JP2010115042A - Linear motor armature, linear motor, and table feed device using the linear motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば工作機械等のテーブル送りに利用されると共に、界磁と電機子の各々のギャップ面が対向するように配置されたギャップ対向形のリニアモータ電機子およびリニアモータ並びにそれを用いたテーブル送り装置。
に関する。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is used, for example, for table feed of a machine tool or the like, and is a gap-opposing linear motor armature and linear motor arranged so that the gap surfaces of the field and armature face each other, and uses the same. Table feeder.
About.
従来、工作機械等のテーブル送りに利用されると共に、界磁と電機子の各々のギャップ面が対向するように配置されたギャップ対向形のリニアモータは、図3、図4に示すように構成されている(例えば、特許文献1、特許文献2を参照)。
図3は第1従来技術を示すギャップ対向形のリニアモータの側断面図である。
図3において、30はリニアモータ、31は界磁、32は電機子、33は電機子コア、33aはティース部、33bは巻線収納部、34は電機子巻線、35はモールド樹脂、36は界磁ヨーク、37は永久磁石、38は電機子取付板、39はボルトネジ、40はポケット孔、41は結合部材である。
リニアモータ30は基本的に界磁31と電機子32で構成されており、このうち、界磁31は平板状の界磁ヨーク36上の長手方向(リニアモータ30のストローク方向)に沿って、交互に極性が異なる複数の永久磁石37を隣り合わせに等ピッチで配置したものとなっている。
一方、電機子32は、櫛歯状に打ち抜いた電磁鋼板を積層した電機子コア33を備えると共に、該電磁鋼板の一側面に長手方向に向かって等ピッチで、複数のティース部33aおよびティース部間における開口部となる巻線収納部33bを形成し、巻線収納部33bに整列巻きした電機子巻線34を収納したものとなっている。このとき、電機子コア33の電機子取付板38との対向面の内部にはポケット孔40が形成され、該ポケット孔40に雌ねじ孔を有する結合部材41が設けられると共に、電機子コア33のポケット孔40に設けた結合部材41と電機子取付板38とを、ボルトネジ39を用いてねじ結合している。さらに、電機子コア33および電機子巻線34の全体を覆うように、モールド樹脂35により電機子32を強固に固着している。
そして、複数の電機子巻線34を収納した電機子コア33の下面には、リニアモータ30のストローク方向に沿って配置された永久磁石37の磁石列が該コア33と磁気的空隙を介して配置されると共に、該コア33のティース部33aの長手方向と該磁石列の長手方向が直角となるように配置されている。
上記構成において、リニアモータ30の電機子巻線34に図示しない電源により交流を通電すると。電機子巻線34と永久磁石37との電磁作用により、積層された電機子コア33のティース33aを貫通するように界磁磁束が発生し、リニアモータ31の電機子32と界磁31が相対的に走行する。
次に第2従来技術について説明する。
図4は第2従来技術を示すギャップ対向形のリニアモータの側断面図であって、(a)は電機子取付板の溶接固定部の平面図、(b)はリニアモータの側断面図であり、(a)は(b)を上面から見たものとなっている。なお、第2従来技術の構成要素が第1従来技術と同じものについてはその説明を省略し、異なる点のみ説明する。
図4において、42は長穴、43は溶接部である。
上記構成のリニアモータ30において、電機子コア33はストローク方向に沿って、モータ特性を向上させ、かつ、電機子コア33に対する電機子取付板38の強度が低下しないように、電機子取付板38に貫通した複数の長穴42を設け、電機子コアの長穴42との対向面に図示しない突起を設けると共に、当該突起(不図示)を長穴42内に挿入して、電機子取付板38を電機子コア33の溶接部43(図示しない突起の位置に相当する)にて溶接固定を行う。
FIG. 3 is a side sectional view of a gap-opposing linear motor showing the first prior art.
In FIG. 3, 30 is a linear motor, 31 is a field, 32 is an armature, 33 is an armature core, 33a is a teeth portion, 33b is a winding housing portion, 34 is an armature winding, 35 is a mold resin, 36 Is a field yoke, 37 is a permanent magnet, 38 is an armature mounting plate, 39 is a bolt screw, 40 is a pocket hole, and 41 is a coupling member.
