CN102857066A - 直线电动机的层叠铁心及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种即使在扩大了齿部的顶端的加宽部的宽度尺寸的情况下，也能谋求材料成品率的提高和扭矩性能的改善的直线电动机的层叠铁心以及直线电动机用层叠铁心的制造方法。背轭部和齿部中的任意一者由交替地层叠具有齿卡合凸部的钢板和不具有齿卡合凸部的钢板而成的第一层叠加工部件构成，背轭部和齿部中的任意另一者由交替地层叠具有齿卡合凹部的钢板和不具有齿卡合凹部的钢板而成的第二层叠加工部件构成，以上述第一层叠加工部件和第二层叠加工部件各自的齿卡合凸部和齿卡合凹部相互嵌合的方式层叠配置该第一层叠加工部件和第二层叠加工部件。

Description

直线电动机的层叠铁心及其制造方法

技术领域

本发明涉及谋求层叠铁心的材料成品率和特性改善的直线电动机的层叠铁心及其制造方法，特别是涉及改善了层叠加工时的钢板部件的装配性和材料处理性的直线电动机的层叠铁心及其制造方法。

背景技术

直线电动机包括可动元件和定子，可动元件通过连续设置多个卷绕有驱动线圈的磁极齿而形成，定子与该可动元件隔有规定的间隙地相对设置，通过在行进方向上排列互不相同的极性的永久磁铁而形成，通过对上述驱动线圈励磁，由产生的行进磁场给予可动元件推力，利用该推力输送装载于可动元件上的被输送物。

上述可动元件是通过层叠多张以规定的间距形成有切槽的梳齿状的磁性铁板而形成的，但是在其制造时，有在驱动线圈的组装的关系上，对每个磁极齿分开地组装驱动线圈而构成的可动元件(例如，参照专利文献1)、设有能弯曲地连结各磁极齿的至少一对缘部彼此的连结部件的可动元件(例如，参照专利文献2)等。

专利文献1：日本特开2000-217334号([权利要求1]、图1等)

专利文献2：日本专利第3428486号([权利要求1]、图7等)

一般而言，构成上述层叠铁心的磁极齿的形状包括背轭部和从该背轭部突出的齿部，由一张磁性钢板通过冲裁而制造该背轭部和齿部。该冲裁以两张板为1组而进行冲裁。即，两张冲板以第二张冲板的齿部位于第一张冲板的齿部之间的方式，彼此反向且错开间距地被冲裁。

可是，为了降低扭矩脉动并提高扭矩性能，在扩大了齿部顶端的加宽部的宽度尺寸(减小了切槽开口宽度)的情况下，变得无法在第一张冲板的齿部之间配置第二张冲板的齿部，存在材料成品率降低这样的问题。相反地说，为了在第一张冲板的齿部之间配置第二张冲板的齿部，齿部顶端的加宽部的宽度尺寸被限制，妨碍扭矩特性的改善。

发明内容

本发明就是为了解决上述那样的问题点而提出的，其提供一种即使在扩大了齿部的顶端的加宽部的宽度尺寸的情况下，也能谋求材料成品率的提高和扭矩性能的改善的直线电动机的层叠铁心以及直线电动机用层叠铁心的制造方法。

本发明的直线电动机的层叠铁心，通过将多个由背轭部和齿部构成的磁极齿芯片以使相互邻接的齿部大致平行的方式呈直线状排列而构成，上述磁极齿芯片在如下的状态下被层叠加工，所述状态为：以在形成于上述邻接的齿部之间的空间中反向配置另一相同形状的磁极齿芯片的齿部的方式呈直线状排列多个上述磁极齿芯片，其特征在于，经过了上述层叠加工的磁极齿芯片分别在其背轭部和齿部相互分离的状态下被层叠配置，上述分离的背轭部和齿部由第一层叠加工部件和第二层叠加工部件构成，所述第一层叠加工部件在上述分离的背轭部和齿部中的任意一方上交替地层叠具有齿卡合凸部的钢板和不具有齿卡合凸部的钢板而形成；所述第二层叠加工部件在上述背轭部和齿部中的任意另一方上交替地层叠具有齿卡合凹部的钢板和不具有齿卡合凹部的钢板而形成，以使上述第一层叠加工部件和第二层叠加工部件各自的齿卡合凸部和齿卡合凹部相互能够嵌合的方式相向地配置所述第一层叠加工部件和第二层叠加工部件。

