DE112010005722T5

DE112010005722T5 - Läufer eines Linearmotors und Linearmotor

Info

Publication number: DE112010005722T5
Application number: DE112010005722T
Authority: DE
Inventors: Yosuke Takaishi; Koki Naka
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-07-06
Filing date: 2010-07-06
Publication date: 2013-05-29
Also published as: JP5436671B2; KR101367483B1; JPWO2012004858A1; CN102971948A; WO2012004858A1; TWI422124B; KR20130041083A; CN102971948B; TW201203808A

Abstract

Ein Läufer eines Linearmotors und ein Linearmotor, in dem die Montagegenauigkeit nicht leicht beeinflusst wird, sogar falls ein Abmessungsfehler durch Laminieren der Magnetpolzähne groß ist und der eine exzellente Montagefähigkeit aufweist, werden erhalten. Ein Läufer 3, der eine Vielzahl an Magnetpolzähnen 31 aufweist, um welche eine Wicklung 32 gewickelt ist und die entlang einer Antriebsrichtung ausgerichtet sind und der für einen Rotor eines Linearmotors 1 verwendet wird, weist auf ein röhrenförmiges Verbindungselement 33, das die Magnetpolzähne 31 miteinander verbindet, in welchem jeder der Magnetpolzähne 31 einen Jochabschnitt 31b aufweist, in dem eine Nut, die sich in einer Richtung senkrecht zu sowohl einer Richtung einer Oberfläche gegenüber eines Stators 2 als auch der Antriebsrichtung erstreckt, als ein Eingriffsabschnitt 31a an einer Seite gegenüber zu der Oberfläche vorgesehen ist, die dem Stator 2 gegenüberliegt, sodass der Jochabschnitt 31b in Kontakt mit einem angrenzenden weiteren Magnetpolzahn 31 kommt und das Verbindungselement 33 in engem Kontakt mit einer Wandoberfläche des Eingriffsabschnitts 31a von jedem der Magnetpolzähne 31 steht.

Description

Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Läufer (engl.: armsture) eines Linearmotors und den Linearmotor.
Hintergrund
Um stark konzentrierte Wicklungen vorzusehen, verwendet ein Linearmotor eine Kernstruktur, in der Wicklungen um individuell unterteilte Magnetpolzähne gewickelt werden und die Magnetpolzähne miteinander verbunden werden. Als konventionelle Wege zum Verbinden der Magnetpolzähne wird das Koppeln durch Befestigen von vorstehenden Abschnitten und ausgenommenen Abschnitten, die an den Magnetpolzähnen vorgesehen sind, das Koppeln durch aneinander befestigen von Schwalbenschwanznuten und Kopplungselementen; oder das Koppeln durch Schweinen von Kopplungsabschnitten, die an den Rückseiten der Magnetpolzähne und Verbindungselementen vorgesehen sind, verwendet (siehe beispielsweise Patentliteratur 1).
Zitierungsliste
Patentliteratur

Patentliteratur 1: Japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungs-Nr. 2007-185033

Zusammenfassung
Technisches Problem
Bei dem oben erwähnten konventionellen Linearmotor, wenn ein Läufer montiert wird, gibt es eine große Anzahl an Kopplungspunkten an den Magnetpolzähnen, im speziellen, wenn die Magnetpolzähne durch Vorsehen von Eingriffsabschnitten an den Magnetpolzähnen gekoppelt werden, wie beispielsweise ausgenommene Abschnitte und vorstehende Abschnitte oder Schwalbenschwanznuten und Kopplungselemente (Schwalbenschwanzzapfen), müssen die Eingriffsabschnitte durch verschiebendes Einführen gekoppelt werden, daher ist die Montagebearbeitbarkeit gering.
Ferner werden die Magnetpolzähne typischerweise durch Laminieren von gestanzten Magnetstahlplatten in der Tiefenrichtung hergestellt. Daher, falls die Tiefe der Magnetpolzähne erhöht wird, um die Motorkapazität zu erhöhen, steigt die laminierte Dicke der magnetischen Stahlplatten an und folglich verschlechtert sich die Einfachheit der Montage aufgrund einer Neigung der Magnetpolzähne, die durch die Laminierung erwirkt wird, und von Fehlern, die durch Variation der Größe der Eingriffsabschnitte erwirkt werden. Die Tiefenrichtung der Magnetpolzähne ist eine Richtung, die senkrecht zu sowohl der Richtung der Oberfläche, die auf den Stator zeigt, als auch der Motorantriebsrichtung ist.
Ferner, wenn die Verbindungselemente an die Zahnrückseiten geschweißt werden, tritt ein Verzug in den Verbindungselementen aufgrund der Wärme, die durch das Schweiften erzeugt wird, auf, wodurch sich die Montagegenauigkeit verschlechtert. Ferner, da Zeit zum Schweiften benötigt wird, ist die Produktivität gering. Ferner gibt es ein Problem dahingehend, dass das Hinzufügen der Verbindungselemente einen Anstieg der äußeren Abmessung (Höhe) und des Gewichts des Läufers bewirken kann.
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht des obigen erreicht und weist eine Aufgabe auf, einen Läufer eines Linearmotors und einen Linearmotor zu erhalten, in welchen die Montagegenauigkeit nicht einfach beeinflusst wird, sogar falls ein Abmessungsfehler durch Laminierung der Magnetpolzähne groß ist und deren Montagefähigkeit exzellent ist.
