TWI791170B - 線性馬達及使用其之運輸系統 - Google Patents

Abstract

提供了線性馬達。根據本公開的實施例的線性馬達可以包括：一主要構件，其包括多個電樞模組，每個電樞模組包括：一磁芯，其包括兩個或更多個突出部；以及一線圈；以及一次級構件，其包括至少一個永磁體模組。該主要構件可以是固定的，且由次級構件組成的可移動構件可以透過產生的推力移動。並且，沿著運動方向，設置在一第一部分中的第一電樞模組之間的一第一間隔可以與在該第一部分之後設置在一第二部分中的第二電樞模組之間的一第二間隔不同。

Description

線性馬達及使用其之運輸系統

本公開係關於一種使用產生線性運動的線性馬達的運輸系統。

一般而言，線性馬達具有動子(mover)與在線性形狀中面對的定子(stator)之間產生推力的結構。永磁型的線性馬達將永磁體放置在動子和定子中的一個上，並且將交變的多相電力施加到另一個上，藉此電磁力在它們之間起作用，以沿特定方向產生推力。

作為使用線性馬達的輸送系統的示例，可以提及日本專利公開專利公報2006-166537(P2006-166537A)，“可動磁體類型的線性馬達”(以下稱為“現有技術”)。

根據現有技術的線性馬達具有如下結構：旋轉馬達被展開並且佈置為直線，且因此在電樞芯的凸極(salient pole)和永磁體之間產生強的磁拉力，藉此降低了系統精度。並且，該結構引起以下問題：保持恆定氣隙的引導機構發生嚴重磨損，並且磁通量沿與動子的運動方向相同的方向流過電樞芯，藉此導致馬達效率降低。另外，為了補償這種磁性吸引力，存在許多問題，即機械結構複雜並且使整個設備變得笨重。

鑑於以上情況做出了本公開。本公開的目的是提供一種運行速度變化小的運輸系統。

本公開的另一個目的是提供一種永磁可移動運輸系統，其能夠在使用少量電樞模組的同時進行長距離運輸。

在一方面，根據本公開的實施例的線性馬達可以包括：一主要構件，其包括多個電樞模組，每個電樞模組包括：一磁芯，其包括兩個或更多個突出部；以及一線圈，其纏繞在該磁芯上，且一單相電流流過該線圈；以及一次級構件，其包括至少一個永磁體模組，該永磁體模組包括：多個永磁體，該等永磁體的磁極在一運動方向上交替，且該永磁體模組佈置在兩個相鄰的突出部之間。具有一預定相位差的電源可以被提供給每個電樞模組的線圈，使得由該等永磁體和該等電樞模組在該運動方向上佈置在與一第一長度相對應的一部分中所組成的一個單元來產生根據行進磁場的推力。該主要構件可以是固定的，且由該次級構件透過產生的推力移動。並且，沿該運動方向，設置在一第一部分中的第一電樞模組之間的一第一間隔可以與在該第一部分之後設置在一第二部分中的第二電樞模組之間的一第二間隔不同。

根據本公開的另一實施例的運輸系統可包括：一線性馬達；一地面基座，該主要構件係固定於其上，且導軌係安裝於其上；一動子基座，該次級構件係固定於其上；以及一導向裝置，其係安裝在該動子基座上且與該導軌耦合。

透過根據目的佈置由各種類型組成的主要構件，可以最佳化整個運輸系統中電樞模組的數量，並減輕總體系統配置。

另外，能夠以小尺寸獲得大的推力容量和快速的傳遞速度，並且由於每個元件都是模組化的，因此易於將元件組裝並且可以將輸送系統轉換成各種形式。

此外，可以提供一種使用線性馬達的輸送系統，其能夠以較少的資源並且在行進速度與目標速度之間的差較小的情況下進行長距離運輸。

10:電樞模組

10U:電樞模組

10V:電樞模組

10W:電樞模組

11:磁芯

12:凸極

13:線圈

20:永磁體模組

21:永磁體

22:動子基座

30:主要構件

41:地面基座

42:導軌

43:引導件

50:主機控制器

51:反向器

52:繼電器

53:霍爾感應器

所附圖式被納入以提供對本發明的進一步理解，且被併入本說明書中並構成本說明書的一部分，其示出了本發明的實施例，並且與說明書一起用於解釋本發明的原理。在圖式中：〔圖1〕是示出在本公開的申請人提交的申請號KR 10-2010-0081522和KR 10-2010-0129947中描述的開放式線性馬達的視圖，〔圖2〕示出了由本公開的申請人提交的申請號為KR 10-2011-0020599的線性馬達，〔圖3〕是示出根據本公開的實施例的運輸系統的圖，其中主要構件固定到基座，且包括永磁體的可移動構件根據本公開的實施例運動，〔圖4〕是表示應用了本發明的線性馬達的輸送系統的配置的圖。

