JP5518258B2 - Laminated iron core of linear motor and method of manufacturing the same - Google Patents
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Description
この発明は、リニアモータ用積層鉄心の構造及びその製造方法に係り、特に、積層鉄心の材料歩留まりと特性の改善に関するものである。 The present invention relates to a structure of a laminated core for a linear motor and a manufacturing method thereof, and more particularly to improvement of material yield and characteristics of the laminated core.
リニアモータは、駆動コイルを巻回した磁極ティースを複数個連設してなる可動子と、この可動子と所定の空隙を介して対設され進行方向に互いに異なる極性の永久磁石を配列してなる固定子とからなり、上記駆動コイルを励磁することにより、発生する進行磁界によって可動子に推力を与え、この推力によって可動子に搭載された被搬送物を搬送するものである。上記可動子は所定のピッチでスロットが形成された櫛歯状の磁性鉄板を複数枚積層して形成されるが、その製造に際しては、駆動コイルの組み込みの関係上、磁極ティースごとに分割して構成するもの(例えば、特許文献1参照)や、各磁極ティースの少なくとも一対の縁部同士を屈曲可能に連結する連結手段を設けたもの(例えば、特許文献2参照)等がある。 A linear motor is composed of a mover comprising a plurality of magnetic teeth wound around a drive coil, and permanent magnets arranged opposite to each other in a traveling direction and arranged opposite to the mover through a predetermined gap. When the drive coil is excited, a thrust is applied to the mover by the generated magnetic field, and the object to be transported mounted on the mover is transported by this thrust. The mover is formed by laminating a plurality of comb-shaped magnetic iron plates each having a slot formed at a predetermined pitch. In manufacturing, the mover is divided for each magnetic pole tooth for the purpose of incorporating a drive coil. There are a configuration (for example, see Patent Document 1), a configuration in which connecting means for connecting at least a pair of edges of each magnetic pole tooth so as to be bendable (for example, see Patent Document 2), and the like.
一般に、上記積層鉄心を構成する磁極ティースは、その形状がバックヨーク部とこのバックヨーク部から突出したティース部とからなっており、これらを一枚の磁性鋼板からプレス打ち抜きにより製造される。また、プレス打ち抜きは2枚1組で打ち抜かれる。即ち、2枚の抜き板は、1つ目の抜き板のティース部間に2つ目の抜き板のティース部が位置するように、互いに逆向きに、かつ、ピッチをずらして打ち抜かれる。 In general, the magnetic teeth forming the laminated iron core have a back yoke part and a tooth part protruding from the back yoke part, and these are manufactured by press punching from a single magnetic steel sheet. In addition, press punching is performed by one set of two sheets. That is, the two punched plates are punched in the opposite directions and at a different pitch so that the tooth portion of the second punched plate is positioned between the tooth portions of the first punched plate.
ところが、トルク脈動を低減しトルク性能を向上させるために、ティース部の先端の幅寸法を大きくした(スロット開口幅を小さくした)場合に、1つ目の抜き板のティース部間に2つ目の抜き板のティース部を配置することができなくなり、材料歩留まりが低下するという問題がある。逆に言うと、1つ目の抜き板のティース部間に2つ目の抜き板のティース部を配置するために、ティース部の先端の幅寸法が制限され、トルク特性の改善を妨げていた。 However, in order to reduce torque pulsation and improve torque performance, when the width of the tip of the tooth portion is increased (the slot opening width is reduced), the second between the teeth portions of the first punch plate Therefore, there is a problem that the tooth portion of the blank plate cannot be arranged and the material yield is lowered. Conversely, since the tooth portion of the second punching plate is disposed between the tooth portions of the first punching plate, the width of the tip of the tooth portion is limited, which hinders improvement of torque characteristics. .
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、ティース部の先端の幅寸法を大きくした場合でも、リニアモータの特性を低下させることなく、比較的簡単な手法により、材料歩留まりの向上ならびにトルク性能の改善を図ったリニアモータの積層鉄心およびリニアモータ用積層鉄心の製造方法を得るようにしたものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and even when the width of the tip of the tooth portion is increased, the linear motor characteristics are not deteriorated by a relatively simple method. A linear motor laminated iron core and a linear motor laminated iron core manufacturing method for improving the material yield and the torque performance are obtained.
