具体实施方式

在下文中，将参照附图详细描述根据本公开的使用线性马达的运输系统。

通过申请号KR 10-2010-0081522和KR 10-2010-0129947，本公开的申请人已经提出了用于封闭式和开放式线性马达的申请，开放式线性马达包括第一构件和第二构件，第一构件由在行进方向上成排设置的多个电枢模块组成，第二构件包括多个永磁体模块，这些永磁体模块包括在行进方向上改变磁极的同时设置的多个永磁体。

在申请号KR 10-2010-0081522和KR 10-2010-0129947中描述的线性马达中，在如图1所示的开放式线性马达中，电枢模块的芯不是包围作为第二构件的永磁体模块的C形，而是一线性形状，多个凸极(或突出极)在相同方向上例如以直角从芯突出，并且第二构件的多个永磁体模块也在并排放置的凸极之间朝向芯突出。

在申请号KR 10-2010-0081522和KR 10-2010-0129947中描述的其他线性马达中，相应凸极从电枢模块的芯的突出角度彼此不同，因此制造模具是昂贵的，并且对提高精度存在限制。然而，在图1的线性马达中，每个电枢模块中的每个凸极和芯形成的角度是相同的，例如为直角，并且每个永磁体模块也以与基部相同的角度固定，例如为直角，因此可以增加制造精度并且可以降低模具成本。

根据本公开的线性马达是将图1的开放式线性马达修改为线性马达或申请号为KR10-2010-0081522和KR 10-2010-0129947中所描述的线性马达中的永磁体可移动的类型。在使用永磁体可移动的线性马达的本公开中，通过调节电枢模块之间的距离以对应于输送系统所需的速度区段，可以实现长距离的输送，并且可以使实际行进速度与目标速度之间的差异最小化。

图2示出了由本公开的申请人提交的申请号为KR 10-2011-0020599中描述的线性马达。该线性马达可以包括第一构件和第二构件，第一构件包括产生磁通量的线圈，第二构件包括与磁通量交叉的多个永磁体。与图1的线性马达相比，除了凸极的数量和永磁体模块的数量分别减少到两个和一个之外，工作原理相同。

图3是示出根据本公开的实施例的运输系统的图。

根据本公开的线性马达是永磁体可移动型的，其中电枢模块固定到基部，而包括永磁体的动子移动，并且线性马达可包括第一构件——其包括用于产生磁通量的线圈——和第二构件——其包括与磁通量交叉的永磁体。与图1和图2的线性马达相比，凸极的数量和永磁体模块的数量分别为3和2，但基本操作原理相同。

第一构件30是由多个电枢模块10构成的，这些电枢模块在行进方向上以分开的状态设置成一条直线。每个电枢模块10由磁芯11、三个凸极12和线圈13组成，磁芯11连接每个凸极12，并且其中流过同相电流的线圈13缠绕每个凸极12。在图3中，凸极12的数量是三个，但是本公开不限于此，并且两个或更多个是可能的。

由于沿相同方向从磁芯11突出的每个凸极12具有与磁芯11相同的材料，因此磁芯11和每个凸极12可以被称为一个磁芯11，并且每个凸极12可以被称为磁芯11的突出部12。

第二构件由包括多个永磁体21的永磁体模块20构成。永磁体模块20向电枢模块10的芯11突出，并被放置在凸极12之间，并且设置多个永磁体21以沿马达的行进方向改变磁极。永磁体模块20可以固定到动子基部22。导轨42设置在用于固定第一构件的接地基部41上，并且引导件43设置在其上安装有第二构件的可移动基部22上。因此，在电枢模块10的凸极12和永磁体模块20的永磁体21之间保持一定的气隙的同时，第一构件和第二构件能够自由地行进而不会相互机械干涉。

在每个电枢模块10中，向线圈13供应电流，使得在每个凸极12中形成运动磁场。为了通过在凸极12端部处形成的电磁极与相应的永磁体之间形成的吸力和排斥力来产生向前的推力，可以将这样的电流提供给至少一个电枢模块10的线圈13：该电流的相位与流过另一电枢模块10的线圈13的电流的相位不同。

