线性电磁致动器的制作方法

文档序号:7314850

专利名称::线性电磁致动器的制作方法
技术领域
:本发明涉及一种线性电磁致动器,其包括彼此面对的永磁铁和线圈,从而通过由流过线圈的电流所产生的推力来移动所述的永磁铁。
背景技术
:在可移动的磁铁型的线性电磁致动器中,当电流流过线圈时(参见日本未审定专利的公开文本5-227729和10-290560),彼此面对的永磁铁和线圈通过基于Fleming左手定律所产生的推力来移动永磁铁。在日本未审定专利的公开文本5-227729和10-290560中公开的线性电磁致动器中,所述永磁铁固定到第一轭(yoke)上,该第一轭由滑动片支撑。同时,所述线圈固定到第二轭上,该第二轭由导轨支撑。另外,导向元件置于所述滑动片和所述导轨之间。穿过永磁铁、第一轭、第一轭和第二轭之间的空隙、第二轭、线圈、线圈和永磁铁之间的缝隙以及永磁铁的磁路通过线性电磁致动器中的永磁铁形成。当电流流过线圈时,就形成了线圈、线圈和永磁铁之间的间隙、永磁铁、第一轭、第一轭和第二轭之间的空隙、第二轭以及线圈的磁路。因此,作用在永磁铁上的推力的产生取决于电流的方向和穿过各个磁路的各自磁通量的方向。所述永磁铁,第一轭和滑动片通过导向元件移动和导向。当尝试减小在日本未审定专利公开文本5-227729和10-290560中公开的线性电磁致动器的厚度时,磁路的截面积在第一轭和第二轭处减小,局部磁饱和出现在第一轭和第二轭处。因此,漏磁通从第一轭和第二轭中产生,随之作用在永磁铁上的推力也降低。另外,由于漏磁通,在所述电子设备和围绕线性电磁致动器设置的电子电路可出现某种故障。同样,可出现围绕线性电磁致动器设置的磁性元件对线性电磁致动器的吸引力,并且设置在电磁致动器中的电子电路和编码器也出现故障。另外,由磁性元件组成的尘屑通过穿过磁路的磁通量粘附在导向元件上,从而相对于滑动片增加导向元件的滑线电阻。因此,难以平滑地移动滑动片,并且从电磁致动器上排出的尘屑可污染周围环境。
发明内容本发明的目的是提供一种在轭中消除磁性饱和产生的线性电磁致动器。本发明的上述和其它的目的,特征和优点将从下面的描述和结合附图进行的描述中变得更加显而易见,在附图中本发明的优选实施例可通过示例性的例子示出。图1为示出了本发明的一个实施例的线性电磁致动器的透视图;图2为示出了图1中的线性电磁致动器的分解透视图;图3为沿图1的线III-III的剖视图;图4为沿图1的线IV-IV的剖视图;图5为剖视图,在该剖视图中第一和第四磁路叠置在图3所示的线性电磁致动器上;图6为剖视图,在该剖视图中第二、第三、第五和第六磁路叠置在图4所示的线性电磁致动器上;图7为示出了使用在比较示例中的模拟模型的主要部分的透视图;图8为示出了使用在工作示例中的模拟模型的主要部分的透视图;图9为示出了在图7的模拟模型中的磁通量分布的主要部分的透视图;图10为示出了在图8的模拟模型中的磁通量分布的主要部分的透视图;以及图11为示出了形成在线性电磁致动器的凸起和导轨上的凹槽的透视图;图12中的剖视图示出了线圈设置在滑动台上及永磁铁设置在导轨上的方式;图13A中的剖视图示出了省略第一和第二凸起的方式,图13B中的剖视图示出了省略第三和第四凸起的方式;图14A中的剖视图示出了将第三和第四凸起设置在第一和第二凸起外侧的方式,图14B中的剖视图示出了将第三和第四凸起设置在第一和第二凸起的内侧的方式;图15A和图15B的剖视图示出了分开设置滑动台和第一、第二凸起的方式,并且导轨和第三、第四凸起分开设置;图16中的剖视图示出了设置在第一到第四凸起的外侧的线性引导件;图17中的剖视图示出了设置在第一到第四凸起的内侧的线性引导件;图18中的剖视图示出了置于第一和第二凸起及第三和第四凸起之间的线性引导件;图19中的剖视图示出了置于第一和第二凸起及第三和第四凸起之间的线性引导件;图20为沿图19中的线XX-XX剖开的剖视图;以及图21为沿图19中的线XXI-XXI剖开的剖视图。具体实施例方式如图1至4所示,线性电磁致动器10具有固定部分14和活动部分18,线圈12设置在所述固定部分上,两个永磁铁16a,16b设置在所述活动部分上并与该线圈12面对。所述固定部分14包括具有大致U形横截面的导轨(第二轭)20,设置在导轨20的上表面的大致中心部分处的线圈12以及由树脂制成的电路板26,编码器22和电子电路24安装在该电路板26上。从导轨20的底座朝活动部分18突出的凸起(第三和第四凸起)28a,28b形成在导轨20的两侧上。沿图1至3的箭头A的方向延伸的导槽30a,30b分别形成在凸起28a,28b的内部。用作滚动元件的许多球(第一和第二导向元件)32a,32b设置在导槽30a,30b内。在这种布置中,所述导轨20的宽度大于活动部分18的滑动台(slidetable)(第一轭)46的宽度。导轨20的每个凸起28a,28b形成在滑动台46的凸起(第一和第二凸起)74a,74b的外侧(参见图4)。