專利名稱：直線電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用在諸如機(jī)床的工業(yè)機(jī)械中的直線電動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
直線電動(dòng)機(jī)通常用在諸如機(jī)床這種工業(yè)機(jī)械中以實(shí)現(xiàn)高速和高精度。在這種直 線電動(dòng)機(jī)中，已經(jīng)有一些通過(guò)將昂貴的永久磁鐵布置在動(dòng)子側(cè)上從而允許使用較少的永久 磁鐵，由此實(shí)現(xiàn)了低成本，特別是在長(zhǎng)行程機(jī)械中。(例如，見(jiàn)下面的日本專利特許公開(kāi)第 2007-318839號(hào)。)常規(guī)的直線電動(dòng)機(jī)的實(shí)例將參照?qǐng)D7至圖9進(jìn)行說(shuō)明。圖7A為常規(guī)的 直線電動(dòng)機(jī)的示意性構(gòu)造圖，圖7B和7C示出永久磁鐵的排列。圖8是圖7A中的直線電動(dòng) 機(jī)沿C-C線的剖面圖。圖9是在直線電動(dòng)機(jī)內(nèi)纏繞的線圈的連接圖。直線電動(dòng)機(jī)具有平行延伸的兩個(gè)定子52a、52b和動(dòng)子51，動(dòng)子51在定子52a、52b 之間沿著定子52a、52b的延伸方向移動(dòng)。定子52a、52b由層壓磁鋼板形成。定子52a、52b在彼此相對(duì)的表面上以預(yù)定的間 距，如間距P，具有凸極50。此外，定子52a、52b制備成預(yù)定的長(zhǎng)度L，如圖7A所示。多個(gè)定 子52a、52b在動(dòng)子51的運(yùn)動(dòng)方向上沿著動(dòng)子51的行程布置。定子52a、52b固定在例如機(jī) 床的底座72上(圖8示出)。特別地，如圖8所示，定子52a、52b通過(guò)螺栓71固定，以使定 子的下表面74接觸底座72。另一方面，動(dòng)子51由設(shè)置在底座72和工作臺(tái)(未示出)之間并固定到工作臺(tái)的 滾動(dòng)導(dǎo)軌或類似物在圖7的X軸方向上可動(dòng)地支撐。動(dòng)子51具有通過(guò)層壓磁鋼板形成的 動(dòng)子塊(mover block) 53、54、55。動(dòng)子塊53是用于U相的動(dòng)子塊，動(dòng)子塊54是用于W相的 動(dòng)子塊，以及動(dòng)子塊55是用于V相的動(dòng)子塊。動(dòng)子塊53、54、55布置成在X軸向上相對(duì)位 移120，也就是，在作為動(dòng)子51的移動(dòng)方向的X軸方向上達(dá)到定子52a、52b的極距P的1/3。 動(dòng)子塊53、54、55的一部分在某些情況下互相機(jī)械連接，以便保持塊間的尺寸精度。三相交 流線圈纏繞在動(dòng)子塊53、54、55中的每一個(gè)的周?chē)?。就是說(shuō)，分別地，用于U相的三相交流 線圈56纏繞在動(dòng)子塊53的周?chē)?，用于W相的三相交流線圈57纏繞在動(dòng)子塊54的周?chē)?，?及用于V相的三相交流線圈58纏繞在動(dòng)子塊55的周?chē)?。三相交流線圈56、57、58纏繞的 動(dòng)子塊53、54、55由壓模樹(shù)脂76整體形成。永久磁鐵59、64以N極和S極交替的方式排列在動(dòng)子塊53、54、55的表面上。特 別地，如圖7B和7C所示，三對(duì)永久磁鐵以間距P排列，每對(duì)包括N和S。這里，如圖7A所 示，假定定子52a側(cè)是A側(cè)，定子52b側(cè)是B側(cè)，那么A側(cè)上的永久磁鐵59和B側(cè)上的永久 磁鐵64的排列成從A側(cè)看到的極性與從B側(cè)看到的極性相反。三相交流線圈56、57、58為星形連接，如圖9所示。例如，如圖7A所示，當(dāng)從U沿V和W的方向施加電流到三相交流線圈56、57、58時(shí)，在直線電動(dòng)機(jī)中勵(lì)磁磁通量62。下面，將對(duì)直線電動(dòng)機(jī)的操作進(jìn)行描述。當(dāng)施加電流到三相交流線圈56、57、58 時(shí)，動(dòng)子塊53、54、55沿Y軸的正向或反方向(參照?qǐng)D7A)勵(lì)磁。