JPWO2019065002A1 - 電動機およびその製造方法 - Google Patents

電動機およびその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JPWO2019065002A1
JPWO2019065002A1 JP2018566616A JP2018566616A JPWO2019065002A1 JP WO2019065002 A1 JPWO2019065002 A1 JP WO2019065002A1 JP 2018566616 A JP2018566616 A JP 2018566616A JP 2018566616 A JP2018566616 A JP 2018566616A JP WO2019065002 A1 JPWO2019065002 A1 JP WO2019065002A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electric motor
connecting portion
magnetic
stator
motor according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2018566616A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6611966B2 (ja
Inventor
ザイニ アリフ
研太 元吉
一将 伊藤
信一 山口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Publication of JPWO2019065002A1 publication Critical patent/JPWO2019065002A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6611966B2 publication Critical patent/JP6611966B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
    • H02K41/02Linear motors; Sectional motors
    • H02K41/03Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors
    • H02K41/031Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors of the permanent magnet type
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/14Stator cores with salient poles
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/02Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies
    • H02K15/022Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies with salient poles or claw-shaped poles
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
    • H02K41/02Linear motors; Sectional motors
    • H02K41/03Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2201/00Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the magnetic circuits
    • H02K2201/03Machines characterised by aspects of the air-gap between rotor and stator
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2213/00Specific aspects, not otherwise provided for and not covered by codes H02K2201/00 - H02K2211/00
    • H02K2213/03Machines characterised by numerical values, ranges, mathematical expressions or similar information

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Synchronous Machinery (AREA)
  • Linear Motors (AREA)

Abstract

推力特性を低下させない電動機を得る。電動機は、界磁と、界磁と空隙を介して対向し界磁に対して相対的に移動する電機子とを備え、電機子が界磁に対して相対的に移動する方向をX方向とし、界磁から電機子に向かう方向をZ方向とし、X方向およびZ方向に垂直な方向をY方向としたとき、界磁は、X方向に延伸し磁性体で構成されたベース部と、ベース部からZ方向に突出しX方向に間隔をあけて並び磁性体で構成された複数のティース部と、ティース部のY方向の端部において、X方向に向かい合う2つのティース部の端部同士を連結し磁性体で構成された連結部とを具備し、連結部におけるX方向の磁気抵抗は、連結部によって連結されたティース部におけるY方向の磁気抵抗よりも大きい。

Description

この発明は、界磁と、電機子とを備えた電動機、およびこの電動機の製造方法に関する。
近年、工作機械のテーブル送り装置や半導体製造装置における搬送機器に用いられるアクチュエータに対して、高速化および高精度位置決めの要求が高まっている。このため、工作機械や半導体製造装置などのアクチュエータには、リニアモータが用いられる例が多い。
