专利名称：线性马达的制作方法
技术领域：
所公开的实施方式涉及内置有如下磁极检测器的线性马达，该磁极检测器使用检测起始磁极位置的霍尔元件。
背景技术：
以往，利用于加工机械等的工作台进给中的永久磁铁同步机型的线性马达如下，周知有在线性马达电枢的前进方向顶端部配置磁极检测器的结构。构成磁极检测器的霍尔元件配置成如下，对于霍尔元件基板磁通检测相位相对地呈120°。另外，作为其它的现有技术，也存在如下技术(例如参照专利文献I)，排除磁极检 测器，通过装配在驱动传动装置中的磁极检测软件来实现磁极检测器的功能。专利文献I :日本国特开平8-168232号公报在现有技术中，在电枢顶端部配置磁极检测器的构造如下，相应于磁极检测器的前进方向长度而减少线性马达的行程(可动范围)。尤其，在同一轨道(磁轨)内配置多个电枢的所谓多头用途中，需要较短地设计电枢的前进方向长度。从而，这样的在电枢顶端部配置磁极检测器的结构对线性马达的行程减少产生较大的影响。另外，在现有的通过磁极检测软件来实现的技术中，在直线引导线性马达的直线导轨的摩擦特性较大的情况下，在对于线性马达推力而言负载重量大时等，存在检测(相位)精度恶化的问题。
发明内容
实施方式的I个形态的目的在于提供一种不牺牲可动元件的行程的情况下能够提高检测精度、可靠性的线性马达。作为实施方式的I个形态涉及的线性马达，关于技术方案I如下，在具备场磁铁，在平板状的场磁铁轭上直线状配置交互地磁性不同的多个永久磁铁；及电枢，包括在隔着磁性间隙与所述场磁铁的磁铁列相对配置的同时层叠电磁钢板的电枢芯和卷绕安装在该电枢芯的槽中的多相的电枢绕组，将所述场磁铁与所述电枢的任意一方作为可动元件，将另一方作为定子，使可动元件与定子相对移动的线性马达中，其特征为，所述电枢绕组由包括与所述电枢的驱动方向正交的方向的绕组高度分别不同的第I电枢绕组及第2电枢绕组的2个线圈群构成，在与所述第I电枢绕组相比绕组的高度低的所述第2电枢绕组的下面设有具有检测起始磁极位置的霍尔元件的磁极检测器。技术方案2如下，在技术方案I所述的线性马达中，其特征为，使所述第2电枢绕组的卷绕次数少于所述第I电枢绕组的卷绕次数。技术方案3如下，在技术方案I或2所述的线性马达中，其特征为，所述第I及第2电枢绕组的U、V、W各相的排列如下，在将线性马达的场磁铁的磁极数作为P、将电枢的槽数作为Ns、将相数作为m(在此是m = 3)且用q = Ns/(mXP)来表示对应于每极每相的槽数q时，在q = 1/2、1/4、1/5时的条件下，在所述电枢芯的槽中各I个地等间隔配置。
技术方案4如下，在技术方案I所述的线性马达中，其特征为，将所述霍尔元件配置在所述第2电枢绕组的电枢芯层叠厚度方向的线圈端部的下方。技术方案5如下，在技术方案4所述的线性马达中，其特征为，使所述永久磁铁的与所述电枢芯的层叠厚度相比更向外侧外伸的长度大致一致于所述霍尔元件的宽度尺寸，以便所述霍尔元件对所述永久磁铁的磁通产生反应。技术方案6如下，在技术方案I所述的线性马达中，其特征为，将所述霍尔元件配置在所述第2电枢绕组的电枢芯层叠厚度方向的中央部下方。技术方案7如下，在技术方案6所述的线性马达中，其特征为，所述霍尔元件设置在所述电枢芯的齿间。
根据实施方式的I个形态，线性马达如下，通过这样地实施本发明中的方法并将磁极检测器部配置在电枢内部，从而在不牺牲线性马达的行程或者不较大地降低线性马达的推力性能的情况下能够提高检测精度、可靠性。首先最大推力特性F如下，由于La不发生变化，因此完全不存在性能的降低。接着，对于马达常数Km如下，虽然也关系到电枢槽高度hs，但是在实际的产品设计上，呈5%以下的降低率，与现有技术相比非常小。
