专利名称：直线电动机和直线电动机的次级部分的制作方法
技术领域：
本发明涉及直线电动机领域，特别是其次级部分(Sekundaerteil)被遮盖的直线电动机。
直线电动机通常由一个多为固定的次级部分或反应部分组成，其中对于同步直线电动机的情况，一些磁体元件(永磁体)相互排组并为一个相对于它运动的转子确定导轨(Laufbahn)。该转子与次级部分的磁体相互作用，该相互作用转化成为平移运动。
这种直线电动机作为驱动装置应用于各种不同的技术领域，例如工具机，加工机床如钻，铣，车，装配或压焊自动机，直至磁悬浮列车的车辆驱动等等。
导轨的结构长度依直线电动机的用途而定，且必须至少要有所要求的滑动距离加上转子的长度那么长。为使不同长度的直线电动机在构造上灵活，因此次级部分由较短的次级部分元件组装，接连排列直至所需要的长度。
然而由此产生的接合缝尤其在粗劣工况下是不利的，因为灰尘，工作液体，侵蚀性物质可能会聚集在其内。还常常会出现固定的结构组件，工具零件等伸到导轨的情况，例如当一自动钻机钻头折断时。在最不利的情况下该固定材料可能被电动机的转子攫住，在接合缝区域打入到次级部分。
通常导轨设有一顶盖以避免这种情况，其中顶盖按常规设计成塑料-薄膜，贴到感应部分的导轨上。然而这样往往只是不很成功地找平接合缝，因而产生了有利于承受上述机械载荷的不平整，但是也可能会较轻地损伤到别的区域。因此必须不时地更换塑料-薄膜，这样的话，由于在次级部分上粘贴轨道要耗费一定的时间和金钱，从而会导致停机时间。
DE19501938A1示出一种直线电动机的次级部分，其中磁体元件被一个优选用磁性材料制成的顶盖部件环绕。虽然这关系到直线电动机的转子，却使上述长定子存在的问题不再重要。另外，转子全长的顶盖以固定方法，即螺钉连接，而不能进行简单的更换。
相应地，本发明的目的在于，提供一种直线电动机的次级部分和一种直线电动机，其中一顶盖可靠地保护次级部分的滑动面，而且该顶盖可以简单地更换。
本发明的目的通过权利要求1所述的或权利要求11所述的一种直线电动机来实现；附属权利要求涉及本发明有利的其它结构型式。
按照本发明，次级部分的顶盖具备可磁化材料。
虽然人们一般都认为，在直线电动机的气隙里，即次级部分和转子之间不可以装入磁性材料，因为那样会削减转子和次级部分之间的磁通量。但与之相反，本发明认识到这种本身不利的影响也可正面利用。通过用可磁化材料制成顶盖，就可以简单将其放置在次级部分表面，亦即，它只需通过在次级部分中磁体元件的作用，而无需另外采用其它手段就可吸附在上面。
在此，比较有利的是在次级部分磁通的端部附加设置固定元件，将顶盖伸出次级部分磁道端部的部分固定在装配位置。一方面次级部分的端部形成特别暴露的作用面，因此很希望有一个附加的固定，另一方面在这种情况下端部可以为非磁性材料。然而按照本发明在次级部分的接合缝之间不设置附加的固定手段，使得顶盖在次级部分的端部之间，尤其是气隙区域基本上只是通过磁力固定。
其中顶盖可以整体地由可磁化材料制成，或者可以是局部设有磁性面的非磁性材料，例如沿导轨延伸、与次级部分表面接触的磁带。依据气隙中的磁性材料，因为其损耗一方面与膜层厚度成比例，另一方面与承载能力成比例，故该可磁化材料饱和感应不大于1.5特斯拉，膜层厚度最好小于0.5mm。同时要达到一个足够的粘附力，故最小饱和感应有0.3特斯拉，并且为保证顶盖有足够的能力抵抗机械负载，最小膜层厚度应有0.1mm。例如饱和磁化为3/4 1.5特斯拉的精炼钢就是一种合适的材料。
就上述说明中的顶盖，一方面要足够牢固地粘附在次级部分上，提供抵抗机械损伤的保护，可以整体地覆盖过导轨的全长，例如用滚柱材料；其功率损耗大约在原推动力的5～6％范围内。
因为该材料有足够强度抵抗机械负载，并可位置固定地铺设到次级部分上成为整体轨道，按照一优选方案，在材料上例如通过中压，印制，粘贴等方式覆设一个纵向标尺。用该纵向标尺对直线电动机的工作进行位置调节，目前为止是将其侧面设置于次级部分上，用转子上的一个读出头读取数据。然而这一侧面设置却具有这样的作用当转子相对于次级部分可能水平倾斜时，相对标尺在标尺纵向会产生一个测量误差。若与之相反将标尺设置在次级部分的顶盖上，最好是在导轨中间，使转子的倾斜只导致读出头在标尺上产生侧滑，而不产生纵向的滑动，因此按照本发明的结构型式还另外提高了位置测量的精度。
有关标尺结构的详细情况这里不再举出，因为所述的这种标尺已为专业人士所知晓。
下面借助附图来说明本发明的一个实施例，附图中
图1不带顶盖的一个次级部分元件的俯视图，图2带有顶盖的一个次级部分元件的侧向横截面，图2a图2的一个细节部分，图3带有顶盖的一个次级部分元件的俯视图，图4次级部分横剖的一个直线电动机的前视图，图5一个直线电动机的侧视图和图6一个带有磁力线分布的直线电动机的纵向剖视图。
