JP4922949B2 - 多数の成層鉄芯から形成されたセグメント化された部分を備えた電動モータと成層鉄芯を接合するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、電動モータ、特に多数の基礎成層鉄芯から形成されたセグメント化された部分を備えたリニアモータに関する。従来技術によれば、セグメント化された部分は、機台により突出している歯状部を備えており、その際これらの歯状部は互いに溝を形成しており、この溝内において歯状部を取囲むコイルが設けられている。

モータのセグメント化された部分を形成するための基礎成層鉄芯の使用は、様々な公知の長所を備えている。特にリニアモータを製造することが可能であり、コイルを担持する電機子は様々な長さを有しているが、同じ基礎成層鉄芯から製造されている。しかしながら、多数の基礎部分から、コイルを担持するモータ部分を製造することは、この基礎部分にとっての堅い固定手段を前提とする。特にモータが機能どおりに働くことに対しては、これらの基礎部分間のエアギャップ形成を回避するために、基礎部分はその渡り位置において一体にしなければならない。さらにモータ内に生じる熱の良好な導出を保証するために、モータに対する接続部面の平面度を気にしなければならない。以下に、電機子を可動な部分としてのみ取扱うが、本発明は当然のことであるが不動な電機子にも関係する。

特許文献１から、リニアモータが公知であり、このリニアモータのコイルを担持する可動な部分は、セグメント化された部分から成る。セグメント化された部分は基礎部分を形成する多数の基礎成層鉄芯から形成されている。この場合個々の基礎部分を接合するために、基礎部分の歯状部に相対している側の縦方向面で、両端部の付近に溝を設けること行われる。各渡り歯状部の領域内には、二つの隣接した溝内に接続部分が嵌めこまれる。引用文献１に記載された基本部分の接合体は、様々な短所を有する。第一にこの接合体は特殊な固定手段を使用しなければならない。さらに固定が歯状部に相対するセグメント化された部分の上側でのみ行われるので、渡り歯状部を形成する両方の部分歯状部は結合されない。特にセグメント化された部分の要求が機械的である場合、歯状部が互いに間を空けることが容易に生じる。それにより可動部の安定性は損なわれ、加えてモータの磁気抵抗は高くなる。さらにこの継ぎ合わせ方法には機械的な構成部品の場合に極めて狭い寸法公差が必要とされ、かつそれによりこの方法は費用がかかる。
米国特許第４６６５３２９号明細書

本発明の課題は、先に説明した従来技術のこれらの短所を回避することにある。

さらに本発明の課題は、少ない製造コストで高い効率と良好な動的特性が得られる電動モータを提供することである。

この課題を解決するために、本発明は、電動モータ、特に歯状部と溝を特定するセグメント化された、溝内に設けられ、かつ歯状部を取囲むコイルを担持する部分を備えたリニアモータを製造するための方法を開示しており、この場合、セグメント化された部分は、接合された多数の成層鉄芯あるいは薄板積層体から形成されている。この方法は以下の工程から構成されている。

−セグメント化された部分を形成するための基礎成層鉄芯を製造し、隣接した二つの成層鉄芯は、各々複数の歯状部と各々二つの成層鉄芯間の渡り位置にある端部において一つの部分歯状部を有する工程。
−基礎成層鉄芯を配設し、従って二つの隣接した成層鉄芯は渡り位置において二つの部分歯状部から成る渡り歯状部を形成している工程。
−コイルにより歯状部を取り囲み、渡りコイルにより各渡り歯状部を取囲む工程。
−各渡りコイルの導線を取囲む外側の熱可塑性樹脂被膜を付着性にするために、各渡りコイルにおいて熱を供給し、各渡り歯状部を取囲む両方の溝の底部の方向で、かつこれら両方の溝の底部に抗して各渡りコイルへ圧力を加え、従って、各々渡り歯状部を形成する両方の部分歯状部が互いに接して押圧される工程。
−導線の外側被膜を形成する材料を硬化させる工程。