這時(shí)，在永久磁鐵59、64外，在與交流線圈勵(lì)磁的方向相同的磁化方向上的永久磁鐵的磁通量將增強(qiáng)。另一方面，在 與交流線圈勵(lì)磁的方向相反的方向上的永久磁鐵的磁通量將減弱。因此，永久磁鐵59和64 會(huì)勵(lì)磁成極性彼此相反，就是說(shuō)，一個(gè)用作N極而另一個(gè)用作S極。經(jīng)過(guò)各個(gè)動(dòng)子塊53、54、 55和定子52a側(cè)、52b側(cè)的磁通量形成磁路，如圖7A中的附圖標(biāo)記62所示。這時(shí)，根據(jù)動(dòng) 子51和定子52a、52b的位置產(chǎn)生磁引力，在動(dòng)子51內(nèi)產(chǎn)生推力，導(dǎo)致動(dòng)子51移動(dòng)。下面將對(duì)磁通量流動(dòng)進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。假定電流定向?yàn)閺腢相到V和W相，就是 說(shuō)，在三相交流線圈56的情況下沿圖7A所示的纏繞方向，而在三相交流線圈57、58的情況 下沿圖7A所示的纏繞方向的反方向。因此，在動(dòng)子塊53中A側(cè)成為S極而B(niǎo)側(cè)成為N極。 與此相反，在動(dòng)子塊54、55中，A側(cè)成為N極而B(niǎo)側(cè)成為S極。因此，如圖7A所示，磁路62 形成為磁通量從動(dòng)子塊53經(jīng)過(guò)定子52b到動(dòng)子塊54、55，然后經(jīng)過(guò)定子52a回到動(dòng)子塊53。 因此，在X軸方向上的磁引力作用在動(dòng)子51上從而產(chǎn)生推力。

發(fā)明內(nèi)容
然而，上述常規(guī)的直線電動(dòng)機(jī)具有下述的缺點(diǎn)當(dāng)操作大型機(jī)床的工作臺(tái)時(shí)需要推動(dòng)重的工件。經(jīng)常通過(guò)使用多個(gè)動(dòng)子51來(lái)獲 得大的推力。在這種情況下，可在動(dòng)子51的移動(dòng)方向上平行布置多個(gè)直線電動(dòng)機(jī)，也就是， 在圖7A的Y軸方向上，以便增加推力。然而，由于在Y軸方向上平行布置多個(gè)直線電動(dòng)機(jī)， 直線電動(dòng)機(jī)在Y軸方向上的安裝面積會(huì)變大。這會(huì)產(chǎn)生直線電動(dòng)機(jī)不適合機(jī)械空間的問(wèn) 題。此外，如在日本專利公開(kāi)第2007-318839號(hào)中所公開(kāi)的，定子制備成預(yù)定的長(zhǎng)度 L，并且多個(gè)定子沿著動(dòng)子的行程布置在動(dòng)子的移動(dòng)方向上。這時(shí)，相鄰的定子布置成在定 子之間所形成的邊界部形成有小的間隙。例如，在由于切割而產(chǎn)生的碎片進(jìn)入動(dòng)子和定子 之間的空隙時(shí)，允許僅移走目標(biāo)定子來(lái)進(jìn)行替換，并且位于行程的中心的定子中斷。然而， 在直線電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，由于磁通量通過(guò)邊界部的間隙，在該間隙處磁阻增加。在動(dòng)子位于兩 個(gè)相鄰的邊界部之間時(shí)，就是說(shuō)，在動(dòng)子位于定子的兩端的內(nèi)側(cè)時(shí)，由于磁通量通過(guò)邊界部 的間隙而使磁阻增加，這是因?yàn)榇磐坎煌ㄟ^(guò)邊界部。然而，當(dāng)動(dòng)子51通過(guò)邊界部101時(shí)， 如圖7A所示，磁通量62通過(guò)邊界部101，并且由于邊界部101的間隙而使磁阻增加。這就 產(chǎn)生了推力波動(dòng)的問(wèn)題，因?yàn)榇磐?2的磁通量強(qiáng)度根據(jù)動(dòng)子51的位置而變化。如圖8所示，直線電動(dòng)機(jī)的定子52a、52b固定到底座72。具體地，固定對(duì)應(yīng)于于定 子52a、52b的下表面的定子底面74，以便與底座72接觸。然而，由于對(duì)應(yīng)于定子52a、52b 的上表面的定子頂面73不固定，會(huì)存在定子52a、52b的剛性小的問(wèn)題。