專利名稱：直線電動機的制作方法
技術領域：
公開的實施方式涉及直線電動機。
背景技術：
在專利文獻I中記載了一種下述的圓柱形的直線電動機:其具有定子和動子，所述定子具備:線圈組裝體，其在軸向并列設置η個環(huán)狀線圈而形成圓筒狀的空間；以及軛部，其設置在該線圈組裝體的外周側并由磁性材料構成，所述動子具備:直動軸，其以能夠沿軸向往復移動的方式設置在在定子的軸線上；以及永磁鐵組裝體，其具有一個以上沿軸向被磁化了的永磁鐵?，F有技術文獻專利文件1:日本特開2006-050864號公報在上述現有技術的直線電動機中，當動子靠近軛部的端部時產生要將動子拉入到軛部內的磁阻力。因此存在這樣的問題:為了在動子的移動范圍(行程范圍)將磁阻力抑制到可以忽略的值，需要將軛部的全長設定得較長，從而導致直線電動機的大型化。

實用新型內容本實用新型正是鑒于這樣的問題點而完成的，本實用新型的目的在于，提供一種能夠通過縮短軛部的全長來實現小型化的直線電動機。為了解決上述課題，根據本實用新型的一個方面，應用一種直線電動機，其具備:圓筒狀的軛部；線圈組裝體，其固定在所述軛部的內側，并在軸向并列設置有多個線圈；以及永磁鐵組裝體，其以 能夠沿軸向相對移動的方式設置在所述線圈組裝體的內側，并在軸向并列設置有多個永磁鐵，所述永磁鐵組裝體具有:至少一個第一永磁鐵，其沿軸向被磁化；以及第二永磁鐵，其配置在所述第一永磁鐵的軸向端部，并沿與軸向垂直的方向被磁化。另外，所述直線電動機中，優(yōu)選的是，在所述第一永磁鐵的軸向端部為N極的情況下，所述第二永磁鐵的磁化方向為向外，在所述第一永磁鐵的軸向端部為S極的情況下，所述第二永磁鐵的磁化方向為向內。另外，所述直線電動機中，優(yōu)選的是，所述第二永磁鐵為沿徑向被磁化的環(huán)形磁鐵。另外，所述直線電動機中，優(yōu)選的是，所述第二永磁鐵為呈環(huán)狀配置的多個分段磁鐵。 另外，所述直線電動機中，優(yōu)選的是，所述永磁鐵組裝體是將多個所述第一永磁鐵在軸向并列設置而構成的，所述永磁鐵組裝體具有在所述第一永磁鐵彼此之間配置的由磁性體構成的隔墊。根據本實用新型的直線電動機，能夠通過縮短軛部的全長來實現小型化。
圖1為表示實施方式的直線電動機的概要結構的側剖視圖。圖2為相當于圖1中的I1-1I截面的剖視圖。圖3A和圖3B為表示比較例的直線電動機的概要結構以及軸向端部處的磁通的說明圖。圖4為表不實施方式的直線電動機的軸向端部處的磁通的說明圖。圖5A為表示比較例的直線電動機的永磁鐵組裝體與實施方式的直線電動機的永磁鐵組裝體的、自軛部端部的距離與磁阻力的關系的圖表，圖5B和圖5C表示用于在比較例以及實施方式的直線電動機的永磁鐵組裝體中獲得預定行程范圍的自軛部端部的距離的說明圖。圖6為表示使永磁鐵組裝體的磁化方向相反的變形例中的直線電動機的概要結構的側剖視圖。圖7為相當于圖6中的YD - VII截面的剖視圖。圖8Α和圖8Β為表示第二永磁鐵為分隔磁鐵的變形例的永磁鐵組裝體的剖視圖。標號說明1:直線電動機；2:軛部；
10:定子；11:線圈；12:線圈組裝體；20:動子；21:軸；22:隔墊；23:第一永磁鐵；24:永磁鐵組裝體；25:第二永磁鐵(環(huán)形磁鐵)；30:第二永磁鐵(分段磁鐵)。
具體實施方式