Lösung des Problems
Um die oben erwähnten Probleme zu lösen und die Aufgabe zu erreichen, wird ein Läufer eines Linearmotors gemäß der vorliegenden Erfindung zur Verfügung gestellt, der eine Vielzahl an Magnetpolzähnen aufweist, um welche eine Antriebsspule gewickelt ist und die entlang einer Antriebsrichtung ausgerichtet sind und der als ein Rotor eines Linearmotors verwendet wird, aufweisend ein röhrenförmiges Verbindungselement, das die Magnetpolzähne miteinander verbindet, wobei die Magnetpolzähne jeweils einen Jochabschnitt aufweisen, in welchem eine Nut, die sich in einer vertikalen Richtung zu sowohl einer Oberfläche, die dem Stator gegenüberliegt, als auch der Antriebsrichtung erstreckt, als ein Eingriffsabschnitt vorgesehen ist, an einer Seite gegenüber der Oberfläche, die dem Stator gegenüberliegt, sodass der Jochabschnitt in Kontakt mit einem angrenzenden weiteren Magnetpolzahn kommt und das Verbindungselement in engem Kontakt mit einer Wandoberfläche des Eingriffsabschnitts von jedem der Magnetpolzähne steht.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
In einem Läufer eines Linearmotors und dem Linearmotor gemäß der vorliegenden Erfindung, da das röhrenförmige Verbindungselement in engem Kontakt mit den Eingriffsabschnitten der Magnetpolzähne gebracht wird, um der Form der Eingriffsabschnitte zu entsprechen, können die Magnetpolzähne so verbunden werden, dass er nicht einfach durch einen Abmessungsfehler (Abmessungsfehler durch Laminierung der magnetischen Stahlplatten oder dergleichen) der Magnetpolzähne beeinflusst wird. Ferner ist es nicht notwendig die Eingriffselemente aneinander zu befestigen oder zu schweißen, daher wird ein Effekt zur Verfügung gestellt, dass die Herstellungseffizienz verbessert werden kann.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration einer ersten Ausführungsform eines Linearmotors gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
2 ist eine Vorderansicht, die eine Konfiguration des Linearmotors darstellt.
3 ist ein Diagramm, das einen Eingriffsabschnitt eines Verbindungselements an der Vorderseite eines Magnetpolzahns darstellt.
4 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Vorgang des Ausrichtens der Magnetpolzähne und des integralen Verbindens dieser durch das Verbindungselement darstellt.
5 ist eine Seitenansicht, die einen Vorgang des festen Verbindens des Verbindungselements und der Magnetpolzähne durch Druckbeaufschlagen des Inneren des Verbindungselements darstellt.
6 ist eine vergrößerte Ansicht von Jochabschnitten an der Vorderseite der Magnetpolzähne, wenn das Verbindungselement und die Magnetpolzähne fest verbunden werden.
7 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration einer zweiten Ausführungsform eines Linearmotors gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
8 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Vorgang zum Ausrichten der Magnetpolzähne und zum integralen Verbinden dieser durch ein Verbindungselement darstellt.
9 ist eine vergrößerte Ansicht eines Eingriffsabschnitts des Verbindungselements und der Magnetpolzähne.
10 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration einer dritten Ausführungsform eines Linearmotors gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
11 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Vorgang des Ausrichtens der Magnetpolzähne und des integralen Verbindens dieser durch Verbindungselemente zeigt.
12 eine vergrößerte Ansicht eines Eingriffsabschnitts des Verbindungselements und der Magnetpolzähne.
13 ist ein Diagramm, das eine detaillierte Struktur des Magnetpolzahns des Linearmotors gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
14 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Montagevorgang eines Rotationsmotors darstellt, in welchem die Endoberflächen von Jochabschnitten der Magnetpolzähne schräg in Bezug auf die Richtung ausgebildet sind, in der sich ein Zahn erstreckt.
15 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Rotationsläuferstruktur darstellt, in der die Endoberflächen der Jochabschnitte der Magnetpolzähne schräg in Bezug auf die Richtung, in welcher ein Zahn sich erstreckt, ausgebildet sind.
Beschreibung der Ausführungsformen
Ausführungsformen eines Läufers eines Linearmotors und der Linearmotor gemäß der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden im Detail unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsformen beschränkt.
Erste Ausführungsform
1 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration der ersten Ausführungsform des Linearmotors gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt, in welchem (a) eine Draufsicht ist und (b) eine Querschnittsansicht ist, die entlang der Linie Ib-Ib in (a) erstellt wurde. 2 ist eine Vorderansicht, die eine Konfiguration des Linearmotors darstellt. 3 ist ein Diagramm, das einen Eingriffsabschnitt für ein Verbindungselement an der Vorderseite eines Magnetpolzahns darstellt. 4 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Vorgang des Ausrichtens der Magnetpolzähne und des integralen Verbindens dieser mit dem Verbindungselement darstellt. 5 ist eine Seitenansicht, die einen Vorgang des festen Verbindens des Verbindungselements und der Magnetpolzähne durch Druckbeaufschlagen des Inneren des Magnetpolelements darstellt. 6 ist eine vergrößerte Ansicht von Jochabschnitten an der Vorderseite der Magnetpolzähne, wenn das Verbindungselement und die Magnetpolzähne fest verbunden werden, in welcher (a) den Zustand vor der plastischen Deformation darstellt und (b) den Zustand nach der plastischen Deformation darstellt.
