无铁芯线性马达及其线圈装置的制作方法

1.本发明涉及一种马达及其线圈装置，特别是涉及一种无铁芯线性马达及其线圈装置。


背景技术：

2.现有无铁芯线性马达的线圈装置分为非重叠集中式绕组、重叠集中式绕组和印刷电路板三种，如图1所示美国专利案号第us6590355号的线圈装置11，即是使用重叠集中式绕组方式进行设置，以获得在较小的空间内产生较大推进力的功效。图1中，所述线圈装置11包括四组线圈单元12，所述线圈单元12依序反向交叠，每一个线圈单元12具有两个第一线圈121与一个第二线圈122，所述第一线圈121与所述第二线圈122组合为三相线圈
3.然而，上述线圈装置11在空间利用率及体积功率密度上，仍然有改善空间。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种能提升空间利用率及体积功率密度的无铁芯线性马达的线圈装置。
5.本发明的无铁芯线性马达的线圈装置，包含线圈座及多个线圈单元。
6.所述线圈单元沿长度方向排列于所述线圈座，每一个线圈单元包括呈环状的上线圈模块、中线圈模块，及下线圈模块，定义垂直于所述长度方向的宽度方向，所述上线圈模块、所述中线圈模块与所述下线圈模块各自具有沿所述长度方向间隔并列的第一作用边及第二作用边，及两个沿所述宽度方向间隔并列的非作用边，每一个所述第一作用边与对应的所述第二作用边、对应的所述非作用边形成环状而界定容置空间，所述中线圈模块的第一作用边与所述下线圈模块的第一作用边并列而位于所述上线圈模块的容置空间，所述上线圈模块的第二作用边与所述中线圈模块的第二作用边并列而位于所述下线圈模块的容置空间。
7.本发明的无铁芯线性马达的线圈装置，所述上线圈模块的第二作用边与所述下线圈模块的第一作用边并列而位于所述中线圈模块的容置空间。
8.本发明的无铁芯线性马达的线圈装置，于所述长度方向上，所述上线圈模块的第一作用边、所述中线圈模块的第一作用边、所述下线圈模块的第一作用边、所述上线圈模块的第二作用边、所述中线圈模块的第二作用边、所述下线圈模块的第二作用边依序排列。
9.本发明的无铁芯线性马达的线圈装置，定义垂直所述长度方向与所述宽度方向的高度方向，每两个相邻的所述线圈单元的相邻的所述上线圈模块与所述下线圈模块于所述高度方向上不重叠。
10.本发明的无铁芯线性马达的线圈装置，所述中线圈模块的第一作用边与所述下线圈模块的第一作用边并列嵌设于所述上线圈模块的容置空间，所述上线圈模块的第二作用边与所述中线圈模块的第二作用边并列嵌设于所述下线圈模块的容置空间，所述上线圈模块的第二作用边与所述下线圈模块的第一作用边并列嵌设于所述中线圈模块的容置空间。
11.本发明的目的在于提供一种能提升空间利用率及体积功率密度的无铁芯线性马达。
12.本发明的无铁芯线性马达，包含磁轨装置及如上述的无铁芯线性马达的线圈装置。
13.所述磁轨装置包括多个呈两列沿长度方向正负极交替排列的磁性件。
14.所述线圈装置能沿所述长度方向滑移地设置于所述两列磁性件间。
15.本发明的无铁芯线性马达，所述上线圈模块的第二作用边与所述下线圈模块的第一作用边并列而位于所述中线圈模块的容置空间。
16.本发明的无铁芯线性马达，于所述长度方向上，所述上线圈模块的第一作用边、所述中线圈模块的第一作用边、所述下线圈模块的第一作用边、所述上线圈模块的第二作用边、所述中线圈模块的第二作用边、所述下线圈模块的第二作用边依序排列。
17.本发明的无铁芯线性马达，定义垂直所述长度方向与所述宽度方向的高度方向，所述上线圈模块的非作用边与所述下线圈模块的非作用边分别朝所述高度方向弯折，且两者的弯折方向相反。