特別地，在具有由 層壓磁鋼板構(gòu)成的定子52a、52b的常規(guī)的直線電動(dòng)機(jī)中，磁鋼板在垂直于磁引力的方向上 進(jìn)行層壓。結(jié)果，沿此方向作用以產(chǎn)生橫向位移的力作用在磁鋼板上，使得定子52a、52b的 剛性特別小。另外，在這種定子52a、52b中，由于只有定子頂面73因磁引力而彎曲，在動(dòng)子51 和定子52a、52b之間的空隙僅在定子頂面73處變窄。此外，定子52a、52b的部件布置在動(dòng)子51的移動(dòng)方向上，并且每個(gè)定子52a、52b的剛性根據(jù)磁鋼板的層壓狀況而變化。因此，在動(dòng)子51和定子52a、52b之間的空隙根據(jù)定子52a、52b的位置而變化。因此，就存在電動(dòng) 機(jī)推力根據(jù)定子52a、52b的位置而變化的缺點(diǎn)。再進(jìn)一步，在常規(guī)的直線電動(dòng)機(jī)中，施加電流到布置在動(dòng)子51側(cè)上的三相交流線 圈56、57、58，以通過(guò)空隙使定子52a、52b勵(lì)磁。由于空隙的高磁阻，空隙越小，推力越大。然 而，由于如上所述定子52a、52b彎曲，在考慮到彎曲量時(shí)需要預(yù)先考慮空隙。結(jié)果，空隙必 須制作得比期望的更寬，由此產(chǎn)生電動(dòng)機(jī)推力減小的問(wèn)題。更進(jìn)一步，從電動(dòng)機(jī)控制方面， 必須增加增益來(lái)提高反饋可控性。然而，增加的增益引起剛性小的定子振動(dòng)。由于增益不 能增加到理想的水平，這會(huì)造成位置誤差變大的問(wèn)題，從而導(dǎo)致機(jī)床精度和機(jī)械加工面質(zhì) 量的水平的降低。本發(fā)明的目的是解決至少其中一個(gè)缺點(diǎn)，并且本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種直線 電動(dòng)機(jī)，在相對(duì)于動(dòng)子的移動(dòng)方向平行布置多個(gè)直線電動(dòng)機(jī)時(shí)，所述直線電動(dòng)機(jī)能夠獲得 盡可能小的安裝面積。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種直線電動(dòng)機(jī)，在相對(duì)于動(dòng)子的移動(dòng)方向平行布置 多個(gè)直線電動(dòng)機(jī)時(shí)，所述直線電動(dòng)機(jī)能夠減小根據(jù)動(dòng)子的位置而產(chǎn)生的推力波動(dòng)。本發(fā)明的又一個(gè)目是提供一種直線電動(dòng)機(jī)，所述直線電動(dòng)機(jī)能夠防止根據(jù)定子的 位置而引起的電動(dòng)機(jī)推力的變化。 本發(fā)明的再一個(gè)目是提供一種能夠提高電動(dòng)機(jī)推力的直線電動(dòng)機(jī)。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種能夠提高機(jī)床的精度和機(jī)械加工表面質(zhì)量的直 線電動(dòng)機(jī)。本發(fā)明的直線電動(dòng)機(jī)包括兩個(gè)定子，其平行延伸并且具有以預(yù)定的間距布置在 相對(duì)面上的凸極；動(dòng)子，其具有三種動(dòng)子塊，所述動(dòng)子塊由構(gòu)成三相磁極的三相交流線圈和 永久磁鐵組成，永久磁鐵以交替極性布置在相對(duì)每個(gè)定子中的每一個(gè)的動(dòng)子塊的兩個(gè)表面 上，所述動(dòng)子在兩個(gè)定子之間沿定子延伸的方向可移動(dòng)；其中，多個(gè)直線電動(dòng)機(jī)相對(duì)于動(dòng)子 的移動(dòng)方向平行布置；并且設(shè)置在相鄰動(dòng)子之間的兩個(gè)定子整體形成，以使兩個(gè)定子在相 對(duì)動(dòng)子的兩個(gè)表面上具有凸極。直線電動(dòng)機(jī)可進(jìn)一步包括底座，其與定子的下表面接觸以固定定子；兩個(gè)定子 安裝構(gòu)件，其設(shè)置在位于相對(duì)于動(dòng)子的移動(dòng)方向垂直的方向上的外側(cè)的最外側(cè)定子的外 側(cè)，最外側(cè)定子是平行布置的多個(gè)直線電動(dòng)機(jī)在最外側(cè)上的兩個(gè)直線電動(dòng)機(jī)的定子；兩個(gè) 定子安裝構(gòu)件向上延伸到與從底座到最外側(cè)定子的頂面的高度基本一致的高度；以及兩個(gè) 板狀支承件，其連接并固定到最外側(cè)定子的頂面和兩個(gè)定子安裝構(gòu)件的頂面。