线性电机制造技术

本发明专利技术提供一种线性电机，具有如单极驱动方式那样难以产生导致异极磁极之间短路的磁通的结构，并且可通过进行双极驱动而防止最大推力降低，且推力磁动势比高。动子（1）贯穿定子（2）的中空部而构成本发明专利技术的线性电机（3），其中，在所述动子（1）中，朝可动方向的一个方向磁化的永磁体、软质磁体的磁轭、朝可动方向的另一个方向磁化的永磁体、软质磁体的磁轭依次交替排列，在所述定子（2）中，在与动子（1）相对的两个面上分别呈列状设置有多个磁极齿，驱动线圈（25a）和驱动线圈（25b）分别卷绕由多个磁极齿构成的磁极齿组。

【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通过组合具有多个板状永磁体的动子和具有驱动线圈的定子(定子)而成的线性电机。
技术介绍
电子电路基板的检查装置中的探针(检查用接触元件)的垂直移动机构或取放(将部件拿起并放置于预定的位置)型机器人的垂直移动机构等要求高速移动和高精度定位。因此，诸如通过滚珠丝杆将旋转型电机的输出转换为平行运动(垂直运动)的现有技术中由于移动速度慢而无法满足上述要求。对此，在上述垂直移动中，就利用了可直接取出平行运动输出的线性电机。上述线 性电机包括动子和定子并且使动子贯穿定子，动子是设置有多个板状永磁体的方形的永磁体结构体，定子是具有通电线圈的定子。作为上述线性电机，人们提出了各种方案(例如专利文献1、2、3等)。(现有技术文献)(专利文献)专利文献I :日本特开2002-27729号公报专利文献2 日本特开2002-142437号公报专利文献3 日本特开2005-295708号公报
技术实现思路
(专利技术所要解决的问题)现有的线性电机与滚珠丝杆相比反应虽较快，但因动子的质量较大，虽可确保充分的推力，但无法实现所要求的水平的反应速度。适于高速化的线性电机的结构为可动磁铁型，为了实现小型且具有大推力的线性电机，需要使定子的磁极间距变小。定子的磁极与动子的永磁体的排列周期相应地以特定的比率进行周期性的设置，在各个磁极卷绕有驱动用的线圈。为了提高线性电机的推力密度，需要使磁极间距变小，但在这种个别绕线结构中会有以下问题卷绕的线圈的空间会变窄，伴随线圈的电阻的上升，驱动时的发热会增加。为了要解决该问题，提案有一种利用相位集中卷绕的爪极式定子的线性电机。在该相位集中卷绕方式中，对定子的磁极中同极的部分集中绕线圈以减少线圈的个数，从而确保较大的绕线区域，因此具有使线圈的电阻降低的效果。然而，在该相位集中卷绕方式中，由于一般将成为对极的磁极齿以N极、S极交替的方式配置，因此特别是在使磁极间距变小时，导致相邻的磁极间发生短路的磁通会变多，而无法将从定子产生的磁通有效地施加在动子的永磁体侧。并且，当导致定子的磁极间短路的磁通的比例变大时，最大推力降低从而造成推力体积比降低。曾有人提出一种单极型线性电机以防止上述异极间磁通短路。在该单极型电机中，未采用上述定子的磁极齿交替配置成N极、S极的结构，而采用将同时励磁的极性仅限定为N极或S极。此时，由于成为对极的磁极齿并未存在于定子，因此不会产生短路磁场，从而可提高作为比例上限的推力的值。该方式由于结构简单，因此具有可小型化的优点。然而，由于与双极型相比较，永磁体的利用率会变为一半，因此就同一的永磁体的排列而言，施加相同的驱动磁动势时，推力降低为1/2。此外，由于参与驱动的永磁体的面积为双极型的一半，因此会有以下问题在产生相同程度的推力时，永磁体的负荷变高，并产生在驱动时导致永磁体的磁导系数大幅降低的部分，因此，有发生永久退磁的危险性。以往，具有永磁体和软质磁体的磁轭的动子存在由于软质磁体的比透磁率较高从而导致磁阻力(在移动方向产生的应力脉动)变大的问题。本专利技术是鉴于上述问题而作出的，其目的在于提供这样一种线性电机，即，采用不会象单极驱动方式那样容易产生使异极磁极间短路的磁通的结构，而且通过进行双极驱动可防止最大推力的降低，且推力磁动势比较高。 本专利技术的另一目的在于提供这样一种线性电机，即，在施加驱动磁动势时，永磁体的磁导系数降低较小而退磁耐力变高，并且能够提高连续驱动时的耐久性，而且具有优异的耐热性。