轴旋转型线性电动机及轴旋转型线性电动机机组.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 104124853 A (43)申请公布日 2014.10.29 CN 104124853 A (21)申请号 201410167990.8 (22)申请日 2014.04.24 2013-092961 2013.04.25 JP H02K 41/06(2006.01) H02K 5/16(2006.01) (71)申请人 山洋电气株式会社 地址 日本东京都 (72)发明人 唐玉琪 杉田聪 (74)专利代理机构 北京安信方达知识产权代理 有限公司 11262 代理人 周靖 郑霞 (54) 发明名称 轴旋转型线性电动机及轴旋转型线性电动机 机组 (57) 摘要 本发明涉。

2、及轴旋转型线性电动机及轴旋转型 线性电动机机组， 实现一种能够以简单的构造进 行可动元件的直进及旋转动作， 可应对小型、 省空 间化、 轻量化的轴旋转型线性电动机。 轴旋转型线 性电动机 (100) 具备 ： 具有轴部 (10A) 和外筒部 (11) 且在外筒部 (11) 内具有多个永磁体 (14) 的 中空可动元件(1)、 环绕中空可动元件(1)且具有 多个线圈 (20) 的电枢 (2)、 收容电枢 (2) 的框架 (3)。轴部 (10A) 由可直进及可旋转的线性导轨 (10) 支承。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 10 页 附图 9 页 (19)中。

3、华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书10页 附图9页 (10)申请公布号 CN 104124853 A CN 104124853 A 1/2 页 2 1. 一种轴旋转型线性电动机， 包括 ： 中空可动元件， 其具有轴部和外筒部， 在该外筒部内具有多个永磁体 ； 电枢， 其环绕所述中空可动元件， 具有多个线圈 ； 以及 框架， 其收容所述电枢， 其中， 所述轴部由可直进及可旋转的线性导轨支承。 2. 如权利要求 1 所述的轴旋转型线性电动机， 其中， 所述轴部由具备滚珠支承槽部的中空滚珠花键轴形成， 所述可直进及可旋转的线性导轨由内置有滚珠的滚珠花键衬套和旋转。

4、轴承一体形成， 所述中空滚珠花键轴被所述滚珠花键衬套支承而进行直进动作， 并且， 所述滚珠花键衬套被所述旋转轴承支承而进行旋转动作。 3. 如权利要求 1 所述的轴旋转型线性电动机， 其中， 所述轴部由中空轴形成， 所述可直进及可旋转的线性导轨由线性衬套或滑动轴承形成。 4. 如权利要求 1 所述的轴旋转型线性电动机， 其中， 所述轴部为中空轴， 在该轴部的中空部能够连接空气管。 5. 如权利要求 1 所述的轴旋转型线性电动机， 其中， 在所述外筒部内依次密闭收容有第一中空末端部件、 前端侧的磁体压件、 介设有垫片 的永磁体组、 基端侧的磁体压件及第二中空末端部件， 所述垫片及永磁体在外周面具。

5、有直槽部， 并且所述磁体压件具有直裂缝， 在所述外筒部内经由所述第一中空末端部件及第二中空末端部件的中空部、 所述垫片 及永磁体的直槽部、 及所述磁体压件的直裂缝， 形成有空气流。 6. 如权利要求 1 所述的轴旋转型线性电动机， 其中， 所述电枢在具有直开口部的磁性筒内收容有所述多个线圈。 7. 如权利要求 6 所述的轴旋转型线性电动机， 其中， 所述直开口部形成于所述磁性筒的至少上部。 8. 如权利要求 1 所述的轴旋转型线性电动机， 其中， 所述多个线圈的引线通过所述磁性筒的直开口部， 露出于该磁性筒的外部。 9. 如权利要求 1 所述的轴旋转型线性电动机， 其中， 所述框架的主体形成矩。

6、形框体状， 具有上框、 下框及长度方向的两端框。 10. 如权利要求 1 所述的轴旋转型线性电动机， 其中， 在所述框架主体的上框开设有作为所述多个线圈的引线接线空间的长孔。 11. 如权利要求 1 所述的轴旋转型线性电动机， 其中， 在所述框架主体的上框或 / 及下框的内表面形成有凹部。 12. 如权利要求 11 所述的轴旋转型线性电动机， 其中， 所述上框的内表面的凹部和下框的内表面的凹部在长度方向的位置以至少一部分重 叠的方式错开。 13. 如权利要求 1 所述的轴旋转型线性电动机， 其中， 在所述线圈的外周面和所述磁性筒的内表面的间隙、 所述磁性筒的所述直开口部、 所 述磁性筒的外表面。

