筒形直线电动的制造方法
【专利摘要】具备电枢部(10)、磁场部(20)以及筒状或环状的缓冲部件(26)，电枢部(10)具有：筒状的框架(11)；磁性体制的筒状的磁轭(12)，其内嵌于所述框架(11)；多个环状的线圈(13u、13v、13w)，它们在所述磁轭(12)内在轴向上排列；以及轴承，其固定在所述框架(11)的两端部，磁场部(20)形成为台阶轴状，插入至所述电枢部(10)内，磁场部(20)具有：大径中间部，其构成为在轴向上排列有多个永磁铁(22)；以及小径轴部(24b)，其从所述大径中间部向轴向两侧延伸而插入至所述轴承中，在缓冲部件(26)中插入所述小径轴部(24b)，并且缓冲部件(26)与该小径轴部(24b)同轴地配置，固定在所述磁场部(20)的台阶部或所述框架(11)的端部。
【专利说明】筒形直线电动机
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及筒形直线电动机。
【背景技术】
[0002]筒形直线电动机具备:作为定子的电枢部，其在磁性体制的筒状的磁轭内，在轴向上排列配置有多组U相、V相以及W相的环状线圈；作为动子的磁场部，其在插入于所述电枢部内的轴上，将多个永磁铁以隔着磁性体制的板状分隔部而使N极彼此、S极彼此相对的方式排列在轴向上；以及直线衬套或者滚珠衬套等轴承部，其设置在所述电枢部的两端部，且将所述轴在轴向上可自由直线移动地支撑。
[0003]对于上述的筒形直线电动机，在加速动作中电源被切断时、控制失效而失控时、或者控制指令出现错误时，存在磁场部与轴承部碰撞，电枢部或磁场部损坏的危险。另外，在将筒形直线电动机纵向配置而使用的情况下，若切断电源，则磁场部由于自重而下落与轴承部碰撞。如果重复该碰撞，则发生摩擦破坏、疲劳破坏，导致筒形直线电动机的破损。
[0004]以往，在利用直线电动机进行熔融树脂的注塑动作的注塑成型机中，公开有如下注塑成型机(例如，参照专利文献1)，其具备:模具；筒状体，其具有与该模具的空隙连通的中空部，并且具备加热单元，该加热单元对该中空部收容的树脂原料进行加热而使该树脂原料熔融；螺杆，其插入至所述中空部中，并在轴向上被进退驱动；直线电动机的可动部，其具有与该螺杆的后端部连结的输出轴，并以从所述中空部朝向模具的空隙而射出熔融树脂的方式使所述输出轴沿轴向移动；安装部，其具有用于对该直线电动机的可动部进行支撑并引导的线性引导部；以及缓冲部件，其由弹簧或者聚氨酯垫形成，安装在行程极限时所述直线电动机的可动部将要碰撞的前后安装部各自的2个部位处，并对由所述直线电动机的可动部的碰撞产生的冲击力进行吸收而使该冲击力减小。
[0005]另外，公开有如下直线电动机(例如，参照专利文献2)，其由固定部和可动部构成，固定部由以下部分构成:壳体，其兼用作轭铁；多个凸极型铁心，它们在壳体的上下内壁面沿轴向排列并安装；以及绕组，其卷绕在各个该铁心上，可动部由以下部分构成:轭铁；多个永磁铁，它们安装在所述轭铁的两侧；以及输出轴，其将可动部的轴向移动向外部传递，输出轴贯穿在壳体上设置的贯穿孔而向外部伸出，在壳体的轴向端面的2个位置上配置有2个缓冲部件，该缓冲部件由如橡胶这样的弹性体构成，吸收可动部撞上时的动能。
[0006]专利文献1:日本特开2002-355868号公报
[0007]专利文献2:日本特开平07-232642号公报(第3、4页、图1)
【发明内容】
[0008]然而，根据专利文献1、2所公开的现有技术，2个缓冲部件配置在输出轴的上下或者左右的2个位置处。因此，存在部件数量多的问题。另外，存在如下问题，即，如果可动部先与2个缓冲部件中的任一个碰撞，则弯曲力作用于可动部以及输出轴，对输出轴进行支撑的轴承受到偏负载。另外，由于将缓冲部件配置在电动机外部，因此，存在缓冲部件的老化剧烈，另外，破坏外观性的问题。
