CN102971948B - 线性电动机的电枢及线性电动机 - Google Patents

Abstract

电枢（3）具有多个磁极齿（31），用于线性电动机（1）的可动件，在该多个磁极齿（31）上卷绕有绕组（32），且该多个磁极齿（31）沿驱动方向排列配置，该电枢（3）具有将多个磁极齿（31）分别连结的管状的连结部件（33），磁极齿（31）在与定子（2）相对的面的相反侧，以与相邻的其他磁极齿（31）抵接的方式具有轭部（31b），在该轭部（31b）上作为卡合部（31a）设置有在垂直于与定子（2）相对的面的方向及驱动方向这两者的方向上延伸的槽，连结部件（33）与多个磁极齿（31）各自的卡合部（31a）的壁面密接。

Description

线性电动机的电枢及线性电动机

技术领域

本发明涉及线性电动机的电枢及线性电动机。

背景技术

在线性电动机的电枢中，以实施高密度的绕组卷绕为目的，采用在各自分割出的磁极齿上卷绕绕组，并将各磁极齿连结的铁心构造。当前，在连结各磁极齿时，使用如下几种方法，即，利用设置在各磁极齿上的凹部和凸部的嵌合进行结合，利用燕尾槽和结合部件的嵌合进行结合，或者，利用设置在磁极齿背面上的结合部和连结部件的焊接进行结合（例如，参照专利文献1）。

专利文献1：日本特开2007－185033号公报

发明内容

在上述现有的线性电动机中，在组装电枢时，各个磁极齿的结合部位较多，特别地，在磁极齿上设置有由凹部和凸部、或燕尾槽和结合部件（燕尾式）构成的卡合部而进行结合时，需要将卡合部以滑动方式嵌合插入而进行结合，从而组装操作性差。

另外，磁极齿通常是将冲裁得到的电磁钢板在深度方向上层叠而制作出的。因此，如果为了增大电动机容量而使磁极齿的深度增加，则电磁钢板的层叠厚度增加，从而由于层叠引起的磁极齿的倾斜或由于卡合部的尺寸的波动产生的误差，组装性变得更差。在此，磁极齿的深度方向是指与下述两个方向正交的方向，即，与定子相对的面的方向及电动机驱动方向。

并且，在齿背面上焊接有连结部件的情况下，由于焊接产生的热量使连结部件发生弯曲，从而导致组装精度变差。而且，由于焊接花费时间，因此生产性差。并且，存在下述问题，即，由于附加连结部件，从而成为导致电枢的外形尺寸（高度尺寸）增加或重量增大的主要原因。

本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于得到线性电动机的电枢及线性电动机，其即使在由磁极齿的层叠引起的尺寸误差较大的情况下，组装精度也不易受到影响，且组装操作性良好。

为了解决上述课题并实现目的，本发明是一种用于线性电动机可动件的电枢，该电枢具有多个磁极齿，在该多个磁极齿上卷绕有驱动线圈，并且该多个磁极齿沿驱动方向排列配置，该电枢的特征在于，具有将多个磁极齿分别连结的管状的连结部件，磁极齿在与定子相对的面的相反侧，以与相邻的其他磁极齿抵接的方式具有轭部，在该轭部上作为卡合部设置有在垂直于与定子相对的面的方向及驱动方向这两者的方向上延伸的槽，连结部件通过管内压力产生塑性变形使得外径扩大，由此与多个磁极齿各自的卡合部的壁面密接，卡合部的开口尺寸小于卡合部的最大宽度，且比扩大前的连结部件的直径大。

发明的效果

本发明所涉及的线性电动机的电枢及线性电动机，其对应于磁极齿的卡合部的形状使管状的连结部件与该卡合部密接，因此，能够以不易受到磁极齿的尺寸误差（由电磁钢板的层叠等引起的尺寸误差）的影响的方式将磁极齿连结。另外，无需进行卡合部之间的嵌合或焊接，从而实现能够提高生产效率的效果。

