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Die
Erfindung bezieht sich auf einen industriellen Linearmotor gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1, der für
Linearmotoren eine relativ hohe Ausgangsleistung aufweist.
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Ein
Linearmotor wird für
lineare Stellglieder verwendet, wobei diese für das Bewegen eines Magnetkopfes
und eines optischen Abtasters und dergleichen in Informationsspeichervorrichtungen
verwendet werden. Viele dieser Linearmotoren sind von einem Typ,
der eine bewegliche Spule aufweist.
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Ein
Beispiel konventioneller Linearmotoren des Schwingspultyps ist in 15 gezeigt.
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Ein äußeres zylinderförmiges Joch 101,
von dem ein Seitenende offen ist, bildet eine feste Seite, und ein
radial magnetisierter Magnet 102 ist innerhalb des äußeren Jochs 101 vorgesehen,
und ein zylinderförmiges
inneres Joch 103 wird so abgestützt, daß es koaxial in Bezug auf das äußere Joch 101 in Richtung
eines Pfeils J gleiten kann. Das innere Joch 103 wird durch
eine Führungswalze 106 in
Bezug auf eine Führung 105 abgestützt, so
daß eine
Lücke zwischen
dem Magneten 102 und der Spule 104 gleichförmig gehalten
werden kann.
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Wenn
elektrischer Strom durch die Spule 104 geführt wird,
so bewegt sich das innere Joch 103 in der Richtung des
Pfeils J in Bezug auf das äußere Joch 101 gemäß der Linken-Hand-Regel von
Fleming, basierend auf der Richtung des Stroms, der durch die Spule 104 fließt und der
Richtung eines Magnetflusses der Magnete 102, der sich
mit dem Strom verbindet.
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Die
obige konventionelle Konfiguration ist jedoch für eine Verwendung in Anwendungen,
die geringe Druckkräfte
benötigen,
wie in Informationsspeichervorrichtungen geeignet. Wenn sie jedoch
für industrielle
Anwendungen, die große
Druckkräfte
erfordern, verwendet wird, so kann es sein, daß sie in Bezug auf den Volumenwirkungsgrad
schlecht ausfällt oder
daß sie
in Bezug auf die magnetische Effizienz problematisch ist.
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In
der konventionellen Konfiguration macht es konkret die Konfiguration
des magnetischen Kreises notwendig, daß das äußere Joch 101 in koaxialer Weise
das gesamte innere Joch 103 abdeckt, so daß sich eine
geringe Druckkraft pro Volumeneinheit und ein großes Gewicht
ergibt.
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Sie
erfordert auch einen offenen Seitenendenteil der Außenseite
des Jochs oder einen Schlitz, der im äußeren Joch vorgesehen ist,
um eine freie Bewegung der Spule zu gestatten.
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Aus
der Druckschrift
JP
08-047233 A ist ein Linearmotor bekannt. Dieser besteht
aus einem zylindrischen Permanentmagneten und einem inneren Joch,
das durch den Permanentmagneten hindurchgeht. Der Permanentmagnet
zeigt zum Luftspalt hin ein und dieselbe Polarität. An den beiden Enden des inneren
Joches sind zwei Hilfsjoche vorhanden, welche mit einem axialen
Außenjoch
verbunden sind, so dass der Permanentmagnet, das innere Joch, die Hilfsjoche
sowie das Außenjoch
einen geschlossenen magnetischen Kreis bilden. Auf das innere Joch ist
eine Spule gewickelt, die sich in axialer Richtung erstreckt. Durch
Bestromung der Spule wird in Verbindung mit dem Magnetfeld des Permanentmagneten
ein Antriebsmoment erzeugt.
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In
der Druckschrift
JP
63-140 654 A , die den Oberbegriff des Anspruchs 1 zeigt,
wird ein Linearmotor gezeigt, der aus zwei parallel zu einander
angeordneten Teilmotoren besteht. Jeder dieser beiden ist so aufgebaut,
dass ein äußeres Joch
Permanentmagnete trägt
und durch diese hindurch ein inneres Joch mit einer axialen Spule
angeordnet ist. Sowohl das äußere als
auch das innere Joch sind recht-eckig ausgeführt. Die beiden Teilmotore
sind über
einen Verfahrschlitten miteinander verbunden. Durch Bestromung der
Spulen wird in Verbindung mit dem Magnetfeld der Permanentmagnete
ein Antriebsmoment erzeugt.
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Die
Druckschrift
GB 2 019
659A zeigt einen Linearmotor mit zwei parallel angeordneten
Jochen. Auf jedes Joch ist eine Spule gewickelt, die sich in axialer
Richtung erstreckt. Zwischen den Jochen befinden sich zwei Stabmagnete,
die zu einem Luftspalt hin immer den gleichen Pol zeigen. Die Stabmagnete sind
auf einem Verfahrschlitten angeordnet, welcher sich auf zwei, parallel
zu den Jochen befindlichen Gleitstäben hin und her bewegen kann.
Die Joche und die Gleitstäbe
werden mittels einer nichtmagnetischen Halterung zusammengehalten.
Durch Bestromung der Spulen wird in Verbindung mit dem Magnetfeld
der Stabmagnete ein Antriebsmoment erzeugt.
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Die
Erfindung hat die Aufgabe, einen Linearmotor bereit zu stellen,
der eine relativ hohe Ausgangsleistung liefert, eine geringe Größe und ein
geringes Gewicht, eine hohe Druckkraft und eine hohe Effizienz aufweist,
so daß er
als industrieller Linearmotor verfügbar ist.
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Diese
Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des
Patentanspruchs 1 gelöst.
Die abhängigen
Patentansprüche
zeigen vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung auf.
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Ein
erster Linearmotor ist mit einer Vielzahl von Linearmotoreinheiten,
die parallel zueinander angeordnet sind, konfiguriert, wobei er dadurch
gekennzeichnet ist, daß jede
der Linearmotoreinheiten ein äußeres Joch,
das einen zylindrischen hohlen Teil aufweist, ein inneres Joch,
das durch den hohlen Teil des äußeren Jochs
hindurchgeht, eine Spule, die um das innere Joch entlang dessen
axialer Richtung gewickelt ist, und einen Magneten, der auf der
Innenseite des hohlen Teils des äußeren Jochs
montiert und zu einem einzigen Pol in der Oberfläche, die zur Spule zeigt, magnetisiert
ist, umfaßt,
wobei die Enden des inneren Jochs mit einer daneben liegenden Linearmotoreinheit
mittels Hilfsjochen gekoppelt ist, wobei die äußeren Joche der Linearmotoreinheiten,
die nebeneinander liegen, so konfiguriert sind, daß die inneren
Umfangsflächen
der Magnete unterschiedliche magnetische Pole aufweisen, und somit
ein geschlossener magnetischer Pfad durch die inneren Joche, die
nebeneinander liegen, die Hilfsjoche, die äußeren Joche und die Magnete
gebildet wird, wodurch durch das Hindurchleiten von Strom durch
die Spulen der Linearmotoreinheiten, die nebeneinander liegen, die äußeren Joche
und die inneren Joche veranlaßt werden,
sich auf der Basis der magnetischen Wirkung eines Magnetfelds, das
durch den geschlossenen magnetischen Pfad und die Spulen erzeugt
wird, relativ zueinander zu bewegen.
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Ein
zweiter Linearmotor ist mit einer Vielzahl von Linearmotoreinheiten,
die parallel zueinander angeordnet sind, konfiguriert und dadurch
gekennzeichnet, daß jede
der Linearmotoreinheiten ein äußeres Joch,
das einen zylindrischen hohlen Teil aufweist, ein inneres Joch,
das durch den hohlen Teil des äußeren Jochs
hindurchgeht, eine Spule, die auf der Innenseite des hohlen Teils
des äußeren Jochs montiert
und entlang der axialen Richtung des inneren Jochs gewickelt ist,
und einen Magneten, der auf dem inneren Joch montiert, und der zu
einem einzigen Pol in der Oberfläche,
die zur Spule zeigt, magnetisiert ist, umfaßt, wobei die Enden des inneren Jochs
mit einer anderen daneben liegenden, oben beschriebenen Linearmotoreinheit
mittels Hilfsjochen gekoppelt sind, wobei die inneren Joche der
Linearmotoreinheiten, die nebeneinander liegen, so konfiguriert
sind, daß die äußeren Umfangsflächen der Magnete
unterschiedliche magnetische Pole aufweisen, und so daß ein geschlossener
magnetischer Pfad durch die inneren Joche, die nebeneinander liegen,
die Hilfsjoche, die äußeren Joche
und die Magnete gebildet wird, und somit durch das Hindurchführen von
Strom durch die Spulen der Linearmotoreinheiten, die nebeneinander
liegen, die äußeren Joche und
die inneren Joche veranlaßt
werden, sich auf der Basis einer magnetischen Wirkung, die zwischen
einem Magnetfeld, das durch den geschlossenen magnetischen Pfad
und die Spulen erzeugt wird, verursacht wird, relativ zueinander
zu bewegen.
