直线电的制造方法
【专利摘要】本发明提供直线电机，可利用简单结构来检测突极相对于电枢的相对位置。直线电机(1)具备隔着空隙彼此相对的定子(3)以及电枢(2)。定子(3)呈以垂直于与电枢(2)相对的相对方向的方式延伸的长条形状，具有沿着该长条形状的长度方向排列且分别向电枢(2)侧突出的多个突极(3b)。电枢(2)具有：构成向定子(3)侧突出的齿(6)的电枢铁心(4)、缠绕于齿(6)上的电枢绕组(7)、以沿着定子(3)的长度方向排列的方式设置在齿(6)的前端侧的多个永久磁铁(8)以及检测由永久磁铁(8)产生并通过突极(3b)的磁场的磁场传感器(10)。
【专利说明】直线电机
【技术领域】
[0001]本发明涉及直线电机。
【背景技术】
[0002]直线电机具备隔着空隙而彼此相对的电枢以及长条的定子，沿着定子的长度方向产生电枢以及定子的相对运动。作为一种这样的直线电机，公开了如下这样的电机:在电枢上设置电枢铁心、电枢绕组以及多个永久磁铁，在定子中设置有多个突极(例如，参照专利文献I)。电枢铁心构成向定子侧突出的齿，电枢绕组缠绕于齿上。多个永久磁铁设置在齿的前端侧，被配置为沿着定子的长度方向排列。多个突极沿着定子的长度方向排列，并且分别向电枢侧突出。电枢使电枢铁心、电枢绕组以及永久磁铁协调动作来产生行进磁场。通过该行进磁场作用于定子的突极来产生上述相对运动。
[0003]专利文献1:日本特开2009-219199号公报
[0004]在上述的直线电机中，需要检测突极相对于电枢的相对位置并与突极的位置相应地产生行进磁场。但是，突极不是永久磁铁这样的磁场产生要素，所以无法根据从定子侧产生的磁场来检测突极的相对位置。因此，难以通过采用磁场传感器的简单结构来检测突极的相对位置。
【发明内容】
[0005]因此，本发明的目的是提供可利用简单结构来检测突极相对于电枢的相对位置的直线电机。
[0006]本发明的直线电机具备隔着空隙彼此相对的定子以及电枢，其中，定子呈以交叉于与电枢相对的相对方向的方式延伸的长条形状，具有沿着该长条形状的长度方向排列且分别向电枢侧突出的多个突极，电枢具有:电枢铁心，其构成向定子侧突出的齿；电枢绕组，其缠绕在齿上；多个永久磁铁，它们以沿着定子的长度方向排列的方式设置在齿的前端侧；以及磁场传感器，其检测由永久磁铁产生并通过突极的磁场。
[0007]发明效果
[0008]根据本发明，可利用简单结构来检测突极相对于电枢的相对位置。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是示出本实施方式的直线电机的概要结构的剖视图。
[0010]图2是沿着图1的I1-1I线的剖视图。
[0011]图3是图1的直线电机的侧视图。
[0012]图4是示意性地示出由突极导入磁场传感器的磁场的放大图。
[0013]图5是示出磁场传感器的其它配置例的侧视图。
[0014]图6是示出磁场传感器的另一配置例的剖视图。
[0015]标号说明
[0016]I…直线电机，2…电枢,3…定子,3b…突极,4…电枢铁心,6…齿,7…电枢绕组，8…永久磁铁，10…磁场传感器，11…连结部件,20…测量部。
【具体实施方式】
[0017]以下，参照附图来详细地说明本发明的优选实施方式。在说明中，对同一要素或具有同一功能的要素标注相同的标号，并省略重复的说明。
[0018]本实施方式的直线电机I例如在各种制造装置或加工装置等FA设备中，可用于工作台进给等。如图1以及图2所示，直线电机I具备彼此隔着空隙相对的电枢2以及定子3。定子3呈以垂直于与电枢2相对的相对方向的方式延伸的长条形状，并固定在设置对象(例如FA设备的主体部)上。直线引导件(未图示)以使电枢2沿着定子3的长度方向自由移动的方式支持电枢2。电枢2固定在驱动对象(例如FA设备的工作台)上。直线电机I通过沿着定子3的长度方向产生电枢2相对于定子3的相对运动来输送驱动对象。此夕卜，也可将电枢2固定在设置对象上,将定子3固定在驱动对象上。在此情况下,直线电机I通过产生定子3相对于电枢2的相对运动来输送驱动对象。