导轨20和凸起28a,28b中的每一个的壁厚优选小于每个永磁铁16a,16b沿箭头A的方向的宽度d(图3)。所述线圈12为通过用绝缘部件34通过缠绕涂有绝缘膜的导电素线(elementwire)模制成型形成的空心铁心线圈,该绝缘部件34由树脂构成。向上凹进的凹槽36形成在导轨20的一端的底部(箭头A1方向的侧面)。电路板26固定在凹槽36内。所述电路板26通过将螺钉44拧入贯穿电路板26的孔38和贯穿导轨20的孔40使电路板固定到导轨20上。凹槽36具有切口42。电子电路24固定在该切口42内。孔43形成在线圈12附近的凹槽36内。编码器22插入在所述孔43内。所述电子电路24分别电连接到线圈12的素线和编码器22上。所述电流基于未示出的外部设备的控制信号供应到导线上。另外,输入编码器22的电信号输出到外部设备上。所述编码器22面对设置在活动部分18的滑动台46的底面上的刻度盘(scale)48。当活动部分18朝箭头A的方向移动时,就接收发射到刻度盘48上的光的反射光,活动部分18的移动量基于反射光的量可计算出来。所计算的结果作为电子信号输出到电子电路24上。在电子电路24上的桥式构件50设置在导轨20的一端。具有大致U形横截面的球紧固件52阻止球32a,32b脱落,所述紧固件通过螺钉54固定到桥式构件50上。具有大致U形横截面的球紧固件56阻止球32a,32b与球紧固件52一起脱落,所述紧固件56通过螺钉58固定到导轨20的另一端上。当活动部分18沿箭头A1的方向移动时,防止活动部分18进一步移动的止动件60通过螺钉62固定在球紧固件56和线圈12之间的导轨20的上表面上。在这种布置中,所述止动件60抵靠在端块72的侧表面,所述端块通过未示出的螺钉连接到滑动台46的另一端。因此,阻止活动部分18在导轨20的箭头A1的方向移动。图1和3示出了某种状态,在该状态中止动件60抵靠在端块72上以阻止活动部分18沿箭头A1的方向移动。如图2所示,直径大于孔40的直径的许多螺钉孔66形成在导轨20的一端和另一端。所述导轨20可通过将未示出的螺钉拧入各个螺钉孔66来固定到另一部件上。同时,如图1至4所示,活动部分18包括具有大致U形横截面的滑动台46,通过螺钉68沿箭头A1的方向固定到滑动台46的一端的矩形板状部件70,沿箭头A2的方向通过未示出的螺钉固定到滑动台46的另一端的端块72,面向线圈12并且设置在滑动台46的底面的大致中部的两个永磁铁16a,16b,面向编码器22并且设置在滑动台46的底面上的刻度盘48以及设置在永磁铁16a附近的滑动台46的底面上的止动件73。滑动台46的宽度设计成小于导轨20的宽度。从滑动台46的底座朝固定部分14突出的凸起74a,74b(第一和第二凸起)形成在滑动台46的两侧上。设置球32a,32b的导槽76a,76b沿箭头A的方向分别形成在凸起74a,74b的外部。在这种布置中,滑动台46和导轨20通过球32a,32b彼此连接(参见图4)。也就是说,在线性电磁致动器10中,导轨20和滑动台46布置成导槽76a,76b的高度大致与导槽30a,30b的高度相同。作为具有有限长度的线性导向件的许多球32a,32b容纳在导槽76a,76b和导槽30a,30b形成的间隙内。因此,活动部分18基于各个球32a,32b的旋转在导向作用下相对于固定部分14沿箭头A的方向移动。当大致呈矩形的永磁铁16a,16b以预定的距离彼此分离时,所述永磁铁16a,16b在相互的不同方向磁化(例如,在不同的垂直方向),并且固定到滑动台46的底面上。在这种布置中,永磁铁16a,16b的每一个的宽度设计成窄于线圈12的宽度。板状部件70的宽度被设置为当活动部分18沿箭头A2的方向移动时,所述板状部件70抵靠在沿箭头A1的方向设置的球32a,32b上。许多螺钉孔78形成在滑动台46的一端和另一端。另一部件可通过将螺钉拧入各个螺钉孔78来固定到滑动台46上。同时,未示出的螺钉孔沿箭头A2的方向形成在端块72的侧面上。另一部件可通过将螺钉拧入螺钉孔来固定到其上。所述止动件73沿箭头A1的方向抵靠在止动件60的侧面上。因此,阻止导轨20沿箭头A2的方向移动。在上述的线性电磁致动器10中,导轨20和滑动台46由磁性元件组成。桥式部件50,球紧固件52,56,止动件60,板状部件70,端块72和螺钉44,54,58,62,68由非磁性元件组成。用作球32a,32b的球形元件包括由磁性元件组成的钢球(第一滚动元件)33和由非磁性元件组成的球形元件(第二滚动部件)35。如图2所示,由非磁性元件组成的钢球33和球形元件35分别沿箭头A的方向交替设置。本发明实施例的线性电磁致动器中10基本上构造成如上述的结构。接下来,其操作过程将参考图1至6进行描述。首先,对实施例(实施例1)进行说明,在该实施例中,活动部分18在某种状态下沿箭头A2的方向移动,其中如图1,2和5所示,在该状态中活动部分18相对于固定部分14进行定位。