7、和所述框架主体的内表面的四角的间隙、 或 / 及所述磁性筒的外表面和 权 利 要 求 书 CN 104124853 A 2 2/2 页 3 所述框架主体的内表面的凹部的间隙形成有冷却通道。 14. 如权利要求 1 所述的轴旋转型线性电动机， 其中， 在所述框架主体的上框及下框形成有用于使冷却空气流入所述冷却通道的入口、 出 口。 15. 如权利要求 1 所述的轴旋转型线性电动机， 其中， 在所述框架主体的内表面上经由填充材料固定有所述磁性筒。 16. 如权利要求 1 所述的轴旋转型线性电动机， 其中， 在所述框架的一部分布置有线性编码器。 17. 一种轴旋转型线性电动机机组， 其使多个如权利要。

8、求 1 所述的轴旋转型线性电动 机在宽度方向排列并抵接， 并且 在宽度方向两端面配置密封板， 使该密封板及多个轴旋转型线性电动机一体化形成多 轴的机组。 权 利 要 求 书 CN 104124853 A 3 1/10 页 4 轴旋转型线性电动机及轴旋转型线性电动机机组 技术领域 0001 本发明涉及使驱动对象物可做旋转动作及直线动作的轴旋转型线性电动机及轴 旋转型线性电动机机组。 背景技术 0002 线性电动机利用电磁感应进行运转， 所以与滚珠丝杠机构那样的机械运转相比， 小型且可高速运转。例如， 半导体制造装置的贴片机 ( ， 电子零件安装装 置 ) 使用推杆型线性电动机。推杆型线性电动机具。

9、备具有永磁体的推杆、 环绕该推杆的线 圈， 利用永磁体的磁场和流过线圈的电流的电磁感应赋予推杆轴向的推力以使其直线运 动。 0003 近年来， 为了实现旋转动作及直线动作， 提出有大量通过滚珠花键和轴承的连结 机构的研究实现旋转电动机的扭矩产生部和线性电动机的推力产生部的技术。 0004 关于可进行旋转动作及直线动作的线性电动机的技术， 公开有具备在外周的一部 分具有线性轴部和花键槽的旋转移动轴、 与旋转移动轴的花键槽卡合的花键导向轴承的两 自由度执行器 ( 例如， 参照专利文献 1)。 0005 另外， 公开有与线性电动机的推杆平行地配置第二轴部件的线性执行器 ( 例如， 参照专利文献 2)。

10、。根据专利文献 2， 以第二轴部件随着推杆的直线运动而进行直线运动的 方式， 用第一连结部件连结推杆的前端部和第二轴部件的前端部。第二连结部件以第二轴 部件可直线运动的方式连结第二轴部件和外壳， 防止第二轴部件绕推杆的轴线回转。 0006 专利文献 1 ： 日本专利 3300465 号公报 0007 专利文献 2 ： 日本特开 2010 57357 号公报 0008 然而， 根据专利文献 1 及 2 的技术， 连结机构都较复杂， 不能应对线性电动机的小 型、 省空间化、 轻量化。 0009 近年来， 作为不使用于进行直进动作的中心轴回转的构造， 开发了与该中心轴平 行设有另外的转动轴， 转动轴。

11、可与中心轴连动而进行旋转动作的小型线性电动机。 但是， 具 有该中心轴及转动轴的小型线性电动机， 仍然需要中心轴和转动轴的连结部， 不利于线性 电动机的小型、 省空间化、 轻量化。 发明内容 0010 本发明是鉴于上述情况而发明的， 其目的在于， 提供一种能够以简单的构造使可 动元件进行直进及旋转动作， 可以应对小型、 省空间化、 轻量化的轴旋转型线性电动机及轴 旋转型线性电动机机组。 0011 另外， 本发明的目的在于， 提供一种可以使低成本化及高性能化并存， 具有优异的 散热性的轴旋转型线性电动机及轴旋转型线性电动机机组。 0012 用于实现上述目的的轴旋转型线性电动机， 具备中空可动元件。

12、、 电枢及框架。 0013 所述中空可动元件具有轴部和外筒部， 在该外筒部内具有多个永磁体。所述电枢 说 明 书 CN 104124853 A 4 2/10 页 5 环绕所述中空可动元件， 具有多个线圈。所述框架收容所述电枢。 0014 所述轴部由可直进及可旋转的线性导轨支承。 0015 发明效果 0016 根据本发明的轴旋转型线性电动机， 轴部由可直进及可旋转的线性导轨支承。因 此， 作为可动元件的轴部自身可进行直进及旋转动作， 能够以简单的构造应对小型、 省空间 化、 轻量化。 附图说明 0017 图 1 是实施方式 1 的轴旋转型线性电动机的立体图 ； 0018 图 2 是实施方式 1 。

