專利名稱：帶有一混合式磁阻電動(dòng)機(jī)的組合式驅(qū)動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有一直線驅(qū)動(dòng)裝置與一旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置的組合式驅(qū)動(dòng)il士罷 衣直。
背景技術(shù)：
迄今為止，組合式直線和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置(又稱為"組合式驅(qū)動(dòng)裝置") 通常是用兩個(gè)分離單元建構(gòu)而成。其中一個(gè)單元實(shí)施直線運(yùn)動(dòng)，另一個(gè)單元實(shí)施旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。這兩個(gè)單元在物理上也往往彼此分離。從較新的研發(fā)結(jié)果看， 也有將兩個(gè)單元整合在一個(gè)外殼內(nèi)的情況。圖5顯示的是這種已知組合式驅(qū)動(dòng)裝置的橫截面圖。這種組合式驅(qū)動(dòng)裝 置例如用來(lái)驅(qū)動(dòng)印刷裝置內(nèi)的油墨輥。這種驅(qū)動(dòng)裝置具有一實(shí)施為外轉(zhuǎn)子的 直線電動(dòng)機(jī)1與一傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)2。直線電動(dòng)機(jī)和旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)均實(shí)施為 永磁同步電動(dòng)機(jī)。整個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置具有兩個(gè)不同結(jié)構(gòu)的分離定子和兩個(gè)不同結(jié) 構(gòu)的分離轉(zhuǎn)子。但兩個(gè)轉(zhuǎn)子布置在一共用軸上。圖5所示的組合式驅(qū)動(dòng)裝置的最大缺點(diǎn)在于，整個(gè)轉(zhuǎn)子只能來(lái)回移動(dòng)一 特定的距離。這種往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的設(shè)計(jì)與具體用途相關(guān)。因此，這種驅(qū)動(dòng)裝 置只能專門(mén)用于某些特定應(yīng)用領(lǐng)域。也就是說(shuō)，無(wú)法在不改裝電動(dòng)機(jī)的情況 下直接增大這種直線運(yùn)動(dòng)的距離。這種驅(qū)動(dòng)裝置的另一缺點(diǎn)是，無(wú)法為達(dá)安 裝目的而任意從電動(dòng)機(jī)中拆下轉(zhuǎn)子。此外，上述組合式驅(qū)動(dòng)裝置的第三個(gè)不足之處在于，必須以不同的方式 實(shí)施轉(zhuǎn)子的兩個(gè)部分。為此，須以適當(dāng)?shù)拈g距布置兩個(gè)定子，以便實(shí)現(xiàn)一定 的電機(jī)長(zhǎng)度，而這種電機(jī)長(zhǎng)度對(duì)于某些應(yīng)用而言過(guò)大，或者會(huì)引發(fā)問(wèn)題。已知的混合式磁阻電動(dòng)機(jī)原則上也屬于驅(qū)動(dòng)裝置領(lǐng)域。混合式磁阻電動(dòng) 機(jī)既通過(guò)可變磁阻又通過(guò)永磁體來(lái)產(chǎn)生力或轉(zhuǎn)矩。這一點(diǎn)例如在1996年5
月的VDI報(bào)告1269中有所提及。此外，德國(guó)專利申請(qǐng)DE 10 2004 045 992.4中公開(kāi)了一種次級(jí)部分不帶 任何永磁體的同步直線電動(dòng)機(jī)。在這種電動(dòng)機(jī)中，繞組安裝在初級(jí)部分中， 永磁體也布置在初級(jí)部分上。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種緊湊、簡(jiǎn)單且成本低的組合式直線和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng) 裝置設(shè)計(jì)。根據(jù)本發(fā)明，這個(gè)目的通過(guò)一種具有一直線驅(qū)動(dòng)裝置與一旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置 的組合式驅(qū)動(dòng)裝置而達(dá)成，其中，所述直線驅(qū)動(dòng)裝置與所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置中 的至少一者具有一混合式磁阻電動(dòng)機(jī)。