JP2005151735A5 - - Google Patents
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Description
本発明は、半導体製造機器などのFA機器に用いられる高速・高精度位置決め可能なリニアモータに関するもので、特に電機子コア用鋼板および電機子コアならびにリニアモータ電機子の製造方法、その方法で製造されたリニアモータ電機子。リニアモータに関する。
リニアモータは、複数のティースとこれらを繋ぐヨークとから成る櫛歯状をした電機子コアと各ティースに嵌め込まれた電機子巻線とから構成される可動子(又は固定子)と、前記ティースに対抗してこれと空隙を介して極性交互に配置される永久磁石と該永久磁石を取り付ける磁性体取付部材とから構成される固定子(又は可動子)とで構成されている。
従来のリニアモータにおいては、(1)ティース先端部に突起の無いオープンスロットコア、(2)もしくは先端部に磁束集中のための突起を有するセミクローズドスロットのものが存在した。なお、(1)および(2)をそれぞれ第1および第2従来技術とする(特許文献1,2を参照)。
図3は第1従来技術を示すティース先端部に突起の無いオープンスロットコアの断面図である。図において、31はオープンスロットコア(電機子コア)で、31aはティース、31bはヨーク、32は電機子巻線である。
このオープンスロットコアは図から判るように、ティース31aの先端部に突起が無いので巻線を施したボビンをティース31aの先端部から簡単に挿入できるため巻線の占積効率が良く、工数も少ないという利点がある。
他方、ティース31aの先端部に突起が無いので、対向する永久磁石との対向面積が狭くなり、ティースの磁界効率が低くなるという欠点があった。
従来のリニアモータにおいては、(1)ティース先端部に突起の無いオープンスロットコア、(2)もしくは先端部に磁束集中のための突起を有するセミクローズドスロットのものが存在した。なお、(1)および(2)をそれぞれ第1および第2従来技術とする(特許文献1,2を参照)。
図3は第1従来技術を示すティース先端部に突起の無いオープンスロットコアの断面図である。図において、31はオープンスロットコア(電機子コア)で、31aはティース、31bはヨーク、32は電機子巻線である。
このオープンスロットコアは図から判るように、ティース31aの先端部に突起が無いので巻線を施したボビンをティース31aの先端部から簡単に挿入できるため巻線の占積効率が良く、工数も少ないという利点がある。
他方、ティース31aの先端部に突起が無いので、対向する永久磁石との対向面積が狭くなり、ティースの磁界効率が低くなるという欠点があった。
図4は第2従来技術を示すティース先端部に突起のあるセミクローズドスロットコアの断面図である。図において、41はセミクローズドスロットコア(電機子コア)で、41aはティース、41bはヨーク、41cは先端部突起、42は電機子巻線である。
このセミクローズドスロットコアは図から判るように、ティース41aの先端部両端に突起41cがあり、対向する永久磁石との対向面積がこの突起の対向面積分だけ広くなるので漏れ磁束が減少し、ティースの磁界効率が高くなる効果が得られた。
他方、ティース41aの先端部の突起が邪魔になり、図3のような巻き太の巻線を装填することができず、巻き線の占積効率が低くなるという問題があった。
このセミクローズドスロットコアは図から判るように、ティース41aの先端部両端に突起41cがあり、対向する永久磁石との対向面積がこの突起の対向面積分だけ広くなるので漏れ磁束が減少し、ティースの磁界効率が高くなる効果が得られた。
他方、ティース41aの先端部の突起が邪魔になり、図3のような巻き太の巻線を装填することができず、巻き線の占積効率が低くなるという問題があった。
図5は上記2つの問題点を解決するための、第3従来技術に係る組立スロットコアを示す断面図である。図において、51は組立スロットコア(電機子コア)で、51aはティース、51bはヨーク、51cは先端部突起、51dは係合凸部、51eは係合凹部、52は電機子巻線である。