In 1(a) und (b) weist ein Linearmotor 1 einen Stator 2 und einen Läufer 3 auf. Der Stator weist auf ein plattenartiges Statorjoch 21, das sich entlang der Motorantriebsrichtung erstreckt (Pfeil mit zwei Spitzen in 1) und eine Vielzahl an Permanentmagneten 22 und 23, die an dem Statorjoch 21 angeordnet sind, sodass sich die Polarität in vorgegebenen Abständen entlang der Motorantriebsrichtung abwechselt. Der Läufer 3 weist auf eine Vielzahl an Magnetpolzähnen 31, die entlang der Motorantriebsrichtung mit einem vorgegebenen Abstand zu den Permanentmagneten 22 und 23 des Stators 2 ausgerichtet sind, Wicklungen 32, die Spulen antreiben, die um die Magnetpolzähne 31 jeweils gewickelt sind, und ein Verbindungselement 33, das ein Metallrohr umfasst, das einstückig die Magnetpolzähne 31 miteinander verbindet.
In 1(b) bildet der obere Abschnitt der Magnetpolzähne 31 an der Papieroberfläche einen Jochabschnitt 31b aus und ein Zahnabschnitt 31c ist so ausgebildet, dass er sich nach unten von dem Jochabschnitt 31b erstreckt und die Wicklung 32 wird um jeden Zahnabschnitt 31c gewickelt.
Wie in 3 gezeigt, ist an der hinteren Oberfläche des Jochabschnitts 31b von jedem Magnetpolzahn ein Eingriffsabschnitt 31a aufweisend eine Nut mit einem bogenförmigen Querschnitt entlang der Tiefenrichtung (Richtung vertikal zu der Papieroberfläche in 1(b)) der Magnetpolzähne 31 an einer vorgegebenen Position ausgebildet und ferner ist die Zentrumsposition des Bogens in einer Entfernung B entfernt von der hinteren Oberfläche angeordnet. Daher ist die Öffnung (Öffnungsgröße A) der Nut geringer als der Durchmesser des Bogens (maximale Breite der Nut).
Ferner umfasst das Verbindungselement 33 ein Metallrohr und weist eine mäanderförmige Gestalt auf (in dieser Ausführungsform wird die Form durch abwechselndes Verbinden eines linearen Abschnitts und eines gekrümmten Abschnitts ausgebildet), wenn von der Oberfläche gegenüber zu dem Stator 2 betrachtet. Ferner ist das Verbindungselement 33 kontinuierlich hohl über die gesamte Länge.
Wie in 2 gezeigt, ist der Eingriffsabschnitt des Verbindungselements 33, der mit den Magnetpolzähnen 31 in Eingriff steht, ein Teil (Abschnitt C) in dem Bereich, in welchem das Verbindungselement 33 linear ist. Die Eingriffsabschnitte des Verbindungselements 33 stehen in Eingriff mit den Eingriffsabschnitten der Magnetpolzähne 31 entlang der gesamten Länge der Eingriffsabschnitte der Magnetpolzähne 31 und die äußere Form des Verbindungselements 33 vergrößert sich durch plastische Deformation, wodurch die Magnetpolzähne 31 einstückig verbunden werden.
Das Montageverfahren des Läufers 3 des Linearmotors 1 gemäß der vorliegenden Erfindung wird erklärt. Zunächst wird die Wicklung 32 um jeden Magnetpolzahn 31 gewickelt. Anschließend, wie in 4 gezeigt, werden die Magnetpolzähne 31 ausgerichtet, indem die Endoberflächen der Jochabschnitte 31b in Kontakt miteinander gebracht werden. Die Magnetpolzähne 31 werden auf diese Weise ausgerichtet und dies ordnet die Eingriffsabschnitte 31a an den hinteren Oberflächen der Jochabschnitte 31b der Magnetpolzähne 31 an, die mit dem Verbindungselement 33 in Eingriff stehen. Als nächstes, wie in 5 gezeigt, nachdem das Verbindungselement 33 in die angeordneten Eingriffsabschnitte 31a eingeführt wird und eine Spannvorrichtung 4 (engl.: jig) zum Befestigen der Zähne, die die Öffnungen der Eingriffsabschnitte 31a verschließen kann, gegen die hinteren Oberflächen der Jochabschnitte 31b gedrückt wird, wird eine Druckeinrichtung 5 mit der Spitze des Verbindungselements 33 verbunden und Druck wird angelegt, indem Flüssigkeit oder Gas in das Rohr des Verbindungselements 33 bereitgestellt wird, wodurch das Verbindungselement 33 plastisch deformiert wird. Daher werden die Nuten der Eingriffsabschnitte 31a der Magnetpolzähne 31 und der äußere Umfang des Verbindungselements 33 in engen Kontakt miteinander gebracht. Da das Verbindungselement in engem Kontakt mit den Nutoberflächen der Eingriffsabschnitte 31a gebracht wird, werden die Magnetpolzähne 31 einstückig miteinander mit dem Verbindungselement 33 dazwischen verbunden und der Läufer 3 wird vervollständigt.