此外，本发明提供一种直线电动机的层叠铁心的制造方法，所述直线电动机的层叠铁心通过将多个由背轭部和齿部构成的磁极齿芯片以使相互邻接的齿部大致平行的方式呈直线状排列而构成，两个磁极齿芯片在从彼此相反的方向嵌合配置的状态下被层叠加工，其特征在于，

所述直线电动机的层叠铁心的制造方法包括：

第一工序，在使由背轭部构成的主部第一芯片和由齿部构成的副部第一芯片彼此离开的状态下进行冲裁；

第二工序，在使在背轭部和齿部中的任意一方上具有齿卡合凸部的主部第二芯片、和在背轭部和齿部中的任意另一方上具有齿卡合凹部的副部第二芯片彼此离开的状态下进行冲裁；

第三工序，在保持在上述第一工序中被冲裁了的芯片和在上述第二工序中被冲裁了的芯片各自的主副之间的离开关系的状态下，交替地层叠配置所述在上述第一工序中被冲裁了的芯片和所述在上述第二工序中被冲裁了的芯片；

第四工序，对上述从相互相反方向嵌合配置的各个磁极齿芯片进行上述工序，在该状态下将各个磁极齿芯片的各个层叠钢板部件结合起来、一体化；以及

第五工序，使被一体化了的各层叠钢板部件的相互相对的上述齿卡合凸部和齿卡合凹部嵌合，形成磁极齿芯片。

在本发明的直线电动机的层叠铁心及其制造方法中，因为背轭部和齿部中的任意一方由层叠具有齿卡合凸部的钢板和不具有齿卡合凸部的钢板而成的第一层叠加工部件构成，背轭部和齿部中的另一者由层叠具有齿卡合凹部的钢板和不具有齿卡合凹部的钢板而成的第二层叠加工部件构成，所以能够在以在形成于邻接的齿部之间的空间中配置另一相同形状的齿部的方式反向呈直线状排列多个磁极齿的状态下进行层叠加工，最终通过将上述第一层叠加工部件和第二层叠加工部件各自的齿卡合凸部和齿卡合凹部彼此嵌合而能够使所述第一层叠加工部件和第二层叠加工部件一体化，具有在提高材料成品率和生产率的同时能够实现具有高扭矩性能的层叠铁心的效果。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式一的直线电动机的剖视图。

图2是表示本发明的实施方式一的芯构件的层叠加工状态的俯视图。

图3是表示构成图2的层叠铁心的第一芯片的冲压加工状态的局部俯视图。

图4是表示构成图2的层叠铁心的第二芯片的冲压加工状态的局部俯视图。

图5是表示本发明的实施方式一的芯构件的层叠加工状态的立体图。

图6是表示本发明的实施方式二的图4的第二芯片的冲压加工状态的另一实施例的局部俯视图。

图7是表示本发明的实施方式三的芯构件的层叠加工状态的俯视图。

图8是表示构成图7的层叠铁心的第一芯片的冲压加工状态的局部俯视图。

图9是表示构成图7的层叠铁心的第二芯片的冲压加工状态的局部俯视图。

图10是表示本发明的实施方式三的芯构件的层叠加工状态的立体图。

具体实施方式

实施方式一

图1是表示作为本发明的实施方式一的实施对象的直线电动机的运转状态的概略结构图。如图1所示，直线电动机1由定子2和可动元件3构成。定子2由沿电动机驱动方向(图中为双向箭头的方向)延伸的板状的定子铁心21、和在定子铁心21上沿着电动机驱动方向以规定的间隔配置且极性交替不同的多个永久磁铁22、23构成。