この組立スロットコア51は図から判るように、そのティース51aが当初はヨーク51bから分離している。ティース51aの先端部(永久磁石対向側)にはその両端に先端部突起51cがあり、その反対側にはヨーク51bの係合凹部51eと係合する係合凸部51dが形成されている。ティース51aとヨーク51bはそれぞれが分離した状態で別々に積層され、分離した状態で電機子巻線52がティース51aに挿入される。ティース51aへの電機子巻線52の挿入は係合凸部51d側から行われるので、ティース51aの先端部突起51cは障害とならない。このようにして電機子巻線52が装填されたティース51aをヨーク51bの係合凹部51eへその係合凸部51dを嵌め込むことで、巻線の占積効率が良く、かつティースの磁界効率が高くなる効果が得られた。
特開2003−134790号公報
WO01/080408号公報
この組立スロットコア51は図から判るように、そのティース51aが当初はヨーク51bから分離している。ティース51aの先端部(永久磁石対向側)にはその両端に先端部突起51cがあり、その反対側にはヨーク51bの係合凹部51eと係合する係合凸部51dが形成されている。ティース51aとヨーク51bはそれぞれが分離した状態で別々に積層され、分離した状態で電機子巻線52がティース51aに挿入される。ティース51aへの電機子巻線52の挿入は係合凸部51d側から行われるので、ティース51aの先端部突起51cは障害とならない。このようにして電機子巻線52が装填されたティース51aをヨーク51bの係合凹部51eへその係合凸部51dを嵌め込むことで、巻線の占積効率が良く、かつティースの磁界効率が高くなる効果が得られた。
しかしながら、第3従来技術の解決方法では、コア抜きのプレス型が別々に必要になるというイニシャルコスト上の問題と、実際の製作時コアを複数個に分けて積層し、巻き線挿入後一体化するといった工数増大の問題があった。
本発明はこれらの問題を解決するためになされたものであって、巻線の占積効率が良く、かつティースの磁界効率が高くなる、しかも工数増大の問題が生じない電機子コア用鋼板および電機子コアならびにリニアモータ電機子の製造方法、その方法で製造されたリニアモータ電機子。リニアモータを提供することを目的とする。
本発明はこれらの問題を解決するためになされたものであって、巻線の占積効率が良く、かつティースの磁界効率が高くなる、しかも工数増大の問題が生じない電機子コア用鋼板および電機子コアならびにリニアモータ電機子の製造方法、その方法で製造されたリニアモータ電機子。リニアモータを提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、請求項1記載の電機子コア用鋼板の発明は、直線状ヨークと、該直線状ヨークに垂直方向に所定の間隔でこれと一体に形成されて成る複数のティースと、から構成される電機子コア用鋼板において、前記ティースの先端部近傍に該ティースの幅方向の一側面から反対側面へ向けて次第に幅狭となる切り欠き部を設け、該切り欠き部先端を支点として折り曲げ可能に形成されたことを特徴とする。
請求項2記載の発明は、請求項1記載の電機子コア用鋼板において、前記切り欠き部によって形成される上部ティース部の最大幅広部の幅が、前記ティースのティース幅以下になるように形成されたことを特徴とする。
請求項3記載の電機子コアの発明は、請求項2記載の電機子コア用鋼板を複数枚積層して成ることを特徴とする。
請求項4記載のリニアモータ電機子の製造方法の発明は、請求項3記載の電機子コアの前記ティース先端より巻線ボビンを挿入し、その後、外力により前記ティース先端を前記切り欠き部先端を支点として該切り欠き側が接触する方向に略90度折り曲げてセミクローズドスロットコアを形成して成ることを特徴とする。
