TWI426684B - 線型馬達 - Google Patents

Description

線型馬達

本發明係有關一種線型馬達，具有：配置於可動部與固定部間的滑動軸承，以及從固定部中心軸偏心配置的滑動構件。

於以往的線型馬達中，軸構件(第1套筒構件)係採用以下構造：於其內部沿著軸線方向交互形成有N極及S極的永久磁鐵，且於永久磁鐵之間復設置用以提昇推力的磁性體(軛)。包圍軸構件外周的線圈係設置於可動部，在位置於軸構件外周側的可動部內側則設有引導軸構件相對於可動部在軸構件之軸線方向進行相對直線運動的軸承。如上所述構成的線型馬達係採用以下構造：將圓筒或四角形狀的軸承與可動部以軸構件為中心而配置，且於軸承與軸構件之間設置有為了使相對運動順暢地進行的微小縫隙(gap)(例如參照專利文獻1)。

(先前技術文獻)

(專利文獻)

[專利文獻1]日本特開平9-182408號公報(第4頁第1圖)

以往之線型馬達由於為如上所述之構成，故隨著設置於軸承與軸構件之間的微小縫隙份量，會在軸承與軸構件之間產生晃動或變動，結果，例如於在可動部設有將推力傳達至機器之軸的軸(shaft)型線型馬達中，存有軸前端部的定位精確度降低的問題點。

本發明係為了解決上述問題而研發者，其目的為消除軸承與軸構件間之晃動或變動，例如，提昇軸型線型馬達之軸前端部的定位精確度。

於本發明之線型馬達中具有：固定部；及可動部，係位於固定部之內部，且以可相對於固定部朝軸線方向相對變位的方式設置；其中，可動部係具有：磁鐵部，由積層於軸線方向的複數個永久磁鐵所構成；及第1滑動部，係配置於該磁鐵部之一方的前端部，且由在固定部內部朝軸線方向引導滑動的磁性材所構成；固定部係具有：第1軸承，係由非磁性材所構成並且抵接於固定部內表面而將第1滑動部可滑動地支撐；及複數個線圈，設置於固定部內部，於本身之內空間產生磁通且使磁通作用於磁鐵部而使可動部相對變位；第1滑動部係使第1滑動部中心軸從由線圈所形成的內空間剖面中心軸向第1軸承側偏心配置，並且抵接於第1軸承，從而使來自永久磁鐵的磁吸引力作用於偏心方向。

藉由此發明，可提昇軸型線型馬達之軸前端部的定位精確度，而可將軸型線型馬達應用於表面安裝機或基板檢查機等精密電子機器。

(第1實施例)

第1圖為表示本發明第1實施例之軸型線型馬達的剖面圖。第2圖為表示本發明第1實施例之軸型線型馬達的分解斜視圖。於第1圖與第2圖中，1為軸型線型馬達之固定部；2為軸型線型馬達之可動部，且可相對於固定部1朝軸線方向相對變位。31係作為第1軸承而發揮作用，且沿著軸方向剖面形成L字形的滑動軸承；51為電源用引線，11為從電源用引線51流動電流而產生磁通用的複數個線圈；12為將複數個線圈11絕緣的樹脂製捲線軸(bobbin)；13為成為產生的磁通之磁性電路的上框體；14為成為產生的磁通之磁性電路，且沿著軸方向剖面形成U字形的下框體；15為提昇機械剛性用的基座(base)；16為支撐軸(shaft)的軸承；17為保持軸承16的支架；18為防止異物侵入的罩(cover)；41為位置檢測器；固定部1係由：滑動軸承31、線圈11、捲線軸12、上框體13、下框體14、基座15、軸承16、支架17、罩18、以及位置檢測器41所構成。

另一方面，32係作為第1滑動構件發揮作用之引導滑動於軸承31之表面的滑動構件，21為磁鐵部，係為了藉由與複數個線圈11之產生磁通間之相互作用而產生推力所積層的複數個永久磁鐵。22係由磁性材或非磁性材所構成，且以使積層的複數個永久磁鐵21的N極及S極的磁極交互形成於軸線方向的方式配置於複數個永久磁鐵21之間的隔間材(spacer)，23為軸結合構件，24為將產生推力傳達至機器的軸(shaft)，可動部2係由滑動構件32、永久磁鐵21、隔間材22、軸結合構件23所構成。可動部2係與軸24之端部連接。軸24之另一方的端部係突出於固定部1之外部，而被使用於位置檢測用。複數個永久磁鐵21之中心軸與隔間材22之中心軸與軸結合構件23之中心軸係分別與軸24之中心軸一致。可動部2係配置於固定部1之內部，且為於第1圖中之Z方向可動的構造。另外，複數個線圈11與複數個捲線軸12係於複數個永久磁鐵21之外側配置為同心狀，複數個線圈11之中心軸與複數個捲線軸12之中心軸係分別與軸24之中心軸一致。

