![]() 筒型線性馬達
专利摘要:
本發明之筒型線性馬達,係具備:電樞部(10),具有筒狀框體(11)、內嵌於前述框體(11)之磁性體製的筒狀軛鐵(12)、軸方向排列於前述軛鐵(12)內的複數個環狀線圈(13u、13v、13w)、及固定於前述框體(11)之兩端部的軸承;磁場部(20),插通於前述電樞部(10)內,具有朝軸方向排列有複數個永久磁鐵(22)的大徑中間部、及從前述大徑中間部朝向軸方向兩側延伸並可插通於前述軸承的小徑軸部(24b),且形成附段差軸狀;以及筒狀或環狀之緩衝構件(26),可供前述小徑軸部(24b)插通並與該小徑軸部(24b)同軸地配置,且固定於前述磁場部(20)之段差部或前述框體(11)之端部。 公开号:TW201320559A 申请号:TW101112738 申请日:2012-04-11 公开日:2013-05-16 发明作者:Yosuke Takaishi;Haruyuki Hasegawa;Toru Katae 申请人:Mitsubishi Electric Corp; IPC主号:H02K41-00
专利说明:
筒型線性馬達 本發明係關於一種筒型線性馬達(linear motor)。 筒型線性馬達係具備:作為定子的電樞部,於磁性體製的筒狀軛鐵(yoke)內依軸方向排列有複數組的U相、V相及W相之環(ring)狀線圈(coil);作為動子(mover)的磁場部,將複數個永久磁鐵隔著磁性體製的板狀間隔件(spacer)使N極彼此、S極彼此相對向地依軸方向排列在插通於前述電樞部內的軸(shaft);以及線性軸襯(linear bushing)或滾珠軸襯(ball bushing)等軸承部,設置於前述電樞部之兩端部且依軸方向直動自如地支撐前述軸。 上述的筒型線性馬達,係在加速動作中電源被切斷時、控制無效而失控(runaway)時、或弄錯控制指令時,磁場部就會碰撞軸承部,而有電樞部或磁場部破損的危險性。再者,在以縱向置放方式使用筒型線性馬達的情況下,當電源被切斷時,磁場部就會因自身重量而落下並碰撞軸承部。當反覆該碰撞時,就會發生摩擦破壞、疲勞破壞,且導致筒型線性馬達之破損。 以往,在使用線性馬達進行熔融後之樹脂之射出動作的射出成形機中,有揭示一種射出成形機,其係具備:筒構件(barrel),具有模具、及連通於該模具之空隙的中空部,且具備將收納於該中空部的樹脂原料予以加熱並使之熔融的加熱手段;螺桿(screw),插入於前述中空部且在軸方向進退驅動;線性馬達之可動部,具有與該螺桿之後端部連結的輸出軸,且使前述輸出軸在軸方向移動,而使熔融後之樹脂從前述中空部朝向模具之空隙射出;機架(mount)部,具有用以支撐及導引該線性馬達之可動部的線性導件(linear guide);以及由彈簧(spring)或胺基甲酸酯緩衝墊(urethane cushion)所構成之緩衝構件,安裝於當到達衝程極限(stroke limit)時前述線性馬達之可動部會碰撞到的前後之機架部之各2處的部位,用以吸收並減低因前述線性馬達之可動部的碰撞而產生之撞擊力(例如,參照專利文獻1)。 再者,有揭示一種線性馬達,該線性馬達係由固定部與可動部所構成,其中固定部係由兼作軛鐵(yoke)的機殼(case)、依軸方向並排安裝於機殼之上下內壁面的複數個突極型鐵心以及分別捲裝於該鐵心之線圈所構成,可動部係由軛鐵與安裝於其兩側的複數個永久磁鐵以及將可動部之軸方向的移動朝向外部傳遞的輸出軸所構成,而輸出軸係貫通設置於機殼之貫通孔並朝向外部拉出,且在機殼之軸方向的端面2處配置有由吸收可動部撞到時之運動能量(energy)的例如橡膠(rubber)之彈性體所構成的2個緩衝構件(例如,專利文獻2)。 (專利文獻1)日本特開2002-355868號公報 (專利文獻2)日本特開平07-232642號公報(第3、4頁、第1圖) 然而,依據專利文獻1、2所揭示的習知技術,則2個緩衝構件配置在輸出軸之上下或左右的2處。因此,有零件數多的問題。再者,當可動部先碰撞到2個緩衝構件中之任一個時,就有在可動部及輸出軸起彎曲應力之作用、對支撐輸出軸之軸承施加偏荷重的問題。再者,由於在馬達(motor)外部配置緩衝構件,所以有緩衝構件之劣化加劇、且損害設計性的問題。 本發明係有鑒於上述情事而研創者,其目的在於獲得一種具備零件數少、低成本(cost)且可靠度高、劣化少並且設計性佳之緩衝構件的筒型線性馬達。 為了解決上述課題及達成目的,本發明之特徵係具備:電樞部,具有筒狀框體(frame)、內嵌於前述框體之磁性體製的筒狀軛鐵(yoke)、朝軸方向排列於前述軛鐵內的複數個環(ring)狀線圈(coil)、及固定於前述框體之兩端部的軸承;磁場部,插通於前述電樞部內,具有朝軸方向排列有複數個永久磁鐵的大徑中間部、及從前述大徑中間部朝向軸方向兩側延伸且插通於前述軸承的小徑軸(shaft)部,且形成附段差軸狀;以及筒狀或環狀之緩衝構件,供前述小徑軸部插通並與該小徑軸部同軸地配置,且固定於前述磁場部之段差部或前述框體之端部。 本發明之筒型線性馬達,由於具備供小徑軸部插通並與小徑軸部同軸地配置且固定於附段差軸之段差部或框體之端部的筒狀或環狀之緩衝構件,所以可達成緩衝構件之零件數少、低成本且可靠度高的功效。 以下,根據圖式詳細地說明本發明之筒型線性馬達的實施形態。另外,本發明並非由該實施形態所限定。 (實施形態1) 第1圖係顯示本發明之筒型線性馬達之實施形態1的縱剖視圖,第2圖係第1圖之A部放大圖,第3圖係顯示實施形態1之筒型線性馬達的動子(mover)往左方移動之狀態的縱剖視圖。 如第1圖至第3圖所示,實施形態1之筒型線性馬達91,係具有成為定子的筒型電樞部10及成為動子的磁場部20,該磁場部20係與電樞部10同軸地插通及配置於電樞部10內,且中間部形成為大徑的附段差軸狀。 電樞部10,係具備:鋁(aluminium)或樹脂等非磁性體製的筒狀框體11;內嵌於框體11之磁性體金屬製的筒狀軛鐵12;依軸方向排列於軛鐵12內的複數個環狀之U相線圈13u、V相線圈13v、W相線圈13w;將U、V、W相線圈13u、13v、13w間予以絕緣的環狀絕緣板14;捲裝有U、V、W相線圈13u、13v、13w的筒狀繞線管(bobbin)15(環狀絕緣板14與繞線管14可藉由樹脂一體地形成);固定於框體11之兩端部的軸承保持具(holder)16;以及由軸承保持具16所保持之線性軸襯(linear bushing)或滾珠軸襯(ball bushing)等軸承17。 磁場部20,係具備:使磁通穿透之不銹(stainless)鋼(SUS304)或鋁等之非磁性材料製的管(pipe)21;依軸方向排列於管21內的複數個厚板狀永久磁鐵22;以及插入於相鄰之永久磁鐵22間的磁性體金屬製的間隔件(spacer)23。永久磁鐵22,係隔著間隔件23而配置成N極彼此、S極彼此相對向。 在管21之兩端部,係內嵌有附段差軸24之大徑部24a,而附段差軸24之小徑軸部24b,係從管(大徑中間部)21朝向軸方向兩側延伸。作為動子的磁場部20,係在管21之兩端部嵌合有附段差軸24之大徑部24a,且整體形成為中央部較粗的附段差軸狀。附段差軸24之小徑軸部24b,係依軸方向來回活動自如地由電樞部10之兩端部的軸承17支撐。 在一方(第1圖之左側)的附段差軸24之小徑軸部24b之大徑部24a側根部(磁場部20之段差部),係外嵌有非磁性體(鋁、樹脂等)製的環狀彈簧保持具(spring holder)25。在彈簧保持具25之外周部,係設置有螺旋槽,且在螺旋槽安裝有插通有附段差軸24的小徑軸部24b且與小徑軸部24b同軸地配置之作為筒狀或環狀之緩衝構件的螺旋彈簧(coil spring)26。