DE112016001548T5

DE112016001548T5 - Anker für einen linearmotor, und linearmotor, bei dem dieser anker verwendet wird

Info

Publication number: DE112016001548T5
Application number: DE112016001548.8T
Authority: DE
Inventors: Seiki Takedomi; Yoshitaka Takagi; Osamu Kakutani
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2015-03-31
Filing date: 2016-03-30
Publication date: 2018-01-04
Also published as: WO2016159034A1; US10700585B2; CN107534379A; TWI612753B; KR101975692B1; US20180069464A1; JP6269895B2; JPWO2016159034A1; CN107534379B; TW201707346A; KR20170120150A

Abstract

Es soll ein Anker für einen Linearmotor und dgl. geschaffen werden, bei dem in einem Zustand, in welchem Eigenschaften wie z. B. die Antriebskraft des Linearmotors beibehalten werden, der effektive Hub des Linearmotors verlängert werden kann, ohne dass die Anzahl der Schlitze vergrößert wird. Der Anker für einen Linearmotor weist auf: einen Plattenteil mit rechteckiger Plattenform; mehrere Magnetpolzähnen, die nebeneinander an dem Plattenteil angeordnet sind und um die herum jeweils eine Spule gewickelt ist; und einen Hilfszahn, der in einem Endabschnitt des Plattenteils in Richtung einer Nebeneinanderanordnung derart positioniert ist, dass er von den Magnetpolzähnen getrennt ist, und um den keine Spule gewickelt ist.

Description

GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Linearmotor und einen Linearmotor, bei dem diese Armatur verwendet wird.
HINTERGRUND
Bei Vorrichtungen zur Halbleiterherstellung und Vorrichtungen zur Herstellung von Flüssigkristallanzeige-Substraten ist es erforderlich, dass ein Werkstück mit Präzision und nur geringer Vibration in einer rechtwinklig zur Richtung der Schwerkraft verlaufenden Ebene bewegt wird. Ein Tisch, der ein Werkstück oder ein Arbeitswerkzeug trägt, wird mittels einer Antriebsquelle bewegt, die eine individuelle Bewegung auf orthogonal zueinander verlaufenden Linearführungen ermöglicht. Somit wird für die Antriebsquelle kein Verfahren verwendet, bei dem der Abtrieb eines Drehmotors mittels eines Kugelgewindes in eine Linearbewegung umgesetzt wird, wie es in einer üblichen Verarbeitungsapparatur angewandt wird. Stattdessen wird als Antriebsquelle ein Linearmotor verwendet, mit dem direkt eine parallele Verlagerungsbewegung erzeugt werden kann.
Eine generelle Konfiguration eines Elektromotors weist auf: einen Feldmagnetteil, in dem mehrere Permanentmagneten derart angeordnet sind, dass die Polaritäten alternierend variieren, und der als Läufer (oder Stator) dient; und einen Anker, der mit einem Kern aus weichmagnetischem Material versehen ist, welcher mehrere Magnetpolzähne aufweist, wobei um die einzelnen Magnetpolzähne Spulen gewickelt sind, und der als Stator (oder Läufer) dient. Der Feldmagnetteil und der Anker sind mit einem vorgegebenen Anstand einander gegenüber angeordnet. Wenn auf die Spulen ein Wechselstrom aufgebracht wird, dessen Polarität und Größe synchron mit dem Änderungszyklus eines Magnetfelds relativ zu der Bewegungsstrecke des Feldmagnetteils sind, erzeugen die Anziehungs- und Abstoßkräfte relativ zu dem Permanentmagneten eine Schubkraft in der Bewegungsrichtung. Somit führt der Feldmagnetteil (oder der Anker) eine Linearbewegung relativ zu dem Anker (oder dem Feldmagnetteil) durch. Es wurden verschiedenartige Typen von Linearmotoren mit einer derartigen Konfiguration vorgeschlagen. Beispielsweise offenbart die Patentschrift 1 einen Linearmotor, bei dem der Feldmagnetteil als Stator dient und der Anker als Läufer dient.
VERÖFFENTLICHUNGEN DES STANDES DER TECHNIK
PATENTSCHRIFTEN

Patentschrift 1: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2008-125322 .

ÜBERBLICK
Hingegen ist bei einem Linearmotor des Typs mit bewegbarem Magneten, bei dem der Anker als Stator dient und der Feldmagnetteil als Rotor dient, der effektive Hub (die Länge des Bewegungsbereichs) des Läufers kürzer als ein – oder gleich einem – Wert, der durch Subtraktion der Gesamtlänge des Läufers von der Gesamtlänge des Stators erhalten wird. Wenn bei einem derartigen Linearmotor der effektive Hub verlängert werden soll, muss die Gesamtlänge des Läufers reduziert werden oder alternativ die Gesamtlänge des Stators reduziert werden. Wenn der Stator verlängert werden soll, darf jedoch die Länge nicht in beliebiger Weise vergrößert werden. Dies ist der Fall, weil, um die Eigenschaften des Linearmotors beibehalten zu können, die Verlängerung auf Basis einer vorgegebenen Einheit erfolgen muss. Beispielsweise muss in einem Fall, in dem der Linearmotor des Typs mit bewegbarem Magneten eine Konfiguration mit 7 Polen und 6 Schlitzen aufweist, die Verlängerung um eine Einheit von 6 Schlitzen erfolgen.
