CN1829052A - 线性马达 - Google Patents

Abstract

一种线性马达，包括：定子，此定子具有沿上述马达驱动方向延伸的定子轭铁和于此定子轭铁上沿上述马达驱动方向按预定间隔设置而极性交替相异的多个永磁铁；可动件，此可动件与上述定子的永磁铁分隔预定间隙配置，具有沿上述马达驱动方向顺次设置的多个磁极齿件和卷绕到上述各磁极齿件上的线圈；其特征在于，上述各磁极齿件由沿与上述马达驱动方向正交方向排列的多个单位磁极齿件组成，而上述排列的各多个单位磁极齿件在一起于其周围通过卷绕上述线圈而成为整体。

Description

线性马达

本申请是申请号为03110636.6，申请日为2003年4月18日，发明名称为“线性马达”专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及线性马达，特别涉及到用于工具机的板式送料器。

背景技术

图20是例如特许文献1中公开的这种已有线性马达结构的剖面图。

图20所示的定子1中，沿定子轭铁2上按预定间隔设置着极性交替相异的多个永磁铁3a、3b、可动件4沿此定子1隔预定间隙移动。

此可动件4包括：可动件轭铁5；连接部件7，它们各具有梯形剖面，由配合到可动轭铁5中的螺栓6以特定的间隔保持于可动件轭铁5的面向定子1的一侧；多个第一磁极齿件8，它们具有大致T形的剖面，通过在一端中央部形成的鸠尾槽8a而分别与连接部件7接合，同时对于在两侧具有凹部8b、凸部8c的多个第一磁极磁件8，剖面大致呈Z字形而在两侧具有凹部9a、凸部9b到与此第一磁极齿件8的凸部8c、凹部8b相嵌合，由此，嵌插到各第一磁极齿件8之间的多个第二磁极齿件9，分别卷绕到这两个磁极齿件8、9上的线圈10设置成围绕到这两个磁极齿件8、9的周围，再由将它们粘结成整体的模塑树脂11一起形成此可动件的结构。

已有的线性马达的结构如上，在可动件4的组装中，首先将线圈10卷绕到此第一与第二磁极齿件8、9各个之上，然后将各第一磁极齿件的鸠尾槽8a与通过螺栓6保持在可动轭铁5中的连接部件7嵌合，相对于图面沿垂直方向滑动。通过将螺栓6紧固到所定位置上面把各磁极齿件8固定。再将第二磁极齿件9的凹部9a、凸部9b分别嵌合第一磁极磁件8的凸部8c、凹部8b，通过滑动将第二磁极齿件9分别嵌插于各第一磁极齿件8之间。最后，将这两个磁极齿件8、9与线圈10的周围以模塑树脂11封围粘合而整体化。

参考专利文献1：特开2000-217334号公报(0005段，图1)。

已有的线性马达，如以上所述，是通过将第二磁极齿件9滑动嵌插到第一磁极齿件8之间而构成，因此卷绕到两磁极齿件8、9各个之上的线圈10彼此间，在第二磁极齿件9滑动时，有可能由于接触擦合而发生绝缘不良与断线致可靠性降低问题。

再者，在将第一磁极齿件8的鸠尾槽8a与连接部件7嵌合滑动，通过紧固螺栓6而固定于可动件轭铁5之上，然后再通过将第二磁极齿件9的凹部9a、凸部9b分别与第一磁极齿件8的凸部8c、凹部8b嵌合而使之滑动，这时由于必须将各第二磁极齿件9分别嵌插到各第一磁极齿件8之间，就会产生组装作业性差的问题。

同时，磁极齿件一般是由冲切的电磁钢板叠层制造。因而在马达容量增大而加大磁极齿件宽度时，就需要增大电磁钢板的叠层厚度。随着叠层厚度增大，因叠层所产生的误差会使磁极齿件倾斜而使组装效率变差。而且对应于叠层厚度的增大，冲切模的模具(下部模具)需加厚，这样就会增大模具费用而成为加大磁极齿件成本的主因。