The
On the other hand, the
On the lower surface of the
In the above configuration, when alternating current is supplied to the armature winding 34 of the
Next, the second prior art will be described.
4A and 4B are side sectional views of a gap-opposing linear motor showing the second prior art, in which FIG. 4A is a plan view of a welding fixing portion of an armature mounting plate, and FIG. Yes, (a) is a view of (b) from above. In addition, the description is abbreviate | omitted about the same component as the 1st prior art, and only a different point is demonstrated.
In FIG. 4, 42 is a long hole and 43 is a welding part.
In the
ところが、第1従来技術および第2従来技術の何れも共通して、以下の問題があった。なお、図5は従来の電機子コアに生じる反りの状態を示した側面図である。
(1)電機子コアおよび電機子巻線からなる電機子全体を覆うようにモールド樹脂により固着する時に、ティース開口部(巻線収納溝部)に充填されるモールド樹脂と電機子コア等の温度の収縮率の違いがあるため、ティース開口部が狭くなり、すなわち、図5に示すごとく電機子コアの長手方向(リニアモータのストローク方向)に沿って、当該収縮率の違いにより反りが生じる。その結果、電機子コアティース部の変形による機械歪みや、磁気歪みの影響で、電機子と界磁ヨークとの磁気的空隙が狭くなり、モータの取付けが困難となるという問題や、推力リプルが増大して、モータ特性が悪くなるという問題があった。
(2)また、電機子取付板が必要となるため、モータ体格が大きくなり、モータ効率が悪化なるという問題があった。その結果、部品点数が増え、材料コスト、製造工数も増加するという問題もあった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、電機子全体をモールド樹脂によって固着する時に、モールド樹脂と電機子コア等の温度の収縮率の違いにより電機子コアの長手方向に沿って生じる反りを抑制することができると共に、電機子取付板レスで、かつ、電機子と界磁との最適な磁気的空隙を確保でき、推力リプルの発生を抑えることができるリニアモータ電機子およびリニアモータ並びにそれを用いたテーブル送り装置を提供することを目的とする。
However, both the first prior art and the second prior art have the following problems in common. FIG. 5 is a side view showing a state of warpage occurring in a conventional armature core.
(1) When fixing with the mold resin so as to cover the entire armature composed of the armature core and the armature winding, the temperature of the mold resin and the armature core etc. filled in the tooth opening (winding storage groove) Since there is a difference in contraction rate, the tooth opening becomes narrow, that is, warpage occurs due to the difference in contraction rate along the longitudinal direction of the armature core (the stroke direction of the linear motor) as shown in FIG. As a result, there is a problem that the magnetic gap between the armature and the field yoke becomes narrow due to the mechanical strain and magnetostriction due to the deformation of the armature core teeth, making it difficult to mount the motor and the thrust ripple. There is a problem that the motor characteristics deteriorate due to increase.
(2) Further, since an armature mounting plate is required, there is a problem that the motor size increases and the motor efficiency deteriorates. As a result, there is a problem that the number of parts is increased, and material costs and manufacturing man-hours are also increased.
The present invention has been made in view of such a problem, and when the entire armature is fixed with a mold resin, the longitudinal direction of the armature core is caused by the difference in the shrinkage rate of temperature between the mold resin and the armature core. A linear motor armature that can suppress the warp that occurs along the armature, can prevent an armature mounting plate, can secure an optimal magnetic gap between the armature and the field, and can suppress the generation of thrust ripple. It is another object of the present invention to provide a linear motor and a table feeder using the linear motor.