另一方面，可动元件3与上述定子2的永久磁铁22、23隔有规定的间隔地配置，由沿着电动机驱动方向依次连续设置的多个磁极齿芯片30、和隔着绝缘体32卷绕于各磁极齿芯片30上的驱动线圈33构成。各磁极齿芯片30形成为具有背轭部12和从背轭部12向定子2侧突出的齿部13的形状，使多个(在图中为六个)沿纸面方向层叠多个该磁极齿芯片30而成的分割层叠铁心彼此的背轭部12抵接且例如通过粘接等呈直线状连结而构成磁极连续设置体。

图2是表示实施方式一的芯构件的层叠加工状态的俯视图，是表示作成本发明的层叠铁心时的芯构件的层叠加工工序的图。如图2所示，采用两个磁极齿芯片30、31从相互相反方向嵌合的配置。磁极齿芯片30、31例如由磁性钢板构成，以作为另一方的磁极齿芯片31的齿部的副铁心部82，位于形成于作为一方的磁极齿芯片30的齿部的副铁心部82之间的空间中的方式进行配置。上述一方的副铁心部82和另一方的副铁心部82彼此具有相同的形状。

在副铁心部82的顶端部设有加宽部13d，为了提高铁心的扭矩特性需要扩大该加宽部13d。因此，在该实施方式一中设有后面说明的齿卡合凸部83，在将该相互邻接的齿卡合凸部83之间的距离设为Bs、将加宽部13d的宽度尺寸设为Bt的情况下，以成为Bs＞Bt的方式设定成在齿卡合凸部83的左右形成有空间8这一点是很重要的。

上述磁极齿芯片30、31分别由彼此分离的主铁心部81和副铁心部82构成，主铁心部81和副铁心部82如图2所示那样局部重合，且成形为分开的状态。以下利用图3至图5说明其加工顺序。主铁心部81由主部第一芯片81a和主部第二芯片81b这两种芯片构成，该主部第一芯片81a由不包括齿卡合凸部83的矩形的背轭部12构成(参照图3)，该主部第二芯片81b由包括齿卡合凸部83的背轭部12构成(参照图4)，此外，副铁心部82由副部第一芯片82a和副部第二芯片82b这两种芯片构成，该副部第一芯片82a由不包括齿卡合凹部84的矩形的齿部13构成(参照图3)，该副部第二芯片82b由包括齿卡合凹部84的齿部13构成(参照图4)。

如图3所示，以在同层中在规定方向上分开规定距离的方式配置上述主部第一芯片81a和副部第一芯片82a，在该状态下进行冲裁，并将上述主部第一芯片81a和副部第一芯片82a配置在图5的第一层(最下段)。接着，如图4所示，以在另一同层中在规定方向上分开规定距离的方式配置主部第二芯片81b和副部第二芯片82b，在该状态下进行冲裁，并将主部第二芯片81b和副部第二芯片82b如图5所示那样配置在下一层。另外，图3至图5是从图2所示的两个磁极齿芯片30、31从相互相反的方向嵌合配置的结构中仅取出任一方的磁极齿芯片而表示的图，另一方的磁极齿芯片也同样地进行冲裁和层叠工序。

如上述那样，在主部第二芯片81b和副部第二芯片82b上设有彼此嵌合的顶端部为大致梯形状的齿卡合凸部83和齿卡合凹部84，在齿卡合凸部83和齿卡合凹部84上设有两端面平行的保持部83a、84a。交替地反复进行该工序，将主部第一芯片81a以及副部第一芯片82a和主部第二芯片81b以及副部第二芯片82b，交替逐层地如图5所示那样堆叠。另外，在图5中表示了按照每一层一张芯片的方式交替堆叠的例子，但是各层的张数当然并不限定于一张。

在实际的层叠工序中，虽然没有图示，但是是利用具有规定内部形状的模具，将上述主部第一芯片81a以及副部第一芯片82a和主部第二芯片81b以及副部第二芯片82b依次插入该模具的内部而进行的。之后，例如通过利用冲压铆接，沿着模具内的引导件进行加压，将主部第一芯片81a和主部第二芯片81b连结起来，作为一体化了的层叠加工部件，此外，将副部第一芯片82a和副部第二芯片82b连结起来，作为另一层叠加工部件。另外，即使不使用冲压铆接，例如也可以从模具中取出第一芯片和第二芯片，使它们与层叠铁心彼此不会错位那样的引导件嵌合，并通过焊接、粘接等将层叠钢板彼此结合起来。

