TWM643335U - 線性馬達 - Google Patents

Abstract

本揭露提供了一種線性馬達，包括一動子組以及一定子組。定子組對應於動子組，定子組具有一承載件，由複數個第一鐵芯片以及至少一第二鐵芯片堆疊而成，並且承載件具有複數個磁石槽，以容置複數個磁石。這些磁石槽兩兩成對，並且每一對磁石槽呈現V形排列。承載件的一第一側對應於動子組，並且每一第一鐵芯片於第一側形成複數個開槽，連通於這些磁石槽，以露出這些磁石的一部分，並且至少一第二鐵芯片於第一側形成有一肋部，以遮蔽這些磁石。

Description

線性馬達

本揭露係關於一種線性馬達。更具體地來說，本揭露有關於一種有效降低頓轉力與推力漣波的線性馬達。

在現代社會中，馬達相關的機構設備產品已經是工業製造或自動控制等領域中不可或缺的工具，例如可應用於半導體、電子、光電、醫療設備及自動化控制等。由於各領域對於馬達線性運動性能的要求日漸升高，例如要求馬達具有高速、低噪音及高精度等，故現今在許多應用下已採用線性馬達來取代傳統伺服馬達。

一般來說，線性馬達具有一動子以及一定子，並且動子與定子上分別配置有複數個磁鐵與複數個線圈。當線圈通電時，可與磁鐵產生電磁驅動力控制動子相對於定子進行線性運動。然而，目前的線性馬達的設計上容易產生頓轉力與推力漣波，使得動子在運動時無法順暢的移動，並且磁鐵也會有容易因磁吸力而脫落的問題。

因此，如何設計出可降低頓轉力與推力漣波的線性馬達，便是現今值得探討與解決之課題。

有鑑於此，本揭露提出一種線性馬達，以解決上述之問題。

本揭露提供了一種線性馬達，包括一動子組以及一定子組。定子組對應於動子組，定子組具有一承載件，由複數個第一鐵芯片以及至少一第二鐵芯片堆疊而成，並且承載件具有複數個磁石槽，以容置複數個磁石。這些磁石槽兩兩成對，並且每一對磁石槽呈現V形排列。承載件的一第一側對應於動子組，並且每一第一鐵芯片於第一側形成複數個開槽，連通於這些磁石槽，以露出這些磁石的一部分，並且至少一第二鐵芯片於第一側形成有一肋部，以遮蔽這些磁石。

根據本揭露一些實施例，定子組更包括一隔磁板體，設置於承載件的一第二側，並且第二側相反於第一側。

根據本揭露一些實施例，隔磁板體為鋁或環氧樹脂等非導磁性材質製成。

根據本揭露一些實施例，每一磁石槽之一端形成有一磁障，朝向第二側之隔磁板體。

根據本揭露一些實施例，開槽可為梯形結構或多邊形結構。

根據本揭露一些實施例，相鄰兩對磁石之間的最小距離大於或等於0。

根據本揭露一些實施例，動子組包括一基板、複數個齒部以及複數個線圈部，這些線圈部分別套設於這些齒部上，基板上形成有複數個鳩尾槽，並且這些齒部之每一者的一第一端具有一鳩尾結構，配置以卡合於相對應之鳩尾槽。

根據本揭露一些實施例，這些齒部係沿著一第一軸向依序排列於基板上，每一齒部之一第二端形成有一靴部，並且第一端與第二端之間形成有一中間部，其中當沿著垂直於第一軸向之一第二軸向觀察時，靴部在第一軸向上的寬度大於中間部在第一軸向上的寬度。

根據本揭露一些實施例，靴部具有一第一圓弧結構以及一第二圓弧結構，並且當沿著第二軸向觀察時，第一圓弧結構對稱於第二圓弧結構。

根據本揭露一些實施例，靴部更包括有一平面結構，連接於第一圓弧結構以及第二圓弧結構之間。

本揭露提供一種線性馬達，其中定子組的承載件具有複數個磁石槽，以容置複數個磁石，這些磁石槽兩兩成對，並且每一對磁石槽呈現V形排列。承載件是由複數個第一鐵芯片以及至少一第二鐵芯片堆疊而成。第一鐵芯片於形成複數個開槽，連通於這些磁石槽，以露出這些磁石的一部分，並且第二鐵芯片形成有一肋部，以遮蔽並阻擋這些磁石，因此可以在運動過程中確保磁石不會脫離磁石槽，有效地增加了整體的可靠度。