附图说明

图1是表示本发明所涉及的线性电动机的实施方式1的结构的图。

图2是表示线性电动机的结构的主视图。

图3是表示磁极齿正面的连结部件的卡合部的图。

图4是表示将磁极齿排列配置，并通过连结部件连结一体化的工序的斜视图。

图5是表示对连结部件的内部加压，将连结部件和磁极齿连结固定的工序的侧视图。

图6是磁极齿正面中的连结固定时的轭部的放大图。

图7是表示本发明所涉及的线性电动机的实施方式2的结构的斜视图。

图8是表示将磁极齿排列配置，并通过连结部件连结一体化的工序的斜视图。

图9是连结部件和磁极齿的卡合部的放大图。

图10是表示本发明所涉及的线性电动机的实施方式3的结构的斜视图。

图11是表示将磁极齿排列配置，并通过连结部件连结一体化的工序的斜视图。

图12是连结部件和磁极齿的卡合部的放大图。

图13是表示本实施方式所涉及的线性电动机的磁极齿的详细构造的图。

图14是表示使磁极齿的轭部端面相对于齿凸出的方向倾斜地形成的旋转型电动机的组装工序的斜视图。

图15是表示使磁极齿的轭部端面相对于齿凸出的方向倾斜地形成的旋转型电枢构造的斜视图。

具体实施方式

下面，基于附图，对本发明所涉及的线性电动机的电枢及线性电动机的实施方式详细地说明。此外，本发明并不限定于这些实施方式。

实施方式1

图1是表示本发明所涉及的线性电动机的实施方式1的结构的图，（a）是俯视图，（b）是沿（a）的Ib-Ib线的剖视图。图2是表示线性电动机的结构的主视图。图3是表示磁极齿正面中的连结部件的卡合部的图。图4是表示将磁极齿排列配置，并通过连结部件连结一体化的工序的斜视图。图5是表示对连结部件的内部加压，将连结部件和磁极齿连结固定的工序的侧视图。图6是磁极齿正面中的连结固定时的轭部的放大图，（a）表示塑性变形前的状态，（b）表示塑性变形后的状态。

在图1（a）、（b）中，线性电动机1由定子2和电枢3构成。定子2由板状的定子轭21和多个永磁体22、23构成，该板状的定子轭21沿电动机驱动方向（图中的双箭头方向）延伸，该多个永磁体22、23按照在定子轭21上沿电动机驱动方向以规定的间隔交替地改变极性的方式配置。电枢3由多个磁极齿31、绕组32和连结部件33构成，该多个磁极齿31与定子2的永磁体22、23隔开规定间隔，并沿电动机驱动方向排列配置，该绕组32是卷绕在各磁极齿31上的驱动线圈，该连结部件33由将多个磁极齿31连结一体化的金属管形成。

在图1（b）中，纸面上的磁极齿31的上部成为轭部31b，从轭部31b向下方凸出而形成齿部31c，在各齿部31c的周围卷绕有绕组32。

如图3所示，在各磁极齿31的轭部31b的背面，在规定位置上，沿磁极齿31的深度方向（在图1（b）中为与纸面垂直的方向），形成有由圆弧状剖面的槽构成的卡合部31a，另外，圆弧的中心位置位于与背面相距距离B的位置处。因此，槽的开口部（开口尺寸A）的尺寸小于圆弧直径（槽的最大宽度）。

另外，连结部件33由金属管形成，从与定子2相对的面的方向观察时，具有迂回（meander）形状（在此是直线状的部分与曲线状的部分交替连接而成的形状），并且，在全长的范围内形成连续的中空形状。

如图2所示，连结部件33的与磁极齿31的卡合部，是连结部件33成为直线状的范围的一部分（区间C），连结部件33的卡合部沿磁极齿31的卡合部的全长进行卡合，连结部件33通过塑性变形而使得外形扩大，由此，多个磁极齿31连结一体化。

