線性電動機的電樞及線性電動機的製作方法

2023-07-28 10:40:31 5

專利名稱：線性電動機的電樞及線性電動機的製作方法
技術領域：
本發明涉及線性電動機的電樞及線性電動機。
背景技術：
在線性電動機的電樞中，以實施高密度的繞組卷繞為目的，採用在各自分割出的磁極齒上卷繞繞組，並將各磁極齒連結的鐵心構造。當前，在連結各磁極齒時，使用如下幾種方法，即，利用設置在各磁極齒上的凹部和凸部的嵌合進行結合，利用燕尾槽和結合部件的嵌合進行結合，或者，利用設置在磁極齒背面上的結合部和連結部件的焊接進行結合(例如，參照專利文獻I)。專利文獻I :日本特開2007 - 185033號公報

發明內容
在上述現有的線性電動機中，在組裝電樞時，各個磁極齒的結合部位較多，特別地，在磁極齒上設置有由凹部和凸部、或燕尾槽和結合部件(燕尾式)構成的卡合部而進行結合時，需要將卡合部以滑動方式嵌合插入而進行結合，從而組裝操作性差。另外，磁極齒通常是將衝裁得到的電磁鋼板在深度方向上層疊而製作出的。因此，如果為了增大電動機容量而使磁極齒的深度增加，則電磁鋼板的層疊厚度增加，從而由於層疊引起的磁極齒的傾斜或由於卡合部的尺寸的波動產生的誤差，組裝性變得更差。在此，磁極齒的深度方向是指與下述兩個方向正交的方向，即，與定子相對的面的方向及電動機驅動方向。並且，在齒背面上焊接有連結部件的情況下，由於焊接產生的熱量使連結部件發生彎曲，從而導致組裝精度變差。而且，由於焊接花費時間，因此生產性差。並且，存在下述問題，即，由於附加連結部件，從而成為導致電樞的外形尺寸(高度尺寸)增加或重量增大的主要原因。本發明就是鑑於上述情況而提出的，其目的在於得到線性電動機的電樞及線性電動機，其即使在由磁極齒的層疊引起的尺寸誤差較大的情況下，組裝精度也不易受到影響，且組裝操作性良好。為了解決上述課題並實現目的，本發明是一種用於線性電動機可動件的電樞，該電樞具有多個磁極齒，在該多個磁極齒上卷繞有驅動線圈，並且該多個磁極齒沿驅動方向排列配置，該電樞的特徵在於，具有將多個磁極齒分別連結的管狀的連結部件，磁極齒在與定子相對的面的相反側，以與相鄰的其他磁極齒抵接的方式具有軛部，在該軛部上作為卡合部設置有在垂直於與定子相對的面的方向及驅動方向這兩者的方向上延伸的槽，連結部件與多個磁極齒各自的卡合部的壁面密接。發明的效果本發明所涉及的線性電動機的電樞及線性電動機，其對應於磁極齒的卡合部的形狀使管狀的連結部件與該卡合部密接，因此，能夠以不易受到磁極齒的尺寸誤差(由電磁鋼板的層疊等引起的尺寸誤差)的影響的方式將磁極齒連結。另外，無需進行卡合部之間的嵌合或焊接，從而實現能夠提高生產效率的效果。


圖I是表示本發明所涉及的線性電動機的實施方式I的結構的圖。圖2是表示線性電動機的結構的主視圖。圖3是表示磁極齒正面的連結部件的卡合部的圖。圖4是表示將磁極齒排列配置，並通過連結部件連結一體化的工序的斜視圖。圖5是表示對連結部件的內部加壓，將連結部件和磁極齒連結固定的工序的側視圖。圖6是磁極齒正面中的連結固定時的軛部的放大圖。·圖7是表示本發明所涉及的線性電動機的實施方式2的結構的斜視圖。圖8是表示將磁極齒排列配置，並通過連結部件連結一體化的工序的斜視圖。圖9是連結部件和磁極齒的卡合部的放大圖。圖10是表示本發明所涉及的線性電動機的實施方式3的結構的斜視圖。圖11是表示將磁極齒排列配置，並通過連結部件連結一體化的工序的斜視圖。圖12是連結部件和磁極齒的卡合部的放大圖。圖13是表示本實施方式所涉及的線性電動機的磁極齒的詳細構造的圖。圖14是表示使磁極齒的軛部端面相對於齒凸出的方向傾斜地形成的旋轉型電動機的組裝工序的斜視圖。圖15是表示使磁極齒的軛部端面相對於齒凸出的方向傾斜地形成的旋轉型電樞構造的斜視圖。