上記問題を解決するため、請求項1に記載の発明は、櫛歯状に打ち抜いた電磁鋼板の一側面に長手方向に向かって等ピッチで配置するように形成してなる複数のティース部を有し、且つ、この電磁鋼板を積層してなる電機子コアと、前記ティース間に形成された巻線収納溝に整列巻きして収納した電機子巻線と、より構成してなる電機子と、を備えたリニアモータの電機子において、前記電機子全体をモールド樹脂によって固着するときに、前記モールド樹脂と前記電機子コアの温度の収縮率の違いにより当該電機子コアの長手方向に沿って生じる反りを抑制するように、前記巻線収納溝の底部の少なくとも一箇所に、前記電機子コアの長手方向と直交する方向に向かって予め該電機子コアを分割するための切れ目を形成してあり、前記電機子コアは前記切れ目を中心に、当該モールド固着時の電機子コアの長手方向に沿って生じる反りの方向と反対方向に向かって所定の角度に折り曲げると共に、前記切れ目を溶接により接合して固着したものであることを特徴としている。
請求項2記載の発明は、請求項1記載のリニアモータ電機子において、前記電機子コアと前記電機子巻線はモールド樹脂により一体に固着したものであることを特徴としている。
請求項3記載の発明は、請求項1または2に記載のリニアモータ電機子と、前記電機子と磁気的空隙を介して対向配置されると共に平板状の界磁ヨークに交互に極性が異なる複数の永久磁石を隣り合わせて並べて配置した界磁と、を備え、前記電機子と前記界磁の何れか一方を固定子に、他方を可動子として、前記電機子と前記界磁を相対的に走行するようにしたことリニアモータを特徴としている。
請求項4記載の発明は、請求項3に記載のリニアモータを直動機構の駆動源として用いたテーブル送り装置を特徴としている。
In order to solve the above problem, the invention according to claim 1 has a plurality of teeth portions formed so as to be arranged at equal pitches in the longitudinal direction on one side surface of the electromagnetic steel sheet punched into a comb shape. And an armature core formed by laminating the electromagnetic steel sheets, an armature winding housed in an aligned winding in a winding housing groove formed between the teeth, and an armature constituted by: When the entire armature is fixed with a mold resin, a linear motor armature having the above-mentioned is generated along the longitudinal direction of the armature core due to a difference in temperature shrinkage between the mold resin and the armature core. A cut for dividing the armature core in advance in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the armature core is formed in at least one position of the bottom of the winding housing groove so as to suppress warpage. , The electric The core is bent at a predetermined angle toward the direction opposite to the direction of warpage generated along the longitudinal direction of the armature core when the mold is fixed, and the cut is joined and fixed by welding. It is characterized by being.
According to a second aspect of the present invention, in the linear motor armature according to the first aspect, the armature core and the armature winding are integrally fixed by a mold resin.
According to a third aspect of the present invention, the linear motor armature according to the first or second aspect and the armature and the armature are arranged opposite to each other via a magnetic gap, and a plurality of plates having different polarities alternately are provided. Of the permanent magnets arranged side by side, and the armature and the field are relatively driven by using either the armature or the field as a stator and the other as a mover. It features a linear motor.
According to a fourth aspect of the invention, there is provided a table feeding device using the linear motor according to the third aspect as a drive source for the linear motion mechanism.
請求項1、2記載の本発明によると、電磁鋼板より打ち抜かれた電機子コアに切れ目を少なくとも1箇所設けて複数に分割し、当該分割された電機子コアを所定の角度を付けて溶接してなるリニアモータ電機子は、電機子コアおよび電機子巻線を全体に覆うようにモールド樹脂の固着時に、モールド樹脂収縮があるため、角度を付けられた複数の電機子取付面が平面に戻ることができるので、モールド樹脂の固着時に発生した反りを抑え、従来の電機子コアの反り抑制のために設けられた電機子取付板を無くした電機子取付板レス構造を得ることができる。
また、請求項3の本発明によると、請求項1、2記載の電機子を請求項3記載の界磁と組み合わせてリニアモータを構成することで、機械歪みや、磁気歪みの影響よる電機子と界磁との磁気的空隙の減少や、推力リプルの増大を抑えることができ、モータ特性への悪影響を低減することができる。さらに、電機子取付板が不要であることから、材料コスト、製造工数を低減することができ、モータ体格の小型化もできる。
また、請求項4に記載の発明によると、請求項3に記載のリニアモータの効果を有するテーブル送り装置を提供することができる。
According to the first and second aspects of the present invention, the armature core punched out from the electromagnetic steel sheet is divided into a plurality of cuts, and the divided armature cores are welded at a predetermined angle. Since the linear motor armature has a mold resin shrinkage when the mold resin is fixed so as to cover the entire armature core and armature winding, a plurality of angled armature mounting surfaces return to a flat surface. Therefore, it is possible to obtain an armature mounting plate-less structure that suppresses the warp generated when the mold resin is fixed and eliminates the armature mounting plate provided for suppressing the warp of the conventional armature core.