最外側(cè)定子 可在其底面固定到底座，并可通過(guò)在其頂面上的板狀支承件固定到定子安裝構(gòu)件。另外，在多個(gè)直線電動(dòng)機(jī)的最外側(cè)上的兩個(gè)直線電動(dòng)機(jī)的定子平行布置，并且位 于相對(duì)于動(dòng)子的移動(dòng)方向垂直的方向的外側(cè)上，所述定子可具有與整體形成的定子相同的 形狀。再進(jìn)一步，整體形成的定子是位于平行布置的多個(gè)直線電動(dòng)機(jī)的最外側(cè)的兩個(gè)直 線電動(dòng)機(jī)的定子，并且所述整體形成的定子可形成為使其在垂直于動(dòng)子的移動(dòng)方向的方向 上的寬度小于位于相對(duì)于動(dòng)子的移動(dòng)方向的外側(cè)上的最外側(cè)定子。根據(jù)本發(fā)明的直線電動(dòng)機(jī)，可獲得盡可能小的安裝面積，在相對(duì)于動(dòng)子的移動(dòng)方向平行布置多個(gè)直線電動(dòng)機(jī)的情況下，也可減小基于動(dòng)子的位置而產(chǎn)生的推力波動(dòng)。同樣， 也可防止電動(dòng)機(jī)推力根據(jù)定子的位置而變化。另外，由于能夠在定子和動(dòng)子之間以預(yù)定的 間距設(shè)置空隙，因此可以提高電動(dòng)機(jī)推力。更進(jìn)一步，關(guān)于電動(dòng)機(jī)控制方面，剛性的改進(jìn)將 允許增益的增加，由此提高反饋控制的可控性，從而降低位置誤差，這將提高機(jī)床的精度和 機(jī)械加工表面的質(zhì)量。



圖1為表示根據(jù)本實(shí)施例的直線電動(dòng)機(jī)的示意性構(gòu)造圖。圖2為表示根據(jù)本實(shí)施例的直線電動(dòng)機(jī)的安裝結(jié)構(gòu)圖。圖3為定子的立體圖。圖4為相對(duì)于動(dòng)子的移動(dòng)方向平行布置的兩個(gè)直線電動(dòng)機(jī)的圖。圖5為表示根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的直線電動(dòng)機(jī)的另一種安裝結(jié)構(gòu)的圖。圖6A為表示應(yīng)用了本發(fā)明的具有不同凸極位置的直線電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造的示例圖。圖6B示出永久磁鐵的排列。圖6C示出永久磁鐵的排列。圖7A為表示常規(guī)的直線電動(dòng)機(jī)的示意性結(jié)構(gòu)圖。圖7B為永久磁鐵的排列圖。圖7C為永久磁鐵的排列圖。圖8為沿圖7A中的C-C線獲取的剖面圖。圖9為在直線電動(dòng)機(jī)內(nèi)纏繞的線圈的連接圖。
具體實(shí)施例方式在下文中，將結(jié)合附圖對(duì)根據(jù)本發(fā)明的直線電動(dòng)機(jī)的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。下面將給 出平行于動(dòng)子的移動(dòng)方向排成兩行布置的直線電動(dòng)機(jī)的說(shuō)明作為示例。本發(fā)明不限于布置 成兩行的直線電動(dòng)機(jī)，同樣適用于布置成多行的直線電動(dòng)機(jī)。圖1為表示根據(jù)本實(shí)施例的直線電動(dòng)機(jī)的示意性構(gòu)造圖。圖2為表示根據(jù)本實(shí)施 例的直線電動(dòng)機(jī)的安裝結(jié)構(gòu)圖。圖3為定子的立體圖。這里，與作為相關(guān)技術(shù)進(jìn)行說(shuō)明的 直線電動(dòng)機(jī)相似的構(gòu)造將用相似的附圖標(biāo)記表示，其詳細(xì)說(shuō)明將予以省略。首先，對(duì)直線電動(dòng)機(jī)的安裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。底座72的截面形狀為U-形。