在每个电枢模块10中，凸极12的电磁体的极性彼此不同，使得磁通量形成闭环，由此高密度磁通量在电枢模块10的每个凸极12和每个永磁体21之间平稳地流动。为此，对于每个电枢模块10，其中流过相同相的电流的线圈13缠绕在每个凸极12上，并且缠绕方向被设置为使得每个凸极12的电磁体的极性彼此不同。

图4是示出应用根据本公开的线性马达的输送系统的构造的图。

线性马达的定子形成动子经过的闭环的运动路径，并且在动子所经过的多个位置处形成工作区域。动子可以在工作区域与工作区域之间以恒定速度移动。可选地，为了增加移动速度，可以在动子开始从当前工作区移动到下一工作区时加速，并且在动子到达下一工作区时减速。即，可以在工作区域之间具有加速区段、恒速区段和减速区段。

图5示出了根据本公开的实施例的模型A和模型B，在模型A中，第一构件的第一模块连续地设置，在模型B中，包括多个电枢模块的第一模块间断地设置。

沿线性马达动子的移动方向上以预定间隔设置的多个电枢模块可以被捆绑以形成一个电枢组(或第一模块)，并且多个电枢组可以被连续地或间断地布置以形成输送系统的轨迹。当永磁体的N极和S极的永磁体的节距为τ时，一个电枢组的总长度理想地为τ的偶数倍，但是如果使运动磁场的方向和电枢模块的每一相之间的绝对相位差相匹配，则奇数倍是可能的。

此时，在设置每个电枢组时，应当设置为使得各相的感应电动势(反电动势)同相。为此，当沿移动方向设置多个电枢组时，各个电枢组的第一电枢模块之间的间距(或同相的电枢模块之间的间距)应当是2*τ的n倍(n是1或更大的整数)。

图6是示出根据本公开的实施例的运输系统的图，其中第一模块连续设置，每个第一模块连接一个逆变器51，并且逆变器整体由主控制器50控制；

在图6中，每个电枢组具有单独用于驱动属于相应电枢组的每个电枢模块的线圈的逆变器。然而，由于多个电枢模块可以彼此同相，因此可以通过串联、并联或串并联地连接电枢模块的终端线来减少所使用的逆变器的数量。

图7是示出根据本公开的实施例的运输系统的图，其中第一构件的第一模块间断地布置，继电器连接到每个第一模块，并且多个第一模块由具有逆变器的主控制器控制。当然，在一些情况下，代替继电器，可以为每个电枢组单独地连接逆变器。

霍尔传感器53设置在未设置第一模块(或电枢组)的区段中，并且控制器50可以确定永磁体动子的位置，通过继电器连接下一个第一模块——动子将移动到该下一个第一模块，并且控制相应的第一模块。

图8示出了三相同步马达的电枢模块的数量与永磁体磁极的数量之间的组合关系。

在图8的表中，在永磁体磁极的数量为8的情况下，可以一起使用3、6和9个电枢模块。同样，即使在10个永磁体磁极的情况下，也可以一起使用3、6和9个电枢模块。

图9示出了操作原理，其中线性方向上的推力由线性马达中的由三个电枢模块构成的第一构件和多个永磁体组合地产生。图9示出了通过两个或更多个电枢模块和永磁体模块的组合在行进方向上产生推力的原理。例如，当两个永磁体21与三个电枢模块(10U、10V、10W)匹配时，电枢模块的三个相和永磁体的两个极可以是如图9的上部所示的组合。

在图9中，U、V、W中的每一个是在移动方向上设置的三个电枢模块10U、10V、10W的一个凸极12，并且S和N是放置在与凸极U、V和W相对应的位置处的永磁体21。

向每个电枢模块10的线圈13供应单相电流，但是在三相的情况下，可以向每个电枢模块10的线圈13施加与相邻模块相差120度的电流。

另外，如图9的上述图所示，当沿行进方向交替设置的永磁体S或N的磁极间距被设定为τ(1/2周期，180度)时，三个电枢模块10可以以对应于2/3τ(120度)的间隔设置。