本专利技术的另一目的在于提供一种具有可确保磁通从动子的磁轭往磁极齿流动并且定子中难以形成磁饱和的结构的线性电机。本专利技术的另一目的在于提供一种通过以轻量的非磁性材料构成与定子中磁通路径效果较小的磁极齿相对的部分从而实现定子轻量化的线性电机。本专利技术的另一目的在于提供一种可消除磁阻力的高谐波成分的线性电机。本专利技术的线性电机通过使平板状的动子贯穿中空状的定子而构成，该线性电机的特征在于，具备动子，交替配置有朝移动方向磁化的平板状的永磁体、及磁化方向与该永磁体为相反方向的平板状的永磁体，且在相邻的永磁体之间插入有平板状的软质磁体的磁轭；以及定子，分别在与所述动子相对的一个面及另一方面上每隔一个所述磁轭相对地设置有软质磁体的磁极齿，使得所述一个面上的磁极齿与所述另一方面上的磁极齿的电角度相差180°，并且，以包覆由所述一个面上的磁极齿构成的磁极齿组和由所述另一方面上的磁极齿构成的磁极齿组的外侧的方式设置有作为磁通回路的软质磁体的铁芯，在所述磁极齿组上分别集中卷绕有施加驱动磁动势的驱动线圈。本专利技术的线性电机的动子具有组合朝动子的移动方向(长度方向)磁化的平板状的永磁体与平板状的软质磁体的磁轭的结构，并且，交替配置有朝移动方向的一个向磁化的永磁体、及朝与移动方向的一个向相反的另一个向磁化的永磁体，在相邻的朝一个方向磁化的永磁体和朝另一个方向磁化的永磁体之间配置有软质磁体的磁轭。另一方面，在定子中，与动子的磁轭的排列相应地，在与动子相对的一个面与另一方面上，每隔一个磁轭相对设置有磁极齿，且一个面的磁极齿与另一方面的磁极齿配置在电角度相差180°的位置。并且，以包覆由一个面的磁极齿及另一方面的磁极齿构成的一对磁极齿组的外侧的方式设置有作为磁通回路的软质磁体的铁芯。并且，在所述一对磁极齿组上分别集中卷绕有施加驱动磁动势的驱动线圈。通过使上述结构的动子贯穿上述结构的定子，并且使相同方向的电流在上述一对驱动线圈中流动，由此会产生推力，动子会移动。此时，定子的一个面上的所有磁极齿成为相同极性(例如N极)，定子的另一方面上的所有磁极齿成为与一个面上的磁极齿相反的相同极性(例如S极)。因此，在各个面上几乎不会产生导致相邻的磁极间短路的磁通。此外，从驱动线圈施加的驱动磁动势虽与动子的移动方向垂直，但由于动子的永磁体的磁化方向与移动方向平行，因此永磁体退磁的方向的磁化不易被施加，永磁体的磁导系数的降低较小。结果，耐热温度也会变高。本专利技术的线性电机兼具难以产生磁极间的短路磁通的结构的所谓单极型的优点、及可同时利用永磁体的N极、S极的所谓双极型的优点的线性电机。本专利技术的线性电机的特征在于，所述磁极齿的前端部在所述移动方向上的尺寸要小于基端部在所述移动方向上的尺寸，所述前端部 处在靠近所述动子的位置，所述基端部处在远离所述动子的位置。在本专利技术的线性电机的磁极齿中，接近动子的前端部的移动方向的尺寸比远离动子的基端部的移动方向的尺寸小。因此，由于使磁极齿的前端部变窄，因此磁通会从动子的磁轭可靠地流动至磁极齿。另一方面，由于使磁极齿的基端部变宽，因此难以在定子中产生磁饱和。本专利技术的线性电机的特征在于，以比所述软质磁体更轻量的非磁性材料来取代所述定子的与磁极齿相对的部分的软质磁体的铁芯、即，处在电极齿与电极齿之间的定子部件。在本专利技术的线性电机的定子中，以比磁极齿的磁性材料更轻量的非磁性材料来构成与磁极齿相对的部分。因此，与以磁性材料构成整体的情形相比较，定子轻量化，而成为更轻的线性电机。与该磁极齿相对的部分为本来磁通密度较小且作为磁通路径的效果较小的部分，因此即使以非磁性材料构成该部分，产生推力也不太会降低。本专利技术的线性电机的特征在于，将所述各磁极齿组分为2组，将2组的间隔设为在其它的磁极齿的间隔加上或减去主要的磁阻力高谐波成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：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：