專利名稱：帶鐵芯的多頭型直線電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
這里討論的實(shí)施方式涉及帶鐵芯的多頭型直線電機(jī)。
背景技術(shù)：
已經(jīng)開發(fā)出了通過在單個(gè)定子上設(shè)置具有相同尺寸的動(dòng)子而能夠獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)多個(gè)動(dòng)子的多頭型直線電機(jī)，作為用于例如半導(dǎo)體制造設(shè)備、電子部件安裝設(shè)備或者機(jī)床的工作臺(tái)等上搭載的進(jìn)給裝置的直線電機(jī)。這種多頭型直線電機(jī)涉及日本專利申請(qǐng)公開特開 2001-211630號(hào)公報(bào)中公開的技術(shù)。在這種多頭型直線電機(jī)中，構(gòu)成電樞的動(dòng)子包括動(dòng)子基部和集中地繞在電樞鐵芯上并且三相連接的多個(gè)電樞線圈。另一方面，構(gòu)成磁場(chǎng)的定子被設(shè)置成隔著磁隙與電樞相對(duì)，并且定子由磁軛和在磁軛的長度方向也就是所謂的直線方向上設(shè)置為交替地具有不同磁極的多個(gè)永磁體構(gòu)成。具有這種在單個(gè)定子上設(shè)置了具有相同規(guī)格的多個(gè)動(dòng)子的結(jié)構(gòu)的帶鐵芯多頭型直線電機(jī)可移動(dòng)搭載在動(dòng)子上的單獨(dú)的工件。下面詳細(xì)說明帶鐵芯多頭型直線電機(jī)的動(dòng)子的結(jié)構(gòu)。例如，將基本上由永磁場(chǎng)的磁極數(shù)P和電樞線圈數(shù)M確定的關(guān)系為P = 2和M = 3的組合的結(jié)構(gòu)作為一個(gè)集合。在此情況下，通過用由小推力動(dòng)子組成的一個(gè)集合和由長度對(duì)應(yīng)于兩個(gè)小推力動(dòng)子的大推力動(dòng)子組成的兩個(gè)集合構(gòu)成動(dòng)子，可相應(yīng)于所需推力不同的工件而確定具有相同組合的動(dòng)子的長度。由此，在多頭型直線電機(jī)中，將最小單位的磁極數(shù)和線圈數(shù)的組合確定為一個(gè)集合， 并且根據(jù)各個(gè)動(dòng)子對(duì)工件的所需推力改變動(dòng)子的集合數(shù)量。然而，當(dāng)動(dòng)子的所需推力彼此具有很大的不同時(shí)，例如大推力動(dòng)子為1000牛頓而小推力動(dòng)子為100牛頓時(shí)，對(duì)于現(xiàn)有的直線電機(jī)的動(dòng)子結(jié)構(gòu)，電機(jī)規(guī)格會(huì)變得過大。一個(gè)實(shí)施方式的目的是提供一種帶鐵芯的多頭型直線電機(jī)，即使直線電機(jī)的動(dòng)子上搭載的多個(gè)工件的所需推力彼此具有很大的不同，也能夠使電機(jī)規(guī)格小型化。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)實(shí)施方式一個(gè)方面的帶鐵芯的多頭型直線電機(jī)包括永磁場(chǎng)和電樞。永磁場(chǎng)包括在直線方向上設(shè)置為交替地具有不同磁極的P個(gè)永磁體。電樞被設(shè)置為隔著磁隙與所述永磁場(chǎng)相對(duì)，并且包括集中地繞在電樞鐵芯上并且三相連接的M個(gè)電樞線圈。所述電樞和所述永磁場(chǎng)中的任意一方構(gòu)成動(dòng)子，另一方構(gòu)成定子，所述動(dòng)子多個(gè)地在所述定子上排列， 并且所述動(dòng)子被相對(duì)于所述定子獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)，并且所述動(dòng)子分別包括相對(duì)于定子具有由永磁體的磁極數(shù)P和電樞線圈的數(shù)量M確定的不同關(guān)系的大推力動(dòng)子和小推力動(dòng)子。根據(jù)實(shí)施方式的一個(gè)方面，可提供一種帶鐵芯的多頭型直線電機(jī)，即使直線電機(jī)的動(dòng)子上搭載的多個(gè)工件的所需推力彼此具有很大的不同，也能夠使電機(jī)規(guī)格小型化。