借此可將混合式電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)原理(即兩個(gè)磁作用結(jié)構(gòu)聯(lián)合作用)有 利地應(yīng)用在組合式驅(qū)動(dòng)裝置上。這樣就可以簡(jiǎn)單的方式和較低的成本建構(gòu)組 合式驅(qū)動(dòng)裝置。直線驅(qū)動(dòng)裝置和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置優(yōu)選均具有一混合式磁阻電動(dòng)機(jī)。這樣就 只需為整個(gè)組合式驅(qū)動(dòng)裝置采用單獨(dú)一種電動(dòng)機(jī)原理。一種特別優(yōu)選的改進(jìn)方案是轉(zhuǎn)子不具有永磁體。借此可以相對(duì)較低的成 本制備物理長(zhǎng)度較長(zhǎng)的轉(zhuǎn)子。本發(fā)明的組合式驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)子可建構(gòu)為，其同時(shí)用作直線驅(qū)動(dòng)裝置和 旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)子，并在工作中在其整個(gè)軸向延伸上結(jié)構(gòu)一致。這對(duì)于驅(qū) 動(dòng)裝置的拆卸和轉(zhuǎn)子的制備成本而言都是有利的。此外，轉(zhuǎn)子可具有一磁阻分布，所述磁阻分布通過(guò)多個(gè)均勻分布在圓周 切線方向和軸向上的槽而實(shí)現(xiàn)。具有這種結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子只需極少投入即可制 成。根據(jù)另一有利改進(jìn)方案，轉(zhuǎn)子是用鋼整體制成的。特別與疊片式轉(zhuǎn)子相 比，這一點(diǎn)也能對(duì)制備成本產(chǎn)生有利影響。本發(fā)明的組合式驅(qū)動(dòng)裝置的專用領(lǐng)域是機(jī)床、注塑機(jī)和印刷機(jī)。其中， 可特別為鉆軸、擠壓機(jī)螺桿(extruder worm )和油墨輥配備上文所述的組合 式驅(qū)動(dòng)裝置。此外還可為機(jī)器人、自動(dòng)裝配機(jī)和食品工業(yè)用自動(dòng)包裝機(jī)等配 備組合式驅(qū)動(dòng)裝置。
下面借助附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，其中圖1為本發(fā)明的組合式驅(qū)動(dòng)裝置的直線驅(qū)動(dòng)部件的局部橫截面圖；圖2為本發(fā)明的組合式驅(qū)動(dòng)裝置的旋轉(zhuǎn)部件的局部橫截面圖；圖3為本發(fā)明的轉(zhuǎn)子的三維視圖；圖4為本發(fā)明的組合式驅(qū)動(dòng)裝置的側(cè)視圖；以及圖5為一現(xiàn)有技術(shù)中的組合式驅(qū)動(dòng)裝置的橫截面圖。
具體實(shí)施方式
下文將要詳細(xì)說(shuō)明的例示性實(shí)施例為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。圖1至圖3顯示的是一組合式驅(qū)動(dòng)裝置的局部視圖，這個(gè)組合式驅(qū)動(dòng)裝 置的直線驅(qū)動(dòng)裝置和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置均通過(guò)一混合式磁阻電動(dòng)機(jī)而實(shí)現(xiàn)。根據(jù) 所選的這個(gè)實(shí)施方式，轉(zhuǎn)子(或者說(shuō)次級(jí)部分)不具有永磁體。圖1以局部縱剖面形式顯示的直線驅(qū)動(dòng)裝置具有一圓柱形定子3與一同 樣為圓柱形的轉(zhuǎn)子4 ,定子3與轉(zhuǎn)子4之間保持有一氣隙5。定子3和轉(zhuǎn)子4 相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸6旋轉(zhuǎn)對(duì)稱。定子3的槽中嵌有繞組7。圖1對(duì)繞組7中的電 流方向進(jìn)行了圖示。定子3的內(nèi)側(cè)布置有永磁體8。永磁體S的磁化情況在 圖1中用箭頭表示。轉(zhuǎn)子4具有多個(gè)槽9 ,其寬度與永磁體8和繞組7的寬度相匹配。這種 直線電動(dòng)機(jī)的工作原理可參見(jiàn)上文所述的德國(guó)專利申請(qǐng)DE 10 2004 045 992.4。