この発明に係るリニアモータの積層鉄心は、バックヨーク部とこのバックヨーク部から突出したティース部とからなる磁極ティースコア片を、互いに隣接するティース部が略平行になるように複数個直線状に並べて構成され、各ティース部は、中間部に設けられたティース主部と、バックヨーク部側端部に設けられ上記ティース主部よりも幅寸法が小さい縮幅部と、先端部に設けられ上記ティース主部よりも幅寸法が大きい拡幅部とからなり、且つ、上記互いに隣接する縮幅部間の距離が拡幅部の幅寸法よりも大きくなるように構成されており、上記縮幅部は、上記ティース部の幅方向両側に一対の磁極切欠部を設けることにより形成されており、上記磁極切欠部には、磁性材料からなる磁極係合部材を埋め込むようにしたことを特徴とするものである。 The laminated core of the linear motor according to the present invention includes a plurality of magnetic pole teascore pieces each including a back yoke portion and a tooth portion protruding from the back yoke portion so that the adjacent tooth portions are substantially parallel to each other. Each teeth portion is arranged side by side, the teeth main portion provided at the intermediate portion, the reduced width portion provided at the back yoke portion side end portion having a smaller width dimension than the teeth main portion, and the tip portion provided above consists of a widened portion is larger width than the tooth main unit, and, the distance between adjacent reduced width portion is configured to the size Kunar so than the width dimension of the widened part of each other, the reduced width portion are formed by providing a pair of magnetic pole notch on both sides in the width direction of the teeth, the above-mentioned magnetic pole notch, characterized in that so as to fill the pole engaging member made of a magnetic material Than is.
また、この発明に係るリニアモータの積層鉄心の製造方法は、バックヨーク部とこのバックヨーク部から突出したティース部とからなる磁極ティースコア片を互いに隣接するティース部が略平行になるように複数個直線状に並べて構成し、且つ前記磁極ティースコア片を、上記隣接するティース部間に形成される空間に他の同形状のティース部が配置されるよう反対向きに他の磁極ティースコア片を複数個直線状に並べた状態で打ち抜き加工するものにおいて、各ティース部は、中間部に設けられたティース主部と、バックヨーク部側端部に設けられ上記ティース主部よりも幅寸法が小さい縮幅部と、先端部に設けられ上記ティース主部よりも幅寸法が大きい拡幅部とからなり、且つ、上記互いに隣接する縮幅部間の距離が拡幅部の幅寸法よりも大きくなるように構成されており、上記縮幅部は、上記ティース部の幅方向両側に一対の磁極切欠部を設けることにより形成されており、上記磁極切欠部には鉄心組立後に磁性材料からなる磁性係合部材を埋め込むようにしたことを特徴とするものである。 Further, in the method for manufacturing a laminated core of a linear motor according to the present invention, a plurality of magnetic pole teascore pieces including a back yoke portion and a teeth portion protruding from the back yoke portion are arranged so that adjacent tooth portions are substantially parallel to each other. The magnetic pole tee score pieces are arranged side by side in a straight line , and the other magnetic pole tee score pieces are arranged in the opposite direction so that other teeth portions of the same shape are arranged in the space formed between the adjacent tooth portions. In the punching process in a state where a plurality of lines are arranged in a straight line , each tooth portion has a smaller width than the tooth main portion provided at the intermediate portion and the end portion on the side of the back yoke portion. It is composed of a reduced width portion and a widened portion which is provided at the tip and has a width dimension larger than that of the main tooth portion, and the distance between the adjacent reduced width portions is the width dimension of the widened portion. The reduced width portion is formed by providing a pair of magnetic pole notches on both sides of the teeth portion in the width direction. The magnetic pole notches are made of a magnetic material after assembling the iron core. The magnetic engaging member to be embedded is embedded .
本発明に係るリニアモータの積層鉄心およびその製造方法においては、ティース部のバックヨーク部側端部に縮幅部が設けられており、磁極ティースコア片を直線状に並べた状態では、隣接する縮幅部間の距離が拡幅部の幅寸法よりも大きいので、ティース部に拡幅部を設けた場合でも、複数の磁極ティースコア片を直線状に並べてなるコア部材をプレス加工する際に、ティース部間に他のコア部材のティース部を配置した状態で2個のコア部材を打ち抜くことができ、高トルク性能を有する積層鉄心を材料歩留まり及び生産性を向上させながら実現できる効果がある。 In the laminated core of the linear motor and the method for manufacturing the same according to the present invention, the back yoke portion side end portion of the teeth portion is provided with a reduced width portion, and adjacent in a state where the magnetic pole tea score pieces are arranged in a straight line. Since the distance between the reduced width portions is larger than the width dimension of the widened portion, even when the widened portion is provided in the teeth portion, when the core member formed by arranging a plurality of magnetic pole tea score pieces in a straight line is pressed, the teeth The two core members can be punched in a state where the tooth portions of other core members are arranged between the portions, and there is an effect that a laminated core having high torque performance can be realized while improving the material yield and productivity.