另外，動子組具有多個齒部，其上形成有一靴部，並且靴部上具有至少一圓弧結構。基於這樣的結構設計，相較於習知的線性馬達，本揭露之線性馬達的推力提升了11%，可有效地降低頓轉力與推力漣波，使動子組相對於定子組的運動更為順暢。

以下公開許多不同的實施方法或是範例來實行所提供之標的之不同特徵，以下描述具體的元件及其排列的實施例以闡述本揭露。當然這些實施例僅用以例示，且不該以此限定本揭露的範圍。舉例來說，在說明書中提到第一特徵部件形成於第二特徵部件之上，其可包括第一特徵部件與第二特徵部件是直接接觸的實施例，另外也可包括於第一特徵部件與第二特徵部件之間另外有其他特徵的實施例，換句話說，第一特徵部件與第二特徵部件並非直接接觸。

此外，在不同實施例中可能使用重複的標號或標示，這些重複僅為了簡單清楚地敘述本揭露，不代表所討論的不同實施例及/或結構之間有特定的關係。此外，在本揭露中的在另一特徵部件之上形成、連接到及/或耦接到另一特徵部件可包括其中特徵部件形成為直接接觸的實施例，並且還可包括其中可形成插入上述特徵部件的附加特徵部件的實施例，使得上述特徵部件可能不直接接觸。此外，其中可能用到與空間相關用詞，例如“垂直的”、“上方”、＂上＂、＂下＂、＂底＂及類似的用詞(如＂向下地＂、＂向上地＂等)，這些空間相關用詞係為了便於描述圖示中一個(些)元件或特徵與另一個(些)元件或特徵之間的關係，這些空間相關用詞旨在涵蓋包括特徵的裝置的不同方向。

除非另外定義，在此使用的全部用語(包括技術及科學用語)具有與此篇揭露所屬之一般技藝者所通常理解的相同涵義。能理解的是這些用語，例如在通常使用的字典中定義的用語，應被解讀成具有一與相關技術及本揭露的背景或上下文一致的意思，而不應以一理想化或過度正式的方式解讀，除非在此有特別定義。

再者，說明書與請求項中所使用的序數例如”第一”、”第二”等之用詞，以修飾請求項之元件，其本身並不意含及代表該請求元件有任何之前的序數，也不代表某一請求元件與另一請求元件的順序、或是製造方法上的順序，該等序數的使用僅用來使具有某命名的一請求元件得以和另一具有相同命名的請求元件能作出清楚區分。

此外，在本揭露一些實施例中，關於接合、連接之用語例如「連接」、「互連」等，除非特別定義，否則可指兩個結構係直接接觸，或者亦可指兩個結構並非直接接觸，其中有其它結構設於此兩個結構之間。且此關於接合、連接之用語亦可包括兩個結構都可移動，或者兩個結構都固定之情況。

請參考第1圖，第1圖為根據本揭露一實施例之一線性馬達50之側面示意圖。於此實施例中，線性馬達50包括一定子組100以及一動子組200，並且定子組100對應於動子組200。定子組100可包括一承載件102，其上設置有複數個磁石（N極磁石MGN、S極磁石MGS），並且動子組200上設置有複數個線圈部202。當線圈部202通電時，可與這些磁石感應產生驅動力而使動子組200沿著一第一軸向AX1來回運動。

請參考第1圖至第5圖。第2圖為根據本揭露一實施例之定子組100的立體圖，第3圖為根據本揭露一實施例之定子組100的上視圖，第4圖為根據本揭露一實施例之一第一鐵芯片103之立體圖，並且第5圖為根據本揭露一實施例之一第二鐵芯片104之立體圖。

