直線電的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供直線電機(jī)，可利用簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)來檢測(cè)突極相對(duì)于電樞的相對(duì)位置。直線電機(jī)(1)具備隔著空隙彼此相對(duì)的定子(3)以及電樞(2)。定子(3)呈以垂直于與電樞(2)相對(duì)的相對(duì)方向的方式延伸的長(zhǎng)條形狀，具有沿著該長(zhǎng)條形狀的長(zhǎng)度方向排列且分別向電樞(2)側(cè)突出的多個(gè)突極(3b)。電樞(2)具有：構(gòu)成向定子(3)側(cè)突出的齒(6)的電樞鐵心(4)、纏繞于齒(6)上的電樞繞組(7)、以沿著定子(3)的長(zhǎng)度方向排列的方式設(shè)置在齒(6)的前端側(cè)的多個(gè)永久磁鐵(8)以及檢測(cè)由永久磁鐵(8)產(chǎn)生并通過突極(3b)的磁場(chǎng)的磁場(chǎng)傳感器(10)。
【專利說明】直線電機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及直線電機(jī)。

【背景技術(shù)】
[0002]直線電機(jī)具備隔著空隙而彼此相對(duì)的電樞以及長(zhǎng)條的定子，沿著定子的長(zhǎng)度方向產(chǎn)生電樞以及定子的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。作為一種這樣的直線電機(jī)，公開了如下這樣的電機(jī):在電樞上設(shè)置電樞鐵心、電樞繞組以及多個(gè)永久磁鐵，在定子中設(shè)置有多個(gè)突極(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。電樞鐵心構(gòu)成向定子側(cè)突出的齒，電樞繞組纏繞于齒上。多個(gè)永久磁鐵設(shè)置在齒的前端側(cè)，被配置為沿著定子的長(zhǎng)度方向排列。多個(gè)突極沿著定子的長(zhǎng)度方向排列，并且分別向電樞側(cè)突出。電樞使電樞鐵心、電樞繞組以及永久磁鐵協(xié)調(diào)動(dòng)作來產(chǎn)生行進(jìn)磁場(chǎng)。通過該行進(jìn)磁場(chǎng)作用于定子的突極來產(chǎn)生上述相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
[0003]專利文獻(xiàn)1:日本特開2009-219199號(hào)公報(bào)
[0004]在上述的直線電機(jī)中，需要檢測(cè)突極相對(duì)于電樞的相對(duì)位置并與突極的位置相應(yīng)地產(chǎn)生行進(jìn)磁場(chǎng)。但是，突極不是永久磁鐵這樣的磁場(chǎng)產(chǎn)生要素，所以無法根據(jù)從定子側(cè)產(chǎn)生的磁場(chǎng)來檢測(cè)突極的相對(duì)位置。因此，難以通過采用磁場(chǎng)傳感器的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)來檢測(cè)突極的相對(duì)位置。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]因此，本發(fā)明的目的是提供可利用簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)來檢測(cè)突極相對(duì)于電樞的相對(duì)位置的直線電機(jī)。
[0006]本發(fā)明的直線電機(jī)具備隔著空隙彼此相對(duì)的定子以及電樞，其中，定子呈以交叉于與電樞相對(duì)的相對(duì)方向的方式延伸的長(zhǎng)條形狀，具有沿著該長(zhǎng)條形狀的長(zhǎng)度方向排列且分別向電樞側(cè)突出的多個(gè)突極，電樞具有:電樞鐵心，其構(gòu)成向定子側(cè)突出的齒；電樞繞組，其纏繞在齒上；多個(gè)永久磁鐵，它們以沿著定子的長(zhǎng)度方向排列的方式設(shè)置在齒的前端側(cè)；以及磁場(chǎng)傳感器，其檢測(cè)由永久磁鐵產(chǎn)生并通過突極的磁場(chǎng)。
