專(zhuān)利名稱(chēng)：直線電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于移動(dòng)驅(qū)動(dòng)以激光加工機(jī)為代表的各種機(jī)床的可動(dòng)部件的直線電機(jī)。
背景技術(shù)：
在以激光加工機(jī)為代表的各種機(jī)床中，最近提案了采用直線電機(jī)作為對(duì)工件的加工頭等可動(dòng)部件的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)用的電機(jī)。
利用直線電機(jī)移動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)床的可動(dòng)部件時(shí)，會(huì)發(fā)生由于構(gòu)成直線電機(jī)的定子或動(dòng)子中發(fā)生的渦流引起的發(fā)熱，或者在多電磁線圈中發(fā)生的焦耳熱等大量的熱。并且構(gòu)造部件或可動(dòng)部件會(huì)由于這些熱而發(fā)生熱變形。
該熱變形在整個(gè)機(jī)床中不一定是以均勻的狀態(tài)發(fā)生熱位移，隨著發(fā)熱部及其附近的位移量變大而遠(yuǎn)離發(fā)熱部，其位移量減小。因此，這是對(duì)工件進(jìn)行加工時(shí)加工精度降低的原因。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述情況，本發(fā)明的目的旨在提供，冷卻效率高的直線電機(jī)。
在本發(fā)明的具有相對(duì)地配置的定子和動(dòng)子，并且利用在磁鐵與電樞之間產(chǎn)生的力使上述動(dòng)子沿上述定子移動(dòng)的直線電機(jī)中，其特征在于沿著配置在上述定子側(cè)的上述磁鐵或上述電樞形成第1冷卻用空氣流通路，由第1空氣供給裝置將風(fēng)送入上述第1冷卻用空氣流通路。
由此，可以高效率地冷卻直線電機(jī)而將機(jī)床的熱位移抑制到最小限度，從而可以進(jìn)行高精度的加工。
本發(fā)明的構(gòu)成是，上述動(dòng)子在上述第1冷卻用空氣流通路中移動(dòng)。
由此，可以將定子和動(dòng)子雙方都冷卻，從而可以進(jìn)行更高精度的加工。
本發(fā)明的特征在于在上述動(dòng)子中形成與上述第1冷卻用空氣流通路連通的第4冷卻用空氣流通路，通過(guò)由該第1空氣供給單元將風(fēng)送入上述第1冷卻用空氣流通路，該風(fēng)侵入到上述第4冷卻用空氣流通路中，對(duì)配置在上述動(dòng)子側(cè)的上述磁鐵或上述電樞進(jìn)行冷卻。
由此，可以冷卻配置在動(dòng)子側(cè)的磁鐵或電樞。
另外本發(fā)明的特征在于上述電樞配置在上述動(dòng)子側(cè)，上述磁鐵配置在上述定子側(cè)。
由此，可以冷卻配置在動(dòng)子側(cè)的電樞或配置在定子側(cè)的磁鐵。
另外本發(fā)明的特征在于上述定子是細(xì)長(zhǎng)的形狀，上述動(dòng)子以筒狀動(dòng)嵌入上述定子，可以自由移動(dòng)，上述磁鐵沿上述定子的長(zhǎng)度方向形成磁鐵串，上述電樞與上述磁鐵串相對(duì)地沿上述長(zhǎng)度方向形成2列以上的電樞串，上述第4冷卻用空氣流通路配置在相互并列地設(shè)置的2列電樞串之間。
由此，具有2列以上的電樞串，不論發(fā)生的焦耳熱多大都可以有效地進(jìn)行冷卻。
另外本發(fā)明的特征在于在上述第1冷卻用空氣流通路的兩端各配置有1個(gè)上述第1空氣供給單元。
由此，可以增大向上述第1冷卻用空氣流通路送入的風(fēng)量，從而可以有效地進(jìn)行冷卻。
本發(fā)明，在將電磁繞組設(shè)置在繞組鐵心上的動(dòng)子在設(shè)置了磁鐵的定子上形成的溝槽狀的移動(dòng)區(qū)域中運(yùn)行，用以移動(dòng)驅(qū)動(dòng)固定在該動(dòng)子上的可動(dòng)部件的直線電機(jī)中，是在上述移動(dòng)區(qū)域中形成有第1冷卻用空氣流通路而構(gòu)成。
由此，可以得到使用于有效地冷卻構(gòu)成直線電機(jī)的定子的磁鐵串和動(dòng)子的電磁繞組及繞組鐵心使空氣流通的第1冷卻用空氣流通路。
另外本發(fā)明的構(gòu)成是，至少在上述第1冷卻用空氣流通路的一端設(shè)置供給冷卻用的空氣的第1空氣供給單元。
由此，由第1空氣供給單元強(qiáng)制地使空氣流入上述第1冷卻用空氣流通路中，所以，可以更有效地冷卻在直線電機(jī)的定子的表面和動(dòng)子中發(fā)生的熱。
另外本發(fā)明的構(gòu)成是，在支持上述定子的磁鐵串的支持構(gòu)件與上述磁鐵串之間形成第2冷卻用空氣流通路，在上述第2冷卻用空氣流通路中設(shè)置供給用于冷卻上述磁鐵串的空氣的第2空氣供給單元。
由此，在直線電機(jī)的定子的磁鐵串與支持該磁鐵串的支持部件之間形成第2冷卻用空氣流通路，由上述第2空氣供給單元使用于冷卻定子的空氣流動(dòng)式地，可以更有效地冷卻定子。