〔圖5〕示出了根據本公開的實施例的模型A和模型B，在模型A中，主要構件的主要模組被連續佈置，在模型B中，由多個電樞模組組成的主要模組被間隔佈置。

〔圖6〕是示出根據本公開的實施例的運輸系統的圖，其中主要模組被連續佈置，一個反向器連接到每個主要模組，並且整個反向器由主機控制器控制， 〔圖7〕是示出根據本公開的實施例的運輸系統的示意圖，其中主要構件的主要模組被間隔佈置，繼電器連接到每個主要模組，並且多個主要模組由具有一個反向器的主機控制器控制。

〔圖8〕示出了三相同步馬達的電樞模組的數量與永磁極的數量之間的組合關係，〔圖9〕示出了工作原理，其中線性馬達中由三個電樞模組組成的主要構件和多個永磁體的組合產生線性方向的推力，〔圖10〕示出了根據本公開的實施例的用於具有相同結構的10極型永磁體單元的由9個電樞模組組成的第一電樞組、由6個電樞模組組成的第二電樞組，以及由3個電樞模組組成的第三電樞，〔圖11〕示出了根據本公開的實施例的相同電樞組被連續佈置的示例，〔圖12〕示出了根據本公開實施例的在主要構件的不同佈置下，在加速度、恆定速度和減速度的各個速度部分中所需推力的相對大小，以及在各個速度部分中的速度變化，〔圖13〕示出了當採用圖12的B模型作為主要構件時，透過增加動子的長度來減小速度誤差的實施例，〔圖14〕是示出根據本公開的另一實施例的主要構件的佈置的圖，其中針對每個速度部分佈置具有不同數量的凸極的電樞模組。

在下文中，將參照所附圖式詳細描述根據本公開的使用線性馬達的運輸系統。

本公開的申請人已經提交了用於封閉型和開放型線性馬達的申請案，透過申請號為KR 10-2010-0081522和KR 10-2010-0129947，其包括：主要構件，其包括在行進方向上成列佈置的多個電樞模組；以及次級構件，其包括多個永磁體模組，其包括多個永磁體，其被佈置成在沿行進方向改變磁極。

在申請號為KR 10-2010-0081522和KR 10-2010-0129947的申請中描述的線性馬達中，如圖1所示，在開放型線性馬達中，電樞模組的芯不是C形形狀以包圍作為次級構件的永磁體模組，而是呈線性形狀，多個凸極(或突出極)在相同的方向上從同一芯中突出(例如，成直角)，且次級構件的多個永磁體模組也朝向並排放置的凸極之間的芯突出。

在申請號為KR 10-2010-0081522和KR 10-2010-0129947的其他線性馬達中，各個凸極從電樞模組的芯的突出角度互不相同，因此製造模具是昂貴，且提高精度是有極限的。然而，在圖1的線性馬達中，每個凸極和每個電樞模組中的芯形成的角度相同(例如，成直角)，且每個永磁體模組也固定成與基座成相同的角度(例如，成直角)，因此，可以提高製造精度並降低模具成本。

根據本公開的線性馬達是圖1的開放式線性馬達至線性馬達的變形，或是在申請號KR 10-2010-0081522和KR 10-2010-0129947中描述的線性馬達中的永磁可移動型。在使用永磁可移動線性馬達的本公開中，透過調節電樞模組之間的距離以對應於輸送系統所需的速度區間，可以進行長距離輸送，並且可以最小化實際行進速度與目標速度之間的差。

圖2示出了本公開的申請人提交的申請號為KR 10-2011-0020599的線性馬達。該線性馬達可以包括：主要構件，其包括產生磁通量的線圈；以 及次級構件，其包括與該磁通量交叉的永磁體。相較於圖1的線性馬達，其工作原理是相同的，只是凸極的數量和永磁體模組的數量分別減少到兩個和一個。

圖3是示出根據本公開的實施例的運輸系統的圖。

根據本公開的線性馬達是永磁可移動型，其中電樞模組固定到基座，且包括永磁體的動子運動，並且可以包括具有用於產生磁通量的線圈的主要構件和具有與該磁通量交叉的永磁體的次級構件。相較於圖1和2的線性馬達，凸極的數量和永磁體模組的數量分別表示為3和2，但是基本操作原理是相同的。

主要構件30由多個電樞模組10構成，多個電樞模組10在分離狀態下沿行進方向排成一列。每個電樞模組10由磁芯11、三個凸極12和線圈13組成，且磁芯11連接每個凸極12，且同相電流流過的線圈13纏繞每個凸極12。在圖3中，凸極12的數量是三個，但是本公開不限於此，且兩個或更多個是可能的。

由於從磁芯11沿相同方向突出的每個凸極12與磁芯11具有相同的材料，因此磁芯11和每個凸極12可以稱為一個磁芯11，每個凸極12可以將其稱為磁芯11的突出部12。