42為尺規(scale)，25為軸24之軸前端部，26為尺規結合構件，52為位置檢測器用引線。尺規42係藉由尺規結合構件26而結合於軸前端部25，且為配合軸24之動作而可動的可動構造。另外，尺規42係構成為以下構造：於其內部紀錄有光學性或磁性的位置資訊，藉由結合於固定部1的位置檢測器41，檢測軸24之第1圖中的Z方向的位置，而從位置檢測器用引線52對控制部傳達位置訊號。

又，A-A’剖面與B-B’剖面係表示沿著第1圖所示之軸型線型馬達的X-Y面的剖面。

第3圖為表示本發明第1實施例的軸型線型馬達之控制部的構成圖。於第3圖中，90為控制部，100為軸型線型馬達。91為位置控制電路，92為速度控制電路，93為電流控制電路，99為電流檢測器，控制部90係由：位置控制電路91、速度控制電路92、電流控制電路93、電流檢測器99所構成。

由尺規42及位置檢測器41所檢測的位置資訊係回授(feed back)至軸型線型馬達100之控制部90。位置控制電路91可藉由比較來自位置檢測器41的位置回授值與指令值而進行位置控制，速度控制電路92可藉由比較來自位置控制電路91的輸出值、與將位置回授值微分而得的速度回授值而進行速度控制，電流控制電路93可藉由比較來自速度控制電路92的輸出值、與來自電流檢測器99的電流回授值而進行推力控制。

第4圖為表示本發明第1實施例之軸型線型馬達的滑動軸承的構造圖。61為磁通、62a與62b為藉由永久磁鐵21作出的磁通61之影響而產生的磁吸引力。

滑動軸承31係樹脂製(非磁性材)，如第4圖之A-A’剖面所示，沿著軸方向剖面形成L字形。另一方面，滑動構件32係例如為S50C材，上框體13及下框體14則例如為SPCC材，皆為磁性材。在此，滑動構件32並非以相對於同心狀地配置在軸24之中心軸的線圈11之內空間中心軸同心之方式設置，而是以偏心至滑動軸承31的方式設置。結果，滑動構件32與上框體13間的間隙、及滑動構件32與下框體14間的間隙係分別不存在於設有剖面呈L字形的滑動軸承31的側(於第4圖之A-A’剖面中，滑動構件32之左側面與下表面)，而於未設有滑動軸承31 之側(第4圖之A-A’剖面中的滑動部件32之右側面與上表面)保有預定之距離而存在。

於第4圖之A-A’剖面中，磁通61係分別形成於：屬於磁性材的上框體13與永久磁鐵21之間；屬於磁性材的U字形下框體14之兩側面與永久磁鐵21之間；屬於磁性材的剖面呈U字形的下框體14之下表面與永久磁鐵21之間。藉由所形成的磁通61之影響，雖於屬於磁性材的滑動構件32、屬於磁性材的上框體13、及U字形的下框體14之間產生磁吸引力62a與62b，但由於滑動構件32係偏向下框體14之設有剖面呈L字形的滑動軸承31之側而設置，故藉由該滑動構件32的偏向，磁吸引力62a將於設有剖面呈L字形的滑動軸承31之側(第4圖之A-A’剖面中的滑動構件32之左側面與下表面)強力地作用，磁吸引力62b在未設有剖面呈L字形的滑動軸承31之側(第4圖之A-A’剖面中的滑動構件32之右側面與上表面)則幾乎沒有作用。

於如上所述而構成的軸型線型馬達中，由於滑動構件32與剖面呈L字形的滑動軸承31係因一定的磁吸引力62a而成為恆常接觸之狀態，故在滑動構件32與滑動軸承31之間係不存在有縫隙，結果，於以往之軸型線型馬達構成中，不會有因所產生的縫隙而造成的晃動或變動，而可提昇軸前端部25之定位精確度。另外，於以往之軸型線型馬達的構成不變的情形下欲縮小縫隙時，必須以高精確度進行滑動構件32與滑動軸承31之尺寸的加工，但於本第1實施例中的軸型線型馬達之構成則不需要該加工。