另外本發(fā)明的構(gòu)成是，上述第1空氣供給單元至少具有設(shè)置在上述第1冷卻用空氣流通路的一端的吸氣用的扇風(fēng)機(jī)或設(shè)置在上述第1冷卻用空氣流通路的另一端的排氣用的扇風(fēng)機(jī)中的任一方。
由此，至少由吸氣用的扇風(fēng)機(jī)或排氣用的扇風(fēng)機(jī)強(qiáng)制地使冷卻用的空氣在第1冷卻用空氣流通路中流動(dòng)，所以，可以更有效地冷卻直線電機(jī)。
另外本發(fā)明的構(gòu)成是，在上述動(dòng)子的繞組鐵心上沿其集層方向使繞組鐵心貫通從而形成使冷卻用的空氣流通的第3冷卻用空氣流通路。
由此，在上述動(dòng)子的繞組鐵心上形成使冷卻用的空氣流通的第3冷卻用空氣流通路，所以，可以更有效地冷卻動(dòng)子。
另外本發(fā)明的構(gòu)成是，分別在上述繞組鐵心的集層方向的兩側(cè)形成通過(guò)上述第3冷卻用空氣流通路而連通的一對(duì)導(dǎo)流路。
由此，利用一對(duì)導(dǎo)流路可以使冷卻用的空氣在上述繞組鐵心中順利地流通，所以，可以更有效地冷卻動(dòng)子。
另外本發(fā)明的構(gòu)成是，上述繞組鐵心的集層方向一側(cè)的導(dǎo)流路(62)與由上述動(dòng)子在其移動(dòng)方向分為前后的上述第1冷卻用空氣流通路的一端連通，上述繞組鐵心的集層方向另一側(cè)的導(dǎo)流路與上述第1冷卻用空氣流通路的另一端連通，通過(guò)上述導(dǎo)流路和在繞組鐵心上形成的第3冷卻用空氣流通路使由上述動(dòng)子在其移動(dòng)方向分為前后的上述第1冷卻用空氣流通路連通。
由此，利用第3冷卻用空氣流通路，可以盡可能防止動(dòng)子阻礙在動(dòng)子的移動(dòng)方向的前后分開(kāi)的第1冷卻用空氣流通路內(nèi)的冷卻用空氣的流通，從而可以進(jìn)行有效的冷卻。
另外本發(fā)明的構(gòu)成是，設(shè)有具有溝槽并在該溝槽的相對(duì)的內(nèi)側(cè)面分別配置磁鐵串的定子、在該定子的磁鐵串之間移動(dòng)的動(dòng)子和以將上述定子的溝槽的開(kāi)口部遮蓋的形式配置的帶狀的蓋板，由上述溝槽和蓋板形成第1冷卻用空氣流通路。
由此，用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)覆蓋構(gòu)成直線電機(jī)的定子和動(dòng)子，可以得到用于有效地分別冷卻的第1冷卻用空氣流通路。
另外本發(fā)明的構(gòu)成是，至少在上述第1冷卻用空氣流通路的一端設(shè)置向該第1冷卻用空氣流通路供給冷卻用的空氣的第1空氣供給單元。
由此，可以強(qiáng)制地使空氣在上述第1冷卻用空氣流通路中流通，從而可以有效地冷卻在直線電機(jī)的定子和動(dòng)子中發(fā)生的熱。
另外本發(fā)明的構(gòu)成是，在上述動(dòng)子上形成在上述動(dòng)子的移動(dòng)方向貫通的縫隙，上述蓋板貫通上述動(dòng)子的縫隙配置，可以自由滑動(dòng)。
由此，可以減小由動(dòng)子發(fā)生的定子與蓋板間的間隙，從而減少向外部泄漏的冷卻用的空氣量，這樣，便可提高直線電機(jī)的冷卻效率。
另外本發(fā)明的構(gòu)成是，在上述動(dòng)子的移動(dòng)方向的兩端各設(shè)置一對(duì)導(dǎo)向輥，設(shè)置在靠近上述動(dòng)子的位置的各導(dǎo)向輥配置在將與該導(dǎo)向輥接觸的上述蓋板導(dǎo)引到上述縫隙內(nèi)的位置，設(shè)置在遠(yuǎn)離上述動(dòng)子的位置的各導(dǎo)向輥配置在使與該導(dǎo)向輥接觸的上述蓋板與上述定子的開(kāi)口部接觸的位置。
由此，由導(dǎo)向輥進(jìn)一步減少?gòu)纳w板向外部泄漏的冷卻用的空氣量，從而可以進(jìn)一步提高直線電機(jī)的冷卻效率。
另外本發(fā)明的構(gòu)成是，上述第1空氣供給單元兼作上述第2空氣供給單元使用。
由此，用單一的空氣供給單元便可進(jìn)行直線電機(jī)的冷卻，所以，很經(jīng)濟(jì)。
另外本發(fā)明的構(gòu)成是，上述第1空氣供給單元具有扇風(fēng)機(jī)和使利用該扇風(fēng)機(jī)供給的空氣通過(guò)從而除去空氣中的雜質(zhì)而進(jìn)行凈化的空氣凈化單元。
由此，外部空氣中含有的塵?；蜩F粉等雜質(zhì)由空氣凈化單元進(jìn)行過(guò)濾，所以，可以保持空氣流通路內(nèi)潔凈，減少上述雜質(zhì)的影響，使直線電機(jī)的控制穩(wěn)定，可以提高可靠性，從而可以確立在塵埃等雜質(zhì)多的機(jī)床工廠等環(huán)境中的實(shí)用性。
另外本發(fā)明的構(gòu)成是，上述空氣凈化單元具有磁性金屬粉的除去單元。
由此，可以防止由磁性金屬粉引起的磁鐵或繞組鐵心的磨損，從而可以提供可靠性高的直線電機(jī)。
另外本發(fā)明的構(gòu)成是，在上述動(dòng)子上設(shè)有上述第1空氣供給單元。