对本实施方式所涉及的线性电动机1的电枢3的组装方法进行说明。首先，分别在各磁极齿31上卷绕绕组32。并且，如图4所示，通过分别使各磁极齿31的轭部31b的端面之间抵接而将各磁极齿31排列。通过以上述方式排列，各磁极齿31的轭部31b的背面的与连结部件33的卡合部31a成为排列后的状态。然后，如图5所示，将连结部件33插入至排列后的卡合部31a中，将可封堵卡合部31a的开口部的齿固定用夹具4按压在轭部31b的背面上之后，在连结部件33的前端部连接加压装置5，并向连结部件33的管内部送入液体或气体而进行加压，使连结部件33塑性变形，使磁极齿31的卡合部31a的槽与连结部件33的外周密接。通过使连结部件33与卡合部31a的槽内表面密接，从而使各磁极齿31经由连结部件33连结一体化，完成电枢3。

在此，对图4所示的塑性变形的要点进一步详细地说明。为了使连结部件33可插入至磁极齿31的卡合部31a中，如图6（a）所示，需要将插入的连结部件33的塑性变形前的外径尺寸D设为比卡合部31a的开口尺寸A小。并且，通过将连结部件33插入至卡合部31a中后，向内部送入液体或气体而进行加压，使连结部件33塑性变形，从而如图6（b）所示，连结部件33的塑性变形后的外径E变得比卡合部31a的开口尺寸A大，因此，塑性变形后使卡合部31a与连结部件33固定。此时，利用图6（b）中未图示的夹具4，封堵磁极齿31的卡合部31a的开口部，因此，即使连结部件33由于内部加压而发生塑性变形，也不会从磁极齿31的轭部31b的背面凸出，从而确保磁极齿31的轭部31b的背面的表面精度。

另外，优选在连结部件33的前端部33a上实施用于安装加压装置5或封堵前端部33a的部件的加工。例如是攻丝（tap）加工或设置用于插入塞子（plug）等的形状的加工。

另外，通过使前端部33a中的一方原本就是闭口的，从而无需进行使与装置连接侧的前端相反侧的前端部33a闭口的工序，进一步提高组装性。

如上所述，根据本实施方式，使由1根金属管形成的连结部件33与设置于各磁极齿31的轭部31b的背面上的卡合部31a密接，通过一次加压工序将多个磁极齿31连结一体化，因此，大幅度缩短组装的生产节拍时间。

另外，由于连结部件33对应于卡合部31a的形状发生塑性变形，因此，即使在磁极齿31存在尺寸误差的情况下，也能够不受误差的影响而进行连结。而且，成为连结部件33与磁极齿31的背面部一体化的构造，因此不会由于安装连结部件33而使电枢3的高度方向的尺寸增加。并且，连结部件33是中空的管状，因此能够抑制由于附加连结部件33而导致的电枢3的重量的增大量。

并且，连结部件33在塑性变形后也维持中空形状，因此，如果将具有循环泵等的循环系统连接在连结部件33的两端，则通过在中空部中循环冷却液，无需另设冷却液循环用流路即可实现电动机的冷却效果。即，从连结部件33的一个前端部33a向管内送入冷却液，而从另一个前端部33a回收经过了连结部件33的内部的冷却液，由此，能够冷却电枢3。此外，并不限定于使用冷却液实现的液体冷却，即使是通过循环空气或气体而进行的气体冷却，也可以实现同样的冷却效果。在将循环系统与连结部件33连接的情况下，由于不能使前端部33a原本就是闭口的，因此在加压时插入塞子等进行封堵即可。

另外，在连结部件的管长较长的情况下（例如，深度方向的尺寸较大的情况下），如果根据位置的不同而使管的内外径及管的厚度变化，则能够使加压时的管内部的压力均匀化，并能够使连结部件与卡合部更可靠地密接。例如，越是靠近与加压装置连接的端部的那一侧，使管的内外径越小或使管的厚度越厚，越是远离加压装置的那一侧的端部，使管的内外径越大或使管的厚度越薄，由此，使塑性变形后的管的外径均匀，而不依赖于与加压装置的距离，可以抑制密接程度的波动。

