CN103430435A

CN103430435A - 线性马达的层叠铁心及其制造方法

Info

Publication number: CN103430435A
Application number: CN2011800693885A
Authority: CN
Inventors: 山代谕; 桥本昭
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-04-29
Filing date: 2011-04-29
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2031-04-29
Also published as: TW201244330A; CN103430435B; KR101514167B1; TWI454018B; JPWO2012147212A1; KR20130136549A; JP5518258B2; DE112011105199T5; WO2012147212A1

Abstract

本发明提供提高铁心的材料成品率的线性马达的层叠铁心。在具备具有背轭部和从背轭部突出的齿部的磁极齿的线性马达的层叠铁心中，在将齿部以成为大致平行的方式呈直线状排列多个的状态下进行冲切时，能够在形成于相邻的齿部间的空间中配置大致相同形状的齿部地进行冲切。

Description

线性马达的层叠铁心及其制造方法

技术领域

本发明涉及线性马达用层叠铁心的构造及其制造方法，特别是涉及层叠铁心的材料成品率和特性的改善。

背景技术

线性马达由连续设置多个卷绕有驱动线圈的磁极齿而成的动子、和隔着规定的空隙与该动子相对设置并沿行进方向排列彼此不同极性的永磁铁而成的定子构成，通过对上述驱动线圈励磁，由产生的行进磁场对动子赋予推力，由该推力搬送装载于动子的被搬送物。上述动子通过层叠多张以规定的节距形成有缝隙的梳齿状的磁性铁板而形成，但是在其制造时，在驱动线圈的组装的关系上，有按照每个磁极齿进行分割而构成的结构（例如，参照专利文献1）、设有能够弯曲地连结各磁极齿的至少一对缘部彼此的连结部件的结构（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）

发明内容

发明要解决的课题

一般而言，构成上述层叠铁心的磁极齿，其形状由背轭部和从该背轭部突出的齿部构成，通过由一张磁性钢板冲压冲切而制造上述背轭部和齿部。此外，冲压冲切通过以2张为1组而进行冲切。即，2张冲切板以第2张冲切板的齿部位于第1张冲切板的齿部间的方式，彼此反向且错开节距地被冲切。

可是，为了降低扭矩脉动并提高扭矩性能，在增大了齿部的顶端的宽度尺寸（减小了缝隙开口宽度）的情况下，无法在第1张冲切板的齿部间配置第2张冲切板的齿部，存在材料成品率降低这样的问题。相反而言，为了在第1张冲切板的齿部间配置第2张冲切板的齿部，齿部的顶端的宽度尺寸被限制，妨碍扭矩特性的改善。

本发明是为了解决如上述那样的问题点而提出的，获得一种线性马达的层叠铁心和线性马达用层叠铁心的制造方法，即使在增大了齿部的顶端的宽度尺寸的情况下，也不会降低线性马达的特性，通过比较简单的方法，谋求材料成品率的提高和扭矩性能的改善。

为了解决课题的手段

本发明的线性马达的层叠铁心，其特征在于，该线性马达的层叠铁心通过将由背轭部和从该背轭部突出的齿部构成的磁极齿芯片，以互相相邻的齿部成为大致平行的方式，呈直线状地排列多个而构成，各齿部由设于中间部的齿主部、设于背轭部侧端部，且宽度尺寸比上述齿主部小的宽度缩窄部、和设于顶端部，且宽度尺寸比上述齿主部大的宽度扩大部构成，且上述互相相邻的宽度缩窄部间的距离比宽度扩大部的宽度尺寸大。

此外，在本发明的线性马达用层叠铁心的制造方法中，其特征在于，在通过将由背轭部和从该背轭部突出的齿部构成的磁极齿芯片以互相相邻的齿部成为大致平行的方式呈直线状排列多个而构成的线性马达的层叠铁心中，在以上述磁极齿芯片的形成于上述相邻的齿部间的空间中配置其他的相同形状的齿部的方式，将其他的磁极齿芯片朝向相反方向呈直线状排列多个的状态下，进行冲切加工。

发明的效果

在本发明的线性马达的层叠铁心及其制造方法中，在齿部的背轭部侧端部设有宽度缩窄部，在磁极齿芯片呈直线状排列的状态下，因为相邻的宽度缩窄部间的距离比宽度扩大部的宽度尺寸大，所以即使在齿部设有宽度扩大部的情况下，在对将多个磁极齿芯片呈直线状排列而成的芯构件进行冲压加工时，能够在将其他的芯构件的齿部配置在齿部间的状态下对2个芯构件进行冲切，具有在能够提高材料成品率和生产率的同时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1的线性马达的运转状态的概略结构图。