[0019]接着，详细说明定子3以及电枢2的结构。在说明中，“上下”、“前后”以及“左右”表示设电枢2侧为上侧、设定子3侧为下侧、设定子3的一端侧为前侧时的方向。
[0020]定子3具有磁轭3a和多个突极3b。磁轭3a呈沿着前后方向延伸并且沿着左右方向拓宽的带状。多个突极3b沿着前后方向排列，并且分别从磁轭3a向上侧突出。突极3b沿着左右方向延伸并呈梯形的截面形状。突极3b的截面形状不限于梯形，例如也可以是矩形或半圆形。
[0021]定子3由例如3%硅铁等铁类的软磁性材料构成。定子3可以是沿着左右方向层叠硅钢板等电磁钢板而构成的，也可以是使软磁性复合材料(SMC)压缩成形而构成的，还可以是利用铁类的构造材料形成为一体。
[0022]电枢2具有电枢铁心4、6组电枢绕组7、12个永久磁铁8和6个磁场传感器10。
[0023]电枢铁心4具有磁轭5和6个位置的齿6。磁轭5呈沿着前后方向延伸并且沿着左右方向拓宽的平板状。6个位置的齿6沿着前后方向排列并且分别从磁轭5向下侧突出。
[0024]电枢铁心4例如由3%硅铁等铁类的软磁性材料构成。电枢铁心4可以是沿着左右方向层叠硅钢板等电磁钢板而构成的，也可以是使软磁性复合材料(SMC)压缩成形而构成的。
[0025]6组电枢绕组7分别缠绕在6个位置的齿6上。对缠绕在最前端的齿6A上的电枢绕组7A、缠绕在从前数第3个齿6C上的电枢绕组7C和缠绕在从前数第5个齿6E上的电枢绕组7E分别提供相位彼此相差1/3周期的3相交流。以下，将对电枢绕组7A提供的交流称为“U相交流”，将对电枢绕组7C提供的交流称为“V相交流”，将对电枢绕组7E提供的交流称为“W相交流”。
[0026]对缠绕在从前数第2个齿6B上的电枢绕组7B、缠绕在从前数第4个齿6D上的电枢绕组7D和缠绕在从前数第6个齿6F上的电枢绕组7F分别提供W相交流、U相交流和V相交流。对电枢绕组7D、7F、7B的交流的供给方向相对于对电枢绕组7A、7C、7E的交流的供给方向分别相反。
[0027]电枢铁心4以及电枢绕组7利用模塑材料P进行一体化而构成电磁铁单元9。模塑材料Pl例如是环氧类树脂。电磁铁单元9具有在前后方向上延伸的长方体形状。电磁铁单元9的下表面9a与齿6的前端面(下端面)大致共面。
[0028]12个永久磁铁8在沿着前后方向排列的状态下通过粘接等固定到电磁铁单元9的下表面9a。各个永久磁铁8沿着左右方向延伸，呈矩形的截面形状。6个永久磁铁8A被配置成下侧为S极、上侧为N极。剩余的6个永久磁铁8B被配置成下侧为N极、上侧为S极。永久磁铁8A和永久磁铁8B交替地排列，永久磁铁8A、8B成对地位于各齿6处。S卩，在各个齿6的前端侧设置有沿着前后方向排列的一对永久磁铁8A、8B。
[0029]如图2以及图3所示，磁场传感器10在左右方向(定子3的宽度方向)上，配置在永久磁铁8的外侧。6个磁场传感器10被配置为，在前后方向上，与齿6D的前端侧的永久磁铁8A、8B、齿6E的前端侧的永久磁铁8A、8B、齿6F的前端侧的永久磁铁8A、8B分别对应。即，2个磁场传感器10与接受U相交流的电枢绕组7D对应。2个磁场传感器10与接受W相交流的电枢绕组7E对应。剩余的2个磁场传感器10与接受V相交流的电枢绕组7F对应。这样，针对3相交流的每一相各配置两个磁场传感器10。在此状态下，磁场传感器10固定于电磁铁单元9上。
[0030]磁场传感器10例如是霍尔元件或内置霍尔元件的霍尔1C，检测磁场。磁场传感器10的感磁面1a面向上侧以及下侧。感磁面1a是与可利用磁场传感器10检测出的磁场的方向交叉的面。