此外，在此列举了将迂回形状的连结部件33从与定子2相对的面的方向插入至槽状的卡合部31a中的情况，但连结部件为S字状（一个半往返的迂回）的情况下，卡合部也可以不是槽状。具体来说，将直线状或J字状的金属管穿过磁极齿后，以使磁极齿位于成为S字的正中央的直线状部分上的方式将金属管弯曲而作为S字状的连结部件，然后，将两端的直线状的部分从深度方向向磁极齿的孔状的卡合部插入即可。如上所述，可以利用S字状的连结部件连结具有孔状的卡合部的三个磁极齿。

实施方式2

图7是表示本发明所涉及的线性电动机的电枢的实施方式2的结构的斜视图。图8是表示将磁极齿排列配置，并通过连结部件连结一体化的工序的斜视图。图9是连结部件和磁极齿的卡合部的放大图，（a）表示磁极齿单体，（b）表示连结部件的塑性变形前的状态，（c）表示连结部件的塑性变形后的状态。在各图中，对与上述实施方式1相同的结构要素标注相同的标号并省略说明。

构成实施方式2所涉及的线性电动机的电枢3的、磁极齿31的轭部31b，在各磁极齿31抵接的端面上具有由圆弧状剖面的槽31d构成的卡合部。另外，槽31d的剖面的中心位于与端面相距距离F的位置处。因此，槽31d的开口尺寸G成为比圆弧直径（槽的最大宽度H）小的尺寸。

另外，用于对磁极齿31进行密接固定的连结部件331由梳状的金属管形成。在连结部件331的前端部331a的开口部上，实施用于安装加压装置的加工，或实施用于安装下述部件的加工，该部件用于封堵前端部331a。

通过分别使各磁极齿31的轭部31b的端面之间抵接而将各磁极齿31排列。然后，向由于各磁极齿31抵接而使槽31d相向形成的轭部31b的葫芦状的孔31e中插入梳状的连结部件331的齿部331b，从连结部件331的前端部331a的开口部对内部加压，塑性变形至与孔31e相同的形状，由此，连结部件331起到楔子的作用而将各磁极齿31连结一体化。连结部件331为梳状，因此，即使不露出槽的开口部，也可以从磁极齿31的深度方向插入至卡合部中。

如上所述，本实施方式所涉及的线性电动机的电枢3，由于具有如下构造，即，通过使2个磁极齿31抵接而使槽31d相向形成1个孔31e，因此，可以将连结部件331的全长缩短大致与磁极齿31的深度相对应的量，可以实现部件的成本降低。例如，在将连结部件形成为迂回形状的情况下，在实施方式1的结构中，为了连结6个磁极齿31，需要设为3个往返的迂回（参照图4）。与其相对，在本实施方式的结构中，可以利用2个半往返的迂回，连结6个磁极齿31。即，可以用连结部件的一个直线状的部分连结两个磁极齿，因此，可以缩短连结部件的全长。

另外，在上述实施方式1所涉及的线性电动机的电枢中，需要将连结部件33构成为连续的金属管，但在本实施方式所涉及的线性电动机的电枢3中，在一个磁极齿31上设置有两个卡合用的槽，因此，即使连结部件331是分割开的，也可以将多个磁极齿31连结一体化。例如，可以将连结部件331替换为U字形状的多个金属管。通过分割连结部件，在排列的磁极齿31的数量变化的情况下，仅通过变更连结部件的使用数量就可以应对。即，在磁极齿的排列数量变化的情况下，也可以沿用连结部件，可以实现部件数量的削减。