最后，在上述层叠加工部件完成后，从模具中取出该层叠加工部件，使副铁心部82朝向图5的向视X所示的方向滑动到主铁心部81，使配置于彼此相对位置的齿卡合凸部83和齿卡合凹部84嵌合，使主铁心部81和副铁心部82一体化，由此完成层叠铁心。之后，如图1所示那样在齿部13上设置绝缘体32，通过在该绝缘体32上卷绕驱动线圈33，作成直线电动机用可动铁心部3。

如上所述，对于本实施方式一的直线电动机的层叠铁心，因为以在形成于上述邻接的齿部之间的空间中配置另一相同形状的齿部的方式朝向相反方向呈直线状排列多个磁极齿，在该状态下层叠加工上述磁极齿芯片，所以具有在提高材料成品率和生产率的同时能够实现具有高扭矩性能的层叠铁心的效果。

因此，如图2所示，特征在于，背轭部和齿部中的任意一方，由交替层叠具有齿卡合凸部的钢板和不具有齿卡合凸部的钢板而成的第一层叠加工部件构成，背轭部和齿部中的任意另一方由交替地层叠具有齿卡合凹部的钢板和不具有齿卡合凹部的钢板而成的第二层叠加工部件构成，以上述第一层叠加工部件和第二层叠加工部件各自的齿卡合凸部和齿卡合凹部相互嵌合的方式层叠配置该第一层叠加工部件和第二层叠加工部件。

因为这样地构成，所以即使为了使驱动扭矩、旋转时的扭矩脉动等的特性良好而形成为加宽部较大的齿形状，也能够直线地冲裁两列层叠铁心5，能够提高层叠铁心的材料成品率，能够削减层叠铁心的成本。

此外，因为主铁心部81和副铁心部82重合，所以能够作为一体进行处理，能够提高层叠加工部件的材料处理性。另外，能够在齿卡合凸部和齿卡合凹部重叠的状态下加压、铆接，能够使这些部位不折弯地以高精度进行制造，提高组装作业性和芯精度。

此外，因为主铁心部81和副铁心部82的一部分重合，齿卡合凸部83和齿卡合凹部84的顶端部呈大致梯形状，所以能够容易地进行副铁心部82向主铁心部81的滑动和嵌合。此外，由于在齿卡合凸部83和齿卡合凹部84上设有两端面平行的保持部83a、84a，所以能够使主铁心部81和副铁心部82的嵌合成为紧嵌合(压入)，因此，能够将副铁心部82牢固地保持在主铁心部81上，提高对电磁振动等的可靠性。

实施方式二

图6是表示上述实施方式一的第二芯片的齿卡合凸部83与齿卡合凹部84的嵌合方法的另一实施例的图。如从图中理解到的那样，在齿卡合凸部83的保持部83a上设有呈半圆凸状的防脱部83b，在齿卡合凹部84的保持部84a上设有与防脱部83b卡合的半圆凹状的防脱部84b。通过设置防脱部83b、84b，在使副铁心部82向主铁心部81滑动、使齿卡合凸部83和齿卡合凹部84嵌合而一体化时，由于防脱部83b、84b卡合，所以能够将副铁心部82牢固地保持在主铁心部81上，提高对电磁振动等的可靠性。

另外，在上述实施例中，防脱部83b、84b的形状为半圆凹凸状，但是，例如即使是三角形、四边形等其他的形状，只要能够相互卡合即可。此外，即使在齿卡合凸部83上设置凹状的防脱部，在齿卡合凹部84上设置凸状的防脱部，其效果也是相同的。

