直線電動機裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及直線電動機裝置，具備：沿移動方向延伸且具有磁鐵的軌道部件；及以能夠移動的方式裝架于軌道部件且具有線圈的移動體，直線電動機裝置向線圈通入電流而在線圈與磁鐵之間產(chǎn)生移動方向上的推力，其中，具有線圈的移動體具有：磁屏蔽對象物，該磁屏蔽對象物需要緩和磁鐵形成的磁場的影響；及磁屏蔽部件，該磁屏蔽部件由強磁性材料形成并對磁屏蔽對象物進行屏蔽以免受到磁場的影響，磁屏蔽部件具有：平行屏蔽板，在磁屏蔽對象物與磁鐵之間與移動方向平行地配置；及垂直屏蔽板，與移動方向垂直地從平行屏蔽板的移動方向的前緣及后緣中的至少一方朝遠離磁鐵遠離的方向配置。由此，對磁屏蔽對象物進行磁屏蔽以免受到磁鐵形成的磁場的影響的效果比以往提高。
【專利說明】
直線電動機裝置
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及利用在通入有電流的線圈與磁鐵之間產(chǎn)生的推力而移動體沿著軌道部件移動的直線電動機裝置，更詳細而言，涉及對磁鐵形成的磁場的影響進行緩和的磁屏蔽構造。
【背景技術】
[0002]作為生產(chǎn)安裝有多個電子元件的基板的設備，存在焊料印刷機、元件安裝機、回流爐、基板檢查機等。通常以基板輸送裝置連接上述設備來構筑基板生產(chǎn)線。在元件安裝機或基板檢查機中，作為安裝頭或檢查頭的驅(qū)動裝置，以往使用進給絲杠驅(qū)動裝置。近年來，對于頭的高速移動及高精度位置控制的要求提高，從而使用直線電動機裝置作為驅(qū)動裝置。尤其是在有限的設置空間中能夠產(chǎn)生較大的推力的軸型直線電動機裝置引起注目。
[0003]本申請的
【申請人】在專利文獻I中公開了這種軸型直線電動機裝置的技術例。專利文獻I的圓筒型直線電動機具備:直線狀地組裝有多個永久磁鐵的軸狀的定子、內(nèi)置有多個線圈的動子，在定子的永久磁鐵之間夾入厚度尺寸受到限定的磁性體隔片。由此，能夠抑制推力下降，并能夠高效率地對定子進行組裝作業(yè)。
[0004]然而，不限于軸型，當在一般的直線電動機裝置中為了得到較大的推力而增加線圈的通電電流時，損失熱量增加而溫度上升變得顯著。因此，例如需要使用散熱片或冷卻風扇來強制性地對線圈進行冷卻。另外，當為了得到較大的推力而使用強力的永久磁鐵時，永久磁鐵所形成的磁場會對附近的電裝元件造成影響。因此，需要將磁屏蔽部件用于對磁場的影響進行緩和。作為需要磁屏蔽的電裝元件(磁屏蔽對象物)，能夠例示以CPU為首的電子控制元件、利用了磁場變化的檢測方式的傳感器等。專利文獻2及專利文獻3公開了在直線電動機裝置中進行磁屏蔽的技術例。
[0005]專利文獻2的權利要求4的直線電動機對的特征在于，由磁屏蔽件包圍構成動子的4N組的磁鐵對及磁軛。此外，在專利文獻2的實施例2中公開了以包圍動子的周圍的大部分的方式配置兩層磁屏蔽件的形態(tài)。由此，能夠減少來自動子的漏泄磁場。
[0006]另外，專利文獻3的權利要求1的電氣機械具備:第一工作部分、第二工作部分及對兩工作部分之間的運動量(相對移動量)進行檢測的傳感器裝置。并且，感應雜散磁場的傳感器裝置安裝于一個工作部分，在傳感器裝置與至少一個工作部分之間配置有磁屏蔽裝置。在專利文獻3的權利要求2中，電氣機械構成為直線電動機，第一工作部分被確定為第一次部分(移動體)，第二工作部分被確定為第二次部分(軌道部件)。此外，在專利文獻3的實施方式中，傳感器裝置設為安裝于移動體而對軌道部件的度量器(直線刻度尺)進行掃描的位置檢測傳感器。另外，磁屏蔽裝置設為簡單的細片的屏蔽板，立設于軌道部件的永久磁鐵與移動體的傳感器裝置之間。
[0007]另外，直線電動機裝置不限定于元件安裝機或基板檢查機的用途，可廣泛使用于具有直線前進可動部的各種產(chǎn)業(yè)機械中。
[0008]專利文獻I:日本特開2008-206335號公報
[0009]專利文獻2:日本特開2011-193703號公報
[0010]專利文獻3:日本特表2009-529131號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]發(fā)明要解決的課題