13、的轴旋转型线性电动机的框架开放状态的主视图 ； 0019 图 3 是实施方式 1 的轴旋转型线性电动机的可动侧的侧视图 ； 0020 图 4 是实施方式 1 的轴旋转型线性电动机的励磁部的立体图 ； 0021 图 5 是实施方式 1 的轴旋转型线性电动机的中空可动元件的内部构造的立体图 ； 0022 图 6 是实施方式 1 的轴旋转型线性电动机的中空花键轴的立体图 ； 0023 图 7 是实施方式 1 的轴旋转型线性电动机的永磁体的立体图 ； 0024 图 8 是实施方式 1 的轴旋转型线性电动机的磁体压件的立体图 ； 0025 图 9 是实施方式 1 的轴旋转型线性电动机的第一中空末端部件的。

14、立体图 ； 0026 图 10 是实施方式 1 的轴旋转型线性电动机的第二中空末端部件的立体图 ； 0027 图 11 是实施方式 1 的轴旋转型线性电动机的电枢的立体图 ； 0028 图 12 是实施方式 1 的轴旋转型线性电动机的框架的立体图 ； 0029 图 13 是实施方式 1 的轴旋转型线性电动机的框架及电枢的立体图 ； 0030 图 14 是实施方式 1 的轴旋转型线性电动机的主视图 ； 0031 图 15 是实施方式 1 的轴旋转型线性电动机的中空可动元件的内部的空气流动状 态的剖视图 ； 0032 图 16 是实施方式 2 的轴旋转型线性电动机的立体图 ； 0033 图 17 。

15、是实施方式 3 的轴旋转型线性电动机机组的立体图。 0034 符号说明 0035 1 中空可动元件 ( 励磁部 )、 0036 2 电枢、 0037 3 框架、 0038 10 可直进及可旋转的线性导轨、 0039 10A 轴部 ( 中空滚珠花键轴 )、 0040 10B 滚珠花键衬套、 0041 10C、 10D 旋转轴承、 0042 11 外筒部、 0043 12 滚珠支承槽部、 0044 14 永磁体、 0045 15a 直槽部、 0046 15b 直裂缝、 说 明 书 CN 104124853 A 5 3/10 页 6 0047 16 垫片、 0048 17 磁体压件 0049 18 。

16、第一中空末端部件、 0050 19 第二中空末端部件、 0051 20 线圈、 0052 30 框架主体、 0053 31 上框、 0054 32 下框、 0055 33、 34 两端框、 0056 35 凹部、 0057 40 磁性筒、 0058 41 直开口部、 0059 56 线性编码器、 0060 61、 62 放出口 ( 入口、 出口 ) 0061 70 填充材料、 0062 100、 200 轴旋转型线性电动机、 0063 300 轴旋转型线性电动机机组。 具体实施方式 0064 下面， 参照附图， 说明实施方式1及实施方式2的轴旋转型线性电动机以及实施方 式 3 的轴旋转型线性电。

17、动机机组。 0065 实施方式 1 及实施方式 2 的轴旋转型线性电动机以及实施方式 3 的轴旋转型线性 电动机机组的轴部由可直进及可旋转的线性导轨支承。 0066 因此， 根据实施方式 1 实施方式 3， 作为可动元件的轴部自身可进行直进及旋转 动作， 能够以简单的构造实现可应对小型、 省空间化、 轻量化的轴旋转型线性电动机及轴旋 转型线性电动机机组。 0067 ( 实施方式 1) 0068 ( 轴旋转型线性电动机的结构 ) 0069 首先， 参照图1图14， 对实施方式1的轴旋转型线性电动机的结构进行说明。 图 1 是实施方式 1 的轴旋转型线性电动机的立体图。图 2 是实施方式 1 的轴。

18、旋转型线性电动 机的框架开放状态的主视图。 图3是实施方式1的轴旋转型线性电动机的可动侧的侧视图。 图 4 是实施方式 1 的轴旋转型线性电动机的励磁部的立体图。 0070 如图 1 图 3 所示， 实施方式 1 的轴旋转型线性电动机 100 具备作为可动元件的 励磁部 1、 作为定子的电枢 2、 作为外壳的框架 3。 0071 如图 4 所示， 励磁部 1 由中空可动元件构成。中空可动元件 1 具有轴部 10A 和外 筒部 11。 0072 图 5 是实施方式 1 的轴旋转型线性电动机的中空可动元件的内部构造的立体图。 图 6 是实施方式 1 的轴旋转型线性电动机的中空花键轴的立体图。 00。