通過下面的詳細(xì)說明，結(jié)合附圖，可更好地理解本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，其中
圖IA是根據(jù)第一實(shí)施方式的帶鐵芯多頭型直線電機(jī)的側(cè)視圖；圖IB是圖IA所示的帶鐵芯多頭型直線電機(jī)的正視圖；圖2A是根據(jù)第二實(shí)施方式的帶鐵芯多頭型直線電機(jī)的側(cè)視圖；圖2B是圖2A所示的帶鐵芯多頭型直線電機(jī)的正視圖；圖3A是根據(jù)第三實(shí)施方式的帶鐵芯多頭型直線電機(jī)的側(cè)視圖；圖:3B是圖3A所示的帶鐵芯多頭型直線電機(jī)的正視圖；圖4A是根據(jù)第四實(shí)施方式的帶鐵芯多頭型直線電機(jī)的側(cè)視圖；圖4B是圖4A所示的帶鐵芯多頭型直線電機(jī)的正視圖；圖5A是根據(jù)第五實(shí)施方式的帶鐵芯多頭型直線電機(jī)的側(cè)視圖；圖5B是圖5A所示的帶鐵芯多頭型直線電機(jī)的正視圖；圖6A是根據(jù)第六實(shí)施方式的帶鐵芯多頭型直線電機(jī)的側(cè)視圖；圖6B是圖6A所示的帶鐵芯多頭型直線電機(jī)的正視圖；圖7是要搭載對(duì)于第一實(shí)施方式到第六實(shí)施方式相同的工件的各個(gè)動(dòng)子的電機(jī)特性與根據(jù)該特性計(jì)算的所需推力的比較表，其中各個(gè)實(shí)施方式示出了設(shè)大推力動(dòng)子的電機(jī)特性為100時(shí)的值，并且*1表明在各個(gè)實(shí)施方式中，大/小推力動(dòng)子所用的線圈具有相同的導(dǎo)體直徑，并且在各相線圈數(shù)是多個(gè)時(shí)并聯(lián)接線。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)第一實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖IA是根據(jù)第一實(shí)施方式的帶鐵芯多頭型直線電機(jī)的側(cè)視圖。圖IB是圖IA所示的帶鐵芯多頭型直線電機(jī)的正視圖。在圖IA和圖IB中，1表示動(dòng)子，Ic表示大推力動(dòng)子，Id表示小推力動(dòng)子，2表示電樞鐵芯，2c表示大推力鐵芯，2d表示小推力鐵芯，3表示電樞線圈，3c表示大推力線圈，3d表示小推力線圈，4表示定子，5表示磁軛，6表示永磁體。在根據(jù)第一實(shí)施方式的直線電機(jī)中，構(gòu)成電樞的動(dòng)子1包括集中地繞在電樞鐵芯 2上并且三相連接的多個(gè)電樞線圈3。另一方面，定子4被設(shè)置成隔著磁隙與電樞相對(duì)，并且定子4構(gòu)成永磁場(chǎng)，該永磁場(chǎng)包括在磁軛5的長度方向也就是所謂的直線方向上交替地具有不同磁極的多個(gè)永磁體6。特別地，這種結(jié)構(gòu)的特征在于，在單個(gè)定子4上設(shè)置了由超過一個(gè)的這種大推力動(dòng)子Ic和小推力動(dòng)子ld(它們具有不同的由構(gòu)成定子4的永磁場(chǎng)的磁極數(shù)P和構(gòu)成動(dòng)子1的電樞的線圈數(shù)M確定的關(guān)系(組合))構(gòu)成的動(dòng)子1。具體地，在圖IA和圖IB中，大推力動(dòng)子Ic具有永磁場(chǎng)的磁極數(shù)P = 8和電樞線圈數(shù)M = 9的組合，并且用1 表示磁極節(jié)距時(shí)，動(dòng)子的長度是8 1 父則^1，2，3...)。相比之下，小推力動(dòng)子Id具有永磁場(chǎng)的磁極數(shù)P = 5和電樞線圈數(shù)M = 3的組合，并且動(dòng)子的長度是 5τρΧΝ(Ν:1，2，3···)。下面基于圖7說明第一實(shí)施方式中的直線滑塊的動(dòng)子規(guī)格彼此不同的大推力動(dòng)子和小推力動(dòng)子的所需推力的概念。圖7是要搭載對(duì)于本實(shí)施方式共同的工件的各個(gè)動(dòng)子的電機(jī)特性與根據(jù)該特性計(jì)算的所需推力的比較表?？傮w上，當(dāng)根據(jù)直線滑塊的應(yīng)用，要搭載到動(dòng)子上的工件(負(fù)載)的大小彼此不同時(shí)，要搭載工件的動(dòng)子的所需推力之間產(chǎn)生差異。