[0012]然而，優(yōu)選的是利用專利文獻2的直線電動機對的磁屏蔽件減少來自動子(移動體)的漏泄磁場而能夠緩和磁場對其他裝置的影響。但是，該磁屏蔽件無法對配置在動子上的電裝元件進行磁屏蔽。因此，無法消除動子上的電裝元件受到磁鐵對的磁場的影響而發(fā)生功能停止、進行誤動作、精度降低的可能性。
[0013]與此相對，專利文獻2公開的細片的屏蔽板對移動體的傳感器裝置進行磁屏蔽以免受到軌道部件的永久磁鐵的影響。然而，當想要增強永久磁鐵的磁場來得到較大的推力時，在細片的屏蔽板的情況下，難以得到充分的磁屏蔽效果，未消除傳感器裝置受到磁場的影響的可能性。作為其對策，若充分地擴大屏蔽板的面積，則磁屏蔽效果會提高。但是，屏蔽板由鐵等強磁性材料形成，因此會從永久磁鐵對屏蔽板作用較強的磁吸引力。該磁吸引力與移動體的移動方向交叉，并且對應于屏蔽板的面積而增加，因此會妨礙移動體的順暢的移動。
[0014]本發(fā)明鑒于上述【背景技術】的問題點而作出，要解決的課題在于提供一種直線電動機裝置，與以往相比提高了對磁屏蔽對象物進行磁屏蔽以免受到磁鐵形成的磁場的影響的效果，并且抑制了從磁鐵作用于磁屏蔽部件而妨礙移動體的順暢的移動的磁吸引力的增加。
[0015]用于解決課題的方案
[0016]解決上述課題的第一方案的直線電動機裝置的發(fā)明具備:沿移動方向延伸且具有磁鐵及線圈中的一方的軌道部件;及以能夠移動的方式架設于上述軌道部件且具有上述磁鐵及上述線圈中的另一方的移動體，上述直線電動機裝置向上述線圈通入電流而在上述線圈與上述磁鐵之間產(chǎn)生上述移動方向上的推力，具有上述線圈的上述軌道部件或上述移動體具有:磁屏蔽對象物，上述磁屏蔽對象物需要緩和上述磁鐵形成的磁場的影響;及磁屏蔽部件，上述磁屏蔽部件由強磁性材料形成并對上述磁屏蔽對象物進行屏蔽以免受到上述磁場的影響，上述磁屏蔽部件具有:平行屏蔽板，在上述磁屏蔽對象物與上述磁鐵之間與上述移動方向平行地配置;及垂直屏蔽板，與上述移動方向垂直地從上述平行屏蔽板的上述移動方向的前緣及后緣中的至少一方朝遠離上述磁鐵的方向配置。
[0017]由此，在具有線圈的軌道部件或移動體上設有磁屏蔽對象物及磁屏蔽部件，對磁屏蔽對象物進行屏蔽以免受到磁鐵形成的磁場的影響的磁屏蔽部件具有平行屏蔽板及垂直屏蔽板。另一方面，在現(xiàn)有技術的直線電動機裝置中，未設置磁屏蔽部件，即便假設設置磁屏蔽部件也僅由平行屏蔽板構成。因此，根據(jù)本發(fā)明，能夠通過垂直屏蔽板及平行屏蔽板更有效地屏蔽在現(xiàn)有技術中到達了磁屏蔽對象物的磁力線的一部分，而阻止其到達磁屏蔽對象物，提高了磁屏蔽效果。
[0018]另外，從磁鐵對由鐵等強磁性材料形成的磁屏蔽部件作用有較強的磁吸引力。在現(xiàn)有技術中，在為了提高磁屏蔽效果而擴大平行屏蔽板的面積的情況下，磁吸引力對應于面積地增加。另一方面，在本發(fā)明中，垂直屏蔽板與平行屏蔽板的前緣及后緣中的至少一方相連，并朝遠離磁鐵的方向配置。因此，假設即便磁屏蔽部件的面積增加相同程度，在本發(fā)明中，能夠?qū)诖怪逼帘伟暹h離磁鐵地與現(xiàn)有技術相比抑制磁吸引力的增加。由此，在本發(fā)明中，不會由于磁吸引力而妨礙移動體的順暢的移動。
【附圖說明】
[0019]圖1是構成實施方式的直線電動機裝置的軸狀軌道部件的立體圖。
[0020]圖2是構成實施方式的直線電動機裝置的筒狀移動體的立體圖。
[0021]圖3是對作為磁屏蔽對象物的后側(cè)冷卻風扇進行屏蔽以免受到永磁場的影響的磁屏蔽部件的立體圖。
[0022]圖4是為了安裝后側(cè)冷卻風扇而在現(xiàn)有技術中使用的安裝部件的立體圖。
[0023]圖5是表示在沒有磁屏蔽部件的條件下模擬磁場強度的分布而得到的非屏蔽模型的形狀的圖。
[0024]圖6是表不圖5的Al截面的磁場強度的分布的圖。
[0025]圖7是表不圖5的A2截面的磁場強度的分布的圖。
[0026]圖8是表示在使用了由平行屏蔽板及外側(cè)平行屏蔽板構成的磁屏蔽部件的條件下模擬磁場強度的分布而得到的平行屏蔽模型的形狀的圖。
[0027]圖9是表不圖8的BI截面的磁場強度的分布的圖。
[0028]圖10是表不圖8的B2截面的磁場強度的分布的圖。
