驱动装置 【技术领域】
本发明涉及一种驱动装置，其包括可动部和固定部。背景技术
近年来，对以线性电机为代表的利用线性驱动的驱动装置的需求已经增加。在需要线性驱动的领域，与旋转电机相比，线性电机的优点是可高速、高精度地定位并且容易维护，因此，尤其在半导体制造装置和工作机械等领域，极其需要线性电机。然而，还可以预见，线性电机并不局限于上述领域，在可以利用上述优点的其它领域也可以采用线性电机。
线性电机具有各种类型。例如，JP-A-10-174418(以下称传统技术1)记载了一种线性电机，其中，固定部包括数个C形铁芯，该铁芯上缠绕着线圈，可动部包括一板形元件，该板形元件上设有数个永磁铁，该可动部设置在固定部铁芯的一间隙内。另外，JP-A-2001-28875(以下称传统技术2)记载了一种线性电机，其中，只有一个线圈缠绕着固定部，从而容易制造、节省空间、并且可提高电效率，具有两种形状的铁芯交替地设置在固定部。
在根据上述传统技术的线性电机用于工作机械等的情况下，一直存在的问题是，当可动部沿水平方向产生应力时，该可动部不能沿水平方向移动，这样，将由支撑机构负担的支撑可动部的载荷较大，因此，支撑机构需要采用坚固的元件。发明概述
因此，本发明的目的是减小驱动装置的可动部在水平方向上产生的应力，使可动部能够采用简单的支撑结构。
本发明的特征在于，驱动装置包括：一次侧，其具有一磁性体，线圈缠绕在该磁性体上；二次侧，其具有数个永磁铁、凸凹磁性板或导体板，其中，一次侧具有一磁极，该磁极上具有一台阶部。
二次侧设置在一次侧的相互面对的磁极之间。台阶部可设置在至少一个相互面对的磁极上。台阶部可以是一凸起，该凸起从磁极向二次侧延伸。特别是，该凸起的宽度小于二次侧地宽度，这样，相互面对的磁极之间的磁力线流的宽度变窄。通过这样的特征，使二次侧返回至基准位置的力，即恢复力，可以增加。
本发明的另外一个特征在于，驱动装置包括：第一铁芯，其具有第一相互面对部；第二铁芯，其具有第二相互面对部；一次侧，其包括第一铁芯和第二铁芯，线圈缠绕在该一次侧上；二次侧，其设置在第一相互面对部之间和第二相互面对部之间，其中，一次侧具有一台阶部。
本发明的另外一个特征在于，驱动装置包括：第一铁芯，其具有第一相互面对部；第二铁芯，其具有第二相互面对部；一次侧，其包括第一铁芯和第二铁芯，线圈缠绕在该一次侧上；二次侧，其设置在第一相互面对部之间和第二相互面对部之间，其中，台阶部设置在第一相互面对部和第二相互面对部的至少其中之一上。
下面结合附图对本发明的实施例进行说明，通过这种说明，本发明的其它目的、特征和优点将变得一目了然。
另外，本发明的其它特征也在本发明的权利要求书中进行了记载。对附图的简要说明
图1A和1B示出了根据现有技术的线性电机的结构；
图2A和2B示出了根据本发明一个实施例的结构；和
图3A-3C示出了本发明中产生恢复力的原理。对推荐实施例的详细说明
图1A和1B示出了根据现有技术的线性电机。图1A总体示出了该线性电机，而图1B示出了线性电机的磁力线流。可动部6对应于线性电机的二次侧，设有数个永磁铁34，N极和S极交替设置。固定部3对应于线性电机的一次侧(具有线圈缠绕磁性体的一侧)，该固定部3包括铁芯51、52和线圈4，线圈4由导体构成。第一铁芯51包括第一相互面对部61，第二铁芯52包括第二相互面对部62。铁芯51、52由磁性体制成，上部和下部磁极交替地设置。在附图中，铁芯51的上部磁极齿11a和下部磁极齿21b限定了第一相互面对部61，铁芯52的下部磁极齿12b和上部磁极齿22a限定了第二相互面对部62。因此，固定部3这样构成，第(2n-1)个铁芯具有第一相互面对部61，而第(2n)个铁芯具有第二相互面对部62(其中，n＝1，2，3，…)。