另外,雖然未圖示,惟亦可在另一方(第1圖之右側)的附段差軸24之小徑軸部24b安裝彈簧保持具25及螺旋彈簧26。 筒型線性馬達91,係藉由設置於電樞部(定子)10的磁性感測器(sensor)(霍爾元件(Hall device)),檢測磁場部(動子)20之磁極的位置,或是藉由線性編碼器(linear encoder)檢測磁場部20之移動位置,並根據該檢測位置資訊,切換往U、V、W相線圈13u、13v、13w之通電,且沿著電樞部10朝軸方向直線驅動磁場部20。 在筒型線性馬達91之加速動作中電源被切斷時、控制無效而失控時、或弄錯控制指令時,而於磁場部20失控之情形,則如第3圖所示,安裝於磁場部20的螺旋彈簧26之左側前端部會碰撞到電樞部10之軸承保持具(holder)16的右側端面,螺旋彈簧26會被壓縮而吸收磁場部20之運動能量(energy),而緩和撞擊。螺旋彈簧26之線徑或匝數(turn number),係按照磁場部20之運動能量而決定。 實施形態1之筒型線性馬達91,由於係在附段差軸24之段差部,與小徑軸部24b同軸地安裝有1個螺旋彈簧26,所以零件數少、且由於會在螺旋彈簧26產生軸對稱之排斥力,故而不會在小徑軸部24b起彎曲應力的作用。 (實施形態2) 第4圖係顯示本發明之筒型線性馬達之實施形態2的局部放大縱剖視圖。如第4圖所示,實施形態2之筒型線性馬達92,係在附段差軸24之小徑軸部24b的大徑部24a側根部(段差部),外嵌有作為環狀緩衝構件之柔軟橡膠製的O環(O-ring)26a。 O環26a,由於是藉由自己的緊束作用(interference)來固定於附段差軸24之小徑軸部24b的大徑部24a側根部(段差部),所以沒有需要保持具(holder)類零件。即便使用O環26a來替換螺旋彈簧26,亦可達成與螺旋彈簧26同樣的功效,並且作為緩衝構件係低成本的。 (實施形態3) 第5圖係顯示本發明之筒型線性馬達之實施形態3的縱剖視圖,第6圖係第5圖之B部放大圖。如第5圖及第6圖所示,實施形態3之筒型線性馬達93,係在框體11之端部的小徑孔11a,內嵌有筒狀的彈簧保持具25a。在彈簧保持具25a之端部,係設置有內凸緣(flange)25aa,而收納於彈簧保持具25a內之作為緩衝構件的螺旋彈簧26之端部,係卡合於內凸緣25aa。附段差軸24之小徑軸部24b,係穿過螺旋彈簧26而朝向外部突出。 當磁場部20失控時,附段差軸24之大徑部24a的側面就會碰撞到螺旋彈簧26之右側端面,而螺旋彈簧26會被壓縮而吸收磁場部20之運動能量,並緩和撞擊。如此,即便將螺旋彈簧26安裝於電樞部10之端部,亦可達成與安裝於磁場部20側同樣的功效。若將螺旋彈簧26安裝於電樞部(定子)10側,則由於磁場部(動子)20之重量不會增加,所以不會對磁場部20之驅動特性帶來影響。 (實施形態4) 第7圖係顯示本發明之筒型線性馬達之實施形態4的局部放大縱剖視圖。如第7圖所示,實施形態4之筒型線性馬達94,係在框體11之端部的小徑孔11a,內嵌有筒狀的O環保持具25b。在O環保持具25b之端部,係形成有大內徑部25ba,且在大內徑部25ba卡合有作為緩衝構件的O環26b。附段差軸24之小徑軸部24b,係穿過O環26b,以不與O環26b接觸之方式朝向外部突出。 當磁場部20失控時,附段差軸24之大徑部24a的側面就會碰撞到O環26b之右側端面,O環26b會被壓縮而吸收磁場部20之運動能量,並緩和撞擊。如此,即便將O環26b安裝於電樞部10之端部,亦可達成與安裝於磁場部20側同樣的功效。 (實施形態5) 第8圖係顯示本發明之筒型線性馬達之實施形態5的局部放大縱剖視圖。如第8圖所示,實施形態5之筒型線性馬達95,係在附段差軸24之小徑軸部24b的大徑部24a側根部(段差部)外嵌有作為筒狀緩衝構件的筒狀彈性體26c。