19、73 如图 5 所示， 实施方式 1 的轴部 10 由中空花键轴构成。如图 3 及图 6 所示， 中空 说 明 书 CN 104124853 A 6 4/10 页 7 花键轴10A为短管部件， 在径向的对向位置具有两处滚珠支承槽部12。 滚珠支承槽部12为 直槽部， 该滚珠支承槽部 12 的纵剖面呈圆弧状， 以便后述的滚珠花键衬套 10B 的滚珠易转 动。在中空花键轴 10 的基端侧， 形成有用于插嵌于后述的第一中空末端部件 18 内的插座 部 ( 部 )13。 0074 在中空花键轴 10A 的中空部， 可连接供给空气的空气管。作为连接空气管的方法 可举出例如分接头及空气管插入用孔等， 但不。

20、限定于例示的方法。 0075 作为中空花键轴 10A 的构成材料， 使用例如奥氏体系不锈钢等非磁性金属材料， 但不限定于例示的材料。 0076 外筒部 11 使用例如奥氏体系不锈钢管等非磁性的金属材料， 但不限定于例示的 材料。 0077 图 7 是实施方式 1 的轴旋转型线性电动机的永磁体的立体图。 0078 如图 5 及图 7 所示， 在外筒部 11 内沿轴向串联设有多个永磁体 14。即， 永磁体 14 大致呈圆柱状， 在该永磁体 14 的外周部沿轴向具有直槽部 15a。直槽部 15a 的纵剖面呈矩 形状。 0079 本实施方式的永磁体 14 以在轴向上磁极对向 (N N， S S) 的方。

21、式磁化。为了 易于永磁体14磁极对向配置， 在该永磁体14、 14之间介设有由软磁性体构成的垫片16。 垫 片 16 具有与永磁体 14 一样的形状， 轴向长度比该永磁体 14 短。 0080 图 8 是实施方式 1 的轴旋转型线性电动机的磁体压件的立体图。 0081 如图 5 及图 8 所示， 在永磁体 14 组的两端， 经由垫片 16 分别设有 C 型的磁体压件 17。即， 磁体压件 17 具有直裂缝 15b。磁体压件 17 利用 C 型形状的弹簧力， 抑制永磁体 14 组的排斥力， 使磁体配置作业高效化。磁体压件 17 例如由弹簧钢材等的软磁性体构成， 但 不限定于例示的材料。 0082。

22、 图 9 是实施方式 1 的轴旋转型线性电动机的第一中空末端部件的立体图。图 10 是实施方式 1 的轴旋转型线性电动机的第二中空末端部件的立体图。 0083 如图5、 图9及图10所示， 在磁体压件17的两端分别设有第一中空末端部件18及 第二中空末端部件 19。在中空花键轴 10A 和前端侧的磁体压件 17 之间介设有第一中空末 端部件 18。 0084 如图 9 所示， 第一中空末端部件 18 呈阶梯圆筒体状。在第一中空末端部件 18 的 基端侧， 形成有用于插嵌于磁体压件17内的插座部18a。 在第一中空末端部件18的中空部 18b， 插嵌有中空花键轴 10A 的插座部 13。 008。

23、5 第二中空末端部件 19 如图 9 所示呈阶梯圆筒体状。在第二中空末端部件 19 的前 端侧， 形成有用于插嵌于磁体压件 17 内的插座部 19a。 0086 如图 5 所示， 外筒部 11 在该外筒部 11 的内部， 收容且密闭配置有永磁体 14、 垫片 16、 磁体压件 17、 第一中空末端部件 18 及第二中空末端部件 19。 0087 图 11 是实施方式 1 的轴旋转型线性电动机的电枢的立体图。 0088 如图 1 图 3 及图 11 所示， 电枢 2 具有线圈 20 和磁性筒 40。 0089 中空可动元件 1 的外筒部 11 的周围被串联配置的多个线圈 20 包覆 ( 参照图 。

24、4)。 如上所述， 在外筒部 11 内收容有对向磁极配置的永磁体 14 组 ( 参照图 5)。 0090 各线圈 20 形成为圆筒体状的环形线圈。在线圈 20、 20 彼此之间插设有电绝缘性 说 明 书 CN 104124853 A 7 5/10 页 8 的垫片 21。 0091 在多个线圈20组的两端分别设有圆筒体状的导向支撑筒22。 导向支撑筒22内置 有中空可动元件 1 的导向衬套 ( 未图示 )。另外， 导向衬套也可以内置于后述的框架 3 内。 0092 多个线圈 20 例如以与三相交流电源相对应的方式沿轴向按 u 相、 v 相、 w 相的顺序 配置。u 相组、 v 相组、 w 相组的。