下面，參照附圖對一個實施方式進行說明。<直線電動機的結構>如圖1所示，本實施方式的直線電動機I為圓柱型的直線電動機。該直線電動機I具備:圓筒狀的軛部2 ;固定在軛部2的內側的作為電樞的定子10 ;以及作為磁場系統的動子20，該動子20以能夠沿軸向相對移動的方式設置在定子10的內側。定子10具有筒狀的線圈組裝體12，該線圈組裝體12是將多個(圖1所示的例子中為9個)環(huán)狀的線圈11沿軸向(圖1中左右方向)并列設置而形成的。在本實施方式中，直線電動機I為三相交流電動機，線圈組裝體12具有至少一組(圖1所示的例子中為3組)與U相、V相、W相對應的三個線圈11。動子20具有:軸21，其以能夠沿軸向往復移動的方式設置在定子10的軸線上；以及永磁鐵組裝體24，其設置于該軸21。軸21經直動軸承5、6以能夠沿軸向往復移動的方式被托架3、4支承，所述托架3、4設置在軛部2的軸向一側(圖1中左側)和另一側(圖1中右側)的端部。永磁鐵組裝體24在該例子中構成為軸向長度比線圈組裝體12短，不過也可以是這樣的結構:減少線圈11的數量，使永磁鐵組裝體24的軸向長度反過來比線圈組裝體12的軸向長度長。所述長度的差大致等于直線電動機I的行程。所述永磁鐵組裝體24具備多個(圖1所示的例子中為四個)第一永磁鐵23，所述多個第一永磁鐵23以彼此間夾著由磁性體構成的隔墊22的方式設置，所述永磁鐵組裝體24還在第一永磁鐵23的軸向端部、在本例中在軸向兩端具備第二永磁鐵25。各第一永磁鐵23沿軸向被磁化。四個第一永磁鐵23被配置成相鄰的磁鐵23之間彼此相向的磁極為同極(同為N極或者同為S極)。并且在本實施方式中，N極位于軸向兩端的第一永磁鐵23的軸向端部。如圖2所示，第二永磁鐵25為沿與軸向垂直的方向(在該例子中為徑向)被磁化的環(huán)形磁鐵。第二永磁鐵25通過將軸21插入于中央孔25a而在半徑方向被定位,并利用粘結劑等固定于軸21。在本實施方式中，軸向兩端的第一永磁鐵23的軸向端部的磁極為N極，因此，各第二永磁鐵25以在半徑方向內側成為S極、在半徑方向外側成為N極的方式被向外磁化。由此，在第一永磁鐵23、第二永磁體25以及軛部2之間構成磁回路,能夠在永磁鐵組裝體24的軸向兩端部使第一永磁鐵23的主磁通朝向半徑方向外側。在如上述那樣構成的直線電動機I中，當電流從未圖示的外部電源流過定子10的線圈11時，在各線圈11產生軸向的磁通。通過所述各線圈11的磁通與各第一永磁鐵23的磁通，在永磁鐵組裝體24與線圈組裝體12之間作用有排斥力和吸引力，從而產生沿著動子20的軸向的推力。〈實施方式的效果〉接下來，利用比較例來說明由直線電動機I獲得的效果。在圖3A和圖3B中示出比較例的直線電動機1A。關于該直線電動機IA的永磁鐵組裝體24A，在軸向端部的第一永磁鐵23的軸向端部設置由磁性體(也可以是非磁性體)構成的端板27。另外，也可以不設置該端板27，而使第一永磁鐵23的軸向端部露出。在這樣的直線電動機IA的情況下，如圖3A所示，當永磁鐵組裝體24A靠近軛部2的端部時，由于來自軸向端部的第一永磁鐵23的磁通26的泄漏，而產生要將永磁鐵組裝體24A拉入到軛部2內的磁阻力。因此，在該比較例的直線電動機IA中，為了能夠在永磁鐵組裝體24A的移動范圍(行程范圍)將磁阻力抑制到可以忽略的值，如圖3B所示，需要將軛部2的全長設定得較長。另一方面，在本實施方式中，如上述那樣，永磁鐵組裝體24在第一永磁鐵23的軸向兩端部具有沿與軸向垂直的方向被磁化的第二永磁鐵25。如圖4所示，利用該第二永磁鐵25能夠使來自軸向端部的第一永磁鐵23的磁通26朝向軛部2側，因此，能夠減少靠近軛部2的端部時的從永磁鐵組裝體24泄漏的磁通。其結果是，與在永磁鐵組裝體24不設置第二永磁鐵25的上述比較例相比，即使縮短軛部2的長度，也能夠將行程范圍內的磁阻力抑制到可以忽略的值。