实施方式三

图7是表示实施方式三的芯构件的层叠加工状态的俯视图，是与图2的实施方式一相对应的图。在以作为另一方的磁极齿芯片31的齿部的副铁心部92、位于形成于作为一方的磁极齿芯片30的齿部的副铁心部92之间的空间中的方式进行配置这一点上，与实施方式一相同。上述磁极齿芯片30、31分别由相互分离的主铁心部91和副铁心部92构成，其加工顺序如图8至图10所示。

主铁心部91由主部第一芯片91a和主部第二芯片91b这两种芯片构成，该主部第一芯片91a由不包括齿卡合凹部93的矩形的背轭部12构成(参照图8)，该主部第二芯片91b由包括齿卡合凹部93的背轭部12构成(参照图4)，此外，副铁心部92由副部第一芯片92a和副部第二芯片92b这两种芯片构成，该副部第一芯片92a由不包括齿卡合凸部94的矩形的齿部13构成(参照图8)，该副部第二芯片92b由包括齿卡合凸部94的齿部13构成(参照图9)。

将主部第一芯片91a和副部第一芯片92a以在规定方向上离开规定距离的方式配置于同层中、进行冲裁，并将主部第二芯片91b和副部第二芯片92b以在规定方向上离开规定距离的方式配置于另一同层中、进行冲裁。

具体而言，如图8所示，在分开的状态下对主部第一芯片91a和副部第一芯片92a进行冲裁，配置在图10的第一层(最下段)。

接着，如图9所示，在分开的状态下对主部第二芯片91b和副部第二芯片92b进行冲裁，配置于从图10的下侧起的第二层。另外，在主部第二芯片91b和副部第二芯片92b上设有相互嵌合的顶端部呈大致梯形状的齿卡合凹部93和齿卡合凸部94，在齿卡合凹部93和齿卡合凸部94上分别设有两端面平行的保持部93a、94a。

交替地反复进行该工序，将主部第一芯片91a以及副部第一芯片92a、和主部第二芯片91b以及副部第二芯片92b交替逐层地如图10所示那样进行堆叠。在实际的层叠工序中，虽然没有图示，但是通过利用具有规定内部形状的模具，然后，利用冲压铆接等沿着模具内的引导件进行加压，将主部第一芯片91a和主部第二芯片91b连结起来，并且，将副部第一芯片92a和副部第二芯片92b连结起来，结合层叠铁心彼此的工序以及之后的工序与实施方式一相同。

在实施方式一中，表示了在主部第二芯片81b上设置齿卡合凸部83，在副部第二芯片82b上设置齿卡合凹部84，并使两者结合的例子，但是实施方式三与其相反，在主部第二芯片91b上设置齿卡合凹部93，在副部第二芯片92b上设置齿卡合凸部94，并使两者结合，即使这样也能够得到与实施方式一相同的效果。

附图标记的说明

1、直线电动机；2、定子；3、可动元件；12、背轭部；13、齿部；22、23、永久磁铁；30、31、磁极齿芯片；32、绝缘体；33、驱动线圈；81、91、主铁心部；82、92、副铁心部；81a、91a、主部第一芯片；82a、92a、副部第一芯片；81b、91b、主部第二芯片；82b、92b、副部第二芯片；83、93、齿卡合凸部；84、94、齿卡合凹部；83a、84a、93a、94a、保持部；83b、84b、防脱部。

Claims (9)

1.一种直线电动机的层叠铁心，通过将多个由背轭部和齿部构成的磁极齿芯片以使相互邻接的齿部大致平行的方式呈直线状排列而构成，上述磁极齿芯片在如下的状态下被层叠加工，所述状态为：以在形成于上述邻接的齿部之间的空间中反向配置另一相同形状的磁极齿芯片的齿部的方式呈直线状排列多个上述磁极齿芯片，其特征在于，