另外本發(fā)明的特征在于上述第1空氣供給單元，對(duì)于上述動(dòng)子內(nèi)形成的空氣流通路供風(fēng)而構(gòu)成。
附圖的說(shuō)明圖1是作為應(yīng)用本發(fā)明的直線電機(jī)的機(jī)床的一例的激光加工機(jī)的斜視圖。
圖2是本發(fā)明的直線電機(jī)的斜視圖。
圖3是表示圖2的繞組鐵心部分的空氣流的斜視圖。
圖4是表示本發(fā)明直線電機(jī)的全體結(jié)構(gòu)的一例的縱剖面圖。
圖5是圖4的詳細(xì)縱剖面圖。
圖6(a)是圖5的E-E剖面圖，圖6(b)是從直線電機(jī)的側(cè)面看扇風(fēng)機(jī)等的圖。
圖7是表示定子的外觀的斜視圖。
圖8是表示基部的外觀的斜視圖。
圖9是圖6(a)的詳細(xì)圖。
圖10是表示動(dòng)子的結(jié)構(gòu)的分解斜視圖。
圖11是表示動(dòng)子的結(jié)構(gòu)的斜視圖。
具體實(shí)施例方式
下面，參照


本發(fā)明的實(shí)施方案。
本發(fā)明的直線電機(jī)具有相對(duì)配置的定子(參見(jiàn)符號(hào)31、102)和動(dòng)子(參見(jiàn)符號(hào)51、103)，利用在磁鐵(參見(jiàn)符號(hào)35、120)與電樞(參見(jiàn)符號(hào)53、54、130)之間產(chǎn)生的力使上述動(dòng)子(參見(jiàn)符號(hào)51、103)沿上述定子(參見(jiàn)符號(hào)31、102)移動(dòng)，沿配置在上述定子側(cè)的上述磁鐵(35、120)或上述電樞(53、54、130)形成第1冷卻用空氣流通路(39、139)，由第1空氣供給單元(41或42、141或142)將風(fēng)送入上述第1冷卻用空氣流通路(39、139)。下面，詳細(xì)說(shuō)明。
實(shí)施方案1.
首先，參照?qǐng)D1～圖3說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方案1。圖1是作為應(yīng)用本發(fā)明的直線電機(jī)的機(jī)床的一例的激光加工機(jī)的斜視圖，圖2是本發(fā)明的直線電機(jī)的斜視圖，圖3是表示圖2的動(dòng)子部分的空氣流的斜視圖。
如圖1所示，激光加工機(jī)1具有機(jī)架2，在該機(jī)架2上，設(shè)置了載放應(yīng)對(duì)上表面進(jìn)行加工的工件(圖中未示出)的臺(tái)板3(用點(diǎn)劃線表示)，沿X軸方向貫通上述機(jī)架2。另外，在機(jī)架2上還以位于臺(tái)板3的上方的形式設(shè)置了沿水平的X軸方向延伸的X軸軌道5、5。
在該X軸軌道5、5上，移動(dòng)體6與該X軸軌道5卡合，可以沿X軸方向自由移動(dòng)地懸下支承。另外，使移動(dòng)體6沿X軸方向相對(duì)X軸軌道5側(cè)移動(dòng)驅(qū)動(dòng)而進(jìn)行定位的直線電機(jī)式的驅(qū)動(dòng)裝置30A橫跨上述機(jī)架2和移動(dòng)體6而設(shè)置。關(guān)于驅(qū)動(dòng)裝置30A的詳細(xì)情況，后面說(shuō)明。
臥柱7固定在移動(dòng)體6上。在該臥柱7上，以位于上述臺(tái)板3的上方的形式設(shè)置了與上述X軸正交的沿水平的Y軸方向延伸的Y軸軌道9。
在該Y軸軌道9上，加工頭單元10設(shè)置成與Y軸軌道9卡合，可以沿Y軸方向(直線移動(dòng)方向)自由移動(dòng)。另外，使加工頭單元10沿Y軸方向相對(duì)Y軸軌道9側(cè)移動(dòng)驅(qū)動(dòng)并進(jìn)行定位的直線電機(jī)式的驅(qū)動(dòng)裝置30B橫跨上述臥柱7和加工頭單元10設(shè)置。關(guān)于驅(qū)動(dòng)裝置30B的詳細(xì)情況，后面說(shuō)明。
加工頭單元10具有向下方自由的射出激光光束LZ的噴射管11和將該噴射管11沿上下方向的Z軸方向自由的移動(dòng)驅(qū)動(dòng)并進(jìn)行定位的Z軸移動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元12。從圖中未示出的激光振蕩裝置15到噴射管11，設(shè)置了傳輸由該激光振蕩裝置15發(fā)生的激光的激光光束傳輸通路。
上述驅(qū)動(dòng)裝置30A和驅(qū)動(dòng)裝置30B都是直線電機(jī)式的驅(qū)動(dòng)裝置，只是尺寸和設(shè)置場(chǎng)所不同，結(jié)構(gòu)是相同的，所以，將驅(qū)動(dòng)裝置30A和驅(qū)動(dòng)裝置30B概括為驅(qū)動(dòng)裝置30進(jìn)行說(shuō)明。