25、线圈 20 用未图示的引线接线。 0093 磁性筒 40 是具有沿着轴向的直开口部 41 的筒体状的磁性金属部件。本实施方式 的磁性筒 40 形成圆筒体状， 但形状不被限定， 也可以是矩形筒体状等其它筒形状。磁性筒 40 覆盖多个线圈 20 组的周围。磁性筒 40 内的线圈 20 组由导向支撑筒 22 支撑。 0094 磁性筒 40 的长度设定得比配置于线圈 20 内的中空可动元件 1 的永磁体 14 组的 全长更长。具体地说， 磁性筒 40 的长度为永磁体 14 组的全长加上二倍行程长的长度以上。 0095 磁性筒 40 具有将中空可动元件 1 的永磁体 14 的磁通量的大部分封闭而抑制漏磁。

26、 通的作用。另外， 磁性筒 40 的直开口部 41 界定线圈 20 的引线的通过部， 并且作为冷却通 道发挥作用。 0096 实施方式 1 的磁性筒 40 呈大致圆筒体状。本实施方式的直开口部 41 在磁性筒 40 的上部形成为沿着轴向开口的裂缝部。直开口部 41 仅在磁性筒 40 的上部形成， 但也可以 在下部也形成。 0097 作为磁性筒 40 的构成材料， 使用例如 SC 材料等铁系的磁性体。磁性筒 40 为了使 性能确保和成本并存， 优选板金加工或冲压成型的硅钢片， 但不限定于此。 0098 图 12 是实施方式 1 的轴旋转型线性电动机的框架的立体图。图 13 是实施方式 1 的轴旋。

27、转型线性电动机的框架及电枢的立体图。 0099 如图1图3及图12所示， 框架3是收容励磁部1及电枢2的矩形框体状的部件。 框架 3 包围电枢 2 的径向的上部、 下部及轴向的两端部。作为矩形框的框架主体 30 由上框 31、 下框 32 及长度方向 ( 与轴向一致 ) 的两端框 33、 34 构成。框架主体 30 的宽方向左右 侧面被开放。 0100 作为框架 3 的构成材料， 使用例如容易加工的铝或铝合金， 但不限定于例示的材 料。框架 3 的成型例如可以通过挤压加工等塑性加工容易地形成。 0101 在框架主体 30 的长度方向 ( 与轴向一致 ) 的两端框 33、 34 上， 分别开设用。

28、于使中 空可动元件 1 插通的贯通孔 51、 52。 0102 如图 3 及图 13 所示， 在前端框 33 的贯通孔 51 内， 插嵌有旋转轴承 10C。另外， 在 旋转轴承 10C 内支承有滚珠花键衬套 10B。滚珠花键衬套 10B 利用装填于该滚珠花键衬套 10B 的内部的未图示的滚珠， 对中空可动元件 1 的中空花键轴 10A 的直线移动进行导向， 构 成滚珠花键机构。滚珠花键衬套 10B 和旋转轴承 10C 一体构成。 0103 如图 1、 图 2、 图 12 及图 13 所示， 中空可动元件 1 的基端部被固定在四棱柱状的块 部件 53 上的旋转轴承 10D 支承。块部件 53 沿。

29、着基端框 34 配置。该块部件 53 的上端部与 以沿着框架主体 30 的上框 31 的方式设置的伸出部件 54 连接。 0104 伸出部件 54 经由块部件 53 向框架 3 侧折回。伸出部件 54 可滑动移动地配置在 截面字状的导向块 55 上。在伸出部件 54 上设有用于检测直线轴的位置、 输出位置信息 的线性编码器 56。 0105 考虑磁性及热的影响， 线性编码器 56 配置于远离包含线圈 20 的电枢 2 的部位。 说 明 书 CN 104124853 A 8 6/10 页 9 作为线性编码器 56， 磁式、 光学式等哪种形式都可以使用。另外， 为了确保稳定驱动和高品 质， 理想的。

30、是， 线性编码器 56 的可动部配置于 LM 导轨或滚珠花键等线性导轨上、 或靠近的 部位。 0106 另外， 在框架主体 30 的上框 31 上开设有长孔 60。该长孔 60 界定线圈 20 的引线 接线空间， 作为连接端子 23 的通过部发挥作用， 并且也作为冷却空气的通道发挥作用。 0107 在框架主体 30 的上框 31 及下框 32 的内表面， 冷却通道形成用的凹部 35 和磁性 筒固定用的凸部 36 沿轴向交替形成。因为上框 31 及下框 32 的内表面具有凹凸部， 所以与 磁性筒 40 有时接触、 有时不接触。用粘接剂或模制材料等填充材料 70 将磁性筒 40 固定在 凸部 36。