[0029]圖11是表示在使用了從上方觀察時為矩形的磁屏蔽部件的條件下，模擬磁場強度的分布而得到的矩形屏蔽模型的形狀的圖。
[0030]圖12是表示圖11的Cl截面的磁場強度的分布的圖。
[0031]圖13是表示圖11的C2截面的磁場強度的分布的圖。
[0032]圖14是在實施方式的直線電動機裝置中對在筒狀移動體移動時產(chǎn)生的橫擺的振動量進行測定而得到的波形。
[0033]圖15是從實施方式的直線電動機裝置拆下磁力抵消部件，并對在筒狀移動體移動時產(chǎn)生的橫擺的振動量進行測定而得到的波形。
【具體實施方式】
[0034]以圖1?圖15為參考而對本發(fā)明的實施方式的直線電動機裝置進行說明。實施方式的直線電動機裝置由軸狀軌道部件I及筒狀移動體2構成。圖1是構成實施方式的直線電動機裝置的軸狀軌道部件I的立體圖。軸狀軌道部件I將多個永久磁鐵11沿著移動方向排列設置而形成。另外，圖2是構成實施方式的直線電動機裝置的筒狀移動體2的立體圖。筒狀移動體2具有供軸狀軌道部件I卡入的內(nèi)筒部31，并以能夠移動的方式裝架于軸狀軌道部件I。筒狀移動體2從圖2的右前側(cè)向左里側(cè)往復移動。為了方便，將左里側(cè)設為前側(cè)，將右前側(cè)設為后側(cè)。
[0035]如圖1所示，軸狀軌道部件I由多個永久磁鐵11、多個磁性體隔片12及省略圖示的管材構成。管材是由非磁性材料形成且在筒狀移動體2的移動范圍內(nèi)延伸的細長的圓筒狀部件。多個永久磁鐵11及多個磁性體隔片12沿移動方向交替相接而收納在管材的內(nèi)部空間中。
[0036]永久磁鐵11使用強磁性材料而形成為圓柱形狀，該圓柱形狀具有比管材的內(nèi)徑稍小的外徑。在永久磁鐵11的圓柱形狀的上底面111形成N極，在下底面112形成S極。磁性體隔片12使用強磁性材料而形成為厚度尺寸為T的圓板形狀，該圓板形狀具有與永久磁鐵11大致相同的外徑。關于磁性體隔片的厚度尺寸T的決定方法，由于已經(jīng)公開于專利文獻I，因此省略詳細的說明。隔著磁性體隔片12而相鄰的永久磁鐵11以極性相同的磁極彼此相對的方式配置(圖1中由S、N表示)。多個永久磁鐵11不受有無管材的影響地在周圍的空間形成永磁場。
[0037]如圖2所示，筒狀移動體2由筒狀主體單元3及冷卻單元4等構成。筒狀主體單元3是外形形狀在移動方向上較長的大致長方體，并形成有沿移動方向貫通的內(nèi)筒部31。詳細而言，筒狀主體單元3的與移動方向垂直的截面是大致正方形的一角被傾斜地切斷的五角形，在其中心形成有內(nèi)筒部31。筒狀主體單元3具有沿移動方向排列設置的11個線圈。各線圈以環(huán)繞軸狀軌道部件I的方式卷繞，并埋設于筒狀主體單元3的內(nèi)部。
[0038]筒狀移動體2搭載有省略圖示的位置檢測部、移動控制部及電源部。位置檢測部對軸狀軌道部件I上的筒狀移動體2的當前位置進行檢測。移動控制部基于檢測到的當前位置及移動指令，可變地控制從電源部流向線圈的電流的大小及方向。由此，在筒狀移動體2的線圈形成的電流磁場與軸狀軌道部件I的永久磁鐵11形成的永磁場之間產(chǎn)生移動方向的推力。為了得到較大的推力而使較大的電流通過線圈，因此需要強制性地對線圈進行冷卻。另外，電源部也對后述的冷卻風扇51、55供給電源。
[0039]冷卻單元4附設于筒狀主體單元3的一方的側(cè)面。即，冷卻單元4配置于筒狀移動體2的周向的特定角度范圍內(nèi)。冷卻單元4是外形形狀在移動方向上較長的大致長方體形狀。冷卻單元4的移動方向的長度尺寸與筒狀主體單元3的長度相等，與移動方向垂直的寬度尺寸小于筒狀主體單元3。冷卻單元4從前側(cè)朝后側(cè)依次排列設置前側(cè)冷卻風扇51、6組前側(cè)散熱片52、分隔板53、5組后側(cè)散熱片54及后側(cè)冷卻風扇55而構成。
[0040]6組前側(cè)散熱片52及5組后側(cè)散熱片54與筒狀主體單元3內(nèi)的線圈一對一地設置。各散熱片52、54由導熱率較高的材質(zhì)例如鋁等形成。散熱片52、54的一側(cè)接近線圈，或者經(jīng)由導熱性絕緣物而與線圈相接，另一側(cè)遠離線圈地配置。散熱片52、54允許空氣沿移動方向(連接前側(cè)與后側(cè)的方向)進行流通，并且空氣能夠從上方流入流出。散熱片52、54接收線圈所產(chǎn)生的熱損失，并向空氣中放散。