如圖2所示，驅(qū)動(dòng)裝置30由定子31和動(dòng)子51構(gòu)成。定子31固定在上述機(jī)架2或臥柱7(參見(jiàn)圖1)上，具有沿箭頭X或Y方向延伸的導(dǎo)向體32。在該導(dǎo)向體32上，與導(dǎo)向體32的長(zhǎng)度方向(箭頭X或Y方向)平行地形成按指定的間隔突出的一對(duì)導(dǎo)軌33，由導(dǎo)向體32和一對(duì)導(dǎo)軌33形成剖面呈コ字形的溝槽34。在溝槽34中，形成動(dòng)子51沿X(Y)軸方向移動(dòng)驅(qū)動(dòng)的溝狀的移動(dòng)區(qū)域ARA。
在上述一端導(dǎo)軌33相對(duì)的面上，以相互相對(duì)的形式配置了磁鐵串38，該磁鐵串38由分別形成為板狀的多個(gè)磁鐵35和由非磁性材料形成為板狀的多個(gè)隔離片36交替地配置而成。在上述導(dǎo)軌33相對(duì)的面與分別安裝在該面上的磁鐵串38之間，形成冷卻用的空氣的通路即作為第2冷卻用空氣流通路的空氣流通路37。
另外，在上述溝槽34的長(zhǎng)度方向(箭頭X(Y)方向)的兩端，設(shè)置了吸氣用的扇風(fēng)機(jī)(第1空氣供給單元)41和排氣用的扇風(fēng)機(jī)(第1空氣供給單元)42。另外，以遮蓋由上述導(dǎo)向體32和一對(duì)導(dǎo)軌33以及一對(duì)扇風(fēng)機(jī)41、42包圍的定子31的溝槽34的空間即動(dòng)子51的移動(dòng)區(qū)域ARA的開(kāi)口部的形式設(shè)置了金屬制的帶狀的蓋板45，由該溝槽34和蓋板45形成作為第1冷卻用空氣的流通路的空氣流通路39。即，在本實(shí)施方案中，沿定子側(cè)的磁鐵35形成空氣流通路39，由扇風(fēng)機(jī)41、42將風(fēng)送入空氣流通路39而構(gòu)成。僅選扇風(fēng)機(jī)41、42中的某一方也可行。
在上述空氣流通路37、39與扇風(fēng)機(jī)41之間，配置了空氣凈化單元43。該空氣凈化單元43由平板狀的除塵過(guò)濾器和除去磁性金屬粉的平板狀的磁力分離器集層而成，捕捉并除去從扇風(fēng)機(jī)41向空氣流通路37、39輸送的空氣中的塵埃和磁性金屬粉。因此，即使在機(jī)床工廠等塵埃或磁性金屬粉等雜質(zhì)多的場(chǎng)所，也可以將空氣流通路39內(nèi)維持為清凈的狀態(tài)。
在圖2中，是將空氣凈化單元43配置在扇風(fēng)機(jī)41的下流側(cè)的情況，但是，將空氣凈化單元43配置在扇風(fēng)機(jī)41的上流側(cè)，也可以獲得同樣的效果。另外，也可以將扇風(fēng)機(jī)41和空氣凈化單元43以一體的形式而構(gòu)成第1空氣供給單元。
動(dòng)子51具有配置在上述溝槽34內(nèi)可以自由滑動(dòng)的移動(dòng)基座52。通過(guò)集層而形成的將電磁繞組53安裝在與上述磁鐵串38相對(duì)的兩端的多個(gè)(在圖2為5個(gè))繞組鐵心54固定在該移動(dòng)基座52上。在這些繞組鐵心54中，在其中心部形成沿該繞組鐵心54的集層方向(圖中的上下方向)貫通繞組鐵心54的作為第3冷卻用空氣流通路的空氣流通路55。
導(dǎo)向板56固定在移動(dòng)基座52的扇風(fēng)機(jī)41側(cè)的端部，與電磁繞組53和繞組鐵心54的端部接觸，將從扇風(fēng)機(jī)41送入溝槽34內(nèi)的空氣向后面所述的導(dǎo)向流路62導(dǎo)引。
滑動(dòng)板57與將電磁繞組53和繞組鐵心54夾在中間的移動(dòng)基座52相對(duì)，通過(guò)繞組鐵心54固定在移動(dòng)基座52上。該滑動(dòng)板57的扇風(fēng)機(jī)42側(cè)的端部57a向移動(dòng)基座52側(cè)即圖中的下方突出，與電磁繞組53和繞組鐵心54的端部接觸。
在上述移動(dòng)基座52與電磁繞組53和繞組鐵心54之間，與在上述繞組鐵心54上形成的第3空氣流通路55連通的導(dǎo)向流路61以在圖中左右兩側(cè)被電磁繞組53夾在中間的形式在X(Y)軸方向即移動(dòng)基座52的移動(dòng)方向形成，該導(dǎo)向流路61通過(guò)由動(dòng)子51在作為其移動(dòng)方向的X(Y)軸方向前后分開(kāi)的溝槽34即空氣流通路39的一側(cè)與扇風(fēng)機(jī)42連通。
另外，在上述滑動(dòng)板57與電磁繞組53和繞組鐵心54之間，與在上述繞組鐵心54上形成的第3空氣流通路55連通的導(dǎo)向流路62以在圖中左右兩側(cè)被電磁繞組53夾在中間的形式在X(Y)軸方向即移動(dòng)基座52的移動(dòng)方向形成，該導(dǎo)向流路62通過(guò)由動(dòng)子51在作為其移動(dòng)方向的X(Y)軸方向前后分開(kāi)的溝槽34即空氣流通路39的另一側(cè)與扇風(fēng)機(jī)41連通。
這樣，圖2中上下一對(duì)導(dǎo)向流路61、62就以從該繞組鐵心54的集層方向兩側(cè)將繞組鐵心54夾在中間的形式而形成。此外，利用這樣的結(jié)構(gòu)，由動(dòng)子51而前后分割開(kāi)的空氣流通路39就通過(guò)動(dòng)子51的導(dǎo)向流路61、62和在繞組鐵心54上形成的空氣流路55而相互連通。