利用圖5A到圖5C說明所述效果的詳細情況。圖5A為，基于本申請發(fā)明人等所實施的模擬結果，表示上述比較例的直線電動機IA的永磁鐵組裝體24A與本實施方式的直線電動機I的永磁鐵組裝體24的、自軛部端部的距離與磁阻力的關系的圖表。另外，在圖5B和圖5C中省略定子10的線圈組裝體12的圖示。關于比較例的永磁鐵組裝體24A，如上述那樣，在軸向端部的第一永磁鐵23設置端板27而沒有設置第二永磁鐵25。并且，在圖5A至圖5C中，在比較例的直線電動機IA中，將磁阻力大致為O (可以忽略的值)的永磁鐵組裝體24A的自軛部端部的最小距離設為距離L。如圖5A所示，相對于在距離L的情況下磁阻力大致為O的比較例，在本實施方式中在距離為大致0.65L的情況下磁阻力大致為O。因此,如圖5B和圖5C所示，為了在永磁鐵組裝體24獲得與永磁鐵組裝體24A相同的預定行程范圍S (移動范圍)，軛部2的長度比比較例的情況在單側減少0.35L (=L-0.65L)、在整體(兩側)減少0.7L (= 0.35LX2)即可。S卩，在本實施方式中能夠使軛部2的長度比比較例縮短0.7L。如上述那樣，根據本實施方式能夠縮·短軛部2的全長，因此能夠使直線電動機I小型化。并且，通過在第一永磁體23的端部設置第二永磁體25，能夠提高線圈組裝體12與永磁鐵組裝體24之間的磁間隙處的、有助于推力的部分的磁通密度，因此還具有能夠增大直線電動機I的推力的效果。并且，在本實施方式中特別是使用了沿徑向被磁化的環(huán)形磁鐵作為第二永磁鐵25。由此，僅通過將環(huán)形磁鐵套至軸21就能夠進行半徑方向的定位，并且不需要像使用后述的分段磁鐵(參照圖8A和圖SB)的情況那樣針對多個磁鐵進行定位以及固定作業(yè)，因此，永磁鐵組裝體24的組裝變得容易，能夠提高制作性。并且，在本實施方式中特別是在永磁鐵組裝體24的第一永磁體23彼此之間配置了由磁性體形成的隔墊22。由此，能夠調整永磁鐵組裝體24的磁極間距和磁通密度分布的波形(緩和磁通密度的峰值)。<變形例>另外，不限于上述實施方式，能夠在不脫離其主旨和技術思想的范圍內進行各種變形。下面，說明其變形例。 (I)使永磁鐵組裝體的磁化方向相反的情況在上述實施方式中，使永磁鐵組裝體24中的第一永磁鐵23的軸向兩端部的磁極為N極，不過也可以如圖6所示，是軸向兩端部的磁極為S極的結構。這種情況下，如圖7所示，使第二永磁鐵25與第一永磁鐵23的軸向端部的磁極對應地，以在半徑方向內側為N極、在半徑方向外側為S極的方式向內磁化第二永磁鐵25即可。由此，能夠在第一永磁鐵23、第二永磁體25以及軛部2之間構成磁回路，使來自軛部2側的第一永磁鐵23產生的主磁通朝向半徑方向內側。其結果是，能夠減少靠近軛部2的端部時從永磁鐵組裝體24泄漏的磁通，即使縮短軛部2的長度，也能夠起到將行程范圍內的磁阻力抑制到可以忽略的值等與上述實施方式相同的效果。(2)第二永磁鐵為分段磁鐵的情況在上述實施方式中，使永磁鐵組裝體24的第二永磁鐵25為環(huán)形磁鐵，但不限于此，也可以是分段磁鐵。圖8A和圖8B中示出本變形例的一個例子。在圖8A中，第二永磁鐵30由多個(在該例子中為4個)分段磁鐵構成，該多個分段磁鐵是使大致四邊形平板的一邊為大致沿第一永磁鐵23的外周的圓弧狀而成的形狀，第二永磁鐵30通過粘結等固定在永磁鐵組裝體24的軸向兩端的第一永磁鐵23的軸向端部。各第二永磁鐵30以使圓弧狀的邊位于半徑方向外側的姿態(tài)、以軸21為中心間隔大致90°地呈環(huán)狀配置。