在实施例1中,当没有电流供应到线圈12时,下面的磁路(第一至第三磁路)80a至80c通过由永磁铁16a,16b产生的磁通量形成在线性电磁致动器10中(参见图5和6),各自的磁通量穿过磁路80a至80c。第一磁路80a包括下面的内容第一路径82a,其穿过永磁铁16a,滑动台46,在滑动台46的另一端和导轨20的另一端之间的间隙,导轨20的底座,线圈12,在线圈12和永磁铁16a之间的缝隙和永磁铁16a;第二路径82b,其穿过永磁铁16a,滑动台46,永磁铁16b,在永磁铁16b和线圈12之间的缝隙,线圈12,滑动台46的底座,线圈12,永磁铁16a和线圈12之间的缝隙和永磁铁16a;第三路径82c,其穿过永磁铁16b,滑动台46,在滑动台46的一端和导轨20的一端之间的间隙,导轨20的底座,线圈12,线圈12和永磁铁16b之间的缝隙和永磁铁16b。第二磁路80b穿过永磁铁16a,16b,滑动台46,滑动台46的第一凸起74a,球32a(钢球33),导轨20的第三凸起28a,导轨20的底座,线圈12,在线圈12和永磁铁16a,16b之间的间隙和永磁铁16a,16b。第三磁路80c穿过永磁铁16a,16b,滑动台46,滑动台46的第二凸起74b,球32b(钢球33),导轨20的第四凸起28b,导轨20的底座,线圈12,在线圈12和永磁铁16a,16b之间的间隙和永磁铁16a,16b。同时,当电流从电子电路24作用到线圈12的素线上时(参见图1至3和5),通过电流线圈12就产生磁通量,除了上面描述的第一至第三磁路80a至80c之外,下面的磁路(第四至第六磁路)80d至80f通过线性电磁致动器10中的磁通量形成。第四磁路80d包括下面的内容第四路径82d,其穿过线圈12,在线圈12和永磁铁16a,16b之间的间隙,永磁铁16a,16b,滑动台46,在滑动台46的一端和导轨20的一端之间的间隙,导轨20的底座以及线圈12;第五路径82e,其穿过线圈12,在线圈12和永磁铁16a,16b之间的间隙,永磁铁16a,16b,在滑动台46的另一端和导轨20之间的间隙,导轨20的底座以及线圈12。第五磁路80e穿过线圈12,在线圈12和永磁铁16a,16b之间的间隙,永磁铁16a,16b,滑动台46,滑动台46的第一凸起74a,球32a(钢球33),导轨20的第三凸起28a,导轨的底座以及永磁铁16a,16b。第六磁路80f穿过线圈12,在线圈12和永磁铁16a,16b之间的间隙,永磁铁16a,16b,滑动台46,滑动台46的第二凸起74b,球32b(钢球33),导轨20的第四凸起28b,导轨的底座以及线圈12。基于Fleming左手定律在线圈中产生沿箭头A1的方向定向的推力(洛伦兹力),其取决于穿过第一至第六磁路80a至80f的各自的磁通量的方向和供应到线圈12的素线上的电流方向。当所述固定部分14的导轨20通过另一部件固定时,基于所述推力沿箭头A2的方向定向的推力作用到活动部分18上。所述活动部分18基于球32a,32b的旋转在导向作用下沿箭头A2的方向移动。所述活动部分18停止在止动件60抵靠在止动件73的位置处。在图5和图6中,第一至第六磁路80a至80f的箭头示出了当电流流过线圈12所产生的磁通量和由永磁铁16a,16b产生的磁通量的通道的方向。接下来,对实施例(实施例2)进行说明,在该实施例中,活动部分18沿箭头A2的方向从固定部分14突出,并且移动到图1,3和5所示的位置。在实施例2中,以与实施例1相反方向(反相)的电流从电子电路24供应到线圈12的素线上。在这个实施例中,由线圈12产生的磁通量的方向与实施例1中的线圈12产生的磁通量的方向相反。因此,基于Fleming左手定律沿箭头A1的方向定向的推力在永磁铁16a,16b中产生,其取决于穿过第一至第六磁路80a至80f的各自的磁通量的方向和流过线圈12的素线的电流方向。因此活动部分18基于球32a,32b的旋转在导向作用下沿箭头A1的方向移动。所述活动部分18停止在图1,3和5所示的位置处,在该位置端块72的侧面抵靠在止动件60的侧面上。接下来,参考附图7至10对在线性电磁致动器10中的磁通量密度分布的模拟结果进行说明。在该模拟中,当电流流过线圈12的导线以产生与两种情况相关的磁通量时,对所得到的磁通量密度分布进行比较,一种情况是滑动台46的第一和第二凸起74a,74b和导轨20的第三和第四凸起28a,28b由非磁性元件(树脂)组成,如图7所示(下文称作“比较示例”),一种情况是滑动台46的第一和第二凸起74a,74b和导轨20的第三和第四凸起28a,28b由磁性元件组成,如图8所示(下文称作“工作示例”)。比较示例是涉及传统技术的线性电磁致动器的例子,工作示例是本发明实施例的线性电磁致动器的例子。为了简化在模拟中的磁通量密度分布的计算,可以省略球32a,32b和导槽30a,30b,76a,76b,第一至第四凸起28a,28b,74a,74b可以设计成具有L形的横截面。