Die Prozedur der plastischen Deformierung, die in 4 gezeigt ist, wird detaillierter beschrieben. Um es zu ermöglichen, dass das Verbindungselement 33 in die Eingriffsabschnitte 31a der Magnetpolzähne 31 eingeführt wird, wie in 6(a) gezeigt, muss der äußere Durchmesser D vor der plastischen Deformation des Verbindungselements 33, das einzuführen ist, geringer sein als die Öffnungsgröße A des Eingriffsabschnitts 31a. Ferner, nachdem das Verbindungselement 33 in die Eingriffsabschnitte 31a eingeführt wird, wird das Verbindungselement 33 plastisch deformiert, indem ein Druck angelegt wird, in dem Flüssigkeit oder Gas im Inneren bereitgestellt wird. Folglich, wie in 6(b) gezeigt, wird der äußere Durchmesser E nach der plastischen Deformation des Verbindungselements 33 größer als die Öffnungsgröße A der Eingriffsabschnitte 31a, daher wird das Verbindungselement 33 an den Eingriffsabschnitten 31a nach der plastischen Deformation befestigt. Zu diesem Zeitpunkt, da die Öffnungen der Eingriffsabschnitte 31a der Magnetpolzähne 31 durch die Spannvorrichtung 4 verschlossen werden, die nicht in 6(b) gezeigt ist, sogar falls das Verbindungselement 33 plastisch durch den inneren Druck verformt wird, erstreckt sich das Verbindungselement 33 nicht von der hinteren Oberfläche der Jochabschnitte 31b der Magnetpolzähne 31. Folglich wird die Oberflächengenauigkeit der hinteren Oberfläche der Jochabschnitte 31b der Magnetpolzähne 31 sichergestellt.
Ferner wird es bevorzugt, dass die Spitzen 33a des Verbindungselements 33 bearbeitet werden, um ein Element zu befestigen, um die Druckeinrichtung 5 und die Spitzen 33a abzudichten. Beispielsweise umfasst die Bearbeitung Abstechen und die Bearbeitung zum Vorsehen einer Form zum Einführen eines Steckers oder dergleichen.
Ferner, falls einer der Spitzenabschnitte 33a von Beginn an geschlossen ist, ist es nicht notwendig eine Bearbeitung zum Schließen der Spitze 33a an der gegenüberliegenden Seite der Spitze an der Einrichtungsverbindungsseite durchzuführen, welches die Montagefähigkeit weiter verbessert.
Wie oben beschrieben wurde, gemäß der vorliegenden Ausführungsform, da das Verbindungselement 33, das aus einem Metallrohr besteht, in engen Kontakt mit dem Eingangsabschnitt 31a, der an der hinteren Oberfläche des Jochabschnitts 31b des Magnetpolzahns 31 vorgesehen ist, gebracht wird und die Magnetpolzähne 31 einstückig miteinander in einem Druckbeaufschlagungsprozess verbunden werden, kann die Taktdauer der Montage signifikant reduziert werden.
Ferner, da das Verbindungselement 33 plastisch deformiert wird, um der Form der Eingriffsabschnitte 31a zu entsprechen, sogar falls es einen Abmessungsfehler in den Magnetpolzähnen 31 gibt, können die Magnetpolzähne 31 verbunden werden ohne von dem Fehler beeinflusst zu werden. Ferner, da das Verbindungselement 33 ausgebildet ist, um in die hinteren Oberflächenabschnitte der Magnetpolzähne 31 integriert zu werden, steigt die Größe des Läufers 3 in der Höhenrichtung nicht durch Befestigen des Verbindungselements 33 an. Ferner, da das Verbindungselement 33 ein hohles röhrenförmiges Element ist, kann ein Anstieg im Gewicht des Läufers 3 aufgrund der Hinzufügung des Verbindungselements 33 unterdrückt werden.
Ferner, da das Verbindungselement 33 die hohle Struktur sogar nach der plastischen Deformation aufrecht erhält, falls ein zirkulierendes System aufweisend eine Zirkulationspumpe und dergleichen mit beiden Enden des Verbindungselements 33 verbunden wird, kann ein Kühleffekt des Motors durch Zirkulieren eines Kühlmittels in dem hohlen Abschnitt ohne zusätzliches Vorsehen einer Strömungsbahn zum Zirkulieren des Kühlmittels erhalten werden. Im Speziellen wird ein Kühlmittel nach innen von einer der Spitzen 33a des Verbindungselements 33 bereitgestellt und das Kühlmittel, das dazu gebracht wurde durch das Innere des Verbindungselements 33 zu fließen, wird von dem anderen der Spitzenabschnitte 33a eingesammelt, wodurch der Läufer 3 gekühlt werden kann. Das Verfahren zum Kühlen des Läufers ist nicht auf Flüssigkeitskühlung verwendend ein Kühlmittel beschränkt und ein ähnlicher Kühleffekt kann sogar durch Luftkühlung durch Zirkulieren von Luft oder Gas erhalten werden. Falls ein zirkulierendes System mit dem Verbindungselement 33 verbunden wird, können die Spitzenabschnitte 33a nicht von Beginn an verschlossen werden, daher können die Spitzenabschnitte 33a abgedichtet werden, indem beispielsweise ein Stecker eingeführt wird, wenn Druck angelegt wird.
