專利名稱：直線電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種直線電機(jī)，特別是涉及這樣一種直線電機(jī)，其中，移動部件被插入或夾入通過電樞的互相相對的磁極齒(magnetic pole teeth)之間的間隙(gap)。
在日本專利申請公開號第10-174481(1998)中所揭示的一種直線電機(jī)就屬于這種普通的直線電機(jī)，其中，移動部件被插入通過電樞的互相相對的磁極齒之間的間隙以便被相對地移動，以通過消除作用在定子和移動部件之間的力來降低在移動部件支撐機(jī)構(gòu)上的負(fù)載。
可是，由于若干繞組被纏繞在一個定子單元上，一般的直線電機(jī)構(gòu)造比較復(fù)雜。而且，相鄰的定子磁極部件被纏繞互相之間不同的繞組。這樣，在定子占據(jù)的空間有很大的損耗。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種直線電機(jī)，其中，由在電樞和移動部件之間的一定量的相對位移(relative displacement)所引起的電感變化的量被這樣減弱了，以降低推進(jìn)波動(thrustripple)。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種直線電機(jī)，其包括一個電樞；一個相對于電樞可以移動的移動部件；第一和第二磁極齒系(magnetic pole tooth trains)，每一個磁極齒系包括磁極齒，磁極齒與移動部件的兩個磁極中的一個磁極磁偶合)，第一和第二磁極齒系互相之間在基本上垂直于移動部件的移動方向上被分隔開；以及第三和第四磁極齒系，每一個磁極齒系包括磁極齒，磁極齒與移動部件的兩個磁極中的另一個磁極磁偶合，第三和第四磁極齒系互相之間在基本上垂直于移動部件的移動方向上被分隔開；第一磁極齒系的磁極齒與第三磁極齒系的磁極齒沿移動部件的移動方向被交替地布置，第二磁極齒系的磁極齒和第四磁極齒系的磁極齒沿移動部件的移動方向被交替地布置，移動部件被布置在第一和第二磁極齒系之間以及第三和第四磁極齒系之間。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種直線電機(jī)，其還包括減弱由在電樞和移動部件之間的一定量的相對位移所引起的電感變化的量的裝置，從而降低制動力(detent force)。
根據(jù)結(jié)合附圖對本發(fā)明優(yōu)選的實施例的描述，本發(fā)明的這些和其它的目的和特征將變得更清楚。
圖3是

圖1A，1B，2A或2B所示的實施例的側(cè)視縱剖面圖；圖4是一個縱向的分解透視圖，說明圖1B所示的實施例；圖5是一個沿圖4中的剖面線C-C’剖開的前視縱剖面圖，說明上磁極齒系(upper magnetic pole tooth trains)和下磁極齒系(lower magnetic pole tooth trains)的與移動部件相對的部分；圖6是縱向的分解透視圖，說明本發(fā)明直線電機(jī)的另一個實施例；圖7是沿圖6的剖面線C-C’剖開的縱斷面圖，說明上磁極齒系和下磁極齒系上的與移動部件相對的部分；圖8是縱斷面圖，說明本發(fā)明直線電機(jī)的另一個實施例的上磁極齒系和下磁極齒系的與移動部件相對的部分；圖9是縱剖面圖，說明本發(fā)明直線電機(jī)的另一個實施例的上磁極齒系和下磁極齒系的與移動部件相對的部分；圖10是縱剖面圖，說明本發(fā)明直線電機(jī)的另一個實施例的上磁極齒系和下磁極齒系的與移動部件相對的部分；圖11是縱剖面圖，說明本發(fā)明直線電機(jī)的另一個實施例的上磁極齒系和下磁極齒系的與移動部件相對的部分；圖12是縱剖面圖，說明本發(fā)明直線電機(jī)的另一個實施例的上磁極齒系和下磁極齒系的與移動部件相對的部分；圖13是縱剖面圖，說明本發(fā)明直線電機(jī)的另一個實施例的上磁極齒系和下磁極齒系的與移動部件相對的部分；以及圖14是縱剖面圖，說明本發(fā)明直線電機(jī)的另一個實施例的上磁極齒系和下磁極齒系的與移動部件相對的部分。