於此實施例中，承載件102是由複數個第一鐵芯片103以及至少一第二鐵芯片104堆疊而成。如第2圖與第3圖所示，承載件102是由多個第一鐵芯片103以及六對第二鐵芯片104所組成，並且每一對第二鐵芯片104是以等距離間隔的方式沿著一第二軸向AX2依序排列而成。第一鐵芯片103、第二鐵芯片104可由矽鋼材質製成，但不限於此。

如第1圖與第2圖所示，承載件102具有複數個磁石槽106、108，以容置複數個磁石。值得注意的是，這些磁石槽106、108兩兩成對，並且如第1圖所示，每一對磁石槽106、108是呈現V形排列。

再者，如第4圖與第5圖所示，第一鐵芯片103可具有多個第一溝槽1031、1033，第二鐵芯片104可具有多個第二溝槽1041、1043，並且第一溝槽1031、1033分別對應於第二溝槽1041、1043。多個第一溝槽1031與第二溝槽1041可共同形成前述之磁石槽106，並且多個第一溝槽1033與第二溝槽1043可共同形成前述之磁石槽108。

如第1圖、第4圖與第5圖所示，承載件102的一第一側SS1對應於動子組200，並且每一第一鐵芯片103於第一側SS1形成複數個開槽1032、1034，分別連通於這些磁石槽106、108，以露出這些磁石的一部分。再者，第二鐵芯片104於第一側SS1形成有一肋部1045，可封閉相對應之第二溝槽1041、1043，以使肋部1045遮蔽並阻擋這些磁石。

如第4圖所示，開槽1032、1034可為梯形結構，但不限於此。舉例來說，第1圖中的第一鐵芯片103省略了第4圖中的凸出結構1035，因此，第1圖中的開槽1032、1034可共同形成一多邊形結構。另外，在其他實施例中，開槽1032、1034也可共同形成一三角形結構。

於此實施例中，相鄰兩對磁石之間的最小距離大於或等於0。具體而言，如第1圖所示，承載件102可容置有多個N極磁石MGN以及多個S極磁石MGS，並且相鄰之N極磁石MGN與S極磁石MGS之間的最小距離DS1大於等於0。

基於開槽1032、1034的設計，可以有效降低N極磁石MGN與S極磁石MGS之間的磁漏，進而增加線性馬達50的驅動效率。

於此實施例中，定子組100可更包括一隔磁板體120，設置於承載件102的一第二側SS2，並且第二側SS2相反於第一側SS1。隔磁板體120例如可為鋁或環氧樹脂等非導磁性材質製成。隔磁板體120是固定地連接於承載件102，並且隔磁板體120可具有隔磁的功用。

再者，如第1圖所示，磁石槽106之一端可形成有一磁障1061，磁石槽108之一端可形成有一磁障1081，並且磁障1061、磁障1081是朝向第二側SS2之隔磁板體120。磁障1061、磁障1081例如為一空氣槽，可減少相鄰之兩個N極磁石MGN或兩個S極磁石MGS之間的漏磁現象。

接著，請參考第6圖，第6圖為根據本揭露一實施例之動子組200之立體爆炸圖。動子組200包括一基板204、複數個齒部206以及複數個線圈部202。複數個線圈部202分別套設於複數個齒部206上。基板204上形成有複數個鳩尾槽2041，並且齒部206之一第一端2061具有一鳩尾結構2063，配置以卡合於相對應之鳩尾槽2041。

這些齒部206是沿著第一軸向AX1依序以可拆卸的方式安裝於基板204上，每一齒部206之一第二端2062形成有一靴部2064，並且第一端2061與第二端2062之間形成有一中間部2065。基於可拆卸的設計，可以使線圈部202的繞線空間利用率最大化，進而確保馬達輸出特性最佳化。

請參考第6圖與第7圖，並且第7圖為根據本揭露一實施例之齒部206的側視圖。當沿著垂直於第一軸向AX1之第二軸向AX2觀察時，靴部2064在第一軸向AX1上的寬度大於中間部2065在第一軸向AX1上的寬度。

如第7圖所示，靴部2064可具有一第一圓弧結構2066以及一第二圓弧結構2067，並且當沿著第二軸向AX2觀察時，第一圓弧結構2066是對稱於第二圓弧結構2067。