此外，即使在磁极齿件中也不采用钢板叠层结构时，这时就需根据马达容量改变磁极齿件的宽度，而将严重影响生产与部件管理方面的效率。

发明内容

本发明为了解决上述各问题，提供了将多个磁极齿件连接成整体的新结构，更具体地说，提供了在磁极齿件连接成整体的结构中能提高可靠性与组装效率的线性马达。

此外还能相对于马达容量的变化，改进磁极齿件的生产与部件管理方面的效率而降低成本。

本发明的线性马达包括：定子，此定子具有沿上述马达驱动方向延伸的定子轭铁和于此定子轭铁上沿上述马达驱动方向按预定间隔设置而极性交替相异的多个永磁铁；可动件，此可动件与上述定子的永磁铁分隔预定间隙配置，具有沿上述马达驱动方向顺次设置的多个磁极齿件和卷绕到上述各磁极齿件上的线圈；其特征在于，上述各磁极齿件由沿与上述马达驱动方向正交方向排列的多个单位磁极齿件组成，而上述排列的各多个单位磁极齿件在一起于其周围通过卷绕上述线圈而成为整体。

如上所述，本发明的线性马达包括：定子，此定子具有沿马达驱动方向延伸的定子轭铁和位于此定子轭铁上沿上述马达驱动方向按预定间隔设置而极性交替相异的多个永磁铁；可动件，它与上述定子的永磁铁分隔预定间隙配置，具有沿上述马达驱动方向顺次设置的多个磁极齿件和卷绕到上述各磁极齿件上的线圈。

上述各磁极齿件具有：位于上述定子相对面背面侧之上而与相邻的上述磁极齿件接触的轭铁部，从此轭铁部突出到与上述定子相对一侧成而形成且于周围卷绕有上述线圈的齿部；

设有通过于上述各轭铁部的背面侧形成缺口而上述缺口遍及到上述多个轭铁部，准直地排列形成槽状凹部；

通过将连接部件配合到上述凹部之中而将上述多个磁极齿件连成整体；由此可以提高可靠性与组装效率。

附图说明

图1A-1B示明本发明实施形式1中线性马达的结构，其中图1A为平面图、图1B为侧视剖面图。

图2为示明图1中线性马达结构的正视图。

图3为示明1中磁极齿件顺次配置工序的平面图。

图4为示明图3中各磁极齿件经连接部件连成整体的工序的平面图。

图5为示明将连接部件与磁极齿件经焊接固定的工序的正视图。

图6为示明进行过图5中工序后结构的平面图。

图7说明连接部件与磁极齿件焊接要点。

图8为示明本发明实施形式2的线性马达结构的平面图。

图9为示明图8中线性马达结构的正视图。

图10为示明图8中将线圈卷绕到磁极齿件上工序的透视图。

图11为示明本发明实施形式3的线性马达结构的平面图。

图12为示明图11中线性马达结构的侧视图。

图13为示明图11中线性马达结构的正视图。

图14为示明将图11中连接部件与磁极齿件用焊接固定的工序的平面图。

图15为示明进行图14中工序之后结构的平面图。

图16为示明本发明实施形式4的线性马达结构的平面图。

图17为示明本发明实施形式4的线性马达结构的正视图。

图18示明连接部件与槽状凹部的尺寸关系。

图19示明将连接部件与磁极齿件以焊接固定的工序的正视图。

图20是示明已有线性马达结构的剖面图。

图中各标号的意义如下：

21、31，定子；23、24，永磁铁；25、41，磁极齿件；32、43，单位磁极齿件；25a，缺口；25c、41a，轭铁部；25d，齿部；41b～41d，突起部；26，36，槽状凹部；44，凹部；51、61，连接部件；51a、51b，坑；61a，接合部；61b，接触部；28、33，线圈；29、37、42，可动件。

具体实施方式

下面根据附图说明本发明的实施形式。

实施形式1

图1A～1B示明本发明实施形式1的线性马达的结构，其中图1A为平面图，图1B为侧视剖面图；图2为示明图1中线性马达结构的正视图；图3为示明图1中磁极齿件顺次配置工序的平面图；图4为示明图3中各磁极齿件经连接部件连成整体的工序的平面图；图5为示明将连接部件与磁极齿件经焊接固定的工序的正视图；图6为示明进行过图5中工序后结构的平面图；图7详细地说明连接部件与磁极齿件焊接要点。

各图中，定子21包括沿马达驱动方向(图1A～1B中双向箭头的指向)延伸的板状定子轭铁22、于此固定轭铁22上沿马达驱动方向按预定间隔配置而极性交替相反的多永磁铁23、24。可动件29包括与定子21的永磁铁23、24隔预定间隔配置而沿马达驱动方向设置的多个磁极齿件25、卷绕于各磁极齿件25上的线圈28、将多个磁极齿件25连成整体的连接部件27。