具體實施例方式下面，基於附圖，對本發明所涉及的線性電動機的電樞及線性電動機的實施方式詳細地說明。此外，本發明並不限定於這些實施方式。實施方式I圖I是表示本發明所涉及的線性電動機的實施方式I的結構的圖，(a)是俯視圖，(b)是沿(a)的Ib-Ib線的剖視圖。圖2是表示線性電動機的結構的主視圖。圖3是表示磁極齒正面中的連結部件的卡合部的圖。圖4是表示將磁極齒排列配置，並通過連結部件連結一體化的工序的斜視圖。圖5是表示對連結部件的內部加壓，將連結部件和磁極齒連結固定的工序的側視圖。圖6是磁極齒正面中的連結固定時的軛部的放大圖，Ca)表不塑性變形前的狀態，(b)表示塑性變形後的狀態。在圖I (a)、(b)中，線性電動機I由定子2和電樞3構成。定子2由板狀的定子軛21和多個永磁體22、23構成，該板狀的定子軛21沿電動機驅動方向(圖中的雙箭頭方向)延伸，該多個永磁體22、23按照在定子軛21上沿電動機驅動方向以規定的間隔交替地改變極性的方式配置。電樞3由多個磁極齒31、繞組32和連結部件33構成，該多個磁極齒31與定子2的永磁體22、23隔開規定間隔，並沿電動機驅動方向排列配置，該繞組32是卷繞在各磁極齒31上的驅動線圈，該連結部件33由將多個磁極齒31連結一體化的金屬管形成。在圖I (b)中，紙面上的磁極齒31的上部成為軛部31b，從軛部31b向下方凸出而形成齒部31c，在各齒部31c的周圍卷繞有繞組32。如圖3所示，在各磁極齒31的軛部31b的背面，在規定位置上，沿磁極齒31的深度方向(在圖I (b)中為與紙面垂直的方向),形成有由圓弧狀剖面的槽構成的卡合部31a,另外，圓弧的中心位置位於與背面相距距離B的位置處。因此，槽的開口部(開口尺寸A)的尺寸小於圓弧直徑(槽的最大寬度)。另外，連結部件33由金屬管形成，從與定子2相對的面的方向觀察時，具有迂迴(meander)形狀(在此是直線狀的部分與曲線狀的部分交替連接而成的形狀)，並且，在全長的範圍內形成連續的中空形狀。如圖2所示，連結部件33的與磁極齒31的卡合部，是連結部件33成為直線狀的 範圍的一部分(區間C)，連結部件33的卡合部沿磁極齒31的卡合部的全長進行卡合，連結部件33通過塑性變形而使得外形擴大，由此，多個磁極齒31連結一體化。對本實施方式所涉及的線性電動機I的電樞3的組裝方法進行說明。首先，分別在各磁極齒31上卷繞繞組32。並且，如圖4所示，通過分別使各磁極齒31的軛部31b的端面之間抵接而將各磁極齒31排列。通過以上述方式排列，各磁極齒31的軛部31b的背面的與連結部件33的卡合部31a成為排列後的狀態。然後，如圖5所示，將連結部件33插入至排列後的卡合部31a中，將可封堵卡合部31a的開口部的齒固定用夾具4按壓在軛部31b的背面上之後，在連結部件33的前端部連接加壓裝置5，並向連結部件33的管內部送入液體或氣體而進行加壓，使連結部件33塑性變形，使磁極齒31的卡合部31a的槽與連結部件33的外周密接。通過使連結部件33與卡合部31a的槽內表面密接，從而使各磁極齒31經由連結部件33連結一體化，完成電樞3。在此，對圖4所示的塑性變形的要點進一步詳細地說明。為了使連結部件33可插入至磁極齒31的卡合部31a中，如圖6 (a)所示，需要將插入的連結部件33的塑性變形前的外徑尺寸D設為比卡合部31a的開口尺寸A小。