セグメント化されたモータの部分から形成されたユニットとコイルは樹脂で被覆されているのが好ましい。樹脂でもって、基礎成層鉄芯とコイルの位置を固定することができ、基礎成層鉄芯の連結は尚さらに補強される。

本発明による方法を用いて、セグメント化されたモータの部分を、基礎成層鉄芯の接合にとって特有でかつ付加的な部材も使用せず、かつ特に精密な渡り部分の加工もせずに保持することが可能である。

従って本発明による方法によりセグメント化されたモータ部分、特にリニアモータの可動部は、これに対して費用のかかる加工設備を必要とせずに形成することができる。さらにセグメント化された部分を形成する基礎部分の接合は比較的容易に実施される。

さらに本発明は先に説明した製造方法から結果として得られる電動モータに関する。

以下に、本発明を図を基に詳しく説明するが、ただし図はただ実例として役立つものであり、全く限定できるものではない。

本発明によるリニアモータの製造方法を図１に基づいて記載する。後の図でも同じように図１では、コイルを担持している部分しか示していない。従って、電動モータは多数の基礎成層鉄芯４および６から形成され、かつ分割された部分２を備えている。分割された部分２を形成する基礎成層鉄芯は歯状部８と溝１０を規定する。二つの隣接して設けられた基礎成層鉄芯は、これらの両基礎成層鉄芯間の渡り部の側にある各々の端部１２と１４において、各々部分歯状部を備えている。図１Ａに示したように、基礎成層鉄芯４と６は連続して設けられており、従って二つの連続した基礎成層鉄芯は、その渡りの際、その測定で歯状部８に似ている渡り歯状部を備えている。この場合、これらの渡り歯状部状部は図１Ｂに示したように二つの部分歯状部２０から成る。引き続き、歯状部８はコイルにより、特に渡り歯状部２２は渡りコイル２４により巻付けられる。渡りコイルを含めたコイルは全て、組立前は機械的に同一であるのが好ましい。

コイルは予め巻付けられているのが好ましく、かつ取付け後各々、分割された可動部分の唯一の歯状部を取囲む。製造誤差は、コイルと特に渡りコイル２４が簡単な方法で溝１０内に埋め込まれるようにして生じる。コイルの巻付けを形成する電気的ワイヤは外側に熱可塑性被膜を備えたエナメル塗装された銅線であるのが好ましい。エナメル被膜により、導線の電気的絶縁と湿気及び化学剤に対する安定性が保証される。外側の熱可塑性樹脂層は、熱の影響により付着性になり、従ってコイルを一緒に焼付けすることを可能にする特性を有する。渡りコイル２４が図１Ｃに示したように渡り歯状部２２の周囲に巻付けられるかあるいは挿入された後、少なくとも各渡りコイルには熱が供給され、従って外側層の材質は固着される。これに関しては、コイルをコイルに供給される電流で加熱するのが好ましい。この電流はコイルを加熱し、かつ外側の熱可塑性樹脂層の焼付け温度に達するために十分である。熱供給と同時および／または熱供給後間もなく、この渡りコイルにより巻付けられた渡り歯状部の両側に設けられた両溝の底部の方向で、圧力が渡りコイル上に加えられる。この過程の間に、基礎成層鉄芯は互いに接して押圧され、下側の渡り面は完全に平坦に保持される。予加熱されたコイルに作用した圧力により、エナメルを塗布された銅と、両方の渡り歯状部側面を覆い隠す外側の焼付け層から成る隙間無く詰まった混合物が生じる。

外側の熱可塑性被膜の材質は冷却の際に生じ、従って渡り歯状部２２を形成している両部分歯状部２０を堅く一体にする。保持される構造は安定しており、かつ機械的応力に抗して、特に延性と機械的応力に基づき耐久性がある。上記の方法に従って製造されたモータの可動部は、断片的に図２に示してある。