图1B中磁极齿件25的上部(与定子21相对面的背面侧)构成轭铁部25c，从轭铁部25c向下方突出形成齿部25d。各齿部25d的周围缠绕线圈28，各轭铁25e的端部相互接触，从而顺次排列配置出多个磁极齿件25。

图2中，在各磁极齿件25的轭铁部25c的背面，于预定位置(在此为两个预定位置)，沿马达驱动方向(图2中垂直图纸的方向)形成有矩形剖面(宽W1，高H2)的缺口25a，而在两端形成了宽为W1/2的缺口25b。然后，特别是这些缺口25a遍及多个轭铁25c，准直地排列形成槽状凹部26(参看图1)。

在此槽状凹部26的全长上，通过连接部件27的接合将多个磁极齿件25连成整体结构。在此连接件27的预定位置上形成了将其与图中未示明的从动部分相安装的螺孔27a。

下面据附图说明具上述结构的本发明实施形式1中线性马达的可动件29的组装工艺。

首先将线圈28分别卷绕到各磁极齿件25上，然后如图3所示，将各磁极齿件25分别与轭铁部25c的端面相互间接触而排列好。通过这样的排列，各缺口25a准直排列而形成槽状凹部26。然后如图4所示，在将连接部件27配合于槽状凹部26中之后，如图5所示，进行焊接而成为图6所示的将连接部件27固定到各磁极齿件25的轭铁部25c上。经过这样地固定，各磁极齿件25便通过连接部件27连成整体，完成了可动件29的组装。

再据图7详细地说明图6所示的焊接要点。如图7所示，连接部件27的高度H1与槽状凹部26(缺口25a)的深度H2的关系至关重要。由于在焊接处P会发生热收缩，而因这种热收缩致连接部件发生弯曲时，经连接部件27连成整体的磁极齿件25的特别是其与定子21相对的表面便将产生有害的变形。

因此，为了将这种焊接处P位于连接部件27高度方向中心，最好将槽状凹部26的深度H2设定得比连接部件27的高度H1的1/2(H1/2)稍小。

当取H2＜H1/2的设定时，通过焊接作业，可使得接处P从连接部件27高度方向中心位置稍向下方。在此情形下，连接部件27虽因焊接影取与凸向上方方向相反的倾向，但由于为此连接部件27相连接的多个磁极齿件25相互以其端部接触的结构，相反，焊接处P从中心偏移向上方，与连接部件27凹向上方的方向相反的情形比较，可把磁极齿件25与定子21相对面的变形抑制到充分小的值，从而可有基本上无实质形损害的优点。

这样，根据上述实施形式，由于将连接部件27配合到各磁极齿件25的轭铁部25c背面形成的缺口25a排列形成的槽状凹部26中而将各磁极齿件25连成了整体，从而简化了可动件29组装中的手续，有助于改进组装作业的效率。此外，邻接线圈28相互之间不会发生接触擦合，故不会产生绝缘不良与断线等事故，从而能提高可靠性。

再有，在通过焊接将连接部件27固定于槽状凹部26中时，通过使槽状凹部26的深度H2比连接部件27的高度H1的1/2小(H2＜H1/2)，就能抑制连接部件27的弯曲，降低了弯曲造成的影响，于是不需矫弯作业而能进一步提高组装效率。

实施形式2

图8是示明本发明实施形式2的线性马达结构的平面图，图9为示明图8中线性马达结构的正视图，图10为示明图8中将线圈卷绕到磁极齿件上工序的透视图。

上述各图中与实施形式1同样的部分附以以相同的标号而略去其说明。

图中的定子31是于定子轭铁22上将永磁铁23、24分别排成两列构成。构成可动件37的各磁极齿件25由与马达驱动方向正交方向上排列的2个单位磁极齿件32组成。各2个单位磁极齿件32如图10所示，通过卷线夹具34沿图中箭头方向旋转，经由磁线35卷绕形成的线圈33紧固而形成整体。

在此实施形式2中，卷绕有线圈33的磁极齿件25，与上述实施形式1中的相同。通过使各轭铁部25c的端面相互接触顺次排列。由于这种排列，分别形成了各缺口25排列成的槽状凹部26以及两单位磁极齿件32的列间经由端部处形成的两个缺口25b而跨接于两单位磁极齿件32之间的槽状凹部36。这两个槽状凹部26、36如图9所示分别由连接部件27连接，而如图8所示，通过于预定位置上进行焊接，各磁极齿件25便通过连接部件27连成整体，构成可动件37。