Ferner, falls die Rohrlänge des Verbindungselements lang wird (beispielsweise, wenn die Abmessung in der Tiefenrichtung ansteigt), kann der Druck im Innern des Rohres, wenn Druck angelegt wird, gleichmäßig gemacht werden, indem die inneren und äußeren Durchmesser des Rohres und die Dicke des Rohres in Abhängigkeit von der Position verändert werden, wodurch das Verbindungselement zuverlässiger in engen Kontakt mit den Eingriffsabschnitten gebracht werden kann. Beispielsweise kann der äußere Durchmesser des Rohrs nach der plastischen Deformation gleichmäßig unabhängig von dem Abstand zu der Druckeinrichtung durch Reduzieren der inneren und äußeren Durchmessers des Rohrs oder durch Erhöhen der Dicke des Rohres in Richtung der Seite, die näher an dem mit der Druckeinrichtung zu verbindenden Ende ist und durch Erhöhen der inneren und äußeren Durchmesser des Rohrs oder durch Reduzieren der Dicke des Rohrs in Richtung des Endes an der Seite, die weiter entfernt von der Druckeinrichtung ist, gemacht werden, wodurch Variationen im Grad des engen Kontakts mit den Eingriffsabschnitten unterdrückt werden können.
Eine Erklärung erfolgt hier eines Falls, in dem das Verbindungselement 33 mit einer mäanderförmigen Form in die nutartigen Eingriffsabschnitts 31a aus der Richtung der Oberfläche, die dem Stator 2 gegenüberliegt, eingeführt wird; jedoch, wenn das Verbindungselement eine S-Form aufweist (mäanderförmig 1,5 mal vor und zurück verläuft), können die Eingriffsabschnitte eine andere Form als eine Nutform aufweisen. Im Speziellen ist es ausreichend, dass, nachdem der Magnetpolzahn in ein lineares oder J-förmiges Metallrohr eingeführt wird, das Metallrohr in ein S-förmiges Verbindungselement gebogen wird, sodass der Magnetpolzahn an dem mittleren Linearabschnitt in der S-Form angeordnet ist und anschließend, nachdem die Linearabschnitte an beiden Enden in die lochartigen Eingriffsabschnitte der Magnetpolzähne in der Tiefenrichtung eingeführt werden. Auf diese Weise können drei Magnetpolzähne mit dem lochartigen Verbindungsabschnitt durch das S-förmige Verbindungselement verbunden werden.
Zweite Ausführungsform
7 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration der zweiten Ausführungsform eines Läufers eines Linearmotors gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. 8 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Vorgang des Ausrichtens der Magnetpolzähne und des einstückigen Verbindens dieser durch ein Verbindungselement zeigt. 9 ist eine vergrößerte Ansicht eines Eingriffsabschnitts des Verbindungselements und der Magnetpolzähne, in welcher (a) nur die Magnetpolzähne darstellt, (b) den Zustand vor der plastischen Deformation des Verbindungselements darstellt, und (c) den Zustand nach der plastischen Deformation des Verbindungselements darstellt. In jeder Zeichnung sind Bauteile ähnlich zu denen der oben beschriebenen ersten Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und eine Erklärung davon wird weggelassen.
Die Jochabschnitte 31b der Magnetpolzähne 31, die den Läufer 3 gemäß der zweiten Ausführungsform ausbilden, weisen jeweils einen Eingriffsabschnitt auf, der eine Nut 31d mit einem bogenförmigen Querschnitt an der Endoberfläche aufweist, mit dem jeder Magnetpolzahn 31 in Kontakt steht.
Ferner ist das Zentrum des Querschnitts der Nut 31d eine Entfernung F entfernt von der Endoberfläche angeordnet. Daher ist die Öffnungsgröße der Nut 31d geringer als der Durchmesser des Bogens (maximale Breite H der Nut).
Ferner ist ein Verbindungselement 331 zum Befestigen der Magnetpolzähne in engem Kontakt miteinander an einem kammförmigen Metallrohr ausgebildet. Öffnungen 331a an den Spitzen des Verbindungselements 331 werden zum Befestigen der Druckeinrichtung oder zum Befestigen eines Elements, um die Spitzenabschnitte 331a abzudichten, bearbeitet.
Die Magnetpolzähne 31 werden ausgerichtet, indem die Endoberflächen der Jochabschnitte 31a in Kontakt miteinander gebracht werden. Anschließend werden Zahnabschnitte 331b des kammförmigen Verbindungselements 331 in kürbisförmige Löcher 31e der Jochabschnitte 31b eingeführt, die durch Erwirken, dass die Nuten 31d aufeinander zeigen, indem die Magnetpolzähne 31 in Kontakt miteinander gebracht werden, ausgebildet werden, und das Verbindungselement 331 wird plastisch auf eine ähnliche Form zu den Löchern 31e deformiert, indem das Innere des Verbindungselements 331 von den Öffnungen 331a an den Spitzen des Verbindungselements 331 mit Druck beaufschlagt wird. Folglich wirkt das Verbindungselement 331 als ein Keil und folglich werden die Magnetpolzähne 31 einstückig verbunden. Da das Verbindungselement 331 eine Kammform aufweist, sogar falls die Öffnungen in den Nuten nicht exponiert sind, kann das Verbindungselement 331 in die Eingriffsabschnitte in der Tiefenrichtung der Magnetpolzähne 31 eingeführt werden.