次級構件由包括多個永磁體21的永磁體模組20組成。永磁體模組20朝向電樞模組10的芯11突出，且被放置在凸極12之間，且多個永磁體21被佈置為沿馬達的行進方向改變極。永磁體模組20可以固定到動子基座22。導軌42設置在地面基座41上，用於固定主要構件，且引導件43設置在次級構件安裝於其上的動子基座22上。因此，儘管在電樞模組10的凸極12與永磁體模組20的 永磁體21之間保持一定的氣隙，但是主要構件和次級構件可以自由行進而沒有相互的機械干擾。

在每個電樞模組10中，向線圈13供應電流，藉此在每個凸極12中形成運動磁場。為了透過在凸極12的末端的電磁極和相應的永磁體之間形成的吸引力和排斥力產生前進推力，可以將具有與流過另一電樞模組10的線圈13的電流的相位不同的相位的電流提供給至少一個電樞模組10的線圈13。

在每個電樞模組10中，凸極12的電磁體的極性互不相同，使得磁通量形成閉環，藉此高密度磁通量在電樞模組10的每個凸極12和每個永磁體21之間平穩地流動。為此，對於每個電樞模組10，使同相電流流過的線圈13纏繞在每個凸極12上，並設定纏繞方向，以使每個凸極12的電磁體的極性互不相同。

圖4是示出應用根據本公開的線性馬達的輸送系統的構造的圖。

線性馬達的定子形成讓動子通過的閉環的跑道，並且在動子通過的多個位置處形成工作區域。動子可以在工作區域和工作區域之間以恆定速度移動。可替代地，為了增加移動速度，當動子開始從當前工作區域移動到下一個工作區域時可以被加速，而當其到達下一個工作區域時可以被減速。即，在工作區域之間可以具有加速、恆定速度和減速部分。

圖5示出了根據本公開的實施例的其中有連續佈置的主要構件的主要模組的模型A，和其中有間隔佈置的由多個電樞模組組成的主要模組的模型B。

可以將在線性馬達的動子的運動方向上以預定間隔佈置的多個電樞模組捆束以形成一個電樞組(或主要模組)，且可以連續地或間隔地設置多 個電樞組以形成一個輸送系統的軌跡。當永磁體的N極和S極的永磁體的間距為τ時，理想情況下，一個電樞組的總長度為τ的偶數倍，但如果使電樞模組的各相之間的絕對相位差與運動磁場的方向匹配，則可能為奇數倍。

此時，在佈置各電樞組時，應使各相的感應電動勢(反電動勢)同相。為此，當在運動方向上佈置多個電樞組時，各個電樞組的第一電樞模組之間的間隔(或相同相位的電樞模組之間的間隔)應為n乘以2*τ(n為1或更大的整數)。

圖6是示出根據本公開的實施例的運輸系統的圖，在該運輸系統中，依次佈置主要模組，一個反向器51連接到每個主要模組，並且整個反向器由主機控制器50控制。

在圖6中，每個電樞組具有反向器，用於分別驅動屬於相應電樞組的每個電樞模組的線圈。然而，由於多個電樞模組可以彼此同相，所以可以透過將電樞模組的端子線串聯、並聯或串聯-並聯連接來減少所使用的反向器的數量。

圖7是示出根據本公開的實施例的運輸系統的圖，其中主要構件的主要模組間隔佈置，繼電器連接到每個主要模組，且多個主要模組由具有一個反向器的主機控制器控制。當然，在某些情況下，可以為每個電樞組單獨連接反向器，而不是繼電器。

霍爾感應器53佈置在未佈置主要模組(或電樞組)的部分中，且控制器50可以確定永磁體動子的位置、通過繼電器52連接下一個動子將移動的主要模組，以及控制相應的主要模組。

圖8示出了三相同步馬達的電樞模組的數量與永磁極的數量之間的組合關係。

在圖8的表中，在永磁極數為8、3、6和9的情況下，可以共用電樞模組。類似地，即使在10個永磁極的情況下，也可以共用3、6和9個電樞模組。

圖9示出了工作原理，其中透過線性馬達中的由三個電樞模組組成的主要構件和多個永磁體的組合產生沿線性方向的推力。圖9示出了透過兩個或更多個電樞模組和永磁體模組的組合在行進方向上產生推力的原理。例如，當兩個永磁體21與三個電樞模組(10U、10V、10W)匹配時，電樞模組的三相和永磁體的兩個磁極可以是如圖9上部所示的組合。