Ferner ist es auch dann, wenn die Verlängerung auf Basis einer vorgegebenen Einheit erfolgt, zur Ermöglichung einer Verlängerung um eine Einheit mit kürzerer Strecke erforderlich, von vornherein eine Ausgestaltung zu verwenden, bei der Abstand der Magneten und der Abstand der Spulen in kleineren Werten definiert sind. Dies verursacht eine Vergrößerung der Anzahl der Bauteile und der Anzahl der Verfahrensschritte. Somit besteht ein Bedarf daran, eine Verlängerung des effektiven Hubs durchführen zu können, ohne dass die Verlängerung des Stators (des Ankers) auf Basis von Spalt-Einheiten erfolgen muss.
Die vorliegende Erfindung wurde vor dem Hintergrund der oben beschriebenen Situation konzipiert. Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Anker für einen Linearmotor oder dgl. bereitzustellen, bei dem der effektive Hub verlängert werden kann, ohne dass es erforderlich ist, die Anzahl der Schlitze zu vergrößern.
MITTEL ZUR LÖSUNG DES PROBLEMS
Der gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehene Anker für einen Linearmotor weist auf: einen Plattenteil mit rechteckiger Plattenform; mehrere Magnetpolzähne, die nebeneinander an dem Plattenteil angeordnet sind und um die herum jeweils eine Spule gewickelt ist; und einen Hilfszahn, der in einem Endabschnitt des Plattenteils in Richtung einer Nebeneinanderanordnung derart positioniert ist, dass er von den Magnetpolzähnen getrennt ist, und um den keine Spule gewickelt ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Hilfszahn, um den keine Spule gewickelt ist, in einem Endabschnitt vorgesehen. Somit kann, wenn der Anker um einen Betrag verlängert wird, welcher der Anordnung der Hilfszähne entspricht, der effektive Hub des Linearmotors verlängert werden.
Der gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehene Anker für einen Linearmotor ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Intervall zwischen dem Hilfszahn und dem Magnetpolzahn, der dem Hilfszahn benachbart ist, im Wesentlichen gleich einem Intervall zwischen zwei benachbarten der Magnetpolzähne ist.
Bei der vorliegenden Erfindung kann in einem Abschnitt, in dem der effektive Hub verlängert worden ist, eine Abnahme der Schubkraft beträchtlich unterdrückt werden.
Der gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehene Anker für einen Linearmotor ist dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfszahn im Wesentlichen die gleiche Form hat wie der Magnetpolzahn.
Da bei der vorliegenden Erfindung der Hilfszahn im Wesentlichen die gleiche Form hat wie der Magnetpolzahn, können diese Zähne aus gemeinsamen Bauteilen ausgebildet werden, und somit kann die Anzahl der Bauteile reduziert werden.
Der gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehene Anker für einen Linearmotor ist dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfszahn und die Magnetpolzähne jeweils eine rechteckige parallelepipedische Form haben und dass der Hilfszahn und der dem Hilfszahn benachbarte Magnetpolzahn in Richtung der Nebeneinanderanordnung direkt einander zugewandt sind.
Bei der vorliegenden Erfindung hat der Hilfszahn eine ähnliche Form wie der Magnetpolzahn und kann somit zur Erzeugung der Schubkraft beitragen.
Der gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehene Anker für einen Linearmotor ist dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Hilfszahn sowie bei dem Magnetpolzahn der Endabschnitt größer als der Basisabschnitt ist und dass der Hilfszahn und der dem Hilfszahn benachbarte Magnetpolzahn in Richtung einer parallelen Anordnung einander direkt zugewandt sind.
Da gemäß der vorliegenden Erfindung bei dem Hilfszahn sowie bei dem Magnetpolzahn der Endabschnitt größer als der Basisabschnitt ist, kann die Effizienz der Magnetflussübertragung verbessert werden.
Der gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehene Anker für einen Linearmotor ist dadurch gekennzeichnet, dass die Endflächen des Hilfszahns und des Magnetpolzahns bündig miteinander sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist der Hilfszahn eine Endfläche auf, die bündig mit der Endfläche des Magnetpolzahns ist, und ist somit in der Lage, einen dem Stator zugeführten Magnetfluss in gleicher Weise dem Magnetpolzahn zuzuführen.
Der gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehene Anker für einen Linearmotor ist dadurch gekennzeichnet, dass Hilfszähne in jedem der beiden Endabschnitte in Richtung einer Nebeneinanderanordnung vorgesehen sind.