当具有峰值的交流(AC)电流在正(+)方向上流过绕着位于永磁体S和N之间的凸极V缠绕的线圈、且凸极V成为N极时，具有大小对应于峰值的平方根的交流电流在负(-)方向上流经绕着凸极U和W缠绕的线圈，因此凸极U和W成为S极。因此，N极对应的凸极V与永磁体S之间产生吸引力，而凸极V与永磁体N之间产生排斥力，从而将永磁体向右移动。尽管永磁体S和N与成为S极的凸极U和W之间分别产生排斥力和吸引力，但是由于小于与N极的凸极V相对应的磁力，所以吸引力和排斥力相互抵消，因此凸极U和W不会影响永磁体的运动。

永磁体移动2/3极距，使得凸极W位于永磁体S和N之间。在该状态下，当相位提前120°的电流流经每个凸极的线圈、并且具有峰值的电流沿正方向流过围绕凸极W的线圈绕组时，凸极W变为N极。另外，具有对应于峰值的平方根的振幅的AC电流在负方向上流经绕凸极U和V缠绕的线圈，使得凸极U和V变为S极。因此，与N极对应的凸极W与永磁体S之间产生吸引力，而凸极W与永磁体N之间产生排斥力，从而将永磁体向右移动。因为小于与N极的凸极V相对应的磁力，变为S极的凸极U和W分别对永磁体S和N产生排斥力和吸引力。然而，吸引力和排斥力相互抵消。

重复上述操作以将永磁体向右移动。即，施加到电枢模块的3相电流在凸极中产生行进磁场，从而产生将磁体向右移动的推力。

在理想情况下，用于移动永磁体21的推力与凸极12与永磁体21的接触部分的表面积的总和、在移动方向上设置的电枢模块10的数量、施加到线圈13上的电流的大小、围绕凸极12缠绕的线圈13的线圈匝数以及每个永磁体21的磁力的大小成比例。

图9的第一示例示出了3相电枢模块和2极永磁体的基本组合，图9的第二示例示出了3相电枢模块和4极永磁体的组合。这两个示例具有相同的产生推力的基本原理。此外，3相电枢模块和8极永磁体的组合也是可以的。

通常，基于电枢模块的数量S和永磁体模块的数量P的组合来产生推力，电枢模块的数量S对应于马达常数的倍数，永磁体模块的数量P对应于2(N极和S极)的倍数。这里，如果电枢模块用3相电力驱动，则马达常数为3，如果电枢模块用5相电力驱动，则马达常数为5。通常使用等于或大于3的奇数编号的马达常数，并且由马达常数来确定施加到每个电枢模块的线圈的电流的相位差。

当S个电枢模块面向P个永磁体模块的区域(在电枢模块和永磁体模块之间具有一间隙)的长度(在移动方向上的长度)被称为第一构件(或初级构件)的单位长度时，仅在由多个电枢模块构成的第一构件和由多个永磁体构成的第二构件中的一个长于该单位长度时，才能够确保能够产生使动子移动的推力的有效距离。

即，仅当第一构件和第二构件的重叠部分的长度大于单位长度时(当电枢模块的数量等于或大于S或者永磁体模块的数量等于或大于P时)，才能够确保用于产生推力的有效距离，并且推力可与重叠部分的长度成比例地增加。

在行进方向上以UuU(U相组)、VvV(V相组)和WwW(W相组)的顺序将3相电流施加到第一构件的每个电枢模块10。这里，小写字母表示具有与大写字母表示的电流的相位相反的相位的电流。

由于第一构件(与第一构件的芯材料相同的铁磁物质)由不连接的独立电枢模块构成，所以如果向电枢模块供应相同的电力，则相同大小的独立磁通量流过相应的电枢模块。因此，通过电枢模块产生的推力存在很小的偏差，从而减少推力中的波动。

假定流出或进入凸极12的磁通量的分布是恒定的，通过凸极12和永磁体21的磁通量的量与凸极12的表面和永磁体21的表面彼此重叠的那部分的面积成比例。

来自电枢模块10的凸极12的磁通量、或进入凸极12的磁通量所通过的永磁体21的截面不限于矩形或平行四边形，并且可以是菱形、圆形或椭圆形，也可以是具有矩形或平行四边形的四个角的八边形。

图10示出了根据本公开的实施例的由9个电枢模块组成的第一电枢组、由6个电枢模块组成的第二电枢组和由3个电枢模块组成的第三电枢组，其用于具有相同结构的10极型永磁体单元。