18.本发明的无铁芯线性马达，所述上线圈模块的第一作用边与所述第二作用边、所述中线圈模块的所述第一作用边与第二作用边及所述下线圈模块的第一作用边与第二作用边于所述长度方向上的延伸长度实质上皆相同。
19.本发明的有益效果在于：通过设计所述上线圈模块、所述中线圈模块与所述下线圈模块相互套设，可以达到充分利用空间的功效，相较于现有线圈装置，同样在使用四组线圈单元的情况下，本发明能减少将近8％的长度及空间，所以具有较佳的空间利用率及较高的体积功率密度。
附图说明
20.图1是现有一种无铁芯线性马达的线圈装置的示意图；
21.图2是本发明无铁芯线性马达的一个实施例的立体示意图；
22.图3是所述实施例的侧视示意图；
23.图4是所述实施例的一个线圈装置的示意图；
24.图5及图6分别是所述实施例的其中一个线圈单元的组合示意图及分解示意图；及
25.图7及图8是所述实施例的其中一个线圈单元的绕线示意图。
具体实施方式
26.在本发明被详细描述前，应当注意在以下的说明内容中，类似的元件是以相同的编号来表示。
27.参阅图2、图3及图4，本发明无铁芯线性马达的一个实施例，适用于应用于一个线性滑轨单元9，所述线性滑轨单元9包括一个界定一个滑移空间911的轨道91，及一个能滑移地设置于所述轨道91且适用于供机台(图未示)或工件(图未示)设置的滑动座92。其中，由于所述线性滑轨单元9为此业界所熟悉的内容，本技术领域中具有通常知识者能了解其具体细节，因此，为求图式清楚起见，图式省略部分与本案技术特征无关的细节，在此也不赘述。
28.所述无铁芯线性马达包含一个磁轨装置2及一个线圈装置3。
29.所述磁轨装置2包括多个呈两列沿一个长度方向x正负极交替排列的磁性件21，所述两列磁性件21上下间隔地设置于所述轨道91且位于所述滑移空间911。
30.所述线圈装置3连接于所述滑动座92且延伸入所述滑移空间911，其沿所述长度方向x上的截面大致呈横躺的i字形，而使所述两列磁性件21分别设置于i字的上下两凹槽中，所述线圈装置3能受电流控制而沿所述长度方向x于所述两列磁性件21间滑移。由于所述线圈装置3受电流控制而进行滑移的方式为此技术领域所熟悉的内容，在此不赘述。
31.所述线圈装置3包括一个线圈座4及多个线圈单元5。
32.所述线圈座4为电路板，并与所述线圈单元5电连接，由于本技术领域中具有通常知识者能了解电路接线的具体细节，且不影响本发明的技术特征，因此，为求图式清楚起见，图中省略所述线圈座4与所述线圈单元5的接线。
33.参阅图4、图5及图6，所述线圈单元5沿所述长度方向x排列于所述线圈座4，每一个线圈单元5包括呈环状且形成三相线圈的一个上线圈模块51、一个中线圈模块52，及一个下线圈模块53，定义一个垂直于所述长度方向x的宽度方向y，所述上线圈模块51、所述中线圈模块52与所述下线圈模块53各自具有沿所述长度方向x间隔并列的一个第一作用边511、521、531及一个第二作用边512、522、532，及两个沿所述宽度方向y间隔并列的非作用边513、523、533。每一个第一作用边511、521、531与对应的所述第二作用边512、522、532、对应的所述非作用边513、523、533形成环状而界定一个容置空间514、524、534。所述中线圈模块52的第一作用边521与所述下线圈模块53的第一作用边531并列而嵌设于所述上线圈模块51的容置空间514，所述上线圈模块51的第二作用边512与所述中线圈模块52的第二作用边522并列而嵌设于所述下线圈模块53的容置空间534，所述上线圈模块51的第二作用边512与所述下线圈模块53的第一作用边531并列而嵌设于所述中线圈模块52的所述容置空间524。