[0007]發(fā)明效果
[0008]根據(jù)本發(fā)明，可利用簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)來檢測(cè)突極相對(duì)于電樞的相對(duì)位置。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是示出本實(shí)施方式的直線電機(jī)的概要結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0010]圖2是沿著圖1的I1-1I線的剖視圖。
[0011]圖3是圖1的直線電機(jī)的側(cè)視圖。
[0012]圖4是示意性地示出由突極導(dǎo)入磁場(chǎng)傳感器的磁場(chǎng)的放大圖。
[0013]圖5是示出磁場(chǎng)傳感器的其它配置例的側(cè)視圖。
[0014]圖6是示出磁場(chǎng)傳感器的另一配置例的剖視圖。
[0015]標(biāo)號(hào)說明
[0016]I…直線電機(jī)，2…電樞,3…定子,3b…突極,4…電樞鐵心,6…齒,7…電樞繞組，8…永久磁鐵，10…磁場(chǎng)傳感器，11…連結(jié)部件,20…測(cè)量部。

【具體實(shí)施方式】
[0017]以下，參照附圖來詳細(xì)地說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。在說明中，對(duì)同一要素或具有同一功能的要素標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)，并省略重復(fù)的說明。
[0018]本實(shí)施方式的直線電機(jī)I例如在各種制造裝置或加工裝置等FA設(shè)備中，可用于工作臺(tái)進(jìn)給等。如圖1以及圖2所示，直線電機(jī)I具備彼此隔著空隙相對(duì)的電樞2以及定子3。定子3呈以垂直于與電樞2相對(duì)的相對(duì)方向的方式延伸的長(zhǎng)條形狀，并固定在設(shè)置對(duì)象(例如FA設(shè)備的主體部)上。直線引導(dǎo)件(未圖示)以使電樞2沿著定子3的長(zhǎng)度方向自由移動(dòng)的方式支持電樞2。電樞2固定在驅(qū)動(dòng)對(duì)象(例如FA設(shè)備的工作臺(tái))上。直線電機(jī)I通過沿著定子3的長(zhǎng)度方向產(chǎn)生電樞2相對(duì)于定子3的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來輸送驅(qū)動(dòng)對(duì)象。此夕卜，也可將電樞2固定在設(shè)置對(duì)象上,將定子3固定在驅(qū)動(dòng)對(duì)象上。在此情況下,直線電機(jī)I通過產(chǎn)生定子3相對(duì)于電樞2的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來輸送驅(qū)動(dòng)對(duì)象。
[0019]接著，詳細(xì)說明定子3以及電樞2的結(jié)構(gòu)。在說明中，“上下”、“前后”以及“左右”表示設(shè)電樞2側(cè)為上側(cè)、設(shè)定子3側(cè)為下側(cè)、設(shè)定子3的一端側(cè)為前側(cè)時(shí)的方向。
[0020]定子3具有磁軛3a和多個(gè)突極3b。磁軛3a呈沿著前后方向延伸并且沿著左右方向拓寬的帶狀。多個(gè)突極3b沿著前后方向排列，并且分別從磁軛3a向上側(cè)突出。突極3b沿著左右方向延伸并呈梯形的截面形狀。突極3b的截面形狀不限于梯形，例如也可以是矩形或半圓形。