在上述滑動(dòng)板57上，形成沿其運(yùn)行方向(箭頭X或Y方向)貫通的縫隙63，上述蓋板45貫通在該縫隙63中，可以相對(duì)移動(dòng)。另外，在滑動(dòng)板57的移動(dòng)方向的兩端，分別固定了一對(duì)支持部件64。在這些支持部件64上，各有一對(duì)導(dǎo)向輥65、66配置在其軸心與動(dòng)子51的移動(dòng)方向正交的方向，可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)而被支承。
配置在與上述滑動(dòng)板57靠近的位置的各導(dǎo)向輥65導(dǎo)引蓋板45，使貫通滑動(dòng)板57的縫隙63的蓋板45與縫隙63的入口不接觸。另外，配置在遠(yuǎn)離滑動(dòng)板57的位置的各導(dǎo)向輥66導(dǎo)引蓋板45，使蓋板45不從導(dǎo)軌33的端面33a上浮。
在驅(qū)動(dòng)裝置30A中，是將移動(dòng)體6固定設(shè)置在該滑動(dòng)板57的端面57b上，在驅(qū)動(dòng)裝置30B中，是將加工頭單元10固定設(shè)置在該滑動(dòng)板57的端面57b上。
由于是這樣的結(jié)構(gòu)，所以，通過(guò)將交流電流加到電磁繞組53上，在電磁繞組53中發(fā)生的磁力與磁鐵35的磁力相互吸引或排斥，便可使滑動(dòng)板57(動(dòng)子51)沿箭頭X(Y)方向移動(dòng)。
這時(shí)，在動(dòng)子51的行進(jìn)方向的前端側(cè)，隨著動(dòng)子51的行進(jìn)，蓋板45便沿著導(dǎo)向輥66離開(kāi)導(dǎo)軌33，由導(dǎo)向輥65導(dǎo)引。并且，蓋板45由導(dǎo)向輥65導(dǎo)引，與縫隙63的開(kāi)口部不接觸地導(dǎo)引到滑動(dòng)板57的縫隙63內(nèi)。
另一方面，在動(dòng)子51的行進(jìn)方向的后端側(cè)，貫通縫隙63的蓋板45由導(dǎo)向輥65導(dǎo)引，與縫隙63的開(kāi)口部不接觸地導(dǎo)引出滑動(dòng)板57，由導(dǎo)向輥66導(dǎo)引。并且，蓋板45由導(dǎo)向輥66，與導(dǎo)軌33的端面33a即定子31的開(kāi)口部接觸那樣地被導(dǎo)引。
另外，從吸氣用的扇風(fēng)機(jī)41將冷卻用的空氣送入空氣流通路39內(nèi)，由排氣用的扇風(fēng)機(jī)42將空氣流通路39內(nèi)的空氣排出。于是，在空氣流通路39內(nèi)的動(dòng)子51到扇風(fēng)機(jī)41一側(cè)，空氣的壓力成為正壓，在動(dòng)子51到扇風(fēng)機(jī)42一側(cè)，成為負(fù)壓，從而產(chǎn)生壓力差。
因此，由于該壓力差，從扇風(fēng)機(jī)41送入空氣流通路39內(nèi)的空氣20便通過(guò)定子31與動(dòng)子51之間的間隙而流向扇風(fēng)機(jī)42側(cè)。這時(shí)，從扇風(fēng)機(jī)41送入空氣流通路39內(nèi)的空氣的一部分就通過(guò)在導(dǎo)軌33與磁鐵串38之間形成的空氣流通路37從其背面冷卻磁鐵串38，并由扇風(fēng)機(jī)42將其從空氣流通路39排出到大氣中。也可以用適當(dāng)?shù)氖侄螐纳蕊L(fēng)機(jī)41直接向空氣流通路37供給空氣，并從扇風(fēng)機(jī)42直接排出。另外，也可以設(shè)置與扇風(fēng)機(jī)41、42不同的空氣供給手段。
另外，送入空氣流通路39內(nèi)的空氣的另一部分通過(guò)在動(dòng)子51與溝槽34之間形成的間隙從其表面冷卻磁鐵串38，同時(shí)，從外側(cè)冷卻動(dòng)子51的電磁繞組53和繞組鐵心54，并由扇風(fēng)機(jī)42從空氣流通路39排出到大氣中。
此外，從扇風(fēng)機(jī)41送入空氣流通路39內(nèi)的空氣的又一部分沿導(dǎo)向板56流入導(dǎo)向流路62，如圖3所示，再?gòu)膶?dǎo)向流路62通過(guò)在繞組鐵心54上形成的空氣流通路55流入導(dǎo)向流路61，在從其內(nèi)部冷卻繞組鐵心54后，通過(guò)空氣流通路39由扇風(fēng)機(jī)42從空氣流通路39排出到大氣中。
如上所述，按照本實(shí)施方案，從其表面和背面冷卻磁鐵串38，另外，從其表面和內(nèi)面分別冷卻電磁繞組53和繞組鐵心54，所以，可以有效地抑制由磁鐵35及電磁繞組53和繞組鐵心54的發(fā)熱引起的溫度上升，從而可以減小機(jī)床的熱位移。因此，可以提高機(jī)床的加工精度。
在繞組鐵心54上形成的空氣流通路55不限于剖面為圓形的孔，也可以如圖3所示的那樣，在圓形的孔55中連帶地設(shè)置向電磁繞組53側(cè)突出的翼55a。通過(guò)使空氣流通路55成為這樣的形狀，可以增加繞組鐵心54與空氣的接觸面積，從而可以進(jìn)一步提高冷卻效率。
實(shí)施方案2.