[0041]前側(cè)冷卻風扇51從前側(cè)散熱片52吸入空氣，并朝前方吹出。冷卻用空氣從上方流入前側(cè)散熱片52(圖2的箭頭Fl)并在內(nèi)部流通之后，從前側(cè)冷卻風扇51向前方流出(圖2的箭頭F2)。后側(cè)冷卻風扇55從后方吸入冷卻用空氣(圖2的箭頭F3)，并朝后側(cè)散熱片54吹出?？諝庠诤髠?cè)散熱片54的內(nèi)部流通之后，從任一個向上方流出(圖2的箭頭F4)。通過采用使空氣向散熱片52、54流通的強制冷卻方式，與自然冷卻方式相比，可格外提高熱放散特性。分隔板53將前側(cè)散熱片52與后側(cè)散熱片54之間的空氣的流通隔斷。另外，通過設于分隔板53的安裝部56的螺紋緊固，從而將冷卻單元4安裝于筒狀主體單元3。
[0042]前側(cè)冷卻風扇51及后側(cè)冷卻風扇55內(nèi)置有對風扇的旋轉(zhuǎn)進行控制的控制基板及對風扇的旋轉(zhuǎn)進行檢測的霍爾傳感器?；魻杺鞲衅魇抢昧舜艌鲎兓臋z測方式的傳感器，因此有可能受到永久磁鐵11形成的永磁場的影響而檢測精度下降或發(fā)生誤動作。因此，前側(cè)冷卻風扇51及后側(cè)冷卻風扇55相當于需要緩和永磁場的影響的本發(fā)明的磁屏蔽對象物。為了緩和永磁場的影響而在前側(cè)冷卻風扇51及后側(cè)冷卻風扇55的周圍分別配置磁屏蔽部件6。另外，磁屏蔽對象物不限定于冷卻風扇51、55。例如，有時上述筒狀移動體2的位置檢測部或移動控制部等電子控制元件也相當于磁屏蔽對象物。
[0043]在前側(cè)冷卻風扇51及后側(cè)冷卻風扇55的周圍配置的兩個磁屏蔽部件6為相互鏡面對稱(鏡像)的同一形狀。因此，以后側(cè)冷卻風扇55側(cè)的磁屏蔽部件6為例進行說明。圖3是對作為磁屏蔽對象物的后側(cè)冷卻風扇55進行屏蔽以免受到永磁場的影響的磁屏蔽部件6的立體圖。磁屏蔽部件6形成為大致向上方開口的長方體的箱形狀，以下詳細敘述。
[0044]磁屏蔽部件6由大致矩形的底板、從底板的四邊分別立設的平行屏蔽板61、前側(cè)垂直屏蔽板62、后側(cè)垂直屏蔽板63及外側(cè)平行屏蔽板64形成。平行屏蔽板61在后側(cè)冷卻風扇55與永久磁鐵11 (圖3中位于左前的位置)之間與移動方向平行配置。前側(cè)垂直屏蔽板62與平行屏蔽板51的移動方向的前緣相連，與移動方向垂直地朝遠離永久磁鐵11的方向配置。后側(cè)垂直屏蔽板63與平行屏蔽板61的移動方向的后緣相連，與移動方向垂直地朝遠離永久磁鐵11的方向配置。外側(cè)平行屏蔽板64連接前側(cè)垂直屏蔽板62及后側(cè)垂直屏蔽板63的遠離永久磁鐵11 一側(cè)的緣部地配置。并且，在底板的上方固定設置后側(cè)冷卻風扇55。因此，從上方觀察時，磁屏蔽部件6以矩形包圍后側(cè)冷卻風扇55。
[0045]前側(cè)垂直屏蔽板62在中央形成有大致圓形的較大的通孔621。后側(cè)垂直屏蔽板63在中央形成有圓形的稍大的中央通孔631，在中央通孔631的周圍形成有八個稍小的周邊通孔632。通過上述通孔621、631、632，而不會妨礙后側(cè)冷卻風扇55對空氣的吸入及吹出。
[0046]磁屏蔽部件6例如能夠?qū)涜F等強磁性材料的板材實施沖裁沖壓加工或彎曲成形加工等來制作。磁屏蔽部件6也可以由軟鐵以外的強磁性材料制作，另外，制作方法不作特別約束。
[0047]僅供參考的是，圖4是為了安裝后側(cè)冷卻風扇55而在現(xiàn)有技術中使用的安裝部件9的立體圖?，F(xiàn)有技術的安裝部件9通過大致矩形的底板91及從底板91的一邊立設的矩形的平行屏蔽板92而形成為在主視觀察時為L字狀。
[0048]如圖2所示，筒狀主體單元3還具有磁力抵消部件7。磁力抵消部件7例如由軟鐵等強磁性材料構成，由在移動方向上較長的矩形的板材形成。磁力抵消部件7附設于筒狀主體單元3的另一方的側(cè)面。即，磁力抵消部件7配置于筒狀移動體2的配置有冷卻單元4的周向的特定角度范圍的相反側(cè)的角度范圍。具體而言，磁力抵消部件7以筒狀主體單元3為中心而配置在后側(cè)冷卻風扇55的大致對稱位置。
