专利名称：线性电动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及线性电动机，尤其涉及该线性电动机的一次侧部件构成环 状铁心和电枢齿和电枢绕组构成磁回路，在该环状铁心部隔着空隙永久磁 铁的二次侧部件往复驱动的线性电动机。
背景技术：
现有的线性电动机，切开旋转机并在直线上展开的构造为主，由具有 电枢绕组的定子、隔着空隙与该定子能够相对移动地被支承的动子构成。 因此，在定子和动子之间作用有大的磁吸引力，将空气间隙保持为一定的 支承机构的负担大，装置整体变得大型化。
进而，根据所述的现有技术，在一个定子单元上巻绕多个绕组，并在 相邻的定子磁极上巻绕不同的绕组，装置整体的构造变得复杂。
发明内容
本发明的目的是为了消除所述缺点，提供一种对电枢绕组的配置方法 进行改进而形成紧凑构造，且在一次侧部件(定子)和二次侧部件(动子) 之间作用的磁吸引力相互抵消，保持磁回路的特性，同时提高具有永久磁 铁的二次侧部件刚性的线性电动机。
此外，作为与现有的线性电动机相关的专利文献，列举国际公开专利
公报WO00/69051号。
为了达成上述课题，本发明的线性电动机，其具有沿着行进方向配置 的多个永久磁铁和由与该永久磁铁的表背两面相对向的构造构成闭磁路 的铁心，其特征在于，在所述铁心的电枢齿上形成狭槽，具有可以沿该狭 槽移动的凸部件，通过将多个保持一个以上永久磁铁的部件进行组合并配 置在所述凸部件上，使得沿着所述行进方向相邻的磁极为异极。
另外，为了达成上述课题，本发明的线性电动机，其具有沿着行进方 向配置的多个永久磁铁和由与该永久磁铁的表背两面相对向的构造构成 闭磁路的铁心，其特征在于，在所述铁心的电枢齿上形成狭槽，具有可以 沿该狭槽移动的凸部件，所述保持一个以上永久磁铁的部件与所述凸部件 组合。
另外，为了达成上述课题，本发明的线性电动机，其具有沿着行进方 向配置的多个永久磁铁和由与该永久磁铁的表背两面相对向的构造构成 闭磁路的铁心，其特征在于，在所述铁心的电枢齿上形成狭槽，具有可以 沿该狭槽移动的凸部件，该凸部件在所述保持一个以上永久磁铁的部件的 两面组合其他部件而形成。
图1表示本发明的一实施方式的线性电动机的基本结构；
图2表示本发明的一实施方式的线性电动机的环状铁心；
图3表示本发明的一实施方式的线性电动机的动子；
图4表示本发明的一实施方式的线性电动机的动子；
图5表示本发明的一实施方式的线性电动机的动子的分解；
图6表示本发明的一实施方式的线性电动机的动子的组装方法；
图7表示本发明的其他实施方式的线性电动机的动子的组装(之一)；
图8表示本发明的其他实施方式的线性电动机的动子的组装(之二)；
图9表示本发明的其他实施方式的线性电动机的动子的组装(之三)；
图IO表示本发明的其他实施方式的线性电动机的动子的组装(之四)；
图11表示本发明的其他实施方式的线性电动机的动子的分解；
图12表示本发明的线性电动机的永久磁铁单元的一例；
图13表示本发明的其他实施方式的线性电动机的动子的组装(之五)；
图14表示本发明的其他实施方式的线性电动机的线圈配置；
图15表示本发明的其他实施方式的线性电动机的铁心和动子；
图16表示本发明的其他实施方式的线性电动机的动子；
图17表示适用于本发明的线性电动机的伺服控制系统结构图。
具体实施例方式
以下，利用
本发明的实施方式。另外，在图中，由同一符号 表示的构成要素是同一物或相当物。
图1表示本发明的一实施方式的线性电动机的基本结构图。
在图1中，是具有电枢绕组4的一次侧部件即定子和具有永久磁铁的 二次侧部件即动子210能够相对移动的结构的线性电动机，除了特别指明 以外，基本系统结构与在国际公开专利公报WO00/69051号中表示的内容 相同。