Da gemäß der vorliegenden Erfindung der Hilfszahn in beiden Endabschnitten in entgegengesetzter Richtung zu dem Magnetpolzahn vorgesehen ist, kann der effektive Hub verlängert werden, ohne dass eine Verschlechterung der Eigenschaften des Linearmotors auftritt.
Der Linearmotor gemäß der vorliegenden Erfindung weist auf: einen wie oben beschrieben ausgebildeten Anker für einen Linearmotor; und einen Feldmagnetteil, der mit mehreren Magneten, deren Endflächen dem Anker für den Linearmotor zugewandt sind, und mit einem rückwärtigen Joch mit rechteckiger Plattenform versehen ist, an dem die mehreren Magnete in einer geraden Linie derart ausgerichtet sind, dass die Magnetpole alternierend angeordnet sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Hilfszahn, um den keine Spule gewickelt ist, in einem Endabschnitt vorgesehen. Somit kann, wenn der Anker um einen Betrag verlängert wird, welcher der Anordnung der Hilfszähne entspricht, der effektive Hub des Linearmotors verlängert werden.
Der Linearmotor gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Anker für den Linearmotor als Stator ausgebildet ist und der Feldmagnetteil als Läufer ausgebildet ist.
Da bei der vorliegenden Erfindung der Anker für den Linearmotor als Stator ausgebildet ist und der Feldmagnetteil als Läufer ausgebildet ist, kann der effektive Hub des Linearmotors verlängert werden.
Mit der vorliegenden Erfindung kann der effektive Hub verlängert werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer exemplarischen Konfiguration eines Linearmotors.
2A zeigt eine schematische Darstellung einer Konfiguration eines Stators ohne Spule.
2B zeigt eine schematische Darstellung einer Konfiguration eines Stators ohne Spule.
3 zeigt eine Draufsicht auf eine exemplarische Konfiguration eines Läufers.
4 zeigt eine Seitenansicht eines Linearmotors.
5A zeigt eine Gesamtansicht des Läufers in Draufsicht.
5B zeigt eine Draufsicht, in der ein Teil eines Läufers vergrößert dargestellt ist.
6 zeigt eine Seitenansicht eines Linearmotors.
7A zeigt eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung eines Überstandsbetrags.
7AB zeigt eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung eines Überstandsbetrags.
8 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Konfiguration eines Stators ohne Spule.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Im Folgenden werden Ausführungsformen Zusammenhang mit den Zeichnungen detailliert beschrieben. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer exemplarischen Konfiguration eines Linearmotors 100. Die 2A und 2B zeigen schematische Darstellungen einer Konfiguration eines Stators 1 ohne eine Spule 14. 2A zeigt eine perspektivische Ansicht von Bauteilen, die den Stator 1 bilden. 2B zeigt eine Seitenansicht des Stators 1. Der Linearmotor 100 weist auf: einen Stator 1 mit einer rechteckigen parallelepipedischen Form, die in einer Richtung langgesteckt ist; und einen Läufer 2, der einem Teil des Stators 1 mit einem kleinen Intervall zwischen den Teilen zugewandt ist und in dem Permanentmagneten 22a und 22b parallel zueinander an einem rückwärtigen Joch 21 angeordnet sind, das die Form einer rechteckigen Platte hat. Der Läufer 2 ist zur Bewegung in der Längsrichtung des Stators 1 ausgebildet (in der Richtung des Pfeils in 1 oder in der Gegenrichtung zu diesem Pfeil). Bei dem Linearmotor 100 der vorliegenden Ausführungsform ist der Anker als Stator 1 ausgebildet, und der Feldmagnetteil ist als Läufer 2 ausgebildet.
Der Stator 1 weist Magnetpol-Zahnkomponenten 11 und 12 und Hilfs-Zahnkomponenten 13 auf. Gemäß 2A weist die Magnetpol-Zahnkomponente 11 auf: einen Plattenteil 11a mit der Form einer rechteckigen Platte; und zwei Zahnteile 11b, die jeweils die Form einer rechteckigen Platte (eine rechteckige parallelepipedische Form) und die rechtwinklig von dem Plattenteil 11a aufragen und einander mit einem vorgegebenen Zwischenabstand zugewandt sind. In Seitenansicht entspricht die Form der Magnetpol-Zahnkomponente 11 im Wesentlichen der Kontur zweier miteinander verbundenen L-Formen. Bei der Magnetpol-Zahnkomponente 11 ist die Bemessung (Wt + Wd + Wt + Wd) in der Bewegungsrichtung des Läufers 2 (der rechten und der linken Richtung in 2A) kleiner gesetzt als die Bemessung (d) in der diese schneidenden Richtung (der Tiefenrichtung in 2). Die Spaltbemessung (Wd) zwischen den beiden Zahnteilen 11b in der Richtung der parallelen Anordnung ist weiter gesetzt als die Dicke des Zahnteils 11b (die Bemessung Wt in der rechten und der linken Richtung in 2). Die Vorsprungslänge (h) des Zahnteils 11b ist größer gesetzt als die Spaltbemessung (Wd) und die Dicke (Wt). Die Dicke des Plattenteils 11a ist gleich der Dicke (Wt) des Zahnteils 11b.