在圖9中，U、V、W分別是沿運動方向佈置的三個電樞模組10U、10V和10W中的一個凸極12，且S和N是放置在與凸極U、V和W相對應的位置處的永磁體21。

單相電流被供應到每個電樞模組10的線圈13，但是在三相的情況下，與相鄰模組具有120度的相位差的電流可以被施加到每個電樞模組10的線圈13。

而且，如圖9的上方所示，當在行進方向上交替佈置的永磁體S或N的極距設置為τ(1/2週期180度)時，三個電樞模組10可以對應於2/3τ(120度)的間隔佈置。

當具有峰值的交流電流流過繞著位於正(+)方向上的位於永磁體S和N之間的凸極V纏繞的線圈，且因此凸極V變為N極時，而幅度對應於峰值/2的平方根的交流電流流經在負(-)方向上繞著凸極U和W纏繞的線圈，且因此凸 極U和W變為S極。因此，在與N極對應的凸極V與永磁體S之間產生吸引力，並且在凸極V與永磁體N之間產生排斥力，以使永磁體向右移動。儘管永磁體S和N與成為S極的凸極U和W之間分別根據小於對應於N極的凸極V的磁力產生排斥力和吸引力，但是，吸引力和排斥力相互抵消，因此凸極U和W不會影響永磁體的運動。

永磁體以2/3極距移動，因此凸極W位於永磁體S和N之間。在這種狀態下，當相位超前120°的電流流過每個凸極的線圈，且具有峰值的電流在正方向上通過沿纏繞凸極W的線圈流動時，凸極W變為N極。另外，具有與峰值/2的平方根相對應的大小的交流電流在負方向上通過沿纏繞凸極U和V的線圈流動時，使得凸極U和V成為S極。因此，在與N極對應的凸極W與永磁體S之間產生吸引力，並且在凸極W與永磁體N之間產生排斥力，以使永磁體向右移動。根據小於與N極對應的凸極V的磁力而成為S極的凸極U和W分別在永磁體S和N上產生排斥力和吸引力。然而，該吸引力和該排斥力相互抵消。

重複上述操作以使永磁體向右移動。即，施加到電樞模組的三相電流在凸極中產生行進磁場，且因此產生使磁體向右移動的推力。

在理想情況下，用於移動永磁體21的推力與凸極12和永磁體21的接觸部分的表面積之和、沿運動方向佈置的電樞模組10的數量、施加到線圈13上的電流大小、纏繞在凸極12上的線圈13的線圈匝數以及每個永磁體21的磁力的大小成比例。

圖9的第一示例示出了三相電樞模組和兩極永磁體的基本組合，且圖9的第二示例示出了三相電樞模組和四極永磁體的組合。這兩個示例具有相同的產生推力的原理。此外，還可提供三相電樞模組和8極永磁體的組合。

通常，基於電樞模組的數量S(對應於馬達常數的倍數)和永磁體模組的數量P(對應於2的倍數(N和S極))的組合產生推力。在此，如果電樞模組由3相電源驅動，則馬達常數為3；如果電樞模組由5相電源驅動，則馬達常數為5。通常使用等於或大於3的奇數馬達常數，並且由馬達常數確定施加到每個電樞模組的線圈的電流的相位差。

當S個電樞模組與P個永磁體模組相對的區域的長度(運動方向上的長度)在電樞模組與永磁體模組之間具有間隙時，其被稱為主要構件(或第一構件)的單位長度，僅當由多個電樞模組構成的主要構件和由多個永磁體構成的次級構件中的一個大於該單位長度時，才能確保能夠產生使動子移動的推力的有效距離。

即，僅在主要構件和次級構件的重疊部分的長度比單位長度長的情況下(當電樞模組的數量等於或大於S或永磁體模組的數量等於或大於P時)，能夠確保產生推力的有效距離，且推力可以與重疊部分的長度成比例地增加。

在行駛方向上，以UuU(U相組)、VvV(V相組)和WwW(W相組)的順序向主要構件的各電樞模組10施加三相電流。在此，小寫字母表示具有與以大寫字母表示的電流的相位相反的相位的電流。

由於主要構件(與主要構件的芯的材料相同的鐵磁物質)由未連接的獨立電樞模組組成，因此，如果提供相同的電源至該電樞模組，則具有相同大小的獨立磁通量將流過各個電樞模組。因此，透過電樞模組產生的推力中的偏差很小，藉此減小了推力中的波動。

假設從凸極12出來或進入凸極12的磁通量的分佈是恆定的，則穿過凸極12和永磁體21的磁通量與凸極12的表面與永磁體21的表面彼此重疊的部分的面積成比例。

來自電樞模組10的凸極12的磁通量或進入凸極12的磁通量穿過的永磁體21的截面不限於矩形或平行四邊形，並且可以是菱形、圓形或橢圓形，也可以是具有矩形或平行四邊形的四個角的八邊形。

圖10示出了根據本公開的實施例的用於具有相同結構的10極型永磁體單元的由9個電樞模組組成的第一電樞組、由6個電樞模組組成的第二電樞組，以及由3個電樞模組組成的第三電樞。