图9示出了与比较示例的滑动台46有关的磁通量密度分布,图10示出了与工作示例的滑动台46有关的磁通量密度分布。在图9和图10示出的磁通量密度分布中,剖面线的密度越大,磁通量的密度也就越大。在图9示出的比较示例的磁通量密度分布中,在永磁铁16a,16b附近的部分滑动台46处磁通量密度局部很大,磁性饱和出现在这些部分处。也就是说,在比较示例中,仅仅第一磁路80a和第四磁路80d(参见图5)设置在线性电磁致动器中,因为第一至第四凸起28a,28b,74a,74b由非磁性元件(树脂)组成(参见图7)。因此,由于永磁铁16a,16b产生的磁通量和线圈12产生的磁通量,磁通量集中和磁性饱和出现在上面描述的部分处。与此相反,在图10示出的工作示例的磁通量密度分布中,与比较示例(参见图9)的磁通量密度相比,磁通量密度在永磁铁16a,16b附近的部分滑动台46处减小。另外,磁通量密度分布覆盖了包括滑动台46的底座和第一和第二凸起74a,74b的很大范围。也就是说,在工作示例中,第一至第四凸起28a,28b,74a,74b由磁性元件组成(参见图8)。因此,第一至第六磁路80a至80f形成在线性电磁致动器10中(参见图5和6)。因此,由永磁铁16a,16b产生的磁通量和流过线圈12的电流产生的磁通量被第一至第六磁路80a至80f分开从而通过滑动台46。因此,可能抑制在滑动台46中局部的磁通量集中和磁性饱和的出现。如上所述,在本发明的实施例的线性电磁致动器10中,第一和第二凸起74a,74b形成以从作为第一轭的滑动台46向作为第二轭的导轨12突出。第一和第二凸起74a,74b与导轨20稍微分开。当没有电流流过线圈12时,第一磁路80a由线性电磁致动器10中的永磁铁16a,16b产生的磁通量形成。第一磁路80a包括下面的内容第一路径82a,其穿过永磁铁16a,滑动台46,在滑动台46的另一端和导轨20的另一端之间的间隙,导轨20的底座,线圈12,在线圈12和永磁铁16a之间的间隙和永磁铁16a;第二路径82b,其穿过永磁铁16a,滑动台46,永磁铁16b,在永磁铁16b和线圈12之间的间隙,线圈12,滑动台46的底座,线圈12,在永磁铁16a和线圈12之间的间隙和永磁铁16a;第三路径82c,其穿过永磁铁16b,滑动台46,在滑动台46的一端和导轨20的一端之间的间隙,导轨20的底座,线圈12,在线圈12和永磁铁16b之间的间隙和永磁铁16b。除了第一磁路80a之外,第二磁路80b也形成在线性电磁致动器10中,其穿过永磁铁16a,16b,滑动台46,滑动台46的第一凸起74a,球32a(钢球33),导轨20的第三凸起28a,导轨的底座,线圈12,在线圈12和永磁铁16a,16b之间的间隙和永磁铁16a,16b。另外,还形成第三磁路80c,其穿过永磁铁16a,16b,滑动台46,滑动台46的第二凸起74b,球32b(钢球33),导轨20的第四凸起28b,导轨的底座,线圈12,在线圈12和永磁铁16a,16b之间的间隙和永磁铁16a,16b。同时,当电流流过线圈12时,第四磁路80d也形成在线性电磁致动器10中。第四磁路80d包括下面的内容第四路径82d,其穿过线圈12,在线圈12和永磁铁16a,16b之间的间隙,永磁铁16a,16b,滑动台46,在滑动台46的一端和导轨20的一端之间的间隙,导轨20的底座以及线圈12;第五路径82e,其穿过线圈12,在线圈12和永磁铁16a,16b之间的间隙,永磁铁16a,16b,滑动台46,在滑动台46的另一端和导轨20的另一端之间的间隙,导轨20的底座以及线圈12。另外,除了第四磁路80d之外,下面的磁路也形成在线性电磁致动器10中第五磁路80e,其穿过线圈12,在线圈12和永磁铁16a,16b之间的间隙,永磁铁16a,16b,滑动台46,滑动台46的第一凸起74a,球32a(钢球33),导轨20的第三凸起28a,导轨的底座以及永磁铁16a,16b;第六磁路80f,其穿过线圈12,在线圈12和永磁铁16a,16b之间的间隙,永磁铁16a,16b,滑动台46,滑动台46的第二凸起74b,球32a(钢球33),导轨20的第四凸起28b,导轨的底座以及线圈12。在涉及传统技术的线性电磁致动器中,仅仅形成第一和第四磁路80a,80d。因此磁通量不符合需要地集中在导轨和滑动台上,从而出现磁性饱和。与此相反,本发明实施例的线性电磁致动器10中,由线圈12产生的磁通量和由永磁铁16a,16b产生的磁通量由第一至第六磁路80a至80f分开,从而穿过导轨20和滑动台46,如上所述。因此,避免在导轨20和滑动台46中出现局部的磁通量集中。从而抑制磁性饱和。因此可以避免漏磁通量的出现,从而避免电子电路和一体设置在线性电磁致动器10中或设置在其外部的电子设备出现故障,同时也避免了磁性元件对线性电磁致动器10的吸引。