多头型无芯直线电机制造技术

本发明专利技术提供一种多头型无芯直线电机。该多头型无芯直线电机包括：具有多个永久磁铁（６）的永久磁铁磁场，该多个永久磁铁以磁极交替不同的方式排列；以及具有多个电枢线圈（３）的电枢，该多个电枢线圈集中卷绕且３相连接，所述电枢和所述永久磁铁磁场中的任一方构成为动子（１），另一方构成为定子（４），并且在同一个所述定子（４）上排列配置有多个所述动子（１），分别驱动所述多个动子（１），其中，所述多个动子由所述永久磁铁的磁极数和所述电枢线圈的圈数确定的关系分别不同的大推力动子和小推力动子构成。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及多头型无芯直线电机。
技术介绍
作为搭载在玻璃基板输送装置、半导体制造装置或者工作机械等的工作台上 的用作进给装置的无芯直线电机，例如，如2010年8月3日公开的日本专利公报特开 2001-211630号公报所示，提出了这样的多头样式的无芯直线电机通过在同一定子上排 列配置多个相同尺寸的动子，来分别驱动这多个动子。在这种多头样式的无芯直线电机中，构成电枢的动子由动子基座和集中卷绕且3 相连接的多个电枢线圈构成。另一方面，构成磁场的定子隔着磁隙与电枢相对配置，并且由 磁场轭和多个永久磁铁构成，该多个永久磁铁设置成朝着该磁场轭的长度方向(即所谓的 直线方向)磁极交替不同。在这样的结构中，可以在同一定子上配置相同尺寸的多个动子， 使搭载在动子上的工件分别动作。这里，对于多头样式的无芯直线电机的动子的结构，在后文详细叙述。例如，提出 了这样的直线电机，基本上将由永久磁铁磁场的磁极数P和电枢线圈数M确定的关系为P =4、M = 3的组合构成为1组，此时，直线电机由小推力动子构成的1组、以及由相当于该 小推力动子的长度的2倍的大推力动子构成的2组构成，从而可根据所需推力不同的工件 来确定具有相同组合的动子的长度。这样，在多头样式的直线电机中，将最小单位的磁极数 和线圈数的组合设为1组，根据各动子的所需推力来改变动子的组数，由此实现应对。然而，在现有的直线电机的动子配置中，在各动子的所需推力存在较大的差(例 如大推力动子为1000N、小推力动子为100N)的情况下，很难应对。具体地说，当将大推力 动子的组合组数设为2时，小推力动子被限定为1组结构，成为过剩规格的电机，存在电机 尺寸白白增大的问题。并且，尽管考虑了根据小推力动子进行设计并将小推力动子构成为 1组结构、将大推力动子构成为10组结构的方法，然而由于极距窄而使磁场磁通泄漏多，成 为低效率的电机设计，存在不能实现电机小型化的问题。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述问题而完成的，本专利技术的目的在于提供一种多头型无芯直线电 机，即使搭载在直线电机动子上的多个工件的所需推力存在较大的差，该多头型无芯直线 电机也能使尺寸小型化到极限。本专利技术的第一个方面是一种多头型无芯直线电机，该多头型无芯直线电机包括 具有多个永久磁铁的永久磁铁磁场，该多个永久磁铁朝直线方向以磁极交替不同的方式排 列；以及具有多个电枢线圈的电枢，该多个电枢线圈隔着磁隙与所述永久磁铁磁场相对配 置，并且集中卷绕且3相连接，所述电枢和所述永久磁铁磁场中的任一方构成为动子，另一 方构成为定子，并且在同一个所述定子上排列配置有多个所述动子，由此相对于所述定子 分别驱动所述多个动子，其中，所述多个动子由所述永久磁铁的磁极数和所述电枢线圈的圈数所确定的关系分别不同的大推力动子和小推力动子构成。根据专利技术的多头型无芯直线电机，由于在同一定子上配置磁极数和线圈数的组合 不同的多个动子，因此即使在多个工件的所需推力存在较大差的情况下，也能使尺寸小型 化到极限，进而可实现装置的小型化。附图说明下面参照附图对本专利技术进行详细说明，其中图1A是示出第1实施方式的多头型无芯直线电机的侧视图。图1B是图1A的正视图。图2A是示出第2实施方式的多头型无芯直线电机的侧视图。图2B是图2A的正视图。图3是对图2A的小推力动子和定子的配置进行放大后的俯视截面图，其中左边的 是对第一实施方式的说明，右边的是对第二实施方式的说明。图4A是示出第3实施方式的多头型无芯直线电机的侧视图。图4B是图4A的正视图。图5是对图4A的小推力动子和定子的配置进行放大后的俯视截面图，其中左边的 是对现有技术的说明，右边的是对第三实施方式的说明。