图I是表示本发明的第I实施方式的线性马达，(a)是其侧剖视图，(b)是从左方观察(a)的主剖视图，(C)是从下方观察(a)的俯视图。图2是表示本发明的第2实施方式的线性马达，(a)是其侧剖视图，(b)是从左方观察(a)的主剖视图，(C)是从下方观察(a)的俯视图。符号说明I-线性马达；2_场磁铁；3_场磁铁轭；4_永久磁铁；5_电枢；6_电枢芯；7_电枢绕组；7a-少卷绕绕组(第2电枢绕组);7b-多卷绕绕组(第I电枢绕组);8_注塑树脂；9-磁极检测器；10_霍尔兀件基板；11-霍尔兀件；12_磁极检测器彳目号线；13_马达引线。
具体实施例方式下面，参照附图对本发明的实施例进行具体说明。实施例I图I是表示本发明的第I实施方式的线性马达，(a)是其侧剖视图，(b)是从左方观察(a)的主剖视图，(C)是从下方观察(a)的俯视图。在图I中，I是线性马达，2是场磁铁，3是场磁铁轭，4是在场磁铁轭3上以交互地极性不同的方式邻接且等间距配置的永久磁铁，场磁铁轭3及永久磁铁4构成场磁铁2。5是隔着磁性间距与场磁铁2相对配置的电枢，6是呈梳齿形状地冲切电磁钢板并进行层叠而形成的电枢芯，7是由进行整齐卷绕而收容于电枢芯6的槽部的U、V、W相构成的多相的电枢绕组。8是注塑树脂，以用注塑树脂8覆盖电枢绕组7及电枢芯6整体的方式进行固定而构成电枢5。另外，9是磁极检测器，如图I (b)及(C)所示地在霍尔元件基板10上以120°相位配置检测磁铁磁通的霍尔元件11而构成，知道刚好进入到电枢前进方向的长度内。
而且，12是磁极检测器信号线，13是马达引线。具体而言，电枢绕组7由绕组的卷绕次数不同的少卷绕绕组7a与多卷绕绕组7b的2个线圈群构成，对这些进行串联。在此，多卷绕绕组7b相当于权利要求书所记载的第I电枢绕组，少卷绕绕组7a相当于权利要求书所记载的第2电枢绕组。通过整齐卷绕来将该多卷绕绕组7b充分地卷绕在电枢芯的槽内部，另一个少卷绕绕组7a 由卷绕次数少于多卷绕绕组7b的绕组构成。即，使少卷绕绕组7a的绕组的卷绕次数少，相应地少卷绕绕组7a的与电枢的驱动方向正交的方向的绕组高度Hl小于多卷绕绕组7b的高度H2。另外，在可通过减小少卷绕绕组7a的绕组高度Hl来形成的下面空间(高度H =多卷绕绕组7b的高度H2-少卷绕绕组7a的高度Hl)中设置有由霍尔元件基板10与霍尔元件11构成的磁极检测器9。并且，该少卷绕绕组7a也能够代替卷绕次数少于多卷绕绕组7b的结构而采用在卷绕次数与多卷绕绕组7b相同的状态下降低线径的结构。另外，虽然霍尔元件11固定配置在少卷绕绕组的线圈端部下，但是与此相对的永久磁铁4也与电枢芯6的层叠厚度相比进一步外伸，直到霍尔元件11对磁通产生反应。该外伸的最大尺寸与霍尔元件11的宽度尺寸大致相同。接下来对动作进行说明。在这样的结构中，线性马达的电枢5如下，在将磁极间距λρ做成180°时，在3相绕组时，在电枢芯6上以呈120°相位的方式依次卷绕多相的电枢绕组7。之后使时间相位120°的电枢电流通过该各相绕组中。磁极检测器9发挥将该通电时刻信号发送到驱动传动装置侧的功能。如上所述，当由未图示的电源向线性马达I的电枢绕组7中通交流电时，由于该电枢绕组7与永久磁铁4的电磁作用而产生像穿通层叠的电枢芯6那样的磁场，构成线性马达I的可动元件的电枢5朝着磁场的长度方向(直线方向)做直线移动。第I实施方式如下，在线性马达电枢中内置有磁极检测器，从而在不牺牲线性马达的行程或者不较大地降低线性马达的推力性能的情况下能够提高检测精度、可靠性。