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Ein
dritter Linearmotor ist mit einer Vielzahl von Linearmotoreinheiten,
die parallel zueinander angeordnet sind, konfiguriert und dadurch
gekennzeichnet, daß er
inneren Joche, die Seite an Seite angeordnet sind, Spulen, die getrennt
in einer Vielzahl von Abschnitten um die inneren Joche entlang deren jeweiligen
axialen Richtungen gewickelt sind, und äußere Joche, die zylindrische
hohle Teile aufweisen, in die die inneren Joche eingeschoben werden,
und die mit Magneten auf den Innenseiten der hohlen Teile versehen
sind, entsprechend den Spulen, die getrennt in der Vielzahl der
Abschnitte gewickelt sind, wobei die Magnete zu einem einzigen Pol
in den Oberfläche,
die zu den Spulen zeigen, magnetisiert sind, umfaßt, und
wobei die äußeren Joche
der Linearmotoreinheiten, die nebeneinander liegen, so konfiguriert
sind, daß die
inneren Umfangsflächen
der Magnete unterschied- liche magnetische Pole aufweisen, und somit
ein geschlossener magnetischer Pfad durch eine Vielzahl der äußeren Joche,
der inneren Joche und der Magnete ausgebildet wird, und somit durch
das Hindurchführen
von Strom durch die Spulen die äußeren gekoppelten
Joche und die inneren gekoppelte Joche veranlaßt werden, sich auf der Basis
einer magnetischen Wirkung, die zwischen einem Magnetfeld, das durch
den geschlossenen magnetischen Pfad erzeugt wird, und einem Magnetfeld, das
durch die Spulen erzeugt wird, verursacht wird, relativ zueinander
zu bewegen.
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Ein
vierter Linearmotor ist mit einer Vielzahl von Linearmotoreinheiten,
die parallel zueinander angeordnet sind, konfiguriert, und er ist
dadurch gekennzeichnet, daß er
inneren Joche, die Seite an Seite angeordnet sind, Magnete, die
getrennt in einer Vielzahl der Abschnitte auf den inneren Jochen
entlang deren jeweiliger axialen Richtungen vorgesehen sind, und äußere Joche,
die zylindrische hohle Teile aufweisen, in die die inneren Joche
eingeschoben werden, und die Spulen aufweisen, die auf den Innenseiten
der hohlen Teile, die den Magneten entsprechen, die getrennt in
der Vielzahl der Abschnitte vorgesehen sind, gewickelt sind, umfaßt, wobei
die Magnete zu einem einzigen Pol in den Oberflächen, die zu den Spulen zeigen,
magnetisiert sind und sie so konfiguriert sind, daß die Magnete
der Linearmotoreinheiten, die nebeneinander liegen, unterschiedliche
magnetische Pole aufweisen können,
und somit ein geschlossener magnetischer Pfad durch die äußeren Joche,
die inneren Joche und die Magnete gebildet wird, und somit durch
das Hindurchführen
von Strom durch die Spulen die äußeren gekoppelten
Joche und die inneren gekoppelten Joche veranlaßt werden, sich auf der Basis
einer magnetischen Wirkung, die zwischen einem Magnetfeld, das durch
den geschlossenen magnetischen Pfad erzeugt wird, und einem Magnetfeld,
das durch die Spulen erzeugt wird, bewirkt wird, relativ zueinander
zu bewegen.
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Ein
fünfter
Linearmotor ist dadurch gekennzeichnet, daß er eine bewegliche Einheit,
die ein äußeres Joch,
das einen zylindrischen hohlen Teil und einen ringförmigen Magneten,
der so befestigt ist, daß er
nahezu die gesamte Oberfläche
der inneren Umfangsfläche
des hohlen Teils bedeckt, umfaßt, aufweist,
und eine feste Einheit umfaßt,
die ein säulenförmiges inneres
Joch und eine Spule, die um deren äußeren Umfang gewickelt ist,
aufweist, wobei eine Vielzahl der Paare aus der beweglichen Einheit und
der festen Einheit Seite an Seite angeordnet sind, wobei die gegenüberliegenden
Enden der Vielzahl der festen Einheiten durch einzelne Hilfsjoche miteinander
gekoppelt sind, und die äußeren Joche flächig miteinander
verbunden sind, so daß die
inneren Umfangsflächen
der Magnete der beweglichen Einheiten, die nebeneinander liegen,
unterschiedliche magnetische Pole aufweisen können, und Führungsmechanismen für das Halten
von nahezu gleichförmigen
Lücken
zwischen den äußeren Umfangsteilen
der Spulen und den inneren Umfangsflächen der Magnete zwischen den
Seiten der Hilfsjoche und den äußeren Jochen
vorgesehen sind.
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Ein
sechster Linearmotor ist dadurch gekennzeichnet, daß er eine
bewegliche Einheit, die ein äußeres Joch
aufweist, das einen zylindrischen hohlen Teil und einen ringförmigen Magneten,
der so befestigt ist, daß er
nahezu die ganze Oberfläche
der inneren Umfangsfläche
des hohlen Teils bedeckt, aufweist, und eine feste Einheit aufweist,
die ein säulenförmiges inneren
Joch und Spulen, die getrennt in zwei Abschnitten um den äußeren Umfangsteil
des inneren Jochs gewickelt sind, umfaßt, wobei die festen Einheiten
Seite an Seite angeordnet sind, wobei vier bewegliche Einheiten
so montiert sind, daß sie zu
den Spulen der vier Abschnitte zeigen, so daß die inneren Umfangsflächen der
Magnete, die nebeneinander liegen, unterschiedliche magnetische Pole
aufweisen können,
und entgegengesetzte Enden der festen Einheiten durch Kopplungsblöcke gekoppelt sind,
wobei die äußeren Joche
von zwei Sätzen
der beweglichen Einheiten, die Seite an Seite angeordnet sind, flächig miteinander
verbunden sind, und der Linearmotor weiter eine Haltevorrichtung
für das Koppeln
der beiden flächig
miteinander verbundenen beweglichen Einheiten, um einen konstante
Abstand eines Bewegungshubs zwischen ihnen aufrecht zu halten, und
einen Führungsmechanismus,
der zwischen der Seite des Kopplungsblocks und den äußeren Jochen
vorgesehen ist, um nahezu gleichförmige Lücken zwischen den äußeren peripheren
Teilen der Spulen und den inneren peripheren Oberflächen der Magnete
aufrecht zu halten, umfaßt.
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Ein
siebter Linearmotor ist dadurch gekennzeichnet, daß er eine
feste Einheit, die ein äußeres Joch,
das einen zylindrischen hohlen Teil und einen ringförmigen Magneten,
der so befestigt ist, daß er nahezu
die gesamte Oberfläche
der inneren Umfangsfläche
des hohlen Teils bedeckt, aufweist, umfaßt, und eine bewegliche Einheit
umfaßt,
die ein säulenförmiges inneres
Joch und Spulen, die um dessen äußeren Umfangsteil
gewickelt sind, aufweist, wobei eine Vielzahl der Paare aus jeweils
der beweglichen Einheit und der festen Einheit Seite an Seite angeordnet
sind, wobei die gegenüber
liegenden Enden der Vielzahl der beweglichen Einheiten durch einzelne
Hilfsjoche gekoppelt sind, und wobei die äußeren Joche flächig miteinander
verbunden sind, so daß die
inneren Umfangsflächen
der Magnete der festen Einheiten, die nebeneinander liegen, unterschiedliche
magnetische Pole aufweisen können,
und Führungsmechanismen
für das
Halten von nahezu gleichförmigen
Lücken
zwischen den äußeren Umfangsteilen
der Spulen und den inneren Umfangsflächen der Magnete zwischen der
Seite der Hilfsjoche und den äußeren Jochen
vorgesehen sind.
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Ein
achter Linearmotor ist dadurch gekennzeichnet, daß er eine
feste Einheit, die ein äußeres Joch,
das einen zylindrischen hohlen Teil und einen ringförmigen Magneten,
der so befestigt ist, daß er nahezu
die gesamte Oberfläche
der inneren Umfangsfläche
des hohlen Teils bedeckt, aufweist, und eine bewegliche Einheit
umfaßt,
die ein säulenförmiges inneres
Joch und Spulen, die getrennt in zwei Abschnitten um den äußeren Umfangsteil
des inneren Jochs gewickelt sind, umfaßt, wobei die beweglichen Einheiten
Seite an Seite angeordnet sind, wobei vier feste Einheiten so montiert
sind, daß sie
zu den Spulen der vier Abschnitte zeigen, so daß die inneren Umfangsflächen der
Magnete, die nebeneinander liegen, unterschiedliche magnetische
Pole aufweisen können,
entgegengesetzte Enden der beweglichen Einheiten durch Kopplungsblöcke gekoppelt
sind, und die äußeren Joche
der beiden Sätze
der festen Einheiten, die Seite an Seite angeordnet sind, flächig miteinander
verbunden sind, und der Linearmotor weiter eine Haltevorrichtung
für ein
Kuppeln zwischen die beiden flächig
verbundenen beweglichen Einheiten, um einen konstanten Abstand eines
Bewegungshubs zwischen ihnen aufrecht zu halten, und einen Führungsmechanismus,
der zwischen den Seiten der Kopplungsblöcke und der äußeren Joche vorgesehen
ist, um nahezu gleichförmige
Lücken zwischen
den äußeren Umfangsteilen
der Spulen und den inneren Umfangsflächen der Magnete aufrecht zu
halten, umfaßt.