[0031]左右方向上的突极3b的宽Wl大于左右方向上的齿6以及永久磁铁8的宽W2。在左右方向上，突极3b的端部相对于永久磁铁8的端部向外侧伸出，位于磁场传感器10的下方。磁场传感器10的感磁面1a从上侧与突极3b相对。
[0032]在这样的直线电机I中，利用电枢2的电枢铁心4、电枢绕组7以及永久磁铁8的协调动作产生行进磁场，并通过该行进磁场作用于突极3b来产生推力。利用该推力，沿着定子3的长度方向产生电枢2以及定子3的相对运动。
[0033]为了产生期望的推力，需要检测突极3b相对于电枢2的相对位置并与突极3b的位置相应地产生行进磁场。如图4所示，通过永久磁铁8产生的磁场M的一部分也可以用作磁场传感器10的检测对象。详细地说,在左右方向上的永久磁铁8的端部产生的磁场Ma可用作检测对象。
[0034]在永久磁铁8B的端部,产生从永久磁铁8B向下侧发出的磁场Ma。该磁场Ma被突极3b导入磁场传感器10侧，从下侧向上侧通过磁场传感器10的感磁面10a。另一方面，在永久磁铁8A的端部,产生从下侧进入永久磁铁8A的磁场Ma。该磁场Ma被突极3b导入磁场传感器10侧，从上侧向下侧通过磁场传感器10的感磁面10a。
[0035]这样，因为作为检测对象的磁场被突极3b导入磁场传感器10侧，所以随着突极3b接近于永久磁铁8，由磁场传感器10检测到的磁场变强。因此，可根据由磁场传感器10检测到的磁场的强度来检测突极3b相对于永久磁铁8的相对位置。因此，可通过采用磁场传感器10的简单结构来检测突极3b相对于电枢2的相对位置。此外，在作为检测对象的磁场的产生过程中，兼用了用于产生行进磁场的永久磁铁8。这也有助于检测突极3b的相对位置的结构的简化。
[0036]磁场传感器10被配置成隔着空隙与突极3b相对。因此，可利用突极3b将由永久磁铁8产生的磁场更高效地导入磁场传感器10侧，并能够更高灵敏度地检测突极3b相对于永久磁铁8的相对位置。
[0037]此外，使磁场传感器10与突极3b相对的方式不限于上述情况。图5示出以从左右方向的外侧与突极3b相对的方式配置磁场传感器10的例子。在此情况下，不需要左右方向的突极3b的宽度大于齿6以及永久磁铁8的宽度W2。因此，在图5的例子中，突极3b的宽度Wl等于齿6以及永久磁铁8的宽度W2。磁场传感器10在左右方向，位于突极3b的外侧，并且位于与突极3b对应的高度。磁场传感器10的感磁面1a面向左侧以及右侧。在此状态下，磁场传感器10经由连结部件11固定到电枢铁心4上。连结部件11例如由铁类的软磁性材料构成。
[0038]根据此例，可有效地利用突极3b的侧面，来检测突极3b相对于永久磁铁8的相对位置。另外，因为可将连结部件11用作磁场的路径，所以能够将由永久磁铁8产生的磁场更高效地导入磁场传感器10，能够更高灵敏度地检测突极3b相对于永久磁铁8的相对位置。
[0039]磁场传感器10被配置成在前后方向上与至少一个永久磁铁8对应，并且在左右方向上配置在该永久磁铁8的外侧。因此，在电枢2以及定子3进行相对运动的方向上，磁场传感器10不会向电枢2的外侧伸出，所以能够防止由于设置磁场传感器10导致运动行程的降低。
[0040]在左右方向上，突极3b的端部相对于永久磁铁8的端部向外侧伸出，磁场传感器10从电枢2侧与突极3b相对。因此，能够将磁场传感器10配置在永久磁铁8的附近，并且使其与突极3b相对。因此，能够更高效地将由永久磁铁8产生的磁场导入磁场传感器10，更高灵敏度地检测突极相对于永久磁铁8的相对位置。
[0041]直线电机I具备在前后方向上排列的多个磁场传感器10。因此，通过采用多个磁场传感器10，能够更高精度地检测突极3b相对于电枢2的相对位置。