根据上述实施形式2，通过沿与马达驱动方向正交方向设置2个单位磁极齿件32，于其周围卷绕线圈33紧固整体化而构成磁极齿件25，于是可借助组合对应于线性马达所需推力(马达容量)的变化，使组装效率提高，还能使相同的部件用于不同的目的，且能使部件管理变得容易，从而能降低成本。

特别是在以磁极的电磁钢板叠层制作磁极齿件时，即使马达容量增大，由于能以各单位磁极齿件进行生产，故可将钢板的叠层厚度保持于一定限度之内，在能降低压型模具成本的同时还能抑制因叠层造成的倾斜而得以提高生产率。此外，若将多个单位磁极齿件反向叠层，则能进一步减小整体磁极齿件的倾斜。

再有，由于形成了跨接于两单位磁极齿件32之间的槽状凹部36且将连接部件27配合到此槽状凹部36之中，故能进一步增强整体化而可提高可靠性。

在以上说明中，虽然通过沿与马达驱动方向正交的方向上设置2个单位磁极齿件，合在一起经由卷绕的线圈整体化，但在一起的单位磁极齿件的个数不限于2个，3个以上当然是可以的。

而且，沿与马达驱动方向正交的方向上排列是一起经由卷绕的线圈整体的多个单位磁极构成的方式，并不仅仅适用于以上说明的线性马达，即由连接部件将多个磁极齿件连成整体的结构，这种新颖的方式也能适用于其他的结构，例如已有技术中说明的，轭铁部与齿部是不同的体部而这两部是由鸠尾槽结构等结合成的结构，使部件管理等变得容易而可降低成本。此外，在将电磁钢板叠层制造磁极齿件时，能有效地抑制因叠层所致的倾斜，提高生产率和降低模具成本。

实施形式3

图11为示明本发明实施形式3的线性马达结构的平面图，图12为示明图11中线性马达结构的侧视图，图13为示明图11中线性马达结构的正视图，图14为示明将图11中连接部件与磁极齿件用焊接固定的工序的平面图，图15为示明进行图14中工序之后结构的平面图。

上述图中与实施形式2中相同的部分附以相同的标号而略去其说明。

在这些图中，构成可动件42的各磁极齿件41由沿与马达驱动方向正交方向排列的2个单位磁极齿件43组成。这各2个单位磁极齿件43与已说明的实施形式2相同，再把它们一起由卷绕的线圈33紧固成为整体。在各单位磁极齿件43的轭铁部41a的背面，如图13所示，分隔一段与连接部件27的宽度同尺寸的距离W形成有一对突起部41b、41c。此外，在两单位磁极齿件43相对侧的端部处，在其一端距端面w/2的内侧和另一端与突起部41c相隔w处，分别形成了突起部41d。

下面根据附图说明具上述结构的本发明的实施形式3的线性马达中可动件42的组装工序。

将2个一对的单位磁极齿件43与轭铁部41a上形成有突起部41d的一侧相互接触，排成2列，在其周围卷绕线圈33紧固两单位磁极齿件43而成为整体。然后将紧固而整体化的各磁极齿件41分别与轭铁部41a的端部相互接触，沿马达驱动方向顺次排列。这样，借助两突起部41b与41c之间的间隙W，跨越多个磁极齿件41形成了凹部44。此外，在两单位磁极齿件43的端部上形成的突起部41d之间也形成了尺寸为W的凹部44。至此，如图13所示，在两突起部41b、41c之间以及两突起部41d之间形成的凹部44之中，配合上连接部件27，如图14(A)、(B)所示，分别进行焊接，而如图15所示，将各突起部41b、41c、41d的上端与连接部件27的上部侧面之间以及将轭铁部41a的上端与连接部件27的下部侧面之间固定。借助这种固定，排列好的各磁极齿件41便可通过连接部件27而连成整体，构成可动件42。

根据上述实施形式3，由于通过将连接部件27配合到各磁极齿件41的轭铁部41a的背面上形成的面突起部41b、41c之间以及两突起部41d之间以将各磁极齿件41连成整体，故能简化可动件92的组装手续和提高组装作业效率。此外，由于相邻的线圈33相互之间不会接触擦合，故不用担心产生绝缘不良与断线而可提高可靠性。