图2是表示本发明的实施方式1的芯构件的冲压加工状态的俯视图。

图3是图2的主要部位放大俯视图。

图4（a）是表示使图3的磁极卡合构件转动的状态的俯视图，图4（b）是表示使图4（a）的磁极卡合构件进一步转动并卡合于磁极缺口部的状态的俯视图。

图5是表示成为本发明的实施方式2的实施对象的线性马达的运转状态的概略结构图。

图6是表示本发明的实施方式2的芯构件的冲压加工状态的俯视图。

图7是表示本发明的实施方式3的芯构件的冲压加工状态的俯视图。

具体实施方式

实施方式1

图1是表示成为本发明的实施方式1的实施对象的线性马达的运转状态的概略结构图。

如图1所示，线性马达1由定子2和动子3构成。定子2由沿马达驱动方向（图中双向箭头的方向）延伸的板状的定子铁心21、和沿着马达驱动方向以规定的间隔被配置在定子铁心21上，且极性交替不同的多个永磁铁22、23构成。

另一方面，动子3由与上述定子2的永磁铁22、23隔着规定的间隔地配置，并沿着马达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，以多个（在图中为6个）彼此的背轭部12抵接并且例如通过粘接等呈直线状连结的方式，构成磁极连续设置体30。

图2是表示图1所示的芯构件的冲压加工状态的俯视图，图3是图2的主要部位放大图。如图2所示，采用2个磁极齿芯片30、31彼此从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，通过冲压加工而被制造，但是在被配置成另一方的芯构件31的齿部13b位于一方的磁极齿芯片30的齿部13a间的状态下进行冲压加工。即，一方的磁极齿芯片30的齿部13a在成为大致平行地呈直线状排列多个的状态下，在形成于上述相邻的齿部13a间的空间中，配置另一方的磁极齿芯片31的齿部13b，以此方式，利用冲压机（未图示）冲切。上述齿部13a和齿部13b是相同形状。

如通过图3明确可知那样，在齿部13的根部（背轭部12侧端部）的宽度方向两侧，设有一对梯形的磁极缺口部13e，由此，在齿部13的根部形成有宽度缩窄部13f。在齿部13的顶端部设有用于提高铁心的扭矩特性的宽度扩大部13d，在齿部13的中间部、即上述宽度缩窄部13f与宽度扩大部13d之间，形成有齿主部13g。因而，齿部13的宽度缩窄部13f的宽度尺寸比齿主部13g的宽度尺寸小，齿主部13g的宽度尺寸比宽度扩大部13d的宽度尺寸小。

即，返回图2，另一方的磁极齿芯片31的磁极齿部13b的宽度扩大部13d位于一方的磁极齿芯片30的互相相邻的齿部13a的宽度缩窄部13f间。因此，在将芯片13呈直线状排列的状态下，使宽度扩大部13d的宽度尺寸为Bt，使相邻的宽度缩小部13f间的距离为Bs的情况下，成为Bs＞Bt。另外，为了抑制冲压模具的刀具的损伤等，在使磁极齿芯片31（磁性钢板）的板厚为T的情况下，优选设定为Bs≥（Bt＋2T）。

在上述磁极齿芯片的冲压加工的同时或通过不同的工序，一对梯形的磁极卡合构件15从各背轭部12的齿部13突出的一侧，以保留薄壁连结部16的方式被冲切。此时，上述薄壁连结部16在与齿部13之间以尺寸B（参照图3）连结，磁极卡合构件15经由该薄壁连结部16，从背轭部13能够转动地连结于齿部侧。上述尺寸B被设定为即使使薄壁连结部16沿箭头的方向转动也不会因折断而分开那样的大小。因而，图4是表示磁极卡合构件15的利用方法的状态图，通过从图4（a）的状态起，使磁极卡合构件15向齿部13侧进一步转动，如图4（b）所示，磁极卡合构件15与作为磁极缺口部13e的宽度缩窄部13f卡合（嵌合）。

即，在将驱动线圈33卷绕于齿部13时，磁极卡合构件15被卡合于宽度缩窄部13f，经由设于齿部13的外周的绝缘体32被保持在宽度缩窄部13f内。

在这样的层叠铁心5中，因为在磁极齿部13的顶端部设有宽度扩大部13d，所以能够降低扭矩脉动且扭矩性能提高。此外，因为在齿部13的根部设有宽度缩窄部13f，所以即使在齿部13设有宽度扩大部13d，在对磁极齿芯片30、31进行冲压加工时，也能够在将另一芯片31的磁极齿部13b配置在磁极齿芯片30的齿部13a间的状态下对2个芯片31进行冲切，能够提高材料成品率和生产率。