換句話說，在第一實(shí)施方式中，在要搭載到圖IA和圖IB所示的大推力動(dòng)子Ic和小推力動(dòng)子Id上的工件之間，所需推力不同。在此情況下，在第一實(shí)施方式中，永磁場(chǎng)的磁極數(shù)P與單個(gè)定子上設(shè)置的大推力動(dòng)子IC和小推力動(dòng)子Id的電樞線圈數(shù)M之間的關(guān)系分別確定為P :M = 8:9和P:M=5:3。在第一實(shí)施方式中，大推力動(dòng)子Ic和小推力動(dòng)子Id的長度分別變成8τρΧΝ(Ν是1以上的整數(shù))和5τρΧΝ(Ν是1以上的整數(shù))。 結(jié)果，各個(gè)動(dòng)子的電樞線圈的每相線圈數(shù)(比率為100% /67% )、繞組系數(shù)(比率為100% /99% )、磁隙磁通密度(比率為100% /100% )以及繞組匝數(shù)(比率為100% /92% )均不同。因此，感應(yīng)電壓常數(shù)(推力常數(shù)的比率為100%/61%)不同。隨后，各個(gè)動(dòng)子的電樞線圈的繞組空間不同。因此，繞組電阻(比率為100% /61% )不同，并且當(dāng)各個(gè)動(dòng)子的感應(yīng)電壓常數(shù)和繞組電阻不同時(shí)，電機(jī)常數(shù)(比率是100% /78% )不同。因而，可利用各個(gè)動(dòng)子的電機(jī)常數(shù)的二乘比計(jì)算動(dòng)子的推力比率，來求得兩者的所需推力(比率是100% /61%)。結(jié)果，可根據(jù)要搭載到各個(gè)動(dòng)子上的工件(負(fù)載)的大小(各個(gè)動(dòng)子的所需推力之間的差異)將作為大推力動(dòng)子和小推力動(dòng)子的規(guī)格的動(dòng)子長度適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)為最佳尺寸。因此，在如上所述的第一實(shí)施方式中，在單個(gè)定子上設(shè)置具有不同的磁極數(shù)和線圈數(shù)的組合的多個(gè)大推力動(dòng)子和小推力動(dòng)子，因此，即使針對(duì)多個(gè)工件的所需推力之間存在大的差異，也可最大限度地使電機(jī)規(guī)格小型化。下面將說明第二實(shí)施方式。圖2Α是根據(jù)第二實(shí)施方式的帶鐵芯多頭型直線電機(jī)的側(cè)視圖。圖2Β是圖2Α所示的帶鐵芯多頭型直線電機(jī)的正視圖。在圖2Α和圖2Β中，Ie表示大推力動(dòng)子，If表示小推力動(dòng)子，加表示大推力鐵芯， 2f表示小推力鐵芯，3e表示大推力線圈，以及3f表示小推力線圈。如圖2A和圖2B所示，第二實(shí)施方式不同于第一實(shí)施方式的地方在于，大推力動(dòng)子 Ie具有永磁場(chǎng)的磁極數(shù)P = 8和電樞線圈數(shù)M = 9的組合，并且用τ ρ表示磁極節(jié)距時(shí)，動(dòng)子的長度是8 τ pXN(N :1，2，3...)。相比之下，小推力動(dòng)子If具有永磁場(chǎng)的磁極數(shù)P = 4 和電樞線圈數(shù)M = 3的組合，并且動(dòng)子的長度是4τpXN(N:l，2，3...)。在第二實(shí)施方式中，下面基于圖7說明直線滑塊的動(dòng)子規(guī)格彼此不同的大推力動(dòng)子和小推力動(dòng)子的所需推力的概念。換句話說，在第二實(shí)施方式中，在要搭載到圖2Α和圖2Β所示的大推力動(dòng)子Ie和小推力動(dòng)子If上的工件之間，所需推力大為不同。在此情況下，在第二實(shí)施方式中，永磁場(chǎng)的磁極數(shù)P與設(shè)置在單個(gè)定子上的大推力動(dòng)子Ie和小推力動(dòng)子If的電樞線圈數(shù)M之間的關(guān)系分別確定為P M = 8 9和P M = 4 3。在第二實(shí)施方式中，大推力動(dòng)子Ie和小推力動(dòng)子If的長度分別變成8τρΧΝ(Ν是1以上的整數(shù))和4 τ ρΧΝ(Ν是1以上的整數(shù))。結(jié)果，各個(gè)動(dòng)子的電樞線圈的每相線圈數(shù)(比率為100%/33%)、繞組系數(shù)(比率為 100% /92% )、磁隙磁通密度(比率為100% /98% )以及繞組匝數(shù)(比率為100% /159% ) 均不同。因此，感應(yīng)電壓常數(shù)(推力常數(shù)的比率為100%/48%)不同。