还由于两突起部41d在列之间相对配置而连接部件27是跨接于两单位磁极齿件43之间，就能进一步增强整体化，进一步提高可靠性。再由于采用了使连接部件27与形成凹部44的各突起部41b、41c、41d相配合的结构，使焊接变得容易而可以提高组装效率。此外，由于将下部两侧面进行了焊接，就能增大相对于施加到焊接部的力矩的经受力而可进一步提高可靠性。

上述结构中是对两突起部41b、41c之间的两处以及两突起部41d之间一处共计三处形成的凹部，分别以连接部件27结合，但由图13可知，由于在两突起部41c、41d之间也形成了宽w的间隙，故在必要时可将连接部件27配合到由此间隙形成的凹部中来进一步增强整体化结构。

此外，上述结构中是就将各磁极齿件41分别为2个单位磁极齿件43构成的情形进行说明，但显然对于由1个或3个以上单位磁极构成的情形，也可以根据相同的要点，通过将连接部件配合到由一对突起部之间的间隙形成的凹部之中而取得同样的效果。

实施形式4

图16是示明本发明实施形式4的线性马达结构的平面图。

图中与实施形式3的相同的部分附以相同的标号而略去其说明。

这里的连接部件51所具的宽度尺寸w1大于两突起部41b、41c之间的间隙w，在两侧面上分别形成了与两突起部41b、41c嵌合的坑51a、51b。

根据实施形式4，由于连接部件51的宽度尺寸w1大于两突起部41b、41c之间的间隙w，以及在两侧面上分别形成了与两突起部41b、41c嵌合的坑51a、51b，通过两突起部41b、41c与坑51a、51b的嵌合，就能约束连接部件51的纵向运动，使连接部件51的配合更可靠和能更好地提高可靠性。

实施形式5

本实施形式5是用于为沿与马达驱动方向正交方向将磁性板电磁钢板叠层来形成磁极齿件时，提供连接部件的最佳结构。

具体地说，在上述各实施形式中连接部件的剖面形状都为矩形，而在本实施形式中，如图17所示则是具有向下凸的台阶式的剖面形状。

此时，由磁极齿件25的轭铁部25c中所设缺口25a形成的槽状凹部26的宽度方向成为电磁钢板的叠层厚度方向，而得以随各电磁钢板板厚的偏差和卷绕到周围的线圈28的紧固情形变动。这样，在槽状凹部与连接部件之间会产生空隙而不能求得稳定的焊接效果。

为此，将连接部件61构成为具有：与槽状凹部26隔预定间隙而配合到此凹部26内的配合部61a以及与此凹部26的上端面接触的接触部61a。

如图18所示，将连接部件的配合部61a的宽度W3设定得比槽状凹部的宽度W2小，则即令宽度W2的尺寸有稍许变动，由于W2＞W3，可于两者的宽向中存在间隙G。此外，将配合部61a的高度H3设定得比槽状凹部26的深度H2小，则在两者高度方向中存在间隙G。

结果，即使槽状凹部26的宽度尺寸有稍许变化，但连接部件61的接触部61b的下面同磁极齿件25的轭铁部25c的上面可靠地密切接触，从而如图19所示，通过沿此接触部分进行焊接，能使焊接作业稳定，能通过连接部件61将多个磁极齿件可靠地整体化。

上述实施形式5是相对于将连接部件配合到轭铁部中所设缺口形成的槽状凹部内的情形进行说明，但即使是对于实施形式3中将连接部件配合到由两突起部之间间隙形成的凹部之内的情形，也同样适用并可获得相同的效果。

在以上各实施形式中虽未作说明，但若用磁性材料来形成连接部件27、51与61，则能增大磁路而改进性能。

Claims (1)

1.一种线性马达，包括：定子，此定子具有沿上述马达驱动方向延伸的定子轭铁和于此定子轭铁上沿上述马达驱动方向按预定间隔设置而极性交替相异的多个永磁铁；可动件，此可动件与上述定子的永磁铁分隔预定间隙配置，具有沿上述马达驱动方向顺次设置的多个磁极齿件和卷绕到上述各磁极齿件上的线圈；其特征在于，

上述各磁极齿件由沿与上述马达驱动方向正交方向排列的多个单位磁极齿件组成，而上述排列的各多个单位磁极齿件在一起于其周围通过卷绕上述线圈而成为整体。

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