此外，因为组装后磁极缺口部13e被磁极卡合构件15填埋，所以能够降低因磁极缺口部13e造成的磁路变窄的影响，能够抑制扭矩的降低，并能够获得良好的性能。

另外，因为磁极卡合构件15由绝缘体32保持，所以能够不增加零件件数地保持磁极卡合构件15。

此外，冲压加工后，因为磁极卡合构件15通过薄壁连结部16能够转动地连结于背轭部12，所以能够将磁极卡合构件15与磁极齿芯片30、31一体地操作，组装时的搬送性优异。

另外，在上述实施例中，通过薄壁连结部16使磁极卡合构件15与背轭部12连结，但是也可以在分离的状态下进行冲压加工并组装，磁极卡合构件15还可以使用例如磁性粉的烧结、将对磁性粉涂敷树脂而成的构件进行加热成形而成形的构件。此外，冲压时呈直线状配置的磁极齿的个数为6个，但是不限于此。此外，磁极缺口部13e和磁极卡合构件15的形状也可以是大致梯形状以外的形状。

另外，在上述实施方式1中，表示了各磁极齿彼此完全分离地构成的例子，但是也可以在背轭部12的端部上侧设置能够旋转地连结各磁极齿的旋转轴部，相邻的磁极齿通过上述旋转轴部彼此能够旋转地被连结。即使在这样地构成的情况下，也能够与实施方式1相同，将另一方的磁极齿部31的齿部13b配置在形成于一方的相邻的齿部13a间的空间中地进行冲切而制造，发挥相同的效果。

实施方式2

图5是表示本发明的实施方式2的线性马达的运转状态的概略结构图。

在图5中，两侧式线性马达100由上下2列的定子111、111和被配置在上述上下2列的定子111、111之间的沿箭头方向移动的动子112构成。定子111由沿着马达驱动方向（图中为双向箭头的方向）上下2列延伸的板状的定子铁心121、和沿着马达驱动方向以规定的间隔被配置在该定子铁心121上且极性交替不同的多个永磁铁122、123构成。

另一方面，动子112由隔着规定的间隔被配置在上述定子111的呈上下2列排列的永磁铁122、123间，沿着马达驱动方向依次被配置的多个磁极齿130构成，该磁极齿130由位于2列的定子111间中央且与相邻的磁极齿130抵接的背轭部212、和从该背轭部212向与永磁铁122、123相向的两侧突出而形成的齿部213构成。在该磁极齿130的齿部213，隔着绝缘体132卷绕有驱动线圈133。

图6是说明实施方式2的所谓两侧式线性马达100的动子用层叠铁心的磁极齿的制造过程的图。如图6所示，采用包括单侧式磁极齿300、301和两侧式磁极齿302，且上述2个单侧式磁极齿300、301分别相对于上述两侧式磁极齿302从互相相反的方向嵌合而成的配置，该单侧式磁极齿300、301具有从背轭部311a、311b向单方向突出的齿部312a、312b，该两侧式磁极齿302具有从背轭部311c向两方向突出的齿部312c1、312c2。另外，在实施方式1中，如图2所示那样，形成为磁极齿芯片完全分离的结构，但是在本实施方式中，经由设于背轭部12的上部的薄壁连结部50互相地连结。

在两侧式磁极齿302的齿部312c1位于一方的单侧式磁极齿300的齿部312a、312a间，且两侧式磁极齿302的齿部312c2位于另一方的单侧式磁极齿301的齿部312c、312c间地配置的状态下进行冲压加工。在该实施方式中，在各齿部312a、312b、312c的根部的宽度方向两侧，也设有一对梯形磁极缺口部113e，由此，在齿部312的根部，形成有宽度缩窄部113f。在齿部312的顶端部，设有用于提高铁心的扭矩特性的宽度扩大部113d，在齿部312的中间部，形成有齿主部113g。

即，另一方的磁极齿芯片的磁极齿部312的宽度扩大部113d位于一方的磁极齿芯片的互相相邻的齿部312的宽度缩窄部113f间。即，上述互相相邻的宽度缩窄部113f间的距离比宽度扩大部113d的宽度尺寸大是与实施方式1相同的关系，因而，具有相同的效果。在上述的方法中做出的两侧式磁极齿302被作为本实施方式2的两侧式线性马达100的动子用层叠铁心而使用，此外，单侧式磁极齿300、301被作为实施方式1的单侧式线性马达1的动子用层叠铁心而使用。

实施方式3

图7是说明实施方式3的两侧式线性马达100的动子用层叠铁心的磁极齿的制造过程的图，表示对全部两侧式磁极齿进行冲切的情况。即，在使全部两侧式磁极齿400、401、402、403从互相相反方向嵌合配置的状态下进行冲压加工。