Auf diese Weise weist der Läufer 3 des Linearmotors gemäß der vorliegenden Erfindung eine Struktur auf, in der ein Loch 31e ausgebildet wird, in dem die Nuten 31d dazu gebracht werden, aufeinander zu zeigen, in dem zwei Magnetpolzähne in Kontakt miteinander gebracht werden, daher kann die gesamte Länge des Verbindungselements 331 um ungefähr die Länge des Magnetpolzahns 31 in der Tiefenrichtung verkürzt werden. Folglich können die Kosten der Elemente reduziert werden. Beispielsweise, wenn das Verbindungselement eine mäanderförmige Gestalt aufweist, muss das Verbindungselement sich dreimal vor und zurück winden, um sechs Magnetpolzähne 31 in der Konfiguration in der ersten Ausführungsform zu verbinden (siehe 4). Im Gegensatz, in der Konfiguration in der vorliegenden Ausführungsform, können sechs Magnetpolzähne 31 verbunden werden, indem das Verbindungselement dazu gebracht wird, sich 2,5 mal vor und zurück zu winden. In anderen Worten, da die Elektrodenzähne pro linearem Abschnitt des Verbindungselements verbunden werden können, kann die gesamte Länge des Verbindungselements reduziert werden.
Ferner, in dem Läufer des Linearmotors gemäß der oben beschriebenen ersten Ausführungsform, muss das Verbindungselement 33 als ein kontinuierliches Metallrohr konfiguriert sein, jedoch, in dem Läufer 3 des Linearmotors gemäß der vorliegenden Ausführungsform, da zwei Nuten zum Eingriff in einem Magnetpolzahn 31 ausgebildet werden, sogar falls das Verbindungselements 331 unterteilt ist, kann eine Vielzahl der Magnetpolzähne 31 einstückig verbunden werden. Beispielsweise kann das Verbindungselement 331 in eine Vielzahl an U-förmigen Metallrohren geändert werden. Falls das Verbindungselement unterteilt wird, sogar wenn die Anzahl an Magnetpolzähnen 31, die auszurichten sind, verändert wird, kann damit umgegangen werden, indem einfach die Anzahl an verwendeten Verbindungselementen verändert wird. In anderen Worten, sogar wenn die Anzahl der auszurichtenden Magnetpolzähne verändert wird, können die Verbindungselemente noch verwendet werden. Daher kann die Anzahl an Teilen reduziert werden.
Zusätzlich kann ein Effekt ähnlich zu der oben beschriebenen ersten Ausführungsform auch erhalten werden, jedoch wird eine doppelte Erklärung davon weggelassen.
Dritte Ausführungsform
10 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration der dritten Ausführungsform eines Läufers eines Linearmotors gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. 11 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Prozess zum Ausrichten von Magnetpolzähnen und zum einstückigen Verbinden dieser durch Verbindungselemente darstellt. 12 ist eine vergrößerte Ansicht eines Eingriffsabschnitts des Verbindungselements und der Magnetpolzähne, in der (a) nur die Magnetpolzähne darstellt, (b) den Zustand vor der plastischen Deformation des Verbindungselements darstellt, und (c) den Zustand nach der plastischen Deformation des Verbindungselements darstellt. In jeder Zeichnung werden Komponenten ähnlich zu denen der oben beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und eine Erklärung davon wird weggelassen.
An einer Endoberfläche in der Motorantriebsrichtung von jedem der Jochabschnitte 31b der Magnetpolzähne 31, die den Läufer 3 des Linearmotors gemäß der dritten Ausführungsform ausbilden, sind ein zylindrischer Vorsprung 31f mit einem Loch 31g und die Nut 31d mit einem bogenförmigen Querschnitt abwechselnd in einem vorgegebenen Abstand in der Laminierungsrichtung angeordnet. An der anderen Endoberfläche sind die Nut 31d und der Vorsprung 31f in entgegengesetzter Reihenfolge zu der einen Endoberfläche angeordnet. Ferner ist das Zentrum des Zylinders des Vorsprungs 31f einen Abstand I entfernt von der Endoberfläche des Magnetpolzahns 31 angeordnet, daher, wenn die Jochabschnitte 31 der angrenzenden Magnetpolzähne 31 in Kontakt miteinander gebracht werden, werden die zentralen Positionen der Zylinder der Vorsprünge 31f der angrenzenden Magnetpolzähne 31 zueinander versetzt.
Ferner weisen Verbindungselemente 332 zum Befestigen der Magnetpolzähne 31 in engem Kontakt miteinander ein U-förmiges Metallrohr auf. Einer der Spitzenabschnitte 332a des Verbindungselements 332 ist geöffnet und wird der Endabschnittsbearbeitung zum Befestigen der Druckeinrichtung ausgesetzt. Der andere der Spitzenabschnitte 332a des Verbindungselements 332 ist verschlossen.
Die Magnetpolzähne 31 werden ausgerichtet, indem die Endoberflächen der Jochabschnitte 31b in Kontakt miteinander gebracht werden. Zu diesem Zeitpunkt werden der Vorsprung 31f und die Nut 31d in Eingriff miteinander gebracht, indem die Endoberflächen einfach in Kontakt miteinander gebracht werden, welches sich von dem Fall der Schwalbenschwanznuten unterscheidet. Folglich, an der Grenze zwischen den Magnetpolzähnen 31, wird der Vorsprung 31f von jedem Magnetpolzahn 31 abwechselnd angeordnet, wodurch ein Eingriffsabschnitt, in welchem die Löcher 31g im Wesentlichen miteinander verbunden werden, ausgebildet wird. Anschließend wird das U-förmige Verbindungselement 332 in die Löcher 31g von jedem Magnetpolzahn 31 eingeführt, die im Wesentlichen miteinander in dem Eingriffsabschnitt verbunden werden und das Verbindungselement 332 wird plastisch in einer ähnlichen Form zu den Löchern 31g deformiert, indem das Innere der Öffnungen 332a an den Spitzen des Verbindungselements 332 mit Druck beaufschlagt wird. Folglich werden die äußeren Umfänge der Verbindungselemente 332 und die Löcher 31g in engem Kontakt miteinander befestigt und die Magnetpolzähne 31 werden einstückig verbunden. Auf eine ähnliche Weise zu der zweiten Ausführungsform, da die Elektrodenzähne 31 pro linearem Abschnitt des Verbindungselements 332 verbunden werden können, kann die gesamte Erstreckung der Verbindungselemente 332 verkürzt werden.