また、リニアモータは、変速機を介さずに装置を直接駆動するダイレクト駆動で駆動される。このため、回転型のサーボモータとボールネジとを組み合わせることによって、回転機構を直線運動に変換する駆動方式に比べて、リニアモータは、ボールネジのバックラッシュによる剛性の低下がなく短時間の応答性を実現できる。したがって、リニアモータによって高速度、高加速度および高精度の装置の位置決め動作が可能である。
従来のリニアモータは、界磁である固定子と、この固定子に一定の空隙を保って対向し固定子に対して相対的に移動する電機子である可動子とを備えている。この可動子には、磁性体からなるコアの各ティースにコイルが巻回されている。固定子は、突起の形状の鉄心と、突起を支持するベースとで構成されている。固定子に突起状の鉄心が存在することにより、固定子において可動子の進行方向に、磁性体領域と空気の領域とが交互に配置されている。この固定子の構成によって、モータの駆動に必要なパーミアンスの変動を実現している。これまでは、様々なパーミアンスの変動を実現できる構造が報告されていた(例えば、特許文献1参照)。
特公平5−57820号公報
特許文献1では、長い板にエッチング加工が施されることによって、固定子にスリット状の穴が等間隔に設けられている。この構成によって、鉄心と空気との領域が、可動子の移動方向に交互に存在する。このため、スリットに対して残された鉄心が、事実上、突起の役割を果たしている。この固定子の構成によって、可動子の移動方向において、パーミアンスの変動を実現している。しかしながら、特許文献1では、突起の役割を果たしている鉄心が、拡散接合方法によって固定子のベースに固定されている。このため、可動子のコイルから流れる主磁束が通る固定子の突起の磁気特性が低下する。したがって、電動機の推力特性が低下する問題があった。
本発明は、前述のような課題を解決するためになされたものであり、推力特性を低下させない電動機、およびこの電動機の製造方法を得ることを目的とする。
この発明に係る電動機は、界磁と、界磁と空隙を介して対向し界磁に対して相対的に移動する電機子とを備え、電機子が界磁に対して相対的に移動する方向をX方向とし、界磁から電機子に向かう方向をZ方向とし、X方向およびZ方向に垂直な方向をY方向としたとき、界磁は、X方向に延伸し磁性体で構成されたベース部と、ベース部からZ方向に突出しX方向に間隔をあけて並び磁性体で構成された複数のティース部と、ティース部のY方向の端部において、X方向に向かい合う2つのティース部の端部同士を連結し磁性体で構成された連結部とを具備し、連結部におけるX方向の磁気抵抗は、連結部によって連結されたティース部におけるY方向の磁気抵抗よりも大きいものである。
また、この発明に係る製造方法は、磁性鋼板を、Z方向に積層してティース部および連結部を形成する第1工程と、ティース部および連結部をベース部に固定する第2工程とを備えたものである。
上記のように構成された電動機において、推力特性を低下させない電動機、およびこの電動機の製造方法を得ることができる。
この発明の実施の形態1における電動機を示す斜視図である。 この発明の実施の形態1における電動機のY方向に垂直な断面図である。 この発明の実施の形態1における電動機の固定子の斜視図である。 この発明の実施の形態1における電動機の固定子の分解図である。 この発明の実施の形態1における電動機の固定子を空隙側から見た図である。 この発明の実施の形態1における電動機の固定子を空隙側から見た図5のB部の拡大図である。 この発明の実施の形態1における電動機の比較となる第1比較例の電動機の斜視図である。 この発明の実施の形態1における電動機の比較となる第1比較例の電動機のY方向に垂直な断面図である。 この発明の実施の形態1における電動機の固定子を空隙側から見た図である。 この発明の実施の形態1における電動機の第1変形例におけるY方向に垂直な断面図である。 この発明の実施の形態1における電動機の第2変形例におけるY方向に垂直な断面図である。 この発明の実施の形態1における電動機の第3変形例の固定子の斜視図である。 図12の固定子をZ方向に分解した図である。 図12のB−B断面図である。 この発明の実施の形態1における電動機の第4変形例の固定子の斜視図である。 図15のC−C断面図である。 この発明の実施の形態2における電動機の第5変形例の固定子の斜視図である。 この発明の実施の形態2における電動機の第5変形例の固定子を空隙側から見た図である。 この発明の実施の形態2における電動機の比較となる第2比較例の電動機の固定子の斜視図である。 この発明の実施の形態3における電動機の第6比較例の固定子の斜視図である。 この発明の実施の形態3における電動機の第6比較例の固定子を空隙側から見た図である。 この発明の実施の形態3における電動機の第6変形例の固定子の図21のC−C断面図である。 この発明の実施の形態4における電動機の第7変形例の固定子の分解斜視図および斜視図である。 この発明の実施の形態4における電動機の第7変形例の固定子の図23のD−D断面図である。 この発明の実施の形態4における電動機の第7変形例の固定子を空隙側から見た図である。 この発明の実施の形態4における電動機の第8変形例の固定子の斜視図である。 この発明の実施の形態4における電動機の第8変形例の固定子を空隙側から見たときにおいて、図26に示すE部の拡大図である。 この発明の実施の形態4における電動機の第9変形例の固定子の斜視図である。 この発明の実施の形態4における電動機の第9変形例の固定子を空隙側から見たときにおいて、図28に示すF部の拡大図である。 この発明の実施の形態5における電動機の第10変形例の固定子の斜視図である。 この発明の実施の形態5における電動機の第10変形例の固定子を空隙側から見た図である。 この発明の実施の形態6における電動機の第11変形例の固定子の斜視図である。 この発明の実施の形態6における電動機の第11変形例の固定子を空隙側から見た図である。
以下、本発明の電動機の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
実施の形態1.