According to the third aspect of the present invention, a linear motor is configured by combining the armature according to the first and second aspects with the field according to the third aspect, so that the armature is influenced by mechanical distortion or magnetic distortion. It is possible to suppress a decrease in magnetic gap between the magnetic field and the field and an increase in thrust ripple, and it is possible to reduce adverse effects on motor characteristics. Furthermore, since the armature mounting plate is unnecessary, the material cost and the number of manufacturing steps can be reduced, and the motor size can be reduced.
Moreover, according to the invention of Claim 4, the table feeder which has the effect of the linear motor of
以下、本発明の実施例について、図に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は本発明の実施例を示すギャップ対向型のリニアモータの側断面図である。
図1において、1はリニアモータ、2は電機子、3は電機子コア、3aはコア底面、3bはティース、3cは巻線収納部、4は切れ目、4aは溶接部、5は電機子巻線、6はモールド樹脂、7は界磁ヨーク、8は永久磁石、9は界磁である。
本発明のリニアモータ1において、基本的に界磁9と電機子2で構成されている点、また、界磁9が界磁ヨーク7上の長手方向に沿って、交互に極性が異なる複数の永久磁石8を隣り合わせに等ピッチで配置している点、また、電機子2が櫛歯状に打ち抜いた電磁鋼板を積層した電機子コア3を備えると共に、電機子コア3のティース部3b間における開口部となる巻線収納部3cに整列巻きした電機子巻線5を収納した点、については従来技術と同じ構成である。
本発明が従来と異なる点は以下のとおりである。
すなわち、リニアモータ1の電機子2は、従来の電機子取付板を不要とした電機子取付板レス構造である、その具体策としては、図2に示す電機子2全体をモールド樹脂6によって固着するときに、モールド樹脂6と電機子コア3の温度の収縮率の違いにより電機子コア3の長手方向に沿って生じる反りを抑制するように、まず、図1において、巻線収納溝の3c底部の少なくとも一箇所に、電機子コア3の長手方向と直交する方向に向かって予め該電機子コアを分割するための切4れ目4を形成してあり、電機子コア3は切れ目4を中心に、当該モールド固着時の電機子コア3の長手方向に沿って生じる反りの方向と反対方向となるコア底面3aに向かって所定の角度に折り曲げると共に、前記切れ目4を溶接により接合して固着したものとなっている(図1および図2とも、電機子コア3に切れ目4を1箇所設け、該コア3を2分割した例であり、溶接箇所は溶接部4aである)。
このようにして、切れ目4を溶接により一体化された電機子コア3は、図1に示すように電機子巻線5と共に、モールド樹脂6により一体に固着され、電機子2が完成する。
なお、電機子コア3はその長手方向に切れ目4を複数個所設けて、該コア3を複数分割することで、モールド樹脂収縮により発生する反りとの反対方向に角度を付け、溶接により接合しても構わない。切れ目4の溶接部4aを溶接固定後、電機子コア3および電機子巻線5の全体を覆うように、モールド樹脂6により電機子2を強固に固着している。
FIG. 1 is a side sectional view of a gap-facing linear motor showing an embodiment of the present invention.
In FIG. 1, 1 is a linear motor, 2 is an armature, 3 is an armature core, 3a is a core bottom surface, 3b is a tooth, 3c is a winding housing portion, 4 is a cut, 4a is a welded portion, and 5 is an armature winding. Line 6, mold resin, 7 field yoke, 8 permanent magnet, 9 field.
In the linear motor 1 according to the present invention, the field motor 9 and the armature 2 are basically configured, and the field 9 has a plurality of different polarities alternately along the longitudinal direction on the field yoke 7. The permanent magnets 8 are arranged adjacent to each other at an equal pitch, and the armature 2 includes an
The present invention is different from the conventional one as follows.