13 ist ein Diagramm, das eine detaillierte Struktur des Magnetpolzahnes 31 des Läufers 3 des Linearmotors gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Jeder Magnetpolzahn 31 ist ausgebildet, sodass kleine Magnetpolzähne 311, die jeweils eine vorgegebene Länge in der Tiefenrichtung haben, überlappen und ein Jochabschnitt 311a des kleinen Magnetpolzahns 311 weist auf einen Eingriffsabschnitt aufweisend die Nut 31d mit einem bogenförmigen Querschnitt an einer der Endoberflächen, die in Kontakt mit den Magnetpolzähnen stehen, und den zylindrischen Vorsprung 31f, der das Loch 31g an der anderen Endoberfläche aufweist. Der Magnetpolzahn 31 wird durch Ausrichten der kleinen Magnetpolzähne 311 in der Laminierungsrichtung der Zähne konfiguriert, sodass die Nut 31d und der Vorsprung 31f, die jeweils eine vorgegebene Länge in der Tiefenrichtung aufweisen, abwechselnd angeordnet werden. Wie oben beschrieben wurde, wird der Eingriffsabschnitt, in dem die Löcher 31g im Wesentlichen verbunden sind, durch miteinander in Eingriff bringen des Vorsprungs 31f und der Nut 31d ausgebildet.
In der vorliegenden Ausführungsform sind in den Löchern 31g des Eingriffsabschnitts der Magnetpolzähne 31 die zentralen Positionen der Zylinder der Vorsprünge 31f der Magnetpolzähne 31, die in Kontakt miteinander stehen, zueinander versetzt. Folglich, wenn das Verbindungselement 332 plastisch deformiert wird, wird eine Kraft in der Richtung erzeugt, in der die zentralen Positionen der Zylinder der Eingriffsabschnitte 31f, die zueinander versetzt sind, einander überlappen und die Magnetpolzähne 31, die in Kontakt miteinander stehen, einander anziehen, daher werden die Endoberflächen der Jochabschnitte 31b in engen Kontakt miteinander gebracht. Da die Magnetpolzähne 31 in engen Kontakt miteinander gebracht werden und der Freiraum zwischen ihnen gering wird, kann ein Anstieg des Magnetowiderstandes unterdrückt werden und die Montagegenauigkeit verbessert sich.
Zusätzlich kann auch ein Effekt ähnlich zu dem der oben beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsform erhalten werden, jedoch wird eine doppelte Erklärung davon weggelassen.
In der oben beschriebenen ersten bis dritten Ausführungsform wird die Struktur des Linearmotors, indem sich der Läufer 3 linear bewegt, erklärt, jedoch ist es möglich den Läufer 3 des Linearmotors, der sich auf rotierende Weise bewegt, wie in 15 gezeigt, umzusetzen, indem die Endoberflächen des Jochabschnitts 31b von jedem Magnetpolzahn 31 schräg in Bezug auf die Richtung ausgebildet werden, in der sich der Zahn erstreckt und indem sie mit einem Verbindungselement 333, wie in 14 gezeigt, verbunden werden. In diesem Fall kann ein Effekt ähnlich zu dem obigen erhalten werden.
Ferner wird in jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen die Konfiguration, in der das Verbindungselement in engen Kontakt mit der Wandoberfläche des Eingriffsabschnitts (wie beispielsweise eine Nut und ein Loch) durch plastisches Deformieren des Verbindungselements gebracht wird, beispielhaft dargestellt, jedoch können andere Verfahren verwendet werden, solange das Verbindungselement in engen Kontakt mit der Wandoberfläche des Eingriffsabschnitts gebracht werden kann. Beispielsweise können das Verbindungselement und der Eingriffsabschnitt in engen Kontakt miteinander durch Schrumpfpassung gebracht werden.
Industrielle Anwendbarkeit
Wie oben beschrieben wurde, sind ein Läufer eines Linearmotors und der Linearmotor gemäß der vorliegenden Erfindung nützlich zum axialen Zuführen oder Transportieren von industriellen Maschinen, wie beispielsweise Werkzeugmaschinen und Halbleiterherstellvorrichtungen.