実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1の実施の対象となるリニアモータの運転状態を示す概略構成図である。
図1に示すように、リニアモータ1は、固定子2と可動子3により構成される。固定子2は、モータ駆動方向(図中、両向き矢印の方向)に延在する板状の固定子鉄心21と、固定子鉄心21上にモータ駆動方向に沿って所定の間隔で配置され交互に極性が異なる複数の永久磁石22、23とから構成されている。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an operation state of a linear motor that is an object of implementation of the first embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the
一方、可動子3は、上記固定子2の永久磁石22、23と所定の間隔を介して配置され、モータ駆動方向に沿って順次連設された複数の磁極ティースコア片30と、各磁極ティースコア片30にインシュレータ32を介して巻回された駆動コイル33とから構成されている。各磁極ティースコア片30は、バックヨーク部12と、バックヨーク部12から固定子2側に突出したティース部13とを有する形状とし、これを紙面方法に複数個積層してなる分割積層鉄心を、複数個(図では6個)互いのバックヨーク部12を当接しながら、例えば接着等で直線状に連結されて磁極連設体30を構成されている。
On the other hand, the
図2は図1に示すコア部材のプレス加工状態を示す平面図であり、図3は図2の要部拡大図である。図2に示すように、2つの磁極ティースコア片30、31が互いに反対方向から嵌め合いした配置が採用されている。磁極ティースコア片30、31は例えば磁性鋼板で構成され、プレス加工して製造されるが、一方の磁極ティースコア片30のティース部13a間に他方のコア部材31のティース部13bが位置するように配置された状態でプレス加工される。すなわち、一方の磁極ティースコア片30のティース部13aが略平行となるように複数個直線状に並べられた状態で、上記隣接するティース部13a間に形成される空間に、他方の磁極ティースコア片31のティース部13bが配置されるようにして、プレス機(図示していない)により打ち抜きされる。上記ティース部13aとティース部13bは同形状である。
FIG. 2 is a plan view showing a pressed state of the core member shown in FIG. 1, and FIG. 3 is an enlarged view of a main part of FIG. As shown in FIG. 2, the arrangement | positioning which the two magnetic pole
図3から明らかなように、ティース部13の根元部(バックヨーク部12側端部)の幅方向両側には、一対の台形の磁極切欠部13eが設けられ、これにより、ティース部13の根元部には、縮幅部13fが形成されている。ティース部13の先端部には鉄心のトルク特性を高めるための拡幅部13dが設けられており、ティース部13の中間部、即ち上記縮幅部13fと拡幅部13dとの間には、ティース主部13gが形成されている。従って、ティース部13の縮幅部13fの幅寸法は、ティース主部13gの幅寸法よりも小さく、ティース主部13gの幅寸法は拡幅部13dの幅寸法より小さい。
As is clear from FIG. 3, a pair of trapezoidal
すなわち、図2に戻り、一方の磁極ティースコア片30の互いに隣接するティース部13aの縮幅部13f間には、他方の磁極ティースコア片31の磁極ティース部13bの拡幅部13dが位置している。このため、コア片13を直線状に並べた状態で、拡幅部13dの幅寸法をBt、隣接する縮幅部13f間の距離をBsとした場合、Bs>Btとなっている。なお、プレス金型の刃物の損傷等を抑制するためには、磁極ティースコア片31(磁性鋼板)の板厚をTとした場合、Bs≧(Bt+2T)と設定することが好ましい。
That is, returning to FIG. 2, the widened
各バックヨーク部12のティース部13が突出している側から、一対の台形の磁極係合部材15が上記磁極ティースコア片のプレス加工と同時あるいは別個の工程で薄肉連結部16を残すように打ち抜かれる。その際、上記薄肉連結部16はティース部13との間で寸法B(図3参照)だけ連結されており、磁極係合部材15は、その薄肉連結部16を介してバックヨーク部13からティース部側に回動可能に連結されている。上記寸法Bは薄肉連結部16を矢印の方向に回動しても折れて分離することのないような大きさに設定されている。従って、図4は磁極係合部材15の利用方法を示す状態図であり、図4(a)の状態から磁極係合部材15をティース部13側へさらに回動させることにより図4(b)に示すように、磁極係合部材15は磁極切欠部13eである縮幅部13fに係合(嵌合)する。