Die Magnetpol-Zahnkomponente 12 weist zwei Zahnteile 12b auf, die jeweils die Form einer rechteckigen Platte (eine rechteckige parallelepipedische Form) haben und die jeweils rechtwinklig von jedem Endabschnitt eines in Form einer rechteckigen Platte ausgebildeten Plattenteils 12a aufragen. In Seitenansicht ist die Magnetpol-Zahnkomponente 12 U-förmig ausgebildet. Die Magnetpol-Zahnkomponente 12 hat in der Bewegungsrichtung des Läufers 2 eine Bemessung Wt + Wd + Wt. Bei jedem Zahnteil 12b ist die Dicke mit Wt bezeichnet, und die Vorsprungslänge von dem Plattenteil 11a ist mit h bezeichnet. Die Tiefenbemessung der Magnetpol-Zahnkomponente 12 ist mit d bezeichnet. Die Dicke des Plattenteils 11a ist gleich der Dicke (Wt) des Zahnteils 12b.
Die Hilfs-Zahnkomponente 13 weist einen Hilfs-Zahnteil 13b auf, der die Form einer rechteckigen Platte (eine rechteckige parallelepipedische Form) hat und rechtwinklig von einem Endabschnitt eines in Form einer rechteckigen Platte ausgebildeten Plattenteils 13a aufragt. In Seitenansicht ist die Hilfs-Zahnkomponente 13 L-förmig ausgebildet. Die Hilfs-Zahnkomponente 13 hat in der Bewegungsrichtung des Läufers 2 eine Bemessung Wt + Wd. Die Dicke des Hilfs-Zahnteils 13b ist mit Wt bezeichnet, und die Vorsprungslänge von dem Plattenteil 13a ist mit h bezeichnet. Die Tiefenbemessung der Hilfs-Zahnkomponente 13 ist mit d bezeichnet. Die Dicke des Plattenteils 13a ist gleich der Dicke (Wt) des Hilfs-Zahnteils 13b. Der Hilfs-Zahnteil 13b hat im Wesentlichen die gleiche Form wie die Zahnteile 11b und 12b.
In 1 weist der Stator 1 acht Magnetpol-Zahnkomponenten 11, eine Magnetpol-Zahnkomponente 12 und zwei Hilfs-Zahnkomponenten 13 auf. Der Stator 1 wird wie folgt zusammengebaut. Die acht Magnetpol-Zahnkomponenten 11 werden ausgerichtet und derart miteinander verbunden, dass benachbarte Zahnteile 11b mit regelmäßigen Intervallen (Wd) angeordnet sind. Dann wird die Magnetpol-Zahnkomponente 12 mit einem Ende des in der Längsrichtung zusammengefügten Moduls verbunden, d. h. sie wird mit der Seite, an welcher der Plattenteil 11a in der Bewegungsrichtung des Läufers 2 vorsteht, derart verbunden, dass der Zahnteil 12b parallel zu dem Zahnteil 11b angeordnet wird.
Der Stator 1 wird ferner zusammengefügt, indem die Hilfs-Zahnkomponente 13 in der Längenrichtung mit jedem der beiden Endabschnitte verbunden wird und die Zahnteile 11b und 12b miteinander verbunden werden. Dann sind die Zahnteile 11b und 12b und die Hilfs-Zahnteile 13b mit vorgegebenen Intervallen entlang der Längsrichtung des Stators 1 in einem Zustand nebeneinander angeordnet, in dem ihre Oberflächen miteinander bündig sind. Der Hilfs-Zahnteil 13b ist in der Richtung des Nebeneinanderliegens direkt dem benachbarten Zahnteil 11b oder 12b zugewandt. Ferner ist um jeden der Zahnteile 11b oder 12b ein Leiterdraht derart gewickelt, dass entsprechende Spulen 14 und 14 für jeden Zahnteil gebildet werden. Der Durchmesser und die Anzahl der Wicklungen des Leiterdrahts sind bei jeder Spule gleich. Wenn den einzelnen gewickelten Spulen 14 und 14 ein elektrischer Strom zugeführt wird, dienen die Zahnteile 11b oder 12b jeweils als Magnetpolzähne. Die Magnetpol-Zahnkomponenten 11 und 12 und die Hilfs-Zahnkomponenten 13, die den Stator 1 bilden, werden z. B. aus einer nichtdirektionalen elektromagnetischen Stahlplatte hergestellt. Der Hilfs-Zahnteil 13b entspricht hier dem oben beschriebenen Hilfszahn.