並且，通過將連結部件33插入至卡合部31a中後，向內部送入液體或氣體而進行加壓，使連結部件33塑性變形，從而如圖6 (b)所示，連結部件33的塑性變形後的外徑E變得比卡合部31a的開口尺寸A大，因此，塑性變形後使卡合部31a與連結部件33固定。此時，利用圖6 (b)中未圖示的夾具4，封堵磁極齒31的卡合部31a的開口部，因此，即使連結部件33由於內部加壓而發生塑性變形，也不會從磁極齒31的軛部31b的背面凸出，從而確保磁極齒31的軛部31b的背面的表面精度。另外，優選在連結部件33的前端部33a上實施用於安裝加壓裝置5或封堵前端部33a的部件的加工。例如是攻絲(tap)加工或設置用於插入塞子(plug)等的形狀的加工。另外，通過使前端部33a中的一方原本就是閉口的，從而無需進行使與裝置連接側的如端相反側的如端部33a閉口的工序，進一步提聞組裝性。如上所述，根據本實施方式，使由I根金屬管形成的連結部件33與設置於各磁極齒31的軛部31b的背面上的卡合部31a密接，通過一次加壓工序將多個磁極齒31連結一體化，因此，大幅度縮短組裝的生產節拍時間。另外，由於連結部件33對應於卡合部31a的形狀發生塑性變形，因此，即使在磁極齒31存在尺寸誤差的情況下，也能夠不受誤差的影響而進行連結。而且，成為連結部件33與磁極齒31的背面部一體化的構造，因此不會由於安裝連結部件33而使電樞3的高度方向的尺寸增加。並且，連結部件33是中空的管狀，因此能夠抑制由於附加連結部件33而導致的電樞3的重量的增大量。並且，連結部件33在塑性變形後也維持中空形狀，因此，如果將具有循環泵等的循環系統連接在連結部件33的兩端，則通過在中空部中循環冷卻液，無需另設冷卻液循環用流路即可實現電動機的冷卻效果。即，從連結部件33的一個前端部33a向管內送入冷卻液，而從另一個前端部33a回收經過了連結部件33的內部的冷卻液，由此,能夠冷卻電樞
3。此外，並不限定於使用冷卻液實現的液體冷卻，即使是通過循環空氣或氣體而進行的氣體冷卻，也可以實現同樣的冷卻效果。在將循環系統與連結部件33連接的情況下，由於不能使前端部33a原本就是閉口的，因此在加壓時插入塞子等進行封堵即可。另外，在連結部件的管長較長的情況下(例如，深度方向的尺寸較大的情況下)，如果根據位置的不同而使管的內外徑及管的厚度變化，則能夠使加壓時的管內部的壓力均勻化，並能夠使連結部件與卡合部更可靠地密接。例如，越是靠近與加壓裝置連接的端部的那一側，使管的內外徑越小或使管的厚度越厚，越是遠離加壓裝置的那一側的端部，使管的內·外徑越大或使管的厚度越薄，由此，使塑性變形後的管的外徑均勻，而不依賴於與加壓裝置的距離，可以抑制密接程度的波動。此外，在此列舉了將迂迴形狀的連結部件33從與定子2相對的面的方向插入至槽狀的卡合部31a中的情況，但連結部件為S字狀(一個半往返的迂迴)的情況下，卡合部也可以不是槽狀。具體來說，將直線狀或J字狀的金屬管穿過磁極齒後，以使磁極齒位於成為S字的正中央的直線狀部分上的方式將金屬管彎曲而作為S字狀的連結部件，然後，將兩端的直線狀的部分從深度方向向磁極齒的孔狀的卡合部插入即可。如上所述，可以利用S字狀的連結部件連結具有孔狀的卡合部的三個磁極齒。實施方式2圖7是表示本發明所涉及的線性電動機的電樞的實施方式2的結構的斜視圖。圖8是表示將磁極齒排列配置，並通過連結部件連結一體化的工序的斜視圖。圖9是連結部件和磁極齒的卡合部的放大圖，Ca)表示磁極齒單體，(b)表示連結部件的塑性變形前的狀態，(C)表示連結部件的塑性變形後的狀態。