請求項5記載のリニアモータ電機子の製造方法の発明は、請求項3記載の電機子コア用鋼板の前記切り欠き部の対向辺に折り曲げ時の互いの接触部位にそれぞれ折り曲げ固定用の凸部と凹部を形成しておき、該電機子コア用鋼板を複数枚積層し、ティース先端より巻線ボビンを挿入し、その後、外力により前記ティース先端を前記切り欠き部先端を支点として該切り欠き側が接触する方向に略90度折り曲げ、前記固定用の凸部と凹部の嵌合により90度折り曲げ状態に固定し、セミクローズドスロットコアを形成して成ることを特徴とする。
請求項6記載のリニアモータ電機子の発明は、請求項4または請求項5に記載の方法で製造された電機子コアと電機子巻線を含むリニアモータ電機子であることを特徴とする。
請求項7記載のリニアモータの発明は、請求項6に記載のリニアモータ電機子と、前記電機子と空隙を介して極性交互に配置される永久磁石とを備え、該電機子と該永久磁石のいずれか一方を固定子に、他方を可動子として構成することを特徴とする。
請求項2記載の発明は、請求項1記載の電機子コア用鋼板において、前記切り欠き部によって形成される上部ティース部の最大幅広部の幅が、前記ティースのティース幅以下になるように形成されたことを特徴とする。
請求項3記載の電機子コアの発明は、請求項2記載の電機子コア用鋼板を複数枚積層して成ることを特徴とする。
請求項4記載のリニアモータ電機子の製造方法の発明は、請求項3記載の電機子コアの前記ティース先端より巻線ボビンを挿入し、その後、外力により前記ティース先端を前記切り欠き部先端を支点として該切り欠き側が接触する方向に略90度折り曲げてセミクローズドスロットコアを形成して成ることを特徴とする。
請求項5記載のリニアモータ電機子の製造方法の発明は、請求項3記載の電機子コア用鋼板の前記切り欠き部の対向辺に折り曲げ時の互いの接触部位にそれぞれ折り曲げ固定用の凸部と凹部を形成しておき、該電機子コア用鋼板を複数枚積層し、ティース先端より巻線ボビンを挿入し、その後、外力により前記ティース先端を前記切り欠き部先端を支点として該切り欠き側が接触する方向に略90度折り曲げ、前記固定用の凸部と凹部の嵌合により90度折り曲げ状態に固定し、セミクローズドスロットコアを形成して成ることを特徴とする。
請求項6記載のリニアモータ電機子の発明は、請求項4または請求項5に記載の方法で製造された電機子コアと電機子巻線を含むリニアモータ電機子であることを特徴とする。
請求項7記載のリニアモータの発明は、請求項6に記載のリニアモータ電機子と、前記電機子と空隙を介して極性交互に配置される永久磁石とを備え、該電機子と該永久磁石のいずれか一方を固定子に、他方を可動子として構成することを特徴とする。
以上のような構成により、単一のコア抜き型によって予め、上部ティースである突起部分を下部ティース(ティース本体)と狭隘な接続部を介して一緒に抜き、単一の積層作業によって必要厚に形成し、ボビンに高密度に巻き線したコイルを挿入後、外力(プレス等)により曲げて固定し、セミクローズドスロットを形成するもので、これによって、巻線の占積効率が良く、かつティースの磁界効率が高くなる、しかも工数増大の問題が生じない、高性能(体積当りの出力が高い)のリニアモータ電機子をコストを増大することなく容易に製作することができるようになる。
また、切り欠き部によって形成される上部ティース部の最大幅広部の幅を前記ティースのティース幅以下になるように形成したので、積層後、巻線ボビンの挿入時に突起部が挿入作業の妨げとならなくなる。
また、切り欠き部によって形成される上部ティース部の最大幅広部の幅を前記ティースのティース幅以下になるように形成したので、積層後、巻線ボビンの挿入時に突起部が挿入作業の妨げとならなくなる。
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図に基づいて説明する。
(第1実施例)
図1は本発明の第1実施例に係る折り曲げ式スロットコアを示す断面図で、(a)は巻線ボビンの挿入後かつ折り曲げ前の状態、(b)は折り曲げ後の状態を示している。