3 zeigt eine Draufsicht auf eine exemplarische Konfiguration eines Läufers 2. Bei 3 handelt es sich um eine schematische Ansicht des Läufers 2 aus Blickrichtung von der gegenüberliegenden Seite des Stators 1 her. Der Läufer 2 weist mehrere Permanentmagneten 22a und 22b auf, die alternierend in der Bewegungsrichtung eines rückwärtigen Jochs 21 angeordnet sind, das die Form einer rechteckigen Platte hat, angeordnet (ausgerichtet) sind. Die Permanentmagneten 22a und 22b sind in der zu dem Stator 1 weisenden Richtung magnetisiert. Die Permanentmagneten 22a und 22b weisen einander entgegengesetzte Polaritäten auf. Die Mitte-zu-Mitte-Bemessung benachbarter Magneten 22a und 22b (der Grundabstand der Magneten) ist mit P_M bezeichnet. Die Permanentmagneten 22a und 22b sind (in Schräglage) derart angeordnet, dass sie um etwa 3 Grad relativ zu der Bewegungsrichtung abgewinkelt sind. Das rückwärtigen Joch 21 des Stators 1 ist aus einem weichmagnetischen Material wie z. B. gewalztem Stahl hergestellt. Die Permanentmagneten 22a sind aus Neodym-Magneten, Ferritmagneten, Samarium-Kobalt-Magneten oder dgl. ausgebildet.
Der Stator 1 und der Läufer 2, welche die oben beschriebene Konfiguration aufweisen, sind miteinander kombiniert, um den Linearmotor 100 zu bilden. 4 zeigt eine Seitenansicht eines Linearmotors 100. Der Läufer 2 ist dem Stator 1 derart gegenüberliegend angeordnet, dass die Permanentmagneten 22a und 22b mit vorgegebenem Zwischenabstand den Endflächen der Zahnteile 11b oder 12b des Stators 1 zugewandt sind. Die sieben Paare von Permanentmagneten 22a (22b), die in dem Läufer 2 vorgesehen sind, sind den sechs Paaren von Zahnteilen 11b (12b) gegenüberliegend angeordnet, die in dem Stator 1 vorgesehen sind. Dies bedeutet, dass der Linearmotor 100 grundlegend eine Konfiguration mit 7 Polen und 6 Schlitzen hat.
Wenn den Spulen 14 des Stators 1 ein dreiphasiger Wechselstrom zugeführt wird, so dass Magnetfelder in den Zahnteilen 11b (12b) erzeugt werden, werden die Permanentmagneten 22a und 22b des Läufers 2 von den Magnetfeldern sukzessive angezogen und abgestoßen, so dass der Läufer 2 relativ zu dem Stator 1 eine Linearbewegung durchführt.
Im Folgenden wird der Hilfs-Zahnteil 13b beschrieben. Ein Hilfs-Zahnteil 13b ist, ähnlich wie die Zahnteile 11b (12b), in jedem der beiden Endabschnitt des Stators 1 ausgebildet. Somit ist die Dicke des Hilfs-Zahnteils 13b mit Wt bezeichnet, und der Abstand zwischen benachbarten Zahnteilen 11b (12) ist mit Wd bezeichnet.
Die Dicke Wt und der Abstand Wd ergeben sich wie folgt. Der Linearmotor 100 hat eine Konfiguration mit 7 Polen und 6 Schlitzen. Somit erhält man, wenn der Grundabstand der Permanentmagneten 22a und 22b mit P_M bezeichnet ist, den Grundabstand Pt der Zahnteile 11b (12b) des Stators 1 als Pt = PM × 7/6. Auf der Basis des erhaltenen Werts Pt ergibt sich dann die Dicke Wt des Zahnteils 11b (12b) unter Einbeziehung der Wicklungsdicke der Spule 14, die um den Zahnteil 11b (12b) gewickelt ist. Auf der Basis des erhaltenen Werts Wt ergibt sich der Abstand Wd zwischen benachbarten Zahnteilen 11b (12b) entsprechend Wd = Pt – Wt. Es wird hier, wie noch beschrieben wird, unter Einbeziehung der Schrägstellung der Permanentmagneten 22a und 22b der Ausdruck Wd = Pt1 – Wt verwendet.
Im Folgenden werden die Längen des Stators 1 und des Läufers 2 in dem Linearmotor 100 beschrieben. 5A zeigt eine Gesamtansicht des Läufers 2 in Draufsicht. 5B zeigt eine Draufsicht, in der ein Teil eines Läufers 2 vergrößert dargestellt ist. Die 5A und 5B sind Draufsichten einer exemplarischen Konfiguration des Läufers 2. Die 5A und 5B zeigen den Läufer 2 mit einer kleinsten Konfiguration mit 7 Polen und 6 Schlitzen. Es wird hier in 5B zur leichteren Verständlichkeit ein großer Wert von θ verwendet. In jeder der 5A und 5B entsprechen die rechten und linken Richtungen auf dem Blatt der Bewegungsrichtung des Läufers 2. Die in dem Läufer 2 vorgesehenen Permanentmagneten 22a und 22b sind derart angeordnet, dass sie um einen Winkel θ schräggestellt sind. Die Permanentmagneten 22a und 22b sind derart schräggestellt, dass der Neigungswinkel relativ zu der Richtung (den aufwärts- und abwärtsverlaufenden Richtungen auf dem Blatt in 5), welche die Bewegungsrichtung des Läufers 2 schneidet, gleich dem Winkel θ wird. Dies bedeutet, dass eine Schrägungsanordnung mit dem Winkel θ verwendet wird. Die Breite jedes der Permanentmagneten 22a und 22b ist mit L0 bezeichnet. Die Länge jedes der Permanentmagneten 22a und 22b in der Bewegungsrichtung ist mit L1 bezeichnet. Dann ergibt sich ein Verhältnis zwischen L1 und L0 als L1 = L0/cos θ. Hier weisen die Permanentmagneten 22a und 22b jeweils die gleichen Abmessungen auf. Somit ist die Länge L1 jedes der Permanentmagneten 22a und 22b in der Bewegungsrichtung gleich dem Grundabstand P_M. Dies bedeutet, dass L1 = PM.