[0021]定子3由例如3%硅鐵等鐵類的軟磁性材料構(gòu)成。定子3可以是沿著左右方向?qū)盈B硅鋼板等電磁鋼板而構(gòu)成的，也可以是使軟磁性復(fù)合材料(SMC)壓縮成形而構(gòu)成的，還可以是利用鐵類的構(gòu)造材料形成為一體。
[0022]電樞2具有電樞鐵心4、6組電樞繞組7、12個(gè)永久磁鐵8和6個(gè)磁場(chǎng)傳感器10。
[0023]電樞鐵心4具有磁軛5和6個(gè)位置的齒6。磁軛5呈沿著前后方向延伸并且沿著左右方向拓寬的平板狀。6個(gè)位置的齒6沿著前后方向排列并且分別從磁軛5向下側(cè)突出。
[0024]電樞鐵心4例如由3%硅鐵等鐵類的軟磁性材料構(gòu)成。電樞鐵心4可以是沿著左右方向?qū)盈B硅鋼板等電磁鋼板而構(gòu)成的，也可以是使軟磁性復(fù)合材料(SMC)壓縮成形而構(gòu)成的。
[0025]6組電樞繞組7分別纏繞在6個(gè)位置的齒6上。對(duì)纏繞在最前端的齒6A上的電樞繞組7A、纏繞在從前數(shù)第3個(gè)齒6C上的電樞繞組7C和纏繞在從前數(shù)第5個(gè)齒6E上的電樞繞組7E分別提供相位彼此相差1/3周期的3相交流。以下，將對(duì)電樞繞組7A提供的交流稱為“U相交流”，將對(duì)電樞繞組7C提供的交流稱為“V相交流”，將對(duì)電樞繞組7E提供的交流稱為“W相交流”。
[0026]對(duì)纏繞在從前數(shù)第2個(gè)齒6B上的電樞繞組7B、纏繞在從前數(shù)第4個(gè)齒6D上的電樞繞組7D和纏繞在從前數(shù)第6個(gè)齒6F上的電樞繞組7F分別提供W相交流、U相交流和V相交流。對(duì)電樞繞組7D、7F、7B的交流的供給方向相對(duì)于對(duì)電樞繞組7A、7C、7E的交流的供給方向分別相反。
[0027]電樞鐵心4以及電樞繞組7利用模塑材料P進(jìn)行一體化而構(gòu)成電磁鐵單元9。模塑材料Pl例如是環(huán)氧類樹脂。電磁鐵單元9具有在前后方向上延伸的長(zhǎng)方體形狀。電磁鐵單元9的下表面9a與齒6的前端面(下端面)大致共面。
[0028]12個(gè)永久磁鐵8在沿著前后方向排列的狀態(tài)下通過粘接等固定到電磁鐵單元9的下表面9a。各個(gè)永久磁鐵8沿著左右方向延伸，呈矩形的截面形狀。6個(gè)永久磁鐵8A被配置成下側(cè)為S極、上側(cè)為N極。剩余的6個(gè)永久磁鐵8B被配置成下側(cè)為N極、上側(cè)為S極。永久磁鐵8A和永久磁鐵8B交替地排列，永久磁鐵8A、8B成對(duì)地位于各齒6處。S卩，在各個(gè)齒6的前端側(cè)設(shè)置有沿著前后方向排列的一對(duì)永久磁鐵8A、8B。
[0029]如圖2以及圖3所示，磁場(chǎng)傳感器10在左右方向(定子3的寬度方向)上，配置在永久磁鐵8的外側(cè)。6個(gè)磁場(chǎng)傳感器10被配置為，在前后方向上，與齒6D的前端側(cè)的永久磁鐵8A、8B、齒6E的前端側(cè)的永久磁鐵8A、8B、齒6F的前端側(cè)的永久磁鐵8A、8B分別對(duì)應(yīng)。即，2個(gè)磁場(chǎng)傳感器10與接受U相交流的電樞繞組7D對(duì)應(yīng)。2個(gè)磁場(chǎng)傳感器10與接受W相交流的電樞繞組7E對(duì)應(yīng)。剩余的2個(gè)磁場(chǎng)傳感器10與接受V相交流的電樞繞組7F對(duì)應(yīng)。這樣，針對(duì)3相交流的每一相各配置兩個(gè)磁場(chǎng)傳感器10。在此狀態(tài)下，磁場(chǎng)傳感器10固定于電磁鐵單元9上。
[0030]磁場(chǎng)傳感器10例如是霍爾元件或內(nèi)置霍爾元件的霍爾1C，檢測(cè)磁場(chǎng)。磁場(chǎng)傳感器10的感磁面1a面向上側(cè)以及下側(cè)。感磁面1a是與可利用磁場(chǎng)傳感器10檢測(cè)出的磁場(chǎng)的方向交叉的面。
[0031]左右方向上的突極3b的寬Wl大于左右方向上的齒6以及永久磁鐵8的寬W2。在左右方向上，突極3b的端部相對(duì)于永久磁鐵8的端部向外側(cè)伸出，位于磁場(chǎng)傳感器10的下方。磁場(chǎng)傳感器10的感磁面1a從上側(cè)與突極3b相對(duì)。