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Ein
neunter Linearmotor ist dadurch gekennzeichnet, daß in dem
fünften,
sechsten, siebten oder achten Linearmotor die Magnete in eine Vielzahl
von Teilen unterteilt sind, um auf der inneren Umfangsfläche des
hohlen Teils befestigt zu werden.
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Ein
zehnter Linearmotor ist dadurch gekennzeichnet, daß in dem
fünften,
sechsten, siebten oder achten Linearmotor der Magnet wie eine Platte
ausgebildet ist, und daß das
innere Joch als ein sechseckiges oder achteckiges Prisma ausgebildet
ist.
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Ein
elfter Linearmotor ist dadurch gekennzeichnet, daß in dem
fünften,
sechsten, siebten oder achten Linearmotor das äußere Joch als ein Stapel Elektrobleche
konfiguriert ist.
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Ein
zwölfter
Linearmotor ist dadurch gekennzeichnet, daß in dem fünften, sechsten, siebten oder achten
Linearmotor das äußere Joch
entlang der radialen Richtung in zwei Teile unterteilt ist.
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Ein
dreizehnter Linearmotor ist dadurch gekennzeichnet, daß er ein äußeres Joch,
das eine Vielzahl von zylindrischen hohlen Teilen, die sich Seite
an Seite miteinander erstrecken, aufweist, eine Vielzahl von säulenförmigen inneren
Jochen, die durch die hohlen Teile der äußeren Joche passen, eine Spule,
die um die inneren Joche entlang ihren axialen Richtungen gewickelt
ist, und Magnete, die auf den Innenseiten der hohlen Teile des äußeren Jochs
montiert sind, und die zu einem einzigen Pol in den Oberflächen, die
zu den Spulen zeigen, magnetisiert sind, umfaßt, wobei die gegenüber liegenden Enden
der inneren Joche durch Hilfsjoche gekoppelt sind, die Magnete,
die in den Hohlen Teilen nebeneinander vorgesehen sind, so angeordnet
sind, daß die inneren
Umfangsflächen
der Magnete unterschied- liche magnetische Pole aufweisen können, um
somit einen geschlossenen magnetischen Pfad durch die inneren Joche,
die Hilfsjoche, das äußere Joch
und die Magnete zu bilden, und somit durch das Hindurchführen von
Strom durch die Spulen das äußere Joch
und die inneren Joche veranlaßt
werden, sich auf der Basis einer magnetischen Wirkung, die zwischen
einem Magnetfeld, das durch den geschlossenen magnetischen Pfad
und die Spulen erzeugt wird, verursacht wird, relativ zueinander
zu bewegen.
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Ein
vierzehnter Linearmotor ist dadurch gekennzeichnet, daß er ein äußeres Joch,
das eine Vielzahl von zylindrischen hohlen Teilen, die sich Seite
an Seite erstrecken, aufweist, inneren Joche, die durch die hohlen
Teile des äußeren Jochs
hindurchgehen, Spulen, die auf den Innenseiten der hohlen Teile
des äußeren Jochs
montiert und entlang der axialen Richtung der inneren Joche gewickelt
sind, und Magnete, die auf den inneren Jochen montiert und zu einem
einzigen Pol in den Oberflächen,
die zu den Spulen zeigen, magnetisiert sind, umfaßt, wobei die
gegenüber
liegenden Enden der inneren Joche durch Hilfsjoche gekoppelt sind,
die inneren Joche, die nebeneinander liegen, so konfiguriert sind,
daß die äußeren Umfangsflächen der
Magnete unterschiedliche magnetische Pole aufweisen können, und
somit ein geschlossener magnetische Pfad durch die Joche, die nebeneinander
liegen, die Hilfsjoche, das äußere Joch
und die Magnete gebildet wird, und somit durch das Hindurchführen von
Strom durch die Spulen die äußeren Joche
und die inneren Joche veranlaßt
werden, sich auf der Basis einer magnetischen Wirkung, die zwischen
einem Magnetfeld, das durch den geschlossenen Pfad erzeugt wird,
und den Spulen auftritt, relativ zueinander zu bewegen.
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Ein
fünfzehnter
Linearmotor ist mit einer Vielzahl von Linearmotoreinheiten, die
parallel zueinander angeordnet sind, konfiguriert, und er ist dadurch gekennzeichnet,
daß er
inneren Joche, die Seite an Seite angeordnet sind, Spulen, die getrennt
in einer Vielzahl von Abschnitten um die inneren Joche entlang deren
jeweiligen axialen Richtungen gewickelt sind, und äußere Joche,
die eine Vielzahl von zylindrischen hohlen Teilen, die sich Seite
an Seite erstrecken, aufweisen, und in die die inneren Joche eingeschoben
werden, und Magnete, die auf der Innenseite der hohlen Teile gemäß den Spulen,
die getrennt in der Vielzahl der Abschnitte gewickelt sind, angeordnet
sind, aufweist, wobei die Magnete zu einem einzigen Pol in den Oberflächen, die
zu den Spulen weisen, magnetisiert sind, und die äußeren Joche
der Linearmotoreinheiten, die nebeneinander liegen, so konfiguriert
sind, daß die
inneren Umfangsflächen der
Magnete unterschiedliche magnetische Pole aufweisen können, und
somit ein geschlossener magnetischer Pfad durch die Vielzahl der äußeren Joche, das
inneren Joch und die Magnete gebildet wird, und somit durch das
Hindurchführen
von Strom durch die Spulen die äußeren gekoppelten
Joche und die inneren gekoppelten Joche veranlaßt werden, sich auf der Basis
einer magnetischen Wirkung, die zwischen einem Magnetfeld, das durch
den geschlossenen magnetischen Pfad erzeugt wird, und einem Magnetfeld,
das durch die Spulen erzeugt wird, verursacht wird, relativ zueinander
zu bewegen.
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Ein
sechzehnter Linearmotor ist mit einer Vielzahl von Linearmotoreinheiten,
die parallel zueinander angeordnet sind, konfiguriert, und er ist
dadurch gekennzeichnet, daß er
innere Joche, die Seite an Seite angeordnet sind, Magnete, die getrennt
in einer Vielzahl der Abschnitte der inneren Joche entlang deren
axialen Richtungen vorgesehen sind, und äußere Joche umfaßt, die
zylindrische hohle Teile aufweisen, in die die inneren Joche eingeschoben werden,
und Spulen, die auf den Innenseiten der hohlen Teile gemäß den Magneten,
die getrennt in der Vielzahl der Abschnitte vorgesehen sind, gewickelt
sind, wodurch die Magnete zu einem einzigen Pol in den Oberflächen, die
zu den Spulen zeigen, magnetisiert sind, aufweist, und sie so konfiguriert sind,
daß die
Magnete der Linearmotoreinheiten, die nebeneinander liegen, magnetische
Pole, die sich voneinander unterscheiden, aufweisen können und somit
ein geschlossener magnetischer Pfad durch die äußeren Joche, die inneren Joche
und die Magnete gebildet wird, und somit durch das Hindurchführen von
Strom durch die Spulen, die äußeren gekoppelten
Joche und die inneren gekoppelten Joche veranlaßt werden, sich auf der Basis
der magnetischen Wirkung, die zwischen einem Magnetfeld, das durch den
geschlossenen magnetischen Pfad erzeugt wird, und einem Magnetfeld,
das durch die Spulen erzeugt wird, verursacht wird, relativ zueinander
zu bewegen.
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Ein
X-Y-Tisch kann mit einem der oben genannten Linearmotoren ausgestattet
sein.
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1 ist
eine perspektivische Ansicht eines Linearmotors gemäß der Ausführungsform
1;
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2 ist
eine perspektivische Explosionsdarstellung eines äußeren Jochs
gemäß der Ausführungsform
1;
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3 ist
eine Schnittansicht eines wesentlichen Teils für die Darstellung eines Beispiels
einer Variation (seitlich drei Reihen und in Längsrichtung zwei Reihen und
seitlich zwei Reihen) der Ausführungsform
1;
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4 ist
eine Schnittansicht eines wesentlichen Teils für das Darstellen eines Beispiels
einer Variation (das innere Joch ist als sechseckiges Prisma ausgebildet)
der Ausführungsform
1;
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5 ist
eine perspektivische Ansicht eines Linearmotors gemäß der Ausführungsform
2 der Erfindung;
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6 ist
eine perspektivische Ansicht, die einen magnetischen Pfad der Ausführungsform
2 zeigt;
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7 ist
eine teilweise aufgebrochene perspektivische Ansicht eines Linearmotors
gemäß der Ausführungsform
3;
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8 ist
eine teilweise aufgebrochene perspektivische Ansicht eines Linearmotors
gemäß der Ausführungsform
4;
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9 ist
eine teilweise aufgebrochene perspektivische Ansicht eines Linearmotors
gemäß der Ausführungsform
5;
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10 ist
eine perspektivische Ansicht eines Linearmotors gemäß der Ausführungsform
6;
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11 ist
eine perspektivische Ansicht eines Linearmotors gemäß der Ausführungsform
7 der Erfindung.