6 zeigt eine Seitenansicht des Linearmotors 100. Ebenso zeigt 6 den Stator 1 mit einer kleinsten Konfiguration mit 7 Polen und 6 Schlitzen. Bei dem oben erwähnten Verhältnis zwischen Pt und P_M handelt es sich um ein Verhältnis in dem Fall, dass die Schrägstellung der Permanentmagneten 22a und 22b nicht berücksichtigt wird, d. h. dem Fall, dass θ gleich 0 Grad ist. Wenn die Permanentmagneten schräg angeordnet sind, nimmt der Grundabstand der Permanentmagneten zu. Entsprechend dieser Zunahme verändert sich auch der Grundabstand zwischen den Zahnteilen. Wenn der Grundabstand, welcher der Schrägstellung der Zahnteile 11b und 12b und der Hilfszahnteile 13b entspricht, mit Pt1 bezeichnet ist, ist Pt1 = Pt/cos θ erfüllt. Die Dicke des Hilfs-Zahnteils 13b ist mit Wt bezeichnet. Die Gesamtlänge Ls des Stators 1 entlang der Bewegungsrichtung des Läufers 2 wird dann Ls = Pt1 × 6 + Pt1 + Wt. Ferner weist der Läufer 2 insgesamt sieben Permanentmagneten 22a und 22b auf. Die Gesamtlänge Lm des Magnetabschnitts beträgt Lm = L1 × 7 = PM × 7. Auf der Basis der oben beschriebenen Verhältnisses zwischen den Grundabständen Pt und P_M ergibt sich ferner Lm = PM × 7 = Pt1 × 6/7 × 7 = Pt1 × 6.
Die vorstehende Beschreibung lässt sich wie folgt zusammenfassen. Die Breite jedes der Zahnteile 11b und 12b und der Hilfszahnteile 13b ist Wt. Der Grundabstand, welcher der Schrägstellung der Zahnteile 11b und 12b und der Hilfszahnteile 13b entspricht, ist Pt1. Die Gesamtlänge des Stators 1 ist mit Ls bezeichnet. Die Gesamtlänge des Magnetabschnitts des Läufers 2 ist mit Lm bezeichnet. Die Verhältnisse zwischen diesen Werten ergeben sich dann wie folgt. Ls = Pt1 × 6 + Pt1 + Wt Lm = Pt1 × 6 Ls – Lm = Pt1 + Wt
Somit wird bei dem Linearmotor 100, der die kleinste Konfiguration mit 7 Polen und 6 Schlitzen aufweist, die Gesamtlänge Ls des Stators 1 um Pt1 + Wt oder mehr länger als die Gesamtlänge Lm des Magetabschnitts des Läufers 2.
Wenn bei dem Linearmotor 100, der die in 6 gezeigte kleinste Konfiguration mit 7 Polen und 6 Schlitzen aufweist, der Hub vergrößert werden soll, wird das folgende Verfahren angewandt. In einem Fall, in dem bei der Steuerung des Linearmotors 100 eine dreiphasige unausgeglichene Bestromung zulässig ist, kann eine Hinzufügung in Form einer Einheit aus zwei Schlitzen mit positiver und umgekehrter Phase (z. B. der –U-Phase und der U-Phase) vorgenommen werden, so dass der Hub in einem Zustand vergrößert werden kann, in dem die Motoreigenschaften im Wesentlichen beibehalten werden.
In einem Fall, in dem bei dem bei der Steuerung des Linearmotors 100 eine dreiphasige ausgeglichene Bestromung verwendet werden soll, ist für jede der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase ein Paar mit positiver und umgekehrter Phase erforderlich. Dies bedeutet, dass eine Einheit aus 6 Schlitzen hinzugefügt werden muss. Der Hub lässt sich dann in einem Zustand dahingehend vergrößern, dass die Motoreigenschaften beibehalten werden.