另外,穿过导轨20和滑动台46的磁通量的总量增加,移动永磁铁16a,16b的推力也增加。因此,包括永磁铁16a,16b的活动部分18在球32a,32b的导向作用下移动。第一和第二凸起74a,74b与导轨20稍微分开。因此可避免在导轨20和第一和第二凸起74a,74b之间的间隙出现漏磁通量。第三凸起28a形成以沿第一凸起74a突出,同时第四凸起28b形成以沿第二凸起74b突出。因此,滑动台46和导轨20在第一至第四凸起28a,28b,74a,74b处彼此面对的区域增加。可抑制在第二,第三,第五和第六磁路80b,80c,80e,80f处的磁通量集中和磁性饱和。使用由磁性元件组成的钢球33来作为球32a,32b的一部分。因此,穿过第二和第三磁路的80b,80c的磁通量穿过钢球33。可以进一步抑制在第一和第二凸起74a,74b和第三和第四凸起28a,28b之间的间隙处所出现的漏磁通量。在本发明的实施例的线性电磁致动器10中,当活动部分18在许多球32a,32b的导向作用下沿箭头A的方向移动,球32a,32b中的每一个以相同的方向旋转。但是,当在相邻的球32a,32b的相互反向的表面之间进行比较时,球32a,32b以相互反向的方向旋转。在这种布置中,沿箭头A的方向设置的永磁铁16a,16b以相互反向的方向磁化。因此,如果所有的球32a,32b均为钢球33,基于由永磁铁16b产生的磁通量,磁力沿箭头A的方向作用在相对于线性电磁致动器10的中心沿箭头A1的方向设置在侧面的钢球33上。同时,基于由永磁铁16a产生的磁通量,磁力以箭头A的方向作用在相对于线性电磁致动器10的中心沿箭头A2的方向设置在侧面的钢球33上。因此,由于磁力,相邻的钢球33彼此接触,并且因为相邻钢球33以相反的方向旋转,因此出现摩擦阻力。最后钢球33的旋转停止。因此,球32a,32b相对于活动部分18的滑动阻力不合需要的增加,难以平滑地移动活动部分18。鉴于上面的描述,在本发明的实施例的线性电磁致动器10中,由钢球33组成的球32a,32b和由非磁性元件(例如树脂)制成的球形部件35组成的球32a,32b沿箭头A的方向交替地设置。因此,可避免由于上述磁力使钢球33出现的位置偏差,并且也可平滑地移动活动部分18。如上所述,通过避免由于上述磁力使钢球33出现的位置偏差而使活动部分18平滑地移动。因此,可设置由非磁性元件组成的许多圆柱形部件来代替球形部件35。作为可选择的方案,球形部件35或圆柱形部件可通过由非磁性元件组成的杆状部件进行整体连接,以强行阻止由于磁力使钢球33出现的位置偏差。另一种可选择的方案,由非磁性元件组成的杆状或板状部件优选设置在第一至第四凸起28a,28b,74a,74b之间的间隙内,钢球33设置在杆状或板状部件沿箭头A的方向以预定间隔形成的许多孔内。在这种布置中,由于磁力使钢球33沿箭头A的方向出现的位置偏差可通过杆状或板状部件避免。在本发明的实施例的线性电磁致动器10中,可优选设置由磁性元件组成的圆柱形部件来代替钢球33,以便其轴向与箭头A的方向基本上一致。这是因为当设置圆柱形部件时,第二和第三磁路80b,80c的截面积在圆柱形部件内增加,并降低磁阻。因此,作用在永磁铁16a,16b上的推力进一步增加。当线圈12的宽度大于永磁铁16a,16b的宽度时,由永磁铁16a,16b产生的磁通量能可靠地与线圈12交叉。当滑动台46和导轨20的厚度沿箭头A的方向小于永磁铁16a,16b的宽度时,可减小整个装置的厚度和尺寸。例如,当由永磁铁16a,16b产生的磁通量密度为0.5至0.6T,用作轭的导轨20和滑动台46的铁基材料(iron-based)(纯铁,低碳钢,不锈钢)的饱和磁通量密度为1.4至1.8T,大约比永磁铁16a,16b产生的磁通量多三倍的磁通量可穿过导轨20和滑动台46。在线性电磁致动器10中,由永磁铁16a,16b产生的磁通量在导轨20和滑动台46内可沿箭头A的方向分成两部分。因此,在线性电磁致动器10中,大约比永磁铁16a,16b产生的磁通量多六倍的磁通量能穿过而不在导轨20和滑动台46内产生磁性饱和。因此,导轨20和滑动台46的厚度可减小到永磁铁16a,16b的宽度d的大约六分之一。在本发明的实施例中,两个永磁铁16a,16b沿箭头A的方向设置在滑动台46的底面上。但是,在滑动台46上沿箭头A的方向设置三个或多个永磁铁会使用于移动活动部分18的推力进一步增加。在涉及传统技术的线性电磁致动器中,如果整个设备在垂直状态使用很长一段时间,那么作为导向件的滚动部件向下移动,因而不可能提供滚动部件旋转所需要的预定的距离。因此,即使当尝试向下移动滑动台,滚动部件沿导轨和滑动板移动而不转动。因此,导向件相对于活动部分的滑动阻力增加。当活动部分在垂直方向移动时,不可能平滑地移动活动部分。与此相反,在本发明实施例的线性电磁致动器10中,一部分球32a,32b为钢球33。