隨后，各個(gè)動(dòng)子的電樞線圈的繞組空間不同。因此，繞組電阻(比率為100% /57% )不同，并且當(dāng)各個(gè)動(dòng)子的感應(yīng)電壓常數(shù)和繞組電阻不同時(shí)，電機(jī)常數(shù)(比率是100% /63% )不同。因而，可利用各個(gè)動(dòng)子的電機(jī)常數(shù)的二乘比計(jì)算動(dòng)子的推力的比率，來求得兩者的所需推力(比率是100% /39%)。結(jié)果，可根據(jù)要搭載到各個(gè)動(dòng)子上的工件(負(fù)載)的大小(各個(gè)動(dòng)子的所需推力之間的差異)將作為大推力動(dòng)子和小推力動(dòng)子的規(guī)格的動(dòng)子長度適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)為最佳尺寸。因此，在如上所述的第二實(shí)施方式中，在單個(gè)定子上設(shè)置具有不同的磁極數(shù)和線圈數(shù)的組合的多個(gè)大推力動(dòng)子和小推力動(dòng)子，因此，即使針對(duì)多個(gè)工件的所需推力之間存在大的差異，也可使電機(jī)規(guī)格小型化。下面將說明第三實(shí)施方式。圖3A是根據(jù)第三實(shí)施方式的帶鐵芯多頭型直線電機(jī)的側(cè)視圖。圖:3B是圖3A所示的帶鐵芯多頭型直線電機(jī)的正視圖。在圖3A和圖;3B中，Ig表示大推力動(dòng)子，Ih表示小推力動(dòng)子，2g表示大推力鐵芯， 2h表示小推力鐵芯，3g表示大推力線圈，池表示小推力線圈。如圖3A和圖;3B所示，第三實(shí)施方式不同于第二實(shí)施方式的地方在于，大推力動(dòng)子 Ig具有永磁場(chǎng)的磁極數(shù)P = 8和電樞線圈數(shù)M = 9的組合，并且用τ ρ表示磁極節(jié)距時(shí)，動(dòng)子的長度是8τpXN(N:l，2，3...)。相比之下，小推力動(dòng)子Ih具有永磁場(chǎng)的磁極數(shù)P = 2 和電樞線圈數(shù)M = 3的組合，并且動(dòng)子的長度是2τpXN(N:l，2，3...)。在第三實(shí)施方式中，下面基于圖7說明直線滑塊的動(dòng)子規(guī)格彼此不同的大推力動(dòng)子和小推力動(dòng)子的所需推力的概念。換句話說，在第三實(shí)施方式中，在要搭載到圖3Α和圖:3Β所示的大推力動(dòng)子Ig和小推力動(dòng)子Ih上的工件之間，所需推力不同。在此情況下，在第三實(shí)施方式中，永磁場(chǎng)的磁極數(shù)P與設(shè)置在單個(gè)定子上的大推力動(dòng)子Ig和小推力動(dòng)子Ih的電樞線圈數(shù)M之間的關(guān)系分別確定為P M = 8 9和P M= 2 3。在第三實(shí)施方式中，大推力動(dòng)子Ig和小推力動(dòng)子Ih的長度分別變成8τρΧΝ(Ν是1以上的整數(shù))和2τρΧΝ(Ν是1以上的整數(shù))。 結(jié)果，各個(gè)動(dòng)子的電樞線圈的每相線圈數(shù)(比率為100% /33% )、繞組系數(shù)(比率為100% /92% )、磁隙磁通密度(比率為100% /102% )以及繞組匝數(shù)(比率為100% /64% )均不同。因此，感應(yīng)電壓常數(shù)(推力常數(shù)的比率為100%/20%)不同。各個(gè)動(dòng)子的電樞線圈的繞組空間不同，因此繞組電阻(比率為100% /20% )不同。另外，當(dāng)各個(gè)動(dòng)子的感應(yīng)電壓常數(shù)和繞組電阻不同時(shí)，電機(jī)常數(shù)(比率為100% /44% )不同。因而，可利用各個(gè)動(dòng)子的電機(jī)常數(shù)的二乘比計(jì)算動(dòng)子的推力的比率，來求得兩者的所需推力(比率是100%/20%)。 結(jié)果，可根據(jù)要搭載到各個(gè)動(dòng)子上的工件(負(fù)載)的大小(各個(gè)動(dòng)子的所需推力之間的差異)將作為大推力動(dòng)子和小推力動(dòng)子的規(guī)格的動(dòng)子長度適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)為最佳尺寸。因此，在如上所述的第三實(shí)施方式中，在單個(gè)定子上設(shè)置具有不同的磁極數(shù)和線圈數(shù)的組合的多個(gè)大推力動(dòng)子和小推力動(dòng)子，因此，即使針對(duì)多個(gè)工件的所需推力之間存在大的差異，也可使電機(jī)規(guī)格小型化。下面將說明第四實(shí)施方式。圖4Α是根據(jù)第四實(shí)施方式的帶鐵芯多頭型直線電機(jī)的側(cè)視圖。圖4Β是圖4Α所示的帶鐵芯多頭型直線電機(jī)的正視圖。在圖4Α和圖4Β中，Ii表示大推力動(dòng)子，Ij表示小推力動(dòng)子，2i表示大推力鐵芯， 2j表示小推力鐵芯，3i表示大推力線圈，3j表示小推力線圈。如圖4A和圖4B所示，第四實(shí)施方式不同于第三實(shí)施方式的地方在于，大推力動(dòng)子 Ii具有永磁場(chǎng)的磁極數(shù)P = 5和電樞線圈數(shù)M = 3的組合，并且用τ ρ表示磁極節(jié)距時(shí)，動(dòng)子的長度是5 τ pXN(N :1，2，3...)。相比之下，小推力動(dòng)子Ij具有永磁場(chǎng)的磁極數(shù)P = 4和電樞線圈數(shù)M = 3的組合，并且動(dòng)子的長度是4τpXN(N:l，2，3...)。在第四實(shí)施方式中，下面基于圖7說明直線滑塊的動(dòng)子規(guī)格彼此不同的大推力動(dòng)子和小推力動(dòng)子的所需推力的概念。換句話說，在第四實(shí)施方式中，在要搭載到圖4A和圖4B所示的大推力動(dòng)子Ii和小推力動(dòng)子Ij上的工件之間，所需推力大為不同。在此情況下，在第四實(shí)施方式中，永磁場(chǎng)的磁極數(shù)P和設(shè)置在單個(gè)定子上的大推力動(dòng)子Ii和小推力動(dòng)子Ij的電樞線圈數(shù)M之間的關(guān)系分別確定為P M = 5 3和P M = 4 3。在第四實(shí)施方式中，大推力動(dòng)子Ii和小推力動(dòng)子Ij的長度分別變成5τρΧΝ(Ν是1以上的整數(shù))和4τρΧΝ(Ν是1以上的整數(shù))。結(jié)果，各個(gè)動(dòng)子的電樞線圈的每相線圈數(shù)(比率為100% /50% )、繞組系數(shù)(比率為 100% /93% )、磁隙磁通密度(比率為100% /98% )以及繞組匝數(shù)(比率為100% /172% ) 均不同。因此，感應(yīng)電壓常數(shù)(推力常數(shù)的比率為100%/78%)不同。隨后，各個(gè)動(dòng)子的電樞線圈的繞組空間不同。因此，繞組電阻(比率為100% /94% )不同，并且當(dāng)各個(gè)動(dòng)子的感應(yīng)電壓常數(shù)和繞組電阻不同時(shí)，電機(jī)常數(shù)(比率是100% /80% )不同。因而，可利用各個(gè)動(dòng)子的電機(jī)常數(shù)的二乘比計(jì)算動(dòng)子的推力的比率，來求得兩者的所需推力(比率是100% /64%)。結(jié)果，可根據(jù)要搭載到各個(gè)動(dòng)子上的工件(負(fù)載)的大小(各個(gè)動(dòng)子的所需推力之間的差異)將作為大推力動(dòng)子和小推力動(dòng)子的規(guī)格的動(dòng)子長度適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)為最佳尺寸。因此，在如上所述的第四實(shí)施方式中，在單個(gè)定子上設(shè)置具有不同的磁極數(shù)和線圈數(shù)的組合的多個(gè)大推力動(dòng)子和小推力動(dòng)子，因此，即使針對(duì)多個(gè)工件的所需推力之間存在大的差異，也可使電機(jī)規(guī)格小型化。下面將說明第五實(shí)施方式。圖5Α是根據(jù)第五實(shí)施方式的帶鐵芯多頭型直線電機(jī)的側(cè)視圖。圖5Β是圖5Α所示的帶鐵芯多頭型直線電機(jī)的正視圖。在圖5Α和圖5Β中，Ik表示大推力動(dòng)子，Ih表示小推力動(dòng)子，業(yè)表示大推力鐵芯， 21表示小推力鐵芯，3k表示大推力線圈，31表示小推力線圈。如圖5A和圖5B所示，第五實(shí)施方式不同于第四實(shí)施方式的地方在于，大推力動(dòng)子 Ik具有永磁場(chǎng)的磁極數(shù)P = 5和電樞線圈數(shù)M = 3的組合，并且用τ ρ表示磁極節(jié)距時(shí)，動(dòng)子的長度是5 τΡΧΝ(Ν:1,2,3...)。相比之下，小推力動(dòng)子11具有永磁場(chǎng)的磁極數(shù)P = 2 和電樞線圈數(shù)M = 3的組合，并且動(dòng)子的長度是2τpXN(N:l，2，3...)。在第五實(shí)施方式中，下面基于圖7說明直線滑塊的動(dòng)子規(guī)格彼此不同的大推力動(dòng)子和小推力動(dòng)子的所需推力的概念。換句話說，在第五實(shí)施方式中，在要搭載到圖5Α和圖5Β所示的大推力動(dòng)子Ik和小推力動(dòng)子11上的工件之間，所需推力大為不同。在此情況下，在第五實(shí)施方式中，永磁場(chǎng)的磁極數(shù)P和設(shè)置在單個(gè)定子上的大推力動(dòng)子Ik和小推力動(dòng)子11的電樞線圈數(shù)M之間的關(guān)系分別確定為P M= 5 3和P M= 2 3。在第五實(shí)施方式中，大推力動(dòng)子Ik和小推力動(dòng)子11的長度分別變成5τρΧΝ(Ν是1以上的整數(shù))和2 τ ρΧΝ(Ν是1以上的整數(shù))。結(jié)果，各個(gè)動(dòng)子的電樞線圈的每相線圈數(shù)(比率為100% /50% )、繞組系數(shù)(比率為 100% /93% )、磁隙磁通密度(比率為100% /102% )以及繞組匝數(shù)(比率為100% /70% ) 均不同。因此，感應(yīng)電壓常數(shù)(推力常數(shù)的比率為100%/33%)不同。各個(gè)動(dòng)子的電樞線圈的繞組空間不同，因此繞組電阻(比率為100% /33% )不同。另外，當(dāng)各個(gè)動(dòng)子的感應(yīng)電壓常數(shù)和繞組電阻不同時(shí)，電機(jī)常數(shù)(比率為100% /57% )不同。因而，可利用各個(gè)動(dòng)子的電機(jī)常數(shù)的二乘比計(jì)算動(dòng)子的推力的比率，來求得兩者的所需推力(比率是100% /32%)。結(jié)果，可根據(jù)要搭載到各個(gè)動(dòng)子上的工件(負(fù)載)的大小(各個(gè)動(dòng)子的所需推力之間的差異)將作為大推力動(dòng)子和小推力動(dòng)子的規(guī)格的動(dòng)子長度適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)為最佳尺寸。因此，在如上所述的第五實(shí)施方式中，在單個(gè)定子上設(shè)置具有不同的磁極數(shù)和線圈數(shù)的組合的多個(gè)大推力動(dòng)子和小推力動(dòng)子，因此即使針對(duì)多個(gè)工件的所需推力之間存在大的差異，也可使電機(jī)規(guī)格小型化。下面將說明第六實(shí)施方式。圖6A是根據(jù)第六實(shí)施方式的帶鐵芯多頭型直線電機(jī)的側(cè)視圖。圖6B是圖6A所示的帶鐵芯多頭型直線電機(jī)的正視圖。在圖6A和圖6B中，Im表示大推力動(dòng)子，In表示小推力動(dòng)子，2m表示大推力鐵芯， 2n表示小推力鐵芯，3m表示大推力線圈，3η表示小推力線圈。如圖6Α和圖6Β所示，第六實(shí)施方式不同于第五實(shí)施方式的地方在于，大推力動(dòng)子 Im具有永磁場(chǎng)的磁極數(shù)P = 4和電樞線圈數(shù)M = 3的組合，并且用τ ρ表示磁極的節(jié)距時(shí)， 動(dòng)子的長度是4 τ ρΧΝ(Ν :1，2，3...)。相比之下，小推力動(dòng)子In具有永磁場(chǎng)的磁極數(shù)P = 2和電樞線圈數(shù)M = 3的組合，并且動(dòng)子的長度是2τpXN(N:l，2，3...)。在第六實(shí)施方式中，下面基于圖7說明直線滑塊的動(dòng)子規(guī)格彼此不同的大推力動(dòng)子和小推力動(dòng)子的所需推力的概念。換句話說，在第六實(shí)施方式中，在要搭載到圖6Α和圖6Β所示的大推力動(dòng)子Im和小推力動(dòng)子In上的工件之間，所需推力大為不同。在此情況下，在第六實(shí)施方式中，永磁場(chǎng)的磁極數(shù)P與設(shè)置在單個(gè)定子上的大推力動(dòng)子Im和小推力動(dòng)子In的電樞線圈數(shù)M之間的關(guān)系分別確定為P M = 4 3和P M = 2 3。在第六實(shí)施方式中，大推力動(dòng)子Im和小推力動(dòng)子In的長度分別變成4 τ ρΧΝ(Ν是1以上的整數(shù))和2τρΧΝ(Ν是1以上的整數(shù))。結(jié)果，各個(gè)動(dòng)子的電樞線圈的每相線圈數(shù)(比率為100% /100% )、繞組系數(shù)(比率為100% /100% )、磁隙磁通密度(比率為100% /104% )以及繞組匝數(shù)(比率為100% /41%)均不同。因此，感應(yīng)電壓常數(shù)(推力常數(shù)的比率為100%/42%)不同。各個(gè)動(dòng)子的電樞線圈的繞組空間不同，因此繞組電阻(比率為100% /35% )不同。另外，當(dāng)各個(gè)動(dòng)子的感應(yīng)電壓常數(shù)和繞組電阻不同時(shí)，電機(jī)常數(shù)(比率為100% /71% )不同。因而，可利用各個(gè)動(dòng)子的電機(jī)常數(shù)的二乘比計(jì)算動(dòng)子的推力的比率，來求得兩者的所需推力(比率是 100%/50%)ο結(jié)果，可根據(jù)要搭載到各個(gè)動(dòng)子上的工件(負(fù)載)的大小(各個(gè)動(dòng)子的所需推力之間的差異)將作為大推力動(dòng)子和小推力動(dòng)子的規(guī)格的動(dòng)子長度適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)為最佳尺寸。因此，在如上所述的第六實(shí)施方式中，在單個(gè)定子上設(shè)置具有不同的磁極數(shù)和線圈數(shù)的組合的多個(gè)大推力動(dòng)子和小推力動(dòng)子，因此，即使針對(duì)多個(gè)工件的所需推力之間存在大的差異，也可使電機(jī)規(guī)格小型化。通過在單個(gè)定子上設(shè)置具有不同的永磁場(chǎng)磁極數(shù)和電樞線圈數(shù)的組合的多個(gè)動(dòng)子，對(duì)于要求不同的所需推力的多個(gè)工件也可應(yīng)用適于各個(gè)工件的電機(jī)規(guī)格。因此，上述實(shí)施方式的帶鐵芯多頭型直線電機(jī)可應(yīng)用于多種用途，例如，液晶制造設(shè)備，其中大推力動(dòng)子承載玻璃基板等的主工件并且小推力動(dòng)子承載電纜等的小工件。
權(quán)利要求
1.一種帶鐵芯的多頭型直線電機(jī)，其包括永磁場(chǎng)，其包括在直線方向上排列成交替地具有不同磁極的P個(gè)永磁體；以及電樞，其被設(shè)置為隔著磁隙與所述永磁場(chǎng)相對(duì)，并且包括集中地繞在電樞鐵芯上并且三相連接的M個(gè)電樞線圈，其中所述電樞和所述永磁場(chǎng)中的任意一方構(gòu)成動(dòng)子，另一方構(gòu)成定子，所述動(dòng)子在單個(gè)的所述定子上多個(gè)排列地設(shè)置，并且所述動(dòng)子被相對(duì)于所述定子單獨(dú)地驅(qū)動(dòng)，并且所述動(dòng)子各包括相對(duì)于所述定子具有分別由所述永磁體的磁極數(shù)P和所述電樞線圈的數(shù)量M確定的不同關(guān)系的大推力動(dòng)子和小推力動(dòng)子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶鐵芯的多頭型直線電機(jī)，其中所述大推力動(dòng)子具有8N:9N的所述永磁體的磁極數(shù)P與所述電樞線圈的數(shù)量M之間的關(guān)系，并且當(dāng)用τ ρ表示磁極的節(jié)距時(shí)，所述大推力動(dòng)子的長度是8 τ ρ X N，其中N是1以上的整數(shù)，并且所述小推力動(dòng)子具有5Ν:3Ν的所述永磁體的磁極數(shù)P與所述電樞線圈的數(shù)量M之間的關(guān)系，并且所述小推力動(dòng)子的長度是5 τ ρΧΝ，其中N是1以上的整數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶鐵芯的多頭型直線電機(jī)，其中所述大推力動(dòng)子具有8Ν:9Ν的所述永磁體的磁極數(shù)P與所述電樞線圈的數(shù)量M之間的關(guān)系，并且當(dāng)用τρ表示磁極的節(jié)距時(shí)，所述大推力動(dòng)子的長度是8 τρΧΝ，其中N是1以上的整數(shù)，并且所述小推力動(dòng)子具有4Ν:3Ν的所述永磁體的磁極數(shù)P與所述電樞線圈的數(shù)量M之間的關(guān)系，并且所述小推力動(dòng)子的長度是4 τ ρΧΝ，其中N是1以上的整數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶鐵芯的多頭型直線電機(jī)，其中所述大推力動(dòng)子具有8Ν:9Ν的所述永磁體的磁極數(shù)P與所述電樞線圈的數(shù)量M之間的關(guān)系，并且當(dāng)用τ ρ表示磁極的節(jié)距時(shí)，所述大推力動(dòng)子的長度是8 τ ρ X N，其中N是1以上的整數(shù)，并且所述小推力動(dòng)子具有2Ν:3Ν的所述永磁體的磁極數(shù)P與所述電樞線圈的數(shù)量M之間的關(guān)系，并且所述小推力動(dòng)子的長度是2 τ ρΧΝ，其中N是1以上的整數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶鐵芯的多頭型直線電機(jī)，其中所述大推力動(dòng)子具有5Ν:3Ν的所述永磁體的磁極數(shù)P與所述電樞線圈的數(shù)量M之間的關(guān)系，并且當(dāng)用τ ρ表示磁極的節(jié)距時(shí)，所述大推力動(dòng)子的長度是5 τ ρ X N，其中N是1以上的整數(shù)，并且所述小推力動(dòng)子具有4Ν:3Ν的所述永磁體的磁極數(shù)P與所述電樞線圈的數(shù)量M之間的關(guān)系，并且所述小推力動(dòng)子的長度是4 τ ρΧΝ，其中N是1以上的整數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶鐵芯的多頭型直線電機(jī)，其中所述大推力動(dòng)子具有5Ν:3Ν的所述永磁體的磁極數(shù)P與所述電樞線圈的數(shù)量M之間的關(guān)系，并且當(dāng)用τρ表示磁極的節(jié)距時(shí)，所述大推力動(dòng)子的長度是5 τρΧΝ，其中N是1以上的整數(shù)，并且所述小推力動(dòng)子具有2Ν:3Ν的所述永磁體的磁極數(shù)P與所述電樞線圈的數(shù)量M之間的關(guān)系，并且所述小推力動(dòng)子的長度是2 τ ρΧΝ，其中N是1以上的整數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶鐵芯的多頭型直線電機(jī)，其中所述大推力動(dòng)子具有4N:3N的所述永磁體的磁極數(shù)P與所述電樞線圈的數(shù)量M之間的關(guān)系，并且當(dāng)用τ ρ表示磁極的節(jié)距時(shí)，所述大推力動(dòng)子的長度是4 τ ρ X N，其中N是1以上的整數(shù)，并且所述小推力動(dòng)子具有2Ν:3Ν的所述永磁體的磁極數(shù)P與所述電樞線圈的數(shù)量M之間的關(guān)系，并且所述小推力動(dòng)子的長度是2 τ ρΧΝ，其中N是1以上的整數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明提供了帶鐵芯的多頭型直線電機(jī)。根據(jù)實(shí)施方式的帶鐵芯的多頭型直線電機(jī)包括永磁場(chǎng)和電樞。永磁場(chǎng)包括P個(gè)永磁體。電樞被設(shè)置為隔著磁隙與永磁場(chǎng)相對(duì)，并且包括M個(gè)電樞線圈。電樞和永磁場(chǎng)中的任意一方構(gòu)成動(dòng)子，另一方構(gòu)成定子，動(dòng)子在定子上多個(gè)排列地設(shè)置，以相對(duì)于定子單獨(dú)地驅(qū)動(dòng)動(dòng)子。另外，動(dòng)子各包括相對(duì)于定子具有分別由永磁體的磁極數(shù)P和電樞線圈的數(shù)量M確定的不同關(guān)系的大推力動(dòng)子和小推力動(dòng)子。
文檔編號(hào)H02K41/03GK102403871SQ20111026727
公開日2012年4月4日 申請(qǐng)日期2011年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月13日
發(fā)明者星俊行 申請(qǐng)人:株式會(huì)社安川電機(jī)