值得注意的是，第一圓弧結構2066與第二圓弧結構2067可共同形成一連續的圓弧結構。亦即，第一圓弧結構2066與第二圓弧結構2067可具有相同的曲率半徑。

請參考第8圖，第8圖為根據本揭露另一實施例之齒部206的側視圖。於此實施例中，靴部2064可更包括有一平面結構2068，連接於第一圓弧結構2066以及第二圓弧結構2067之間。

基於上述靴部2064結構上的設計，可以有效降低線性馬達50做動時產生的高頓轉力與高推力漣波，因此可以使得動子組200相對於定子組100的運動更為順暢。

接著，請參考第9圖，第9圖為根據本揭露另一實施例之動子組200之立體爆炸圖。於此實施例中，基板204可由多個基板單元204E以及二個側邊支撐部210所組成。其中，每一基板單元204E可形成有一第一卡合結構2043以及一第二卡合結構2044，並且側邊支撐部210也對應地形成第一卡合結構2043。

第一卡合結構2043是配置以可拆卸的方式卡合於第二卡合結構2044。第一卡合結構2043例如可為一卡合凸塊，並且第二卡合結構2044例如可為一卡合溝槽，但不限於此。只要是可以使基板單元204E相互結合的卡合結構都屬於本揭露之範疇。

基於此實施例的基板204的設計，可以使得基板單元204E以及側邊支撐部210由相同模具進行生產，進而達成降低生產成本的目的。

請參考第10圖，第10圖為根據本揭露一實施例之線性馬達50與習知的線性馬達之推力-時間曲線圖。在第10圖中，曲線CV0為習知的線性馬達之推力曲線，而曲線CV1為本揭露之線性馬達50之推力曲線。如第10圖所示，相較於習知的線性馬達，本揭露之線性馬達50的推力提升了11%，並且可有效地降低頓轉力與推力漣波，使動子組200相對於定子組100的運動更為順暢。

綜上所述，本揭露提供一種線性馬達50，其中定子組100的承載件102具有複數個磁石槽，以容置複數個磁石，這些磁石槽兩兩成對，並且每一對磁石槽呈現V形排列。承載件102是由複數個第一鐵芯片103以及至少一第二鐵芯片104堆疊而成。第一鐵芯片103於形成複數個開槽，連通於這些磁石槽，以露出這些磁石的一部分，並且第二鐵芯片104形成有一肋部，以遮蔽並阻擋這些磁石，因此可以在運動過程中確保磁石不會脫離磁石槽，有效地增加了整體的可靠度。

另外，動子組200具有多個齒部206，其上形成有一靴部2064，並且靴部2064上具有至少一圓弧結構。基於這樣的結構設計，相較於習知的線性馬達，本揭露之線性馬達50的推力提升了11%，可有效地降低頓轉力與推力漣波，使動子組200相對於定子組100的運動更為順暢。

雖然本揭露的實施例及其優點已揭露如上，但應該瞭解的是，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作更動、替代與潤飾。此外，本揭露之保護範圍並未侷限於說明書內所述特定實施例中的製程、機器、製造、物質組成、裝置、方法及步驟，任何所屬技術領域中具有通常知識者可從本揭露揭示內容中理解現行或未來所發展出的製程、機器、製造、物質組成、裝置、方法及步驟，只要可以在此處所述實施例中實施大抵相同功能或獲得大抵相同結果皆可根據本揭露使用。因此，本揭露之保護範圍包括上述製程、機器、製造、物質組成、裝置、方法及步驟。另外，每一申請專利範圍構成個別的實施例，且本揭露之保護範圍也包括各個申請專利範圍及實施例的組合。