以上，依據於本第1實施例說明的軸型線型馬達的構成，由於可提昇軸型線型馬達之軸前端部的定位精確度，故可將軸型線型馬達適用在表面安裝機和基板檢查機，例如，可使安裝於電子基板之零件高密度化。

(第2實施例)

於本發明之第1實施例中，雖以僅將可動部2之一端部作為滑動軸承31的情形為例進行說明，但如第5圖所示，亦可將可動部2的兩端部作為屬於第1軸承的滑動軸承31a、及屬於第2軸承的滑動軸承31b，藉由如上所述之構成亦可獲得同樣的效果。對應以可動部2的兩端部作為滑動軸承31a、31b，在與固定部1之滑動軸承31a、31b滑動的兩側，設置屬於第1滑動部的滑動構件32a、及屬於第2滑動部的滑動構件32b。

(第3實施例)

於本發明之第1實施例及第2實施例中，雖以使用L字形的滑動軸承31之兩面確保X及Y方向的位置精確度的情形為例進行說明，但當需要位置精確度的方向僅為一方向、例如僅X方向需要時，則亦可如第6圖所示，使滑動軸承35做成為沿著軸方向而與下框體14之下表面平行的平板狀。此時，亦可獲得與第1實施例及第2實施例同樣的效果。

(第4實施例)

第7圖為表示本發明第4實施例的軸型線型馬達之滑動軸承的構造圖。71為第1中間構件，於第7圖中為中間構件。

滑動軸承31為樹脂製(非磁性材)，如第7圖之A-A’剖面所示其沿著軸方向剖面形成L字形，且與中間構件71之右側面和上表面抵接。另外，中間構件71係例如為SPCC材等磁性材，如第7圖之A-A’剖面所示其沿著軸方向剖面形成L字形，且與下框體14之左側面和下表面抵接。另一方面，滑動構件32係例如為S50C材，上框體13及下框體14則例如為SPCC材，兩者皆為磁性材。在此，滑動構件32係以相對於軸24之中心軸同心狀配置的線圈11之內空間的中心軸一致的方式設置。結果，滑動構件32與上框體13之間的縫隙、及滑動構件32與下框體14之間的縫隙，係分別不存在於設有剖面呈L字形的滑動軸承31與中間構件71之側，而在未設有上述構件之側(於第7圖之A-A’剖面中為滑動構件32之右側面與上表面)保持預定距離而存在。

於第7圖之A-A’剖面中，磁通61係分別形成於：屬於磁性材的上框體13與永久磁鐵21之間；屬於磁性材的U字形下框體14之右側面與永久磁鐵21之間；屬於磁性材的剖面為L字形的中間構件71之下表面與永久磁鐵21之間；及屬於磁性材的剖面為L字形的中間構件71之右側面與永久磁鐵21之間。藉由所形成的磁通61之影響，雖於屬於磁性材的滑動構件32、屬於磁性材的上框體13、U字形的下框體14、及L字形的中間構件71之間產生磁 吸引力62a與62b，但由於磁吸引力62a會於設有剖面呈L字形的滑動軸承31和中間構件71之側(第7圖之A-A’剖面中的滑動構件32之左側面與下表面)強力地作用，磁吸引力62b在未設有剖面呈L字形的滑動軸承31和中間構件71之側(第7圖之A-A’剖面中的滑動構件32之右側面與上表面)則幾乎沒有作用。

於如上所述而構成的軸型線型馬達中，由於滑動構件32與剖面呈L字形的滑動軸承31係因一定的磁吸引力62a而成為恆常地接觸之狀態，故滑動構件32與滑動軸承31之間係不存在有縫隙，結果，亦不會有因於以往之軸型線型馬達構成中產生的縫隙而造成的晃動或變動，而可提昇軸前端部25之定位精確度。另外，於以往之軸型線型馬達的構成不變的情形下欲縮小縫隙時，必須以高精確度進行滑動構件32與滑動軸承31之尺寸的加工，但於本第1實施例中的軸型線型馬達之構成則不需要該加工。

以上，依據於本第4實施例說明的軸型線型馬達的構成，由於可提昇軸型線型馬達之軸前端部的定位精確度，故可將軸型線型馬達適用在表面安裝機或基板檢查機，例如，可使安裝於電子基板之零件高密度化。

(第5實施例)