[0009]本发明就是鉴于上述而提出的，其目的在于获得一种筒形直线电动机，其具有部件数量少、成本低且可靠性高、老化变少且外观性好的缓冲部件。
[0010]为了解决上述问题、达成目的，本发明的特征在于，具备电枢部、磁场部以及筒状或环状的缓冲部件，所述电枢部具有:筒状的框架；磁性体制的筒状磁轭，其内嵌于所述框架；多个环状的线圈，它们在所述磁轭内在轴向上排列；以及轴承，其固定在所述框架的两端部，所述磁场部形成为台阶轴状，插入至所述电枢部内，该磁场部具有:大径中间部，其构成为在轴向上排列有多个永磁铁；以及小径轴部，其从所述大径中间部向轴向两侧延伸而插入至所述轴承中，在所述缓冲部件中插入所述小径轴部，并且所述缓冲部件与该小径轴部同轴地配置在所述框架内，固定于所述磁场部的台阶部或所述框架的端部。
[0011]发明的效果
[0012]本发明涉及的筒形直线电动机，具备筒状或环状缓冲部件，在该缓冲部件中插入小径轴部，并且该缓冲部件与小径轴部同轴地配置，固定在台阶轴的台阶部或框架的端部，因此，能够实现缓冲部件的部件数量变少、成本低且可靠性高的效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是示出本发明涉及的筒形直线电动机的实施方式I的纵剖面图。
[0014]图2是图1的A部 放大图。
[0015]图3是示出实施方式I的筒形直线电动机的动子向左方移动后的状态的纵剖面图。
[0016]图4是示出本发明涉及的筒形直线电动机的实施方式2的局部放大纵剖面图。
[0017]图5是示出本发明涉及的筒形直线电动机的实施方式3的纵剖面图。
[0018]图6是图5的B部放大图。
[0019]图7是示出本发明涉及的筒形直线电动机的实施方式4的局部放大纵剖面图。
[0020]图8是示出本发明涉及的筒形直线电动机的实施方式5的局部放大纵剖面图。
[0021]图9是示出本发明涉及的筒形直线电动机的实施方式6的局部放大纵剖面图。
[0022]图10是示出实施方式6的筒形直线电动机的碰撞时的缓冲部件的变形状态的局部放大纵剖面图。
[0023]图11是示出本发明涉及的筒形直线电动机的实施方式7的局部放大纵剖面图。
[0024]图12是示出本发明涉及的筒形直线电动机的实施方式8的局部放大纵剖面图。
【具体实施方式】
[0025]以下，基于附图详细地说明本发明涉及的筒形直线电动机的实施方式。此外，本发明并不受该实施方式限定。
[0026]实施方式1.[0027]图1是示出本发明涉及的筒形直线电动机的实施方式I的纵剖面图，图2是图1的A部放大图，图3是示出实施方式I的筒形直线电动机的动子向左方移动后的状态的纵剖面图。
[0028]如图1~图3所示，实施方式I的筒形直线电动机91具有:筒形的电枢部10，其成为定子；以及磁场部20，其成为动子，与电枢部10同轴地插入配置在电枢部10内，形成为中间部直径大的台阶轴状。
[0029]电枢部10具有:筒状的框架11，其为铝、树脂等非磁性体制；筒状的磁轭12，其内嵌在框架11内，为磁性体金属制；多个环状的U相线圈13u、V相线圈13v、W相线圈13w，它们在磁轭12内在轴向上排列；环状绝缘板14，其使U、V、W相线圈13u、13v、13w之间绝缘；筒状的线轴15 (环状绝缘板14和线轴15也可利用树脂一体地形成)，U、V、W相线圈13u、13v、13w卷绕在该线轴15上；轴承座16，其固定在框架11的两端部；以及直线衬套、滚珠衬套等轴承17，其保持在轴承座16中。
