致动器、动子和电枢制造技术

本发明专利技术提供一种致动器、以及用于致动器的动子和电枢，所述致动器的全长短，当应用于垂直型致动器时其整体高度低。将截面十字状的动子(1)插入电枢(2)的中央部的十字状的贯通孔来构成致动器(3)。动子(1)中正交的一个平面上设置的第一磁铁(11a)、第三磁铁(11c)和另一个平面上设置的第二磁铁(11b)、第四磁铁(11d)的排列错开励磁周期的四分之一。通过向四个第一～第四驱动线圈(41a～41d)施加电流，在贯通孔产生相位彼此错开90°的独立的交变磁场，由此，即便是相统一集中绕组结构，也能用一个电枢(2)获得在时间上连续的推力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及导出直线运动的致动器、以及使用于该致动器的动子和电枢。
技术介绍
电子电路基板等的开孔机中使用的钻头的垂直移动装置、或取放(抓住零件放在规定的位置)式机器人中的垂直移动机构等，被要求高速移动且高精度定位。因此，以往的将旋转型电机的输出用滚珠螺杆变换成直线运动(垂直运动)这样的方法，由于移动速度慢而不能满足上述要求。因此，对这样的垂直移动，开始使用能直接导出平行运动输出的致动器(直线电机)。例如，以配设有多个平板状永久磁铁的永久磁铁构造体为动子、以具有驱动线圈的电枢为定子的、具有动子贯通定子的结构的致动器被提出(专利文献1)。该专利文献1公开的致动器，具有难以产生使异性磁极间短路的磁通的构造，并且能够通过双极性驱动得到大的最大推力，能提高推力磁动势比。另外，作为现有技术，还公开了包括定子和动子的直线电机，其中，定子上交替配置有磁极不同的多个永久磁铁，动子与该定子隔着磁路气隙配置，并且构成在具有槽的铁芯上缠绕多个线圈而成的电枢(专利文献2)。现有技术文献专利文献【专利文献1】国际公开第2011/118568号【专利文献2】日本特开2002-165433号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题近些年，除了要求提高加工精度，还要求提高刚性，以减小垂直型致动器的弯曲造成的误差。这样的情况下，如果致动器的整体高度高，那么其重心位置也会变高，弯矩造成的动子弯曲变大，成为加工精度变差的原因。因此，在缩短致动器长度来作为垂直型致动器使用时，对降低整体高度、减小移动时的弯矩造成的动子弯曲的要求有所提高。专利文献1中记载的磁铁可动型致动器虽然能得到上述那样优异的推力特性，但是，三相驱动时，由于是各相的电枢串联配置的结构，因此全长变长，当作为垂直型致动器使用时，存在难以降低整体高度的问题。另一方面，作为专利文献2的结构，为了增大推力需要增加线圈的匝数或加粗绕组，结果，动子变大变重，存在推力体积比降低的问题。本专利技术鉴于上述情况而作出，其目的在于提供一种致动器、以及使用于该致动器的动子和电枢，该致动器具有难以产生使异性磁极间短路的磁通的构造，并且仅用一个电枢就能得到在时间上连续的推力。本专利技术的其他目的在于提供一种致动器、以及使用于该致动器的动子和电枢，该致动器无需将各相的电枢串联配置，能够缩短全长，在应用于垂直型致动器时能够降低整体高度，减小动子的弯曲。