CN1106172A - 多相线性电机的铁心制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是制造电机外形不受限制的多相 线性电机的铁心。在制造通过空隙相对地设置定子 1和动子2、并在该定子1或动子2上设置的多个突 极部P1、P2，…，的前端面上形成多个小齿16的多相 线性电机的铁心时，利用冲头控制装置32选择性地 控制可动冲头33的出没，对形成上述铁心的铁板 30a、30b，…进行冲压，用以利用冲压模31在每次冲 压该铁板后各突极部P1、P2…的前端按指定的周期 形成上述小齿16的齿顶部16a或齿底部16b，同时， 将它们顺序积层后便可形成定子铁心10或动子铁 心22a、22b。

Description

本发明涉及包括混合型线性电机、VR（Variable  Reluctance）型线性电机和永磁式线性电机等在内的多相线性电机的铁心制造方法。

图9是与本发明关连的圆筒形线性电机的纵剖面图。

图9中，上述圆筒形线性电机的定子100的定子铁心101，102，103和104在其外周边缘部形成沿厚度方向变厚的带台阶的环形，在其内周面上，沿轴向设有等间距的多个定子小齿105。并且，这些定子铁心101，102，103和104由框架116支持并罩住。

在通过将该定子铁心101和102的上述外周边缘对接组合而形成的环形沟部，将环形线圈106夹住。另外，同样在该定子铁心103和104之间形成的环形沟部，将环形线圈107夹住。

该圆筒形线性电机利用定子铁心101、102和环形线圈106形成一相，利用定子铁心103、104和环形线圈107形成另一相，全体构成两相。

环形永久磁铁108夹在形成上述两相的定子铁心101，102和定子铁心103，104之间，沿动子109的轴向磁化。

动子109的动子铁心110呈圆筒形，在其外周面上，沿轴向等间距地设有多个动子小齿111。并且，该动子109借助托架112和113，通过轴承114和115支持，可以沿轴向自由移动。

上述定子小齿105与动子小齿111处于以下的位置关系。即，当设在定子104上的定子小齿105恰好与动子小齿111相对时，设在定子铁心103上的定子小齿105与定子铁心104比较，处于沿轴向移动了2/4齿距的位置。另外，设在定子铁心102上的定子小齿105与定子铁心104比较，位于沿轴向移动了1/4齿距的位置;而设在定子铁心101上的定子小齿105与定子铁心104比较，位于沿轴向移动了3/4齿距的位置。

利用这样的结构，该圆筒形线性电机构成两相混合型线性电机。

但是，上述结构的圆筒形线性电机的缺点是由于不能增大线圈装配部，从而不能增大每相的安培导体数，所以驱动力不大。另外，由于定子铁心101，104位于比定子铁心102，103距离永久磁铁108远的位置，所以，磁路不均匀，驱动力随励磁相而不同。其次，原理上由于各相成为沿轴向排列的结构，电机的轴向长度增长，以及由于永久磁铁108位于定子100一侧，所以，需要加电机罩，同时，由于必须使动子109的轴向长度大于定子100的轴向长度，所以，动子109的惯性很大。并且，难于实现多相化。

因此，本发明者提出了克服这些缺点的线性电机的方案，提案中关于形成定子铁心的定子铁板的形状为如下形式。

即，一种是设K为正整数，m为相数，则形成上述定子铁心的定子铁板具有2Km个突极，该突极沿上述定子铁板的内圆周方向按形成定子小齿的齿顶部的m个突极、形成其齿底部的m个突极的顺序排列形成1组，总共存在K组（特愿平4-332761号、特愿平4-340280号）。

另一种是设K为大于1的整数，m为相数，n为小m/2而最接近m/2的整数值时，定子铁板具有km个突极，同时，从上述动子一侧看，与动子相对的上述突极的前端，按内半径小的n个突极和内半径大的（m-n）个突极的顺序排列形成1组，总共有K组。（特愿平5-100810号）。

但是，上述结构的线性电机存在以下问题：

（1）定子铁心或动子铁心的小齿是通过将构成齿顶部m突极和构成齿底部的突极按指定排列的铁板按指定角度旋转积层而构成的，所以，突极部在圆周上必须按等间距排列，不能使电机形状成为平板形或半圆形等结构;