[0030]磁场部20具备:不锈钢(SUS304)、铝等非磁性材料制的管21，其使磁通穿过；多个厚板状的永磁铁22，其在管21内在轴向上排列；以及分隔部23，其为磁性体金属制，插入在相邻的永磁铁22间。永磁铁22以隔着分隔部23使N极彼此、S极彼此相对的方式配置。
[0031]在管21的两端部内嵌有台阶轴24的大径部24a，台阶轴24的小径轴部24b从管(大径中间部)21向轴向两侧延伸。关于作为动子的磁场部20，在管21的两端部嵌合有台阶轴24的大径部24a，从而作为整体，形成为中央部较粗的台阶轴状。台阶轴24的小径轴部24b以在轴向上往返自如的方式支撑在电枢部10的两端部的轴承17上。
[0032]另一侧(图1的 左侧)的台阶轴24的小径轴部24b在大径部24a侧的根部(磁场部20的台阶部)，外嵌有非磁性体(铝、树脂等)制的环状的弹簧座25。在弹簧座25的外周部设置有螺旋槽，在螺旋槽中安装有作为筒状或环状缓冲部件的螺旋弹簧26，在该螺旋弹簧26中插入有台阶轴24的小径轴部24b，并且该螺旋弹簧26与小径轴部24b同轴地配置。此外，虽未图示，但是也可进一步在另一侧(图1的右侧)的台阶轴24的小径轴部24b上安装弹簧座25以及螺旋弹簧26。
[0033]筒形直线电动机91利用设置在电枢部(定子)10上的磁传感器(霍尔元件)，对磁场部(动子)20的磁极的位置进行检测，或者利用直线编码器对磁场部20的移动位置进行检测，并基于该检测位置信息，切换对U、V、W相线圈13u、13v、13w的通电，沿着电枢部10在轴向上对磁场部20进行直线驱动。
[0034]在筒形直线电动机91的加速动作中电源被切断时、控制失效而失控时、或者控制指令出现错误时，如果磁场部20失控，则如图3所示，安装于磁场部20上的螺旋弹簧26的左侧前端部与电枢部10的轴承座16的右侧端面碰撞，螺旋弹簧26被压缩而吸收磁场部20的动能，对冲击进行缓和。螺旋弹簧26的线径、匝数根据磁场部20的动能确定。
[0035]关于实施方式I的筒形直线电动机91，由于在台阶轴24的台阶部上以与小径轴部24b同轴的方式安装有I个螺旋弹簧26，因此，部件数量变少，并且由于在螺旋弹簧26中产生轴对称的反弹力，因此不会对小径轴部24b作用弯曲力。
[0036]实施方式2.[0037]图4是示出本发明涉及的筒形直线电动机的实施方式2的局部放大纵剖面图。如图4所示，实施方式2的筒形直线电动机92构成为，台阶轴24的小径轴部24b在大径部24a侧根部(台阶部)，外嵌有作为环状缓冲部件的软的橡胶制O形环26a。
[0038]由于O形环26a利用自身的预紧量而固定在台阶轴24的小径轴部24b的大径部24a侧根部(台阶部)上，因此无需螺栓类部件。取代螺旋弹簧26而利用O形环26a，也能够实现与螺旋弹簧26相同的效果，并且在此基础上，O形环26a作为缓冲部件，成本低。[0039]实施方式3.[0040]图5是示出本发明涉及的筒形直线电动机的实施方式3的纵剖面图，图6是图5的B部放大图。如图5及图6所示，实施方式3的筒形直线电动机93构成为，在框架11端部的小径孔Ila中，内嵌有筒状的弹簧座25a。在弹簧座25a的端部设置有内凸缘25aa，收纳在弹簧座25a内的作为缓冲部件的螺旋弹簧26的端部与内凸缘25aa卡合。台阶轴24的小径轴部24b穿过螺旋弹簧26而向外部凸出。
[0041 ] 如果磁场部20失控，则台阶轴24的大径部24a的侧面与螺旋弹簧26的右侧端面碰撞，螺旋弹簧26被压缩而吸收磁场部20的动能，对冲击进行缓和。如上所述，即使将螺旋弹簧26安装在电枢部10的端部，也能实现与安装在磁场部20侧相同的效果。只要将螺旋弹簧26安装在电枢部(定子)10侧，磁场部(动子)20的重量就不会增加，因此不会给磁场部20的驱动特性带来影响。