Bezugszeichenliste

1: Linearmotor
2: Stator
3: Läufer
4: Spannvorrichtung
5: Druckeinrichtung
21: Statorjoch
22, 23: Permanentmagnet
31: Magnetpolzahn
31a: Eingriffsabschnitt
31b, 311a: Jochabschnitt
31c, 331b: Zahnabschnitt
31d: Nut
31e, 31g: Loch
31f: Vorsprung
32: Wicklung
33, 331, 332, 333: Verbindungselement
33a, 331a, 332a: Spitzenabschnitt
311: kleiner Magnetpolzahn

Claims

Läufer eines Linearmotors, der eine Vielzahl an Magnetpolzähnen, um welche eine Antriebsspule gewickelt ist und die entlang einer Antriebsrichtung ausgerichtet sind, aufweist und der für einen Rotor eines Linearmotors verwendet wird, aufweisend ein röhrenförmiges Verbindungselement, das die Magnetpolzähne miteinander verbindet, wobei die Magnetpolzähne jeweils einen Jochabschnitt aufweisen, in welchem eine Nut, die sich in einer Richtung senkrecht zu sowohl einer Richtung einer Oberfläche gegenüber eines Stators als auch der Antriebsrichtung erstreckt, als ein Eingriffsabschnitt vorgesehen ist, an einer Seite gegenüber der Oberfläche gegenüber des Stators, sodass der Jochabschnitt in Kontakt mit einem angrenzenden weiteren Magnetpolzahn kommt, und wobei das Verbindungselement in engem Kontakt mit einer Wandoberfläche des Eingriffsabschnitts von jedem der Magnetpolzähne steht.
Läufer eines Linearmotors nach Anspruch 1, bei dem der Eingriffsabschnitt so ist, dass eine Öffnungsgröße geringer ist als eine maximale Breite.
Läufer eines Linearmotors nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Eingriffsabschnitt an einer Kontaktoberfläche vorgesehen ist, die einen angrenzenden weiteren Magnetpolzahn kontaktiert, sodass der Eingriffsabschnitt mit einem Eingriffsabschnitt des weiteren Magnetpolzahnes verbunden wird, um aufeinander zu zeigen, und wobei das Verbindungselement in engem Kontakt mit der Wandüberfläche über die Eingriffsabschnitts der beiden Magnetpolzähne, die miteinander verbunden sind, steht, um aufeinander zu zeigen.
Läufer eines Linearmotors, der eine Vielzahl an Magnetpolzähnen, um welche eine Antriebsspule gewickelt ist und die entlang einer Antriebsrichtung ausgerichtet sind, aufweist und der für einen Rotor eines Linearmotors verwendet wird, aufweisend ein röhrenförmiges Verbindungselement, das die Magnetpolzähne miteinander verbindet, wobei die Magnetpolzähne jeweils gebildet werden durch Anordnen einer Vielzahl an kleinen Magnetpolzähnen, die jeweils einen Jochabschnitt aufweisen, der einen vorstehenden Abschnitt aufweist, in dem ein Loch vorgesehen ist, an einem Endabschnitt und einem ausgenommenen Abschnitt, der mit dem vorstehenden Abschnitt in Eingriff bringbar ist, an einem weiteren Endabschnitt, der an einer Seite gegenüber der Oberfläche, die dem Stator gegenüberliegt, angeordnet ist, und der in Kontakt mit einem angrenzenden weiteren Magnetpolzahn steht, sodass eine Richtung, die senkrecht zu sowohl einer Richtung der Oberfläche gegenüber des Stators als auch der Antriebsrichtung ist, eine Axialrichtung des Lochs ist und der vorstehende Abschnitt und der ausgenommene Abschnitt abwechselnd angeordnet sind, und wobei das Verbindungselement durch jedes Loch in einem Eingriffsabschnitt verläuft, der durch miteinander In-Eingriff-Bringen des vorstehenden Abschnitts und des ausgenommenen Abschnittes der angrenzenden Magnetpolzähne ausgebildet wird und in engem Kontakt mit einer Wandoberfläche des Lochs des Eingriffsabschnitts steht.
Läufer eines Linearmotors nach Anspruch 4, bei dem ein Zentrum eines Querschnitts des Lochs in dem Eingriffsabschnitt an einer Spitzenseite des vorstehenden Abschnitts in Bezug auf eine Oberfläche, an der der vorstehende Abschnitt vorgesehen ist, angeordnet ist.
Läufer eines Linearmotors nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das Verbindungselement in engem Kontakt mit einer Wandoberfläche der Nut oder des Lochs des Eingriffsabschnitts durch plastische Deformierung, die durch einen inneren Druck des Verbindungselements erwirkt wird, steht.
Läufer eines Linearmotors nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem das Verbindungselement eine mäanderförmige Gestalt aufweist.
Läufer eines Linearmotors nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem das Verbindungselement eine Kammform aufweist.
Läufer eines Linearmotors nach einem der Ansprüche 3 bis 6, bei dem das Verbindungselement eine U-Form aufweist.
Läufer eines Linearmotors nach einem der Ansprüche 1 bis 9, ferner aufweisend eine Einheit, die ein Kühlmittel in das Innere des Verbindungselements von einem Ende des Verbindungselements bereitstellt und das Kühlmittel, das dazu gebracht wurde durch das Innere des Verbindungselements zu fließen, von einem weiteren Ende des Verbindungselements sammelt.
Läufer eines Linearmotors nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem ein Endabschnitt des Verbindungselements zum Befestigen eines weiteren Elements bearbeitet wird.
Läufer eines Linearmotors nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem ein Endabschnitt des Verbindungselements abgesehen von einem Ende verschlossen ist.
Linearmotor aufweisend: einen Läufer eines Linearmotors nach einem der Ansprüche 1 bis 12; und einen Stator, der eine Vielzahl an Permanentmagneten aufweist, die angeordnet sind, sodass die Polarität in einem vorgegebenen Abstand entlang der Antriebsrichtung des Läufers wechselt.