[0049]磁力抵消部件7是用于抵消永久磁鐵11吸引磁屏蔽部件6的磁吸引力的部件。在此，已知若制作與磁屏蔽部件6為同一形狀且同一材質(zhì)的虛設部件，并配置于磁屏蔽部件6的對稱位置，則能夠抵消磁吸引力。其原因是，永久磁鐵11吸引磁屏蔽部件6的磁吸引力與吸引虛設部件的磁吸引力的大小相同且方向相反。但是，這樣的虛設部件使筒狀移動體2的寬度尺寸顯著增加，因此不優(yōu)選。
[0050]因此，優(yōu)選的是進行磁吸引力的模擬，以便即使是單純的板材的磁力抵消部件7也能得到與虛設部件同等的效果。此外，優(yōu)選的是模擬以形成磁力抵消部件7的板材的大小、厚度、配置位置、安裝方法等為參數(shù)而進行多次。由此，能夠求出在不增大筒狀移動體2的情況下有效地抵消磁吸引力且安裝方法容易的最佳的磁力抵消部件7的板材形狀。
[0051]另外，在圖2中，不僅在后側(cè)冷卻風扇55的大致對稱位置配置磁力抵消部件7，而且也可以在前側(cè)冷卻風扇51的大致對稱位置配置磁力抵消部件7。另外，也能夠想到在筒狀主體單元3的移動方向的中間位置的附近僅配置一個磁力抵消部件7。磁力抵消部件7不限定為板材，其形狀、個數(shù)、配置位置及安裝方法等具有自由度。
[0052]接下來，以模擬結(jié)果為參考來對如上所述地構成的實施方式的直線電動機裝置的磁屏蔽的作用進行說明。模擬以非屏蔽模型、平行屏蔽模型及矩形屏蔽模型這三個模型實施。作為三個模型的共同條件，對前側(cè)冷卻風扇51位于某永久磁鐵11的正旁邊的位置的情況進行模型化。在模型化中，僅考慮前側(cè)冷卻風扇51、永久磁鐵11及磁屏蔽部件6B、6C，設為其他部件的相對磁導率大致為I，而不進行考慮。
[0053]圖5是表示在沒有磁屏蔽部件的條件下，模擬磁場強度的分布而得到的非屏蔽模型的形狀的圖。在非屏蔽模型中，僅考慮前側(cè)冷卻風扇51及永久磁鐵11。圖5的紙面上下方向設為筒狀移動體2的移動方向，從紙面左側(cè)朝右側(cè)的方向設為垂直外方向。另外，圖中的位置Pl表示前側(cè)冷卻風扇51的接近永久磁鐵11的一側(cè)面，位置P3表示前側(cè)冷卻風扇51的遠離永久磁鐵11的另一側(cè)面。此外，位置P2表示配置在前側(cè)冷卻風扇51的靠前中央的霍爾傳感器的位置P2。在該位置P2處，緩和磁場的必要性最高。圖5的Al截面是通過前側(cè)冷卻風扇51的中心位置的截面。圖5的A2截面是通過前側(cè)冷卻風扇51的霍爾傳感器的位置P2的截面。另外，后述的圖8的B I截面及圖11的Cl截面對應于與Al截面相同的位置，圖8的B2截面及圖11的C2截面對應于與A2截面相同的位置。
[0054]在圖5所示的非屏蔽模型中，得到圖6及圖7所示的模擬結(jié)果。圖6是表示圖5的Al截面的磁場強度HAl的分布的圖，圖7是表不圖5的A2截面的磁場強度HA2的分布的圖。在部考慮磁屏蔽部件的非屏蔽模型中，整個區(qū)域的相對磁導率為I，因此形成磁偶極子的一般的磁場。由此，磁場強度HAl及磁場強度HA2隨著向距永久磁鐵11的中心的距離增加的垂直外方向前進而平緩地減少。
[0055]圖8是表示在使用了由平行屏蔽板61及外側(cè)平行屏蔽板64構成的磁屏蔽部件6B的條件下模擬磁場強度的分布而得到的平行屏蔽模型的形狀的圖。平行屏蔽板61與前側(cè)冷卻風扇51的一側(cè)面(位置Pl)相接地配置，外側(cè)平行屏蔽板64與前側(cè)冷卻風扇51的另一側(cè)面(位置P3)相接地配置。在平行屏蔽模型中，得到圖9及圖10所示的模擬結(jié)果。
[0056]圖9是表不圖8的BI截面的磁場強度HBl的分布的圖。磁場強度HBl隨著從永久磁鐵11的中心位置向垂直外方向前進而大幅地減少。由此，位置PI的磁場強度HBI (PI)比圖6所示的非屏蔽模型的磁場強度HAl(Pl)減少很多。另外，位置P3的磁場強度HB1(P3)大致成為零。
[0057]另一方面，在比位置P3向垂直外方向分離的區(qū)域，磁場強度HBl也比非屏蔽模型的磁場強度HAl增加。即，在非屏蔽模型中到達前側(cè)冷卻風扇51的磁力線的一部分，在平行屏蔽模型中被引導至前側(cè)冷卻風扇51的外側(cè)，而阻止其到達前側(cè)冷卻風扇51。作為磁屏蔽的定量的評價，磁場強度HBl的前側(cè)冷卻風扇51的寬度范圍(Pl?P3的范圍)的平均值減少至非屏蔽模型的平均值的32%。即，圖9的斜線所示的面積SB為圖6的斜線所示的面積SA的32%。