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12 ist
eine perspektivische Ansicht, die ein anderes Beispiel eines Linearmotors
gemäß der Ausführungsform
6 zeigt;
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13 ist
eine teilweise aufgebrochene perspektivische Ansicht eines Linearmotors
gemäß der Ausführungsform
8;
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14 ist
eine teilweise aufgebrochene perspektivische Ansicht eines Linearmotors
gemäß der Ausführungsform
9; und
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15 ist
eine Schnittansicht eines konventionellen Linearmotors.
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Nachfolgend
wird jede Ausführungsform
unter Bezug auf die 1 bis 14 beschrieben.
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Ausführungsform
1
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Die 1 bis 4 zeigen
die Ausführungsform
1. 1 zeigt einen Linearmotor gemäß der Ausführungsform 1, wobei er als
eine parallele Anordnung einer Vielzahl von Linearmotoreinheiten ausgebildet
ist. Der Linearmotor ist als eine Kombination einer Linearmotoreinheit,
die eine bewegliche Einheit 1a und eine feste Einheit 2a aufweist,
und einer anderen Linearmotoreinheit, die eine bewegliche Einheit 1b und
eine feste Einheit 2b aufweist, ausgebildet.
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Die
beweglichen Einheiten 1a und 1b bilden eine bewegliche
Einheit 1. Hier ist die bewegliche Einheit 1a mit
einem zylindrischen hohlen Teil 3c im zentralen Teil eines äußeren Jochs 3a,
das aus einem rechteckigen, quaderförmigen magnetischen Material
hergestellt ist, versehen. Es sind auch, wie das in 2 gezeigt
ist, Magnete 4a, die in radialer Richtung magnetisiert
sind, damit verbunden und daran befestigt, um nahezu die gesamte
Oberfläche
der inneren Umfangsoberfläche
des hohlen Teils 3c mit denselben Magnetpolen abzudecken.
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In ähnlicher
Weise ist die bewegliche Einheit 1b mit einem zylindrisch
hohlen Teil 3c im zentralen Teil eines äußeren Jochs 3b, das
aus einem rechteckigen, quaderförmigen
magnetischen Material hergestellt ist, versehen. Wie in 2 gezeigt
ist, sind Magnete 4b, die in radialer Richtung magnetisiert sind,
damit verbunden und daran befestigt, um nahezu die gesamte Oberfläche der
inneren Umfangsoberfläche
des hohlen Teils 3c mit denselben magnetischen Polen abzudecken.
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Die
festen Einheiten 2a und 2b bilden eine feste Einheit 2.
Die feste Einheit 2a weist ein inneres Joch 5a,
das durch den hohlen Teil 3c des äußeren Jochs 3a hindurchgeht,
auf. Auch die feste Einheit 2b weist ein inneres Joch 5b auf,
das durch den hohlen Teil 3c des äußeren Jochs 3b hindurchgeht
auf.
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Die
inneren Joche 5a und 5b sind aus einem magnetischen
Material, das die Form einer zylindrischen Säule aufweist, ausgebildet.
Die äußeren Umfangsteile
der inneren Joche sind isoliert, und dann wurden jeweils einzelne
Spulen 6a und 6b in Ausrichtung auf sie entlang
den axialen Richtungen der inneren Joche gewickelt. Die Magnete 4a und 4b der äußeren Joche 3a und 3b sind
auf einen einzigen Pol in ihren Oberflächen, die zu den Spulen 6a und 6b zeigen,
magnetisiert.
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Die
Enden der inneren Joche 5a und 5b sind magnetisch
zwischen ihnen durch Hilfsjoche 7a und 7b aus
einem magnetischen Material gekoppelt und an einer festen Basis 9 durch
die Hilfsjoche 7a und 7b befestigt. Die benachbarten äußeren Joche 3a und 3b sind
durch eine Kopplungsplatte 10 verbunden, so daß die Seite 3aa des äußeren Jochs 3b und die
Seite 3bb des äußeren Jochs 3b eine
flächige Verbindung
miteinander herstellen, um somit den magnetischen Widerstand zu
reduzieren.
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Übrigens
sind die Magnete 4a des äußeren Jochs 3a so
magnetisiert, daß ihre
Oberflächen,
die zur Spule 6a zeigen, S Pole aufweisen können, und die
Magnete 4b des äußeren Jochs 3b sind
so magnetisiert, daß ihre
Oberflächen,
die zur Spule 6b zeigen, aus N Polen bestehen können.
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Schlitten 10a und 10b,
die an entgegengesetzten Enden einer Kopplungsplatte 10 montiert sind,
greifen in Führungsschienen 8a und 8b,
die Seite an Seite, insbesondere parallel, auf der festen Basis 9 angeordnet
sind, ein. Dadurch werden in einem Zustand, wo eine Lücke zwischen
den inneren Umfangsoberflächen
der Magnete 4a und den äußeren Jochen 3a und 3b und
den äußeren Umfangsteile
der Spulen 6a und 6b nahezu gleichförmig gehalten
wird, die äußeren Joche 3a und 3b so
abgestützt,
daß sie in
axialen Richtungen der inneren Joche 5a und 5b (in
Richtung eines Pfeils J) gleiten können. In dieser Ausführungsform
bilden die Schlitten 10a und 10b und die Führungsschienen 8a und 8b einen
Führungsmechanismus.
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Als
nächstes
wird ein magnetischer Kreis detaillierter beschrieben.
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Ein
magnetischer Fluß,
der von der Seite des Nordpols des Magneten 4b des äußeren Jochs 3b ausgeht,
fließt
vom inneren Joch 5b zum Hilfsjoch 7a, vom Hilfsjoch 7a zum
benachbarten inneren Joch 5a, vom inneren Joch 5a zur
Seite des Südpols
der Magnete 4a des äußeren Jochs 3a und
dann zu deren Nordpolseite, von der Seite der Nordpols der Magnete 4a des äußeren Jochs 3a zum
ursprünglichen äußeren Joch 3b,
und er zirkuliert somit zur Seite des Südpols der Magnete 4b des äußeren Jochs 3b,
um somit einen geschlossenen magnetischen Pfad ϕ zu bilden.
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Die
Spulen 6a und 6b der inneren Joche 5a und 5b sind
zwischen den Magneten 4a und 4b der äußeren Joche 3a und 3b,
und somit rechtwinklig zum magnetischen Fluß der Magnete 4a und 4b,
angeordnet. In dieser Situation wird durch das Führen von Strom durch die Spulen 6a und 6b die
bewegliche Einheit, die von den Schlitten 10a und 10b und den
Führungsschienen 8a und 8b gestützt wird,
in axialer Richtung gemäß der Linke-Hand-Regel von Fleming
bewegt. Durch das Umkehren der Richtung des Stroms, der durch die
Spulen 6a und 6b geleitet wird, bewegt sich die
Einheit 1 in die entgegengesetzte Richtung. Natürlich wird
den Strömen,
die durch die benachbarten Spulen 6a und 6b fließen, eine
entgegengesetzte Orientierung gegeben, um dieselben Richtungen des
Hubs zu erzielen.
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Auf
diese Weise trägt,
wenn die beweglichen Einheiten und die festen Einheiten in der oben
beschriebenen Weise konfiguriert werden, der gesamte Umfang der
Magnete und der Spulen zum Hub bei, wobei insbesondere die äußeren Joche
im Gewicht reduziert werden, um somit eine Linearmotor mit einem
sich bewegenden äußeren Joch,
der eine ausgezeichnete Volumeneffizienz aufweist, bereit zu stellen.
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Übrigens
halten die Windungsanfänge
und die Windungsenden der Spulen 6a und 6b einen
kleinen Abstand vom Endteil des Hilfsjochs 7 ein. Dieser dient
dazu, ein mögliches
Problem, das sich dadurch ergibt, daß wenn Strom durch die Spulen 6a und 6b geleitet
wird, sich die äußeren Joche 3a und 3b unnötigerweise
so stark an das Hilfsjoch 7 herankommen, daß der magnetische
Fluß von
den Magneten 4a und 4b direkt in das Hilfsjoch 7 fließt, zu verhindern.
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Die
Struktur der Ausführungsform
erfordert auch keinen Schlitzteil für die beweglichen Spulen, wie
das in der konventionellen Struktur der Fall ist, und somit ist
es möglich,
die Verluste in der magnetischen Schaltung zu reduzieren. Somit
kann die Verbindung und Verdrahtung der Spulen leicht und mit geringen
Kosten durchgeführt
werden.