在各圖中，對與上述實施方式I相同的結構要素標註相同的標號並省略說明。構成實施方式2所涉及的線性電動機的電樞3的、磁極齒31的軛部31b，在各磁極齒31抵接的端面上具有由圓弧狀剖面的槽31d構成的卡合部。另外，槽31d的剖面的中心位於與端面相距距離F的位置處。因此，槽31d的開口尺寸G成為比圓弧直徑(槽的最大寬度H)小的尺寸。另外，用於對磁極齒31進行密接固定的連結部件331由梳狀的金屬管形成。在連結部件331的前端的開口部331a上，實施用於安裝加壓裝置的加工，或實施用於安裝下述部件的加工，該部件用於封堵前端部331a。通過分別使各磁極齒31的軛部31a的端面之間抵接而將各磁極齒31排列。然後，向由於各磁極齒31抵接而使槽31d相向形成的軛部31b的葫蘆狀的孔31e中插入梳狀的連結部件331的齒部331b，從連結部件331的前端的開口部331a對內部加壓，塑性變形至與孔31e相同的形狀，由此，連結部件331起到楔子的作用而將各磁極齒31連結一體化。連結部件331為梳狀，因此，即使不露出槽的開口部，也可以從磁極齒31的深度方向插入至卡合部中。如上所述，本實施方式所涉及的線性電動機的電樞3，由於具有如下構造，S卩，通過使2個磁極齒31抵接而使槽31d相向形成I個孔31e，因此，可以將連結部件331的全長縮短大致與磁極齒31的深度相對應的量，可以實現部件的成本降低。例如，在將連結部件形成為迂迴形狀的情況下，在實施方式I的結構中，為了連結6個磁極齒31，需要設為3個往返的迂迴(參照圖4)。與其相對，在本實施方式的結構中，可以利用2個半往返的迂迴，連結6個磁極齒31。即，可以用連結部件的一個直線狀的部分連結兩個電極齒，因此，可以縮短連結部件的全長。另外，在上述實施方式I所涉及的線性電動機的電樞中，需要將連結部件33構成 為連續的金屬管，但在本實施方式所涉及的線性電動機的電樞3中,在一個磁極齒31上設置有兩個卡合用的槽，因此，即使連結部件331是分割開的，也可以將多個磁極齒31連結一體化。例如，可以將連結部件331替換為U字形狀的多個金屬管。通過分割連結部件，在排列的磁極齒31的數量變化的情況下，僅通過變更連結部件的使用數量就可以應對。即，在磁極齒的排列數量變化的情況下，也可以沿用連結部件，可以實現部件數量的削減。另外，也可以實現與上述實施方式I相同的效果，但省略關於這方面的重複說明。實施方式3圖10是表示本發明所涉及的線性電動機的電樞的實施方式3的結構的斜視圖。圖11是表示將磁極齒排列配置，並通過連結部件連結一體化的工序的斜視圖。圖12是連結部件和磁極齒的卡合部的放大圖，Ca)表示磁極齒單體，(b)表示連結部件的塑性變形前的狀態，(C)表示連結部件的塑性變形後的狀態。在各圖中，對與上述實施方式1、2相同的結構要素標註相同的標號並省略說明。對於構成實施方式3所涉及的線性電動機的電樞3的、磁極齒31的軛部31b，在軛部31b的電動機驅動方向的一側的端面上，在層疊方向上隔開一定的距離交替地配置有圓弧狀剖面的槽31d和具有孔31g的圓筒狀的凸起31f。在另一側的端面上，以與上述一側的端面相反的排列方式配置有槽31d及凸起31f。另外，凸起31f的圓筒的中心位於與磁極齒31的端面相距距離I的位置處，在使相鄰的磁極齒31的軛部31抵接的情況下，相鄰的磁極齒31之間的凸起31f的圓筒的中心位置是偏心的。另外，用於對磁極齒31進行密接固定的連結部件332由U字狀的金屬管構成。連結部件332的一個前端部332a是開口的，實施了用於安裝加壓裝置的端部加工。