31、 的接触部， 利用接触部的热传导冷却包含线圈 20 的电枢 2。未接触的凹部 35 变为 冷却通道。上框 31 的凹部 35 和下框 35 的凹部 35 以在上下有一部分重叠的方式沿轴向稍 微错开， 在磁性筒 40 和框架 3 之间形成有大致螺旋状的冷却通道。 0108 在框架主体 30 的上框 31 和下框 32 上， 作为用于使冷却空气通过大致螺旋状的冷 却通道的入口及出口， 分别钻有放出口 ( 贯通孔 )62。上框 31 和下框 32 的放出口 62 偏离 框体的宽度方向中心而开口， 位于大致对角。本实施方式中， 短管 63、 64 与各放出口 62 连 接。本实施方式中， 下框 32 。

32、侧的短管 64 为冷却空气的入口， 上框 31 侧的短管 63 为冷却空 气的出口， 但入口和出口也可以上下相反。 0109 图 14 是实施方式 1 的轴旋转型线性电动机的主视图。 0110 如图 1、 图 2、 图 12 图 14 所示， 在上框 31 和下框 32 的两端部形成有用于联接螺 栓 81 的螺合孔 82。在使用本实施方式的轴旋转型线性电动机 100 单元化成单轴的执行器 或后述的多轴执行器的情况下， 经由密封板 80 将螺栓 81 与螺合孔 82 联接， 由此， 框架主体 30 的宽度方向左右侧面的开放部被密封。 0111 ( 轴旋转型线性电动机的动作 ) 0112 接着， 。

33、参照图 1 图 15， 对实施方式 1 的轴旋转型线性电动机 100 的动作进行说 明。 0113 如图 1 及图 4 所示， 实施方式 1 的轴旋转型线性电动机 100 的励磁部 ( 中空可动 元件 )1， 在外筒部 11 中以在轴向上磁极对向 (N N， S S) 磁化的方式配置多个永磁体 14。 电枢2具有以包围具有永磁体14的中空可动元件1的方式设置且轴向排列的多个线圈 20。线圈 20 例如以与三相电源的 u 相、 v 相、 w 相对应的方式配置， 使相位错开而在 u 相、 v 相、 w 相的线圈 20 中流过电流。 0114 电枢 2 作为定子发挥作用， 中空可动元件 1 在电枢 。

34、2 内进行直进动作。即， 本实施 方式的轴旋转型线性电动机 100， 使电流以与中空可动元件 1 的永磁体 14 产生的磁通量交 叉的方式流过电枢 2 的线圈 20。在永磁体 14 的磁通量和流过电枢 2 的线圈 20 的电流交叉 时， 本实施方式的轴旋转型线性电动机100则利用电磁感应， 在永磁体14产生轴向的推力， 使中空可动元件 1 进行直进动作。 0115 此时， 如图 1 图 6 所示， 通过使滚珠花键衬套 10B 的滚珠沿着中空可动元件 1 的 中空滚珠花键轴 10A 的滚珠支承槽部 12 滚动， 该中空滚珠花键轴 10A 平滑地进行直进动 作。 0116 另外， 滚珠花键衬套 1。

35、0B 被固定于框架 3 的前端框 33 上的旋转轴承 10C 支承。因 此， 通过用未图示的旋转电动机带驱动滚珠花键衬套 10B， 可使中空滚珠花键轴 10A 与该滚 说 明 书 CN 104124853 A 9 7/10 页 10 珠花键衬套 10B 一起进行旋转动作。 0117 可旋转的部分只是中空可动元件1。 由于仅将中空可动元件1设定为可以旋转， 从 而， 作为线性传感器可以使用光学式或磁式。中空可动元件 1 虽然可以进行直进及旋转动 作， 但是直线动作所需要的其它部分被限制旋转。 0118 即， 通过研究滚珠花键衬套 10B 和旋转用轴承 10C 的配置， 实现中空可动元件 1 的 。

36、直进及旋转动作， 还可以谋求线性电动机的小型化及省空间化。 0119 中空可动元件 1 由可直进及可旋转的机构支承， 但根据用途通过使用滚珠花键机 构， 可以期待驱动部的高品质化及长寿命化。 0120 用于使中空花键轴 10A 回转的旋转电动机， 根据需要可以自由地连结、 设置， 能够 改善装置设计及构成的自由度。 0121 在实施方式 1 的轴旋转型线性电动机 100 中， 如图 11 图 13 所示， 在具有直开口 部 ( 裂缝 )41 的磁性筒 40 内沿着轴向串联排列 u 相、 v 相、 w 相的线圈 20。使 u 相、 v 相、 w 相线圈 20 的引线从直开口部 ( 裂缝 )41 。