另外，也可以实现与上述实施方式1相同的效果，但省略关于这方面的重复说明。

实施方式3

图10是表示本发明所涉及的线性电动机的电枢的实施方式3的结构的斜视图。图11是表示将磁极齿排列配置，并通过连结部件连结一体化的工序的斜视图。图12是连结部件和磁极齿的卡合部的放大图，（a）表示磁极齿单体，（b）表示连结部件的塑性变形前的状态，（c）表示连结部件的塑性变形后的状态。在各图中，对与上述实施方式1、2相同的结构要素标注相同的标号并省略说明。

对于构成实施方式3所涉及的线性电动机的电枢3的、磁极齿31的轭部31b，在轭部31b的电动机驱动方向的一侧的端面上，在层叠方向上隔开一定的距离交替地配置有圆弧状剖面的槽31d和具有孔31g的圆筒状的凸起31f。在另一侧的端面上，以与上述一侧的端面相反的排列方式配置有槽31d及凸起31f。另外，凸起31f的圆筒的中心位于与磁极齿31的端面相距距离I的位置处，在使相邻的磁极齿31的轭部31b抵接的情况下，相邻的磁极齿31之间的凸起31f的圆筒的中心位置是偏心的。

另外，用于对磁极齿31进行密接固定的连结部件332由U字状的金属管构成。连结部件332的一个前端部332a是开口的，实施了用于安装加压装置的端部加工。连结部件332的另一个前端部332a是闭口的。

通过分别使各磁极齿31的轭部31b的端面之间抵接而将各磁极齿31排列。此时，与燕尾槽不同，仅通过将端面之间对接，凸起31f和槽31d卡合。由此，在磁极齿31之间的边界上，各个磁极齿31的凸起31f交替地配置而形成孔31g大致连通的卡合部。然后，在卡合部中，向大致连通的各磁极齿31的孔31g中插入U字状的连结部件332，从连结部件332的前端部332a的开口部向内部加压，塑性变形至与孔31g相同的形状，由此，连结部件332的外周与孔31g密接固定，各磁极齿31连结一体化。与实施方式2同样地，可以在连结部件332的一个直线状的部分连结两个磁极齿31，因此，可以缩短多个连结部件332的总长度。

图13是表示本实施方式所涉及的线性电动机的电枢3的磁极齿31的详细构造的图。各磁极齿31是由在深度方向上具有一定长度的小磁极齿311重叠而形成的结构，小磁极齿311的轭部311a，在抵接的端面中的一方上具有由圆弧状剖面的槽31d构成的卡合部，在另一方上具有带有孔31g的圆筒状凸起31f。磁极齿31通过以下述方式在齿的层叠方向上排列小磁极齿311而构成，即，槽31d和凸起31f以一定的长度在深度方向上交替地配置的方式。如上所述，通过将凸起31f和槽31d卡合，形成孔31g大致连通的卡合部。

在本实施方式中，对于磁极齿31的卡合部的孔31g，抵接的磁极齿31之间的凸起31f的圆筒的中心位置是偏心的。由此，如果连结部件332塑性变形，则在偏心的各凸起31f的圆筒的中心位置重合的方向上产生力，在各磁极齿31中，抵接的磁极齿31之间相互拉拽，轭部31b的端面之间密接。磁齿31之间密接而使间隙减小，因此，可以抑制磁阻增加，还可以提高组装精度。

另外，也可以实现与上述实施方式1、2相同的效果，但省略关于这方面的重复说明。

在上述实施方式1至3中，对电枢3进行直线运动的线性电动机的构造进行了说明，但如图14所示，通过相对于齿凸出的方向倾斜地形成磁极齿31的轭部31b的端面，并利用连结部件333将其连结，从而如图15所示，可以实现进行旋转运动的线性电动机的电枢3，实现与上述相同的效果。

另外，在上述各实施方式中，列举了使连结部件塑性变形而与卡合部（槽或孔）的壁面密接的结构，但只要能够使连结部件与卡合部的壁面密接，也可以使用其他的方法。例如，可以通过热装使连结部件与卡合部密接。