用于解决课题的手段本专利技术的致动器，其特征在于:在电枢的第一铁芯单元和第二铁芯单元的开口部贯通有动子，所述动子中，在十字状正交的两个平面上分别配设有平板状的多个磁铁，在所述两个平面中的一个平面上，在所述两个平面的交线方向上配置有在厚度方向上被磁化的所述多个磁铁，且相邻的磁铁的磁化方向相反，在所述两个平面中的另一个平面上，在所述交线方向上配置有在厚度方向上被磁化的所述多个磁铁，且相邻的磁铁的磁化方向相反，所述一个平面上的所述多个磁铁的排列和所述另一个平面上的所述多个磁铁的排列在所述交线方向上错开励磁周期的四分之一，所述电枢通过将软质磁性体制的所述第一铁芯单元和软质磁性体制的所述第二铁芯单元夹着软质磁性体制的间隔铁芯单元交替重叠、并在叠合的所述第一铁芯单元和所述第二铁芯单元的芯部设置绕组而成，所述第一铁芯单元被所述动子贯通的十字状的所述开口部划分为四个区域，各划分区域具有与所述开口部对置的两个磁极部、配置在外侧边缘的轭部、和连接该轭部与所述磁极部的所述芯部，所述第二铁芯单元被所述动子贯通的十字状的所述开口部划分为四个区域，各划分区域具有与所述开口部对置的两个磁极部、配置在外侧边缘的轭部、和连接该轭部与所述磁极部的所述芯部，所述第二铁芯单元与所述第一铁芯单元的正反面相反。本专利技术的致动器，在一个电枢内位于两个方向(互相正交的两个方向)上的十字状的间隙产生独立的交变磁场，使这些磁场的相位错开90°，在该十字状的间隙中插入有截面为十字状的动子，该动子上，磁铁的排列在互相正交的两个方向上错开励磁周期的四分之一。因此，即使是相统一集中绕组结构(对同一相的磁极齿用一个驱动线圈统一励磁的结构)，也能用一个电枢获得在时间上连续的推力。相统一集中绕组结构具有绕组电阻低的特征，所以具有铜损小的优点，并且致动器的全长变短。本专利技术的致动器，其特征在于：具有支承固定所述多个磁铁的框架构件。本专利技术的致动器，用框架构件支承固定动子的磁铁。因此，能够可靠地得到磁铁的正确排列。本专利技术的致动器，其特征在于：所述芯部的宽度与厚度的乘积大于所述轭部的宽度与厚度的乘积。本专利技术的致动器，电枢的各划分区域中的芯部的宽度与厚度的乘积大于轭部宽度与厚度的乘积。因此，在芯部也能够获得足够的磁通。本专利技术的致动器，其特征在于：所述第一铁芯单元的相邻的划分区域的轭部通过非磁性材料连接，所述第二铁芯单元的相邻的划分区域的轭部通过非磁性材料连接。本专利技术的致动器，电枢的相邻的划分区域的轭部彼此通过非磁性材料连接。因此，能够可靠地防止相邻的划分区域间的磁短路。本专利技术的动子，用于具有平板状的多个磁铁的致动器，其特征在于：所述多个磁铁分别配设在十字状正交的两个平面上，在所述两个平面中的一个平面上，在所述两个平面的交线方向上配置有在厚度方向上被磁化的所述多个磁铁，且相邻的磁铁的磁化方向相反，在所述两个平面中的另一个平面上，在所述交线方向上配置有在厚度方向上被磁化的所述多个磁铁，且相邻的磁铁的磁化方向相反，所述一个平面上的多个磁铁的排列和所述另一个平面上的多个磁铁的排列在所述交线方向上错开励磁周期的四分之一。本专利技术的电枢，呈立方体状，用于动子贯通的致动器，其特征在于：所述电枢通过将软质磁性体制的第一铁芯单元和软质磁性体制的第二铁芯单元夹着软质磁性体制的间隔铁芯单元交替重叠、并在叠合的所述第一铁芯单元和所述第二铁芯单元的芯部设置绕组而成，所述第一铁芯单元被所述动子贯通的十字状的开口部划分为四个区域，各划分区域具有与所述开口部对置的两个磁极部、配置在外侧边缘的轭部、和连接该轭部与所述磁极部的所述芯部，所述第二铁芯单元被所述动子贯通的十字状的开口部划分为四个区域，各划分区域具有与所述开口部对置的两个磁极部、配置在外侧边缘的轭部、和连接该轭部与所述磁极部的所述芯部，所述第二铁芯单元与所述第一铁芯单元的正反面相反。专利技术的效果本专利技术的致动器，具有难以产生使异性磁极间短路的磁通的构造，并且只用一个电枢就能够获得在时间上连续的推力。由于不需要将各相的电枢串联配置，所以全长短，在应用于垂直型致动器时整体高度低。结果，能够实现整体高度的降低，因此能够减小加在动子上的弯矩，能够减少弯曲，兼顾加工装置的高精度化和小型化。另外，由于能实现小型化，所以可进行高效率的驱动，能够获得大的推力磁动势比。附图说明图1是表示动子的结构的立体图。