因为直线电动机次级部分的详细结构型式可假定为已知，故以下只是粗略地说明。
根据图1和2，一些磁体元件30在一个底板10上相互间隔地设置成一排。这些磁体元件用一合成树脂浇注材料20浇注，该浇注材料以底部凹槽环绕磁体元件周围，形成一个可通过合适位置的钻孔50和螺钉52装配的紧凑的次级部分元件80。
按照本发明，在次级部分或次级部分元件中设有一个由弱磁性材料如精炼钢制成的顶盖40。该顶盖放入浇注料20内的凹槽里，正如图2a所示。凹槽可以是在浇注磁体元件时形成，亦或是通过一单独的铣切加工形成。凹槽的深度应大约与板厚一致，从而使得次级部分的表面基本上是平的。
图4表示一个直线电动机，其中转子70通过一气隙60与次级部分元件80相互作用，转子70带有接口72等，该转子结构已众所周知，在此不再详述。
图5表示直线电动机的侧视图。由该图可以看出，多个次级部分元件80相互排组起来，以达到所期望的次级部分长度。
虽然各个次级部分元件原则上可设有独立的顶盖40，如图3所示，而其中互相毗邻的次级部分元件之间的(铁心)接合缝82一直延伸到导轨的表面。
因此顶盖优先采用一种普遍的轨道材料(Bahnmaterial)，例如可以采用滚柱材料(Rollenmaterial)，且通常可以从导轨的一端直至另一端涂镀。如果轨道材料具有一个通过转子上一相应的读出磁头读取的标尺，这种情况特别有利。该标尺最好是安置在轨道材料或顶盖的中部，如图3中的中心线所示。
由于顶盖通过次级部分的所有磁体元件固定，因而可靠地避免了其水平滑移。另一方面为了移开顶盖，可以简单地将其抬起，此时只需克服磁体元件的作用。
图6表示接通的直线电动机内部的磁力线示意图，其中转子内的衔铁齿以741，..，744标记。
磁力线借助于有限元法计算出来，它表示出磁性顶盖40对磁场的影响。
权利要求
1.一种带有磁体元件(30)的直线电动机的次级部分，该磁体元件定义为一个用于直线电动机转子(70)的导轨，该次级部分还具有一个用于导轨的平面顶盖(40)，其特征在于，该顶盖(40)具有可磁化材料。
2.按照权利要求1所述的直线电动机的次级部分，其特征在于，顶盖平置在次级部分表面，且只需通过磁体元件的作用粘附在次级部分上，而无需采用其它手段。
3.按照权利要求1或2所述的直线电动机的次级部分，其特征在于，在次级部分的端部设有机械固定机构，用于将顶盖固定在次级部分上。
4.按照权利要求1至3之一所述的直线电动机的次级部分，其特征在于，在次级部分的接合缝之间不设机械固定元件。
5.按照上述任一项权利要求所述的直线电动机的次级部分，其特征在于，所述次级部分为直线电动机的定子。
6.按照权利要求1-5之一所述的直线电动机的次级部分，其特征在于，所述顶盖整体地由可磁化材料制成。
7.按照权利要求1-5之一所述的直线电动机的次级部分，其特征在于，所述顶盖至少具有一个沿导轨走向的、由可磁化材料制成的磁性带条。
8.按照权利要求1至7之一所述的直线电动机的次级部分，其特征在于，该材料饱和感应最大为1.5特斯拉。
9.按照权利要求1至8之一所述的直线电动机的次级部分，其特征在于，该可磁化材料的饱和感应至少为0.3特斯拉。
10.按照权利要求1至9之一所述的直线电动机的次级部分，其特征在于，所述顶盖厚度小于为0.5mm。
11.按照权利要求1至10之一所述的直线电动机的次级部分，其特征在于，顶盖厚度至少为0.1mm。
12.按照权利要求1至11之一所述的直线电动机的次级部分，其特征在于，所述可磁化材料为精炼钢。
13.按照权利要求1至12之一所述的直线电动机的次级部分，其特征在于，所述顶盖表面带有一个沿导轨走向的标尺。
14.按照上述任一项权利要求所述的直线电动机的次级部分，其特征在于一些沿导轨相互排组的次级部分元件，其中顶盖整体地在所有的次级部分元件上延伸。
15.按照权利要求1至13之一所述的直线电动机的次级部分，其特征在于一些沿导轨相互排组的次级部分元件(80)，其中每个次级部分元件都具有一个自身的顶盖。
16.一种带有一转子和一次级部分的直线电动机，其特征在于，次级部分按照上述任一项权利要求进行设计。
全文摘要
本发明涉及一种带有一转子(70)和一次级部分(80)的直线电动机,其中次级部分(80)带有一个用于防止机械损伤和侵蚀性液体等的顶盖(40)。该顶盖(40)为可弱磁化材料,并通过次级部分的磁体元件(30)固定定位,而不必另外通过胶粘等附加地固定,而且可简易地调换。顶盖最好是整体地平置于由多个次级部分元件组成的次级部分上,且带有一个用于调整电动机位置的标尺。
文档编号H02K41/03GK1326606SQ99813414
公开日2001年12月12日 申请日期1999年11月12日 优先权日1998年11月18日
发明者迪特马尔·斯托伊伯 申请人:西门子线性发动机系统两合公司