[0058]圖10是表示圖8的B2截面的磁場強度HB2的分布的圖。位置Pl處的磁場強度HB2(Pl)及位置P3處的磁場強度HB2(P3)大致成為零。定性來說，與BI截面的磁場強度HBl相同地產(chǎn)生了磁屏蔽的效果。但是，霍爾傳感器的位置P2處的磁場強度HB2(P2)只不過減少至圖7所示的非屏蔽模型的磁場強度HA2(P2)的64%。因此，雖然在霍爾傳感器的位置P2處產(chǎn)生了磁屏蔽效果，定量來說未必充分。
[0059]圖11是表示在使用了從上方觀察時為矩形的磁屏蔽部件6C的條件下，模擬磁場強度的分布而得到的矩形屏蔽模型的形狀的圖。磁屏蔽部件6C設為與前側(cè)冷卻風扇51的四個側(cè)面相接地配置。在圖11所示的矩形屏蔽模型中，得到圖12及圖13所示的模擬結(jié)果。
[0060]圖12是表示圖11的Cl截面的磁場強度HCl的分布的圖。磁場強度HCl在前側(cè)冷卻風扇51的寬度范圍(PI?P3的范圍)內(nèi)極小。另外，在比位置P3向垂直外方向分離的區(qū)域，磁場強度HCl比非屏蔽模型的磁場強度HAl增加。即，在非屏蔽模型中到達了前側(cè)冷卻風扇51的磁力線的大部分，在矩形屏蔽模型中被引導至前側(cè)冷卻風扇51的外側(cè)，阻止其到達前側(cè)冷卻風扇51。
[0061 ]圖13是表示圖11的C2截面的磁場的強度HC2的分布的圖。磁場強度HC2在前側(cè)冷卻風扇51的寬度范圍(Pl?P3的范圍)內(nèi)減小。并且，霍爾傳感器的位置P2處的磁場強度HC2(P2)減少至圖7所示的非屏蔽模型的磁場強度HA2(P2)的32%，S卩1/3以下。因此，在霍爾傳感器的位置P2，定量來說可得到充分的磁屏蔽效果。
[0062]與實際的磁屏蔽部件6不同，模擬所使用的矩形的磁屏蔽部件6C在相當于前側(cè)垂直屏蔽板62及后側(cè)垂直屏蔽板63的位置不具有通孔621、631、632。因此，由實際的磁屏蔽部件6得到的磁屏蔽效果比矩形屏蔽模型的效果稍削弱，但是可靠地超過平行屏蔽模型的效果。這種情況通過使用了實際的磁屏蔽部件6的實驗也能證實。
[0063]另外，在本實施方式中，線圈形成的電流磁場的影響小于永久磁鐵11形成的永磁場的影響，因此在上述模擬中進行了省略。即使假設在電流磁場比較大的情況下，磁屏蔽部件6對于電流磁場及永磁場具有同等的磁屏蔽性能。
[0064]接下來，以實驗結(jié)果為參考來對實施方式的直線電動機裝置的磁吸引力抵消的作用進行說明。圖14是在實施方式的直線電動機裝置中，測定筒狀移動體2移動時產(chǎn)生的橫擺的振動量而得到的波形。另外，圖15是從實施方式的直線電動機裝置拆下磁力抵消部件7，并測定筒狀移動體2移動時產(chǎn)生的橫擺的振動量而得到的波形。圖14及圖15的波形的橫軸表示時間，縱軸表示與移動方向垂直的橫擺的振動量。并且，圖14及圖15的波形以相同的掃描時間及相同的測定范圍測定。
[0065]圖14的實施方式的橫擺的振幅為圖15的拆下了磁力抵消部件7時的振幅的大致一半。該振幅的差異僅以有無磁力抵消部件7為起因而產(chǎn)生。在拆下了磁力抵消部件7的結(jié)構中，永久磁鐵11吸引磁屏蔽部件6的磁吸引力根據(jù)筒狀移動體2與永久磁鐵11的位置關系而變化較大。例如，當筒狀移動體2的磁屏蔽部件6位于永久磁鐵11的N極或S極的正旁邊時，磁吸引力最大，當磁屏蔽部件6位于永久磁鐵11的N極與S極的中間時，磁吸引力最小。由此，筒狀移動體2會產(chǎn)生較大的橫擺，順暢的移動受到妨礙。
[0066]與此相對，在實施方式的結(jié)構中，永久磁鐵11吸引磁屏蔽部件6的磁吸引力的至少一部分由永久磁鐵11吸引磁力抵消部件7的磁吸引力抵消。由此，作用于筒狀移動體2的橫擺方向的實質(zhì)的磁吸引力減少，結(jié)果是橫擺減輕為1/2左右。因此，筒狀移動體2的順暢的移動不會受到妨礙。