线性电动机的特征在于，该线性电动机的定子由环状铁心1和电枢齿 3和电枢绕组4构成磁回路，在该环状铁心的一部分在隔着空隙与所述动 子的永久磁铁表背两面相对向的电枢齿3上配置有狭槽10，在永久磁铁面 上具有凸部件220，该凸部件220可以沿着该电枢齿3的狭槽IO移动。
另外，在环状铁心一部分上配置隔着空隙与动子210的永久磁铁表背 两面相对向的电枢齿3，并沿着所述动子的长度方向具有导轨230，配合 于所述导轨230在环状铁心1侧配置有支承机构231。为了组装多个环状 铁心l，在所述环状铁心的一部分具有贯通孔8。
虽然在动子210的两肋配置有支承机构231，但这些支承机构的形状 和动子的导轨(未图示)混合组合也可。另外，对于支承方法，也可以采 用空气静压轴承、液静压轴承等的非接触支承方法和平面滑动、线性导轨 等支承的方法。
图2表示本发明的一实施方式的线性电动机的环状铁心的概念图。
图2中，表示的是第奇数个环状铁心la和第偶数个环状铁心lb上配 置有共用的电枢绕组4的概略图。在图2 (b)中，只表示出了两个环状铁 心，但即使是两个以上，不管具有几个第奇数个环状铁心和第偶数个环状 铁心，都能够由一个电枢绕组4进行配置。
由此，通过使电流在一个电枢绕组中流通，实现在相邻的铁心的磁极 场之间形成相反方向的磁场。
图14表示配置了多个本发明的一实施方式的线性电动机的线圈的概 念图。
在图14中，电枢绕组4是分开配置在环状铁心左右的例子。电枢绕 组4并不一定要在各环状铁心相对于整体巻绕成共用，只要是相对于动子 210的移动不自由的地方，配置在任何地方都可以。图示了两个电枢绕组， 但也可以是只选择一个来组合。
图3表示本发明的一实施方式的线性电动机的动子。
在图3中，表示的构造是在动子210的中央部表背面具有凸部件220a、 220b，在动子210长度方向两肋具有导轨230。
如此，通过在二次侧部件的动子210的中央部的表面和背面配置凸部 件220a、 220b，即使沿着线性电动机的长度方向将二次侧部件的动子形成 得较长，也能够实现动子的刚性的提高。由此，即使高速驱动动子，也可 以使动子的变形小。
图4对本发明的一实施方式的线性电动机的动子和现有技术的线性电 动机的动子进行比较表示。
图4 (a)表示在动子210的中央部表背面具有凸部件220的构造的本 发明的线性电动机的动子，图4 (b)表示在动子210的中央部表背面没有 凸部件的现有技术的线性电动机的动子。在本发明的线性电动机中，通过 在动子210的中央部表背面具有凸部件220，可以得到动子的二次截面力 矩变大，刚性变强的效果。
图5是分解表示本发明的线性电动机的动子的例子。
在永久磁铁壳体250上，多个永久磁铁形成单元化装入的形状。凸部 件220为了插入永久磁铁壳体250而在板的中央部具有规定间隔的孔，形 成为从两肋夹入永久磁铁壳体250的形状的是导轨230。在该图5所示的 实施例中，具有的效果是图3表示的动子210的中央部表背面具有的凸部 件220a和220b这两个部件可以由一个凸部220形成。
图6表示对本发明的线性电动机的二次侧部件即动子进行组装的例子。
在图6中，在永久磁铁壳体250上，永久磁铁211以N极、S极、N 极、S极的顺序配置成规定间隔，在板的中央部从具有规定间隔的孔凸部 220的两侧插入永久磁铁壳体250。
根据该构造，形成共用的永久磁铁壳体250，在该壳体中装入永久磁 铁211，通过插入凸部220，可以实现组装二次恻部件即动子。
图7表示组装本发明的线性电动机的动子的其他例子。
在图7中，虽然永久磁铁壳体250的形状、凸部件220的形状与图6 所示的构造相同，但将多个永久磁铁211配置成为同极这一点不同，表示 将永久磁铁211配置成N极、N极、S极、S极的例子。
由此，形成了釆用相同形状的永久磁铁或凸部件，在制作改变了极间 距的线性电动机时有效的制作方法。
