效率，而且可減少構件數並確實加 以安裝。 根據上述之本發明，由於藉由基座上板及基座下板來 固定I字形狀磁性鐵心1的前端部，因此，可捲在所有電 樞繞組可能捲繞空間中，而可降低電動機的損失，並提升 電動機效率。此外，藉此方式，可提升驅動負載 (duty)，並縮短工作時間（tact time)，因此亦可適用 在電子零件安裝機的用途。 在以上所有實施例中，係以將2個定子部設置在相對 於動子部的對稱位置的吸引力抵銷型線型電動機爲例而加 以說明，但是本發明並非侷限於此。 對於動子部’即使是1個定子部’由於線型電動機爲 可動，此時若使用I字形狀磁性鐵心，可適用本發明，因 此，藉由基座上板與基座下板來固定其前端部，俾可捲在 所有電樞繞組可能捲繞空間，而可降低電動機的損失，並 提升電動機效率。 (產業上利用可能性） 如上所述，由於本發明可實現效率高的線型電動機， 因此可利用在必須精密定位的直接動作平台裝置以及必須 -12 - (10) (10)1338431 設置該直接動作平台裝置的各種半導體製造裝置等。 【圖式簡單說明】 第】圖係本發明之第〗實施例之吸引力抵銷型線型電 動機，（a )爲正視圖，（b )爲側視圖。 第2圖係本發明之第丨實施例之吸引力抵銷型線型電 動機之俯視圖。 第3圖係本發明之第2實施例之吸引力抵銷型線型電 · 動機’（a)爲正視圖，（b)爲側視圖。 第4圖係本發明之第3實施例之吸引力抵銷型線型電 動機，（a)爲正視圖，（b)爲側剖視圖。 第5圖係本發明之第4實施例之吸引力抵銷型線型電 動機之俯視圖。 第6圖係由上方觀看第1習知例之線型電動機以長邊 方向切出之剖面的示意圖。 第7圖係第2習知例之線型電動機之正剖視圖。 Φ 【主要元件符號說明】 1 : I字形狀磁性鐵心 1 a、1 a ’ ：銷孔 2 :電樞繞組 3 :絕緣樹脂 4 :非磁性材保持具 4 a :左側非磁性材保持具 ’ -13- (11) (11)1338431 4b :右側非磁性材保持具 5 :螺栓 6 :電動機端子部 7 :電動機引出線 8 a :基座上板 8b :基座下板 9 :磁軛 1 〇 :場磁體永久磁石 1]:模塑樹脂 21 :銷 2 1 ’ ：長形貫通銷 3 1 :線型導引塊 31 :線型導引軌 3 2 :機後部 4 1 :貫穿孔 5 1 :副齒部（s u b t e e t h)

Claims (1)

1. (1) (1)1338431 十、申請專利範圍 】.一種線型電動機，係由： 具備：了「1字形狀磁性鐵心與於該I字形狀磁性鐵 心的周圍藉由絕緣材捲繞之1種電樞繞組所構成的電樞模 組，和將該等電樞模組配置於複數個行程方向之非磁性材 保持具，和將該非磁性材保持具個別安裝在上部與下部之 基座上板與基座下板」之動子部，及 具備了「藉由與前述I字形狀磁性鐵心的磁氣空隙加 以對向配置之複數個場磁體永久磁石，和支持該等場磁體 永久磁石之磁軛」之定子部所成；其特徵爲： 對於前述非磁性材保持具，於其兩端部施於合於與前 述I字形狀磁性鐵心的形狀的配置間距之拆卸孔，於該貫 穿孔插入將前述非磁性材保持具固定於前述基座上板與基 座下板。 2 .—種線型電動機，係由： 具備了「：由I字形狀磁性鐵心與於該I字形狀磁性 鐵心的周圍藉由絕緣材捲繞之]種電樞繞組所構成的電樞 模組，和將該等電樞模組於複數個行程方向個別安裝在其 上部與下部的基座上板與基座下板」之動子部，及 具備了「藉由與前述I字形狀磁性鐵心的磁氣空隙加 以對向配置之複數個場磁體永久磁石，和支持該等場磁體 永久磁石之磁軛」之定子部所成；其特徵爲： 於前述基座上板與基座下板以及前述I字形狀磁性鐵 心的兩端部，施以合於與該I字形狀磁性鐵心的形狀的配 -15 - (2) (2)1338431 置間距之銷孔，於該銷孔將銷插入，將前述I字形狀磁性 鐵心固定於前述基座上板與基座下板之間。 3 ·如申請專利範圍第2項所記載之線型電動機，其 中：前述銷孔係爲貫穿前述I字形狀磁性鐵心的孔，且前 述銷係爲長形貫通銷。 4 ·如申請專利範圍第2項或第3項所記載之線型電動 機，其中：於在前述電樞模組群的行程方向的前後端，設 置將產生於電樞兩端之邊端效應所引起之頓振（cogging)加 φ 以抵銷的副齒部（s u b t e e t h )，此時，於前述基座上板與基 座下板以及前述副齒部（s u b t e e t h)的兩端部施加銷孔，於 該銷孔將銷插入將前述副齒部（subteeth)固定於前述基座 上板與基座下板之間。 5 ·如申請專利範圍第I項或第2項所記載之線型電動 機，其中：於前述電樞繞組的間隙部，與模塑樹脂加以塡 充。 6. —種吸引力抵銷型線型電動機，其特徵爲：於申請 φ 專利範圍第1項至第5項中任一項之線型電動機，更具備 了包夾前述動子部’於前述定子部側的相反側，將與其相 同之定子部設置在相對於前述動子部的對稱位置加以設 置。 7. 如申請專利範圍第6項之吸引力抵銷型線型電動機 ’其中：於前述基座下板的下部側，將線型導引的導引部 加以固定。 — -16 -