A pair of trapezoidal magnetic
すなわち、ティース部13に駆動コイル33を巻回する際には、磁極係合部材15は縮幅部13fに係合され、ティース部13の外周に設けられたインシュレータ32によって縮幅部13f内に保持される。
このような積層鉄心5では、磁極ティース部13の先端部に拡幅部13dが設けられているので、トルク脈動を低減しトルク性能を向上させることができる。また、ティース部13の根元部に縮幅部13fが設けられているので、ティース部13に拡幅部13dを設けても、磁極ティースコア片30、31をプレス加工する際に、磁極ティースコア片30のティース部13a間に他のコア片31の磁極ティース部13bを配置した状態で2個のコア片31を打ち抜くことができ、材料歩留まり及び生産性を向上させることができる。That is, when the
In such a laminated iron core 5, since the widened
また、組立後には磁極係合部材15により磁極切欠部13eが埋められているので、磁極切欠部13eによる磁路が狭くなる影響を低減し、トルクの低下を抑制することができ、良好な性能を得ることができる。
さらに、磁極係合部材15がインシュレータ32によって保持されるので、部品点数を増やすことなく磁極係合部材15を保持することができる。
さらにまた、プレス加工後には、磁極係合部材15が薄肉連結部16によってバックヨーク部12に回動可能に連結されているので、磁極係合部材15を磁極ティースコア片30、31と一体に扱うことができ、組立の際の搬送性に優れている。In addition, since the
Furthermore, since the magnetic
Furthermore, after the press working, the magnetic
なお、上記実施例では、磁極係合部材15を薄肉連結部16によってバックヨーク部12に連結しているが、分離した状態でプレス加工して組み立てても良いし、磁極係合部材15を例えば磁性粉の焼結や磁性粉に樹脂がコーティングされたものを過熱成形して成形したものを用いても良い。また、プレス時の直線状に配置する磁極ティースの個数を6個としたが、これに限ったものではない。また、磁極切欠部13eや磁極係合部材15の形状も略台形状以外の形状としても良い。
In the above embodiment, the magnetic
更に、上記実施の形態1では、各磁極ティースが互いに完全に分離して構成していた例を示したが、バックヨーク部12の端部上側に各磁極ティースを回転可能に連結する回転軸部を設け、隣接する磁極ティースが上記回転軸部により互いに回転可能に連結されるようにしても良い。このように構成した場合でも、実施の形態1と同様に、一方の隣接するティース部13a間に形成される空間に他方の磁極ティース部31のティース部13bを配置して打ち抜いて製造することができ、同一の効果を奏するものである。
Further, in the first embodiment, the example in which the magnetic teeth are completely separated from each other is shown. However, the rotating shaft portion that rotatably connects the magnetic teeth to the upper end of the
実施の形態2.
図5は本発明の実施の形態2によるリニアモータの運転状態を示す概略構成図である。
図5において、両側式リニアモータ100は上下2列の固定子111、111とその間に配置され矢印の方向に移動する可動子112により構成されている。固定子111はモータ駆動方向(図中、両向き矢印の方向)に沿って上下2列に延在する板状の固定子鉄心121と、この固定子鉄心121上にモータ駆動方向に沿って所定の間隔で配置され交互に極性が異なる複数の永久磁石122、123とから構成されている。Embodiment 2. FIG.
FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing an operation state of the linear motor according to the second embodiment of the present invention.