轉(zhuǎn)子4可在定子3的內(nèi)部沿雙向箭頭10所示的方向進(jìn)行軸向移動(dòng)。 永磁體8結(jié)合定子3的磁場(chǎng)基波(field fundamental )和轉(zhuǎn)子4的磁阻分布產(chǎn) 生一軸向力。圖2顯示的是組合式驅(qū)動(dòng)裝置的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置垂直于其旋轉(zhuǎn)軸6的局部 截面圖。此處，轉(zhuǎn)子4被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置的定子11包圍。從圖2中可以清楚 看到轉(zhuǎn)子4中的槽91。定子11的槽中安裝有三相繞組12。圓柱形定子11的內(nèi)表面上又布置有 具有適當(dāng)磁化情況的永磁體13。轉(zhuǎn)子3的槽9的(圓周切線方向上的)寬度 與永磁體13和繞組12的寬度相匹配。永磁體結(jié)合定子11的磁場(chǎng)基波和轉(zhuǎn) 子4的磁阻分布產(chǎn)生一轉(zhuǎn)矩。舉例而言，如果機(jī)器具有1對(duì)定子極、24對(duì)永磁體極和23個(gè)轉(zhuǎn)子齒，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速就是定子旋轉(zhuǎn)頻率的1/23。圖l所示的直線驅(qū)動(dòng)裝置的電磁設(shè)計(jì)與圖2所示的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置的電磁 設(shè)計(jì)相同，因?yàn)閮煞N情況下選用的都是轉(zhuǎn)子(或者說(shuō)次級(jí)部分)不帶有永磁 體的混合式磁阻電動(dòng)機(jī)的原理。圖3顯示的是轉(zhuǎn)子4的結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)子4在其表面具有多個(gè)圓周切線方向上 的槽9和多個(gè)軸向上的槽91。由此產(chǎn)生多個(gè)會(huì)減小定子(或者說(shuō)初級(jí)部分) 磁阻的矩形突出部14。轉(zhuǎn)子4僅用鋼、燒結(jié)材料制成，或?qū)嵤榀B片結(jié)構(gòu)。 由于轉(zhuǎn)子4不具有永磁體或繞組，因而其僅能產(chǎn)生磁阻效應(yīng)。圖4顯示的是整個(gè)組合式驅(qū)動(dòng)裝置的側(cè)視圖。直線驅(qū)動(dòng)裝置和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng) 裝置的定子3和11在軸向上緊鄰布置。它們一起對(duì)其共同的轉(zhuǎn)子4進(jìn)行驅(qū) 動(dòng)，轉(zhuǎn)子4在其整個(gè)長(zhǎng)度范圍內(nèi)具有相同的結(jié)構(gòu)。也就是說(shuō)，直線驅(qū)動(dòng)裝置 和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置可在幾乎所有軸向位置上共同使用轉(zhuǎn)子。而圖5所示的現(xiàn)有 技術(shù)中的已知旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置卻不能使用直線驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)子部分，反之亦 然。從圖4中可以清楚看出，轉(zhuǎn)子4可以毫無(wú)問(wèn)題地在電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行 移動(dòng)，這對(duì)安裝和運(yùn)行來(lái)說(shuō)都是有利的。這種轉(zhuǎn)子4的另一優(yōu)點(diǎn)是易于制備。 通過(guò)對(duì)一實(shí)心鋼軸進(jìn)行縱向銑削和切割車削可以極低的成本制備出轉(zhuǎn)子輪 廓。此外，具有這種結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子4可利用其整個(gè)長(zhǎng)度來(lái)產(chǎn)生力和轉(zhuǎn)矩。如果 圖5所示的轉(zhuǎn)子是由多個(gè)不同結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子部分構(gòu)成，在直線移動(dòng)距離較長(zhǎng)的 情況下，整個(gè)布置的長(zhǎng)度就會(huì)不成比例地大很多。根據(jù)圖4所示的原理，即 使在直線移動(dòng)距離較長(zhǎng)的情況下也能將兩個(gè)定子3和11極其緊密地安裝在 一起，從而使驅(qū)動(dòng)裝置具有一緊湊的結(jié)構(gòu)。無(wú)需在轉(zhuǎn)子上布置昂貴永磁體所 能帶來(lái)的無(wú)法估量的優(yōu)勢(shì)在開(kāi)篇已有所提及，在直線移動(dòng)距離較長(zhǎng)的情況下 這一點(diǎn)尤為明顯。