各第二永磁鐵30沿與軸向垂直的方向被平行地磁化，在該例子中使內側為S極，使外側為N極。在圖SB所示的例子中，第二永磁鐵30為與上述相同的形狀，但不同點在于各第二永磁鐵30的磁化方向為徑向。另外，圖8A和圖8B中是第一永磁鐵23的軸向端部的磁極為N極的情況，而在第一永磁鐵23的軸向端部的磁極為S極的情況下，使第二永磁鐵30的內側為N極、使外側為S極即可。在本變形例中，使用呈環(huán)狀配置的多個分段磁鐵作為第二永磁鐵30，因此與像上述實施方式那樣使用為環(huán)形磁鐵的第二永磁鐵25的情況相比，能夠減少磁鐵的放入量，具有能夠削減成本的效果。(3)其它在上述的實施方式和各變形例中，以直線電動機I構成為電樞作為定子10、磁場系統為動子20的情況為例進行了說明，不過也可以反過來使直線電動機I構成為電樞作為動子、磁場系統作為定子。并且，在動子20的永磁鐵組裝體24中，并不是一定要在第一永磁鐵23彼此之間設置隔墊22，隔墊22也可以省略。并且在上文中，以永磁鐵組裝體24具有四個第一永磁鐵23的情況為一例進行了說明，不過無論第一永磁鐵23的個數是偶數還是奇數，可以是任意個，并且也可以是一個。另外，在上文中第二永磁鐵25 (30)設置在永磁鐵組裝體24的軸向兩端，不過也可以只設置在軸向一端，并在另一端側設置所述的端板27(或者使第一永磁鐵23露出)。而且，除上述以外，也可以對上述實施方式和各變形例的方法進行適當組合來進行利用。另外，沒有逐一例示，不過在不脫離其主旨的范圍內可以施加各種變更來實施。
權利要求1.一種直線電動機，其特征在于， 所述直線電動機具備: 圓筒狀的軛部； 線圈組裝體，其固定在所述軛部的內側，并在軸向并列設置有多個線圈；以及永磁鐵組裝體，其以能夠沿軸向相對移動的方式設置在所述線圈組裝體的內側，并在軸向并列設置有多個永磁鐵， 所述永磁鐵組裝體具有: 至少一個第一永磁鐵，其沿軸向被磁化；以及 第二永磁鐵，其配置在所述第一永磁鐵的軸向端部，并沿與軸向垂直的方向被磁化。
2.根據權利要求1所述的直線電動機，其特征在于， 在所述第一永磁鐵的軸向端部為N極的情況下，所述第二永磁鐵的磁化方向為向外，在所述第一永磁鐵的軸向端部為S極的情況下，所述第二永磁鐵的磁化方向為向內。
3.根據權利要求2所述的直線電動機，其特征在于， 所述第二永磁鐵為沿徑向被磁化的環(huán)形磁鐵。
4.根據權利要求2所述的直線電動機，其特征在于， 所述第二永磁鐵為呈環(huán)狀配置的多個分段磁鐵。
5.根據權利要求1 4中的任一項所述的直線電動機,其特征在于， 所述永磁鐵組裝體是將多個所述第一永磁鐵在軸向并列設置而構成的，所述永磁鐵組裝體具有在所述第一永磁鐵彼此之間配置的由磁性體構成的隔墊。
專利摘要本實用新型提供一種直線電動機，其通過縮短軛部的全長使直線電動機小型化。直線電動機(1)具備圓筒狀的軛部(2)；線圈組裝體(12)，其固定在軛部(2)的內側，并在軸向并列設置有多個線圈(11)；以及永磁鐵組裝體(24)，其以能夠沿軸向相對移動的方式設置在線圈組裝體(12)的內側，并在軸向并列設置有多個永磁鐵。永磁鐵組裝體(24)具有至少一個第一永磁鐵(23)，其沿軸向被磁化；以及第二永磁鐵(25)，其配置在第一永磁鐵(23)的軸向兩端部，并沿與軸向垂直的方向被磁化。
文檔編號H02K41/03GK203166727SQ201320179379
公開日2013年8月28日 申請日期2013年4月11日 優(yōu)先權日2012年6月5日
發(fā)明者口輪野慎祐, 吉村憲昭 申請人:株式會社安川電機