工业实用性

如上所述，本发明所涉及的线性电动机的电枢及线性电动机适用于工作机械或半导体制造装置等工业用机械的轴进给或输送中。

标号的说明

1线性电动机

2定子

3电枢

4夹具

5加压装置

21定子轭

22、23永磁体

31磁极齿

31a卡合部

31b、311a轭部

31c、331b齿部

31d槽

31e、31g孔

31f凸起

32绕组

33、331、332、333连结部件

33a、331a、332a前端部

311小磁极齿

Claims (10)

1.一种线性电动机的电枢，该电枢具有多个磁极齿，用于线性电动机的可动件，在该多个磁极齿上卷绕有驱动线圈，并且该多个磁极齿沿驱动方向排列配置，

该线性电动机的电枢的特征在于，

具有将所述多个磁极齿分别连结的管状的连结部件，

所述磁极齿在与定子相对的面的相反侧，以与相邻的其他磁极齿抵接的方式具有轭部，在该轭部上作为卡合部设置有在平行于与所述定子相对的面且垂直于所述驱动方向的方向上延伸的槽，

所述连结部件通过管内压力产生塑性变形使得外径扩大，由此与所述多个磁极齿各自的所述卡合部的壁面密接，所述卡合部的开口尺寸小于该卡合部的最大宽度，且比扩大前的所述连结部件的直径大。

2.根据权利要求1所述的线性电动机的电枢，其特征在于，

所述卡合部在与相邻的其他磁极齿的抵接面上，以与该其他磁极齿所具有的所述卡合部相向并连通的方式设置，

所述连结部件横跨两个磁极齿的相向连通的所述卡合部，与所述卡合部各自的壁面密接，所述连通的所述卡合部呈葫芦状。

3.一种线性电动机的电枢，该电枢具有多个磁极齿，用于线性电动机的可动件，在该多个磁极齿上卷绕有驱动线圈，并且该多个磁极齿沿驱动方向排列配置，

该线性电动机的电枢的特征在于，

具有将所述多个磁极齿分别连结的管状的连结部件，

所述磁极齿是排列多个小磁极齿而构成的，该多个小磁极齿具有轭部，该轭部在一侧的端部上具有设置有孔的凸部，在另一侧端部上具有可与所述凸部卡合的凹部，该轭部位于与定子相对的面的相反侧，并与相邻的其他磁极齿抵接，所述多个小磁极齿是按照以平行于与所述定子相对的面且垂直于所述驱动方向的方向作为所述孔的轴向，并且所述凸部和所述凹部交替地并列的方式排列的，

所述连结部件贯穿相邻的磁极齿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，通过管内压力产生塑性变形使得外径扩大，由此与该卡合部的孔的壁面密接，

在所述卡合部中，在所述小磁极齿的排列方向上相邻的各个所述凸部的所述孔的剖面中心彼此偏心。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的线性电动机的电枢，其特征在于，

所述连结部件是迂回形状。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的线性电动机的电枢，其特征在于，

所述连结部件是梳状。

6.根据权利要求2或3所述的线性电动机的电枢，其特征在于，

所述连结部件是U字形状。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的线性电动机的电枢，其特征在于，

还具有从所述连结部件的一端向管内送入冷却液，并从所述连结部件的另一端将经过了该连结部件的内部的所述冷却液回收的单元。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的线性电动机电枢，其特征在于，

在所述连结部件的端部上实施用于安装加压装置或对所述连结部件的端部进行封堵的部件的加工。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的线性电动机的电枢，其特征在于，

所述连结部件的端部除了一端以外是闭口的。

10.一种线性电动机，其具有定子、以及权利要求1至3中任一项所述的线性电动机的电枢，该定子具有多个永磁体，该多个永磁体按照沿该电枢的驱动方向以规定的间隔交替地改变极性的方式配置。