每個電樞組可以被設計為等於由永磁體10極單元構成的次級構件的單元長度L(2τ*5=10極)。

在第一電樞組中，在次級構件的單位長度L範圍內以相等的間隔佈置有9個電樞模組。在第二電樞組中，以在次級構件的單位長度L範圍內從第一電樞組中省略了三個電樞模組的形式佈置了六個電樞模組。在第三電樞組中，以在次級構件的單位長度L範圍內從第一電樞組中省略了六個電樞模組的形式佈置了三個電樞模組。

即，在第二電樞組中，從第一電樞組以三個電樞模組的間隔移除第二、第五和第八電樞模組，並且僅佈置第一、第三、第四、第六、第七和第九電樞模組。另外，在第三電樞組中，僅第二、第五和第八電樞模組從第一電樞組中以三個電樞模組的間隔保留，且省略了其餘的電樞模組。因此，佈置在第一電樞組、第二電樞組和第三電樞組中的電樞模組的數量的比率為3：2：1。

第一電樞組中的電樞模組之間的第一間隔係小於第三電樞組中的電樞模組之間的第三間隔。而且，第二電樞組中的電樞模組之間的間隔是第一間隔和第二間隔之一。

在本公開的線性馬達中，由於為每個電樞模組纏繞了單獨的線圈並且其他電樞模組彼此不影響，所以即使從以相同間隔連續佈置的電樞組中卸下幾個電樞模組，也不會出現操作上的問題。

也就是說，在圖10中，第一電樞組包括以m1、m2、m3、m4、m5、m6、m7、m8和m9的順序設置在10極單元(10永磁體)的單元長度L上中的9個電樞模組。將U相組的電流提供給m1、m2和m3，將V相組的電流提供給m4、m5和m6，且將W相組的電流提供給m7、m8和m9，藉此產生推力以移動作為次級構件的永磁體模組。

並且，第二電樞組包括以m1、m3、m4、m6、m7和m9的順序設置在10極單元的單元長度L中的6個電樞模組。將U相組的電流提供給m1和m3，將V相組的電流提供給m4和m6，且將W相組的電流提供給m7和m9，藉此產生推力以移動作為次級構件的永磁體模組。

類似地，第三電樞組包括以m2、m5和m8的順序設置在10極單元的單元長度L中的3個電樞模組。將U相電流提供給m2，將V相電流提供給m5，且將W相電流提供給m8，藉此產生推力以移動作為次級構件的永磁體模組。

對於由具有相同結構的永磁體8極單元組成的次級構件的單位長度L(2τ*4=8極)，由9個電樞模組組成的第一電樞組、由6個電樞模組組成的第二電樞組、由3個電樞模組組成的第三電樞組可以共同使用。

在用於產生推力的單位長度範圍內，設置在第一電樞組中的電樞模組的數量與永磁體的極數的比例可以是9：10或9：8。

圖11示出了根據本公開的實施例的其中連續佈置相同的電樞組的示例，並且次級構件可以與任何類型共同使用。

當分別由九個電樞模組組成的第一電樞組連續佈置時，電樞模組以相等的間隔連續佈置。當分別由六個電樞模組組成的第二電樞組連續佈置時，以三個電樞模組的循環重複其中在兩個電樞模組連續佈置之後省略一個電樞模組的形式。當分別由三個電樞模組組成的第三電樞組連續佈置時，以三個電樞模組的循環重複其中在一個電樞模組佈置之後兩個電樞模組被相繼省略的形式。

圖12示出了根據本公開的實施例的在主要構件的不同佈置的加速度、恆定速度和減速度的各個速度部分中所需推力的相對大小，以及在各個速度部分中的速度變化。

在圖12中，A模型是9個電樞模組的第一電樞組的連續佈置，B模型是第一電樞組的間隔佈置，且C模型是按9個電樞模組的第一電樞組、6個電樞模組的第二電樞組、3個電樞模組的第三電樞組、第二電樞組和第一電樞組的順序依序佈置。

因速度變化最小，如果輸送系統使用A模型的線性馬達(其中連續佈置其中9個電樞模組等間隔布置的第一個電樞組)是理想的，但運動距離越遠，所需的主要構件的成本越高，並且輸送系統的總重量變得較重。

透過像B模型那樣間隔佈置第一電樞組，可以減少主要構件的成本增加並減小整體重量。但是，在動子的操作過程中，速度變化劇烈，因此，根據應用，其使用受到限制。

如圖12的下圖所示，從第一位置開始直到到達第二位置並停止的路徑可以由加速部分、等速部分和減速部分組成。對於每個部分，所需的推力根據部分的速度類型而變化。在加速部分中，需要相對較大的推力以進行加速，在等速部分中，幾乎不需要推力，而在減速部分中，需要在相反方向施加較大的推力。換句話說，所需推力的相對大小根據該部分所需的速度而變化。