每个电枢组可以被设计成等于由10极永磁体单元构成的第二构件的单位长度L(2τ*5＝10极)。

在第一电枢组中，在第二构件的单位长度L范围内以等间隔设置9个电枢模块。在第二电枢组中，以在第二构件的单位长度L范围内从第一电枢组中省略了3个电枢模块的形式设置了6个电枢模块。在第三电枢组中，以在第二构件的单位长度L范围内从第一电枢组中省略了6个电枢模块的形式设置了3个电枢模块。

即，在第二电枢组中，第二、第五和第八电枢模块以三个电枢模块的间隔从第一电枢组中移除，并且仅布置第一、第三、第四、第六、第七和第九电枢模块。并且，在第三电枢组中，仅第二、第五和第八电枢模块以三个电枢模块的间隔从第一电枢组中保留下来，并且其余的电枢模块被省略。因此，设置在第一电枢组、第二电枢组和第三电枢组中的电枢模块数量的比为3:2:1。

第一电枢组中的电枢模块之间的第一间距小于第三电枢组中的电枢模块之间的第三间距。并且，第二电枢组中的电枢模块之间的间距为第一间距和第二间距中的一个。

在本公开的线性马达中，由于为每个电枢模块缠绕单独的线圈、并且其他电枢模块不彼此影响，因此即使从以相同间隔连续设置的电枢组中移除几个电枢模块，也不存在操作问题。

即，在图10中，第一电枢组包括以m1、m2、m3、m4、m5、m6、m7、m8和m9的顺序布置在10极单元(10个永磁体)的单位长度L中的9个电枢模块。U相组的电流被供应到m1、m2和m3，V相组的电流被供应到m4、m5和m6，W相组的电流被供应到m7、m8和m9，从而产生推力以移动作为第二构件的永磁体模块。

并且，第二电枢组包括以m1、m3、m4、m6、m7和m9的顺序布置在该10极单元的单位长度L中的6个电枢模块。U相组的电流被供应到m1和m3，V相组的电流被供应到m4和m6，W相组的电流被供应到m7和m9，从而产生推力以移动作为第二构件的永磁体模块。

类似地，第三电枢组包括以m2、m5和m8的顺序布置在10极单元的单位长度L中的3个电枢模块。U相电流提供给m2，V相电流提供给m5，W相电流提供给m8，从而产生推力以移动作为第二构件的永磁体模块。

对于由相同结构的永磁体8极单元构成的第二构件的单位长度L(2τ*4＝8极)，可以一起使用由9个电枢模块构成的第一电枢组、由6个电枢模块构成的第二电枢、由3个电枢模块构成的第三电枢组。

在用于产生推力的单位长度范围内，布置在该第一电枢组中的电枢模块的数量与永磁体的磁极数量的比率可以是9:10或9:8。

图11示出了根据本公开的实施例的相同电枢组连续设置的示例，并且第二构件可与任何类型一起使用。

当每个都由九个电枢模块组成的第一电枢组连续设置时，电枢模块以相等的间隔连续设置。当连续设置每个都由六个电枢模块组成的第二电枢组时，在三个电枢模块的循环中，重复在两个连续设置的电枢模块之后省略一个电枢模块的形式。当连续设置每个都由三个电枢模块组成的第三电枢组时，在三个电枢模块的循环中，重复在设置一个电枢模块之后相继地省略两个电枢模块的形式。

图12示出了在根据本公开的实施例的第一构件不同地设置时，在加速、恒速和减速的各个速度区段中所需推力的相对大小以及各个速度区段中的速度变化。

在图12中，在A模型中，9个电枢模块的第一电枢组连续地设置，在B模型中，第一电枢组间歇地设置，并且在C模型中，按以下的顺序设置：9个电枢模块的第一电枢组、6个电枢模块的第二电枢组、3个电枢模块的第三电枢组、第二电枢组、以及第一电枢组。

如果输送系统使用A模型的线性马达，其中9个电枢模块等间隔地设置的第一电枢组连续地设置，则是理想的，因为速度变化最小；但是，移动距离越长，则所需的第一构件的成本和输送系统的总重量变得越高。