34.其中，于所述长度方向x上，所述上线圈模块51的第一作用边511、所述中线圈模块52的第一作用边521、所述下线圈模块53的第一作用边531、所述上线圈模块51的第二作用边512、所述中线圈模块52的第二作用边522及所述下线圈模块53的第二作用边532依序排列。参阅图2、图4及图5，于所述线圈装置3受电流控制时，所述第一作用边511、521、531及所述第二作用边512、522、532与所述两列磁性件21间会产生推力，而使所述线圈装置3沿所述长度方向x滑移。
35.参阅图4、图5及图6，定义一个垂直所述长度方向x与所述宽度方向y的高度方向z，每两个相邻的所述线圈单元5的上线圈模块51与所述下线圈模块53于所述高度方向z上不重叠。并且，所述上线圈模块51的非作用边513与所述下线圈模块53的非作用边533分别朝所述高度方向z弯折，且两者的弯折方向相反。如图6中所示，较佳是所述上线圈模块51的非作用边513朝上弯折，所述下线圈模块53的所述非作用边533朝下弯折，且所述中线圈模块52的非作用边523则部分朝上、部分朝下弯折，借此，可以缩减所述线圈单元5于所述宽度方向y上的延伸长度，且能使所述上线圈模块51、所述中线圈模块52与所述下线圈模块53能沿所述高度方向z上下套合。
36.其中，所述上线圈模块51的第一作用边511与第二作用边512、所述中线圈模块52的第一作用边521与第二作用边522、及所述下线圈模块53的第一作用边531与第二作用边
532于所述长度方向x上的延伸长度皆实质上相同，如此，通过将所述容置空间514、524、534于所述长度方向x上的长度设计为2倍的所述第一作用边511、521、531的宽度(实质上等同于所述第二作用边512、522、532的宽度)，即可使所述上线圈模块51、所述中线圈模块52与所述下线圈模块53的所述第一作用边511、521、531与所述第二作用边512、522、532相互嵌设于对应的所述容置空间514、524、534中。
37.参阅图7及图8，为所述实施例的其中一个线圈单元5的实际绕线方式的示意图。
38.参阅图2、图4及图6，经由以上的说明，本实施例的功效如下：
39.一、通过设计所述上线圈模块51、所述中线圈模块52与所述下线圈模块53相互套设，并使所述中线圈模块52的第一作用边521与所述下线圈模块53的第一作用边531并列而位于所述上线圈模块51的容置空间514，所述上线圈模块51的第二作用边512与所述中线圈模块52的第二作用边522并列而位于所述下线圈模块53的容置空间534，可以达到充分利用空间的功效，相较于图1所示的现有线圈装置11，以每一个线圈的侧边的宽度皆为一个长度单位进行估算，由图1中可见，现有线圈装置11沿一个长度方向x的延伸长度为26个长度单位，图4所示的本实施例的所述线圈单元5在同样具有四组线圈单元5的情况下，则只有24个长度单位，也就是说，本实施例相较于现有技术，在同样设置四组线圈单元的情况下，即减少了将近8％的长度及空间，所以本实施例确实达到了较佳的空间利用率并具有较高的体积功率密度。
40.二、通过设计每两个相邻的所述线圈单元5的相邻的所述上线圈模块51与所述下线圈模块53于所述高度方向z上互不重叠，使每一个线圈单元5在架构上能视为一个完整的单元，也就是说，当制作者要增加所述线圈单元5的数量时，仅需将要增加的所述线圈单元5紧接着排列在最后一个线圈单元5后即可，而不需额外对原本的线圈单元5进行过多的整形或进行对合，因此，还大幅减少了变更设计及组装时的复杂度，所以大幅降低了施作时间及成本。
41.综上所述，本发明无铁芯线性马达，所以确实能达成本发明的目的。
42.以上所述者，仅为本发明的实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明的范围。