圖1A說明本發(fā)明直線電機(jī)的一個實施例的基本構(gòu)造，圖1B說明多磁極齒型的直線電機(jī)，其由圖1A所示的實施例的基本構(gòu)造擴(kuò)展而成。
如圖1A所示，數(shù)字51表示帶有第一相對部分的一個鐵心，數(shù)字52表示帶有第二相對部分的一個鐵心。鐵心51和52被這樣構(gòu)成，使鐵心51和52中的一個鐵心的上和下磁極在極性上與鐵心51和52中的另一個鐵心的上和下磁極相反。
第一相對部分包括鐵心51的上磁極齒11a和下磁極齒21b，第二相對部分包括鐵心52的下磁極齒12b和上磁極齒22a。相應(yīng)地，電樞被這樣構(gòu)成，使第(2n-1)個鐵心為第一相對部分而第(2n)個鐵心為第二相對部分，其中，n＝1，2，3…。
如圖1A所示，盡管鐵心51和52中的每一個鐵心被纏繞一個繞組，由該一個繞組分成的若干繞組可以被纏繞在鐵心51和52中的每一個鐵心的若干部分上。
一個動子(mover)或移動部件(moving member)6被插入在鐵心51的上磁極齒11a和下磁極齒21b之間，進(jìn)而在鐵心52的上和下磁極齒22a和12b之間，而且，該移動部件被相對于電樞移動。電樞包括鐵心和繞組4，移動部件包括永磁體，磁性部件或非磁性部件。
在第一相對部分和第二相對部分中的每一個相對部分的上磁極齒和下磁極齒之間設(shè)置有一個間隙，移動部件被插入或夾入第一相對部分和第二相對部分的每一個相對部分的上磁極齒和下磁極齒之間通過該間隙。致使，在垂直方向上，磁通以交替的方式產(chǎn)生，該磁通穿透每一個電樞的相對部分的上磁極齒和下磁極齒之間的間隙。
圖2A說明本發(fā)明直線電機(jī)的另一個實施例的基本構(gòu)造，該實施例用疊合的鋼片被構(gòu)造而成，其中，磁通沿箭頭所指的方向被產(chǎn)生。圖2B說明多磁極齒型直線電機(jī)，對圖2A所示的實施例的基本構(gòu)造進(jìn)行擴(kuò)展并使用疊合的鋼片構(gòu)造成該多磁極齒型直線電機(jī)。如圖2A和2B所示，磁通在垂直的方向上交替地產(chǎn)生，穿透每一個電樞3的相對部分的上和下磁極齒(11a，22a和21b，12b)之間的間隙。
在圖2A和2b所示的實施例中，作用在移動部件6和上磁極齒(11a，22a)之間的吸力在數(shù)值上近似地等于作用在移動部件6和下磁極齒(21b，12b)之間的吸力，但是方向相反，使總吸力變的很小。這樣，由于在移動部件6和電樞3的磁極齒之間的吸力可以被減弱，在移動部件支撐機(jī)構(gòu)上的負(fù)載被降低了。
在圖2B中，電樞3用疊合的鋼片被構(gòu)造而成，布置了若干第一相對部分和若干第二相對部分。纏繞繞組4的電樞3的鐵心部分和移動部件6被插入在其間的磁極齒被用疊合鋼片單獨(dú)地構(gòu)造而成并互相組合起來。
圖3是圖1A，1B，2A或2B中所示的實施例的側(cè)視縱剖面圖。在圖3中，移動部件支撐機(jī)構(gòu)14和15分別與電樞3和移動部件6固定連接以支撐移動部件6，從而使在移動部件6被移動部件支撐機(jī)構(gòu)14和15支撐的情況下，移動部件6被相對于電樞3移動穿過間隙8就象通過一條隧道。
圖4是縱向地分解透視圖，說明了圖1B所示的實施例。圖5是沿圖4中的剖面線C-C’剖開的前視的縱剖面圖，說明上和下磁極齒系的與移動部件相對的那些部分。
如圖4和5所示的實施例，由上磁極齒系(11a，22a，13a，24a，……)和下磁極齒系(21b，12b，23b，14b，……)與移動部件6帶有的磁極之間的一定量的相對位移引起電感變化的數(shù)量增加，這樣，推進(jìn)波動(thrust ripple)也會增加。在圖4中，盡管移動部件6配有的磁極屬于永磁體型的，它們也可以是渦流可變磁阻(bumpy variable reluctance)型，或繞組型。Ps表示磁極齒的磁極間距。
參照圖6到14將解釋降低推進(jìn)波動的不同的措施。
圖6是縱向地分解透視圖，說明本發(fā)明直線電機(jī)的另一個實施例。圖7是沿圖6的剖面線C-C’剖開的縱斷面圖，說明上和下磁極齒系的與移動部件相對的部分。