在圖2 中，底座72的各個(gè)部分的附圖標(biāo)記表示如下。也就是，85表示形成在底座72內(nèi)的U-形槽； 82表示形成在底座72的側(cè)壁內(nèi)的U-形槽表面壁；84表示U-形端部，換句話說(shuō)，底座頂面 對(duì)應(yīng)于底座72的頂面。底座頂表面84形成為其高度與定子頂面73的高度基本相同。平 板形式的板狀支承件81的布置使得在底座頂面84和定子52a、52b的定子頂面73的上方 形成橋接，所述定子52a、52b位于在Y方向上的直線電動(dòng)機(jī)(參考圖1)的外側(cè)(在下文 中簡(jiǎn)稱為最外側(cè)定子)。多個(gè)螺栓孔77形成在板狀支承件81內(nèi)，如圖3所示。板狀支承 件81通過(guò)螺栓83固定到底座頂面84，并且板狀支承件81通過(guò)螺栓71固定到最外側(cè)定子 52a、52b的定子頂面73。結(jié)果，在最外側(cè)定子52a、52b通過(guò)固定到定子頂面73的板狀支承 件81從而固定到底座72的底座頂面84的同時(shí)，最外側(cè)定子52a、52b通過(guò)螺栓71固定到 底座72的U-形槽85的底部。雖然本實(shí)施例是參照最外側(cè)定子是在Y方向上的位于直線電動(dòng)機(jī)(參考圖1)的外側(cè)的定子的情況進(jìn)行的說(shuō)明，在兩行或更多行直線電動(dòng)機(jī)平行布置的情況下，最外側(cè)定子分別指位于平行布置的多個(gè)直線電動(dòng)機(jī)的最外側(cè)和位于Y方向上的 外側(cè)的兩個(gè)直線電動(dòng)機(jī)的定子。如上所述，由于最外側(cè)定子52a、52b的定子頂面73由底座 頂面84經(jīng)由板狀支承件81支撐，從而作用在動(dòng)子51a和最外側(cè)定子52a之間的磁引力和 作用在動(dòng)子51b和最外側(cè)定子52b之間的磁引力，能防止最外側(cè)定子52a、52b分別朝向動(dòng) 子51a、51b彎曲。因此，在動(dòng)子51a和最外側(cè)定子52a之間形成的空隙和在動(dòng)子51b和最外 側(cè)定子52b之間形成的空隙，可在定子頂面73到定子底面74之間保持恒定。而且，由于最 外側(cè)定子52a、52b的定子頂面73通過(guò)板狀支承件81固定到底座72，從而增加了最外側(cè)定 子52a、52b的剛性。結(jié)果，可防止電動(dòng)機(jī)推力根據(jù)最外側(cè)定子52a、52b的位置而變化。此 夕卜，由于在動(dòng)子51a和最外側(cè)定子52a之間形成的空隙和在動(dòng)子51b和最外側(cè)定子52b之 間形成的空隙，可設(shè)置為預(yù)定的間隙，因此在考慮到最外側(cè)定子52a、52b的彎曲時(shí)不再需 要設(shè)定較寬的空隙，電動(dòng)機(jī)推力從而提高。而且，在電動(dòng)機(jī)控制方面，增加的剛性將增加增 益，這反過(guò)來(lái)將提高反饋可控性，因而減小位置誤差，從而提高機(jī)床的精度和機(jī)械加工表面 的質(zhì)量。在通過(guò)使用這種結(jié)構(gòu)相對(duì)于動(dòng)子的移動(dòng)方向平行布置現(xiàn)有技術(shù)的多個(gè)直線電動(dòng) 機(jī)時(shí)，需要在相鄰的直線電動(dòng)機(jī)之間設(shè)置U-形槽側(cè)表面壁107，如圖4所示，以通過(guò)板狀支 承件81來(lái)固定定子頂面73。然而，這將使直線電動(dòng)機(jī)的安裝面積變得太大以致直線電動(dòng)機(jī) 不適合機(jī)械加工空間。而且，在機(jī)械具有更長(zhǎng)行程的情況下，圖4所示的底座頂面108需要 寬的機(jī)械加工范圍，這將需要許多次的攻絲(tapping)來(lái)固定更多的螺栓83，從而產(chǎn)生機(jī) 械加工成本高的問(wèn)題。為解決上述問(wèn)題，本實(shí)施例的直線電動(dòng)機(jī)的特征在于設(shè)置在相鄰的動(dòng)子51a、51b 之間的兩個(gè)定子整體形成。整體形成的一體的定子在下文中稱作整體定子52c。整體定子 52c的特征在于在與動(dòng)子51a、51b相對(duì)的兩個(gè)表面上分別具有凸極50。整體定子52c通過(guò) 螺栓71固定到底座72，如圖2所示。