（2）另外，由于旋转积层时定子铁心的外形必须相同，所以，例如对于5相电机，定子铁心的外形不能形成四角形。

本发明就是鉴于上述问题而提案的，其目的在于提供一种多相线性电机的铁心制造方法，可以解决上述问题，电机形状不受限制。

为了达到上述目的，本发明提出了一种多相线性电机的铁心制造方法，定子和动子通过空隙相对地设置，该定子或动子具有定子铁心或动子铁心，该定子铁心或动子铁心具有多个突极部，这些突极部沿着向与该动子的移动方向垂直的方向延伸的空隙排列，在各突极部与空隙相对的面上，沿上述动子的移动方向以等间距形成多个小齿，同时，在上述各突极部上形成的定子小齿或动子小齿沿动子的移动方向相互以指定的偏离进行排列;本发明的特征在于，利用冲头控制装置有选择地控制安装在上述冲压模内的并且设置得可在各突极部出没的可动冲头（多个）的出没，对形成上述铁心的铁板进行冲压，用以利用冲压模在每次冲压该铁板后，使各突极部的前端按指定的周期形成上述小齿的齿顶部或齿底部，同时，将它们顺序积层便可形成上述定子铁心或动子铁心。

关于本发明的作用，上述结构的多相线性电机的铁心制造方法利用冲头控制装置，在每次冲压时按指定的周期有选择地控制安装在铁板冲压模内的并且设置得可在各突极部出的用于形成小齿的可冲冲头（多个）的出没，对铁板进行冲压，并通过积层便可在该铁板的各突极部的积层方向形成指定的小齿。

按照本发明，不必像先有的铁板那样使突极在圆周方向上等间距地排列，从而上述电极的形状不受限制。即，上述电机的铁心形状也可以用平板形或半圆形等定子铁心或动子铁心制造。因此，也就不必将定子铁心或动子铁心进行旋转积层。

附图简要说明如下：

图1是本发明一个实施例的线性电机的纵剖面图;

图2是沿图1中的Ⅱ-Ⅱ线的剖面图;

图3是形成定子铁心的各定子铁板的平面图，图3（a），图3（b），图3（c），图3（d），图3（e）和图3（f）是在各突极部的前端形成定子小齿的齿顶部或齿底部的形成例子;

图4是本发明的多相线性电机的铁心制造方法的一个实施例，是控制安装在铁板的冲压模内的可动冲头的结构图;

图5是表示图4的控制采用的定子铁板的冲压积层顺序与各可动冲头的控制状态的关系图表;

图6是装在冲压模内的可动冲头的控制状态的说明图，图6（a）是其动作状态图，图6（b）是其不动作状态图;

图7是按图5所示的积层顺序将图3的定子铁板顺序积层时从动子一侧看形成的定子小齿时的展开图;

图8是图3的一个变形例，是形成另一种定子铁心的各定子铁板的平面图，图8（a），图8（b），图8（c），图8（d）和图8（e）是在各突极部的前端形成定子小齿的齿顶部或齿底部的形成例子;

图9是与本发明关连的圆筒形线性电机的纵剖面图。

下面，参照附图举例详细说明本发明的极佳的实施例。

图1是本发明一个实施例的多相线性电机的纵剖面图，图2是沿图1中的Ⅱ-Ⅱ线的横剖面图。

在图1和图2中，在定子1的方形定子铁心10上以等螺矩角设置的5个突极11，12，13，14和15上，在其内圆周面上沿轴向以等间距设有多个定子小齿16（齿顶部16a和齿底部16b）。另外，在这5个突极11，12，…15上分别绕着定子线圈W1，W2，W3，W4和W5。

将位于上述定子铁心10的轴向两端的内径部10a作为嵌合孔，在端壁17，18上形成的嵌合部17a，18a与上述内径部10a嵌合。

另一方面，在定子1内通过间隙与该定子1相对地设置的动子2借助于上述端壁17和18，通过轴承19，20使轴心与定子铁心10重合地支持，可以沿轴向自由移动。并且，在该动子2上，在轴21上设有磁极铁心22a、22b和夹在该磁极铁心22a与22b之间的、并且沿轴向磁化的环形永久磁铁23。在上述磁极铁心22a，22b的外圆周面上，与上述定子小齿16相对地沿轴向以相同的等间距设有多个动子小齿24（齿顶部24a和齿底部24b），它们的排列为图1所示的关系。