在圖6和7中，每一個磁極齒的與移動部件相對的部分的沿移動部件移動方向的兩個端部配有磁極塊(magnetic pole pieces)61。這樣，磁極齒系中每一個磁極齒的和移動部件相對的那部分與未和移動部件相對的部分的寬度不同。每一個磁極塊的長度尺寸可以和每一個磁極齒的與移動部件相對的部分的尺寸相同，或者，根據(jù)需要調(diào)整為大于或小于后者的尺寸。極塊61和每一個磁極齒可以被整體地構(gòu)造而成，或者，可以在將它們分別構(gòu)造成以后，把它們互相組合起來。
因此，如比較圖5和7之后所能理解的，對在相鄰的不同極之間的相對位移量的電感變化的數(shù)量被降低了，從而使推進(jìn)波動減弱因而使噪音和振動被降低。
圖8是一個縱向的斷面圖，說明本發(fā)明直線電機(jī)的另一個實施例的上和下磁極齒系的與移動部件相對的部分。在圖8中，在相鄰的不同的磁極齒之間設(shè)置了等效磁極62(dummy magneticpole)。
圖9是縱斷面圖，說明本發(fā)明直線電機(jī)的另一個實施例的上和下磁極齒系的與移動部件相對的部分。在圖9中，在相鄰的不同的磁極齒之間設(shè)置了磁楔塊(magnetic wedges)66。
圖10是縱斷面圖，說明本發(fā)明直線電機(jī)的另一個實施例的上和下磁極齒系的與移動部件相對的部分。在圖10中，磁板(magnetic plates)63被固定或連接在磁極齒系的與移動部件相對的部分上。每一個磁板63在其沿移動部件的移動方向的兩端部帶有導(dǎo)向板64，以便使移動部件易于被引入到導(dǎo)向板64之間的間隙內(nèi)。
在圖8、9和10中，等效磁極62、磁楔塊66和磁板63的長度尺寸可以與每一個磁極齒的與移動部件相對的部分的長度尺寸相同，或者可以被調(diào)整以根據(jù)需要變成為大于或小于后者的尺寸。
圖11是縱斷面圖，說明本發(fā)明直線電機(jī)的另一個實施例的上和下磁極齒系的與移動部件相對的部分。在圖11中，每一個磁極齒與移動部件相對的表面有凹槽65。凹槽65可以通過疊合若干尺寸互不相同的鋼片、或切割一塊整個的磁性材料而制成。
圖12是縱斷面圖，說明本發(fā)明直線電機(jī)的另一個實施例的上和下磁極齒系的與移動部件相對的部分。在圖12中，磁極齒系的每一個磁極齒包括若干互相之間極性相同且被隔開一段預(yù)定距離布置的磁極齒單體。而且，圖12所示的實施例的在與圖11的凹槽相應(yīng)的部分沒有設(shè)置磁性材料。
圖13是縱斷面圖，說明本發(fā)明直線電機(jī)的另一個實施例的上和下磁極齒系的與移動部件相對的部分。在圖13中，磁極齒系的每一個磁極齒的中部和移動部件之間的間隙或距離與磁極齒系的每一個磁極齒的每一側(cè)的部分和移動部件之間的間隙或距離不同。每一個磁極齒的未與移動部件相對的部分可以和與每一個磁極齒的移動部件相對的部分的形狀不同。
圖14是縱斷面圖，說明本發(fā)明直線電機(jī)的另一個實施例的上和下磁極齒系的與移動部件相對的部分。
在圖14中，移動部件包括永磁體和布置在永磁體之間的物件70。物件70在永磁體的磁化方向上比永磁體厚。即，永磁體的厚度71比物件70的厚度薄。根據(jù)該實施例，永磁體被保護(hù)起來防止接觸上磁極齒或下磁極齒的與移動部件相對的部分，即使當(dāng)移動部件在上或下磁極齒的一側(cè)偏斜時。
關(guān)于磁極齒的形狀，除圖14所示的實施例以外，可以采用對圖6到13中的兩個或多個實施例的組合。
在上面解釋的實施例中，電樞被固定地支撐，而移動部件被移動?？墒?，也可以使電樞被移動，而使移動部件被固定地支撐。
從上面的描述可以理解，本發(fā)明能縮短有效磁通的磁路(magnetic circuit)的磁路徑(magnetic path)，并降低從磁極齒的漏磁，以此使直線電機(jī)的效率和功率都提高了。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，作用在移動部件6和上磁極齒之間的吸力在數(shù)值上近似地等于作用在移動部件和下磁極齒之間的吸力但是方向相反，以致總吸力變得很小。因此，由于作用在移動部件6和電樞3的磁極齒之間的吸力可以被降低，使在移動部件支撐機(jī)構(gòu)上的負(fù)載可以被減小。