在如此構(gòu)造的直線電動(dòng)機(jī)中，整體定子52c在其上與動(dòng)子51a、51b相對(duì)的兩個(gè)表 面上形成凸極50，使作用在動(dòng)子51a和整體定子52c之間的磁引力和作用在動(dòng)子51b和整 體定子52c之間的磁引力相等，但作用方向相反，從而磁引力相互抵消。因此，能夠防止整 體定子52c分別朝動(dòng)子51a、51b彎曲，從而能夠獲得在上文中提到的優(yōu)點(diǎn)。另外，由于在具 有最外側(cè)定子52a、52c的情況下，磁引力并不是僅在朝向動(dòng)子51a、51b的一個(gè)方向上作用 在整體定子52c上，因此不需要通過(guò)板狀支承件81將整體定子52c固定到U-形槽側(cè)表面 壁107，如圖4所示。因此，在相鄰的直線電動(dòng)機(jī)之間不需要設(shè)置U-形槽側(cè)表面壁107，由 此相對(duì)于動(dòng)子51的移動(dòng)方向平行布置的多個(gè)直線電動(dòng)機(jī)的安裝面積可小一些。另外，在相對(duì)于動(dòng)子51的移動(dòng)方向平行布置多個(gè)直線電動(dòng)機(jī)時(shí)，根據(jù)本實(shí)施例的 直線電動(dòng)機(jī)的安裝面積可更小一些。詳細(xì)的說(shuō)明將隨后給出。如圖1所示，當(dāng)從U到V和W的方向施加電流到動(dòng)子51a、51b的三相交流線圈56、 57,58時(shí)，直線電動(dòng)機(jī)將由磁通量110勵(lì)磁。這時(shí)，在最外側(cè)定子52a、52b的定子磁軛61處 產(chǎn)生從動(dòng)子塊54、55到動(dòng)子塊53的磁通量110。因此，定子磁軛61的寬度或定子磁軛61 在Y方向上的長(zhǎng)度可選擇以便不會(huì)發(fā)生磁通量飽和。然而，在整體定子52c的情況下，如圖1所示，在垂直于動(dòng)子51a、51b的移動(dòng)方向的Y方向上產(chǎn)生磁通量110。要確保定子磁軛102的寬度具有對(duì)應(yīng)于在動(dòng)子51a、51b的移動(dòng)方向上的長(zhǎng)度。因此，在定子磁軛102處不會(huì)發(fā)生磁飽和，從而能夠使定子磁軛102的寬 度小于通過(guò)增加最外側(cè)定子52a的定子磁軛61的寬度和增加最外側(cè)定子52b的定子磁軛 61的寬度而得到的總長(zhǎng)度。結(jié)果，與將設(shè)置在相鄰的動(dòng)子51a、51b之間的兩個(gè)定子簡(jiǎn)單地 結(jié)合在一起的情況相比，具有整體定子52c的定子磁軛102能獲得更小的寬度，從而直線電 動(dòng)機(jī)的安裝面積進(jìn)一步減小。在現(xiàn)有技術(shù)的直線電動(dòng)機(jī)中，如圖7A所示，將定子52a、52b制成預(yù)定的長(zhǎng)度L，并 且多個(gè)這種定子52a、52b沿著動(dòng)子51的行程布置在動(dòng)子51的移動(dòng)方向上。此時(shí)，如果在 相鄰的定子52a和相鄰的定子52b之間的邊界部101設(shè)置有間隙，那么磁通量62將通過(guò)此 間隙，從而增加磁阻。當(dāng)動(dòng)子51通過(guò)邊界部101位于X軸方向上的位置時(shí)，磁通量62通過(guò) 邊界部10，從而磁阻增加。另一方面，在動(dòng)子51不通過(guò)邊界部101位于X軸方向上的位置 時(shí)，磁通量62不通過(guò)邊界部10，由此產(chǎn)生低磁阻。這樣，由于在定子52a、52b內(nèi)部產(chǎn)生的磁 通量62的變化取決于動(dòng)子51的位置，存在有推力波動(dòng)變大的缺點(diǎn)。在按如上所述安裝的直線電動(dòng)機(jī)中，在整體定子52c內(nèi)部產(chǎn)生的磁通量110的產(chǎn) 生方向是Y方向，其垂直于動(dòng)子51a、51b的移動(dòng)方向。結(jié)果，在整體定子52c的定子磁軛102 處產(chǎn)生的磁通量110不通過(guò)整體定子52c的邊界部101。因此，定子磁軛的磁阻的變化減少， 并且與相對(duì)于動(dòng)子的移動(dòng)方向平行布置多個(gè)現(xiàn)有技術(shù)的直線電動(dòng)機(jī)的情況相比，推力波動(dòng) 減小。