在铁芯51、52的各相互面对部的上部磁极齿和下部磁极齿之间设有预定的间隙8，可动部6在该间隙8内通行，这样，可动部6可移动地被支撑在第一相互面对部61之间和第二相互面对部62之间。当根据可动部6和固定部3的相对位置使单相交流电流流过线圈4时，在线性电机的各相互面对部的上部和下部磁极齿之间的间隙8内，磁力线交替地沿向上方向和向下方向穿过，即穿过第一相互面对部61和第二相互面对部62的磁力线的流动方向是相反的(箭头47表示了磁力线的方向)。穿过第一相互面对部61和第二相互面对部62的磁力线和由永磁铁34产生的磁力线的相互作用，由此，在可动部6内沿x方向产生了电磁力形式的驱动力，从而使可动部6往复运动。
在根据上述传统技术的线性电机用于工作机械的情况下，一直存在的问题是，在加工时由于冲击等原因沿可动部6的y方向产生了应力，该应力增加了施加在沿y方向支撑可动部的支撑机构上的载荷，因此，支撑机构需要制造得坚固。第一实施例
图2A示出了在本发明第一实施例中采用的固定部的透视图，图2B示出了根据本发明第一实施例的线性电机的横截面图。与现有技术不同的是，铁芯51的上部磁极齿11a和下部磁极齿21b在间隙8存在的侧面分别具有台阶部31、32。
图3A和3B示出了第一实施例的操作原理。图3A示出了可动部6处于基准位置的状态。如图3B所示，当可动部6受到驱动从基准位置向y轴负方向发生位移时，沿箭头41、42所示的方向在可动部6上产生了电磁力。相应地，沿y方向产生了使可动部6返回至基准位置(沿箭头45所示的方向)的力。换句话说，一恢复力作用在可动部6上。在可动部6从基准位置向y轴正方向发生位移的情况下，如图3C所示，沿箭头46所示的方向仍然产生一恢复力。
因此，由于当可动部6沿y轴方向发生位移时在可动部6上作用有恢复力，也可能减小施加在沿y方向支撑可动部6的支撑机构上的载荷。因此，支撑可动部6的支撑机构可以被简化。另外，由于可以降低在可动部6和支撑机构之间因摩擦导致的磨损，还可以减轻因更换零件等的维护作业所需的劳力，还可以降低更换零件等的成本。
在该实施例中，尽管上部磁极齿11a和下部磁极齿21b都设有台阶部，即使只有上部磁极齿11a或下部磁极齿21b设有台阶部，本发明也可取得效果。然而，上部磁极齿11a和下部磁极齿21b都设有台阶部为好，这是因为较大的恢复力可作用在可动部上。在台阶部的宽度w1大于设置在可动部上的永磁铁的宽度w2的情况下，产生了小恢复力作用在可动部6上的范围。因此，希望台阶部的宽度w1大体上等于或小于永磁铁的宽度w2。如下所述，可动部6在采用凸凹磁性板(即具有不平表面的磁性板)的情况下，希望台阶部的宽度w1小于永磁铁的宽度。
如果台阶部具有较小的高度H1，当可动部6沿y轴方向发生位移时，就不能获得足够的恢复力。因此，希望台阶部的高度H1大于可动部6和台阶部之间的空气间隙的距离g。同时，当台阶部的高度H1变得过大时，固定部3的高度Ht也增加，线性电机的框架就变大了。因此，希望台阶部的高度H1小于上部磁极齿11a的宽度w3。
该实施例的台阶部大致呈长方形，但也可呈梯形等。
在该实施例中，固定部3是一次侧(具有线圈缠绕铁芯的一侧)，可动部6是二次侧，但是，本发明也可用于固定部3是二次侧而可动部6是一次侧的结构。在这样的结构中，可动部6具有台阶部。
另外，本发明并不局限于根据上述实施例的线性电机，例如还可以用于这样的结构，其二次侧是具有线圈缠绕的磁性板、凸凹磁性板(磁阻电机)、或导电板(感应电机)等。
根据本发明，在驱动装置中可降低可动部沿水平方向产生的应力，减小施加在可动部的支撑机构上的载荷。
本领域的技术人员可进一步理解，尽管根据上述实施例对本发明进行了说明，但本发明并不局限于此，可以对本发明进行各种改变和改进，而不脱离本发明的精神和所附权利要求书的保护范围。