而且，對在電樞和移動部件之間的一定量的相對位移的電感變化的數(shù)量被減小了，以致使推進(jìn)波動被減弱了。
由于，根據(jù)上述的細(xì)節(jié)，可以顯而易見地做出許多不超出本發(fā)明本質(zhì)和思想的變化和改進(jìn)，所以應(yīng)該可以理解，本發(fā)明不限于本文所述的細(xì)節(jié)。
權(quán)利要求
1.一種直線電機(jī)，包括一個電樞；一個能相對于電樞移動的移動部件；第一和第二磁極齒系，每一個都包括與移動部件的兩個磁極中的一個磁耦合的磁極齒，第一和第二磁極齒系在一個與移動部件的移動方向基本垂直的方向被互相分隔開；以及第三和第四磁極齒系，每一個都包括與移動部件的兩個磁極中的一個磁耦合的磁極齒，第三和第四磁極齒系在一個與移動部件的移動方向基本垂直的方向被互相分隔開；第一磁極齒系的磁極齒和第三磁極齒系的磁極齒沿移動部件的移動方向被交替地布置，第二磁極齒系的磁極齒和第四磁極齒系的磁極齒沿移動部件的移動方向被交替地布置，移動部件被布置在第一和第二磁極齒系之間及第三和第四磁極齒系之間。
2.一種如權(quán)利要求1的直線電機(jī)，其特征在于其還包括降低對在電樞和移動部件之間的一定量的相對位移的電感變化的數(shù)量的裝置。
3.一種如權(quán)利要求1的直線電機(jī)，其特征在于其還包括固定在磁極齒系的與移動部件相對的部分的磁板。
4.一種如權(quán)利要求1的直線電機(jī)，其特征在于其中磁極齒系的每一個磁極齒的與移動部件相對的那部分在寬度上不同于每一個磁極齒的未與移動部件相對的那部分。
5.一種如權(quán)利要求1的直線電機(jī)，其特征在于其還包括等效磁極，該等效磁極被設(shè)置在磁極齒系的互相之間磁極性不同的相鄰的磁極齒之間。
6.一種如權(quán)利要求1的直線電機(jī)，其特征在于其還包括還包括磁楔塊，磁楔塊被設(shè)置在磁極齒系的互相之間磁極性不同的相鄰的磁極齒之間。
7.一種如權(quán)利要求1的直線電機(jī)，其特征在于其中磁極齒系的每一個磁極齒的與移動部件相對的那個表面有凹槽。
8.一種如權(quán)利要求1的直線電機(jī)，其特征在于其中磁極齒系的每一個磁極齒包括若干互相之間磁極性相同且被隔開一段預(yù)定距離布置的磁極齒單體。
9.一種如權(quán)利要求1的直線電機(jī)，其特征在于其中磁極齒系的每一個磁極齒的中部與移動部件之間的距離不同于磁極齒系的每一個磁極齒的每一側(cè)的部分與移動部件之間的距離。
10.一種如權(quán)利要求1的直線電機(jī)，其特征在于其中移動部件包括永磁體和在其磁化方向上比永磁體厚的物件，該物件被布置在永磁體之間。
11.一種如權(quán)利要求1或2的直線電機(jī)，其特征在于其中電樞被固定地支撐而移動部件被移動。
12.一種如權(quán)利要求1或2的直線電機(jī)，其特征在于其中移動部件被固定地支撐而電樞被移動。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種直線電機(jī),其包括一個電樞;一個相對于電樞能移動的移動部件;第一和第二磁極齒系,每一個磁極齒系都有與移動部件的兩個磁極中的一個磁耦合的磁極齒,第一和第二磁極齒系沿與移動部件的移動方向基本垂直的方向被互相分隔開;以及第三和第四磁極齒系,每一個磁極齒系都有與移動部件的兩個磁極中的一個磁耦合的磁極齒,第一和第二磁極齒系沿與移動部件的移動方向基本垂直的方向被互相分隔開;以及移動部件被設(shè)置在第一和第二磁極齒系之間及第三和第四磁極齒系之間。
文檔編號H02K41/03GK1359187SQ0114355
公開日2002年7月17日 申請日期2001年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月11日
發(fā)明者金弘中, 牧晃司 申請人:株式會社日立制作所