例如，在兩個(gè)直線電動(dòng)機(jī)相對(duì)于動(dòng)子51的移動(dòng)方向排成兩行的情況下，與現(xiàn)有技術(shù) 的直線電動(dòng)機(jī)相比，本發(fā)明的直線電動(dòng)機(jī)的定子磁軛61、102的磁阻會(huì)變?yōu)槎种?，從?推力波動(dòng)減小。此外，相對(duì)于動(dòng)子51的移動(dòng)方向布置越多的直線電動(dòng)機(jī)，在動(dòng)子51之間布 置的整體定子52c就越多，整體定子52c在垂直于動(dòng)子51的移動(dòng)方向的方向上產(chǎn)生磁通量 110，從而推力波動(dòng)的減小效果就越高。圖5示出另一實(shí)施例的直線電動(dòng)機(jī)的安裝結(jié)構(gòu)圖。雖然圖1中的U-形槽側(cè)表面 壁82通過(guò)切開(kāi)底座72的一部分而形成，而在圖5中，U-形剖面通過(guò)螺栓將定子安裝構(gòu)件 90固定到底座72而形成。結(jié)果，最外側(cè)定子52a、52b通過(guò)板狀支承件81安裝在定子安裝 構(gòu)件90的頂面上，從而可獲得與上述實(shí)施例的直線電動(dòng)機(jī)獲得的效果相似的效果。另外，雖未示出，通過(guò)使圖1中的最外側(cè)定子52a、52b的形狀與整體定子52c的形 狀相同，可降低諸如用于制作定子52的模具成本。然而，在這種情況，整體定子52c的定子 磁軛102的寬度尺寸需要制作得與最外側(cè)定子52a、52b的定子磁軛61的相同，這會(huì)稍微增 加直線電動(dòng)機(jī)的安裝面積。雖然在圖1中示出的定子52a、52b、52c的凸極50都位于X軸方向上的相同位置， 但即使不是所有的凸極50都位于相同的位置也能獲得與本發(fā)明相同的效果。下面將說(shuō)明 其原因。圖6表示采用具有不同的凸極位置的本發(fā)明的直線電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造圖的實(shí)例。 最外側(cè)定子52a在與動(dòng)子51a相對(duì)的表面上具有凸極50b。最外定子52b在相對(duì)動(dòng)子51b 的表面上具有凸極50b。整體定子52c在與動(dòng)子51a相對(duì)的表面上具有凸極50cb，在與動(dòng) 子51b相對(duì)的表面上具有凸極50ca。凸極50ca、50cb相對(duì)于凸極50a、50b在動(dòng)子51的移 動(dòng)方向上以二分之一間距P布置。另一方面，設(shè)置在動(dòng)子塊53、54、55的A側(cè)、B側(cè)上的磁 鐵64和59的排列如圖6B和圖6C所示。換句話說(shuō)，只有在圖7C中示出的B側(cè)上的磁鐵被排列成N極和S極相對(duì)于圖7B和圖7C示出的根據(jù)本發(fā)明的直線電動(dòng)機(jī)的一個(gè)實(shí)施例的磁鐵的排列相反。這也表示磁鐵的磁極以二分之一間距P布置。因此，在動(dòng)子51周?chē)a(chǎn)生與 圖1相同的磁引力，并且即使是圖6所示的直線電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)也會(huì)產(chǎn)生相同的推力。如上所述，由于通過(guò)圖6示出的直線電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)可獲得直線電動(dòng)機(jī)的相同性 能，并且整體定子52c的寬度和在整體定子52c的內(nèi)部產(chǎn)生的磁通量110與圖1中的相同， 因此可獲得與本發(fā)明相似的效果。凸極50a、50ca、50cb位于相同位置并且僅凸極50b以二分之一間距P布置的結(jié) 構(gòu)，或者凸極50b、50ca、50cb位于相同位置并且僅凸極50a以二分之一間距P布置的結(jié)構(gòu)， 同樣如此。如上所述，布置在動(dòng)子51的移動(dòng)方向上的各個(gè)定子52的凸極50的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生與 本發(fā)明相似的效果，因而這種結(jié)構(gòu)包含在本發(fā)明內(nèi)。雖在所有前述實(shí)施例中已給出關(guān)于具有如圖1和圖6所示的結(jié)構(gòu)的動(dòng)子51的直 線電動(dòng)機(jī)的說(shuō)明，但動(dòng)子51的結(jié)構(gòu)不限于此。本發(fā)明適用于具有與圖1和圖6示出的不同 類型的動(dòng)子51結(jié)構(gòu)的直線電動(dòng)機(jī)，只要定子52的形狀相同。