筒狀彈性體26c,係藉由自己的緊束作用而固定於附段差軸24之小徑軸部24b。即便使用筒狀彈性體26c來替換實施形態2之O環26a,亦可達成與O環26a同樣的功效。 (實施形態6) 第9圖係顯示本發明之筒型線性馬達之實施形態6的局部放大縱剖視圖,第10圖係顯示實施形態6之筒型線性馬達之碰撞時的緩衝材之變形狀態的局部放大縱剖視圖。如第9圖及第10圖所示,實施形態6之筒型線性馬達96,係在框體11之端部的小徑孔11a,內嵌有作為緩衝構件的筒狀彈性體26d。附段差軸24之小徑軸部24b,係穿過筒狀彈性體26d,以不與筒狀彈性體26d接觸之方式朝向外部突出。 當磁場部20失控時,附段差軸24之大徑部24a的側面就會碰撞到筒狀彈性體26d之右側端面,筒狀彈性體26d會被壓縮而吸收磁場部20之運動能量,且緩和撞擊。再者,如第10圖所示,筒狀彈性體26d,由於被壓縮並在內側膨脹而壓接於附段差軸24之小徑軸部24b,所以亦可藉由摩擦力來緩和撞擊。若將筒狀彈性體26d安裝於電樞部(定子)10側,則由於磁場部(動子)20之重量不會增加,所以不會對磁場部20之驅動特性帶來影響。 (實施形態7) 第11圖係顯示本發明之筒型線性馬達之實施形態7的局部放大縱剖視圖。如第11圖所示,實施形態7之筒型線性馬達97,係在框體11之端部的小徑孔11a,內嵌有作為筒狀或環狀之緩衝構件的永久磁鐵26e。被安裝於框體11之端部的永久磁鐵26e之內側的磁極(S極)、與磁場部20之永久磁鐵22之端部側的磁極(S極),係成為同一磁極,並相互地排斥。附段差軸24之小徑軸部24b,係穿過永久磁鐵26e,以不與永久磁鐵26e接觸之方式朝向外部突出。 當磁場部20失控時,磁場部20之永久磁鐵22之端部側的磁極(S極)就會靠近安裝於框體11之端部的永久磁鐵26e之內側的磁極(S極),且以非接觸方式承受排斥力,而可緩和碰撞時的撞擊。若使用強力之永久磁鐵26e,則可以非接觸方式停止磁場部20。由於是將永久磁鐵26e安裝於電樞部(定子)10側,所以磁場部(動子)20之重量不會增加,而不會對磁場部20之驅動特性帶來影響。再者,若使用筒狀之永久磁鐵作為磁場部20之永久磁鐵22,則能夠與安裝於框體11之端部的永久磁鐵26e共通化。 (實施形態8) 第12圖係顯示本發明之筒型線性馬達之實施形態8的局部放大縱剖視圖。如第12圖所示,實施形態8之筒型線性馬達98,係在延伸至框體11之端部的軛鐵12,內嵌有作為緩衝構件之環狀的線圈(電磁鐵)26f。附段差軸24之小徑軸部24b係穿過線圈26f,以不與線圈26f接觸之方式朝向外部突出。 當磁場部20失控時,磁場部20之永久磁鐵22之端部側的磁極(N極)就會靠近被安裝於框體11之端部的線圈(電磁鐵)26f,且藉由線圈(電磁鐵)26f所產生之磁通以非接觸方式來承受排斥力,而可緩和碰撞時的撞擊。若使用強力之線圈(電磁鐵)26f,則可以非接觸方式停止磁場部20。由於係將線圈(電磁鐵)26f安裝於電樞部(定子)10側,所以磁場部(動子)20之重量不會增加,而不會對磁場部20之驅動特性帶來影響。線圈(電磁鐵)26f,係能夠與電樞部10之U、V、W相線圈13u、13v、13w共通化。又,線圈(電磁鐵)26f,亦可為短路線圈。在其為短路線圈時,藉由磁場部20之磁通為交鏈(interlinkage)而流出短路電流且可以動態制動(dynamic brake)之方式使之動作。 另外,在實施形態1至8中,雖然將電樞部10當作定子,將磁場部20當作動子,惟亦可將電樞部10當作動子,將磁場部20當作定子。 