[0032]在這樣的直線電機(jī)I中，利用電樞2的電樞鐵心4、電樞繞組7以及永久磁鐵8的協(xié)調(diào)動(dòng)作產(chǎn)生行進(jìn)磁場(chǎng)，并通過該行進(jìn)磁場(chǎng)作用于突極3b來產(chǎn)生推力。利用該推力，沿著定子3的長(zhǎng)度方向產(chǎn)生電樞2以及定子3的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
[0033]為了產(chǎn)生期望的推力，需要檢測(cè)突極3b相對(duì)于電樞2的相對(duì)位置并與突極3b的位置相應(yīng)地產(chǎn)生行進(jìn)磁場(chǎng)。如圖4所示，通過永久磁鐵8產(chǎn)生的磁場(chǎng)M的一部分也可以用作磁場(chǎng)傳感器10的檢測(cè)對(duì)象。詳細(xì)地說,在左右方向上的永久磁鐵8的端部產(chǎn)生的磁場(chǎng)Ma可用作檢測(cè)對(duì)象。
[0034]在永久磁鐵8B的端部,產(chǎn)生從永久磁鐵8B向下側(cè)發(fā)出的磁場(chǎng)Ma。該磁場(chǎng)Ma被突極3b導(dǎo)入磁場(chǎng)傳感器10側(cè)，從下側(cè)向上側(cè)通過磁場(chǎng)傳感器10的感磁面10a。另一方面，在永久磁鐵8A的端部,產(chǎn)生從下側(cè)進(jìn)入永久磁鐵8A的磁場(chǎng)Ma。該磁場(chǎng)Ma被突極3b導(dǎo)入磁場(chǎng)傳感器10側(cè)，從上側(cè)向下側(cè)通過磁場(chǎng)傳感器10的感磁面10a。
[0035]這樣，因?yàn)樽鳛闄z測(cè)對(duì)象的磁場(chǎng)被突極3b導(dǎo)入磁場(chǎng)傳感器10側(cè)，所以隨著突極3b接近于永久磁鐵8，由磁場(chǎng)傳感器10檢測(cè)到的磁場(chǎng)變強(qiáng)。因此，可根據(jù)由磁場(chǎng)傳感器10檢測(cè)到的磁場(chǎng)的強(qiáng)度來檢測(cè)突極3b相對(duì)于永久磁鐵8的相對(duì)位置。因此，可通過采用磁場(chǎng)傳感器10的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)來檢測(cè)突極3b相對(duì)于電樞2的相對(duì)位置。此外，在作為檢測(cè)對(duì)象的磁場(chǎng)的產(chǎn)生過程中，兼用了用于產(chǎn)生行進(jìn)磁場(chǎng)的永久磁鐵8。這也有助于檢測(cè)突極3b的相對(duì)位置的結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化。
[0036]磁場(chǎng)傳感器10被配置成隔著空隙與突極3b相對(duì)。因此，可利用突極3b將由永久磁鐵8產(chǎn)生的磁場(chǎng)更高效地導(dǎo)入磁場(chǎng)傳感器10側(cè)，并能夠更高靈敏度地檢測(cè)突極3b相對(duì)于永久磁鐵8的相對(duì)位置。
[0037]此外，使磁場(chǎng)傳感器10與突極3b相對(duì)的方式不限于上述情況。圖5示出以從左右方向的外側(cè)與突極3b相對(duì)的方式配置磁場(chǎng)傳感器10的例子。在此情況下，不需要左右方向的突極3b的寬度大于齒6以及永久磁鐵8的寬度W2。因此，在圖5的例子中，突極3b的寬度Wl等于齒6以及永久磁鐵8的寬度W2。磁場(chǎng)傳感器10在左右方向，位于突極3b的外側(cè)，并且位于與突極3b對(duì)應(yīng)的高度。磁場(chǎng)傳感器10的感磁面1a面向左側(cè)以及右側(cè)。在此狀態(tài)下，磁場(chǎng)傳感器10經(jīng)由連結(jié)部件11固定到電樞鐵心4上。連結(jié)部件11例如由鐵類的軟磁性材料構(gòu)成。