權(quán)利要求
1.一種組合式驅(qū)動(dòng)裝置，其具有一直線驅(qū)動(dòng)裝置(1)與一旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置(2)，其特征在于，所述直線驅(qū)動(dòng)裝置與所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置中的至少一者具有一混合式磁阻電動(dòng)機(jī)。
2 .根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合式驅(qū)動(dòng)裝置，其中，所述直線驅(qū)動(dòng)裝置 (1 )和所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置(2 )分別具有一混合式磁阻電動(dòng)機(jī)。
3 .根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的組合式驅(qū)動(dòng)裝置，其中，所述直線驅(qū)動(dòng) 裝置與所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)子(4 )不具有永磁體。
4 .根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的組合式驅(qū)動(dòng)裝置，其中， 所述轉(zhuǎn)子既用于所述直線驅(qū)動(dòng)裝置(1 )也用于所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置(2 ),并 且所述轉(zhuǎn)子在其整個(gè)軸向延伸上結(jié)構(gòu)一致。
5 .根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的組合式驅(qū)動(dòng)裝置，其中， 所述轉(zhuǎn)子(4 )具有一磁阻分布，所述磁阻分布通過(guò)復(fù)數(shù)個(gè)均勻分布在圓周 切線方向和軸向上的槽(9 , 91 )而實(shí)現(xiàn)。
6 .根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的組合式驅(qū)動(dòng)裝置，其中， 所述轉(zhuǎn)子(4 )是用鋼整體制成的。
7 . —種機(jī)床、注塑機(jī)、印刷機(jī)或機(jī)器人，其具有一根據(jù)上述權(quán)利要求 中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的組合式驅(qū)動(dòng)裝置。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、簡(jiǎn)單且成本低廉的組合式直線和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置。所述目的通過(guò)一種具有一直線驅(qū)動(dòng)裝置(3)與一旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置(11)的組合式驅(qū)動(dòng)裝置而達(dá)成，其中，所述直線驅(qū)動(dòng)裝置與所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置中的至少一者具有一混合式磁阻電動(dòng)機(jī)。優(yōu)選方案是將所述的直線驅(qū)動(dòng)裝置和所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置均實(shí)施為混合式磁阻電動(dòng)機(jī)，借此不僅能使所述組合式驅(qū)動(dòng)裝置具有極緊湊的結(jié)構(gòu)，也能以低成本制備不帶有永磁體的轉(zhuǎn)子(4)。
文檔編號(hào)H02K41/03GK101167235SQ200680013930
公開(kāi)日2008年4月23日 申請(qǐng)日期2006年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月25日
發(fā)明者埃里克·博特, 德特勒夫·波托拉迪, 羅爾夫·沃爾默, 霍爾格·申克, 馬賽厄斯·布朗 申請(qǐng)人:西門(mén)子公司