図1は、この発明を実施するための実施の形態1における電動機を示す斜視図である。図2は、本実施の形態における電動機の幅方向Yに垂直な断面図である。図1において、電動機101は、界磁である固定子3と、界磁と空隙Gを介して対向し界磁に対して相対的に移動する電機子である可動子2とを備えている。電動機101の可動子2は、図示しないスライダ等で支持されている。また、電機子である可動子2が界磁である固定子3に対して相対的に移動する方向を、X方向とする。界磁である固定子3から電機子である可動子2に向かう方向をZ方向とする。X方向およびZ方向に垂直な方向をY方向とする。可動子2は、固定子3に対してX方向に沿って相対的に移動可能となっている。
可動子2は、X方向に沿って並べられた6個の分割コア5で構成された可動子コア4と、各分割コア5に巻回された6個のコイル6とを備えている。分割コア5は、電磁鋼板などの磁性体である鋼板をY方向に積層された積層鉄心から構成されている。図2において、分割コア5は、コアバック7と、コアバック7から空隙Gに向かって突出する可動子ティース8とを備えている。可動子ティース8には、コイル6が巻回されている。なお、分割コア5は、磁性を有し積層されていない磁性ヨークから構成されてもよい。
また、コイル6は、1つの可動子ティース8に集中的に巻かれた、いわゆる集中巻となっている。なお、コイル6の巻線方式は、複数の可動子ティース8に跨る、いわゆる分布巻の巻線方式であってもよい。
また、可動子2は、分割コア5とコイル6とで構成されているが、可動子2に磁石がさらに配置されていてもよい。そして、可動子コア4は、複数の分割コア5によって構成されているが、可動子コア4は、6個の分割コア5が一体となった一体コアであってもよい。
図2において、界磁である固定子3は、X方向に延伸し磁性体で構成されたベース部10と、ベース部10からZ方向に突出しX方向に間隔をあけて並び磁性体で構成された複数のティース部である橋11とを具備している。本実施の形態に係る電動機101において、分割コア5の数が6個、可動子2と対向配置されている固定子3のティース部である橋11の数が5個となっている。すなわち、両端の分割コア4におけるX方向の両端の幅である可動子2におけるX方向の幅が、橋11のX方向における一端面と、この橋11と隣り合う橋11のX方向における一端面とのX方向における間隔の5倍と等しい。
図3は、本実施の形態における電動機の固定子の斜視図である。図3は、固定子3の7個分の橋11を示している。界磁である固定子3は、ベース部10と、ティース部である橋11とに加えて、磁性体で構成された連結部12と、ボルト14とをさらに具備している。連結部12は、ティース部である橋11のY方向の両端部において、X方向に向かい合って隣り合う2つのティース部である橋11の端部同士を連結している。
ティース部である橋11、および連結部12は、複数の磁性鋼板9がZ方向に積層されて形成されている。また、磁性鋼板9には、橋11および連結部12で囲まれる領域に穴部であるスリット13が形成されている。磁性鋼板9には、電磁鋼板などの磁性鋼板をプレス機、または放電加工機等を用いて機械加工することによって、橋11と、連結部12と、スリット13とが形成される。
ボルト14は、図4で示すボルト穴部15を通り連結部12とベース部10とを締結している。なお、ボルト14は、磁性体であってもよいが、非磁性体の方が好ましい。
図4は、本実施の形態における電動機の固定子の分解図である。図4において、固定子3のベース部10と、橋11および連結部12を構成する磁性鋼板9とが分解されている。連結部12は、Z方向に連結部12を貫通するボルト穴部15である磁気抵抗増大部15を有している。磁気抵抗増大部15のX方向の磁気抵抗は、連結部12において磁気抵抗増大部であるボルト穴部15を除く部分のX方向の磁気抵抗よりも大きくなっている。
