无铁芯型线性马达制造技术

一种无铁芯型线性马达具有高刚度和高散热效果并且重量轻。该无铁芯型线性马达具有固定部分及活动部分，固定部分具有轭铁和设置在轭铁中的永久磁铁组，活动部分可相对于固定部分运动并具有组合的线圈体。第一和第二永久磁铁组的每一永久磁铁组具有沿轭铁纵向的磁铁，将这些磁铁设置成使得不同的磁极沿轭铁纵向交替。另外，在第一和第二永久磁铁组中，每一相反对的永久磁铁具有相同极性。组合线圈体被设置在第一和第二永久磁铁组之间，使之可沿轭铁纵向相对于第一和第二永久磁铁组运动。组合线圈体至少具有三个以多层方式对齐和缠绕成中空形式的线圈。优选组合线圈体还具有配合于线圈的实心部分中的非磁性加强部件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种无铁芯型线性马达(coreless linear motor)。
技术介绍
无铁芯型线性马达是一种线圈不缠绕在铁芯上，即，电枢没有铁芯的线性马达。这种无铁芯型线性马达的优点是没有齿槽效应(cogging)、推力波动小、便于精确控制等。无铁芯型线性马达用于各种领域，例如，工作母机、注塑成型机、和半导体生产设备。在专利文件1、日本专利公开(A)No.2002-165434披露的无铁芯型线性马达中，固定有线圈的保持板被设置在两排直线布置的永久磁铁之间。根据Fleming左手定律，从一排永久磁铁向另一排永久磁铁发出的磁通量和线圈中流动的电流的相互作用形成推力。因为线圈没有铁芯，无铁芯型线性马达的可动部件的刚度低。为了提高低的刚度，在保持板的两个表面上平坦地形成不锈钢、FRP(纤维强化塑料，DuPont公司的注册商标)、或其他具有高刚度的非磁性材料，并且通过树脂将线圈固定于其上，以确保可动部件的刚度。然而，在具有所述结构的无铁芯型线性马达中，线圈的保持板位于磁路的磁通量路径中，因此保持板不能制造得太厚。也就是说，在这种将线圈固定到保持板两个表面的无铁芯型线性马达中，保持板越厚，永久磁铁产生的磁通量的利用效率越低，因此，保持板不能制造得太厚，并且这种结构限制了可动部件刚度的提高。采用这种方式，若不能保证保持板中具有足够刚度，将存在驱动无铁芯型线性马达时容易产生振动并且不能提高控制回路增益的缺点。在上面所说明的无铁芯型线性马达中，构成电枢的线圈由具有低导热率的树脂固定于保持板上，并且保持板由不锈钢或其他具有低导热率的材料形成，于是由于线圈产生的热量使无铁芯型线性马达内部的温度容易升高。因此，由于温度变化，使得无铁芯型线性马达各部件的位置发生偏移。结果，很难保证无铁芯型线性马达的定位精度。从散热的观点出发，优选使用铝合金或其他高导热率的金属作为保持板，但是与不锈钢等相比，高导热率的金属电阻低，因此，驱动线性马达时，可能产生比使用不锈钢的情况大得多的感应电流。由于感应电流和磁铁的磁通量的相互作用，可产生与推力方向相反的力，并且推力相对于线性马达中的可动部件的脉动变大。从所述观点看，铝合金或其他高导热率的金属不适于用作保持板。专利文件1日本专利公开(A)No.2002-165434。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种无铁芯型线性马达，这种无铁芯型线性马达可提高电枢的刚度并且能够抑制由电枢线圈产生的热量引起的温度升高。本专利技术另一目的是减轻所述无铁芯型线性马达的重量。本专利技术的无铁芯型线性马达包括固定部件和相对于固定部件可相对运动的可动部件。在本专利技术第一方面的无铁芯型线性马达中，固定部件具有轭铁和固定于轭铁上的永久磁铁组，可动部件具有线圈组件。具有线圈组件的可动部件可在永久磁铁组之间运动。在本专利技术第二方面的无铁芯型线性马达中，可动部件具有轭铁和设置在轭铁中的永久磁铁组。固定部件具有线圈组件。永久磁铁组和具有轭铁的可动部件沿线圈组件的纵向运动。轭铁具有横过(across)第一距离彼此面对并由磁性材料形成的第一和第二相向轭铁部分，以及连接第一和第二相向轭铁部分的第一端的连接轭铁部分。永久磁铁组包括设置成面对第一和第二相向轭铁部分的相向表面的第一组和第二组永久磁铁。第一组和第二组永久磁铁中的每一组沿轭铁纵向具有多个磁铁。在第一组和第二组永久磁铁中的每一组的多个磁铁中，沿轭铁纵向彼此面对的磁铁的磁极彼此是不同的，而沿轭铁纵向的永久磁铁的磁极是相同的。线圈组件具有至少三个线圈，这些线圈被安排成可相对于第一组和第二组永久磁铁沿所述轭铁纵向在第一组和第二组永久磁铁之间运动。至少三个线圈被稳固地设置和缠绕成多层，然后通过粘合剂固定。相邻线圈的端面经由电绝缘部件彼此连接。优选线圈组件还包括插入线圈的实心部分中的非磁性加强部件。更优选的是，在加强部件内侧形成冷却剂可通过的孔。更优选的是，加强部件被设置成与第一组和第二组永久磁铁隔开精确的距离，借此入射在加强部件表面上的磁通量密度为相向的第一组和第二组永久磁铁表面中心处的磁铁的磁通量密度的1/2或更小。