经过了上述层叠加工的磁极齿芯片分别在其背轭部和齿部相互分离的状态下被层叠配置，上述分离的背轭部和齿部由第一层叠加工部件和第二层叠加工部件构成，所述第一层叠加工部件在上述分离的背轭部和齿部中的任意一方上交替地层叠具有齿卡合凸部的钢板和不具有齿卡合凸部的钢板而形成；所述第二层叠加工部件在上述背轭部和齿部中的任意另一方上交替地层叠具有齿卡合凹部的钢板和不具有齿卡合凹部的钢板而形成，以使上述第一层叠加工部件和第二层叠加工部件各自的齿卡合凸部和齿卡合凹部相互能够嵌合的方式相向地配置所述第一层叠加工部件和第二层叠加工部件。

2.根据权利要求1所述的直线电动机的层叠铁心，其特征在于，

上述齿卡合凸部设于背轭部，上述齿卡合凹部设于上述齿部，上述背轭部的齿卡合凸部之间的距离大于配置于相反侧的相同形状的齿部的加宽部的宽度尺寸。

3.根据权利要求1所述的直线电动机的层叠铁心，其特征在于，

上述齿卡合凸部设于齿部，上述齿卡合凹部设于背轭部，上述齿部的齿卡合凸部之间的距离大于配置于相反侧的相同形状的齿部的加宽部的宽度尺寸。

4.根据权利要求1所述的直线电动机的层叠铁心，其特征在于，

在齿卡合凸部的保持部设有半圆凸状的第一防脱部，在齿卡合凹部的保持部设有与上述第一防脱部卡合的半圆凹状的第二防脱部。

5.一种直线电动机的层叠铁心的制造方法，所述直线电动机的层叠铁心通过将多个由背轭部和齿部构成的磁极齿芯片以使相互邻接的齿部大致平行的方式呈直线状排列而构成，两个磁极齿芯片在从彼此相反的方向嵌合配置的状态下被层叠加工，其特征在于，

所述直线电动机的层叠铁心的制造方法包括：

第一工序，在使由背轭部构成的主部第一芯片和由齿部构成的副部第一芯片彼此离开的状态下进行冲裁；

第二工序，在使在背轭部和齿部中的任意一方上具有齿卡合凸部的主部第二芯片、和在背轭部和齿部中的任意另一方上具有齿卡合凹部的副部第二芯片彼此离开的状态下进行冲裁；

第三工序，在保持在上述第一工序中被冲裁了的芯片和在上述第二工序中被冲裁了的芯片各自的主副之间的离开关系的状态下，交替地层叠配置所述在上述第一工序中被冲裁了的芯片和所述在上述第二工序中被冲裁了的芯片；

第四工序，对上述从相互相反方向嵌合配置的各个磁极齿芯片进行上述工序，在该状态下将各个磁极齿芯片的各个层叠钢板部件结合起来、一体化；以及

第五工序，使被一体化了的各层叠钢板部件的相互相对的上述齿卡合凸部和齿卡合凹部嵌合，形成磁极齿芯片。

6.根据权利要求5所述的直线电动机的层叠铁心的制造方法，其特征在于，

背轭部由不包括齿卡合凸部的主部第一芯片和包括齿卡合凸部的主部第二芯片这两种芯片构成，齿部由不包括齿卡合凹部的副部第一芯片和包括齿卡合凹部的副部第二芯片这两种芯片构成。

7.根据权利要求5所述的直线电动机的层叠铁心的制造方法，其特征在于，

背轭部由不包括齿卡合凹部的主部第一芯片和包括齿卡合凹部的主部第二芯片这两种芯片构成，齿部由不包括齿卡合凸部的副部第一芯片和包括齿卡合凸部的副部第二芯片这两种芯片构成。

8.根据权利要求5所述的直线电动机的层叠铁心的制造方法，其特征在于，

上述第三工序在具有规定内部形状的模具内进行，通过利用冲压铆接沿着上述模具内的引导件进行加压，将各层叠钢板之间结合起来。

9.根据权利要求6或7所述的直线电动机的层叠铁心的制造方法，其特征在于，

在设于上述主部第二芯片和副部第二芯片中的任一芯片上的齿卡合凸部和齿卡合凹部，设有在所述齿卡合凸部和齿卡合凹部彼此嵌合时用于保持所述齿卡合凸部和齿卡合凹部这两者的防脱部。

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