図において、11は折り曲げ式スロットコア(電機子コア)、12は電機子巻線を施したボビンである。折り曲げ式スロットコア11はティース11aと直線状ヨーク11bとから成り、さらにティース11aは上部ティース11a1と下部ティース11a2とから構成されている。
折り曲げ式スロットコア11は、直線状ヨーク11bと、この直線状ヨーク11bに垂直方向(図で上方に)に所定の間隔をおいてこれと一体に形成されている複数のティース11aとからなる図のような形状に珪素鋼板を打ち抜いて製作される。
各ティース11aは、ティース11aの先端部近傍にティースの幅方向の一側面から反対側面へ向けて次第に幅狭となる切り欠き部Cを設け、切り欠き部Cの先端(折り曲げ部)Pを支点として上部ティース11a1を下部ティース11a2側に折り曲げるようになっている。
切り欠きCによって形成される上部ティース11a1の最大幅広部の幅D2が、下部ティース11a2のティース幅D1以下になるように形成されており、これによって、巻線ボビン12を下部ティース11a2に挿入するとき、上部ティース11a1が挿入作業の妨げとならなくなる。
また、上部ティース11a1は上部先端から折り曲げ部Pまでの距離S(ティースの最大幅広部)が、近隣ティース11aとの距離Lより若干小さくなっており、これによって折り曲げ部Pを支点として上部ティース11a1を下部ティース11a2側に折り曲げたとき、上部ティース11a1が近隣ティース11aにつっかえることもなくまた近隣ティース11aから大きな空隙をあけることもなくなる。
(第1実施例)
図1は本発明の第1実施例に係る折り曲げ式スロットコアを示す断面図で、(a)は巻線ボビンの挿入後かつ折り曲げ前の状態、(b)は折り曲げ後の状態を示している。
図において、11は折り曲げ式スロットコア(電機子コア)、12は電機子巻線を施したボビンである。折り曲げ式スロットコア11はティース11aと直線状ヨーク11bとから成り、さらにティース11aは上部ティース11a1と下部ティース11a2とから構成されている。
折り曲げ式スロットコア11は、直線状ヨーク11bと、この直線状ヨーク11bに垂直方向(図で上方に)に所定の間隔をおいてこれと一体に形成されている複数のティース11aとからなる図のような形状に珪素鋼板を打ち抜いて製作される。
各ティース11aは、ティース11aの先端部近傍にティースの幅方向の一側面から反対側面へ向けて次第に幅狭となる切り欠き部Cを設け、切り欠き部Cの先端(折り曲げ部)Pを支点として上部ティース11a1を下部ティース11a2側に折り曲げるようになっている。
切り欠きCによって形成される上部ティース11a1の最大幅広部の幅D2が、下部ティース11a2のティース幅D1以下になるように形成されており、これによって、巻線ボビン12を下部ティース11a2に挿入するとき、上部ティース11a1が挿入作業の妨げとならなくなる。
また、上部ティース11a1は上部先端から折り曲げ部Pまでの距離S(ティースの最大幅広部)が、近隣ティース11aとの距離Lより若干小さくなっており、これによって折り曲げ部Pを支点として上部ティース11a1を下部ティース11a2側に折り曲げたとき、上部ティース11a1が近隣ティース11aにつっかえることもなくまた近隣ティース11aから大きな空隙をあけることもなくなる。
次に、リニアモータ電機子の製造方法について説明する。
まず、珪素鋼板を所定枚数重ねて、図1の電機子コアの形状のコア抜きプレス型で図1の電機子コアの形状に珪素鋼板を打ち抜き、図1の積層の電機子コアを得る。次に、上部ティース11a1先端より巻線ボビン12を挿入し、その後、外力により上部ティースの先端を切り欠き部先端Pを支点として切り欠きCが接触する方向に略90度折り曲げれば所望のセミクローズドスロットコアが得られる。
その結果、図1(b)に示すように各ティースについてそれぞれこのように折り曲げると、最終的にティース先端11a1が突状となったセミクローズドスロットコア11の電機子ができる。