10‧‧‧電樞部(定子) 11‧‧‧框體 11a‧‧‧小徑孔 12‧‧‧軛鐵 13u‧‧‧U相線圈 13v‧‧‧V相線圈 13w‧‧‧W相線圈 14‧‧‧環狀絕緣板 15‧‧‧繞線管 16‧‧‧軸承保持具 17‧‧‧軸承 20‧‧‧磁場部(動子) 21‧‧‧管 22‧‧‧永久磁鐵 23‧‧‧間隔件 24‧‧‧附段差軸 24a‧‧‧大徑部 24b‧‧‧小徑軸部 25、25a‧‧‧彈簧保持具 25aa‧‧‧內凸緣 25b‧‧‧O環保持具 25ba‧‧‧大內徑部 26‧‧‧螺旋彈簧(緩衝構件) 26a、26b‧‧‧O環(緩衝構件) 26c、26d‧‧‧筒狀彈性體(緩衝構件) 26e‧‧‧永久磁鐵(緩衝構件) 26f‧‧‧線圈(電磁鐵、緩衝構件) 91至98‧‧‧筒型線性馬達 第1圖係顯示本發明之筒型線性馬達之實施形態1的縱剖視圖。 第2圖係第1圖之A部放大圖。 第3圖係顯示實施形態1之筒型線性馬達的動子往左方移動之狀態的縱剖視圖。 第4圖係顯示本發明之筒型線性馬達之實施形態2的局部放大縱剖視圖。 第5圖係顯示本發明之筒型線性馬達之實施形態3的縱剖視圖。 第6圖係第5圖之B部放大圖。 第7圖係顯示本發明之筒型線性馬達之實施形態4的局部放大縱剖視圖。 第8圖係顯示本發明之筒型線性馬達之實施形態5的局部放大縱剖視圖。 第9圖係顯示本發明之筒型線性馬達之實施形態6的局部放大縱剖視圖。 第10圖係顯示實施形態6之筒型線性馬達之碰撞時的緩衝材之變形狀態的局部放大縱剖視圖。 第11圖係顯示本發明之筒型線性馬達之實施形態7的局部放大縱剖視圖。 第12圖係顯示本發明之筒型線性馬達之實施形態8的局部放大縱剖視圖。 10‧‧‧電樞部(定子) 11‧‧‧框體 12‧‧‧軛鐵 13u‧‧‧U相線圈 13v‧‧‧V相線圈 13w‧‧‧W相線圈 14‧‧‧環狀絕緣板 15‧‧‧繞線管 20‧‧‧磁場部(動子) 21‧‧‧管 22‧‧‧永久磁鐵 23‧‧‧間隔件 24‧‧‧附段差軸 24a‧‧‧大徑部 24b‧‧‧小徑軸部 25‧‧‧彈簧保持具 26‧‧‧螺旋彈簧(緩衝構件) 91‧‧‧筒型線性馬達
权利要求:
Claims (7) [1] 一種筒型線性馬達,其特徵為具備:電樞部,具有筒狀框體、內嵌於前述框體之磁性體製的筒狀軛鐵、朝軸方向排列於前述軛鐵內的複數個環狀線圈、及固定於前述框體之兩端部的軸承;磁場部,插通於前述電樞部內,具有朝軸方向排列有複數個永久磁鐵的大徑中間部、及從前述大徑中間部朝向軸方向兩側延伸且插通於前述軸承的小徑軸部,且形成附段差軸狀;以及筒狀或環狀之緩衝構件,供前述小徑軸部插通並與該小徑軸部同軸地配置於前述框體內,且固定於前述磁場部之段差部或前述框體之端部。 [2] 如申請專利範圍第1項所述之筒型線性馬達,其中,前述緩衝構件為螺旋彈簧(coil spring)。 [3] 如申請專利範圍第1項所述之筒型線性馬達,其中,前述緩衝構件為O環。 [4] 如申請專利範圍第1項所述之筒型線性馬達,其中,前述緩衝構件為筒狀彈性體。 [5] 如申請專利範圍第1項所述之筒型線性馬達,其中,前述緩衝構件為永久磁鐵。 [6] 如申請專利範圍第1項所述之筒型線性馬達,其中,前述緩衝構件為電磁鐵。 [7] 如申請專利範圍第6項所述之筒型線性馬達,其中,前述電磁鐵為短路線圈。
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同族专利:
公开号 | 公开日 JPWO2013069148A1|2015-04-02| KR20140084318A|2014-07-04| CN103947091A|2014-07-23| WO2013069148A1|2013-05-16| KR101635691B1|2016-07-01| TWI491147B|2015-07-01| JP5680216B2|2015-03-04|
引用文献:
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