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In
dieser Ausführungsform
1 ist die Kombination von zwei Einheiten beschrieben. Es können jedoch
drei oder mehr Einheiten, die in seitlicher Richtung angeordnet
sind, wie das in 3(a) gezeigt ist, und
auch zwei oder mehr Einheiten, die jeweils in den Längs- und
Seitenrichtungen angeordnet sind, wie das in 3(b) gezeigt
ist, in derselben Weise implementiert werden. In diesem Fall werden
die inneren Umfangsflächen
der benachbarten Magnete auch zu unterschiedlichen magnetischen
Polen gemacht, wobei weiter die Richtungen des Spulenstroms berücksichtigt
werden müssen.
Diese Ausführungsform weist
jedoch den Vorteil auf, daß sie
an freie Kombinationen der Einheiten angepaßt werden kann, in denen die
Einheit frei in den Längsrichtungen
und Seitenrichtungen in Übereinstimmung
mit dem Raum und dem Hub der Ausrüstung, die mit dem Linearmotor
ausgerüstet
werden soll, angeordnet werden kann.
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Obwohl
die hohlen Teile 3c der äußeren Joche als hohl in Form
einer zylindrischen Säule
beschrieben wurden, können
die hohlen Teile eine sechseckige (oder achteckige) Form aufweisen,
wobei diese in derselben Weise implementiert wird. In diesem Fall
ist das innere Joch vorzugsweise ein sechseckiges Prisma (oder ein
achteckiges Prisma) statt eine zylindrische Säule. 4 zeigt
den Fall, in dem die inneren Joche 5a und 5b in
Form eines sechseckigen Prismas ausgebildet sind.
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Weiterhin
ist für
die Magnetisierung der Magnete die radiale Magnetisierung das Beste,
aber die Magnete können
in eine Vielzahl von zu magnetisierenden Teilen, die in Kreisbogenform
oder Plattenform ausgebildet sind, unterteilt werden. Insbesondere
ist es möglich,
wenn die inneren und äußeren Joche
in Form eines Sechsecks oder eines Achtecks ausgebildet sind, und
die Magnete in ähnlicher
Weise in sechs (oder acht) plattenartige Portionen, die zu magnetisieren
sind, aufgeteilt sind, Magnete mit niedrigen Kosten herzustellen.
Die Strukturkomponenten, die für
die magnetischen Schaltungen nicht relevant sind, werden vorzugsweise
aus nicht magnetischen Materialien hergestellt.
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Insbesondere
dann, wenn eine Hin- und Herbewegung mit hoher Geschwindigkeit und
einem großem
Hub gefordert wird, können
die äußeren Joche durch
das Stapeln gepresster Elektrobleche, deren Oberflächen im
vorhinein eine Isolierbehandlung erfahren haben, hergestellt werden.
Weiterhin können die
Joche in der radialen Richtung in zwei Teile unterteilt sein, wie
das durch die Teilungslinie 33 der 4 gezeigt
ist, um somit eine Reduktion des Wirbelstomverlustes, eine leichte
Befestigung der starken Magnete und auch einen leichten Zusammenbau
bei der Kombination der äußeren Joche
mit den inneren Jochen zu ermöglichen.
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Weiterhin
kann eine Vielzahl von Paaren beweglicher Einheiten und fester Einheiten
als eine Basiseinheit konfiguriert werden, und die Basiseinheiten können gemäß dem Platz
und den Eigenschaften, die durch die Anwendungen bestimmt werden,
frei kombiniert werden. Somit ist es möglich, einen Linearmotor, der
kompakt und leicht ist, und der zusätzlich große Hübe gestattet und eine ausgezeichnete Volumeneffizienz
aufweist, bereit zu stellen.
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Ausführungsform
2
-
Die 5 und 6 zeigen
einen Linearmotor gemäß der Ausführungsform
2 der Erfindung.
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In
der Ausführungsform
1 ist ein äußeres Joch 3a für das innere
Joch 5a vorgesehen, und es ist auch ein äußeres Joch 3b für das innere
Joch 5b vorgesehen, und es sind jeweils eine Spule 6a und eine
Spule 6b für
die inneren Joche 5a und 5b vorgesehen. In der
Ausführungsform
2 sind jedoch zwei äußere Joche 43a und 43c für ein inneres
Joch 45a vorgesehen, und es sind zwei äußere Joche 43b und 43d für das innere
Joch 45b vorgesehen. Weiterhin sind zwei Spulen 46b und 46d für das innere
Joch 45b vorgesehen. Die Ausführungsform 2 unterscheidet
sich in diesen Punkten von der Ausführungsform 1.
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Ein
fester Block 42 weist auch zwei innere Joche 45a und 45b auf,
und ein beweglicher Block 41 weist vier äußere Joche 43a, 43b, 43c und 43d auf. Die äußeren Joche 43a bis 43d sind
in zylindrischen hohlen Teilen im Zentrum dieser Teile angeordnet, und
in derselben Weise wie in Ausführungsform
1 sind Magnete 44a bis 44d, die in der radialen
Richtung magnetisiert sind, verbunden und befestigt, so daß sie nahezu
alle inneren Umfangsflächen
der hohlen Teile mit denselben magnetischen Polen abdecken.
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Die
entgegengesetzten Endteile der inneren Joche 45a und 45b sind
Seite an Seite, insbesondere parallel zueinander, angeordnet, und
sie sind miteinander verbunden und an einer festen Basis 9 durch Kopplungsblöcke 47a und 47b aus
nicht magnetischen Materialien befestigt.
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Die
daneben liegenden äußeren Joche 43a und 43b sind
mit einer Kopplungsplatte 40A so gekoppelt, daß sie eine
flächige
Verbindung miteinander ergeben, um in derselben Weise wie in der
Ausführungsform
1 den magnetischen Widerstand zu reduzieren. Auch die äußeren Joche 43c und 43d sind mit
einer Kopplungsplatte 40B gekoppelt, um eine flächige Verbindung
miteinander zu erzielen, um den magnetischen Widerstand zu reduzieren.
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Schlitten 40a und 40b,
die an entgegengesetzten Enden der Kopplungsplatte 40A montiert sind,
greifen in Führungsschienen 48a und 48b,
die auf einer festen Basis Seite an Seite, insbesondere parallel,
mit den inneren Jochen 45a und 45b angeordnet
sind, ein. Somit werden in einem Zustand, in dem eine Lücke zwischen
den inneren peripheren Oberflächen
der Magnete 44a und 44b der äußeren Joche 43a und 43b und
den äu ßeren Umfangsteilen der
Spulen 46a und 46b nahezu gleichförmig gehalten
wird, die äußeren Joche 43a und 43b so
abgestützt,
daß sie
in axialer Richtung der inneren Joche 45a und 45b (in
der Richtung des Pfeils) gleiten können.
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Die
Schlitten 40c und 40d, die an entgegengesetzten
Enden der Kopplungsplatte 40B montiert sind, greifen in
Führungsschienen 48a und 48b,
die auf der festen Basis 49 mit den inneren Jochen 45a und 45b angeordnet
sind, ein. Somit werden in einem Zustand, in dem eine Lücke zwischen
den inneren Umfangsflächen
der Magnete 44c und 44d der äußeren Joche 43c und 43d und
den äußeren Umfangsteilen
der Spulen 46c und 46d nahezu gleichförmig gehalten
wird, die äußeren Joche 43c und 43d so
abgestützt,
daß sie
in der oben beschriebenen axialen Richtung (in der Richtung des
Pfeils) gleiten können. Die
Kopplungsplatten 40A und 40B sind durch eine Halteplatte 50 miteinander
gekoppelt.
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Das äußere Joch 43a und
das äußere Joch 43b und
das äußere Joch 43c und
das äußere Joch 43d der
Linearmotoreinheiten, die nebeneinander liegen, sind so konfiguriert,
daß die
inneren Umfangsflächen,
die zu den Magneten 44a bis 44d zeigen, unterschiedliche
magnetische Pole aufweisen, um somit einen geschlossenen magnetischen
Pfad ϕ durch die vier äußeren Joche 43a bis 43d,
die beiden inneren Joche 45a und 45b und die Magnete 44a bis 44d auszubilden.
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In
einer solchen Konfiguration werden, wenn Strom durch die Spulen 46a bis 46c geführt wird,
die vier äußeren Joche 43a bis 43d und
die beiden inneren Joche veranlaßt, daß sie sich durch die magnetische
Wirkung, die verursacht wird zwischen einem Magnetfeld, das durch
den geschlossenen magnetischen Pfad ϕ erzeugt wird, und
den Magneten 44a bis 44d der äußeren Joche 43a bis 43d,
die sich nebeneinander befinden und flächig miteinander verbunden
sind, wobei die vier äußeren Joche 43a bis 43d zu
einem Stück
durch die Kupplungsplatten 40A und 40B und eine
Halteplatte 50 verbunden sind, verursacht wird, relativ
zueinander bewegen. Hier bilden die inneren Joche 45a und 45b die
feste Seite, und die äußeren Joche 43a und 43d gleiten.