Bislang wurde hier eine Konfiguration mit 7 Polen und 6 Schlitzen beschrieben. Eine ähnliche Situation kann jedoch auch erzielt werden mit einer Konfiguration mit 14 Polen und 12 Schlitzen, die das Doppelte der oben beschriebenen Konfiguration bildet, einer Konfiguration mit 21 Polen und 18 Schlitzen, die das Dreifache der oben beschriebenen Konfiguration bildet, und einer Konfiguration mit 7n Polen und 6n Schlitzen, die das n-fache Dreifache der oben beschriebenen Konfiguration bildet. Selbst wenn eine derartige n-fache Konfiguration verwendet wird, ist die Differenz zwischen Ls und Lm gleich Pt1 + Wt.
Bei dem in 4 gezeigten Linearmotor 100 wird eine Konfiguration mit 14 Polen und 12 Schlitzen verwendet, bei der es sich um das Doppelte der Konfiguration mit 7 Polen und 6 Schlitzen handelt. Die Anzahl der Schlitze des Stators 1 wird dann um 6 Schlitze auf 18 Schlitze erhöht.
Die folgende Beschreibung betrifft einen zulässigen Wert des Überstand-Betrags des Linearmotors 100 mit der oben beschriebenen Konfiguration. Mit dem Überstand ist hier gemeint, dass das Ende des Läufers 2 aus dem Stator 1 herausragt. Der Betrag des Überstands gibt die der Bewegungsrichtung vorhandene Länge der Permanentmagneten 22a und 22b des Läufers 2 an, die nicht den Zahnteilen 11b (12b) des Stators 1 zugewandt sind. Wenn ein Überstand auftritt, nimmt, da ein Teil der Permanentmagneten 22a und 22b des Läufers 2 den Zahnteilen 11b (12b) des Stators 1 nicht zugewandt ist, die Schubkraft ab.
Die 7A und 7B zeigen schematische Darstellungen zur Veranschaulichung des Überstandsbetrags. 7A zeigt den zulässigen Überstandsbetrag (d1) in dem Fall, in dem die Hilfszahnteile 13b nicht vorgesehen sind. 7B zeigt den zulässigen Überstandsbetrag (d2) in dem Fall, in dem die Hilfszahnteile 13b vorgesehen sind. Der zulässige Überstandsbetrag gibt hier einen Bereich an, innerhalb dessen die Schubkraft in einer Größenordnung erhalten wird, die dem Normalwert fast gleich ist. Wie anhand eines Vergleichs zwischen den 7A und 7B ersichtlich ist, wird der zulässige Überstandsbetrag mittels des Hilfszahnteils 13b vergrößert. Dies ist der Fall, da, wenn der Hilfszahnteil 13b vorgesehen ist, ein durch den Randeffekt verursachter Magnetfluss absorbiert wird, so dass eine Rückziehkraft (eine der Schubkraft entgegengesetzte Kraft) reduziert wird und somit keine Verringerung der Schubkraft auftritt.
Wie vorstehend beschrieben wurde, wird mit den vorliegenden Ausführungsformen der folgende Effekt erzielt. Da die Hilfszahnteile 13b in dem Stator 1 vorgesehen sind, kann der effektive Hub des Läufers 2 vergrößert werden, ohne dass eine Verringerung der Schubkraft erfolgt.
Die verwendbaren Formen der Zahnteile 11b und 12b sind hier nicht auf die oben beschriebenen beschränkt. 8 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Konfiguration eines Stators 1 ohne Spule 14. 8 ist eine Seitenansicht des Stators 1 ähnlich der 2B. Gemäß 8 wird eine invertierte verjüngte Form verwendet, bei der das in Höhenrichtung obere Ende (der Endabschnitt) eines jeden der Zahnteile 11b und 12b der Magnetpol-Zahnkomponenten 11 und 12 dicker ist als der Basisteil jedes der Plattenteile 11a und 12a. Ferner ist ähnlich wie bei dem Zahnteil 11b und 12b auch bei dem Hilfszahnteil 13b das obere Ende mit invertiert verjüngter Form ausgebildet. Wenn die in Höhenrichtung oberen Enden der Zahnteile 11b und 12b mit invertiert verjüngter Form ausgebildet sind, kann die Magnetflussübertragungseffizienz weiter verbessert werden.
Ferner sind die verwendbaren Konfigurationen des Stators 1 nicht auf die oben beschriebene beschränkt. Dies bedeutet, dass die Plattenteile 11a, 12a und 13a aus einer einzigen Platte hergestellt werden können und dann die die Zahnteile 11b und 12b und die Hilfszahnteile 13b mit Hilfe von Schrauben oder durch Schweißen befestigt werden können. Alternativ können die Zahnteile 11b und 12b und die Hilfszahnteile 13b durch Maschinieren aus einem blockförmigen Material gebildet werden.
Ferner wurde bei den oben angeführten Ausführungsformen der Anker als Stator 1 ausgebildet, und der Feldmagnetteil wurde als Läufer ausgebildet. Stattdessen kann der Anker als Läufer ausgebildet sein, und der Feldmagnetteil kann festgelegt sein.