[0042]实施方式4.[0043]图7是示出本发明涉及的筒形直线电动机的实施方式4的局部放大纵剖面图。如图7所示，实施方式4的筒形直线电动机94构成为，在框架11端部的小径孔Ila中，内嵌有筒状的O形环座25b。在O形环座25b的端部形成有大内径部25ba，作为缓冲部件的O形环26b与大内径部25ba卡合。台阶轴24的小径轴部24b不与O形环26b接触地穿过O形环26b，并向外部凸出。
[0044]如果磁场部20失控，则台阶轴24的大径部24a的侧面与O形环26b的右侧端面碰撞，O形环26b被压缩而吸收磁场部20的动能，对冲击进行缓和。如上所述，将O形环26b安装在电枢10的端部，也能实现与安装在磁场部20侧相同的效果。
[0045]实施方式5.[0046]图8是示出本发明涉及的筒形直线电动机的实施方式5的局部放大纵剖面图。如图8所示，实施方式5的筒形直线电动机95构成为，台阶轴24的小径轴部24b在大径部24a侧根部(台阶部)，外嵌有作为筒状缓冲部件的筒状弹性体26c。筒状弹性体26c通过自身的预紧量固定在台阶轴24 的小径轴部24b上。取代实施方式2的O形环26a而利用筒状弹性体26c，也能实现与O形环26a相同的效果。
[0047]实施方式6.[0048]图9是示出本发明涉及的筒形直线电动机的实施方式6的局部放大纵剖面图，图10是示出实施方式6的筒形直线电动机的碰撞时的缓冲部件的变形状态的局部放大纵剖面图。如图9及图10所示，实施方式6的筒形直线电动机96构成为，在框架11端部的小径孔Ila中，内嵌有作为缓冲部件的筒状弹性体26d。台阶轴24的小径轴部24b不与筒状弹性体26d接触地穿过筒状弹性体26d而向外部凸出。
[0049]如果磁场部20失控，则台阶轴24的大径部24a的侧面与筒状弹性体26d的右侧端面碰撞，筒状弹性体26d被压缩而吸收磁场部20的动能，对冲击进行缓和。另外,如图10所示，由于筒状弹性体26d被压缩并向内侧膨胀而与台阶轴24的小径轴部24b压接，因此，利用摩擦力也能够对冲击进行缓和。只要将筒状弹性体26d安装在电枢部(定子)1(H则，磁场部(动子)20的重量就不会增加，因此，不会给磁场部20的驱动特性带来影响。
[0050]实施方式7.[0051]图11是示出本发明涉及的筒形直线电动机的实施方式7的局部放大纵剖面图。如图11所示，实施方式7的筒形直线电动机97构成为，在框架11端部的小径孔Ila中，内嵌有作为筒状或环状缓冲部件的永磁铁26e。安装在框架11的端部上的永磁铁26e的内侧的磁极(S极)、和磁场部20的永磁铁22的端部侧的磁极(S极)，为相同的磁极，相互排斥。台阶轴24的小径轴部24b不与永磁铁26e接触地穿过永磁铁26e而向外部凸出。
[0052]如果磁场部20失控，则磁场部20的永磁铁22的端部侧的磁极(S极)向安装在框架11的端部上的永磁铁26e的内侧的磁极(S极)靠近，受到排斥力但不会接触，能够对碰撞时的冲击进行缓和。利用强力的永磁铁26e，就能使磁场部20停止，但不会接触。由于将永磁铁26e安装在电枢部(定子)10侧，因此，磁场部(动子)20的重量不增加，不会给磁场部20的驱动特性带来影响。另外，如果作为磁场部20的永磁铁22，采用筒状的永磁铁，则能够与安装在框架11的端部的永磁铁26e通用化。
[0053]实施方式8.[0054]图12是示出本发明涉及的筒形直线电动机的实施方式8的局部放大纵剖面图。如图12所示，实施方式8的筒形直线电动机98构成为，在延伸至框架11的端部的磁轭12中，内嵌有作为缓冲部件的环状的线圈(电磁铁)26f。台阶轴24的小径轴部24b不与线圈26f接触地穿过线圈26f而向外部凸出。