図から判るように、このようにして得られた電機子は、太い巻き数を持つ巻線が挿入できるため図3の電機子が有する長所(巻線の占積効率が良い。)とティース先端の突起を備えるため図4の電機子が持つ長所(ティースの磁界効率が高くなる。)とを備え、かつ図5の電機子の欠点(イニシャルコスト増、巻線挿入後一体化するといった工数増大)が解消される電機子となる。
まず、珪素鋼板を所定枚数重ねて、図1の電機子コアの形状のコア抜きプレス型で図1の電機子コアの形状に珪素鋼板を打ち抜き、図1の積層の電機子コアを得る。次に、上部ティース11a1先端より巻線ボビン12を挿入し、その後、外力により上部ティースの先端を切り欠き部先端Pを支点として切り欠きCが接触する方向に略90度折り曲げれば所望のセミクローズドスロットコアが得られる。
その結果、図1(b)に示すように各ティースについてそれぞれこのように折り曲げると、最終的にティース先端11a1が突状となったセミクローズドスロットコア11の電機子ができる。
図から判るように、このようにして得られた電機子は、太い巻き数を持つ巻線が挿入できるため図3の電機子が有する長所(巻線の占積効率が良い。)とティース先端の突起を備えるため図4の電機子が持つ長所(ティースの磁界効率が高くなる。)とを備え、かつ図5の電機子の欠点(イニシャルコスト増、巻線挿入後一体化するといった工数増大)が解消される電機子となる。
(第2実施例)
図2は本発明の第2の実施例に係るティース11aの拡大図で、(a)は折り曲げ前、(b)は折り曲げ途中、(c)は折り曲げ後をそれぞれ示している。
第2の実施例では、切り欠き部Cの対向辺C1、C2に折り曲げ時の互いの接触部位にそれぞれ折り曲げ固定用の凸部21と凹部22を形成しているのが特徴である。
そこで、図(a)の状態で、ティース先端11a1より巻線ボビンを挿入し、その後、図(b)のように外力によりティース先端11a1を切り欠き部先端Pを支点として切り欠き部の対向辺C1とC2が互いに接触する方向に折り曲げてゆき、最終的に、90度折り曲げた状態では図(c)のように固定用凸部21が凹部22に嵌合するので逆戻りすることがなく、これにより90度折り曲げ状態に永久に固定され、空隙のないかつ堅固なセミクローズドスロットコアが完成する。
なお、切り欠き部Cの対向辺C1、C2の表面に、磁性粉末にバインダを混合してなる磁性体ペーストを予め塗布しておくと、僅かな空隙ができたとしてもそこが磁性体で埋められるので磁界効率が向上する。
図2は本発明の第2の実施例に係るティース11aの拡大図で、(a)は折り曲げ前、(b)は折り曲げ途中、(c)は折り曲げ後をそれぞれ示している。
第2の実施例では、切り欠き部Cの対向辺C1、C2に折り曲げ時の互いの接触部位にそれぞれ折り曲げ固定用の凸部21と凹部22を形成しているのが特徴である。
そこで、図(a)の状態で、ティース先端11a1より巻線ボビンを挿入し、その後、図(b)のように外力によりティース先端11a1を切り欠き部先端Pを支点として切り欠き部の対向辺C1とC2が互いに接触する方向に折り曲げてゆき、最終的に、90度折り曲げた状態では図(c)のように固定用凸部21が凹部22に嵌合するので逆戻りすることがなく、これにより90度折り曲げ状態に永久に固定され、空隙のないかつ堅固なセミクローズドスロットコアが完成する。
なお、切り欠き部Cの対向辺C1、C2の表面に、磁性粉末にバインダを混合してなる磁性体ペーストを予め塗布しておくと、僅かな空隙ができたとしてもそこが磁性体で埋められるので磁界効率が向上する。
以上のように、本発明によれば、単一のコア抜き型によって予め、上部ティースである突起部分を下部ティースと狭隘な接続部Pを介して一緒に抜き、単一の積層作業によって必要厚に形成し、ボビンに高密度に巻き線したコイルを挿入後、外力により曲げて固定することで、セミクローズドスロットを形成するもので、これによって、巻線の占積効率が良く、かつティースの磁界効率が高くなる、しかも工数増大の問題が生じない、高性能(体積当りの出力が高い)のリニアモータ電機子をコストを増大することなく容易に製作することができるようになる。