37、通过， 将该引线以自磁性筒 40 引出到外部的状态 收容于铝制的框架 3 内。 0122 来自中空可动元件1的永磁体14的漏磁通被磁性筒40封闭， 几乎没有漏磁通。 因 此， 如后述， 即使多轴排列本实施方式的线性电动机 100， 也可以将轴旋转型线性电动机间 的磁影响抑制得很小。 0123 框架主体 30 是由上框 31、 下框 32 及长度方向的两端框 33、 34 构成的矩形的框体 形状。在上框 31 上开设有长孔 60， 确保该长孔 60 作为 u 相、 v 相、 w 相的线圈 20 的引线的 接线空间。引线接线端子 23 从长孔 60 露出。 0124 在下框32的内表面凸部36的接。

38、触部经由填充材料70固定着磁性筒40， 所以可以 利用接触部的热传导冷却包含线圈 20 的电枢 2。 0125 接着， 对实施方式 1 的轴旋转型线性电动机 100 的空气流进行说明。图 15 是实施 方式 1 的轴旋转型线性电动机的中空可动元件的内部的空气流状态的剖视图。图 15 中的 (b) 表示 (a) 的 G G 线剖面。 0126 如图 5 图 10 所示， 中空可动元件 1 的外筒部 11 按顺序密闭收容有第一中空末 端部件 18、 磁体压件 17、 垫片 16/ 永磁体 14、 磁体压件 17、 及第二中空末端部件 19。 0127 图 15(b) 中， 箭头表示在中空滚珠花键轴。

39、 10A 的中空部连接空气管的情况下的空 气流。 0128 如图 15 所示， 从未图示的空气管流入中空滚珠花键轴 10A 的中空部的空气， 通过 第一中空末端部件 18， 流入前端侧的磁体压件 17 内。由于磁体压件 17 呈 C 型形状， 所以经 由该磁体压件 17 的直裂缝 15b 向外筒部 11 的内周面侧流出。 0129 而且， 在外筒部 11 的内周面流出的空气通过垫片 16/ 永磁体 14的直槽部 15a。 通过垫片16/永磁体14的直槽部15a的空气， 经由基端侧的磁体压件17的直裂缝15b流 入该基端侧的磁体压件 17 内。之后， 流入基端侧的磁体压件 17 内的空气通过第二。

40、中空末 端部件 19 的中空部流出。 0130 由于在实心的永磁体 14 的外周面上设有沿着轴向的直槽部 15a， 所以可使用优质 的磁体。因此， 可以以低成本实现中空花键轴 10A 的作用， 并且可以实现线性电动机的大推 力化及高品质化。另外， 在使用中空磁体的情况下， 因为只能使用平行磁场成型品， 因此由 说 明 书 CN 104124853 A 10 8/10 页 11 于磁通密度降低及磁体防锈品质等在线性电动机性能、 作用的确保方面不利。 0131 另外， 如图 1、 图 2、 图 12 及图 13 所示， 在框架主体 30 的上框 31 及下框 32 的内表 面， 交替形成有凹部 3。

41、5 及凸部 36。上框 31 的凹部 35 和下框 35 的凹部 35 在磁性筒 40 和 框架 3 之间形成大致螺旋状的冷却通道。 0132 在框架主体 30 的上框 31 和下框 32 上， 穿设有用于使冷却空气通过冷却通道的放 出口 61、 62， 各自连接到短管 63、 64。使冷却空气从一短管 64 流入， 再使冷却空气从另一短 管 63 流出， 在框架 3 的内部形成空气流。冷却空气通过框架主体 30 的凹部 35 和磁性筒 40 的间隙， 产生同时旋转的湍流， 高效冷却包含线圈 20 的电枢 2。 0133 即， 根据实施方式1的轴旋转型线性电动机100， 电枢2包围具有永磁体1。

42、4的中空 可动元件 1。电枢 2 在具有直开口部的磁性筒 40 内收容多个线圈 20 组。 0134 磁性筒 40 是由磁性材料构成的筒体， 所以可以通过例如对硅钢片进行板金加工 或冲压加工而简单地制造。另外， 框架 3 可以通过例如挤压加工等而简单地形成。因此， 本 实施方式的轴旋转型线性电动机 100 可以使低成本化及高性能化并存。 0135 另外， 由于磁性筒 40 将永磁体 14 的磁通量的大部分封闭， 抑制了漏磁通， 所以不 需要磁遮蔽板， 可以应对小型、 省空间化、 轻量化。 0136 另外， 具有永磁体 14 的中空可动元件 1 由环状的线圈 20 组包围。该线圈 20 组收 容。

43、于具有直开口部 41 的磁性筒 40 内。因此， 实施方式 1 的线性电动机 100 的磁性筒 40 将 永磁体 14 的磁通量的大部分封闭， 抑制了漏磁通。 0137 线圈 20 的引线通过直开口部 41 导入上框 31 的长孔 60， 所以可以确保线圈 20 的 引线的接线空间。 0138 磁性筒 40 具有直开口部 41， 在上框 31 及下框 32 的凹部 35 和磁性筒 40 的外周 面之间形成有间隙， 作为冷却通道发挥作用。通过用密封板 80 密封框架主体 30 的左右开 放部， 形成大致螺旋状的冷却通道。 因此通过使冷却空气流入大致螺旋状的冷却通道， 可以 冷却包含线圈 20 的。