[0055]如果磁 场部20失控，则磁场部20的永磁铁22的端部侧的磁极(N极)向安装在框架11的端部的线圈(电磁铁)26f靠近，由于线圈(电磁铁)26f产生的磁通，受到回弹力，但不会接触，能够对碰撞时的冲击进行缓和。只要采用强力的线圈(电磁铁)26f，就能使磁场部20停止，但不会接触。由于将线圈(电磁铁)26f安装在电枢部(定子)10侧，因此，磁场部(动子)20的重量不增加，不会给磁场部20的驱动特性带来影响。线圈26f(电磁铁)能够与电枢部10的U、V、W相线圈13u、13v、13w通用化。另外，线圈(电磁铁)26f也可为短路线圈。在短路线圈的情况下，由于磁场部20的磁通交链而流过短路电流，能够像动力制动器(dynamic brake)那样动作。
[0056]此外，在实施方式I~8中，将电枢部10设为定子、将磁场部20设为动子，然而，也可以将电枢部10设为动子、将磁场部20设为定子。
[0057]标号的说明
[0058]10电枢部(定子)
[0059]11 框架
[0060]Ila小径孔
[0061]12 磁轭
[0062]13u U 相线圈
[0063]13v V 相线圈
[0064]13w W 相线圈
[0065]14环状绝缘板
[0066]15 线轴
[0067]16轴承座
[0068]17 轴承
[0069]20磁场部(动子)
[0070]21 管[0071]22永磁铁
[0072]23分隔部
[0073]24台阶轴
[0074]24a大径部
[0075]24b小径轴部
[0076]25弹黃座
[0077]25a弹簧座
[0078]25aa 内凸缘
[0079]25b O 形环座
[0080]26螺旋弹簧(缓冲部件)
[0081]26a,26b O形环(缓冲部件)
[0082]26c,26d筒状弹性体(缓冲部件)
[0083]26e永磁铁(缓冲部件)
[0084]26f线圈(电磁铁、缓冲部件)
[0085]91、92、93、94、95、96、97、98 筒形直线电动机。
【权利要求】
1.一种筒形直线电动机，其特征在于， 具备电枢部、磁场部以及筒状或环状的缓冲部件， 所述电枢部具有:筒状的框架；磁性体制的筒状磁轭，其内嵌于所述框架；多个环状的线圈，它们在所述磁轭内在轴向上排列；以及轴承，其固定在所述框架的两端部， 所述磁场部形成为台阶轴状，插入至所述电枢部内，该磁场部具有:大径中间部，其构成为在轴向上排列有多个永磁铁；以及小径轴部，其从所述大径中间部向轴向两侧延伸而插入至所述轴承中， 在所述缓冲部件中插入所述小径轴部，并且所述缓冲部件与该小径轴部同轴地配置在所述框架内，固定于所述磁场部的台阶部或所述框架的端部。
2.根据权利要求1所述的筒形直线电动机，其特征在于， 所述缓冲部件为螺旋弹簧。
3.根据权利要求1所述的筒形直线电动机，其特征在于， 所述缓冲部件为O形环。
4.根据权利要求1所述的筒形直线电动机，其特征在于， 所述缓冲部件为筒状弹性体。
5.根据权利要求1所述的筒形直线电动机，其特征在于， 所述缓冲部件为永磁铁。
6.根据权利要求1所述的筒形直线电动机，其特征在于， 所述缓冲部件为电磁铁。
7.根据权利要求6所示的筒形直线电动机，其特征在于， 所述电磁铁为短路线圈。
【文档编号】H02K41/02GK103947091SQ201180074801
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2011年11月11日 优先权日:2011年11月11日
【发明者】高石阳介, 长谷川治之, 片江彻 申请人:三菱电机株式会社