[0067]實施方式的直線電動機裝置具備:沿移動方向延伸且具有多個永久磁鐵11的軸狀軌道部件I;及以能夠移動的方式裝架于軸狀軌道部件I且具有線圈的筒狀移動體2，直線電動機裝置向線圈通入電流而在線圈與永久磁鐵11之間產(chǎn)生移動方向上的推力，具有線圈的筒狀移動體2具有:冷卻風扇51、55 (磁屏蔽對象物)，該冷卻風扇51、55 (磁屏蔽對象物)需要緩和永久磁鐵形成的永磁場的影響;及磁屏蔽部件6，該磁屏蔽部件6由強磁性材料形成并對冷卻風扇51、55進行屏蔽以免受到永磁場的影響，磁屏蔽部件6具有:平行屏蔽板61，在冷卻風扇51、55與永久磁鐵11之間與移動方向平行地配置;及前側(cè)垂直屏蔽板62和后側(cè)垂直屏蔽板63，與移動方向垂直地從平行屏蔽板61的移動方向的前緣及后緣朝遠離永久磁鐵的方向配置。
[0068]由此，在具有線圈的筒狀移動體2上設置冷卻風扇51、55(磁屏蔽對象物)及磁屏蔽部件6，對冷卻風扇51、55進行屏蔽以免受到永久磁鐵11形成的永磁場的影響的磁屏蔽部件
6具有平行屏蔽板61及垂直屏蔽板62、63。另一方面，在現(xiàn)有技術的直線電動機裝置中，未設置磁屏蔽部件，或者即便設置磁屏蔽部件也僅由平行屏蔽板構成。因此，根據(jù)本實施方式，能夠通過平行屏蔽板61及垂直屏蔽板62、63而有效地屏蔽在現(xiàn)有技術中到達磁屏蔽對象物的磁力線的一部分來阻止其到達冷卻風扇51、55，磁屏蔽效果提高。
[0069]另外，較強的磁吸引力從永久磁鐵11作用于由軟鐵等強磁性材料形成的磁屏蔽部件6。在現(xiàn)有技術中在為了提高磁屏蔽效果而擴大平行屏蔽板的面積的情況下，磁吸引力對應于面積而增加。另一方面，在本實施方式中，垂直屏蔽板62、63與平行屏蔽板61的前緣及后緣相連，并朝遠離永久磁鐵11的方向配置。因此，假設即便磁屏蔽部件的面積增加相同程度，在本實施方式中，能夠?qū)诖怪逼帘伟?2、63遠離磁鐵地與現(xiàn)有技術相比抑制磁吸引力的增加。由此，在本實施方式中，不會由于磁吸引力而妨礙筒狀移動體2的順暢的移動。
[0070]此外，在實施方式的直線電動機裝置中，磁屏蔽部件6具有:平行屏蔽板61、從平行屏蔽板61的移動方向的前緣及后緣配置的前側(cè)垂直屏蔽板62及后側(cè)垂直屏蔽板63和對兩塊垂直屏蔽板62、63的遠離永久磁鐵11的一側(cè)的緣部進行連接的外側(cè)平行屏蔽板64，磁屏蔽部件6以矩形包圍冷卻風扇51、55(磁屏蔽對象物)。
[0071]由此，在擔心永磁場的影響的冷卻風扇51、55的霍爾傳感器的位置P2處，與未使用磁屏蔽部件6的情況相比，能夠?qū)⒋艌鰪姸菻C2(P2)減少至1/3左右。換言之，在霍爾傳感器的位置P2處，定量來說可得到充分的磁屏蔽效果。
[0072]另外，在實施方式的直線電動機裝置中，軌道部件是將多個永久磁鐵11以極性相同的磁極彼此相對的方式沿移動方向排列而形成的軸狀軌道部件I，移動體是具有被環(huán)繞軸狀軌道部件I地進行卷繞的線圈的筒狀移動體2。
[0073]由此，在適合于得到較大的推力的軸型直線電動機裝置中，即使增強永久磁鐵11的磁場，也能得到充分的磁屏蔽效果，因此在內(nèi)置于冷卻風扇51、55的霍爾傳感器中不會產(chǎn)生檢測精度的降低或誤動作。
[0074]另外，在實施方式的直線電動機裝置中，筒狀移動體2在周向的特定角度范圍內(nèi)具有冷卻風扇51、55(磁屏蔽對象物)及磁屏蔽部件6，而且，在周向的特定角度范圍外具有由強磁性材料形成的磁力抵消部件7，多個永久磁鐵11吸引磁屏蔽部件6的磁吸引力的至少一部分由多個永久磁鐵11吸引磁力抵消部件7的磁吸引力抵消。
[0075]由此，作用于筒狀移動體2的橫擺方向的實質(zhì)的磁吸引力減少，從而橫擺減輕。因此，筒狀移動體2的順暢的移動不會受到妨礙。
[0076]此外，在實施方式的直線電動機裝置中，磁力抵消部件7是配置在筒狀移動體2的周向的特定角度范圍的相反側(cè)的角度范圍內(nèi)的板材。
[0077]由此，通過使用單純的板材的磁力抵消部件7，而能夠在不增大筒狀移動體2的情況下有效地抵消磁吸引力。并且，磁力抵消部件7的安裝方法容易。
[0078]另外，在實施方式的直線電動機裝置中，磁屏蔽對象物是對線圈進行冷卻的冷卻風扇51、55，磁屏蔽部件6的前側(cè)垂直屏蔽板62具有允許冷卻用空氣進行流通的通孔621，后側(cè)垂直屏蔽板63具有允許冷卻用空氣進行流通的中央通孔631及周邊通孔632。