於本發明之第4實施例中，雖以僅將中間構件71應用在可動部2之一端部的情形為例進行說明，但如第8圖所示，亦可將屬於第1中間構件的中間構件71a、及屬於第2中間構件的中間構件71b應用於可動部2的兩端部，藉由如上所述構成亦可獲得同樣的效果。

(第6實施例)

於本發明之第4實施例及第5實施例中，雖以使用L字形的中間構件71之兩面確保X及Y方向的位置精確度的情形為例進行說明，但當需要位置精確度的方向僅為一方向、例如僅X方向需要時，則亦可如第9圖所示，使中間構件75做成為沿著軸方向而與下框體14之下表面平行的平板狀。此時，亦可獲得與第4實施例及第5實施例同樣的效果。

於該第4實施例至第6實施例中所說明的軸型線型馬達的構成中，雖以將中間構件71、71a、71b與下框體14分別作為不同構件的情形進行說明，但採用於下框體14具有中間構件71、71a、71b之構造的新下框體14的構成亦可獲得同樣的效果。

又，於本發明之第1實施例至第6實施例中，雖已將本發明應用於軸型線型馬達的情形為例進行說明，但不限於此，將本發明應用於其他線型馬達亦可獲得同樣之效果。

1．．．固定部

2．．．可動部

11．．．線圈

12．．．捲線軸

13．．．上框體

14．．．下框體

15．．．基座

16．．．軸承

17．．．支架

18．．．罩

21．．．永久磁鐵(磁鐵部)

22．．．隔間材

23．．．軸結合構件

24．．．軸

25．．．軸前端部

26．．．尺規結合構件

31．．．滑動軸承

31a．．．滑動軸承

31b．．．滑動軸承

32．．．滑動構件

32a．．．滑動構件

32b．．．滑動構件

35．．．滑動軸承

41．．．位置檢測器

42．．．尺規

51．．．電源用引線

52．．．位置檢測器用引線

61．．．磁通

62a．．．磁吸引力

62b．．．磁吸引力

71．．．中間構件

71a．．．中間構件

71b．．．中間構件

75．．．中間構件

90．．．控制部

91．．．位置控制電路

92．．．速度控制電路

93．．．電流控制電路

99．．．電流檢測器

100．．．軸型線型馬達

第1圖係表示本發明第1實施例的軸型線型馬達的剖面圖。

第2圖係表示本發明第1實施例的軸型線型馬達的分解斜視圖。

第3圖係表示本發明第1實施例的軸型線型馬達的控制部的構成圖。

第4圖係表示本發明第1實施例的軸型線型馬達的滑動軸承的構造圖。

第5圖係表示本發明第2實施例的軸型線型馬達的剖面圖。

第6圖係表示本發明第3實施例的軸型線型馬達的剖面圖。

第7圖係表示本發明第4實施例的軸型線型馬達的滑動軸承的構造圖。

第8圖係表示本發明第5實施例的軸型線型馬達的剖面圖。

第9圖係表示本發明第6實施例的軸型線型馬達的剖面圖。

1．．．固定部

2．．．可動部

11．．．線圈

12．．．捲線軸

13．．．上框體

14．．．下框體

15．．．基座

16．．．軸承

17．．．支架

18．．．罩

21．．．永久磁鐵(磁鐵部)

22．．．隔間材

23．．．軸結合構件

24．．．軸

25．．．軸前端部

26．．．尺規結合構件

31．．．滑動軸承

32．．．滑動構件

41．．．位置檢測器

42．．．尺規

51．．．電源用引線

52．．．位置檢測器用引線

Claims (12)