具体而言，在两侧式磁极齿401的一方的齿部312d1位于两侧式磁极齿400的一方的齿部312c、312c间，且另一方的齿部312d2位于两侧式磁极齿402的一方的齿部312e间地被配置的状态下（以下相同）进行冲压加工。在该实施方式中，在各齿部312c、312d、312e的根部的宽度方向两侧，也设有一对梯形磁极缺口部113e，由此，在齿部312的根部形成有宽度缩窄部113f。在齿部312的顶端部，设有用于提高铁心的扭矩特性的宽度扩大部113d，在齿部312的中间部形成有齿主部113g。

如以上那样，在实施方式3中，另一方的磁极齿芯片的磁极齿部312的宽度扩大部113d也位于一方的磁极齿芯片的互相相邻的齿部312的宽度缩窄部113f间。即，上述互相相邻的宽度缩窄部113f间的距离比宽度扩大部113d的宽度尺寸大是与实施方式1相同的关系，因而，具有相同的效果。

附图标记的说明

1、100、线性马达；2、111、定子；3、112、动子；12、12a、12b、212、背轭部；13、13a、13b、213、齿部；13d、宽度扩大部；13e、磁极缺口部；13f、宽度缩窄部；13g、齿主部；15、115、磁极卡合构件；16、薄壁连结部；21、121、定子铁心；22、23、122、123、永磁铁；30、31、磁极齿芯片；32、132、绝缘体；33、133、驱动线圈；130、磁极齿；300、301、单侧式磁极齿；302、400、401、402、403、两侧式磁极齿。

Claims

1.一种线性马达的层叠铁心，其特征在于，

该线性马达的层叠铁心通过将由背轭部和从该背轭部突出的齿部构成的磁极齿芯片，以互相相邻的齿部成为大致平行的方式，呈直线状地排列多个而构成，各齿部由设于中间部的齿主部、设于背轭部侧端部，且宽度尺寸比上述齿主部小的宽度缩窄部、和设于顶端部，且宽度尺寸比上述齿主部大的宽度扩大部构成，且互相相邻的上述宽度缩窄部间的距离比宽度扩大部的宽度尺寸大。

2.根据权利要求1所述的线性马达的层叠铁心，其特征在于，

上述宽度缩窄部通过在上述齿部的宽度方向两侧设置一对磁极缺口部而形成，在上述磁极缺口部卡合有由磁性材料构成的磁极卡合构件。

3.根据权利要求2所述的线性马达的层叠铁心，其特征在于，

上述磁极卡合构件是由与上述磁极齿芯片相同的磁性板构成的被冲压加工而成的构件。

4.根据权利要求2所述的线性马达的层叠铁心，其特征在于，

上述磁极卡合构件是经由设于其端部的薄壁连结部，能够转动地连结于上述背轭部的冲切构件。

5.根据权利要求3或4所述的线性马达的层叠铁心，其特征在于，

该线性马达的层叠铁心具备设于上述齿部的外周，且将上述磁极卡合构件保持在上述磁极缺口部内的绝缘体。

6.根据权利要求2所述的线性马达的层叠铁心，其特征在于，

上述磁极缺口部和上述磁极卡合构件的形状是梯形。

7.一种线性马达用层叠铁心的制造方法，其特征在于，在通过将由背轭部和从该背轭部突出的齿部构成的磁极齿芯片以互相相邻的齿部成为大致平行的方式呈直线状排列多个而构成的线性马达的层叠铁心中，在以上述磁极齿芯片的形成于上述相邻的齿部间的空间中配置其他的相同形状的齿部的方式，将其他的磁极齿芯片朝向相反方向呈直线状排列多个的状态下，进行冲切加工。

8.根据权利要求7所述的线性马达用层叠铁心的制造方法，其特征在于，

在另一方的磁极齿芯片的磁极齿部的宽度扩大部位于一方的磁极齿芯片互相相邻的齿部的宽度缩窄部间，且上述磁极齿芯片呈直线状排列的状态下，上述宽度扩大部的宽度尺寸为Bt，相邻的宽度缩窄部间的距离为Bs的情况下，成为Bs＞Bt的关系。

9.根据权利要求8所述的线性马达用层叠铁心的制造方法，其特征在于，

在上述磁极齿芯片的板厚为T的情况下，设定为Bs≥（Bt＋2T）。

10.根据权利要求7所述的线性马达用层叠铁心的制造方法，其特征在于，

在形成为包括单侧式磁极齿和两侧式磁极齿，且上述单侧式磁极齿相对于上述两侧式磁极齿从互相相反方向嵌合而成的配置的状态下，进行冲切加工，上述单侧式磁极齿具有从背轭部向单方向突出的齿部，上述两侧式磁极齿具有从背轭部向两方向突出的齿部。

11.根据权利要求7所述的线性马达用层叠铁心的制造方法，其特征在于，

至少具备2个具有从背轭部向两方向突出的齿部的两侧式磁极齿，在另一个两侧式齿磁极的一方的齿部位于一个两侧式齿磁极的一方的齿部间的状态下，进行冲切加工。