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In
dieser Ausführungsform
bilden die Schlitten 40a bis 40b und die Führungsschienen 48a und 48b einen
Führungsmechanismus.
Die Ausführungsform
wird detaillierter beschrieben.
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Die
Spulen 46a und 46c und die Spulen 46b und 46d einer
festen Einheit 42 sind jeweils in Ausrichtung um die inneren
Joche 45a und 45b in entgegengesetzer Windungsrichtung
gewickelt, wobei die äußeren Umfangsteile
der inneren Joche 45a und 45b im Vorhinein einer
Isolationsbehandlung unterworfen wurden.
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Dann
werden zwei Sätze
der beweglichen Einheiten 41a und 41b und der
beweglichen Einheiten 41c und 41d so kombiniert,
daß die
inneren Umfangsflächen
der Magnete 44a und 44b, die nebeneinander liegen,
und die inneren Umfangsflächen
der Magnete 44c und 44d, die nebeneinander liegen,
jeweils unterschiedliche magnetische Pole, das heißt, einen
Nordpol und einen Südpol,
aufweisen, und somit werden die äußeren Umfangsflächen der äußeren Joche 43,
die nebeneinander liegen, miteinander verbunden.
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Auch
die benachbarten Spulen 44a und 44b und die benachbarten
Spulen 44c und 44d der festen Einheit 42 werden
jeweils in entgegengesetzten Windungsrichtungen gewickelt. Weiterhin
gewährleistet die
Halteplatte 50 der Haltevorrichtung, daß die gekoppelten beweglichen
Einheiten 41a–41b,
und die Einheiten 41c–41d so
gehalten werden, daß sie
eine Distanz einer Länge
eines Bewegungshubs voneinander (eine Differenz zwischen der Spulenlänge eines
Abschnitts und der axialen Länge
eines äu ßeren Jochs)
aufrecht halten. Somit können
die beweglichen Einheiten nicht über
zwei Abschnitte geführt werden.
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Es
wird ein magnetischer Kreis, der durch die zwei Sätze der
verbundenen beweglichen Einheiten konfiguriert ist, beschrieben.
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Wie
in 6 gezeigt ist, so fließt ein magnetischer Fluß der von
der Seite des Nordpols der Magnete 44b des äußeren Jochs 43b ausgeht,
von dem inneren Joch 45b zur Seite des Südpols der
Magnete 44d des äußeren Jochs 43d und
dann durch die Seite des Südpols
der Magnete 44d, und der magnetische Fluß, der von
der Seite des Nordpols der Magnete 44d ausgeht, fließt durch
das äußere Joch 43d und
das äußere Joch 43c und
dann durch die Seite des Südpols
der Magnete 44c des äußeren Jochs 43c,
und er fließt
dann von der Seite des Nordpols der Magnete 44c zum inneren
Joch 45a, und er fließt vom
inneren Joch 45a zu Seite des Südpols der Magnete 44a des äußeren Jochs 43a,
und der magnetische Fluß,
der von der Seite des Nordpols der Magnete 44a ausgeht,
fließt
zur Seite des Südpols
des äußeren Jochs 43b,
um somit einen geschlossenen magnetischen Pfad ϕ für eine Zirkulation
auszubilden.
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Hier
sind alle Spulen 46a bis 46d zwischen den Magneten 44a bis 44d und
den inneren Jochen 45a und 45b angeordnet, und
sie sind rechtwinklig zum magnetischen Fluß der Magnete 44a bis 44d angeordnet.
In diesem Zustand werden, wenn Strom durch die Spulen 46a bis 46d fließt, die
beweglichen Einheiten 41a bis 41d, die durch die
Halteplatte 50 gekoppelt sind, durch die Führungsschienen 48a und 48b so
geführt,
daß sie
sich in axialer Richtung (in der Richtung des Pfeils) bewegen. Durch
eine Umkehr der Richtung des Stroms, der durch die Spulen 46a bis 46d fließt, bewegen
sich die Einheiten in der entgegengesetzten Richtung.
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Zu
dieser Zeit bilden die beiden Spulen der beiden Abschnitte und die
vier beweglichen Spulen einen kombinierten Hub in derselben Richtung
aus. Magnetomotorische Kräfte,
die durch das Hindurchgehen des Stroms durch die Spulen der beiden
Abschnitte verursacht werden, weisen jedoch eine entgegengesetzte
Richtung auf, und somit kann sich keine magnetische Sättigung
in den inneren Jochen ergeben.
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Somit
kann im Vergleich zur Ausführungsform
1, da keine magnetische Sättigung
auftritt, die Ausführungsform
2 einen Linearmotor liefern, der eine Linearität zwischen dem Strom und dem
Schub bis in den Bereich hoher Schübe gewährleistet.
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Übrigens
können
die hohlen Teile der äußeren Joche
und die Formen der inneren Joche, die Formen der Magnete und ihre
Magnetisierung, und die Konfiguration der äußeren Joche allein oder in Kombination
in derselben Weise wie in der Ausführungsform 1 implementiert
werden.
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Die 5 zeigt
auch einen Linearmotor eins Typs mit sich bewegendem äußeren Joch
(Magneten), in welcher die innere Joche 45a und 45b die
feste Seite bilden, und die äußeren Joche 43a und 43b die
bewegliche Seite bilden. Es ist jedoch möglich, einen Linearmotor des
Typs mit sich bewegendem inneren Joch (Spule) bereit zu stellen,
der die Kombination von vier festen Einheiten und zwei beweglichen
Einheiten aufweist, in welchem die inneren Joche 45a und 45b die
bewegliche Seite bilden, und in welchem die äußeren Joche 43a und 43b die
feste Seite bilden. Die Umkehr der beweglichen Seite und der festen
Seite der 1 ist insbesondere in 7 gezeigt,
die die später
beschriebene Ausführungsform
3 zeigt. Auf diese Weise kann die Umkehr der beweglichen Seite und
der festen Seite in derselben Weise implementiert werden.
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Ausführungsform
3
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7 zeigt
einen Linearmotor gemäß der Ausführungsform
3.
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In
der Ausführungsform
1 bilden die inneren Joche 5a und 5b eine Einheit 2 einer
festen Seite, und die äußeren Joche 3a und 3b bilden
eine Einheit 1 einer beweglichen Seite. Im Gegensatz dazu
bilden in der Ausführungsform
3 die inneren Joche 55a und 55b eine bewegliche
Einheit 52, und die äußeren Joche 53a und 53b bilden
eine feste Einheit 51. Die anderen Elemente sind die gleichen
wie in der Ausführungsform
1.
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Die äußeren Joche 53a und 53b werden durch
Magnete 54a und 54b, die auf der Innenseite von
hohlen Teilen in derselben Weise wie die äußeren Joche 3a und 3b der
Ausführungsform
1 verbunden und befestigt sind, konfiguriert. Die äußeren Joche 53a und 53b,
die flächig
verbunden sind, sind durch einen Montageblock 60 an einer
festen Basis 59 befestigt.
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Das
innere Joch 55a und das innere Joch 55b sind Seite
an Seite, insbesondere parallel, angeordnet, und die entgegengesetzten
Enden der inneren Joche 55a und 55b sind durch
Hilfsjoche 57a und 57b gekoppelt, wobei eine Spule 56a und
eine Spule 56b jeweils in Ausrichtung um das innere Joch 55a und
das innere Joch 55b gewickelt ist. Das Hilfsjoch 57a greift
in die Führungsschienen 58a und 58b über Schlitten 61a und 61b,
die an entgegengesetzten Enden des Hilfsjochs 57a montiert
sind, ein, wobei die Führungsschienen 58a und 58b auf
der festen Basis 59 Seite an Seite, insbesondere parallel,
angeordnet sind. Das Hilfsjoch 57b greifen über die
Schlitten 61c und 61d, die an entgegengesetzten
Enden des Hilfsjochs 57b montiert sind, in die Führungsschienen 58a und 58b ein.
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Die
Konfiguration des magnetischen Kreises und dergleichen, die die
magnetischen Zustände
der Magnete 54a und 54b einschließt, ist
dieselbe wie in Ausführungsform
1, so daß ihre
Beschreibung weggelassen wird.
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Da
die vorliegende Ausführungsform
auf diese Weise konfiguriert ist, so bedecken das äußere Joch,
sogar obwohl es sich um den Typ einer sich bewegenden Spule (des
inneren Jochs) handelt, die gesamten inneren Joche. Somit ist eine
Erwägung
eines Mechanismus, wie von Schlitzen, unnötig, und es wird kein Verlust
im magnetischen Kreis erzeugt, und somit kann die Ausführungsform
preisgünstig
hergestellt werden.
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Ausführungsform
4
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8 zeigt
einen Linearmotor gemäß der Ausführungsform
4.
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Im
Linearmotor eines Typs mit sich bewegendem äußeren Joch gemäß der Ausführungsform 1,
die in 1 gezeigt ist, sind die Spulen 6a und 6b um
die inneren Joche 5a und 5b gewickelt, und die Magnete 4a und 4b sind
für die äußeren Joche 3a und 3b vorgesehen.