在圖12的下圖中，A模型的圖對應於線性馬達隨時間的理想速度。但是，在B模型的曲線圖中，加速部分、等速部分和減速部分會出現過衝和下衝，導致動子在減速和加速時振動(rattle)。

因此，在加速部分和減速部分中，可以佈置第一電樞組，在該第一電樞組中，電樞模組以相等的間隔佈置，而沒有省略電樞模組，藉此產生大量推力。由於在等速部分中幾乎不需要推力，因此可以設置電樞模組之間的距離最長的第三電樞組。並且第二電樞組可以設置在加速部分和等速部分之間，以及等速部分和減速部分之間。

即，在本公開中，透過根據各部分中所需的速度(或所需的推力)在電樞模組之間連續佈置具有不同間隔的電樞組，可以有效地利用資源，可以降低成本、減輕重量，並且可以減少與目標速度之間誤差。

在圖12中，主要構件以第一電樞組→第二電樞組→第三電樞組→第二電樞組→第一電樞組的順序排列。然而，主要構件可以刪除第二電樞 組，以第一電樞組→第三電樞組→第一電樞組的順序排列，或者刪除第三電樞組，以第一電樞組→第二電樞組→第一電樞組的順序排列。

圖13示出了當採用圖12的B模型作為主要構件時透過增加動子的長度來減小速度誤差的實施例。

在假設電樞組的長度和永磁體模組的長度相同的前提下，模擬圖12中的下圖。在B模型的情況下，可能會出現更多的速度誤差，因為在兩個相鄰電樞組之間不會出現推力。

如圖12的B模型所示，在將由9個電樞模組構成的第一電樞組間隔地配置的情況下，作為次級構件的永磁體模組的長度可以比第一電樞組的長度長，使得即使當次級構件的中心經過相鄰的兩個第一電樞組之間時，次級構件的兩端的一部分也如圖13所示與兩個第一電樞組重疊。例如，透過將次級構件配置為永磁體20極單元，可以減小與目標速度的差。

圖14是示出根據本公開的另一實施例的主要構件的佈置的圖，在主要構件中，針對每個速度部分佈置具有不同數量的凸極的電樞模組。

本公開的線性馬達的特徵在於，可以自由地選擇和設計在垂直於行進方向的方向上佈置的永磁體模組的數量。圖1中有四個永磁體模組20，圖2中有一個永磁體模組20，圖3中有兩個永磁體模組20。即使使用了三個永磁體模組20，也可以將線性馬達以同樣的原則配置。

如圖14所示，在需要大推力的加速部分和減速部分中，由四個凸極組成的電樞模組佈置為主要構件的一部分，以驅動所有三個永磁體模組。在需要中間推力的部分中，由三個凸極組成的電樞模組被佈置為主要構件的一 部分，以驅動兩個永磁體模組。在需要小的推力的區域中，由兩個凸極組成的電樞模組被佈置為主要構件的一部分，以僅驅動一個永磁體模組。

圖14示出了改變每個部分的電樞模組的凸極的數量以控制可被驅動的永磁體模組的數量的示例。透過將圖14的實施例與圖12的C模型相結合，不僅可以被驅動的永磁體模組的數量可被不同地調整，且與永久磁鐵模組的長度(或電樞模組之間的距離)相對應的部分中包含的電樞模組的數量可被不同地調整。

透過將構成主要構件的主要模組配置成各種類型並且連續佈置它們以匹配速度或推力，可以在減小主要構件的成本增加的同時使速度變化最小化，並且可以減輕輸送系統的總重量。

在使用本公開的線性馬達的輸送系統中，由於除了用於引導行進的引導部之外，主要構件和次級構件在任何部分都沒有不必要的機械干涉，因此耐久性好並且產品壽命長。

以下簡要和清楚地描述了本公開的線性馬達和輸送系統的各種實施例。

根據本公開的實施例的線性馬達可以包括：一主要構件，其包括多個電樞模組，每個電樞模組包括：一磁芯，其包括兩個或更多個突出部；以及一線圈，其纏繞在該磁芯上，且一單相電流流過該線圈；以及一次級構件，其包括至少一個永磁體模組，該永磁體模組包括：多個永磁體，該等永磁體的磁極在一運動方向上交替，且該永磁體模組佈置在兩個相鄰的突出部之間。具有一預定相位差的電源被提供給每個電樞模組的線圈，使得由該等永磁體和該等電樞模組在該運動方向上佈置在與一第一長度相對應的一部分中所組 成的一個單元來產生根據行進磁場的推力。該主要構件可以是固定的，且由該次級構件透過產生的推力移動。並且，沿該運動方向，設置在一第一部分中的第一電樞模組之間的一第一間隔可以與在該第一部分之後設置在一第二部分中的第二電樞模組之間的一第二間隔不同。