下面，參照?qǐng)D4～圖11說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方案2。這里，圖4是表示本發(fā)明的直線電機(jī)的全體結(jié)構(gòu)的一例的縱剖面圖，圖5是其詳細(xì)縱剖面圖。
如圖4所示，直線電機(jī)101具有細(xì)長(zhǎng)形狀(略呈棒狀)的定子102和可以自由移動(dòng)的與該定子102動(dòng)配合的筒狀的動(dòng)子103。并且，如圖5所示，在該定子102上，沿其軸方向X配置了多個(gè)永久磁鐵120，在另一方的動(dòng)子103上，相隔微小距離與永久磁鐵120相對(duì)地配置了電樞130，通過(guò)切換加到電樞130上的電壓，利用在磁鐵120與電樞130之間發(fā)生的力，動(dòng)子103沿定子102移動(dòng)。
這里，圖6(a)是圖5的E-E剖面圖，圖6(b)是從直線電機(jī)101的側(cè)方看扇風(fēng)機(jī)141等的圖，如這些圖所示，沿軸方向X包圍定子102和動(dòng)子103配置了機(jī)架104、104和基座板105，形成空氣流通路(第1冷卻用空氣的流通路)139。并且，在該空氣流通路139的一端，配置了吸氣用的扇風(fēng)機(jī)(第1空氣供給單元)141和過(guò)濾器F，在另一端配置了排氣用的扇風(fēng)機(jī)(第1空氣供給單元)142，由這些扇風(fēng)機(jī)141、142將風(fēng)送入空氣流通路139。即，在本實(shí)施方案中，沿定子側(cè)的磁鐵120形成空氣流通路139，動(dòng)子103在空氣流通路139中移動(dòng)。
下面，參照?qǐng)D7和圖8說(shuō)明定子102的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。圖7是表示定子的外觀的斜視圖，圖8是表示基礎(chǔ)部的外觀的斜視圖。
如圖7和圖8所示，定子102具有細(xì)長(zhǎng)的略呈圓筒形狀的基礎(chǔ)部121。該基礎(chǔ)部121的外周面由6個(gè)平面部210a、210b、...構(gòu)成，成為交替地配置略呈6方柱的外觀的部分(該部分如圖7中用符號(hào)A11、A12、A13、...所示的那樣，沿軸方向X配置多個(gè)，但是，在沒(méi)有必要特別區(qū)別它們時(shí)，就只簡(jiǎn)單地標(biāo)以“A1”符號(hào)進(jìn)行說(shuō)明。如后面所述，該部分是用于安裝磁鐵120的部分，所以，以下稱(chēng)為“磁鐵安裝部”)和略呈圓筒的外觀的部分A2(以下，稱(chēng)為“環(huán)狀部A2”)的形狀。
并且，在各平面部210a、210b、...上分別配置永久磁鐵120(在需要區(qū)別安裝在各平面部210a、210b、...上的永久磁鐵時(shí)，就標(biāo)以符號(hào)120a、120b、...進(jìn)行區(qū)別，在沒(méi)有必要進(jìn)行區(qū)別時(shí)，就簡(jiǎn)單地標(biāo)以符號(hào)120)。結(jié)果，永久磁鐵120就沿定子102的軸方向X(即定子102的長(zhǎng)度方向，動(dòng)子103的移動(dòng)方向)以一定間距配置，形成磁鐵串(例如，符號(hào)120a、120a、120a、...的磁鐵串)(參見(jiàn)圖7)，該磁鐵串繞上述中心軸CL以輻射狀(并且相對(duì)于中心軸CL對(duì)稱(chēng)地)配置6條(參見(jiàn)圖9)。圖9是圖6(a)的詳細(xì)圖。另外，在本說(shuō)明書(shū)中，所謂“相對(duì)于中心軸CL對(duì)稱(chēng)地”，就是在圖9所示的橫剖面中，磁鐵串或電樞串每隔一定的中心角(圖中的情況為每隔60°)配置的狀態(tài)。配置在1個(gè)磁鐵安裝部A1上的6個(gè)永久磁鐵120a、120b、...設(shè)定為外周面201的磁極全部相同，而且在軸方向X，外周面201的磁極以S-N-S-N-S-N這樣的形式交替地切換。即，在圖7所示的定子102中，在符號(hào)A11所示的磁鐵安裝部中，外周面201的磁極全部是S極，在符號(hào)A12所示的磁鐵安裝部中，外周面201的磁極全部是N極，在符號(hào)A13所示的磁鐵安裝部中，外周面201的磁極全部是S極，在符號(hào)A14所示的磁鐵安裝部中，外周面201的磁極全部是N極，......。通過(guò)這樣排列永久磁鐵120，在軸方向X相鄰的磁鐵彼此之間便相互吸引，容易將磁鐵120安裝到基礎(chǔ)部121上，從而起到定子102的組裝作業(yè)容易的效果。
如圖5和圖7所示，在上述環(huán)狀部A2上，配置了埋設(shè)在沿軸方向X排列的磁鐵120與磁鐵120的間隙中的隔離片122。另外，圖7的符號(hào)124表示將永久磁鐵120及隔離片122的兩端面(圓周方向的兩端面)擠壓到基礎(chǔ)部121上將其固定的固定條。