[0042]电枢2具有在前后方向上排列的多个齿6和分别缠绕于多个齿6上并分别接受多相交流的多个电枢绕组7，磁场传感器10按照交流的每一相进行配置。因此，能够高精度地检测突极3b接近于哪一相的电枢绕组7，能够使行进磁场更可靠地与突极3b的位置对应。
[0043]此外，针对交流的每一相配置磁场传感器10的方式不限于上述情况。图6示出针对交流的每一相配置3个磁场传感器10的例子。在此例中，3个磁场传感器10配置成与齿6C的前端侧的永久磁铁8B、齿6D的前端侧的永久磁铁8A、齿6E的前端侧的永久磁铁8B分别对应。即，I个磁场传感器10与接受V相交流的电枢绕组7C对应。I个磁场传感器10与接受U相交流的电枢绕组7D对应。剩余的I个磁场传感器10与接受W相交流的电枢绕组7E对应。这样，针对3相交流的每一相各配置一个磁场传感器10。
[0044]直线电机I还可以具备根据磁场传感器10的输出来测量电枢2与定子3的相对移动量的测量部20(参照图2)。例如，测量部20可利由具有取得磁场传感器10的输出的端口的计算机构成。在此情况下，不需要设置相对移动量的测量专用的测量器，因此能够使利用直线电机I的装置简化。
[0045]以上，虽然说明了本发明的优选实施方式，但本发明并非被上述实施方式所限定，在不脱离其主旨的范围内可进行各种变更。例如，磁场传感器10的数量可以是I个。另外，可将磁场传感器10配置为在前后方向上与永久磁铁8邻接。齿6的数量、电枢绕组7的数量以及3相交流的分配可适当进行变更。永久磁铁8的数量以及配置也可适当变更。对电枢绕组I提供的交流并非仅限于3相。只要是能持续产生推力的结构，则可以是单相、2相或4相以上。
【权利要求】
1.一种直线电机，其具备隔着空隙彼此相对的定子以及电枢，其中， 所述定子呈以交叉于与所述电枢相对的相对方向的方式延伸的长条形状，具有沿着该长条形状的长度方向排列且分别向所述电枢侧突出的多个突极， 所述电枢具有: 电枢铁心，其构成向所述定子侧突出的齿； 电枢绕组，其缠绕在所述齿上； 多个永久磁铁，它们以沿着所述定子的所述长度方向排列的方式设置在所述齿的前端侧；以及 磁场传感器，其检测由所述永久磁铁产生并通过所述突极的磁场。
2.根据权利要求1所述的直线电机，其中， 所述磁场传感器被配置成隔着空隙与所述突极相对。
3.根据权利要求1或2所述的直线电机，其中， 所述磁场传感器被配置成在所述定子的长度方向上与至少一个所述永久磁铁对应，并且在所述定子的宽度方向上配置在该永久磁铁的外侧。
4.根据权利要求3所述的直线电机，其中， 在所述定子的宽度方向上，所述突极的端部相对于所述永久磁铁的端部向外侧伸出，所述磁场传感器从所述电枢侧与所述突极相对。
5.根据权利要求3所述的直线电机，其中， 所述磁场传感器从所述定子的宽度方向的外侧与所述突极相对。
6.根据权利要求1?5中的任意一项所述的直线电机，其中， 所述磁场传感器经由由软磁性材料构成的连结部件固定在所述电枢铁心上。
7.根据权利要求1?6中的任意一项所述的直线电机，其中， 该直线电机具备在所述定子的长度方向上排列的多个所述磁场传感器。
8.根据权利要求7所述的直线电机，其中， 所述电枢具有在所述定子的长度方向上排列的多个所述齿、和分别缠绕在多个所述齿上并分别接受多相交流的多个所述电枢绕组， 所述磁场传感器按照所述交流的每一相进行配置。
9.根据权利要求1?8中的任意一项所述的直线电机，其中， 该直线电机还具备测量部，该测量部根据所述磁场传感器的输出来测量所述电枢与所述定子的相对移动量。
【文档编号】H02K41/03GK104348332SQ201410363742
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年7月28日 优先权日:2013年7月29日
【发明者】牧野省吾, 大户基道, 有永雄司 申请人:株式会社安川电机