通过以下参考附图作出的说明本专利技术的所述目的和特征以及其他目的和特征将更加清晰。附图说明图1是本专利技术第一实施方式的无铁芯型线性马达结构的透视图；图2是图1所示的无铁芯型线性马达中可动部件结构的透视图；图3是图2所示的可动部件的侧视图；图4是沿垂直于图1所示的无铁芯型线性马达的可动部件和固定部件的直接作用方向的平面的剖视图；图5图解说明了图1所示的无铁芯型线性马达的运行情况；图6是本专利技术第二实施方式的无铁芯型线性马达可动部件结构的透视图；图7图解说明了具有图6所示的可动部件的无铁芯型线性马达的运行情况；图8示出了第二实施方式的无铁芯型线性马达的一种变型；图9的剖视图示出了本专利技术第三实施方式的无铁芯型线性马达结构的一实例；图10的剖视图示出了第三实施方式的无铁芯型线性马达中的加强部件结构的另一实例；图11是本专利技术第四实施方式的无铁芯型线性马达的透视图；图12是图11所示的无铁芯型线性马达的侧视图；图13是沿垂直于图11所示的无铁芯型线性马达的可动部件和固定部件的直接作用方向的平面的剖视图；图14是沿图11所示的无铁芯型线性马达的可动部件和固定部件的水平面方向的剖视图；图15的剖视图示出了图11所示的无铁芯型线性马达中的冷却方法的一实例；图16示出了本专利技术第五实施方式的无铁芯型线性马达的构造；图17示出了本专利技术第六实施方式的无铁芯型线性马达的构造；图18的剖视图示出了图17所示的无铁芯型线性马达的可动部件和固定部件的结构；图19是本专利技术第七实施方式的无铁芯型线性马达结构的透视图；图20是图19所示的无铁芯型线性马达的可动部件结构的透视图；图21是图19所示的无铁芯型线性马达的可动部件断面结构的透视图；。图22是本专利技术第八实施方式的无铁芯型线性马达结构的透视图；图23示出了图19至22所示的无铁芯型线性马达的运行情况；图24是本专利技术第九实施方式的无铁芯型线性马达结构的透视图；图25示出了图24所示的无铁芯型线性马达的运行情况；图26示出了第九实施方式的变型；图27是本专利技术第十实施方式的无铁芯型线性马达结构的透视图；图28是本专利技术第十一实施方式的无铁芯型线性马达结构的透视图；图29是图28所示的无铁芯型线性马达的侧剖视图；图30是图28所示的无铁芯型线性马达的剖视图；图31图解说明了图28所示的无铁芯型线性马达的运行情况；图32图解说明了图31所示的无铁芯型线性马达冷却方法的一个实例；图33是本专利技术第十二实施方式的无铁芯型线性马达结构的透视图；图34示出了本专利技术第十二实施方式的无铁芯型线性马达的构造；图35是图34所示的无铁芯型线性马达的可动部件和固定部件结构的剖面图。附图标记说明1、100无铁芯型线性马达2、150可动部件3、30、103线圈组件3A、3B、3C三相线圈 5、50、101固定部件9、109电绝缘部件10、110 保持部件11紧固部件20、120 加强部件25、125 垫片51、151 轭铁51A、51B 第一、第二相向轭铁部分51C 连接轭铁部分60永久磁铁组60A至60D 永久磁铁组具体实施方式下面将参考附图对本专利技术的无铁芯型线性马本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无铁芯型线性马达，包括：固定部件；及相对于所述固定部件相对运动的可动部件；所述固定部件具有轭铁（５１、１５１）和固定于所述轭铁上的永久磁铁组（６０）；所述可动部件（２）具有线圈组件（３，３０）；所述轭铁（５１、１５１）具有横过第一距离彼此面对并由磁性材料形成的第一和第二相向轭铁部分（５１Ａ、５１Ｂ／１５１Ａ、１５１Ｂ）以及连接所述第一和第二相向轭铁部分第一端的连接轭铁部分（５１Ｃ、１５１Ｃ）；所述永久磁铁组（６０）包括被设置成面对所述第一和第二相向轭铁部分（５１Ａ、５１Ｂ／１５１Ａ、１５１Ｂ）的相向表面的第一组和第二组永久磁铁（６０Ａ、６０Ｂ），所述第一组和第二组永久磁铁中的每一组沿所述轭铁纵向具有多个磁铁，在所述第一组和第二组永久磁铁中的每一组的多个磁铁中，沿所述轭铁纵向彼此面对的磁铁的磁极彼此不同，而沿所述轭铁纵向的永久磁铁的磁极相同；所述线圈组件（３、３０）具有至少三个线圈（３Ａ、３Ｂ、３Ｃ），这些线圈被设置成相对于所述第一组和第二组永久磁铁（６０Ａ、６０Ｂ）沿所述轭铁的纵向（Ａ１、Ａ２）在所述第一组和第二组永久磁铁（６０Ａ、６０Ｂ）之间运动；所述至少三个线圈被稳固地设置和缠绕成多层，然后通过粘合剂固定，相邻线圈的端表面经由电绝缘部件彼此连接；所述线圈组件（３、３０）在所述相向的第一组和第二组永久磁铁（６０Ａ、６０Ｂ）之间的空间内沿所述轭铁的纵向（Ａ１、Ａ２）运动。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：森山毅，成吉郁马，星川朋之，
申请(专利权)人：东芝机械株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]