Die im Zusammenhang mit den einzelnen Ausführungsformen beschriebenen technischen Merkmale (die konstituierenden Merkmale) können miteinander kombiniert werden. Eine Kombination der Merkmale kann in einem neuen technischen Merkmal resultieren.
Die in der vorliegenden Beschreibung offenbarten Ausführungsformen sind in sämtlichen Punkten als illustrativ und nicht als einschränkend aufzufassen. Der Umfang der Erfindung ist durch die Ansprüche und nicht durch die vorstehende Beschreibung zu definieren und umfasst sämtliche Variationen, die den Ansprüchen gleichwertig sind oder die zum Umfang der Ansprüche gehören.
Bezugszeichenliste

100: Linearmotor
1: Stator
11: Magnetpol-Zahnkomponenten
11a: Plattenteil
11b: Zahnteil
12: Magnetpol-Zahnkomponenten
12a: Plattenteil
12b: Zahnteil
13: Hilfs-Zahnkomponente
13a: Plattenteil
13b: Hilfs-Zahnteil
14: Spule
2: Läufer
21: rückwärtiges Joch
22a: Permanentmagneten
22b: Permanentmagneten

Claims

Anker für einen Linearmotor, mit: einem Plattenteil mit rechteckiger Plattenform; mehreren Magnetpolzähnen, die nebeneinander an dem Plattenteil angeordnet sind und um die herum jeweils eine Spule gewickelt ist; und einem Hilfszahn, der in einem Endabschnitt des Plattenteils in Richtung einer Nebeneinanderanordnung derart positioniert ist, dass er von den Magnetpolzähnen getrennt ist, und um den keine Spule gewickelt ist.
Anker für einen Linearmotor nach Anspruch 1, bei dem ein Intervall zwischen dem Hilfszahn und dem Magnetpolzahn, der dem Hilfszahn benachbart ist, im Wesentlichen gleich einem Intervall zwischen zwei benachbarten der Magnetpolzähne ist.
Anker für einen Linearmotor nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Hilfszahn im Wesentlichen die gleiche Form hat wie der Magnetpolzahn.
Anker für einen Linearmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der Hilfszahn und die Magnetpolzähne jeweils eine rechteckige parallelepipedische Form haben, und bei dem der Hilfszahn und der dem Hilfszahn benachbarte Magnetpolzahn in Richtung der Nebeneinanderanordnung direkt einander zugewandt sind.
Anker für einen Linearmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der Endabschnitt jedes Hilfszahns sowie jedes Magnetpolzahns größer als der Basisabschnitt des Hilfszahns bzw. des Magnetpolzahns ist, und bei dem der Hilfszahn und der dem Hilfszahn benachbarte Magnetpolzahn in Richtung einer parallelen Anordnung einander direkt zugewandt sind.
Anker für einen Linearmotor nach Anspruch 4 oder 5, bei dem die Endflächen des Hilfszahns und des Magnetpolzahns bündig miteinander sind.
Anker für einen Linearmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem Hilfszähne in jedem der beiden Endabschnitte in Richtung einer Nebeneinanderanordnung vorgesehen sind.
Linearmotor mit: einem Anker für einen Linearmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 7; und einem Feldmagnetteil, der mit mehreren Magneten, deren Endflächen dem Anker für den Linearmotor zugewandt sind, und mit einem rückwärtigen Joch mit rechteckiger Plattenform versehen ist, an dem die mehreren Magnete in einer geraden Linie derart ausgerichtet sind, dass die Magnetpole alternierend angeordnet sind.
Linearmotor nach Anspruch 8, bei dem der Anker für den Linearmotor als Stator ausgebildet ist und der Feldmagnetteil als Läufer ausgebildet ist.
Linearmotor nach Anspruch 9, bei dem eine Konfiguration mit 7n Polen und 6n Schlitzen verwendet wird, bei der der Feldmagnetteil 7n Magneten aufweist und bei der 6n an dem Anker vorgesehene Magnetpolzähne (wobei n eine natürliche Zahl ist) den 7n Magneten zugewandt sind, und bei dem eine Länge des Ankers entlang einer Bewegungsrichtung des Feldmagnetteils größer als eine Länge der 7n Magneten ist.
Linearmotor nach Anspruch 10, bei dem, wenn ein Grundabstand der Magnetpolzähne und des Hilfszahns mit Pt1 bezeichnet ist, eine Länge jedes Magnetpolzähns und des Hilfszahns entlang der Bewegungsrichtung mit Wt bezeichnet ist und ein Schrägungswinkel der 7n Magneten mit θ bezeichnet ist, die Länge des Ankers entlang der Bewegungsrichtung um Pt1 + Wt oder mehr größer ist als die Länge der 7n Magneten, und wobei Pt1 = Pt/cos θ, und Pt der Grundabstand der Magnetpolzähne und des Hilfszahns in dem Fall ist, dass die Magneten nicht schräggestellt sind (θ = 0).