下面，參照?qǐng)D9～圖11說(shuō)明動(dòng)子103的結(jié)構(gòu)。這里，圖10是表示動(dòng)子103的結(jié)構(gòu)的分解斜視圖，圖11是表示動(dòng)子103的結(jié)構(gòu)的斜視圖。
如圖9所示，動(dòng)子103具有6個(gè)鐵心部件131，這6個(gè)鐵心部件131與定子側(cè)的6個(gè)磁鐵串120a、...、120b、....、120c、...、120d、...、120e、...、120f、...相對(duì)地配置。如圖10和圖11所示，各鐵心部件131由沿軸方向X配置的部分(以下，稱(chēng)為“背部”)311和從該背部311向中心軸C L方向嵌設(shè)的多個(gè)鐵心部310形成梳狀。并且，繞組132嵌入到各鐵心部310中，構(gòu)成電樞130。即，在本實(shí)施方案中，電樞130與磁鐵串(例如，符號(hào)120a、...的磁鐵串)相對(duì)地沿軸方向X(即定子102的長(zhǎng)度方向、動(dòng)子103的移動(dòng)方向)配置多個(gè)，構(gòu)成電樞串，該電樞串繞上述中心軸CL以輻射狀(并且相對(duì)于中心軸CL對(duì)稱(chēng)地)配置6個(gè)。并且，在各電樞串與電樞串之間，形成圖9中符號(hào)S所示的空氣流通路(第4冷卻用空氣流通路)。該空氣流通路S沿軸方向X形成，同時(shí)兩端部開(kāi)口，與定子側(cè)空氣流通路139連通。這樣，在由扇風(fēng)機(jī)141、142將風(fēng)送入定子側(cè)空氣流通路139時(shí)，該風(fēng)便侵入到動(dòng)子側(cè)空氣流通路S中，對(duì)電樞130進(jìn)行冷卻。在圖10和圖11中，僅表示出了6個(gè)鐵心部件131中的1個(gè)。另外，在圖10中僅表示出了1個(gè)繞組132，在圖11中僅表示出了2個(gè)電樞130。
另外，本發(fā)明的動(dòng)子103如圖5所示的那樣，具有多個(gè)圖10和圖11所詳細(xì)表示的環(huán)狀部件133。在該環(huán)狀部件133的外周側(cè)，等間隔地形成6個(gè)溝槽部(以下，稱(chēng)為“外側(cè)溝槽部”)330，如圖10和圖11所示，鐵心部件131的背部311從其外側(cè)(從環(huán)狀部件133的外側(cè))嵌入到各外側(cè)溝槽部330中。如圖5所示，在鐵心部310與鐵心部310之間，一定配置環(huán)狀部件133，但是，如圖10和圖11所示，為了容易理解，僅表示出了1個(gè)環(huán)狀部件133。按照本實(shí)施方案，鐵心部310沿定子側(cè)永久磁鐵120的方向延伸地設(shè)置，以很大的力吸引到永久磁鐵120上，由于鐵心部件131由環(huán)狀部件133如上述那樣支持，所以，可以將鐵心部310與永久磁鐵120之間的間隙維持為合適。另外，鐵心部件131利用上述外側(cè)溝槽部330安裝在環(huán)狀部件133上，所以，可以使向圓周方向(環(huán)狀部件133的圓周方向)的位置偏離減小到最小限度，從而可以如圖9所示的輻射狀正確地進(jìn)行配置。此外，由于鐵心部件131向環(huán)狀部件133上的安裝不使用粘接劑，所以，不需要干燥等工序，安裝作業(yè)可簡(jiǎn)化，從而可以降低安裝誤差。
下面，說(shuō)明本實(shí)施方案的作用。
現(xiàn)在，在指定的時(shí)刻順序?qū)㈦妷杭拥嚼@組132上，對(duì)電樞130進(jìn)行勵(lì)磁時(shí)，在各電樞130與各永久磁鐵120之間作用吸引力或排斥力，動(dòng)子103向定子102的軸方向X移動(dòng)。即，利用在磁鐵120與電樞130之間產(chǎn)生的力，動(dòng)子103沿定子102移動(dòng)。
另外，驅(qū)動(dòng)扇風(fēng)機(jī)141、142時(shí)，風(fēng)供給空氣流通路139和S，從而可以對(duì)定子102及動(dòng)子103進(jìn)行冷卻。
在上述實(shí)施方案中，磁鐵120配置在定子側(cè)，電樞130配置在動(dòng)子側(cè)，但是，當(dāng)然并不限于此種情況，也可以磁鐵120配置在動(dòng)子側(cè)，而電樞130配置在定子側(cè)。
另外，在上述實(shí)施方案中，扇風(fēng)機(jī)141、142在空氣流通路139的兩端各配置1個(gè)，但是，當(dāng)然并不限于此種情況，即使僅配置1個(gè)，也可以配置在通路端部以外的部分。