通过像B模型那样间断地设置第一电枢组，能够减少第一构件的成本升高并减轻整体重量。然而，在动子操作期间的速度变化是严重的，因此取决于应用对使用存在限制。

如图12的下方的图所示，从第一位置开始直到到达第二位置并停止的路径可以由加速区段、等速区段和减速区段组成。对于每个区段，所需推力根据区段的速度类型而变化。在加速区段中需要用于加速的相对大的推力，在等速区段中几乎不需要推力，而在减速区段中需要在相反方向上的相对大的推力。换言之，所需推力的相对大小取决于区段所需的速度而变化。

在图12的下方的曲线图中，A模型的曲线图对应于线性马达随时间的理想速度。然而，在B模型的曲线图中，在加速区段、等速区段和减速区段中出现过冲和下冲，使得动子在减速和加速时颤动。

因此，在加速区段和减速区段中，可以布置第一电枢组——其中电枢模块等间隔地设置而不省略电枢模块、从而产生大的推力。由于在恒速区段中几乎不需要推力，所以可以布置在电枢模块之间具有最长距离的第三电枢组。并且，第二电枢组可以布置在加速区段与等速区段之间、以及等速区段与减速区段之间。

即，在本公开中，通过根据区段中所需的速度(或所需的推力)在电枢模块之间连续地设置具有不同间隔的电枢组，可以有效地利用资源，可以降低成本和重量，并且可以减小与目标速度的误差。

在图12中，第一构件以第一电枢组->第二电枢组->第三电枢组->第二电枢组->第一电枢组的顺序设置。然而，第一构件可以以第一电枢组->第三电枢组->第一电枢组的顺序设置，而删除第二电枢组；或者以第一电枢组->第二电枢组->第一电枢组的顺序设置，而删除第三电枢组。

图13示出了当采用图12的B模型作为第一构件时通过增加动子的长度来减小速度误差的实施例。

在电枢组的长度和永磁体模块的长度相同的假设下，对图12中的下方的图进行模拟。在B模型的情况下，可能存在更多的速度误差，因为在两个相邻的电枢组之间没有推力。

当由9个电枢模块组成的第一电枢组如图12的B模型所示间歇设置时，可以使作为第二构件的永磁体模块的长度大于第一电枢组的长度，由此使得即使当第二构件的中心经过相邻的两个第一电枢组之间时，第二构件的两端的部分也与两个第一电枢组重叠，如图13所示。例如，通过将第二构件配置为永磁体20磁极单元，可以减小与目标速度的差异。

图14是示出根据本公开的另一个实施例的第一构件的设置的图，其中针对每个速度区段设置的电枢模块具有不同数量的凸极。

本公开的线性马达的特征在于，可以自由选择和设计沿垂直于行进方向的方向布置的永磁体模块的数量。图1中有四个永磁体模块20，图2中有一个永磁体模块20，图3中有两个永磁体模块20。即使使用三个永磁体模块20，也可以通过相同的原理配置线性马达。

如图14所示，在需要大推力的加速区段和减速区段中，作为第一构件的一部分，设置由四个凸极组成的电枢模块，以便驱动所有三个永磁体模块。在需要中间推力的区段中，作为第一构件的一部分，设置由三个凸极组成的电枢模块，以便驱动两个永磁体模块。在需要小推力的区段中，作为第一构件的一部分，设置由两个凸极组成的电枢模块，以便仅驱动一个永磁体模块。

图14示出了改变用于每个区段的电枢模块的凸极的数量以控制可被驱动的永磁体模块的数量的示例。通过将图14的实施例与图12的C模型相结合，不仅可以调整可以被驱动的永磁体模块的数量，而且可以不同地调整包括在与永磁体模块的长度(或电枢模块之间的距离)相对应的区段中的电枢模块的数量。

通过将构成第一构件的第一模块配置成各种类型、并且将它们连续地设置成与速度或推力匹配，可以在减少第一构件的成本增加的同时使速度变化最小化，并且可以减少输送系统的总重量。