图2是表示动子中使用的磁铁排列框的结构的立体图。图3A～3C是表示电枢中使用的铁芯单元的平面图。图4是表示电枢铁芯的形状的平面图。图5是表示电枢铁芯的构成方法的立体图。图6是表示电枢中使用的驱动线圈的立体图。图7是表示电枢的结构的立体图。图8是表示致动器的结构的立体图。图9A～9C是表示电枢铁芯中使用的区块单元的立体图。图10是表示电枢铁芯中使用的1/4区块的立体图。图11是表示电枢铁芯的结构的立体图。图12A～12D是表示电枢中发生本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种致动器，其特征在于：在电枢的第一铁芯单元和第二铁芯单元的开口部贯通有动子，所述动子中，在十字状正交的两个平面上分别配设有平板状的多个磁铁，在所述两个平面中的一个平面上，在所述两个平面的交线方向上配置有在厚度方向上被磁化的所述多个磁铁，且相邻的磁铁的磁化方向相反，在所述两个平面中的另一个平面上，在所述交线方向上配置有在厚度方向上被磁化的所述多个磁铁，且相邻的磁铁的磁化方向相反，所述一个平面上的所述多个磁铁的排列和所述另一个平面上的所述多个磁铁的排列在所述交线方向上错开励磁周期的四分之一，所述电枢通过将软质磁性体制的所述第一铁芯单元和软质磁性体制的所述第二铁芯单元夹着软质磁性体制的间隔铁芯单元交替重叠、并在叠合的所述第一铁芯单元和所述第二铁芯单元的芯部设置绕组而成，所述第一铁芯单元被所述动子贯通的十字状的所述开口部划分为四个区域，各划分区域具有与所述开口部对置的两个磁极部、配置在外侧边缘的轭部、和连接该轭部与所述磁极部的所述芯部，所述第二铁芯单元被所述动子贯通的十字状的所述开口部划分为四个区域，各划分区域具有与所述开口部对置的两个磁极部、配置在外侧边缘的轭部、和连接该轭部与所述磁极部的所述芯部，所述第二铁芯单元与所述第一铁芯单元的正反面相反。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.28 JP 2014-0693941.一种致动器，其特征在于：在电枢的第一铁芯单元和第二铁芯单元的开口部贯通有动子，所述动子中，在十字状正交的两个平面上分别配设有平板状的多个磁铁，在所述两个平面中的一个平面上，在所述两个平面的交线方向上配置有在厚度方向上被磁化的所述多个磁铁，且相邻的磁铁的磁化方向相反，在所述两个平面中的另一个平面上，在所述交线方向上配置有在厚度方向上被磁化的所述多个磁铁，且相邻的磁铁的磁化方向相反，所述一个平面上的所述多个磁铁的排列和所述另一个平面上的所述多个磁铁的排列在所述交线方向上错开励磁周期的四分之一，所述电枢通过将软质磁性体制的所述第一铁芯单元和软质磁性体制的所述第二铁芯单元夹着软质磁性体制的间隔铁芯单元交替重叠、并在叠合的所述第一铁芯单元和所述第二铁芯单元的芯部设置绕组而成，所述第一铁芯单元被所述动子贯通的十字状的所述开口部划分为四个区域，各划分区域具有与所述开口部对置的两个磁极部、配置在外侧边缘的轭部、和连接该轭部与所述磁极部的所述芯部，所述第二铁芯单元被所述动子贯通的十字状的所述开口部划分为四个区域，各划分区域具有与所述开口部对置的两个磁极部、配置在外侧边缘的轭部、和连接该轭部与所述磁极部的所述芯部，所述第二铁芯单元与所述第一铁芯单元的正反面相反。2.根据权利要求1所述的致动器，其特征在于：具有支承固定所述多个磁铁的框架构件。3.根据权利要求1或2所述的致动器，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：川上诚，
申请(专利权)人：日立金属株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP