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Dokumentenidentifikation DE10392674T5 07.07.2005
Titel Linearmotor
Anmelder Mitsubishi Denki K.K., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Watarai, Akira, Tokio/Tokyo, JP;
Naka, Kouki, Tokio/Tokyo, JP;
Itou, Kazumasa, Tokio/Tokyo, JP;
Inoue, Masaya, Tokio/Tokyo, JP;
Nakamoto, Michio, Tokio/Tokyo, JP
Vertreter HOFFMANN & EITLE, 81925 München
DE-Aktenzeichen 10392674
Vertragsstaaten DE, JP, US
WO-Anmeldetag 11.04.2003
PCT-Aktenzeichen PCT/JP2003/004640
WO-Veröffentlichungsnummer 2004093301
WO-Veröffentlichungsdatum 28.10.2004
Date of publication of WO application in German translation 07.07.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 07.07.2005
IPC-Hauptklasse H02K 41/03

Beschreibung[de]
Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Linearmotor, der für eine Stellantriebs- oder Vorschubausrüstung wie zum Beispiel eine Tischvorschubvorrichtung für Werkzeugmaschinen verwendet wird.

Stand der Technik

Der Linearmotor umfasst einen Feldmagnetpol und einen dem Feldmagnetpol gegenüberliegenden Anker, von denen einer als Ständer (Stator) verwendet wird und der andere als Nadel (Needle). Ein Bewegtspulenlinearmotor hat den Feldmagnetpol als Ständer und den Anker als Nadel, und ein Bewegmagnetlinearmotor hat den Feldmagnetpol als Nadel und den Anker als Ständer.

In Patentdokument 1 (JP-A-2000-278931) wurde ein Bewegtspulenlinearmotor offenbart, in welchem zum Unterdrücken eines im Linearmotor erzeugten Versatzschubs (cogging thrust) der Anker aufgeteilt ist in eine Vielzahl von Blöcken mit einer zwischen den aufgeteilten Blöcken des Ankers vorgesehenen Phasendifferenz, wodurch der erzeugte Versatzschub zwischen Ankerblöcken ausgeglichen wird.

In dem Patentdokument 1 ist zum Bereitstellen des Linearmotors mit unterdrücktem Versatzschub kürzerer Ankerlänge in Vorschubrichtung und höherer Spulentemperatur-Erfassungspräzision der Anker aufgeteilt in eine Vielzahl von Ankerblöcken, die in der Schubrichtung, in welcher ein Blockkern jedes Ankerblocks die Zähne gleich beabstandet hat, wobei die Anzahl der Zähne ein integrales Mehrfaches der Anzahl von Phasen ist und die Zähne mit einer Ankerspule versehen sind mit konzentrischer Wicklung und die Ankerspule jedes Ankerblocks phasenverschoben ist um einen elektrischen Winkel entsprechend einem Intervall zwischen Ankerblöcken zum Bereitstellen einer Phasendifferenz in dem Rastmoment bzw. Verzahnungsmoment, das in jedem Ankerblock verursacht wird, wobei das Rastmoment ausgeglichen wird zum Nullsetzen der Summe des Rastmoments.

Der in dem Patentdokument 1 beschriebene Linearmotor ist aufgebaut zum Unterdrücken des erzeugten Versatzschubs mit einem Aufbau, in welchem alle Zähne des Ankers die Wicklung tragen, wobei die Wicklungen unterschiedlicher Phasen in jedem Schlitz benachbart zueinander sind, und zum Verbessern der Isolation des Motors gibt es einen Bedarf zum Bereitstellen der Maßnahmen zum Verstärken des Isolationsmaterials wie zum Beispiel einer Spulenschicht (film) oder eines Zwischenlagenpapiers, oder Verringern der Menge der Spule innerhalb des Schlitzes, um einen Abstand zwischen den Spulen innerhalb des Schlitzes beizubehalten, wie oben beschrieben. Ein Verfahren zum Verbessern der Isolation des Motors durch Verstärken des Isolationsmaterials wie zum Beispiel einer Spulenschicht oder eines Zwischenlagenpapiers hat das Problem, dass weil das Isolationsmaterial wie zum Beispiel Spulenschicht oder Zwischenlagenpapier mit dem Grad an durch Bestandteile des Schneidwassers bedingter Verschlechterung variiert, das Isolationsmaterial schwierig auszuwählen ist und die Materialkosten und die Anzahl von Herstellungsschritten zunehmen.

Auch ein anderes Verfahren zum Verbessern der Isolation des Motors durch Verringern der Spulengröße innerhalb des Schlitzes zum Beibehalten eines Abstands zwischen den Spulen innerhalb des Schlitzes hat ein Problem, dass die Motorperformance geopfert wird, weil der Motor bedingt durch die Größenabnahme der Spule höhere Ohmsche Feldverluste hat. Auch ein anderes Verfahren zum Verbessern der Isolation des Motors hat ein Problem, dass der gesamte Motor mit Kunststoff/Harz abgedeckt wird zum Verhindern des Eindringens der Substanz, die die Isolation verschlechtert, aber wenn der Kunststoff/das Harz durch einschneidende Späne beschädigt wird, kann möglicherweise Schneidwasser durch einen beschädigten Abschnitt eindringen zum Zerstören der Isolierung.

Die Erfindung ist erreicht worden, um die oben erwähnten Probleme zu lösen, und es ist ein Ziel der Erfindung, einen Linearmotor bereitzustellen, in welchem der erzeugte Versatzschub unterdrückt wird und die Isolation des Motors auf einfache Weise verbessert wird.

Offenbarung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung stellt einen Linearmotor mit Feldmagnetpolen bereit mit gleich zueinander beabstandeten Permanentmagneten, und einen den Feldmagnetpolen gegenüberliegenden Anker, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ankerkern des Ankers mit in gleichen Abständen zueinander angeordneten Zähnen vorgesehen ist und eine Ankerspule mit konzentrischen Wicklungen um jeden zweiten Zahn, wobei die Anzahl von Magnetpolen mit den Permanentmagneten und die Anzahl von Zähnen in dem Ankerkern kombiniert sind wie 5n zu 6n –1 (n: natürliche Zahl), und das Zahnintervall in dem Ankerkern 5&tgr;/6 ± &tgr;/6 ist für den Magnetpolabstand &tgr;, wobei die Produktivität erhöht wird und die Phase-zu-Phase-Isolation verbessert wird.

Auch kann, wenn die Länge des Motors zum Erhalten eines vorbestimmten Schubs geändert wird, der Ankerkern für alle sechs Zähne geändert werden, wodurch die Länge des Motors leicht geändert wird in Übereinstimmung mit der mechanischen Dimension.

Auch stellt die Erfindung einen Linearmotor bereit mit den Feldmagnetpolen mit den Permanentmagneten in gleichen Abständen angeordnet und einem den Feldmagnetpolen gegenüberliegenden Anker, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ankerkern des Ankers mit den Zähnen in gleichen Abständen zueinander angeordnet vorgesehen ist und eine Ankerspule mit konzentrischen Wicklungen um jeden zweiten Zahn, wobei die Anzahl von Magnetpolen mit den Permanentmagneten und die Anzahl von Zähnen in dem Ankerkern kombiniert sind wie 5n zu 6n +1 (n: natürliche Zahl) und das Zahnintervall in dem Ankerkern 5&tgr;/6 ± &tgr;/6 ist für den Magnetpolabstand &tgr;, wodurch es möglich wird, eine direkte Beeinflussung der Wicklungen zu vermeiden bedingt durch die auf beiden Seiten des Ankers angeordneten Zähne ohne Spulenwicklungen, selbst wenn der Motor an dem Hub-Ende während der Linearmotor läuft kollidiert, wodurch der Linearmotor eine höhere Zuverlässigkeit hat.

Auch stellt die Erfindung einen Linearmotor bereit mit den Feldmagnetpolen mit den Permanentmagneten in gleichen Abständen zueinander angeordnet, und einem den Magnetpolen gegenüberliegenden Anker, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ankerkern des Ankers mit den Zähnen in gleichen Abständen zueinander angeordnet vorgesehen ist und eine Ankerspule mit konzentrischen Wicklungen um jeden zweiten Zahn, wobei die Anzahl von Magnetpolen mit den Permanentmagneten und die Anzahl von Zähnen in dem Ankerkern kombiniert sind wie 7n zu 6n –1 (n: natürliche Zahl) und das Zahnintervall in dem Ankerkern 7&tgr;/6 ± &tgr;/6 ist für den Magnetpolabstand &tgr;, wobei die Produktivität angehoben wird und die Phasen-zu-Phasen-Isolierung verbessert wird.

Auch kann, wenn die Länge des Motors zum Erhalten eines vorbestimmten Schubs geändert wird, der Ankerkern für alle sechs Zähne geändert werden, wodurch die Länge des Motors leicht geändert wird in Übereinstimmung mit der mechanischen Dimension.

Auch stellt die Erfindung einen Linearmotor mit Feldmagnetpolen mit den Permanentmagneten in gleichen Abständen zueinander angeordnet und einem den Feldmagnetpolen gegenüberliegenden Anker bereit, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ankerkern des Ankers mit der Zahnung in gleichen Abständen zueinander angeordnet vorgesehen ist und eine Ankerspule mit konzentrischen Wicklungen um jeden zweiten Zahn, wobei die Anzahl von Magnetpolen mit Permanentmagneten und die Anzahl von Zähnen in der Ankerspule kombiniert sind wie 7n zu 6n +1 (n: natürliche Zahl), und das Zahnungsintervall in dem Ankerkern 7&tgr;/6 ± &tgr;/6 ist für den Magnetpolabstand &tgr;, wobei es möglich wird, eine direkte Beeinflussung der Wicklungen zu vermeiden, bedingt durch die Zähne ohne Spulenwicklung, die auf beiden Seiten des Ankers vorgesehen sind, selbst wenn der Motor am Hub-Ende kollidiert während der Linearmotor läuft, wodurch der Linearmotor eine höhere Zuverlässigkeit hat.

Ferner wird, da die Zähne ohne Ankerspulenwicklung auf beiden Seiten des Ankers in der Form und dem Abstand zu anderen Zähnen unterschiedlich sein können, die mechanische Dimension leicht abgestimmt.

Zudem wird, da wegen der Anordnung der Zähne in dem Ankerkern in gleichem Abstand zueinander die Zähne ohne Ankerspulenwicklung eine geringere Weite haben als die Zähne mit Ankerspulenwicklung, die Vorschubeigenschaft verbessert.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Es zeigt:

1 eine Ansicht des Aufbaus eines Linearmotors gemäß einer Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;

2 eine Ansicht des Aufbaus eines Linearmotors gemäß einer Ausführungsform 2 der Erfindung;

3 eine Graphik der Vorschubeigenschaften des Linearmotors;

4 eine Ansicht eines Linearmotors gemäß einer Ausführungsform 3 der Erfindung;

5 eine Ansicht eines Linearmotors gemäß einer Ausführungsform 4 der Erfindung;

6 eine Ansicht eines Linearmotors gemäß einer Ausführungsform 5 der Erfindung;

7 eine Graphik der Vorschubeigenschaften des Linearmotors.

Beste Art, die Erfindung auszuführen Ausführungsform 1

Es wird Bezug aufgenommen auf 1, der Aufbau eines Linearmotors gemäß einer Ausführungsform 1 dieser Erfindung wird nachstehend beschrieben. 1 zeigt einen Bewegtspulenlinearmotor, in welchem die Feldpermanentmagnete 2 in einer gleichmäßigen Beabstandung um einen Feldeisenkern 1 auf der Ständerseite (Feldmagnetpolseite) derart angeordnet sind, dass die Pole abwechselnd geändert werden. Auch ist ein Anker 3a auf der Nadelseite über einen Magnetspalt gegenüber einer Magnetpolfläche der auf der Ständerseite vorgesehenen Feldpermanentmagneten 2 angeordnet. Der Anker 3a besteht aus einem Ankerkern, der die Zähne und einen Jochabschnitt bildet durch Stanzen einer elektromagnetischen Stahlplatte wie die Kammzähne, wobei eine Spule um eine Vielzahl von Zähnen 4u, 4v und 4w dieses Ankerkerns gewickelt ist zum Bilden der Ankerwicklungen 5u, 5v und 5w.

In 1 ist eine Spule um die Zähne 4u, 4v und 4w des Ankers 3a gewickelt zum Bilden der Ankerwicklungen 5u, 5v und 5w. Die Zähne 6a ohne Spulenwicklung sind zwischen Zähnen 4u und 4v und zwischen Zähnen 4v und 4w angeordnet. Die Zähne 4u, 4v und 4w mit Spulenwicklung und die Zähne 6a ohne Spulenwicklung sind abwechselnd angeordnet.

Der Linearmotor gemäß Ausführungsform 1 hat die Zahl von Magnetpolen in den feldmagnetischen Polen mit Permanentmagneten und die Zahl von Zähnen für den Anker kombiniert wie 5n zu 6n –1 (n: natürliche Zahl, die ein Faktor zum Bestimmen der Zahl von Zähnen ist), in welchen das Intervall zwischen den Zähnen für den Anker 5&tgr;/6 ± &tgr;/6 ist für den Magnetpolabstand &tgr; der Feldmagnetpole, und die Ankerwicklungen sind in der Reihenfolge von Vorwärtswicklung, Rückwärtswicklung und Vorwärtswicklung angeordnet und in der Phasenreihenfolge U-Phase, V-Phase und W-Phase für jeden zweiten Zahn von dem Endzahn auf der linken Seite der 1. Auch ist ein Fall mit n = 1 in 1 gezeigt.

Im übrigen sind in der obigen Beschreibung die Ankerwicklung in der Reihenfolge der Vorwärtswicklung, Rückwärtswicklung und Rückwärtswicklung angeordnet und die Phasenreihenfolge von U-Phase, V-Phase und W-Phase für jeden zweiten Zahn vom Endzahn auf der linken Seite von 1. Jedoch können die Ankerwicklungen auch in der Reihenfolge der Rückwärtswicklung, Vorwärtswicklung und Rückwärtswicklung und in der Phasenreihenfolge der U-Phase, V-Phase und W-Phase angeordnet sein.

Auch ist die Phasenreihenfolge in der obigen Beschreibung die U-Phase, V-Phase und W-Phase, aber sie kann auch die V-Phase, W-Phase und U-Phase sein oder die W-Phase, U-Phase und V-Phase oder die W-Phase, V-Phase und U-Phase oder die V-Phase, U-Phase und W-Phase oder die U-Phase, W-Phase und V-Phase.

Gewöhnlich wurde die Spule um alle Zähne gewickelt. Jedoch sind in dem Linearmotor gemäß Ausführungsform 1 die Zähne 4u, 4v und 4w mit Spulenwicklung und die Zähne 6a ohne Spulenwicklung abwechselnd angeordnet und unter den fünf, den Anker bildenden Zähnen haben drei eine Spulenwicklung, wie in 1 dargestellt, wodurch die Produktivität erhöht wird. Auch sind die die Ankerwicklungen 5u, 5v und 5w bildenden Spulen über die Zähne 6a angeordnet und nicht benachbart zu anderen Spulen, wodurch die Phase-zu-Phase-Isolation erhöht wird.

Auch wenn die Länge des Motors geändert wird zum Erhalten eines vorbestimmten Vorschubs, kann er für alle sechs Zähne in dem Linearmotor gemäß der Ausführungsform 1 geändert werden. Hierdurch kann die Länge des Motors leicht basierend auf der mechanischen Größe geändert werden.

Ausführungsform 2

Es wird Bezug genommen auf 2. Der Aufbau eines Linearmotors gemäß einer Ausführungsform 2 dieser Erfindung wird nachstehend beschrieben. In 2 sind Teile mit Bezugszeichen 1, 2, 4u, 4v, 4w, 5u, 5v, 5w und 6a dieselben wie in 1 und werden hier nicht beschrieben.

Um die Zähne 4u, 4v und 4w des Ankers 3b ist eine Spule gewickelt, um die Ankerwicklungen 5u, 5v und 5w zu bilden. Auch haben die Zähne 6a keine Spulenwicklung. Die Zähne mit Spulenwicklung 4u, 4v und 4w und die Zähne 6a ohne Spulenwicklung sind abwechselnd angeordnet. Auch sind die Zähne 6b ohne Spulenwicklung auf beiden Seiten des Ankers 3b angeordnet und sind beliebig in Form und Abstand.

Der Linearmotor gemäß der Ausführungsform 2 hat eine Kombination der Anzahl von Magnetpolen in den Feldmagnetpolen mit Permanentmagneten und der Anzahl von Zähnen für den Anker wie 5n zu 6n +1 (n: natürliche Zahl, die ein Faktor zum Bestimmen der Zahl der Zähne ist). Der Zwischenraum zwischen Zähnen für den Anker mit Ausnahme der Zähne 6b an beiden Enden ist 5&tgr;/6 ± &tgr;/6 für den Magnetpolabstand &tgr; der Feldmagnetpole. Auch sind die Ankerwicklungen in der Reihenfolge von Vorwärtswicklung, Rückwärtswicklung und Vorwärtswicklung angeordnet und der Phasenreihenfolge von U-Phase, V-Phase und W-Phase für jeden zweiten Zahn beginnend mit dem zweiten Zahn (Zahn 2u in 2) von dem Endzahn 6b auf der linken Seite der 2. Auch ist in 2 ein Fall mit n = 1 gezeigt.

Der Anker 3b in dem Linearmotor gemäß der Ausführungsform 2 hat einen Aufbau, in welchem die Zähne 6b ohne Spulenwicklung auf beiden Seiten des Ankers 3a in dem Linearmotor gemäß der Ausführungsform 1 hinzugefügt worden sind.

Dieselben Wirkungen der Ausführungsform 1 werden erzielt. Da die Zähne 6b ohne Spulenwicklung auf beiden Seiten des Ankers 6b angeordnet sind, ist es möglich, eine direkte Beeinflussung der Wicklungen zu vermeiden, selbst wenn der Motor am Hub-Ende während der Linearmotor läuft kollidiert, wodurch der Linearmotor eine höhere Zuverlässigkeit hat.

Wie in 3 gezeigt, ist der Vorschub (3A) des Linearmotors mit dem Aufbau der 2 größer als der Vorschub (3B) des Linearmotors mit dem Aufbau der 1.

Im übrigen wird in der obigen Beschreibung auf den Fall Bezug genommen, dass die Ankerwicklungen in der Reihenfolge von Vorwärtswicklung, Rückwärtswicklung und Vorwärtswicklung vorgesehen sind und in der Phasenreihenfolge von U-Phase, V-Phase und W-Phase für jeden zweiten Zahn beginnend mit dem zweiten Zahn (Zahn 4u in 2) von dem Endzahn 6b auf der linken Seite der 2. Jedoch können die Ankerwicklungen auch in der Reihenfolge von Rückwärtswicklung, Vorwärtswicklung und Rückwärtswicklung angeordnet sein und in der Phasenreihenfolge von U-Phase, V-Phase und W-Phase.

Auch ist vorstehend der Fall beschrieben worden, dass die Phasenreihenfolge U-Phase, V-Phase und W-Phase ist, aber die Phasenreihenfolge kann auch V-Phase, W-Phase und U-Phase oder W-Phase, U-Phase und V-Phase oder W-Phase, V-Phase und U-Phase oder V-Phase, U-Phase und W-Phase oder U-Phase, W-Phase und V-Phase sein.

Ausführungsform 3

Es wird Bezug genommen auf 4, der Aufbau eines Linearmotors gemäß einer Ausführungsform 3 wird nachstehend beschrieben. In 4 sind Teile mit Bezugszeichen 1 und 2 dieselben wie in 1 und werden hier nicht beschrieben. Ein Anker 13a auf der Nadelseite ist über einen Magnetspalt hinweg gegenüber einer Magnetpolfläche der auf der Ständerseite vorgesehenen Feldpermanentmagnete 2 angeordnet. Der Anker 13a besteht aus einem Ankerkern, der die Zähne und einen Jochabschnitt bildet durch Stanzen einer elektromagnetischen Stahlplatte wie die Kammzähne, wobei Spulen um eine Vielzahl von Zähnen 14u, 14v und 14w dieses Ankerkerns gewickelt werden, um Ankerwicklungen 15u, 15v und 15w zu bilden.

In 4 ist eine Spule um die Zähne 14u, 14w und 14v des Ankers 13a gewickelt, um die Ankerwicklungen 15u, 15w und 15v zu bilden. Der Zahn 16a ohne Spulenwicklung ist zwischen dem Zahn 14u und 14w angeordnet und zwischen dem Zahn 14w und 14v. Die Zähne 14u, 14w und 14v mit Spulenwicklung und die Zähne 16a ohne Spulenwicklung sind abwechselnd angeordnet.

Der Linearmotor gemäß Ausführungsform 3 hat eine Kombination der Anzahl von Magnetpolen in den feldmagnetischen Polen mit Permanentmagneten und der Anzahl von Zähnen für den Anker wie 7n zu 6n –1 (n: natürliche Zahl, die ein Faktor zum Bestimmen der Anzahl von Zähnen ist), in welchen das Intervall zwischen Zähnen für den Anker 7&tgr;/6 ± &tgr;/6 ist für den Magnetpolabstand &tgr; der Feldmagnetpole, und die Ankerwicklungen sind in der Reihenfolge der Vorwärtswicklung, Rückwärtswicklung und Vorwärtswicklung angeordnet und in der Phasenreihenfolge von U-Phase, W-Phase und V-Phase für jeden übernächsten Zahn von dem Endzahn auf der linken Seite der 4. Auch ist ein Fall mit n = 1 in 4 gezeigt.

Im übrigen wird in der obigen Beschreibung auf den Fall Bezug genommen, dass die Wicklungen auf der Primärseite in der Reihenfolge von Vorwärtswicklung, Rückwärtswicklung und Vorwärtswicklung vorgesehen sind und in der Phasenreihenfolge von U-Phase, V-Phase und W-Phase für jeden zweiten Zahn von dem Endzahn 6b auf der linken Seite der 4. Jedoch können die Ankerwicklungen auch in der Reihenfolge von Rückwärtswicklung, Vorwärtswicklung und Rückwärtswicklung angeordnet sein und in der Phasenreihenfolge von U-Phase, V-Phase und W-Phase.

Auch ist in der obigen Beschreibung der Fall, dass die Phasenreihenfolge U-Phase, W-Phase und V-Phase ist, genannt worden, jedoch kann die Phasenreihenfolge auch W-Phase, V-Phase und U-Phase, V-Phase, U-Phase und W-Phase, V-Phase, W-Phase und U-Phase, W-Phase, U-Phase und V-Phase oder U-Phase, V-Phase und W-Phase sein.

In dem Linearmotor gemäß der Ausführungsform 3 sind die Zähne 14u, 4v und 14w mit Spulenwicklung und die Zähne 16a ohne Spulenwicklung abwechselnd angeordnet und unter fünf den Anker bildenden Zähnen haben drei Zähne die Spulenwicklung, wie in 4 gezeigt, wodurch die Produktivität erhöht wird wie in der Ausführungsform 1. Auch sind die die Ankerwicklungen 15u, 15v und 15w bildenden Spulen durch die Zähne 16a angeordnet und nicht benachbart zu anderen Spulen, wodurch die Phase-zu-Phase-Isolation erhöht wird wie in der Ausführungsform 1.

Wenn die Länge des Motors geändert wird zum Erhalten eines vorbestimmten Schubs, kann sie ebenso geändert werden für alle sechs Zähne in dem Linearmotor in Übereinstimmung mit der Ausführungsform 3. Hierdurch wird die Länge des Motors leicht geändert basierend auf der mechanischen Größe.

Ausführungsform 4

Es wird Bezug genommen auf 5, der Aufbau eines Linearmotors gemäß der Ausführungsform 4 dieser Erfindung wird nachstehend beschrieben. In 5 sind Teile mit den Bezugszeichen 1, 2, 14u, 14v, 14w, 15u, 15v, 15w und 16a dieselben wie in 4 und hier nicht beschrieben.

Eine Spule ist um die Zähne 14u, 14v und 14w des Ankers 13b gewickelt zum Bilden der Ankerwicklungen 15u, 15v und 15w. Auch haben die Zähne 16a keine Spulenwicklung. Die Zähne 14u, 14v und 14w mit Spulenwicklung und die Zähne 16a ohne Spulenwicklung werden abwechselnd angeordnet. Unter den Zähnen ohne Spulenwicklung sind die Zähne 16b, die, die auf beiden Seiten des Ankers 13b bereitgestellt sind und beliebig sind in Form und Abstand.

Der Linearmotor gemäß der Ausführungsform 4 hat eine Kombination der Anzahl magnetischer Pole in den feldmagnetischen Polen mit Permanentmagneten und der Anzahl von Zähnen für den Anker ist 7n zu 6n +1 (n: natürliche Zahl, die einen Faktor zum Erfassen der Anzahl von Zähnen ist), in welchen das Zahnzwischenraumintervall für den Anker mit Ausnahme der Zähne 16b auf beiden Seiten 7&tgr;/6 ± &tgr;/6 für den Magnetpolabstand &tgr; des ersten Magnetpols, und die Ankerwicklungen sind in der Reihenfolge der Vorwärtswicklung, Rückwärtswicklung und Vorwärtswicklung angeordnet und in der Phasenreihenfolge von U-Phase, W-Phase und V-Phase für jeden zweiten Zahn beginnend mit dem zweiten Zahn (Zähne 14u in 5) von dem Endzahn 16b auf der linken Seite der 5. Auch wird ein Fall gezeigt in 5, mit n = 1.

Der Anker 13b in dem Linearmotor gemäß der Ausführungsform 4 hat einen Aufbau, in welchem die Zähne 16b ohne Spulenwicklung auf beiden Seiten des Ankers 13a in dem Linearmotor in Übereinstimmung mit der Ausführungsform 3 hinzugefügt werden.

Dieselben Wirkungen wie bei der Ausführungsform 3 werden erzielt. Da die Zähne 16b ohne Spulenwicklung auf beiden Seiten des Ankers 13b angeordnet sind, ist es möglich, eine direkte Beeinträchtigung der Wicklungen zu vermeiden, selbst wenn der Motor am Hub-Ende kollidiert während der Linearmotor läuft, wodurch der Linearmotor eine höhere Zuverlässigkeit hat.

Im übrigen wird in der obigen Beschreibung auf den Fall Bezug genommen, dass die Ankerwicklungen in der Reihenfolge von Vorwärtswicklung, Rückwärtswicklung und Vorwärtswicklung vorgesehen sind und in der Phasenreihenfolge von U-Phase, W-Phase und V-Phase für jeden zweiten Zahn beginnend mit dem zweiten Zahn (Zahn 14u in 5) von dem Endzahn 16b auf der linken Seite der 5. Jedoch können die Ankerwicklungen auch in der Reihenfolge von Rückwärtswicklung, Vorwärtswicklung und Rückwärtswicklung angeordnet sein und in der Phasenreihenfolge von U-Phase, V-Phase und W-Phase.

Auch ist vorstehend der Fall beschrieben worden, dass die Phasenreihenfolge U-Phase, W-Phase und V-Phase ist, aber die Phasenreihenfolge kann auch W-Phase, V-Phase und U-Phase oder V-Phase, U-Phase und W-Phase oder V-Phase, W-Phase und U-Phase oder W-Phase, U-Phase und V-Phase oder U-Phase, V-Phase und W-Phase sein.

Ausführungsform 5

Es wird Bezug genommen auf 6, der Aufbau eines Linearmotors gemäß der Ausführungsform 5 dieser Erfindung wird nachstehend beschrieben. In 6 sind Teile mit den Bezugszeichen 1 und 2 dieselben wie in 1 und hier nicht beschrieben. Ein Anker 23a ist auf der Nadelseite über einen Magnetspalt gegenüber einer Magnetpolfläche der auf der Ständerseite vorgesehenen Feldpermanentmagnete 2 angeordnet. Der Anker 23a besteht aus einem Ankerkern, der die Zähne und einen Jochabschnitt bildet durch Stanzen einer elektromagnetischen Stahlplatte wie Kammzähne, wobei eine Spule zum Bilden der Ankerwicklungen 25u, 25v und 25w um eine Vielzahl von Zähnen 24u, 24v und 24w dieses Ankerkerns gewickelt ist.

In 6 ist eine Spule um die Zähne 24u, 24v und 24w des Ankers 23a gewickelt zum Bilden der Ankerwicklungen 25u, 25v und 25w. Die Zähne 26a ohne Spulenwicklung sind zwischen Zähnen 24u und 24v und zwischen Zähnen 24v und 24w angeordnet. Die Zähne 24u, 24v und 24w mit Spulenwicklung und die Zähne 26a ohne Spulenwicklung sind abwechselnd angeordnet.

Angenommen, dass der Maximalwert des durch elektrischen Strom erzeugten magnetischen Flusses ϕmax ist und die Winkelfrequenz des Stroms &ohgr; ist, wird der die Zähne (6a, 16a oder 26a) ohne Spulenwicklung koppelnde magnetische Fluss ϕ1 angenähert durch den Ausdruck (1) (t: Zeit). ϕ1 ≅ ϕmax·sin (&ohgr;t) + ϕmax·sin(&ohgr;t + (1/3)·&pgr;)(1)

Von dem Ausdruck (1) tritt der Maximalwert |ϕ1max| des magnetischen Flusses ϕ1 auf, wenn &ohgr;t=(1/3)·&pgr; + n&pgr; gilt und |ϕ1max| = √3 × ϕmax.

Auch wird der magnetische Fluss ϕ2, der die Zähne (4u, 4v, 4w, 14u, 14v, 14w oder 24u, 24v, 24w) mit Spulenwicklung koppelt, angenähert durch den Ausdruck (2). ϕ2 ≅ ϕmax·sin(&ohgr;t)(2).

Aus dem Ausdruck (2) ergibt sich der Maximalwert |ϕ2max| des magnetischen Flusses ϕ2, wenn &ohgr;t = (1/2)·&pgr; + n&pgr; gilt und |ϕ2max|=2 × ϕmax.

Wie oben beschrieben, sind der magnetische Fluss ϕ1, der die Zähne ohne Spulenwicklung (6a, 16a oder 26a) koppelt und der magnetische Fluss ϕ2, der die Zähne mit Spulenwicklung (4u, 4v, 4w, 14u, 14v, 14w oder 24u, 24v, 24w) koppelt, unausgewogen, wodurch die Zähne mit Spulenwicklung eher eine magnetische Sättigung haben als die Zähne ohne Spulenwicklung.

In den obigen Ausführungsformen 1 bis 4 haben die Zähne mit Spulenwicklung (4u, 4v, 4w oder 14u, 14v, 14w) und die Zähne ohne Spulenwicklung (6a oder 16a) dieselbe Weite. Jedoch sind in dem Linearmotor gemäß der Ausführungsform 5 die Zähne mit Spulenwicklung (24u, 24v und 24w) weiter als die Zähne ohne Spulenwicklung (26a), wodurch die magnetische Sättigung abgebaut wird und die Schubeigenschaft verbessert wird.

Aus der obigen Beschreibung ist das Verhältnis des Maximalwertes |ϕ1max| des magnetischen Flusses 1, der zwischen Zähnen ohne Spulenwicklung koppelt, zu dem Maximalwert |ϕ2max| des magnetischen Flusses ϕ2, der zwischen Zähnen mit Spulenwicklung koppelt, 0,866, wie erhalten aus den Näherungsausdrücken (1) und (2), die keinen magnetischen Fluss von Permanentmagneten berücksichtigen. Tatsächlich magnetischen Fluss von Permanentmagneten berücksichtigend ist das Verhältnis der Weite der Zähne ohne Spulenwicklung zu der Weite der Zähne mit Spulenwicklung wünschenswerterweise zwischen 0,5 und 0,9.

Auch ist durch Optimieren der Weite des Verhältnisses der Weite der Zähne ohne Spulenwicklung zu der Weite der Zähne mit Spulenwicklung, wie in 7 gezeigt, der Schub (7C) des Linearmotors mit dem in 6 gezeigten Aufbau größer als der Schub (7A) des Linearmotors mit dem Aufbau wie in 1 gezeigt, wodurch die Schubeigenschaft verbessert wird.

Im übrigen, werden in der obigen Beschreibung die Anker 3a, 3b, 13a, 13b und 23a, die einfach die U-Phase, V-Phase und W-Phase zusammensetzen, beispielhaft umgesetzt. Jedoch wird ein vorbestimmter Schub leicht erhalten durch Anordnen des Ankers 3a, 3b, 13a, 13b und 23a als mehrere Ankerblöcke in Schubrichtung.

Auch wird in der obigen Beschreibung der bewegte Spulenlinearmotor, in welchem der Feldmagnetpol der Ständer ist und der Anker die Nadel, beispielhaft umgesetzt. Jedoch werden dieselben Wirkungen durch einen Linearmotor vom Bewegungsmagnettyp erhalten, in welchem der Feldmagnetpol die Nadel ist und der Anker der Ständer.