对相对于永磁铁16a,16b设置在上部位置的球32a,32b产生向下作用的磁力,所述永磁铁16a,16b在垂直方向(箭头A的方向)设置在滑动台46上。另一方面,对设置在下部位置的球32a,32b产生克服重力的向上作用的磁力。因此,在相邻的球32a,32b之间可提供预定间隙。可容易地旋转各个球32a,32b。因此,即使当线性电磁致动器10使用很长时间时,活动部分18也可平滑地移动。在本发明的实施例的线性电磁致动器10中,如图11所示,优选采用下面的布置。也就是说,形成凸起84a,84b以从滑动台46的两侧朝垂直于箭头A的方向向外突出。凹槽86形成在凸起84a,84b的底面,第三和第四凸起28a,28b的上部,第一和第二凸起74a,74b的底部以及面对底部的导轨20的上部。也就是说,漏磁通量也产生在凹槽86内,漏磁通量可使凹槽86吸引由收集在球32a,32b的磁性元件组成的尘屑和由钢球33的旋转产生的磁性元件的尘屑。因此,球32a,32b可阻止尘屑的粘附。活动部分18在球32a,32b的导向作用下可平滑的移动。另外,可通过抑制尘屑从线性电磁致动器10排出到外部来避免污染周围环境。在本发明的实施例中,如图2到图6所示,永磁铁16a、16b设置在滑动台46的底部表面上,而线圈12设置在导轨20的上部表面上。作为备选方案,如图12所示,线圈12可以设置在滑动台46的底部表面上,而永磁铁16a、16b可以设置在导轨20的上部表面上。在这种配置中也可以实现与上述相同的优点。在本发明的实施例中,如图2、4和6所示,在滑动台46的两侧形成第一和第二凸起74a、74b,而在导轨20的两侧形成第三和第四凸起28a、28b。作为备选方案,如图13A所示,可以仅形成第三和第四凸起28a、28b。另外,如图13B所示,可以仅形成第一和第二凸起74a、74b。在这些结构中也可以实现与上述相同的优点。在图13A中,球32a和32b分别置于第三和第四凸起28a、28b和滑动台46的底部表面之间。在图13B中,球32a和32b分别置于第一和第二凸起74a、74b和导轨20的上部表面之间。可选择地,如图14A所示,第一和第二凸起74a、74b可以在第三和第四凸起28a、28b的内侧形成。进一步可选择地,如图14B所示,第三和第四凸起28a、28b可以在第一和第二凸起74a、74b的内侧形成。在这些结构中也可以实现如上所述的相同优点。在本发明的实施例中,如图2、4和6所示,第一和第二凸起74a、74b与滑动台46一体制成,而第三和第四凸起28a、28b与导轨20一体制成。作为另一方案,如图15A、15B所示,第一和第二凸起74a、74b可以分别用螺钉100a、100b固定在滑动台46的两侧,第三和第四凸起28a、28b可以分别用螺钉102a、102b固定在导轨20的两侧。在这些结构中也可以实现上述的相同的优点。在图15A中,第一和第二凸起74a、74b设置在第三和第四凸起28a、28b的内侧。在图15B中,第三和第四凸起28a、28b设置在第一和第二凸起74a、74b的内侧。在本发明的实施例中,如图2、4和6所示,用作滚动件的球32a和32b分别置于滑动台46和导轨20之间。可选择地,如图16到18所示,线性引导件112或124可以代替球32a、32b而设置。在这种结构中,活动部分18可以相对于固定部分14移动,同时由线性引导件112或124引导。在图16中,线性引导件112设置在第一到第四凸起28a、28b、74a、74b的外侧。线性引导件112的导轨110用螺钉106固定在导轨20的上部表面。滑动台108用螺钉104固定在滑动台46的底部表面。在图17中,线性引导件112设置在第一和第二凸起74a、74b的内侧,并设置在第三和第四凸起28a、28b的上部。在图18中,线性引导件124具有支撑件126、支撑件128、滚子(或多个滚子)130和限制件132。支撑件126具有大体为U形的横截面,并用螺钉120在第一和第二凸起74a、74b的内侧固定在滑动台46上。支撑件128具有大体为U形的横截面,并用螺钉122在第三和第四凸起28a、28b的外侧固定在导轨20上。滚子130大体为圆柱形磁性件,并支撑在支撑件126和128之间。限制件132限制滚子130的垂直运动或沿箭头A的方向(如图1到3所示)的运动。限制件132还起着用来保持滚子130的保持件的作用。在这种结构中,支撑件126和滚子130之间的接触部分向第三和第四凸起28a、28b逐渐减小,其中,支撑件126面向支撑件128。同样,支撑件128和滚子130之间的接触部分向第一和第二凸起74a、74b逐渐减小,其中,支撑件128面向支撑件126。因此,连接在支撑件126上的滑动台46能够在滚子130的引导作用下相对于导轨20运动。如图16到18所示,线性引导件112、124设置在第一到第四凸起28a、28b、74a、74b的附近。