在一個實施例中，在該第二部分之後設置在一第三部分中的第三電樞模組之間的一第三間隔可以與該第一間隔相同。

在一個實施例中，該第二間隔可以大於該第一間隔。

在一個實施例中，該第一部分和該第三部分可以是其中該次級構件的速度變化的部分，且該第二部分可以是其中該次級構件的速度恆定的部分。

在一個實施例中，一第四部分和一第五部分可以分別設置在該第一部分和該第二部分之間和該第二部分和該第三部分之間，且設置在該第四部分和該第五部分中的第四電樞模組之間的間隔可以是該第一間隔和該第二間隔之一。

在一個實施例中，在該第一部分中在與該第一長度對應的部分中設置的第一電樞模組的數量、在該第四部分中在與該第一長度對應的部分中設置的第四電樞模組的數量以及在該第二部分中在與該第一長度相對應的部分中設置的第二電樞模組的數量的比例可以為3：2：1。

在一個實施例中，9個第一電樞模組在該第一部分中在與該第一長度相對應的部分中可以以第1位置至第9位置的規則間隔(本實施例如圖10中1-1m、1-2m、1-3m，1-4m、1-5m、1-6m、1-7m，1-8m和1-9m所示)的順序排列，U相組的電流可以提供至該9個第一電樞模組於所述順序中排列在第1位置 至第3位置者(本實施例如圖10中1-1m、1-2m和1-3m所示)，V相組的電流可以提供至該9個第一電樞模組於所述順序中排列在第4位置至第6位置者(本實施例如圖10中1-4m、1-5m和1-6m所示)，且W相組的電流可以提供至該9個第一電樞模組於所述順序中排列在第7位置至第9位置者(本實施例如圖10中1-7m、1-8m和1-9m所示)。6個第四電樞模組在該第四部分中在與該第一長度相對應的部分中可以被排列在所述規則間隔的第1位置至第9位置之中的6個位置(本實施例如圖10中4-1m、4-3m、4-4m、4-6m、4-7m和4-9m所示)，U相組的電流可以提供至該6個第四電樞模組於所述順序中排列在第1位置及第3位置者(本實施例如圖10中4-1m和4-3m所示)，V相組的電流可以提供至該3個第二電樞模組於所述順序中排列在第5位置者(本實施例如圖10中4-4m和4-6m所示)，且W相組的電流可以提供至該3個第二電樞模組於所述順序中排列在第8位置者(本實施例如圖10中4-7m和4-9m所示)。三個第二電樞模組在第二部分中在與該第一長度相對應的部分中可以被排列在所述規則間隔的第1位置至第9位置中規則間隔的3個位置，U相的電流可以提供至該3個第二電樞模組於所述順序中排列在第2位置者(本實施例如圖10中2-2m所示)，V相的電流可以提供至該3個第二電樞模組於所述順序中排列在第5位置者(本實施例如圖10中2-5m所示)，且W相的電流可以提供至該3個第二電樞模組於所述順序中排列在第8位置者(本實施例如圖10中2-8m所示)。

在一個實施例中，設置在第一部分中在與該第一長度相對應的部分中的多個所述第一電樞模組的數量與在該第一長度相對應的部分中的多個所述永磁體的數量之間的比率可以是M：P=9：(9±1)。

在一個實施例中，包括在該第一電樞模組的磁芯中的突出部的一第一數量可以與包括在該第二電樞模組的磁芯中的突出部的一第二數量可以彼此不同。

在一個實施例中，包括在該第二部分之後設置在該第三部分中的第三電樞模組的磁芯中的突出部的一第三數量可以等於該第一數量且大於該第二數量。

根據本公開的另一個實施例的運輸系統可以包括：上述線性馬達；一地面基座，該主要構件係固定於其上，且導軌係安裝於其上；一動子基座，該次級構件係固定於其上；以及一導向裝置，其係安裝在該動子基座上且與該導軌耦合。

在整個說明書中，本發明所屬技術領域中具有通常知識者應當理解，在不脫離本公開的技術原理的情況下，可以進行各種改變和修改。因此，本公開的技術範圍不限於本說明書中的詳細描述，而應由所附申請專利範圍來限定。

Claims (11)