連結部件332的另一個前端部332a是閉口的。通過分別使各磁極齒31的軛部31b的端面之間抵接而將各磁極齒31排列。此時，與燕尾槽不同，僅通過將端面之間對接，凸起31f和槽31d卡合。由此，在磁極齒31之間的邊界上，各個磁極齒31的凸起31f交替地配置而形成孔31g大致連通的卡合部。然後，在卡合部中，向大致連通的各磁極齒31的孔31g中插入U字狀的連結部件332，從連結部件332的前端的開口部332a向內部加壓，塑性變形至與孔31g相同的形狀，由此，連結部件332的外周與孔31g密接固定，各磁極齒31連結一體化。與實施方式2同樣地，可以在連結部件332的一個直線狀的部分連結兩個電極齒31，因此，可以縮短多個連結部件332的總長度。圖13是表示本實施方式所涉及的線性電動機的電樞3的磁極齒31的詳細構造的圖。各磁極齒31是由在深度方向上具有一定長度的小磁極齒311重疊而形成的結構，小磁極齒311的軛部311a，在抵接的端面中的一方上具有由圓弧狀剖面的槽31d構成的卡合部，在另一方上具有帶有孔31g的圓筒狀凸起31f。磁極齒31通過以下述方式在齒的層疊方向上排列小磁極齒311而構成，S卩，槽31d和凸起31f以一定的長度在深度方向上交替地配置的方式。如上所述，通過將凸起31f和槽31d卡合,形成孔31g大致連通的卡合部。在本實施方式中，對於磁極齒31的卡合部的孔31g，抵接的磁極齒31之間的凸起31f的圓筒的中心位置是偏心的。由此，如果連結部件332塑性變形，則在偏心的各卡合部31f的圓筒的中心位置重合的方向上產生力，在各磁極齒31中，抵接的磁極齒31之間相互拉拽，軛部31b的端面之間密接。磁齒31之間密接而使間隙減小，因此，可以抑制磁阻增加，還可以提高組裝精度。另外，也可以實現與上述實施方式1、2相同的效果，但省略關於這方面的重複說明。 在上述實施方式I至3中，對電樞3進行直線運動的線性電動機的構造進行了說明，但如圖14所示，通過相對於齒凸出的方向傾斜地形成磁極齒31的軛部31b的端面，並利用連結部件333將其連結，從而如圖15所示，可以實現進行旋轉運動的線性電動機的電樞3，實現與上述相同的效果。另外，在上述各實施方式中，列舉了使連結部件塑性變形而與卡合部(槽或孔)的壁面密接的結構，但只要能夠使連結部件與卡合部的壁面密接，也可以使用其他的方法。例如，可以通過熱裝使連結部件與卡合部密接。工業實用性如上所述，本發明所涉及的線性電動機的電樞及線性電動機適用於工作機械或半導體製造裝置等工業用機械的軸進給或輸送中。標號的說明I線性電動機2 定子3 電樞4 夾具5加壓裝置21定子軛22、23 永磁體31磁極齒31a卡合部31b、31 Ia 軛部31c、331b 齒部3Id 槽31e、31g 孔31f 凸起32 繞組33、331、332、333 連結部件
33a、331a、332a 前端部 311小磁極齒
權利要求
1.一種線性電動機的電樞，該電樞具有多個磁極齒，用於線性電動機的可動件，在該多個磁極齒上卷繞有驅動線圈，並且該多個磁極齒沿驅動方向排列配置， 該線性電動機的電樞的特徵在於， 具有將所述多個磁極齒分別連結的管狀的連結部件， 所述磁極齒在與定子相對的面的相反側，以與相鄰的其他磁極齒抵接的方式具有軛部，在該軛部上作為卡合部設置有在垂直於與所述定子相對的面的方向及所述驅動方向這兩者的方向上延伸的槽， 所述連結部件與所述多個磁極齒各自的所述卡合部的壁面密接。
2.根據權利要求I所述的線性電動機的電樞，其特徵在於， 所述卡合部的開口尺寸比最大寬度小。