44、电枢 2。因此， 本实施方式的轴旋转型线性电动机 100 具有优异的散热 性。 0139 由于本实施方式的轴旋转型线性电动机 100 单独具备线性编码器 56， 所以可以作 为单轴执行器使用。另外， 如果将多组本实施方式的线性电动机 100 进行组合， 可构成多轴 的执行器。中空可动元件 1 和线性编码器 56 同时进行直进动作， 但中空可动元件 1 的旋转 不影响线性编码器 56， 该线性编码器 56 可广泛使用光学式、 磁式等。 0140 因此， 由于可以简单地作为单轴或多轴的执行器使用， 所以能够确保贴片机的机 头构成的灵活性。 0141 本实施方式的轴旋转型线性电动机 100 适于要求。

45、小型、 省空间且旋转及直线动作 的用途。特别是面向将贴片机那种的线性电动机尽可能省空间且多轴地排列， 同时进行旋 转及直线动作， 利用空气吸力正确地固定半导体芯片的半导体制造装置。 另外， 通过独自的 磁体配置构造及简单的旋转及直线动作机构， 可以期待线性电动机的大推力化、 小型化以 及装置的简略化及低成本化。 0142 ( 实施方式 2) 0143 接着， 参照图 16， 对实施方式 2 的轴旋转型线性电动机 200 进行说明。图 16 是实 施方式 2 的轴旋转型线性电动机的立体图。另外， 对于与实施方式 1 的轴旋转型线性电动 说 明 书 CN 104124853 A 11 9/10 页。

46、 12 机 100 相同的构成部件， 附加相同的符号并省略其说明。 0144 如图 16 所示， 实施方式 2 的线性电动机 200 除轴部 210A 及线性导轨 210B 的构造 不同以外， 与实施方式 1 同样地构成。 0145 即， 实施方式 2 的轴旋转型线性电动机 200 的轴部 210A 由没有槽部的简单的中空 轴构成。轴部 210A 由可直进及旋转的线性导轨 210B 支承。 0146 作为可直进及旋转的线性导轨 210B， 可以列举出例如线性衬套 ( 金属衬套 ) 或滑 动轴承等， 但不限定于例示的线性导轨， 只要可直进及旋转即可。 0147 在通过中空可动元件 1 的永磁体 。

47、14 和电枢 2 的线圈 20 的电磁感应作用而进行直 进动作时， 利用前端侧的线性导轨 210B 和基端侧的旋转轴承 10D 对中空可动元件 1 的直线 移动进行导向。 0148 另外， 通过利用未图示的旋转电动机来带驱动中空可动元件 1， 可以使该中空可动 元件 1 进行旋转动作。 0149 实施方式 2 的轴旋转型线性电动机 200 基本上起到与实施方式 1 同样的作用效 果。特别是实施方式 2 的轴旋转型线性电动机 200， 因轴部 210A 及线性导轨 210B 的构造简 单， 所以起到可以进一步降低制造成本这种特有的效果。 0150 ( 实施方式 3) 0151 接着， 参照图 1。

48、7 对实施方式 3 的轴旋转型线性电动机机组 300 进行说明。图 17 是实施方式 3 的轴旋转型线性电动机机组的立体图。另外， 对于与实施方式 1 的轴旋转型 线性电动机 100 相同的构成部件， 附加相同的符号并省略其说明。 0152 如图 17 所示， 实施方式 3 的线性电动机机组 300 是将多个实施方式 1 的线性电动 机 100 沿宽度方向 ( 横梁方向 ) 排列而单元化而成。 0153 与实施方式 1 同样， 在上框 31 和下框 32 的两端部， 形成有用于联接螺栓 81 的螺 合孔 82。使多个轴旋转型线性电动机 100 抵接并沿宽度方向排列， 在宽度方向的两端配置 密封板 80。而且， 经由密封板 80 在多个轴旋转型线性电动机 100 的螺合孔 82 插通且联接 长螺栓81， 由此， 多个轴旋转型线性电动机100被一体化为多轴机组。 本实施方式的轴旋转 型线性电动机机组 300 的两端的宽度方向左右侧面的开放部被密封。 0154 框架 3 的宽度尺寸为带条馈送器 ( ) 的要求尺寸， 磁性筒 40 的外 径或宽度设定为比框架主体 30 的宽度尺寸小 ( 参照图 11)。因此， 在宽度方向多轴地排。