图3（a）-（f）是形成定子铁心10的定子铁板30a，30b，30c，30d，30e，30f的例子。在图3（a）-（f）中，定子铁板30a，30b，…，30f的各突极部P1，P2，…，P5的前端，利用装在图中未示出的冲压模内的并且设置得可在各突极部P1，P2，…P5出没的可动冲头，按周期性的反复顺序冲压，使每次冲压铁板后成为图3的（a），（b），（c），（d），（e），（a），（b），（c）…所示的形状，在各突极部P1，P2，…P5的前端形成上述定子小齿16的齿顶部16a或齿底部16b。

图3（a）所示的定子铁板30a是与突极部P1，P3对应的可动冲头1，3为不动作状态，与其他突极部P2，P4，P5对应的可动冲头2，4，5为动作状态进行冲压的情况，在突极部P1，P3的前端形成齿顶部16a，在突极部P2，P4，P5的前端形成齿底部16b。

图3（b）所示的定子铁板30b是与突极部P3，P5对应的可动冲头3，5为不动作状态，与其他突极部P2，P4，P1对应的可动冲头2，4，1为动作状态进行冲压的情况，在突极部P3，P5的前端形成齿顶部16a，在突极部P2，P4，P1的前端形成齿底部16b。

同样，图3（c），图3（d），图3（e）所示的定子铁板30c，30d，30e，如该图所示的那样，分别是选择性地以与突极部P1，P2，…P5对应的可动冲头1，2，…，5为不动作状态或动作状态进行冲压，在突极部P1，P2，…P5的前端形成指定的齿顶部16a或齿底部16b。另外，图3（f）所示的定子铁板30f是以与突极部P1，P2，…，P5对应的可动冲头1，2，…，5都为不动作状态进行冲压的情况。

因此，在形成上述定子铁心10时，通过按冲头的上述定子铁板30a，30b，30c，30d，30e的顺序进行积层，可以在各突极部P1，P2，…，P5的前端形成1个间距的定子小齿16。

另外，将上述定子铁心10的两端的内径部10a，10a作为上述端壁17，18的嵌合孔时，也可以将积层在该两端的几块铁板作为上述定子铁板30f使用。

图4-图6是表示上述多相线性电机的铁心制造方法的一个实施例。

图4是控制冲压模的可动冲头的结构图。图中，利用冲头控制装置32，按照图5所示的顺序选择性地驱动各电磁螺旋线圈，控制装在冲压模31内的并且设置成可在上述各突极部P1，P2，…，P5出没即可突出和缩回的可动冲头1，2，…，5的出没，用以在形成上述定子铁心10的定子铁板30的各突极部P1，P2，…，P5的前端形成上述定子小齿16的齿顶部16a或齿底部16b。另外，32a是接续电线。

图5是表示各定子铁板30a，30b，30c，30d，30e的冲压积层的顺序与上述可动冲头1，2，…，5的控制状态的关系图表，关于图中各可动冲头1，2，…，5的动作，●符号表示用于形成齿底部16b的冲头动作状态（出），○符号表示用于形成齿顶部16a的冲头不动作状态（没）。

图6是为了容易理解作为上述可动冲头1，2，…，5中的一个冲头即可动冲头33的控制状态的说明图，图6（a）表示其动作状态（出），图6（b）表示其不动作状态（没）。

在图6中，可动冲头33设在上述冲压模31内，在图中可沿上下方向移动，同时，在其上面形成凸模33a，在电磁螺旋线圈34的驱动下与图中向右驱动的凸模部件35接触。

从上述冲头控制装置32输出的导通信号输入上述电磁螺旋线圈34时，该电磁螺旋线圈34激励后将上述凸模部件35向右驱动。在上述凸模部件35的驱动下，该凸模部件35与上述可动冲头33的凸模33a的凸顶相互接触时，该可动冲头33便从上述冲压模31的面上突出来，成为图6（a）所示的动作状态。

另外，当从上述冲头控制装置32输出的断开信号输入上述电磁螺旋线圈34时，该电磁螺旋线圈34断开，上述凸模部件35在图中未示出的退回装置的作用下，退回到左边。利用上述凸模部件35的退回，两凸模的凸顶相互分开，该可动冲头33在图中未示出的退回装置的作用下，从上述冲压模31的面上缩回，成为图6（b）所示的不动作状态。