然后,在第一和第二凸起74a、74b及第三和第四凸起28a、28b之间的间隙产生漏磁通。漏磁通使间隙能够吸引收集在线性引导件112、124上的由磁性元件构成的尘屑和线性引导件112、124为磁性元件时由线性引导件112、124产生的磁性元件构成的尘屑。因此,可以防止线性引导件112、124粘附尘屑。滑动台46可以在线性引导件112、124的引导作用下平滑地移动。作为另一种选择,如图19到21所示,凹槽144可以在第一和第二凸起74a、74b中每一个的侧面形成,而凹槽150可以在第三和第四凸起28a、28b中每一个的侧面形成。然后,具有滚子130和限制件132或具有小齿轮142的导向件140可置于凹槽144和150之间。在这种结构中,由多个圆柱形元件构成的齿条146、148(rack)沿箭头A的方向(如图20所示)设置在凹槽144、150中,从而小齿轮142与齿条146、148接合。凹槽144、150接触滚子130的部分逐渐变小。因此,滑动台46可以在滚子130的引导作用下和小齿轮142和齿条146、148之间的接合作用下在导轨20上平滑地移动。由于小齿轮142与齿条146、148接合,因此可以避免限制件132的位置偏差。如图19和21所示,滚子130沿箭头A的方向交替地倾斜。在图18到21中,滑动台46在滚子130的引导作用下相对于导轨20移动。可选择地,当球32a、32b作为钢球代替滚子130设置时,可以使滑动台46移动。当然,本发明的线性电磁致动器不仅仅限于上面描述的实施例,其包含各种各样的形式而不脱离本发明的基本特征或要点。权利要求1.一种线性电磁致动器,其用于通过使电流流过固定部分(14)的线圈(12)而产生的推力移动包括永磁铁(16a,16b)的活动部分(18),其中所述活动部分(18)具有用于支撑所述永磁铁(16a,16b)的第一轭(46),所述固定部分(14)具有用于支撑面对所述永磁铁(16a,16b)同时从此处与之分开的线圈(12)的第二轭(20),第一凸起(74a)和第二凸起(74b)在第一轭(46)的两侧形成,以沿所述活动部分(18)的移动方向向所述第二轭(20)突出,所述第一凸起(74a)和第二凸起(74b)与所述第二轭(20)稍微分开,第一导向件(32a)置于所述第一凸起(74a)和所述第二轭(20)之间,以及第二导向件(32b)置于所述第二凸起(74b)和所述第二轭(20)之间。2.如权利要求1所述的线性电磁致动器,其中,第三凸起(28a)和第四凸起(28b)在所述第二轭(20)的两侧形成,以沿所述第一凸起(74a)和第二凸起(74b)向所述第一轭(46)突出,第一导向件(32a)置于所述第一凸起(74a)和所述第三凸起(28a)之间,以及第二导向件(32b)置于所述第二凸起(74b)和所述第四凸起(28b)之间。3.如权利要求2所述的线性电磁致动器,其中,所述第二轭(20)的宽度大于所述第一轭(46)的宽度,导槽(76a,76b)沿活动部分(18)的移动方向在所述第一凸起(74a)和第二凸起(74b)的外部形成,导槽(30a,30b)沿活动部分(18)的移动方向在所述第三凸起(28a)和第四凸起(28b)的内部形成,所述第一轭(46)和第二轭(20)设置为使得所述导槽(30a,30b,76a,76b)具有大致相同的高度,以及所述第一导向件(32a)和所述第二导向件(32b)容纳在由所述导槽(30a,30b,76a,76b)形成的间隙内。4.如权利要求1所述的线性电磁致动器,其中,所述第一导向件(32a)和所述第二导向件(32b)中的每一个由多个滚动部件(33,35)组成,一部分滚动部件(33,35)为由磁性元件组成的第一滚动部件(33)。5.如权利要求4所述的线性电磁致动器,其中,所述第一滚动部件(33)为钢球或圆柱形部件,其轴向与活动部分(18)的移动方向相同。6.如权利要求4所述的线性电磁致动器,其中,所述第一导向件(32a)和所述第二导向件(32b)中的每一个包括由非磁性元件组成的所述第一滚动部件(33)和第二滚动部件(35),以及所述第一和第二滚动部件(33,35)沿活动部分(18)的移动方向交替设置。7.如权利要求6所述的线性电磁致动器,其中,所述第二滚动部件(35)为球形部件,圆柱形部件,或由非磁性元件组成的杆状部件彼此整体连接的许多球形部件或圆柱形部件。8.如权利要求1所述的线性电磁致动器,其中,所述第一导向件(32a)和所述第二导向件(32b)中的每一个通过许多由磁性元件组成的第一滚动部件(33)构成,其设置在许多由非磁性元件组成的板状部件或杆状部件以预定间隔形成的孔内。9.如权利要求1所述的线性电磁致动器,其中,所述线圈(12)的宽度大于永磁铁(16a,16b)的宽度。10.如权利要求1所述的线性电磁致动器,其中,所述第一轭(46)和所述第二轭(20)的宽度在移动方向上小于永磁铁(16a,16b)的宽度。11.