图8表示组装本发明的线性电动机的动子的其他实施例。
在图8中，与所述实施例相比将永久磁铁壳体250制作得更简单，取 而代之，是将位于永久磁铁壳体两肋的一部分作为隔垫进行组装的结构。
图9与图10表示组装本发明的线性电动机的动子的其他例子。
在图9中，在永久磁铁壳体250上，永久磁铁211以N极、S极、N 极、S极的顺序配置成规定间隔而构成。
在图10中，永久磁铁壳体250的形状、凸部件220的形状虽然与图9 的构造相同，但将多个永久磁铁211配置成为同极这一点不同。在图10 中，表示将永久磁铁211配置成N极、N极、S极、S极的例子。
通过这样构成，采用相同形状的线性电动机壳体，可以实现通过与凸 部件220组合而容易构成二次侧部件即动子。
图11表示分解了本发明的线性电动机的二次侧部件即动子的其他一
在图11中，表示的构造是在凸部220的中央部的孔中夹入永久磁铁壳 体250并在与永久磁铁壳体之间具有隔垫241 ，通过导轨230限制永久磁 铁壳体和隔垫241。各部件彼此间可以采用粘接剂、焊接、螺栓、销、铆 钉等固定。
图12表示本发明的线性电动机的永久磁铁单元的例子。 在图12中，图12 (a)、图12 (b)是在永久磁铁壳体上具有永久磁铁 的类型，制作共用的永久磁铁壳体，通过在其中组装入永久磁铁，即使是 长的二次侧部件即动子也可以实现构成。另外，图12 (c)表示将一个永 久磁铁块磁化成多个极的例子，通过采用该永久磁铁块，可以构成强度更 强的二次侧部件的动子。进而，图12 (d)表示仅组合多个永久磁铁单体 来进行单元化的例子，可以采用更少的部件来形成二次侧部件即动子。
图13表示组装本发明的线性电动机的动子的其他的一个实施例。
在图13的实施例中，表示的例子是夹着永久磁铁211的凸部彼此采用 螺栓240组装。当然，也可以取代螺栓240，釆用销、铆钉粘接件、焊接等。
在本发明的线性电动机的永久磁铁211中，该永久磁铁在歪斜的情况 狭，还可以使N极和S极间的规定间隔变化，还可以将永久磁铁的形状形 成为四边形以外的形状。
另外，取代本发明的线性电动机所示的构成动子210的永久磁铁211， 还可以是采用强磁性体的线性电动机，也可以是组合永久磁铁和强磁性体 的构造的线性电动机。进而，取代永久磁铁，还可以构成将基于空心线圈 的电磁铁、或在强磁性体上巻绕了线圈的电磁体按照N极、S极、N极、 S极的顺序进行配置组合的线性电动机。
图15表示本发明的其他实施方式的线性电动机的铁心和动子。 在图15 (a)中，表示的例子是在环状铁心部在隔着空隙与动子210 的永久磁铁表背两面相对向的电枢齿3上将狭槽10配置在多处(在图15 中，上部3处，下部3处，合计6处)的例子。而且，在图15 (b)中， 表示的例子是在与该电枢齿的槽形状对应的动子210的表背两面上具有多 个凸部件220的例子。通过具有这样的结构，实现进一步提高二次侧部件 即动子的刚性。
图16表示本发明的其他实施方式的线性电动机的动子。 图16 (a)是在动子210的表背两面配置多个凸部件时，配置在从中 央部多少错开的地方的两处的图，在该结构中，也可以实现动子的刚性的 提咼°
另外，图16 (b)是仅在动子210的表背两面的单面上将凸部件沿着 动子210的长度方向配置的图，在该结构中，也可以实现动子的刚性的提高。
图17表示采用本发明的线性电动机的伺服控制系统的结构图。 本发明的线性电动机20与移动体21连结，并由驱动器22、控制器 23、位移传感器24等构成，是根据目标指令驱动的系统。在图17中，虽 然表示的是采用了位移传感器24的闭环控制系统结构，但根据用途也可
以是无位移传感器的开环控制。另外，可以采用电流传感器、磁极检测传 感器等(未图示)来构成高精度、高性能的伺服控制系统。