[0038]根據(jù)此例，可有效地利用突極3b的側(cè)面，來檢測(cè)突極3b相對(duì)于永久磁鐵8的相對(duì)位置。另外，因?yàn)榭蓪⑦B結(jié)部件11用作磁場(chǎng)的路徑，所以能夠?qū)⒂捎谰么盆F8產(chǎn)生的磁場(chǎng)更高效地導(dǎo)入磁場(chǎng)傳感器10，能夠更高靈敏度地檢測(cè)突極3b相對(duì)于永久磁鐵8的相對(duì)位置。
[0039]磁場(chǎng)傳感器10被配置成在前后方向上與至少一個(gè)永久磁鐵8對(duì)應(yīng)，并且在左右方向上配置在該永久磁鐵8的外側(cè)。因此，在電樞2以及定子3進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向上，磁場(chǎng)傳感器10不會(huì)向電樞2的外側(cè)伸出，所以能夠防止由于設(shè)置磁場(chǎng)傳感器10導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)行程的降低。
[0040]在左右方向上，突極3b的端部相對(duì)于永久磁鐵8的端部向外側(cè)伸出，磁場(chǎng)傳感器10從電樞2側(cè)與突極3b相對(duì)。因此，能夠?qū)⒋艌?chǎng)傳感器10配置在永久磁鐵8的附近，并且使其與突極3b相對(duì)。因此，能夠更高效地將由永久磁鐵8產(chǎn)生的磁場(chǎng)導(dǎo)入磁場(chǎng)傳感器10，更高靈敏度地檢測(cè)突極相對(duì)于永久磁鐵8的相對(duì)位置。
[0041]直線電機(jī)I具備在前后方向上排列的多個(gè)磁場(chǎng)傳感器10。因此，通過采用多個(gè)磁場(chǎng)傳感器10，能夠更高精度地檢測(cè)突極3b相對(duì)于電樞2的相對(duì)位置。
[0042]電樞2具有在前后方向上排列的多個(gè)齒6和分別纏繞于多個(gè)齒6上并分別接受多相交流的多個(gè)電樞繞組7，磁場(chǎng)傳感器10按照交流的每一相進(jìn)行配置。因此，能夠高精度地檢測(cè)突極3b接近于哪一相的電樞繞組7，能夠使行進(jìn)磁場(chǎng)更可靠地與突極3b的位置對(duì)應(yīng)。
[0043]此外，針對(duì)交流的每一相配置磁場(chǎng)傳感器10的方式不限于上述情況。圖6示出針對(duì)交流的每一相配置3個(gè)磁場(chǎng)傳感器10的例子。在此例中，3個(gè)磁場(chǎng)傳感器10配置成與齒6C的前端側(cè)的永久磁鐵8B、齒6D的前端側(cè)的永久磁鐵8A、齒6E的前端側(cè)的永久磁鐵8B分別對(duì)應(yīng)。即，I個(gè)磁場(chǎng)傳感器10與接受V相交流的電樞繞組7C對(duì)應(yīng)。I個(gè)磁場(chǎng)傳感器10與接受U相交流的電樞繞組7D對(duì)應(yīng)。剩余的I個(gè)磁場(chǎng)傳感器10與接受W相交流的電樞繞組7E對(duì)應(yīng)。這樣，針對(duì)3相交流的每一相各配置一個(gè)磁場(chǎng)傳感器10。
[0044]直線電機(jī)I還可以具備根據(jù)磁場(chǎng)傳感器10的輸出來測(cè)量電樞2與定子3的相對(duì)移動(dòng)量的測(cè)量部20(參照?qǐng)D2)。例如，測(cè)量部20可利由具有取得磁場(chǎng)傳感器10的輸出的端口的計(jì)算機(jī)構(gòu)成。在此情況下，不需要設(shè)置相對(duì)移動(dòng)量的測(cè)量專用的測(cè)量器，因此能夠使利用直線電機(jī)I的裝置簡(jiǎn)化。
[0045]以上，雖然說明了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但本發(fā)明并非被上述實(shí)施方式所限定，在不脫離其主旨的范圍內(nèi)可進(jìn)行各種變更。例如，磁場(chǎng)傳感器10的數(shù)量可以是I個(gè)。另外，可將磁場(chǎng)傳感器10配置為在前后方向上與永久磁鐵8鄰接。齒6的數(shù)量、電樞繞組7的數(shù)量以及3相交流的分配可適當(dāng)進(jìn)行變更。永久磁鐵8的數(shù)量以及配置也可適當(dāng)變更。對(duì)電樞繞組I提供的交流并非僅限于3相。只要是能持續(xù)產(chǎn)生推力的結(jié)構(gòu)，則可以是單相、2相或4相以上。