如权利要求1所述的线性电磁致动器,其中,积聚由磁性元件组成的尘屑的槽(86)在所述第一轭(46)和所述第二轭(20)的第一导向件(32a)和所述第二导向件(32b)的附近形成。12.如权利要求11所述的线性电磁致动器,其中,沿垂直于所述活动部分(18)的移动方向的方向突出的凸起(84a,84b)在所述第一轭(46)的两侧形成,所述槽(86)分别在面对第二轭(20)的凸起(84a,84b)的部分、面对第二轭(20)的第一凸起(74a)和第二凸起(74b)的部分、面对所述凸起和所述第一和第二凸起(84a,84b,74a,74b)的第二轭(20)的部分上形成。13.如权利要求1所述的线性电磁致动器,其中,防止第一导向件(32a)和第二导向件(32b)脱落的紧固件(52)沿活动部分(18)的移动方向设置在第二轭(20)的一端,防止第一导向件(32a)和第二导向件(32b)脱落的紧固件(56)设置在第二轭(20)的另一端。14.如权利要求13所述的线性电磁致动器,其中,止动件(60)设置在所述第二轭(20)的另一端上,与止动件(60)配合限制活动部分(18)移动的端块(72)和止动件(73)设置在第一轭(46)上。15.如权利要求13所述的线性电磁致动器,其中,当活动部分(18)朝所述第二轭(20)的另一端移动时,抵靠在设置于第二轭(20)的所述一端处的所述第一导向件(32a)和第二导向件(32b)的板状部件(70)设置在所述第一轭(46)上。16.如权利要求1所述的线性电磁致动器,其中,所述永磁铁(16a,16b)沿活动部分(18)的移动方向设置。17.如权利要求1所述的线性电磁致动器,其中,将固定部分(14)或活动部分(18)固定到另一部件上的螺钉孔(66,78)在所述固定部分(14)或活动部分(18)中形成。18.如权利要求1所述的线性电磁致动器,其中,刻度盘(48)设置第二轭(20)的一侧上的第一轭(46)的表面上,编码器(22)设置在面对所述刻度盘(48)的第二轭(20)上,以及当所述活动部分(18)移动时,所述编码器(22)接收相对于向着刻度盘(48)发射的光的反射光,以便基于所述反射光的量计算出活动部分(18)的移动量。19.一种线性电磁致动器,其用于通过推力来相对于固定部分(14)移动活动部分(18),所述推力是通过使电流流经线圈(12)产生的,其中,所述活动部分(18)具有第一轭(46),所述固定部分(14)具有第二轭(20),导向件(32a、32b、112、124、140)置于所述固定部分(14)和所述活动部分(18)之间,凸起(28a、28b、74a、74b)沿所述活动部分(18)的移动方向设置在所述第一轭(46)和所述第二轭(20)中的至少一个上,如果所述凸起(74a、74b)设置在所述第一轭(46)上,则所述凸起(74a、74b)面向着所述第二轭(20),而如果所述凸起(28a、28b)设置在所述第二轭(20)上,则所述凸起(28a、28b)面向着所述第一轭(46),以及如果所述线圈(12)设置在所述第一轭(46)上,则永磁铁(16a、16b)设置在所述第二轭(20)上,而如果所述线圈(12)设置在所述第二轭(20)上,则所述永磁铁(16a、16b)设置在所述第一轭(46)上。20.如权利要求19所述的线性电磁致动器,其中,所述凸起(28a、28b、74a、74b)在所述第一轭(46)或所述第二轭(20)上整体形成,或交替形成,所述凸起(28a、28b、74a、74b)为设置在所述第一轭(46)或所述第二轭(20)上的磁性元件。21.如权利要求19所述的线性电磁致动器,其中,所述导向件(32a、32b、112、124、140)为球形或圆柱形的滚动部件(32a、32b、130)。22.如权利要求21所述的线性电磁致动器,其中,保持件(132)沿着所述活动部分(18)的移动方向设置在所述活动部分(18)和所述固定部分(14)之间,所述保持件(132)保持所述滚动部件(130)。23.如权利要求22所述的线性电磁致动器,其中,将齿条(146、148)沿着所述活动部分(18)的所述移动方向设置在所述活动部分(18)和所述固定部分(14)中的至少一个上,以及小齿轮(142)通过所述保持件(132)来支撑,用于与所述齿条(146、148)接合。全文摘要形成第一和第二凸起(74a,74b)以从滑动台(46)的两侧朝导轨(20)突出。形成第三和第四凸起(28a,28b)以从导轨(20)的两侧朝滑动台(46)突出。许多球(32a,32b)设置在第一和第二凸起(74a,74b)和第三和第四凸起(28a,28b)之间的间隙内。文档编号H02K41/03GK1783673SQ20051012902公开日2006年6月7日申请日期2005年11月30日优先权日2004年11月30日发明者矢岛久志,藤原伸广申请人:Smc株式会社
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