本発明による方法により、効果的な焼付けは、ただ可動部の歯状部の周囲に巻付けられたコイルによってのみ達せられる。加熱された渡りコイルが、渡りコイルを収容する溝の底部の方向へ押圧されることにより、溝の銅充填率は８５％以上にまで上昇し、かつ熱導出を行うための熱抵抗はセグメント化された可動部を介して減少し、それによりリニアモータの出力は上昇する。

溝充填率を一定に上昇させるために、セグメント化された可動部の歯状部の周囲に巻付けられたコイルは、コイルを収容する溝内に熱間で押圧されるのが好ましい。コイルの出力測定は、圧入後のコイルの溝内への高さがモータにとって最適であるように設計されている。

実験から、前記の本発明による方法に従い、セグメント化された可動部を形成するための基礎成層鉄芯を組立てることにより十分な剛性が得られ、この場合、この剛性はセグメント化された可動部とコイルを樹脂コーティングすることによりさらに高めることができることがわかった。この剛性によりコイルはその位置で保持される。樹脂は良好な熱導出が電動モータの作動時に保証されているように選定される。

図１に示したように、リニアモータの可動部は基礎成層鉄芯４および６から形成されているセグメント化された部分２から成り、歯状部８と渡り歯状部２２は形成する部分歯状部２０を有する。特に渡りコイル２４は各渡り歯状部２２の周囲に巻付けられている。渡りコイルは高温である。すなわち外側の被膜の材料次第でこびりつき、溝の底方向に押圧される。その際、様々な長さのリニアモータの可動部は、二つの異なる基礎成層鉄芯４及び６により得られる。基礎成層鉄芯４が端部要素あるいは端部を特定する一方で、基礎成層鉄芯６は中央要素あるいは内部の、言い換えれば二つの基礎成層鉄芯４間にある部分を特定する。中央要素は各々同じ長さを有しており、端部は特殊な輪郭を有する端部歯状部３４を有しているのが好ましい。セグメント化された部分とコイルは、補強するために、かつモータ作動時のコイルから生じる熱を導出するために、好ましくは樹脂で被覆されている。

図３には、断片的に本発明による電動モータの実施変形が示してある。この実施変形は、渡り歯状部２２を形成する両部分歯状部２０がセグメント化された部分の長手方向Ｘに対して横方向に延びている方向Ｙに対応した位置決め手段３０，３２を備えている。この変形の場合、位置決め手段は、両方の部分歯状部の一方の外側横面に設けられた溝３０と、それに対応する他方の部分歯状部の外側横面に設けられた突出部３２から形成される。これに伴って基礎成層鉄芯の調節が保証され、渡り歯状部を形成する部分歯状部の外側横面は、横方向Ｙでは相互に外れることはない。

本発明による電動モータ、特にリニアモータの分割された可動部分の基礎成層鉄芯の組立体の製造方法の概略図である。 本発明による電動モータ、特にリニアモータの分割された可動部分の基礎成層鉄芯の組立体の製造方法の概略図である。 本発明による電動モータ、特にリニアモータの分割された可動部分の基礎成層鉄芯の組立体の製造方法の概略図である。 図１に基づき記載された方法に従って製造されたモータの概略図である。 図２のモータの変形を示す図である。

２ セグメント化された部分
４ 成層鉄芯
６ 成層鉄芯
８ 歯状部
１０ 溝
１２ 端部
１４ 端部
２０ 部分歯状部
２２ 渡り歯状部
２４ 渡りコイル
３０ 位置決め手段
３２ 位置決め手段
３４ 端部歯状部

Claims (7)