1. 一種線型馬達，係具有：固定部；及可動部，係位於該固定部之內部，且以可相對於該固定部朝軸線方向相對變位的方式設置，其中，前述可動部係具有：磁鐵部，由積層於軸線方向的複數個永久磁鐵所構成；及第1滑動部，係配置於該磁鐵部之一方的前端部，且由在前述固定部內部朝軸線方向引導滑動的磁性材所構成；前述固定部係具有：第1軸承，係由非磁性材所構成並且抵接於前述固定部內表面而將前述第1滑動部可滑動地支撐；及複數個線圈，設置於前述固定部內部，於本身之內空間產生磁通且使該磁通作用於前述磁鐵部而使前述可動部相對變位；前述第1滑動部係使前述第1滑動部中心軸從由前述線圈所形成的內空間剖面中心軸向前述第1軸承側偏心配置，並且抵接於前述第1軸承，從而使來自前述永久磁鐵的磁吸引力作用於偏心方向。
2. 如申請專利範圍第1項所述之線型馬達，其中，前述固定部之內剖面為矩形，前述第1滑動部為矩形，而前述第1軸承之剖面為L字形。
3. 如申請專利範圍第2項所述之線型馬達，其中，前述第1軸承之剖面為平板狀。
4. 一種線型馬達，係具有：固定部；及可動部，係位於該固定部之內部，且以可相對於該固定部朝軸線方向相對變位的方式設置，其中，前述可動部係具有：磁鐵部，由積層於軸線方向的複數個永久磁鐵所構成；及第1、第2滑動部，配置於該磁鐵部之兩方的前端部，且由在前述固定部內部朝軸線方向引導滑動的磁性材所構成；前述固定部係具有：第1及第2軸承，係由非磁性材所構成並且抵接於前述固定部內表面而將前述第1及第2滑動部可滑動地支撐；及複數個線圈，設置於前述固定部內部，於本身之內空間產生磁通且使該磁通作用於前述磁鐵部而使前述可動部相對變位；前述第1及第2滑動部係使前述第1及第2滑動部中心軸從由前述線圈所形成的內空間剖面中心軸向前述第1、第2軸承側偏心配置，並且抵接於前述第1及第2軸承，從而使來自前述永久磁鐵的磁吸引力作用於偏心方向。
5. 如申請專利範圍第4項所述之線型馬達，其中，前述固定部之內剖面為矩形，前述第1及第2滑動部為矩形，前述第1及第2軸承之剖面為L字形。
6. 如申請專利範圍第5項所述之線型馬達，其中，前述第1及第2軸承之剖面為平板狀。
7. 一種線型馬達，係具有：固定部；及可動部，係位於該固定部之內部，且以可相對於該固定部朝軸線方向相對變位的方式設置，其中，前述可動部係具有：磁鐵部，由積層於軸線方向的複數個永久磁鐵所構成；及第1滑動部，配置於該磁鐵部之一方的前端部，且由在前述固定部內部朝軸線方向引導滑動的磁性材所構成；前述固定部係具有：第1中間構件，係由磁性材所構成而相對於前述固定部中心軸以非旋轉對稱形狀固定於前述固定部內表面；第1軸承，係由非磁性材所構成並且抵接於將前述第1滑動部可滑動地支撐的前述第1中間構件；及複數個線圈，設置於前述固定部內部，於本身之內空間產生磁通且使該磁通作用於前述磁鐵部而使前述可動部相對變位；前述第1滑動部係藉由抵接於前述第1軸承而使來自前述永久磁鐵的磁吸引力作用於前述第1中間構件側。
8. 如申請專利範圍第7項所述之線型馬達，其中，前述固定部之內剖面為矩形，前述第1滑動部為矩形，前述第1軸承與前述第1中間構件之剖面為L字形。
9. 如申請專利範圍第8項所述之線型馬達，其中，前述第1軸承與前述第1中間構件之剖面為平板狀。
10. 一種線型馬達，係具有：固定部；及可動部，係位於該固定部之內部，且以可相對朝該固定部於軸線方向相對變位的方式設置，其中，前述可動部係具有：磁鐵部，由積層於軸線方向的複數個永久磁鐵所構成；及第1、第2滑動部，配置於該磁鐵部之兩方的前端部，且由在前述固定部內部朝軸線方向引導滑動磁性材所構成；前述固定部係具有：第1、第2中間構件，係由磁性材所構成而相對於前述固定部中心軸以非旋轉對稱形狀固定於前述固定部內表面；第1、第2軸承，係由非磁性材所構成並且抵接於將前述第1、第2滑動部可滑動地支撐的前述第1、第2中間構件；及複數個線圈，設置於前述固定部內部，於本身之內空間產生磁通且使該磁通作用於前述磁鐵部而使前述可動部相對變位；前述第1、第2滑動部係藉由抵接於前述第1、第2軸承而使來自前述永久磁鐵的磁吸引力作用於前述第1、第2中間構件側。
11. 如申請專利範圍第10項所述之線型馬達，其中，前述固定部之內剖面為矩形，前述第1、第2滑動部為矩形，前述第1、第2軸承與前述第1、第2中間構件之剖面為L字形。
12. 如申請專利範圍第11項所述之線型馬達，其中，前述第1、第2軸承與前述第1、第2中間構件之剖面為平板狀。