權(quán)利要求
一種直線電動(dòng)機(jī)，包括兩個(gè)定子，其平行延伸并且具有以預(yù)定的間距布置在相反面上的凸極；動(dòng)子，其具有三種動(dòng)子塊，所述動(dòng)子塊由構(gòu)成三相磁極的三相交流線圈和永久磁鐵組成，所述永久磁鐵以交替極性布置在與所述兩個(gè)定子中的每一個(gè)相對(duì)的所述動(dòng)子塊的兩個(gè)表面上，所述動(dòng)子能夠在所述兩個(gè)定子之間沿所述定子延伸的方向移動(dòng)；其中多個(gè)直線電動(dòng)機(jī)相對(duì)于所述動(dòng)子的移動(dòng)方向平行布置；并且設(shè)置在相鄰動(dòng)子之間的所述兩個(gè)定子整體形成，以使所述兩個(gè)定子在與所述動(dòng)子相對(duì)的兩個(gè)表面上具有所述凸極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直線電動(dòng)機(jī)，進(jìn)一步包括底座，其與所述定子的底面接觸以固定所述定子；兩個(gè)定子安裝構(gòu)件，其設(shè)置于在與所述動(dòng)子的移動(dòng)方向垂直的方向上位于外側(cè)的最外 側(cè)定子的外側(cè)；所述最外側(cè)定子在是平行布置的所述多個(gè)直線電動(dòng)機(jī)的最外側(cè)的兩個(gè)直線 電動(dòng)機(jī)的定子；所述兩個(gè)定子安裝構(gòu)件向上延伸到與從所述底座到所述最外側(cè)定子的頂面 的高度基本一致的高度；以及兩個(gè)板狀支承件，其連接并固定到所述最外側(cè)定子的頂面和所述兩個(gè)定子安裝構(gòu)件的 頂面；其中所述最外側(cè)定子在其底面固定到所述底座，并通過(guò)所述板狀支承件在所述定子安裝構(gòu) 件的頂面上固定到所述定子安裝構(gòu)件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直線電動(dòng)機(jī)，其中所述最外側(cè)定子是平行布置的所述多個(gè)直線電動(dòng)機(jī)的最外側(cè)的兩個(gè)直線電動(dòng)機(jī)的定 子，并且在與所述動(dòng)子的移動(dòng)方向垂直的方向上位于外側(cè)，所述最外側(cè)定子具有與所述整 體形成的定子相同的形狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直線電動(dòng)機(jī)，其中所述整體形成的定子是位于平行布置的多個(gè)直線電動(dòng)機(jī)的最外側(cè)的兩個(gè)直線電動(dòng)機(jī) 的定子，并且被形成為使其在與所述動(dòng)子的移動(dòng)方向垂直的方向上的寬度小于位于相對(duì)于 所述動(dòng)子的移動(dòng)方向的外側(cè)的最外側(cè)定子。
全文摘要
當(dāng)多個(gè)直線電動(dòng)機(jī)沿動(dòng)子的移動(dòng)方向平行布置時(shí)會(huì)存在直線電動(dòng)機(jī)的安裝面積變大的問(wèn)題。在本直線電動(dòng)機(jī)中，設(shè)置在相鄰的動(dòng)子51a、51b之間的定子整體形成。整體形成的定子52c在相對(duì)所述動(dòng)子51a、51b的兩個(gè)表面中的每個(gè)表面上具有凸極50。結(jié)果，與多個(gè)直線電動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)單地相對(duì)于動(dòng)子的移動(dòng)方向平行布置的情況相比，可減小安裝面積。
文檔編號(hào)H02K41/03GK101826786SQ20101012831
公開(kāi)日2010年9月8日 申請(qǐng)日期2010年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月6日
發(fā)明者川井庸市 申請(qǐng)人:大隈株式會(huì)社