50:線性馬達

100:定子組

102:承載件

103:第一鐵芯片

1031、1033:第一溝槽

1032、1034:開槽

1035:凸出結構

104:第二鐵芯片

1041、1043:第二溝槽

1045:肋部

106、108:磁石槽

1061:磁障

1081:磁障

120:隔磁板體

200:動子組

202:線圈部

204:基板

2041:鳩尾槽

2043:第一卡合結構

2044:第二卡合結構

204E:基板單元

206:齒部

2061:第一端

2062:第二端

2063:鳩尾結構

2064:靴部

2065:中間部

2066:第一圓弧結構

2067:第二圓弧結構

2068:平面結構

210:側邊支撐部

AX1:第一軸向

AX2:第二軸向

CV0:曲線

CV1:曲線

DS1:最小距離

MGN:N極磁石

MGS:S極磁石

SS1:第一側

SS2:第二側

X:X軸

Y:Y軸

Z:Z軸

第1圖為根據本揭露一實施例之一線性馬達50之側面示意圖； 第2圖為根據本揭露一實施例之定子組100的立體圖； 第3圖為根據本揭露一實施例之定子組100的上視圖； 第4圖為根據本揭露一實施例之一第一鐵芯片103之立體圖； 第5圖為根據本揭露一實施例之一第二鐵芯片104之立體圖； 第6圖為根據本揭露一實施例之動子組200之立體爆炸圖； 第7圖為根據本揭露一實施例之齒部206的側視圖； 第8圖為根據本揭露另一實施例之齒部206的側視圖； 第9圖為根據本揭露另一實施例之動子組200之立體爆炸圖； 第10圖為根據本揭露一實施例之線性馬達50與習知的線性馬達之推力-時間曲線圖。

50:線性馬達

100:定子組

102:承載件

103:第一鐵芯片

1032、1034:開槽

106、108:磁石槽

1061:磁障

1081:磁障

120:隔磁板體

200:動子組

202:線圈部

206:齒部

AX1:第一軸向

DS1:最小距離

MGN:N極磁石

MGS:S極磁石

SS1:第一側

SS2:第二側

X:X軸

Y:Y軸

Z:Z軸

Claims (10)

1. 一種線性馬達，包括：一動子組；以及一定子組，對應於該動子組，該定子組具有一承載件，由複數個第一鐵芯片以及至少一第二鐵芯片堆疊而成，並且該承載件具有複數個磁石槽，以容置複數個磁石，該些磁石槽兩兩成對，並且每一對磁石槽呈現V形排列；其中，該承載件的一第一側對應於該動子組，並且每一第一鐵芯片於該第一側形成複數個開槽，連通於該些磁石槽，以露出該些磁石的一部分，並且該至少一第二鐵芯片於該第一側形成有一肋部，以遮蔽該些磁石。
2. 如請求項1之線性馬達，其中該定子組更包括一隔磁板體，設置於該承載件的一第二側，並且該第二側相反於該第一側。
3. 如請求項2之線性馬達，其中該隔磁板體為鋁或環氧樹脂等非導磁性材質製成。
4. 如請求項2之線性馬達，其中每一磁石槽之一端形成有一磁障，朝向該第二側之該隔磁板體。
5. 如請求項1之線性馬達，其中該開槽可為梯形結構或多邊形結構。
6. 如請求項1之線性馬達，其中相鄰兩對磁石之間的最小距離大於或等於0。
7. 如請求項1之線性馬達，其中該動子組包括一基板、複數個齒部以及複數個線圈部，該些線圈部分別套設於該些齒部上，該基板上形成有複數個鳩尾槽，並且該些齒部之每一者的一第一端具有一鳩尾結構，配置以卡合於相對應之該鳩尾槽。
8. 如請求項7之線性馬達，其中該些齒部係沿著一第一軸向依序排列於該基板上，每一齒部之一第二端形成有一靴部，並且該第一端與該第二端之間形成有一中間部，其中當沿著垂直於該第一軸向之一第二軸向觀察時，該靴部在該第一軸向上的寬度大於該中間部在該第一軸向上的寬度。
9. 如請求項8之線性馬達，其中該靴部具有一第一圓弧結構以及一第二圓弧結構，並且當沿著該第二軸向觀察時，該第一圓弧結構對稱於該第二圓弧結構。
10. 如請求項9之線性馬達，其中該靴部更包括有一平面結構，連接於該第一圓弧結構以及該第二圓弧結構之間。