1. 一種線性馬達，包括：一主要構件，其包括多個電樞模組，每個電樞模組包括：一磁芯，其包括兩個或更多個突出部；以及一線圈，其纏繞在該磁芯上，且一單相電流流過該線圈；以及一次級構件，其包括至少一個永磁體模組，該永磁體模組包括：多個永磁體，該等永磁體的磁極在一運動方向上交替，且該永磁體模組佈置在兩個相鄰的突出部之間；其中具有一預定相位差的電源被提供給每個電樞模組的線圈，使得由該等永磁體和該等電樞模組在該運動方向上佈置在與一第一長度相對應的一部分中所組成的一個單元來產生根據行進磁場的推力；其中，該主要構件是固定的，且由該次級構件透過產生的推力移動；其中，一第一部分、一第二部分及一第三部分沿該運動方向依次排序，該第一部分在一可移動構件的速度改變時為一加速部分或減速部分，而該第三部分在該可移動構件的速度為恆定時為一速度恆定部分；以及其中，設置在該第一部分中的第一電樞模組之間的一第一間隔與設置在該第三部分中的第三電樞模組之間的一第三間隔不同，該第二部分中的第二電樞模組之間的一第二間隔為該第一間隔與該第三間隔之一。
2. 如請求項1所述的線性馬達，其中，在該第三部分之後設置在一第五部分中的第五電樞模組之間的一第五間隔與該第一間隔相同。
3. 如請求項2所述的線性馬達，其中，該第三間隔係大於該第一間隔。
4. 如請求項2所述的線性馬達，其中，該第五部分是其中該次級構件的速度變化的一加速部分或減速部分。
5. 如請求項2所述的線性馬達，其中，一第四部分設置在該第三部分和該第五部分之間，且設置在該第四部分中的第四電樞模組之間的一第四間隔是該第一間隔和該第三間隔之一。
6. 如請求項5所述的線性馬達，其中，在該第一部分中在與該第一長度對應的部分中設置的該第一電樞模組的數量、在該第二部分中在與該第一長度相對應的部分中設置的該第二電樞模組的數量，以及在該第三部分中在與該第一長度對應的部分中設置的第該三電樞模組的數量的比例為3：2：1。
7. 如請求項5所述的線性馬達，其中9個第一電樞模組在該第一部分中在與該第一長度相對應的部分中以第1位置至第9位置的規則間隔的順序排列，U相組的電流提供至該9個第一電樞模組於所述順序中排列在第1位置至第3位置者，V相組的電流提供至該9個第一電樞模組於所述順序中排列在第4位置至第6位置者，且W相組的電流提供至該9個第一電樞模組於所述順序中排列在第7位置至第9位置者；其中，6個第四電樞模組在該第二部分中在與該第一長度相對應的部分中被排列在所述規則間隔的第1位置至第9位置之中的6個位置，U相組的電流提供至該6個第四電樞模組於所述順序中排列在第1位置及第3位置者，V相組的電流提供至該6個第四電樞模組於所述順序中排列在第4位置及第6位 置者，且W相組的電流提供至該6個第四電樞模組於所述順序中排列在第7位置及第9位置者；以及其中，3個第二電樞模組在該第三部分中在與該第一長度相對應的部分中被排列在所述規則間隔的第1位置至第9位置中規則間隔的3個位置，U相的電流提供至該3個第二電樞模組於所述順序中排列在第2位置者，V相的電流提供至該3個第二電樞模組於所述順序中排列在第5位置者，且W相的電流提供至該3個第二電樞模組於所述順序中排列在第8位置者。
8. 如請求項1所述的線性馬達，其中，設置在第一部分中在與該第一長度相對應的部分中的多個所述第一電樞模組的數量與在該第一長度相對應的部分中的多個所述永磁體的數量之間的比率是9：(9±1)。
9. 一種線性馬達，包括：一主要構件，其包括多個電樞模組，每個電樞模組包括：一磁芯，其包括兩個或更多個突出部；以及一線圈，其纏繞在該磁芯上，且一單相電流流過該線圈；以及一次級構件，其包括至少一個永磁體模組，該永磁體模組包括：多個永磁體，該等永磁體的磁極在一運動方向上交替，且該永磁體模組佈置在兩個相鄰的突出部之間；其中具有一預定相位差的電源被提供給每個電樞模組的線圈，使得由該等永磁體和該等電樞模組在該運動方向上佈置在與一第一長度相對應的一部分中所組成的一個單元來產生根據行進磁場的推力；其中，該主要構件是固定的，且由該次級構件透過產生的推力移動； 其中，沿該運動方向，設置在一第一部分中的第一電樞模組之間的一第一間隔與在該第一部分之後設置在一第二部分中的第二電樞模組之間的一第二間隔不同；以及其中，該第一電樞模組的磁芯中的突出部的一第一數量與包括在該第二電樞模組的磁芯中的突出部的一第二數量彼此不同。
10. 如請求項9所述的線性馬達，其中，包括在該第二部分之後設置在一第三部分中的第三電樞模組的磁芯中的突出部的一第三數量等於該第一數量且大於該第二數量。
11. 一種運輸系統，包括：如請求項1至10中任一項所述的線性馬達；一地面基座，該主要構件係固定於其上，且導軌係安裝於其上；一動子基座，該次級構件係固定於其上；以及一導向裝置，其係安裝在該動子基座上且與該導軌耦合。

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