また、ベース部10には、複数の磁性鋼板9とベース部10とを一体化するボルト穴部16が形成されている。ボルト14が、ボルト穴部15、16を通り、ベース部10における磁性鋼板9が配置される側と反対側の面に配置される図示しない装置に設けられたネジ穴に締結される。そして、磁性鋼板9とベース部10とが締結されて一体化される。なお、図3において、ボルト14がすべてのボルト穴部15、16に挿入されているが、大きな締結力を必要としない場合には、ボルト14が、一部のボルト穴部15、16に挿入されていてもよい。
図5は、本実施の形態における電動機の固定子を空隙側から見た図である。図6は、本実施の形態における電動機の固定子を空隙側から見た図5のB部の拡大図である。図6は、図5のB部の点線枠内を拡大した図である。なお、図5および図6において、ボルト14は、便宜上、図示されていない。図6に示すように、連結部12のY方向の幅をWaとし、磁気抵抗増大部であるボルト穴部15のY方向の幅をWcとし、Wb=Wa−Wcとし、磁性鋼板9の厚み(図4におけるZ方向の厚み)をtとし、ティース部である橋11のX方向の幅をTとしたとき、t/2≦Wb≦T/3となっている。このため、連結部12におけるX方向の磁気抵抗は、連結部12によって連結されたティース部である橋11におけるY方向の磁気抵抗よりも大きくなっている。この理由については後述する。
本実施の形態の電動機101において、可動子2の6個の可動子ティース8に対向して、固定子3に5個の橋11が配置されているが、例えば、可動子2の3個の可動子ティース8に対向して、固定子3の2個の橋11など、他の個数の組み合わせであってもよい。
ここから、本実施の形態の電動機101の製造性向上の効果について説明する。まず、本実施の形態における電動機101との比較となる電動機の第1比較例102について説明する。図7は、本実施の形態における電動機の比較となる第1比較例の電動機の斜視図である。図8は、本実施の形態における電動機の比較となる第1比較例の電動機のY方向に垂直な断面図である。電動機の第1比較例102は、界磁である固定子17と、本実施の形態の電動機101と同様の可動子2とを備えている。固定子17は、磁性体のバックヨーク20と、バックヨーク20から空隙G方向に突出した磁性体の突起部19と、バックヨーク20において突起部19が配置される側と反対側の面に配置されたベース部23と、バックヨーク20およびベース部23のX方向およびZ方向に沿う面を固定するクランプ24と、クランプ24およびベース部23を固定するボルト25とを備えている。
ベース部23には、X方向およびZ方向に沿う面からY方向に沿って設けられたネジ穴21と、空隙G方向に貫通したボルト穴22とが形成されている。突起部19およびバックヨーク20は、凹凸状に形成された磁性鋼板18が、Y方向に積層されて形成されている。また、複数の磁性鋼板18は、クランプ24がバックヨーク20のY方向の両端の面、すなわちX方向およびZ方向に沿う面を抑えることによって、一体になって固定されている。クランプ24は、ベース部23に設けられたネジ穴21にボルト25が締結されることによって、ベース部23に締結される。ベース部23は、ベース部23に設けられたボルト穴22に図示しないボルトが通り、電動機の第1比較例102が組み込まれる装置に締結される。
電動機の第1比較例102のように、固定子17を構成する複数の磁性鋼板18がY方向に積層されている場合、電動機の第1比較例102の特性に必要のないクランプ24のような積層された磁性鋼板18を固定する部材や、クランプ24のような部材を製作する際の加工が必要となる。このため、部品点数の増加や、部品の加工工数の増加によって、コストが増加する。また、クランプ24を固定するなどの組立の工程が増加し、組立性が悪化するという課題があった。
次に、本実施の形態における電動機101について説明する。電動機の第1比較例102における上記の課題を解決するために、本願の発明者は、電動機の特性を低下させずに、部品点数を削減し、組立性を向上させる電動機101を発明した。本実施の形態の電動機101では、ボルト14がボルト穴部15、16に通り、ベース部10において磁性鋼板9が配置される側と反対側の面に配置される装置に設けられたネジ穴に締結される。すなわち、電動機101の製造方法は、磁性鋼板9をZ方向に積層して、ティース部である橋11および連結部12を形成する第1工程と、ティース部である橋11および連結部12をベース部10に固定する第2工程とを備えている。