また、切り欠き部によって形成される上部ティース部の最大幅広部の幅を前記ティースのティース幅以下になるように形成したので、積層後、巻線ボビンの挿入時に突起部が挿入作業の妨げとならなくなる。
さらに、切り欠き部の対向辺に折り曲げ時の互いの接触部位にそれぞれ折り曲げ固定用の凸部と凹部を形成して、最終的に90度折り曲げた状態で固定用凸部が凹部に嵌合するので逆戻りすることのない堅固なセミクローズドスロットコアが得られる。
また、切り欠き部によって形成される上部ティース部の最大幅広部の幅を前記ティースのティース幅以下になるように形成したので、積層後、巻線ボビンの挿入時に突起部が挿入作業の妨げとならなくなる。
さらに、切り欠き部の対向辺に折り曲げ時の互いの接触部位にそれぞれ折り曲げ固定用の凸部と凹部を形成して、最終的に90度折り曲げた状態で固定用凸部が凹部に嵌合するので逆戻りすることのない堅固なセミクローズドスロットコアが得られる。
11 折り曲げ式スロットコア(電機子コア)
11a ティース
11b ヨーク
11a1 上部ティース
11a2 下部ティース
12 電機子巻線(ボビン付き)
21 固定用凸部
22 固定用凹部
C 切り欠き部
C1、C2 切り欠き部対向辺
D1 ティースのティース幅
D2 上部ティースの最大幅広部の幅
P 切り欠き部先端(折り曲げ部)
S 上部ティースの上部先端から折り曲げ部Pまでの距離
L 近隣ティースとの距離
11a ティース
11b ヨーク
11a1 上部ティース
11a2 下部ティース
12 電機子巻線(ボビン付き)
21 固定用凸部
22 固定用凹部
C 切り欠き部
C1、C2 切り欠き部対向辺
D1 ティースのティース幅
D2 上部ティースの最大幅広部の幅
P 切り欠き部先端(折り曲げ部)
S 上部ティースの上部先端から折り曲げ部Pまでの距離
L 近隣ティースとの距離
Claims (7)
- 直線状ヨークと、
該直線状ヨークに垂直方向に所定の間隔でこれと一体に形成されて成る複数のティースと、
から構成される電機子コア用鋼板において、
前記ティースの先端部近傍に該ティースの幅方向の一側面から反対側面へ向けて次第に幅狭となる切り欠き部を設け、該切り欠き部先端を支点として折り曲げ可能に形成されたことを特徴とする電機子コア用鋼板。 - 前記切り欠き部によって形成される上部ティース部の最大幅広部の幅が、前記ティースのティース幅以下になるように形成されたことを特徴とする請求項1記載の電機子コア用鋼板。
- 請求項2記載の電機子コア用鋼板を複数枚積層して成ることを特徴とする電機子コア。
- 請求項3記載の電機子コアの前記ティース先端より巻線ボビンを挿入し、その後、外力により前記ティース先端を前記切り欠き部先端を支点として該切り欠き側が接触する方向に略90度折り曲げてセミクローズドスロットコアを形成して成ることを特徴とするリニアモータ電機子の製造方法。
- 請求項3記載の電機子コア用鋼板の前記切り欠き部の対向辺に折り曲げ時の互いの接触部位にそれぞれ折り曲げ固定用の凸部と凹部を形成しておき、該電機子コア用鋼板を複数枚積層し、ティース先端より巻線ボビンを挿入し、その後、外力により前記ティース先端を前記切り欠き部先端を支点として該切り欠き側が接触する方向に略90度折り曲げ、前記固定用の凸部と凹部の嵌合により90度折り曲げ状態に固定し、セミクローズドスロットコアを形成して成ることを特徴とするリニアモータ電機子の製造方法。
- 請求項4または請求項5に記載の方法で製造された電機子コアと電機子巻線を含むことを特徴とするリニアモータ電機子。
- 請求項6に記載のリニアモータ電機子と、前記電機子と空隙を介して極性交互に配置される永久磁石とを備え、該電機子と該永久磁石のいずれか一方を固定子に、他方を可動子として構成することを特徴とするリニアモータ。
Priority Applications (1)
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