[0079]由此，由于通孔621、631、632，冷卻風扇51、55對空氣的吸入及吹出不會受到妨礙。
[0080]另外，在磁屏蔽對象物不是冷卻風扇51、55的情況下，不需要前側(cè)垂直屏蔽板62的通孔621、后側(cè)垂直屏蔽板63的中央通孔631及周邊通孔632。在該情況下，磁屏蔽效果進一步可靠地提高。另外，軸狀軌道部件I及筒狀移動體2的構造能夠進行各種變形。本發(fā)明還可以進行其他各種應用或變形。
[0081 ] 工業(yè)上的可用性
[0082]本發(fā)明的直線電動機裝置不限定于元件安裝機或基板檢查機的頭驅(qū)動裝置，能夠廣泛地利用于具有直線前進可動部的各種產(chǎn)業(yè)機械中。
[0083]附圖標記說明
[0084]1:軸狀軌道部件11:永久磁鐵12:磁性體隔片
[0085]2:筒狀移動體3:筒狀主體單元4:冷卻單元
[0086]51:前側(cè)冷卻風扇52:前側(cè)散熱片53:分隔板
[0087]54:后側(cè)散熱片55:后側(cè)冷卻風扇
[0088]6:磁屏蔽部件61:平行屏蔽板62:前側(cè)垂直屏蔽板
[0089]63:后側(cè)垂直屏蔽板64:外側(cè)平行屏蔽板
[0090]6B、6C:在模擬中使用的磁屏蔽部件
[0091]7:磁力抵消部件
[0092]9:現(xiàn)有技術的安裝部件
[0093]P2:內(nèi)置于前側(cè)冷卻風扇的霍爾傳感器的位置
[0094]HAl、HA2、HB1、HB2、HC1、HC2:磁場強度
【主權項】
1.一種直線電動機裝置，具備:沿移動方向延伸且具有磁鐵及線圈中的一方的軌道部件;及以能夠移動的方式架設于所述軌道部件且具有所述磁鐵及所述線圈中的另一方的移動體，所述直線電動機裝置向所述線圈通入電流而在所述線圈與所述磁鐵之間產(chǎn)生所述移動方向上的推力， 具有所述線圈的所述軌道部件或所述移動體具有:磁屏蔽對象物，所述磁屏蔽對象物需要緩和所述磁鐵形成的磁場的影響；及磁屏蔽部件，所述磁屏蔽部件由強磁性材料形成并對所述磁屏蔽對象物進行屏蔽以免受到所述磁場的影響， 所述磁屏蔽部件具有:平行屏蔽板，在所述磁屏蔽對象物與所述磁鐵之間與所述移動方向平行地配置;及垂直屏蔽板，與所述移動方向垂直地從所述平行屏蔽板的所述移動方向的前緣及后緣中的至少一方朝遠離所述磁鐵的方向配置。2.根據(jù)權利要求1所述的直線電動機裝置，其中， 所述磁屏蔽部件具有:所述平行屏蔽板、從所述平行屏蔽板的所述移動方向的前緣及后緣配置的兩塊所述垂直屏蔽板、及對兩塊所述垂直屏蔽板的遠離所述磁鐵的一側(cè)的緣部進行連接的外側(cè)平行屏蔽板，所述磁屏蔽部件以矩形包圍所述磁屏蔽對象物。3.根據(jù)權利要求1或2所述的直線電動機裝置，其中， 所述軌道部件是將多個所述磁鐵以極性相同的磁極彼此相對的方式沿所述移動方向排列而形成的軸狀軌道部件，所述移動體是具有被環(huán)繞所述軸狀軌道部件地進行卷繞的線圈的筒狀移動體。4.根據(jù)權利要求3所述的直線電動機裝置，其中， 所述筒狀移動體在周向的特定角度范圍內(nèi)具有所述磁屏蔽對象物及所述磁屏蔽部件，而且，在周向的特定角度范圍外具有由強磁性材料形成的磁力抵消部件， 多個所述磁鐵吸引所述磁屏蔽部件的磁吸引力的至少一部分由多個所述磁鐵吸引所述磁力抵消部件的磁吸引力抵消。5.根據(jù)權利要求4所述的直線電動機裝置，其中， 所述磁力抵消部件是配置在所述筒狀移動體的所述周向的特定角度范圍的相反側(cè)的角度范圍內(nèi)的板材。6.根據(jù)權利要求1?5中任一項所述的直線電動機裝置，其中， 所述磁屏蔽對象物是對所述線圈進行冷卻的冷卻風扇，所述磁屏蔽部件的所述垂直屏蔽板具有允許冷卻用空氣進行流通的通孔。
【文檔編號】H02K41/03GK105830322SQ201380081719
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2013年12月20日
【發(fā)明人】永田良, 城戶隆志, 白川佳宏, 黑野真樹
【申請人】富士機械制造株式會社