この製造方法によって、磁性鋼板9とベース部10とが締結されて一体化される。このため、磁性鋼板9の積層と、磁性鋼板9、ベース部10、および装置との一体化とを一つの組立工程で行うことができ、組立性が向上する。
また、本実施の形態の電動機101では、電動機の第1比較例102において複数の磁性鋼板18を固定する際に必要となるクランプ24が不要となる。このため、本実施の形態の電動機101では、部品点数を削減できる。さらに、ベース部23におけるクランプ24を固定するネジ穴21を廃止することができ、ネジ穴21の加工工数を減らすことが可能となる。よって、電動機101のコストを削減することができる。
電動機101の磁性鋼板9には、絶縁被膜を有する磁性鋼板に限らず、絶縁被膜を有しない磁性鋼板を用いてもよい。この場合、電動機101のコストをさらに低減できる。
次に、本実施の形態の電動機101の特性向上の効果について説明する。電動機の第1比較例102では、突起部19の存在により、固定子17において磁性体の領域である突起部19と空気領域とが、X方向に交互に存在する。このため、電動機の第1比較例102の駆動に必要なパーミアンスの変動が生じる。
一方、本実施の形態における電動機101の固定子17の磁性鋼板9には、X方向に間隔をあけて並ぶスリット13が、機械加工等で設けられている。このため、残された橋11が、電動機の第1比較例102の固定子17における突起部19と同様の役割を果たしている。図2に示す電動機101の断面形状と、図8に示す電動機の第1比較例102の断面形状とを比較すると、同じ凹凸の形が確認でき、橋11が突起部19に相当することがわかる。
図8に示すように、可動子から発生した磁束が橋11を通り、ベース部10を介して、隣り合う橋11を通って可動子2へ戻る磁路が形成される。可動子2から発生した磁束が、橋11を通って磁性鋼板9内を流れることによって推力が発生し、可動子2が移動する。また、可動子2から橋11、ベース部10、橋11の順に通って可動子2へ流れる磁束の経路以外に、橋11から連結部12に流れる漏れ磁束となる推力に寄与しない磁束の経路が形成されてしまう。したがって、ボルト穴部15は、磁性鋼板9およびベース部10を締結する役割の他に、連結部12を通る漏れ磁束を低減し、推力を向上する役割も担っている。これについては、以降で説明する。
図6に示すように、連結部12のY方向の幅をWaとし、磁気抵抗増大部15のY方向の幅をWcとし、Wb=Wa−Wcとする。連結部12にボルト穴部15が設けられることによって、連結部12の実質的な磁束の経路である磁路の幅であるWbが狭くなる。このため、連結部12におけるX方向の磁気抵抗は、ティース部である橋11におけるY方向の磁気抵抗よりも大きくなっている。磁路における磁気抵抗Rは、一般的に次式で定義される。
R=l/(Aμr)・・・(1)
(1)式において、lは磁路の長さ、Aは磁路に垂直な断面積、μrは磁性鋼板9の比透磁率である。
nを磁性鋼板9の枚数、tを磁性鋼板9の積層方向であるZ方向の厚さとすると、磁路に垂直な断面積Aは次式で表される。
A=Wa×n×t・・・(2)
(2)式において、連結部12の実質的な磁路の幅であるWbがWaよりも小さいため、連結部12のX方向に垂直な断面積Aは、ボルト穴部15がない場合の断面積よりも小さくなる。さらに、断面積Aが小さくなると、連結部12におけるX方向の磁気抵抗は、Wc=0のとき、すなわち磁気抵抗増大部であるボルト穴部15がない場合の連結部12を通るX方向の磁気抵抗よりも大きくなる。すなわち、連結部12は、Z方向に連結部12を貫通するボルト穴部15である磁気抵抗増大部15を有している。また、磁気抵抗増大部15のX方向の磁気抵抗は、連結部12において磁気抵抗増大部15を除く部分のX方向の磁気抵抗よりも大きくなっている。このため、連結部12を流れる磁束の密度である磁束密度が高くなる。連結部12における磁束密度が高くなると、連結部12の比透磁率μrが著しく低下して、空気の比透磁率の値である1と変わらない程度になる。