Gewerbliche Anwendbarkeit

Wie oben beschrieben, hat der Linearmotor der Erfindung durch einfache Maßnahmen das Auftreten von Versatzschub unterdrückt und eine Verbesserung der Isolierung des Motors und ist geeignet zur Verwendung für Stellantriebs- oder Förderausrüstung für die Tischvorschubeinrichtung der Werkzeugmaschine.

ZUSAMMENFASSUNG

In einem Linearmotor nach dieser Erfindung sind Permanentmagneten 2 in gleichem Abstand um einen Feldeisenkern 1 derart angeordnet, dass die Pole abwechselnd geändert werden. Auch ist ein Anker 3a auf der Nadelseite über einen Magnetspalt gegenüber einer Magnetpolfläche der Feldpermanentmagnete 2 angeordnet. Der Anker 3a besteht aus einem durch Stanzen einer elektromagnetischen Stahlplatte wie die Kammzähne, die Zähne und einen Jochabschnitt bildenden Ankerkern, wobei eine Spule um eine Vielzahl von Zähnen 4u, 4v und 4w für diesen Ankerkern gewickelt ist zum Bilden der Ankerwicklungen 5u, 5v und 5w. Die Zähne 6a ohne Spulenwicklung sind zwischen Zähnen mit Spulenwicklungen 4u und 4v und zwischen Zähnen mit Spulenwicklungen 4v und 4w angeordnet. Die Zähne 4u, 4v und 4w mit Spulenwicklung und die Zähne 6a ohne Spulenwicklung sind abwechselnd angeordnet.

(1)


Anspruch[de]
  1. Linearmotor mit Feldmagnetpolen mit Permanentmagneten in einem gleichen Abstand angeordnet, und einem den Feldmagnetpolen gegenüberliegenden Anker, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ankerkern des Ankers mit den Zähnen in einem gleichen Abstand vorgesehen ist und einer Ankerspule mit konzentrischen Wicklungen um jeden zweiten Zahn, wobei die Anzahl von Magnetpolen mit Permanentmagneten und die Anzahl von Zähnen in dem Ankerkern kombiniert sind wie 5n zu 6n –1 mit n als natürlicher Zahl, und der Zahnzwischenraum in dem Ankerkern 5&tgr;/6 ± &tgr;/6 ist für den Magnetpolabstand &tgr;.
  2. Linearmotor mit Feldmagnetpolen mit Permanentmagneten in einem gleichen Abstand angeordnet, und einem den Feldmagnetpolen gegenüberliegenden Anker, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ankerkern des Ankers mit den Zähnen in einem gleichen Abstand vorgesehen ist und einer Ankerspule mit konzentrischen Wicklungen um jeden zweiten Zahn, wobei die Anzahl von Magnetpolen mit Permanentmagneten und die Anzahl von Zähnen in dem Ankerkern kombiniert sind wie 5n zu 6n +1 mit n als natürlicher Zahl, und der Zahnzwischenraum in dem Ankerkern 5&tgr;/6 ± &tgr;/6 ist für den Magnetpolabstand &tgr;.
  3. 1. Linearmotor mit Feldmagnetpolen mit Permanentmagneten in einem gleichen Abstand angeordnet, und einem den Feldmagnetpolen gegenüberliegenden Anker, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ankerkern des Ankers mit den Zähnen in einem gleichen Abstand vorgesehen ist und einer Ankerspule mit konzentrischen Wicklungen um jeden zweiten Zahn, wobei die Anzahl von Magnetpolen mit Permanentmagneten und die Anzahl von Zähnen in dem Ankerkern kombiniert sind wie 7n zu 6n –1 mit n als natürlicher Zahl, und der Zahnzwischenraum in dem Ankerkern 7&tgr;/6 ± &tgr;/6 ist für den Magnetpolabstand &tgr;.
  4. Linearmotor mit Feldmagnetpolen mit Permanentmagneten in einem gleichen Abstand angeordnet, und einem den Feldmagnetpolen gegenüberliegenden Anker, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ankerkern des Ankers mit den Zähnen in einem gleichen Abstand vorgesehen ist und einer Ankerspule mit konzentrischen Wicklungen um jeden zweiten Zahn, wobei die Anzahl von Magnetpolen mit Permanentmagneten und die Anzahl von Zähnen in dem Ankerkern kombiniert sind wie 7n zu 6n +1 mit n als natürlicher Zahl, und der Zahnzwischenraum in dem Ankerkern 7&tgr;/6 ± &tgr;/6 ist für den Magnetpolabstand &tgr;.
  5. Linearmotor nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die auf beiden Seiten des Ankers angeordneten Zähne ohne Ankerspulenwicklung sich in Form und Abstand von den anderen Zähnen unterscheiden.
  6. Linearmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass unter den Zähnen, die im Ankerkern im gleichen Abstand angeordnet sind, die Zähne ohne Ankerspulenwicklung eine geringere Weite haben als die Zähne mit Ankerspulenwicklung.
Es folgen 4 Blatt Zeichnungen






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