实施例2图2是表示本发明的第2实施方式的线性马达，(a)是其侧剖视图，(b)是从左方观察(a)的主剖视图，(C)是从下方观察(a)的俯视图。在图2中，第2实施方式与第I实施方式的不同点如下。S卩，呈将霍尔元件11配置在少卷绕绕组7a的电枢芯层叠方向的中央部下方的结构，而且固定配置在电枢芯6的齿间，因此检测与此相对的磁铁的磁通并输出磁极信号。从而，在图I所示的第I实施方式中，磁铁宽度尺寸与电枢芯6的层叠厚度相比进一步伸出，但是在图2所示的第2实施方式中，不需要呈磁铁宽度尺寸与电枢芯6的层叠厚度相比进一步伸出的结构，虽然较小，但是也能够降低磁铁成本、线性马达宽度尺寸小型化。并且，在本实施方式中的U、V、W各相的电枢绕组的排列如下，在将线性马达的场磁铁的磁极数作为P、将电枢的槽数作为Ns、将相数作为m(在此是m = 3)且用q = Ns/(mXP)来表示对应于每极每相的槽数q时，在q= 1/2、1/4、1/5时的条件下，优选在所述电枢芯的槽中各I个地等间隔配置。
权利要求
1.ー种线性马达，其具备 场磁铁，在平板状的场磁铁轭上直线状配置交互地磁性不同的多个永久磁铁； 及电枢，包括在隔着磁性间隙与所述场磁铁的磁铁列相对配置的同时层叠电磁钢板的电枢芯和卷绕安装在该电枢芯的槽中的多相的电枢绕组， 将所述场磁铁与所述电枢的任意一方作为可动元件，将另一方作为定子，使可动元件与定子相对移动，其特征为， 所述电枢绕组由包括与所述电枢的驱动方向正交的方向的绕组高度分别不同的第I电枢绕组及第2电枢绕组的2个线圈群构成， 在与所述第I电枢绕组相比绕组的高度低的所述第2电枢绕组的下面设有具有检测起始磁极位置的霍尔元件的磁极检测器。
2.根据权利要求I所述的线性马达，其特征为， 使所述第2电枢绕组的卷绕次数少于所述第I电枢绕组的卷绕次数。
3.根据权利要求I或2所述的线性马达，其特征为， 所述第I及第2电枢绕组的U、V、W各相的排列如下，在将线性马达的场磁铁的磁极数作为P、将电枢的槽数作为Ns、将相数作为m、在此m = 3且用q = Ns/(mXP)来表示对应于每极每相的槽数q时，在q = 1/2、1/4、1/5时的条件下，在所述电枢芯的槽中各I个地等间隔配置。
4.根据权利要求I所述的线性马达，其特征为， 将所述霍尔元件配置在所述第2电枢绕组的电枢芯层叠厚度方向的线圈端部的下方。
5.根据权利要求4所述的线性马达，其特征为， 使所述永久磁铁的与所述电枢芯的层叠厚度相比更向外侧外伸的长度大致一致于所述霍尔元件的宽度尺寸，以便所述霍尔元件对所述永久磁铁的磁通产生反应。
6.根据权利要求I所述的线性马达，其特征为， 将所述霍尔元件配置在所述第2电枢绕组的电枢芯层叠厚度方向的中央部下方。
7.根据权利要求6所述的线性马达，其特征为， 所述霍尔元件设置在所述电枢芯的齿间。
全文摘要
本发明的目的在于不牺牲线性马达的行程的情况下提高检测精度、可靠性。具体而言，在具备场磁铁(2)与电枢(5)的线性马达(1)中，电枢绕组(7)如下，由绕组的卷绕次数不同的少卷绕绕组(7a)与多卷绕绕组(7b)的2个线圈群构成，使少卷绕绕组(7a)的与电枢的驱动方向正交的方向的绕组高度(H1)小于多卷绕绕组(7b)的高度(H2)，同时在少卷绕绕组(7a)的下面设有具备检测起始磁极位置的霍尔元件的磁极检测器(9)。
文档编号H02K11/00GK102651599SQ201210014770
公开日2012年8月29日 申请日期2012年1月17日 优先权日2011年2月23日
发明者宫本恭祐, 永松清刚 申请人:株式会社安川电机