在图17中，位移传感器24与现有的线性电动机相同，沿着动子210 的长度方向配置编码器刻度(未图示)，并且在与该编码器刻度相对向的 地方设置编码器检测器(未图示)，可以用作直线驱动装置。
而且，在上述所示的本发明的线性电动机中，虽然说明了在环状铁心 或电枢齿等上配置的电枢绕组的一例，但还可以是相互混合组合的配置。
另外，在所述的本发明的线性电动机的实施方式中，虽然以动子在永 久磁铁一侧、定子在电枢绕组一侧进行说明，但与之相反，还可以将动子 设在电枢绕组侧，将定子设在永久磁铁侧。
进而，即使是在上述的组合的实施方式以外，仅采用一部分的组合的 方式也可。各图所示的线性电动机的各个构成要素与各图的实施例无关， 可以横跨组合，也可以通过它们的组合来模式化。
工业实用性如以上所述，根据本发明，提供一种对电枢绕组的配置方 法进行改进而形成紧凑构造，且在定子和动子之间作用的磁吸引力相互抵 消的线性电动机。进而，可提供一种由永久磁铁构成的部件的刚性提高了 的线性电动机。
权利要求
1.一种线性电动机，其具有沿着行进方向配置的多个永久磁铁和以与该永久磁铁的表背两面相对向的构造构成闭磁路的铁心，其特征在于，在所述铁心的电枢齿上形成狭槽，具有可以沿该狭槽移动的凸部件，通过将多个保持一个以上永久磁铁的部件进行组合并配置在所述凸部件上，使得沿着所述行进方向相邻的磁极成为异极。
2. 如权利要求l所述的线性电动机，其特征在于，所述保持一个以上永久磁铁的部件具有相同形状。
3. 如权利要求1所述的线性电动机，其特征在于， 所述保持一个以上永久磁铁的部件与所述凸部件组合。
4. 如权利要求3所述的线性电动机，其特征在于， 所述保持一个以上永久磁铁的部件被插入设置在所述凸部件上的孔而进行组合。
5. 如权利要求1所述的线性电动机，其特征在于， 所述定子被固定支承，所述动子移动。
6. 如权利要求l所述的线性电动机，其特征在于， 所述动子被固定支承，所述定子移动。
7. —种线性电动机，其具有沿着行进方向配置的多个永久磁铁和以与 该永久磁铁的表背两面相对向的构造构成闭磁路的铁心，其特征在于，在所述铁心的电枢齿上形成狭槽， 具有可以沿该狭槽移动的凸部件， 所述保持一个以上永久磁铁的部件与所述凸部件组合。
8. 如权利要求7所述的线性电动机，其特征在于， 所述保持一个以上永久磁铁的部件被插入设置在所述凸部件上的孔而进行组合。
9. 如权利要求7所述的线性电动机，其特征在于， 所述保持一个以上永久磁铁的部件具有相同形状。
10. —种线性电动机，其具有沿着行进方向配置的多个永久磁铁和以 与该永久磁铁的表背两面相对向的构造构成闭磁路的铁心，其特征在于，在所述铁心的电枢齿上形成狭槽， 具有可以沿该狭槽移动的凸部件，该凸部件在所述保持一个以上永久磁铁的部件的两面组合其他部件 而形成。
11. 如权利要求io所述的线性电动机，其特征在于，所述凸部件在保持永久磁铁的部件的两面组合其他部件时，利用接合 部件进行组合。
全文摘要
现有技术的线性电动机，由于在电枢和动子之间磁吸引力在一方向上作用，所以对动子的支承机构施加大的负担，构造上产生变形而产生各种危害。在本发明的线性电动机中，形成具有电枢绕组的定子和具有永久磁铁的动子能够相对移动的结构，其中，该线性电动机的定子通过由环状铁心和电枢齿和电枢绕组构成磁回路，在该电枢齿上在隔着空隙与所述动子的永久磁铁表背两面相对向的电枢齿上配置狭槽，将沿着该电枢齿的狭槽能够移动的凸部件设在永久磁铁面上，由此相互抵消磁吸引力，且实现了由永久磁铁构成的部件的刚性的提高。
文档编号H02K41/03GK101371428SQ20068005267
公开日2009年2月18日 申请日期2006年3月31日 优先权日2006年3月31日
发明者柴田均, 金弘中 申请人:株式会社日立制作所