That is, the armature 2 of the linear motor 1 has an armature mounting plate-less structure that does not require a conventional armature mounting plate. As a specific measure, the entire armature 2 shown in FIG. 1, first, in order to suppress the warp that occurs along the longitudinal direction of the
In this way, the
The
本発明の実施例に係るリニアモータ1は、電機子コア3の長手方向に沿って予め切れ目4を設けて分割し、当該切れ目4によって分割された電機子コア3におけるコア底面3aを、電機子のモールド樹脂固着時の反りの方向と反対方向に向かって所定の角度に折り曲げると共に溶接部4aにて溶接するようにしたので、実際に電機子コア3および電機子巻線5全体を覆うようにモールド樹脂6により固着する時に、ティース開口部である巻線収納部3cに充填されるモールド樹脂と電機子コア等の温度の収縮率の違いがあるため、予め角度を付けられた複数のコア底面3aが平面に戻ることができるので、従来の反り抑制のために設けられている電機子取付板が不要となる。
The linear motor 1 according to the embodiment of the present invention is divided by providing a cut 4 in advance along the longitudinal direction of the
本発明によると、リニアモータ電機子は、電機子コアに設けた切れ目を所定の角度を付けて溶接し、電機子全体を覆うようにモールド樹脂により一体固定する構成にしたので、モールド樹脂固着時の収縮により生じる反りを抑制することができることから、電機子取付板レス構造を採ることができ、モータの機械歪、磁気歪などの影響により生じる界磁と電機子間の磁気的空隙の変動を安定化させてモータの取付を容易にし、推力リップルなどのモータ特性の問題を解消することができるので、高精度・高剛性化が要求される大型の工作機械のテーブル装置のほか、半導体製造装置等の用途にも適用できる。
により、に有用である。
According to the present invention, the linear motor armature is welded at a predetermined angle on the armature core, and is fixed integrally with the mold resin so as to cover the entire armature. Since the warpage caused by the contraction of the armature can be suppressed, an armature mounting plate-less structure can be adopted, and the fluctuation of the magnetic gap between the field and the armature caused by the influence of the mechanical strain, magnetostriction, etc. of the motor can be reduced. Stabilizes and facilitates motor mounting and eliminates motor ripple problems such as thrust ripple, so in addition to table devices for large machine tools that require high precision and high rigidity, semiconductor manufacturing equipment It can also be applied to other uses.
It is useful for.
1 リニアモータ
2 電機子
3 電機子コア
3a コア底面(電機子取付面)
3b ティース部
3c 巻線収納部
4 溶接部
5 電機子巻線
6 モールド樹脂
7 界磁ヨーク
8 永久磁石
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Linear motor 2
Claims (4)
前記電機子全体をモールド樹脂によって固着するときに、前記モールド樹脂と前記電機子コアの温度の収縮率の違いにより当該電機子コアの長手方向に沿って生じる反りを抑制するように、前記巻線収納溝の底部の少なくとも一箇所に、前記電機子コアの長手方向と直交する方向に向かって予め該電機子コアを分割するための切れ目を形成してあり、
前記電機子コアは前記切れ目を中心に、当該モールド固着時の電機子コアの長手方向に沿って生じる反りの方向と反対方向に向かって所定の角度に折り曲げると共に、前記切れ目を溶接により接合して固着したものであることを特徴とするリニアモータ電機子。 An armature core having a plurality of teeth portions formed so as to be arranged at equal pitches in the longitudinal direction on one side surface of an electromagnetic steel sheet punched in a comb-like shape; In an armature of a linear motor comprising: an armature winding that is arranged and stored in a winding storage groove formed between the teeth; and an armature that is configured by:
When the whole armature is fixed by a mold resin, the winding is controlled so as to suppress warping that occurs along the longitudinal direction of the armature core due to the difference in shrinkage rate between the temperature of the mold resin and the armature core. A cut for dividing the armature core in advance in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the armature core is formed in at least one place of the bottom of the storage groove,
The armature core is bent at a predetermined angle toward the direction opposite to the direction of warpage generated along the longitudinal direction of the armature core when the mold is fixed, and the cut is joined by welding. A linear motor armature characterized by being fixed.
前記電機子と磁気的空隙を介して対向配置されると共に平板状の界磁ヨークに交互に極性が異なる複数の永久磁石を隣り合わせて並べて配置した界磁と、
を備え、前記電機子と前記界磁の何れか一方を固定子に、他方を可動子として、前記電機子と前記界磁を相対的に走行するようにしたことを特徴とするリニアモータ。 The linear motor armature according to claim 1 or 2,
A magnetic field that is disposed opposite to the armature via a magnetic air gap and is arranged side by side with a plurality of permanent magnets alternately having different polarities on a flat field yoke,
A linear motor characterized in that the armature and the field travel relatively with one of the armature and the field as a stator and the other as a mover.
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