1. 歯状部（８）と溝（１０）を備えたセグメント化された部分（２）を有しており、このセグメント化された部分が、この溝内に設けられ、かつ歯状部を取囲むコイルを担持する電動リニアモータを製造するための方法であって、セグメント化された部分が歯状部（８）と部分歯状部（２０）とを有する複数の基礎成層鉄芯（４，６）に接合された金属板から形成されており、この方法が以下の工程、すなわち
   −セグメント化された部分（２）を形成するための基礎成層鉄芯（４，６）を製造し、隣接した二つの成層鉄芯は、各々複数の歯状部（８）と各々二つの成層鉄芯間の渡り位置にある端部（１２，１４）において一つの部分歯状部（２０）を有する工程、
   −基礎成層鉄芯を配設し、従って二つの隣接した成層鉄芯は渡り位置において二つの部分歯状部（２０）から成る渡り歯状部（２２）を形成している工程、
   −コイルにより歯状部（８）を取り囲み、渡りコイル（２４）により各渡り歯状部（２２）を取囲む工程、
   −各渡りコイル（２４）の導線を取囲む外側の熱可塑性樹脂被膜を付着性にするために、各渡りコイルにおいて熱を供給し、各渡り歯状部（２２）を取囲む両方の溝の底部の方向で、かつこれら両方の溝の底部に抗して各渡りコイル（２４）へ圧力を加え、従って、各々渡り歯状部（２２）を形成する両方の部分歯状部は互いに接して押圧される工程、及び
   −導線の外側被膜を形成する熱可塑性被膜を硬化させる工程から構成されていることを特徴とする方法。
2. 部分歯状部がその外側横方向面において位置決め手段（３０，３２）を備えており、これらの位置決め手段が、渡り歯状部（２２）を形成する両部分歯状部（２０）の相対的位置を保証するように設けられていることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 渡りコイルが外側の熱可塑性樹脂被膜により取囲まれたエナメル塗装された銅線から形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. セグメント化された部分（２）と溝内に設けられたコイル（２４）が、請求項１に挙げた工程に従って樹脂で被覆されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の方法。
5. セグメント化された部分（２）を備えており、このセグメント化された部分が歯状部（８）と、溝（１０）と、これらの溝内に設けられており、かつ歯状部を取囲むコイルとを有している電動リニアモータであって、セグメント化された部分（２）が歯状部（８）と部分歯状部（２０）とを有する複数の基礎成層鉄芯（４，６）に接合された基礎金属板から形成されており、歯状部（８）がコイルで巻き付けられている電動リニアモータにおいて、
   基礎成層鉄芯（４，６）がいずれも、各々複数の歯状部（８）と、隣接した基礎成層鉄芯と向かい合った端部（１２，１４）において、各々一つの部分歯状部（２０）とを備えており、二つの隣接した部分歯状部（２０）が、二つの隣接した基礎成層鉄芯間の渡り部において一つの渡り歯状部（２２）を形成し、この渡り歯状部が渡り歯状部の両側にある溝（１０）の底部に抗して押圧された、両部分歯状部（２０）を互いに接して押圧された状態で保持する渡りコイル（２４）により取囲まれており、そして
   渡りコイル（２４）が各々、導線の外側を取り巻く熱可塑性樹脂から成る、渡りコイル（２４）に供給される熱の作用により付着性になった焼付け層を備えており、従って渡りコイル（２４）が各々、渡りコイルを担持する渡り歯状部（２２）ならびに渡り歯状部（２２）の両側にある前記溝（１０）と焼付けされていることを特徴とする電動モータ。
6. セグメント化された部分（２）とセグメント化された部分の溝内に設けられたコイル（２４）が、補強樹脂により被覆されていることを特徴とする請求項５に記載の電動モータ。
7. この電動リニアモータのセグメント化された部分（２）が、二つのタイプの基礎成層鉄芯（４，６）からのみ形成されており、第一のタイプ（６）が同じ長さの中間部分から形成され、第二のタイプ（４）が斜めに切られた輪郭部を備えた端部歯状部（３４）を有する端部部分により形成されていることを特徴とする請求項５または６に記載の電動モータ。

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