[发明专利]直线电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于诸如工业机床、半导体封装设备等的直线电机。

背景技术

现有技术中的直线电机的示例包括在JP 07-53427Y中描述的直线电机。直线电机具有定子和动子。在定子中，以相邻磁体之间隔预定节距Pm(极间距离)的方式来设置永磁体。

通过上述配置，直线电机向电枢绕组引入与动子的电枢位置相对应的预定电流，从而在电枢绕组与定子的永磁体之间产生使动子沿着行进方向进行直线运动的电磁效应。而此时在电枢铁心的两端会出现磁失衡，从而产生齿槽推力(cogging thrust)，现有技术使用副齿、通过在位于两个端部的副齿之间建立满足以下公式的分隔距离Dt(副齿在行进方向上的中心位置之间的距离)来抵消该齿槽推力：

Dt＝(2n-1)Pm/2(其中n为自然数)

此外，应当注意的是，齿槽推力包括多个分量，例如一次分量和二次分量，JP4103066B公开了减小一次分量和二次分量以进一步减小齿槽推力的公知技术。

齿槽推力的一次分量是齿槽推力波形中包含的一个波长与上述节距Pm相等的齿槽分量，而二次分量是两个波长与上述节距Pm相等的齿槽分量。在该现有技术中，将副齿之间的分隔距离Dt设置在以下范围内，并且将副齿的高度Ht(在与行进方向垂直的方向上的尺寸)设置在小于或等于主齿的高度Ho的适当范围内：

(2n-1)Pm/8≤Dt≤(2n-1)Pm/2

通过这样的设置，可以同时减小齿槽推力的一次分量和二次分量(注：由以上内容可以看出，现有技术JP 07-53427Y所公开的技术仅能减小齿槽推力的一个分量，即一次分量或二次分量)。

发明内容

本发明要解决的问题

然而，本发明的申请人通过研究发现，用于可靠地减小分量的分隔距离Dt和高度Ht的最佳值相对于齿槽推力中所包含的多个分量(例如一次分量和二次分量)独立存在。

因此，在如同现有技术JP 07-53427Y和JP 4103066B那样采用了具有平坦的直线端部形状的副齿的情况下，例如，当对副齿之间的分隔距离Dt进行优化以减小一次分量时，则不能充分地减小二次分量，反之，当对分隔距离Dt进行优化以减小二次分量时，则不能充分地减小一次分量。在现有技术JP 4103066B中，采用了以上两者之间的值，即，将分隔距离Dt设置在用于减小一次分量的最佳值和用于减小二次分量的最佳值之间，从而不能充分地减小任一分量。对于副齿的高度Ht也是如此：当对高度Ht进行优化以减小一次分量时，则不能充分地减小二次分量，而当对高度Ht进行优化以减小二次分量时，则不能充分地减小一次分量。

因此，本发明的目的是提供一种能够同时充分地减小齿槽推力中所包含的多个分量的直线电机。

解决问题的手段

为了实现上述目的，根据本发明的第一方面，提供了一种直线电机，其包括：场系统，其中多个永磁体以极性相互交替的方式沿直线设置在磁轭上；以及电枢，其被配置为隔着磁隙与所述场系统面对，并且具有设置有电枢绕组的电枢铁心，所述直线电机沿预定的行进方向运行，所述场系统和所述电枢中任意一方作为动子，而另一方作为定子，其特征在于：所述电枢铁心包括：副齿，其分别设置在沿所述行进方向的两端，并且未卷绕有所述电枢绕组；以及多个主齿，其设置在所述两端的所述副齿之间，并且分别卷绕有所述电枢绕组，并且每个所述副齿均具有在与所述行进方向垂直的齿高方向上的尺寸沿所述行进方向变化的端部形状。

在本发明的第一方面中，在磁轭上以多个永磁体的极性相互交替的方式沿直线设置多个永磁体，从而构成场系统。电枢隔着磁隙与场系统相对设置，而且设置于电枢铁心中的主齿卷绕有电枢绕组。然后，向电枢绕组引入与电枢的位置相对应的预定电流，以在电枢绕组与永磁体之间产生使动子(电枢和场系统中的一方)沿着预定行进方向相对于定子(电枢和场系统中的另一方)运动的电磁效应。

此时，会在电枢铁心的两端造成磁失衡(端部效应)，从而产生齿槽推力。根据该方面，在沿着电枢铁心的行进方向的两端设置有副齿。采用这种结构，通过恰当地设置沿行进方向在两端的副齿之间的分隔距离以及副齿在高度方向上的尺寸，能够减小齿槽推力。

然而，齿槽推力包括多个分量。这些分量包括例如一个波长与一个极间(pole-to-pole)距离(设置永磁体的节距)相应的一次分量，以及两个波长与一个极间距离相应的二次分量。用于减小多个分量的副齿之间的优选分隔距离以及高度方向上的齿的优选尺寸对于各个分量互不相同。