图6A是示出第4实施方式的多头型无芯直线电机的侧视图。图6B是图6A的正视图。图7是对图6A的小推力动子和定子的配置进行放大后的俯视截面图，其中左边的 是对现有技术的说明，右边的是对第四实施方式的说明。图8A是示出第5实施方式的多头型无芯直线电机的侧视图。图8B是图8A的正视图。图9A是示出第6实施方式的多头型无芯直线电机的侧视图。图9B是图9A的正视图。图10A是示出第7实施方式的多头型无芯直线电机的侧视图。图10B是图10A的正视图。图11A是示出第8实施方式的多头型无芯直线电机的侧视图。图11B是图11A的正视图。图12示出本实施方式中共同的工件搭载对象的各动子的电机特性和根据该电机 特性计算出的要求的所需推力的比较表，在各实施方式中，示出了设大推力动子的电机特 性为100%的情况。另外，在各实施方式中，大推力动子和小推力动子所使用的线圈设为同 一导体直径，各相线圈数为多个的情况下设为并列连接。这里，图中的A为大推力动子，B为 小推力动子，L为动子长度。此外，电机特性中Cw表示绕组系数、Nw表示匝数、V表示感应 电压、Rw表示绕组电阻、Cm表示电机常数、P表示最大推力。具体实施例方式以下，根据附图说明本专利技术的实施方式。第1实施方式图1A是示出第1实施方式的多头型无芯直线电机的侧视图，图1B是图1A的正视 图。另外，对于本实施方式与现有技术相同的构成要素附上相同标号并省略其说明，对不同 点进行说明。并且，图示直线电机构成为动子为电枢、定子为磁场，对此进行描述。在图1A中，11a是大推力动子，12b是小推力动子，31a是大推力线圈，32b是小推 力线圈。第1实施方式与现有技术的区别在于，在同一定子4上配置有由多个大推力动子 11a和小推力动子12b构成的动子1，关于这多个大推力动子11a和小推力动子12b，由构成 定子的永久磁铁磁场的磁极数P和构成动子的电枢的线圈数M确定的关系(组合)分别不 同。具体地说，在图1A中，大推力动子11a由与该大推力动子11a对应的永久磁铁磁 场的磁极数P1 =4、电枢线圈数Ml = 3的组合构成，在设极距为ip的情况下，其动子长度 为4 t pXN(N :1，2，3夂)。并且，小推力动子12b由与该小推力动子12b对应的永久磁铁磁 场的磁极数P2 = 2、电枢线圈数M2 = 3的组合构成，其动子长度为2 ip。下面，针对第1实施方式中直线滑块(linear slider)的动子尺寸不同的大推力 动子和小推力动子的所需推力的观点，根据图12进行说明。图12示出本实施方式中共同的 工件搭载对象的各动子的电机特性和根据该电机特性计算出的要求的所需推力的比较表。—般，根据直线滑块的用途，当搭载在各动子上的工件(负荷)大小不同时，对工 件搭载对象的各动子所要求的所需推力会出现差异。g卩，在第1实施方式中，在搭载于图1A所示的大推力动子11a和小推力动子12b 的各方上的搭载工件的所需推力存在较大差的情况下，将配置在同一定子上的大推力动子 11a和小推力动子12b中的永久磁铁磁场的磁极数和电枢线圈数的关系分别设为P1 Ml =4 3、P2 M2 = 2 3，并且将大推力动子11a和小推力动子12b的长度分别变为 4ipXN(N是1以上的整数)、2ip，由此，首先，由于各动子的电枢线圈中的绕组系数(比 率是100%/67%)和绕组匝数(比率是100%/48%)不同，因而感应电压常数(推力常 数的比率是100%/32%)不同。其次，由于各动子的电枢线圈中的绕组间隙不同，因而本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多头型无芯直线电机，该多头型无芯直线电机包括：具有多个永久磁铁的永久磁铁磁场，该多个永久磁铁朝直线方向以磁极交替不同的方式排列；以及具有多个电枢线圈的电枢，该多个电枢线圈隔着磁隙与所述永久磁铁磁场相对配置，并且集中卷绕且３相连接，所述电枢和所述永久磁铁磁场中的任一方构成为动子，另一方构成为定子，并且在同一个所述定子上排列配置有多个所述动子，由此相对于所述定子分别驱动所述多个动子，所述多个动子由所述永久磁铁的磁极数和所述电枢线圈的圈数所确定的关系分别不同的大推力动子和小推力动子构成。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：星俊行，
申请(专利权)人：株式会社安川电机，
类型：发明
国别省市：JP[日本]