In einem Typ mit sich bewegendem äußeren Joch, wie er in der Ausführungsform
4 gezeigt ist, sind jedoch die Magnete 76a und 76b mit dem
inneren Joch 5a und 5b verbunden und auf ihm befestigt.
Die Spulen 77a und 77b sind auch in einem hohlen
Teil 73c der äußeren Joche 3a und 3b vorgesehen.
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8 zeigt
ein Diagramm, in welchem eine Seite der Kopplungsplatte 10 weggebrochen
ist, um einen Anblick der Spule 77b zu ermöglichen,
wobei aber die Kopplungsplatte 10 über die Schlitten 10a und 10b in
derselben Weise wie in 1, die die Ausführungsform
1 zeigt, in die Führungsschienen 8a und 8b eingreift.
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Die
Magnete 76a, die die Umfangsfläche des inneren Jochs 5a abdecken,
sind so magnetisiert, daß ihre
Oberflächen,
die zu den Spulen 77a zeigen, Nordpolflächen sind. Die Magnete 76b,
die die Umfangsfläche
des inneren Jochs 5b bedecken, sind so magnetisiert, daß ihre Oberflächen, die
zu den Spulen 77b zeigen, Südpolflächen sind.
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In
einem magnetischen Kreis fließt
ein magnetischer Fluß,
der von den Nordpolflächen
der Magnete 76a, die die Umfangsoberfläche des inneren Jochs 5a bedecken,
ausgeht, durch das äußere Joch 3a und
das äußere Joch 3b zu
den Südpolflächen der Magnete 76b,
die die Umfangsoberfläche
des inneren Jochs 5b bedecken, und der magnetische Fluß, der von
den Nordpolflächen
der Magnete 76b ausgeht, fließt durch das innere Joch 5b und
das Hilfsjoch 7a, und er fließt vom inneren Joch 5a zu
den Südpolflächen der
Magnete 76a, um somit einen geschlossenen magnetischen
Pfad ϕ für
die Zirkulation zu bilden.
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In
einer solchen Konfiguration bewegt sich, wenn Strom durch die Spulen 77a und 77b fließt, die bewegliche
Einheit 1 in axialer Richtung (in der Richtung des Pfeils
J). Durch das Umkehren der Richtung des Stroms, der durch die Spulen 77a und 77b fließt, bewegt
sich die bewegliche Einheit 1 in entgegengesetzter Richtung.
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Übrigens
zeigt die 7 eine Ausführungsform, in welcher die
bewegliche Seite und die feste Seite der 1 vertauscht
sind. Ebenso ist es klar, daß im
Fall der Ausführungsform
4, die in 8 gezeigt ist, die Vertauschung
der beweglichen Seite und der feste Seite in ähnlicher Weise implementiert
werden kann.
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Ausführungsform
5
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9 zeigt
einen Linearmotor gemäß der Ausführungsform
5.
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Im
Linearmotor des Typs mit einem sich bewegenden äußeren Joch gemäß der Ausführungsform
2, die in 5 gezeigt ist, sind die Spulen 46a bis 46d um
die inneren Joche 45a und 45b gewickelt, und die
Magnete 44a und 44b sind für die äußeren Joche 43a und 43b vorgesehen.
Andererseits umfaßt ein
Typ mit sich bewegendem äußeren Joch,
der in der Ausführungsform
5 gezeigt ist, eine Vielzahl von äußeren Jochen, die zylindrische
hohle Teile aufweisen, in diesem Fall zwei äußere Joche 43a und 43b, zwei
innere Joche 45a und 45b, die durch die hohlen Teile
der äußeren Joche 43a und 43b hindurch
gehen, Spulen 94a und 94c und Spulen 94b und 94d, die
auf der Innenseite der hohlen Teile der äußeren Joche 43a und 43b montiert
und getrennt in zwei getrennten Abschnitten entlang der axialen
Richtung der inneren Joche 45a und 45b gewickelt
sind, und Magnete 96a bis 96d, die so montiert
sind, daß sie die
Umfangsoberfläche
der inneren Joche 45a und 45b abdecken.
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Die
Magnete 96a und 96c sind einzeln auf dem inneren
Joch 45a in einer Art verbunden und befestigt, so daß sie jeweils
die Umfangsoberflächen der
beiden getrennten Abschnitte des inneren Jochs 45a abdecken
können.
Auch die Magnete 96b und 96d sind einzeln auf
dem inneren Joch 45b in einer Weise verbunden und fixiert,
daß sie
jeweils die Umfangsoberflächen
der zwei getrennten Abschnitte des inneren Jochs 45b bedecken
können.
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9 zeigt
ein Diagramm, in welcher eine Seite der Kopplungsplatten 40A und 40B weggebrochen
ist, um eine Ansicht der Spulen 94b und 94d zu ermöglichen.
Hier greift die Kopp lungsplatte 40A über die Schlitten 40a und 40b in
die Führungsschienen 48a und 48b ein,
und die Kopplungsplatte 40B greift über die Schlitten 40c und 40d in
derselben Weise wie in 5, die die Ausführungsform
2 zeigt, in die Führungsschienen 48a und 48b ein.
-
Die
Magnete 96b, die die Umfangsfläche des inneren Jochs 45b bedecken,
sind so magnetisiert, daß ihre
Oberflächen,
die zur Spule 94b weisen, Südpolflächen sein können, und die Magnete 96d sind
so magnetisiert, daß ihre
Oberflächen,
die zur Spule 94a weisen, Nordpolflächen sein können.
-
In
einem magnetischen Kreis fließt
ein magnetischer Fluß,
der von den Nordpolflächen
der Magnete 96a, die die Umfangsoberfläche des inneren Jochs 5a bedecken,
ausgeht, durch das äußere Joch 43a und
das äußere Joch 43b zu
den Südpolflächen der
Magnete 96b, die die Umfangsfläche des inneren Jochs 45b bedecken,
der magnetische Fluß,
der von den Nordpolflächen
der Magnete 96b ausgeht, fließt vom inneren Joch 45b zu
den Südpolflächen der
Magnete 96d, und er fließt von den Nordpolflächen der Magnete 96d durch
das äußere Joch 43b und
das äußere Joch 43a zu
den Südpolflächen der
Magnete 96c, und der magnetische Fluß, der von den Nordpolflächen der
Magnete 96c ausgeht, fließt vom inneren Joch 45a zu
den Südpolflächen des
Magneten 76a, um somit einen geschlossenen magnetischen
Pfad ϕ für
eine Zirkulation zu bilden.
-
In
einer solchen Konfiguration bewegt sich, wenn Strom durch die Spulen 94a bis 94b geführt wird,
die bewegliche Einheit 1 in axialer Richtung (in der Richtung
des Pfeils J). Durch das Umkehren der Richtung des Stroms, der durch
die Spulen 94a und 94b fließt, bewegt sich die bewegliche
Einheit 1 in der entgegengesetzten Richtung.
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Übrigens
weist die bewegliche Einheit 41 dieser Ausführungsform
5 zwei äußere Joche
auf, das heißt,
die Spulen 94a und 94c, die an entgegen gesetzten
Enden des äußeren Jochs 43a vorgesehen
sind, und die Spulen 94b und 94d, die an entgegen
gesetzten Enden des äußeren Jochs 43b vorgesehen
sind. Die bewegliche Einheit kann jedoch so konfiguriert werden,
daß die
Spulen 94a bis 94d für jedes einzelne äußere Joch
vorgesehen sind, wie das in der Ausführungsform 2 der Fall ist.
-
Das
impliziert, daß die
bewegliche Einheit 41 der Ausführungsform 2 auch durch zwei äußere Joche
in derselben Weise wie in der Ausführungsform 5 konfiguriert sein
kann.
-
In 1, 5 und 7 jeder
oben beschriebenen Ausführungsform
sind die Magnete, die in den hohlen Teilen der äußeren Joche vorgesehen sind,
als ringförmige
Magnete, die aus einer großen Anzahl
streifenartiger Magnete auf den inneren Umgangsflächen der
hohlen Teile bestehen, konfiguriert. Jede der Ausführungsformen
kann jedoch so konfiguriert werden, daß sie einen einzigen ringförmigen Magneten,
der in einem gewünschten
Magnetisierungsmuster magnetisiert ist, aufweist.
-
Weiterhin
zeigt die 9 einen Linearmotor des Typs
mit einem sich bewegenden äußeren Joch (Spule),
in welchem die inneren Joche 45a und 45b eine
feste Seite bilden, und in welchem die äußeren Joche 43a und 43b eine
bewegliche Seite bilden. Im Gegensatz dazu ist es möglich, einen
Linearmotor des Typs mit einem sich bewegenden inneren Joch (Magneten)
bereit zu stellen, in welchem die inneren Joche 45a und 45b die
bewegliche Seite bilden, und in welchem die äußeren Joche 43a und 43b die
feste Seite bilden. Insbesondere ist es, wie in 7,
die die Ausführungsform
zeigt, in welcher die bewegliche Seite und die feste Seite der 1 vertauscht sind, daß das Vertauschen
der beweglichen Seite und der festen Seite in ähnlicher Weise implementiert
werden kann.