在使用本公开的线性马达的输送系统中，由于第一构件和第二构件在除了用于引导行进的引导部之外的任何区段中都不具有不必要的机械干涉，因此耐久性良好并且产品寿命较长。

下面简要和清楚地描述本公开的线性马达和输送系统的各种实施例。

根据本公开的实施例的线性马达可以包括：第一构件，该第一构件包括多个电枢模块，每个电枢模块包括磁芯和线圈，该磁芯包括两个或更多个突出部，该线圈缠绕在该磁芯上并且单相的电流流过线圈；以及第二构件，该第二构件包括至少一个磁体模块，该磁体模块包括多个磁极，这些磁极在移动方向上交替并且被设置在两个相邻突出部之间，具有预定相位差的功率被供应至每个电枢模块的线圈，使得通过将P数量个永磁体用作一个单元以及将所述电枢模块设置在与第一长度相对应的区段中来产生取决于运动磁场的推力，P数量个永磁体是2的倍数，所述P数量个永磁体在所述第一长度中沿移动方向排列，该第一构件可以是固定的并且由该第二构件构成的可移动构件通过所产生的推力来移动。并且，沿着移动方向，在被布置在第一区段中的第一电枢模块之间的第一间隔不同于在被布置在该第一区段之后的第二区段中的第二电枢模块之间的第二间隔。

在一个实施例中，设置在第二区间之后的第三区间中的第三电枢模块之间的第三间隔可以与第一间隔相同。

在一个实施例中，第二间隔可以大于第一间隔。

在一个实施例中，第一区段和第三区段可以是可移动构件的速度改变的区段，并且第二区段可以是可移动构件的速度恒定的区段。

在实施例中，第四区段和第五区段可以分别被布置在该第一区段与该第二区段之间以及该第二区段与该第三区段之间，并且被布置在该第四区段和第五区段中的第四电枢模块之间的间隔可以是该第一间隔和该第二间隔中的一个。

在一个实施例中，被布置在与该第一区段中的该第一长度相对应的区段中的第一电枢模块的数量，被布置在与该第四区段中的该第一长度相对应的区段中的该第四电枢模块的数量，以及被布置在与该第二区段中的该第一长度相对应的区段中的该第二电枢模块的数量的比率可以是3:2:1。

在实施例中，9个第一电枢模块在与该第一区段中的该第一长度相对应的区段中可以按以下顺序设置：1-1m，1-2m，1-3m，1-4m,1-5m，1-6m，1-7m，1-8m，1-9m，U相组的电流可以被供应给1-1m、1-2m和1-3m，V相组的电流可以被供应给1-4m、1-5m和1-6m，且W相组中的电流可以被供应给1-7m、1-8m和1-9m。6个第四电枢模块在与该第四区段中的第一长度相对应的区段中可以按以下顺序设置：4-1m，4-3m，4-4m，4-6m，4-7m和4-9m，U相组的电流可以被供应给4-1m和4-3m，V相组的电流可以被供应给4-4m和4-6m，且W相组中的电流可以被供应给4-7m和4-9m。3个第二电枢模块在与该第二区段中的第一长度相对应的区段中可以按以下顺序设置：2-2m，2-5m和2-8m，U相组的电流可以被供应给2-2m，V相组的电流可以被供应给2-5m，且W相组中的电流可以被供应给2-8m。

在实施例中，被布置在与该第一区段中的第一长度相对应的区段中的第一电枢模块的数量M与P之间的关系可以是M:P＝9:(9±1)。

在实施例中，该第一电枢模块的磁芯中包括的突出部的第一数量和第二电枢模块的磁芯中包括的突出部的第二数量可以彼此不同。

在一个实施例中，被布置在位于第二区段之后的第三区段中的第三电枢模块的磁芯中所包括的突出部的第三数量可以等于第一数量并且大于第二数量。

根据本公开的另一实施例的运输系统可以包括：上述线性马达；接地基部，该第一构件固定在该地面基部上，并且轨道安装在接地基部上；动子基部，该第二构件固定到该动子基部；以及引导件，该引导件安装在该动子基部上并且联接到该轨道上。

在整个说明书中，本领域的技术人员应当理解，在不脱离本公开的技术原理的情况下，各种改变和修改是可能的。因此，本公开的技术范围不限于本说明书中的详细描述，而应由所附权利要求的范围限定。