图7是从上述动子2一侧看到的按图5所示的积层顺序将按上述方法冲压的各定子铁板30a，30b，30c，30d，30e顺序积层时形成的突极11，12，13，14和15的定子小齿16的情况（形状）。有影阴线的部分表示齿顶部16a，无影阴线的部分表示齿底部16b。

图8（a）-（e）是上述实施例的变形例的动子铁板40a，40b，40c，40d，40e的平面图。该动子铁板是电机外形为平板形状的动子铁心用的铁板。为了容易理解，假定相数、突极数和相邻突极间的小齿的偏离和上述实施例相同。

因此，和上述一样，动子铁板40利用冲头控制装置选择性地控制装在冲压模内的并且设置得可在各突极部P6，P7，…，P10出没的各可动冲头，按上述动子铁板40a，40b，40c，40d，40e的顺序反复冲压，并将它们顺序积层，形成动子铁心。

在该动子铁心上形成的各突极的前端面上，在铁板积层方向上可以形成多个动子小齿24，从上述定子1一侧看形成的该动子小齿24的情况（形状）与图7一样。

此外，上述动子铁心的铁板有电机外形为半圆形用的铁板的情况，以及上述定子铁心的铁板有电机外形为平板形或半月形用的铁板的情况。

这里所示的实施例是在动子铁心上形成多个突极部的情况，但是，通过空隙相对地设置的铁心中哪一方为定子哪一方为动子是相对的，不论哪一种情况都是可以的。

另外，本发明的铁心制造方法不限于上述实施例所示的多相线性电机，显然，也可以适用于具有在铁板的积层方向上形成小齿的铁心的其他线性电机。

本发明的技术不限于上述实施例中的技术，也可以利用具有同样功能的其他形式的措施，另外，本发明的技术在上述结构的范围内，可以进行各种变化和附加措施。

从上面的说明可知，按照本发明的多相线性电机的铁心制造方法，制造定子和动子通过空隙相对地设置、在该定子或动子上设置的多个突极部的前端面上形成多个小齿的多相线性电机的铁心时，利用冲头控制装置选择性地控制装在上述冲压模内的并且设置得可在各突极部出没的可动冲头的出没，用以利用冲压模对形成上述铁心的铁板进行冲压，使在每次冲压该铁板后，各突极部的前端周期性地形成小述小齿的齿顶部或齿底部，同时，将它们顺序积层后可以形成定子铁心或动子铁心，所以，不必像先有的铁板那样沿圆周方向等间距地设置突极，从而上述电机的形状不受限制。即，上述电机的铁心形状也可以用平板形或半圆形等定子铁心或动子铁心制造。因此，不必将定子铁板或动子铁板进行旋转积层。

另外，已往，为了进行旋转积层，除了两相和四相电机以外，铁板外形必须为圆形，为了不使电机组装螺钉伸出到电机外部，必须使铁板架等于其厚度，结果，线圈空间及动子外径变小，从而驱动力变小，但是，按照本方法，不论电机相数如何，都可以使电机外形为四角形等，线圈空间及动子外径不会减小，螺钉可以装配到铁心内。

Claims (3)

1、一种多相线性电机的铁心制造方法，定子和动子通过空隙相对地设置，该定子或动子具有定子铁心或动子铁心，该定子铁心或动子铁心具有多个突极部，这些突极部沿着向着与该动子的移动方向垂直的方向延伸的空隙排列，在各突极部与空隙相对的面上，沿上述动子的移动方向以等间距形成多个小齿，同时，在上述各突极部上形成的定子小齿或动子小齿沿动子的移动方向相互以指定的偏离进行排列；其特征在于：利用冲头控制装置选择性地控制装在上述冲压模内的并且设置得可在各突极部出没的可动冲头(多个)的出没，对形成上述铁心的铁板进行冲压，用以利用冲压模在每次冲压该铁板后，各突极部的前端按指定的周期形成上述小齿的齿顶部或齿底部，同时，将它们顺序积层后便可形成上述定子铁心或动子铁心。

2、按权利要求1所述的多相线性电机的铁心制造方法，其特征在于：上述定子铁心的铁板的外形为方形。

3、按权利要求1所述的多相线性电机的铁心制造方法，其特征在于：上述定子铁心或动子铁心的铁板是电机外形为平板形或半圆形用的铁板。

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