-
Ausführungsform
6
-
Obwohl
die bewegliche Seite durch die gegenseitige flächige Verbindung der beweglichen
Einheit 1a und der beweglichen Einheit 1b in 1 konfiguriert
wird, so können
beide in einem Stück
integriert sein, wie das in 10 gezeigt
ist.
-
Konkret
umfaßt,
wie das in 10 gezeigt ist, die integrierte
Struktur das Konfigurieren der beweglichen Einheit 1, die
aus einem äußeren Joch 3ab,
das eine Vielzahl von hohlen Teilen 3c und 3cc, die
sich Seite an Seite miteinander erstrecken, und Ringmagneten 4a und 4b,
die auf den inneren Umgangsflächen
der hohlen Teile befestigt sind, aufweist, zusammengesetzt ist,
das Bereitstellen der festen Einheiten 2a und 2b,
die aus einer Vielzahl von säulenförmigen inneren
Jochen 5a und 5b, die durch die hohlen Teile 3c und 3cc dieser
beweglichen Einheit 1 hindurch gehen, und den Spulen 6a und 6b,
die um den äußeren Umfangsteil
jedes inneren Jochs gewickelt wird, bestehen, das Koppeln der entgegengesetzten
Enden der inneren Joche der festen Einheiten 2a und 2b mit
Hilfsjochen 7a und 7b, das Anordnen der Magnete 4a und 4b so
daß die
inneren Umfangsoberflächen
der Magnete unterschiedliche magnetische Pole aufweisen können, wobei
die Magnete 4a und 4b in den hohlen Teilen 3c und 3cc nebeneinander
in der beweglichen Einheit 1 vorgesehen sind, und das Bereitstellen
von Führungsschienen 8a und 8b und
Schlitten 10a und 10b zwischen den Enden der inneren
Joche 5a und 5b und dem äußeren Joch 3ab, wobei
die Führungsschienen 8a und 8b als
ein Führungsmechanismus für das Halten
eines nahezu gleichförmigen
Spalts zwischen den äußeren Umfangsteilen
der Spulen 6a und 6b und den inneren Umfangsflächen der
Magneten 4a und 4b dient. Das Andere ist gleich
wie in 1.
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Obwohl
die 10 ein Beispiel eines Falls zeigt, in welchem
zwei hohle Teile 3c und 3cc in der beweglichen
Einheit 1 ausgebildet sind, kann eine ähnliche Konfiguration wie in 10 konfiguriert
werden, indem drei oder vier oder mehr zylindrische hohle Teile,
die sich Seite an Seite miteinander befinden, in Übereinstimmung
mit den Fällen,
die in den 3(a) und 3(b) gezeigt
sind, vorgesehen werden. Weiterhin bewegt sich in 10 die
bewegliche Einheit 1 relativ zu den festen Einheiten 2a und 2b,
wobei aber die festen Einheiten 2a und 2b sich
ebensogut relativ zur beweglichen Einheit 1 bewegen können, wie
das in 12 gezeigt ist, und zwar in
der gleichen Art wie im Fall der 7.
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Ausführungsform
7
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In 5 sind
das äußere Joch 43a und
das äußere Joch 43b flächig miteinander
verbunden, und das äußere Joch 43c und
das äußere Joch 43d sind flächig miteinander
verbunden, um so die bewegliche Seite zu bilden. Sowohl das äußere Joch 43a als auch
das äußere Joch 43b können jedoch
in ein Stück
integriert werden, und sowohl das äußere Joch 43c als
auch das äußere Joch 43d können in
ein Stück
integriert werden, um somit eine Konfiguration zu ermöglichen,
wie sie in 11 gezeigt ist.
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Konkret
weist, wie das in 11 gezeigt ist, ein äußeres Joch 43ab eine
Vielzahl von hohlen Teilen 3c und 3cc auf, die
sich Seite an Seite miteinander erstrecken, auf. Ein äußeres Joch 43cd weist eine
Vielzahl von zylindrischen hohlen Teilen 3c und 3cc,
die sich Seite an Seite miteinander erstrecken, auf. Das Andere
ist gleich wie in 5.
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Obwohl
die 11 ein Beispiel eines Falls zeigt, in welchem
zwei hohle Teile 3c und 3cc in den äußeren Jochen 43ab und 43cd ausgebildet
sind, so kann auch die ähnliche
Konfiguration wie in 11 konfiguriert werden, indem
drei oder vier oder mehr zylindrische hohle Teile, die sich Seite
an Seite miteinander erstrecken, entsprechend den Fällen, die
in den 3(a) oder 3(b) gezeigt
sind, konfiguriert werden. Weiterhin bewegen sich in 11 die äußeren Joche 43ab und 43cd relativ
zu den inneren Jochen 45a und 45b, aber ebenso
können
sich die inneren Joche 45a und 45b auch relativ
zu den äußeren Jochen 43ab und 43cd in
derselben Weise wie im Fall der Änderung
der 10 ähnlich
wie in 12 bewegen.
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Ausführungsform
8
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Obwohl
in 8 das äußere Joch 3a und das äußere Joch 3b flächig miteinander
verbunden sind, um die bewegliche Seite auszubilden, so können das äußere Joch 3a und
das äußere Joch 3b in ein
Stück integriert
werden, um somit eine Konfiguration zu erlauben, wie sie in 13 gezeigt
ist.
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Konkret
weist, wie das in 13 gezeigt ist, ein äußeres Joch 3ab eine
Vielzahl von zylindrischen hohlen Teilen 73c und 73cc,
die sich Seite an Seite erstrecken, auf. Das Andere ist dasselbe
wie in 8.
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Obwohl
die 13 ein Beispiel eines Falls zeigt, in welchem
zwei hohle Teile 3c und 3cc im äußeren Joch 3ab ausgeformt
sind, kann die ähnliche Konfiguration
wie in 11 auch durch das Bereitstellen
von drei oder vier oder mehr zylindrischen hohlen Teilen, die sich
Seite an Seite erstrecken, entsprechend den Fällen, die in den 3(a) oder 3(b) gezeigt
sind, konfiguriert werden. Weiterhin bewegt sich in 13 das äußere Joch 3ab relativ
zu den inneren Jochen 5a und 5b, wobei sich aber
die inneren Joche 5a und 5b ebenso relativ zum äußeren Joch 3ab bewegen
können
wie im Fall der geänderten 10 und
im Fall der 12.
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Ausführungsform
9
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In 9 sind
das äußere Joch 43a und
das äußere Joch 43b flächig miteinander
verbunden, und das äußere Joch 43c und
das äußere Joch 43d sind flächig miteinander
verbunden, um die bewegliche Seite zu bilden. Es können jedoch
das äußere Joch 43a und
das äußere Joch 43b in
ein Stück
integriert werden, um somit eine Konfiguration zu ermöglichen, wie
sie in 14 gezeigt ist.
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Konkret
weist, wie das in 14 gezeigt ist, das äußere Joch 43ab eine
Vielzahl von zylindrischen hohlen Teilen 3c und 3cc,
die sich Seite an Seite erstrecken, auf. Das Andere ist dasselbe
wie in 5.
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Obwohl
die 14 ein Beispiel eines Falls zeigt, in welchem
zwei hohle Teile 3c und 3cc im äußeren Joch 43ab ausgeformt
sind, kann eine ähnliche
Konfiguration wie in 14 auch konfiguriert werden,
indem drei oder vier oder mehr zylindrische hohle Teile, die sich
Seite an Seite miteinander erstrecken, in Übereinstimmung mit den Fällen, die
in 3(a) oder 3(b) gezeigt
sind, bereitgestellt werden. Weiterhin bewegt sich in 14 das äußere Joch 43ab relativ
zu den inneren Jochen 45a und 45b, wobei sich
aber ebensogut, die inneren Joche 45a und 45b relativ
zu den äußeren Jochen 43ab in derselben
Weise wie im Fall der geänderten 10 und
wie in der 12 bewegen können.
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Linearmotoren
können
in Übereinstimmung mit
jeder oben beschriebenen Ausführungsform
und Kombinationen dieser Ausführungsformen
verwirklicht werden, und konkret als Antriebsquelle für X-Y-Tische,
die in verschiedenen industriellen Geräten verwendet werden, angewandt,
gestatten sie die Verwirklichung einer kleiner Größe, eines
leichteren Gewichts, einer höheren
Effizienz und dergleichen der gesamten Geräte.
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Wie
oben beschrieben wurde, ändert
die Erfindung Kombinationen der Einheiten, um einen Linearmotor
zu konfigurieren, der an verschiedenen Anwendungen und Bedingungen
anpaßbar
ist, und der eine Leistung erzielt, die bei einem industriellen
Linearmotor gefordert wird, wobei eine relativ hohe Ausgangsleistung,
eine kleine Größe und ein
geringes Gewicht, ein großer
Schub und eine hohe Effizienz trotz der Verwendung eines Linearmotors
ermöglicht werden.