3.根據權利要求I或2所述的線性電動機的電樞，其特徵在於， 所述卡合部在與相鄰的其他磁極齒的抵接面上，以與該其他磁極齒所具有的所述卡合部相向連通的方式設置， 所述連結部件橫跨兩個磁極齒的相向連通的所述卡合部，與所述卡合部各自的壁面密接。
4.一種線性電動機的電樞，該電樞具有多個磁極齒，用於線性電動機的可動件，在該多個磁極齒上卷繞有驅動線圈，並且該多個磁極齒沿驅動方向排列配置， 該線性電動機的電樞的特徵在於， 具有將所述多個磁極齒分別連結的管狀的連結部件， 所述磁極齒是排列多個小磁極齒而構成的，該多個小磁極齒具有軛部，該軛部在一側的端部上具有設置有孔的凸部，在另一側端部上具有可與所述凸部卡合的凹部，該軛部位於與定子相對的面的相反側，並與相鄰的其他磁極齒抵接，所述多個小磁極齒是按照以垂直於與所述定子相對的面的方向及所述驅動方向這兩者的方向作為所述孔的軸向，並且所述凸部和所述凹部交替地並列的方式排列的， 所述連結部件貫穿相鄰的磁極齒的所述凸部和所述凹部卡合而形成的卡合部各自的所述孔，並與該卡合部的孔的壁面密接。
5.根據權利要求4所述的線性電動機的電樞，其特徵在於， 與設置有所述凸部的面相比，所述卡合部的孔的剖面的中心位於該凸部的前端側。
6.根據權利要求I至5中任一項所述的線性電動機的電樞，其特徵在於， 所述連結部件通過由於管內壓力而產生的塑形變形，與所述卡合部的所述槽或所述孔的壁面密接。
7.根據權利要求I至6中任一項所述的線性電動機的電樞，其特徵在於， 所述連結部件是迂迴形狀。
8.根據權利要求I至6中任一項所述的線性電動機的電樞，其特徵在於， 所述連結部件是梳狀。
9.根據權利要求3至6中任一項所述的線性電動機的電樞，其特徵在於， 所述連結部件是U字形狀。
10.根據權利要求I至9中任一項所述的線性電動機的電樞，其特徵在於， 還具有從所述連結部件的一端向管內送入冷卻液，並從所述連結部件的另一端將經過了該連結部件的內部的所述冷卻液回收的單元。
11.根據權利要求I至10中任一項所述的線性電動機電樞，其特徵在於， 在所述連結部件的端部上實施用於安裝其他部件的加工。
12.根據權利要求I至9中任一項所述的線性電動機的電樞，其特徵在於， 所述連結部件的端部除了一端以外是閉口的。
13.—種線性電動機，其具有定子、以及權利要求I至12中任一項所述的線性電動機的電樞，該定子具有多個永磁體，該多個永磁體按照沿該電樞的驅動方向以規定的間隔交替地改變極性的方式配置。
全文摘要
得到一種線性電動機的電樞及線性電動機，其即使在由磁極齒的層疊引起的尺寸誤差較大的情況下，組裝精度也不易受到影響，且組裝操作性良好。電樞(3)具有多個磁極齒(31)，用於線性電動機(1)的可動件，在該多個磁極齒(31)上卷繞有繞組(32)，且該多個磁極齒(31)沿驅動方向排列配置，該電樞(3)具有將多個磁極齒(31)分別連結的管狀的連結部件(33)，磁極齒(31)在與定子(2)相對的面的相反側，以與相鄰的其他磁極齒(31)抵接的方式具有軛部(31b)，在該軛部(31b)上作為卡合部(31a)設置有在垂直於與定子(2)相對的面的方向及驅動方向這兩者的方向上延伸的槽，連結部件(33)與多個磁極齒(31)各自的卡合部(31a)的壁面密接。
文檔編號H02K41/03GK102971948SQ20108006792
公開日2013年3月13日 申請日期2010年7月6日 優先權日2010年7月6日
發明者高石陽介, 仲興起 申請人:三菱電機株式會社