また、連結部12におけるX方向の磁気抵抗は、ティース部である橋11におけるY方向の磁気抵抗よりも大きくなっている。このため、橋11から可動子2へ流れる磁束は、連結部12を介して可動子2へ流れる磁束が減少した分だけ増加する。よって、本実施の形態では、推力特性を低下させない電動機101を得ることができる。
また、磁性鋼板9に方向性電磁鋼板を用いた場合、この方向性電磁鋼板の圧延方向を電動機101のY方向に一致させる。この場合、方向性電磁鋼板では、圧延方向の透磁率が圧延方向に垂直な方向の透磁率よりも大きいため、連結部12を通るX方向の磁気抵抗が、連結部12によって連結された橋11を通るY方向の磁気抵抗よりも大きくなる。このため、連結部12から可動子2へ戻る漏れ磁束をさらに低減させ、電動機101の推力をさらに向上させることができる。
図9は、本実施の形態における電動機の固定子を空隙側から見た図である。図9における矢印は、固定子3の磁性鋼板9を流れる循環電流icを表す。更に、ボルト穴部15には、固定子3の磁性鋼板9を流れる循環電流icを低減する役目もある。本実施の形態における電動機101の固定子3の磁性鋼板9では、可動子2から発生する磁束を打ち消すように、例えば、図9の矢印の向きに流れる循環電流icが発生する。この循環電流icは、電動機101の損失になる他、可動子2の速度を減速するブレーキ力になる。
この循環電流icを低減するには、連結部12をX方向の磁束の経路を切断するように分割することが最も効果的である。しかしながら、連結部12を分割すると、橋11をX方向に位置決めする必要があり、組立工数が増加してしまう。
他の循環電流icを低減する方法として、循環電流icの経路の幅を小さくすることによって、循環電流icが流れる経路の電気抵抗を大きくする方法がある。連結部12には、ボルト穴部15が設けられている。このボルト穴部15の存在によって、連結部12のY方向の幅がWaからWbに小さくなる。このため、連結部12におけるX方向の電気抵抗が大きくなり、循環電流icも低減することが可能となる。
以上のように、連結部12のY方向の幅がWaからWbになることにより、漏れ磁束と循環電流icとを同時に低減できる。連結部12のY方向の幅Wbを小さくするほど漏れ磁束と循環電流icとを低減できる。
なお、ボルト14が磁性体の場合、連結部12のY方向の幅Wbとボルト14のY方向の幅とを加えた幅Wb’に連結部12のY方向の幅Wbを置き換えたときのボルト14を含む連結部12のX方向の磁気抵抗が、ティース部である橋11におけるY方向の磁気抵抗よりも大きくなっていればよい。
一方、機械強度の観点から、連結部12のY方向の幅Wbは、磁性鋼板9の厚みtの半分であるt/2が下限となる。また、連結部12における磁束密度を十分に増加させるには、橋11のX方向の幅Tの1/3を上限とするとよい。すなわち、t/2≦Wb≦T/3となる。また、連結部12および橋11のZ方向の厚みが同じであるため、Wb≦T/3の関係から、連結部12のX方向に垂直な断面積が、橋11のY方向に垂直な断面積よりも小さくなる。したがって、連結部12におけるX方向の磁気抵抗は、連結部12によって連結されたティース部である橋11におけるY方向の磁気抵抗よりも大きくなる。
図10は、本実施の形態における電動機の第1変形例におけるY方向に垂直な断面図である。図10において、本実施の形態に係る電動機101の構成と同じ構成には、同じ符号が割り振られている。また、図10において、電動機の第1変形例101aは、本実施の形態に係る電動機101と以下に述べる点で異なる。図10において、電動機の第1変形例101aは、界磁である可動子3aと、界磁と空隙Gを介して対向し可動子3aに対して相対的に移動する電機子である固定子2aとを備えている。電動機の第1変形例101aでは、可動子3aがX方向に沿って移動することによって、可動子3aと固定子2aとが相対的に移動する。