進(jìn)而，除在空氣流通路39、55、61、62和139的端部配置冷卻扇、冷卻空氣的供給噴嘴等空氣供給單元，向空氣流通路39、55、61、62和139供風(fēng)外，還可以設(shè)置成在動(dòng)子51、103上裝載，通過(guò)在該動(dòng)子51、103上裝載的空氣供給單元，將風(fēng)(冷卻用空氣)送入空氣流通路39、55、61、62、139和S中而構(gòu)成。另外，也還可以將空氣供給單元的空氣供給口在動(dòng)子103內(nèi)形成的空氣流通路55、61、62和S內(nèi)開(kāi)口，使由空氣供給單元供給的冷卻用干燥空氣，首先供給到動(dòng)子側(cè)的空氣流通路55、61、62和S內(nèi)，以有效冷卻電樞53、54和130那樣地構(gòu)成。
此外，在上述實(shí)施方案中，空氣流通路配置在定子側(cè)(參見(jiàn)符號(hào)139)和動(dòng)子側(cè)(參見(jiàn)符號(hào)S)，但是，也可以僅配置在定子側(cè)。
另外，在本實(shí)施方案中，相對(duì)于定子102的橫剖面，配置了6個(gè)磁鐵120，但是，也可以配置其他個(gè)數(shù)的磁鐵。
此外，在上述實(shí)施方案中，將定子102、基礎(chǔ)部121和磁鐵120采用圓筒形，但是，當(dāng)然并不限于此種形狀，也可以采用多邊形的形狀。此外，將定子102(具體而言，就是基礎(chǔ)部121)采用中空的筒狀，但是，也可以形成為中實(shí)的棒狀。
另外，在上述實(shí)施方案中，磁鐵串和電樞串相對(duì)于定子102的中心軸CL對(duì)稱(chēng)地(即，如圖9所示，在橫剖面上每隔一定的中心角)配置，但是，也可以相對(duì)于中心軸CL不對(duì)稱(chēng)地配置。
以上，根據(jù)實(shí)施方案說(shuō)明了本發(fā)明，但是，本發(fā)明中所述的實(shí)施方案只是示例，并不限定這些實(shí)施方案。另外，發(fā)明的范圍由附帶的權(quán)利要求例示，不受實(shí)施方案的敘述所約束。因此，屬于權(quán)利要求的變形或變更都是本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種直線電機(jī)，其特征在于設(shè)有具有溝槽并在該溝槽內(nèi)配置磁鐵串的定子，設(shè)置為相對(duì)該定子能自由移動(dòng)的動(dòng)子，設(shè)有以將上述定子的溝槽的開(kāi)口部封閉的形式配置的帶狀的蓋板，在上述動(dòng)子上形成沿上述動(dòng)子的移動(dòng)方向貫通的縫隙，上述蓋板貫通上述動(dòng)子的縫隙而配置，能夠自由滑動(dòng)，由上述溝槽和蓋板形成第1冷卻用空氣流通路。
2.按權(quán)利要求1所述的直線電機(jī)，其特征在于至少在上述第1冷卻用空氣流通路的一端設(shè)置有向該第1冷卻用空氣流通路供給冷卻用的空氣的第1空氣供給單元。
3.按權(quán)利要求1所述的直線電機(jī)，其特征在于在上述動(dòng)子的移動(dòng)方向的兩端各設(shè)置一對(duì)導(dǎo)向輥，設(shè)置在靠近上述動(dòng)子的位置的各導(dǎo)向輥，配置在將與該導(dǎo)向輥進(jìn)行接觸的上述蓋板導(dǎo)引到上述縫隙內(nèi)的位置，設(shè)置在離上述動(dòng)子遠(yuǎn)的位置的各導(dǎo)向輥，配置在使與該導(dǎo)向輥接觸的上述蓋板與上述定子的開(kāi)口部接觸的位置。
4.按權(quán)利要求2所述的直線電機(jī)，其特征在于上述第1空氣供給單元具有送風(fēng)機(jī)，和使該送風(fēng)機(jī)供給的空氣通過(guò)從而除去空氣中的雜質(zhì)而進(jìn)行凈化的空氣凈化單元。
5.按權(quán)利要求4所述的直線電機(jī)，其特征在于上述空氣凈化單元具有磁性金屬粉的除去單元。
全文摘要
在具有相對(duì)地配置的定子(102)和動(dòng)子(103)并且利用在磁鐵(120)與電樞(130)之間發(fā)生的力使上述動(dòng)子(103)沿上述定子(102)移動(dòng)的直線電機(jī)(101)中，沿著配置在上述定子側(cè)的上述磁鐵(120)或上述電樞(130)形成第1冷卻用空氣流通路(139)，由第1空氣供給單元(141、142)將風(fēng)送入上述第1冷卻用空氣流通路(139)。這樣，便可對(duì)動(dòng)子(103)和配置在上述定子側(cè)的上述磁鐵(120)或上述電樞紐(130)等來(lái)冷卻。
文檔編號(hào)H02K41/03GK1750368SQ200510108280
公開(kāi)日2006年3月22日 申請(qǐng)日期2002年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月29日
發(fā)明者山崎恒彥, 大西公平, 宮川直臣, 井上利彥 申請(qǐng)人:山崎恒彥