In FIG. 5, the double-sided
一方、可動子112は上記固定子111の上下2列に配列された永久磁石122、123間に所定の間隔を介して配置され、モータ駆動方向に沿って順次配置された複数の磁極ティース130からなり、この磁極ティース130は、2列の固定子111間中央に位置し、隣接する磁極ティース130と当接するバックヨーク部212と、このバックヨーク部212から永久磁石122、123と対向する両側に突出して形成されるティース部213とからなる。この磁極ティース130のティース部213にはインシュレータ132を介して駆動コイル133を巻回されている。
On the other hand, the
図6は実施の形態2によるいわゆる両側式リニアモータ100の可動子用積層鉄心の磁極ティースの製造過程を説明するものである。図6に示すように、バックヨーク部311a、311bから片方向に突出したティース部312a、312bを有する片側式磁極ティース300、301と、バックヨーク部311cから両方向に突出したティース部312c1、312c2を有する両側式磁極ティース302を備え、上記2つの片側式磁極ティース300、301がそれぞれ上記両側式磁極ティース302に対し互いに反対方向から嵌め合いした配置が採用されている。なお、実施の形態1では図2で示したように、磁極ティースコア片を完全に分離した構成としたが、本実施の形態ではバックヨーク部12の上部に設けた薄肉連結部50を介して互いに連結されている。
FIG. 6 illustrates the manufacturing process of the magnetic teeth of the laminated core for the mover of the so-called double-sided
一方の片側式磁極ティース300のティース部312a、312a間に両側式磁極ティース302のティース部312c1が位置し、また、他方の片側式磁極ティース301のティース部312c、312c間に両側式磁極ティース302のティース部312c2が位置するように配置された状態でプレス加工される。この実施の形態においても各ティース部312a、312b、312cの根元部の幅方向両側には、一対の台形の磁極切欠部113eが設けられ、これにより、ティース部312の根元部には、縮幅部113fが形成されている。ティース部312の先端部には鉄心のトルク特性を高めるための拡幅部113dが設けられており、ティース部312の中間部には、ティース主部113gが形成されている。
The teeth portion 312c1 of the double-sided
すなわち、一方の磁極ティースコア片の互いに隣接するティース部312の縮幅部113f間には、他方の磁極ティースコア片の磁極ティース部312の拡幅部113dが位置している。すなわち、上記互いに隣接する縮幅部113f間の距離が拡幅部113dの幅寸法よりも大きくなっているのは実施の形態1と同一の関係にあり、従って、同一の効果を有するものである。上記の方法で打ち出された両側式磁極ティース302は本実施の形態2の両側式リニアモータ100の可動子用積層鉄心として使用され、また、片側式磁極ティース300、301は実施の形態1の片側式リニアモータ1の可動子用積層鉄心として使用される。
That is, the widened
実施の形態3.
図7は実施の形態3による両側式リニアモータ100の可動子用積層鉄心の磁極ティースの製造過程を説明する図であり、全てを両側式磁極ティースに打ち抜く場合を示すものである。すなわち、両側式磁極ティース400、401、402、403を全て互いに反対方向から嵌め合い配置した状態でプレス加工する。
FIG. 7 is a view for explaining the manufacturing process of the magnetic teeth of the laminated iron core for the mover of the double-sided
具体的には、両側式磁極ティース400の一方のティース部312c、312c間に両側式磁極ティース401の一方のティース部312d1が位置し、また、他方のティース部312d2が両側式磁極ティース402の一方のティース部312e間に位置するように配置された状態(以下同様)でプレス加工される。この実施の形態においても各ティース部312c、312d、312eの根元部の幅方向両側には、一対の台形の磁極切欠部113eが設けられ、これにより、ティース部312の根元部には、縮幅部113fが形成されている。ティース部312の先端部には鉄心のトルク特性を高めるための拡幅部113dが設けられており、ティース部312の中間部には、ティース主部113gが形成されている。
Specifically, one tooth portion 312d1 of the double-sided
以上のように、実施の形態3においても、一方の磁極ティースコア片の互いに隣接するティース部312の縮幅部113f間には、他方の磁極ティースコア片の磁極ティース部312の拡幅部113dが位置している。すなわち、上記互いに隣接する縮幅部113f間の距離が拡幅部113dの幅寸法よりも大きくなっているのは実施の形態1と同一の関係にあり、従って、同一の効果を有するものである。
As described above, also in the third embodiment, the widened
1、100 リニアモータ、 2、111 固定子、
3、112 可動子、 12、12a、12b、212 バックヨーク部、
13、13a、13b、213 ティース部、 13d 拡幅部、
13e 磁極切欠部、 13f 縮幅部、 13g ティース主部、
15、115 磁極係合部材、 16 薄肉連結部、
21、121 固定子鉄心、 22、23、122、123 永久磁石
30、31 磁極ティースコア片、
32、132 インシュレータ、 33、133 駆動コイル、
130 磁極ティース、 300、301 片側式磁極ティース、
302、400、401、402、403 両側式磁極ティース1, 100 linear motor, 2, 111 stator,
3, 112 mover, 12, 12a, 12b, 212 back yoke part,
13, 13a, 13b, 213 teeth portion, 13d widened portion,
13e magnetic pole notch, 13f reduced width part, 13g teeth main part,
15, 115 Magnetic pole engaging member, 16 Thin connection part,
21, 121 Stator core, 22, 23, 122, 123
32, 132 insulator, 33, 133 drive coil,
130 Magnetic teeth, 300, 301 One-sided magnetic teeth,
302, 400, 401, 402, 403 Double-sided magnetic teeth
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