【權(quán)利要求】
1.一種直線電機(jī)，其具備隔著空隙彼此相對(duì)的定子以及電樞，其中， 所述定子呈以交叉于與所述電樞相對(duì)的相對(duì)方向的方式延伸的長(zhǎng)條形狀，具有沿著該長(zhǎng)條形狀的長(zhǎng)度方向排列且分別向所述電樞側(cè)突出的多個(gè)突極， 所述電樞具有: 電樞鐵心，其構(gòu)成向所述定子側(cè)突出的齒； 電樞繞組，其纏繞在所述齒上； 多個(gè)永久磁鐵，它們以沿著所述定子的所述長(zhǎng)度方向排列的方式設(shè)置在所述齒的前端側(cè)；以及 磁場(chǎng)傳感器，其檢測(cè)由所述永久磁鐵產(chǎn)生并通過所述突極的磁場(chǎng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直線電機(jī)，其中， 所述磁場(chǎng)傳感器被配置成隔著空隙與所述突極相對(duì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的直線電機(jī)，其中， 所述磁場(chǎng)傳感器被配置成在所述定子的長(zhǎng)度方向上與至少一個(gè)所述永久磁鐵對(duì)應(yīng)，并且在所述定子的寬度方向上配置在該永久磁鐵的外側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的直線電機(jī)，其中， 在所述定子的寬度方向上，所述突極的端部相對(duì)于所述永久磁鐵的端部向外側(cè)伸出，所述磁場(chǎng)傳感器從所述電樞側(cè)與所述突極相對(duì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的直線電機(jī)，其中， 所述磁場(chǎng)傳感器從所述定子的寬度方向的外側(cè)與所述突極相對(duì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1?5中的任意一項(xiàng)所述的直線電機(jī)，其中， 所述磁場(chǎng)傳感器經(jīng)由由軟磁性材料構(gòu)成的連結(jié)部件固定在所述電樞鐵心上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1?6中的任意一項(xiàng)所述的直線電機(jī)，其中， 該直線電機(jī)具備在所述定子的長(zhǎng)度方向上排列的多個(gè)所述磁場(chǎng)傳感器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的直線電機(jī)，其中， 所述電樞具有在所述定子的長(zhǎng)度方向上排列的多個(gè)所述齒、和分別纏繞在多個(gè)所述齒上并分別接受多相交流的多個(gè)所述電樞繞組， 所述磁場(chǎng)傳感器按照所述交流的每一相進(jìn)行配置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1?8中的任意一項(xiàng)所述的直線電機(jī)，其中， 該直線電機(jī)還具備測(cè)量部，該測(cè)量部根據(jù)所述磁場(chǎng)傳感器的輸出來測(cè)量所述電樞與所述定子的相對(duì)移動(dòng)量。
【文檔編號(hào)】H02K41/03GK104348332SQ201410363742
【公開日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2014年7月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月29日
【發(fā)明者】牧野省吾, 大戶基道, 有永雄司 申請(qǐng)人:株式會(huì)社安川電機(jī)