すなわち、電動機の第1変形例101aにおいて、可動子3aが界磁となり、固定子2aが電機子となっている。このため、電動機の第1変形例101aでは、可動子3aの役割と、固定子2aの役割とが、電動機101の構成に対して入れ替わっている。このように、可動子3aが界磁の役割を担ってもよく、固定子3aが電機子の役割を担ってもよい。
図11は、本実施の形態における電動機の第2変形例におけるY方向に垂直な断面図である。図11において、電動機の第2変形例101bは、本実施の形態に係る電動機101と以下に述べる点で異なる。電動機の第2変形例101bは、界磁である回転子3bと、界磁と空隙Gを介して対向し回転子3bに対して相対的に移動する電機子である固定子2bとを備えている。電動機の第2変形例101bでは、回転子3bが回転移動することによって、回転子3bと固定子2bとが相対的に移動する。
ここで、界磁である回転子3bが電機子である固定子2bに対して相対的に回転する周方向をX方向とする。回転子3bから固定子2bに向かう径方向をZ方向とする。X方向およびZ方向に垂直な軸方向をY方向とする。
固定子2bは、X方向に沿って並べられた12個の分割コア5bで構成された固定子コア4bと、各分割コア5bに巻回された12個のコイル6とを備えている。分割コア5bは、コアバック7bと、コアバック7bから空隙Gに向かって突出する固定子ティース8bとを備えている。
界磁である回転子3bは、固定子2bの軸心に一致する軸心を有する回転軸26と、X方向に延伸し円環状の磁性体で構成されたベース部10bと、ベース部10bからZ方向に突出しX方向に間隔をあけて並び磁性体で構成された複数のティース部である橋11とを具備している。ベース部10bは、回転軸26の外周に固定され、回転軸16と一体となって回転する。また、回転子3bは、図示していないが、橋11のY方向の両端部において、X方向に向かい合って隣り合う2つの橋11の端部同士を連結し磁性体で構成された連結部12と、連結部12に設けられたボルト穴部15を通り連結部12とベース部10とを締結するボルト14とをさらに具備している。
本実施の形態における電動機は、電動機101、および第1変形例101aのように、直線状に移動するリニアモータであったのに対して、電動機の第2変形例101bのように、回転子3bが回転する回転機であってもよい。
本発明の実施の形態の電動機101、101a、101bにおいて、Z方向にスリット13が形成された磁性鋼板9が積層され、連結部12にボルト穴部15が設けられている。この構成によって、トルクや推力の特性を低下させず、電動機101、101a、101bの部品点数の削減、および加工工数の削減が可能となる。また、電動機101、101a、101bの組立性を向上することが可能となる。
また、連結部12におけるX方向の磁気抵抗は、ティース部である橋11におけるY方向の磁気抵抗よりも大きくなっている。このため、本実施の形態では、推力特性を低下させない電動機101、101a、101bを得ることができる。
図12は、この発明を実施するための実施の形態1における電動機の第3変形例の固定子の斜視図である。図13は、図12の固定子をZ方向に分解した図である。図14は、図12のB−B断面図である。図に示すように、ベース部10は、Z方向に鋼板が積層されて形成されている。界磁である固定子3は、ベース部10と、ティース部である橋11とに加えて、磁性体で構成された連結部12と、ボルト14とをさらに具備している。橋11および連結部12としては、積層鋼板を用いてもよい。なお、橋11および連結部12は、積層鋼板でなくてもよい。
次に、本実施の形態における電動機の第3変形例の効果について説明する。図14には、X−Z平面における磁束の流れが示されている。磁束は、固定子3に対する可動子2の位置に応じて、橋11に入ったり、橋11から出たりする。図14に示された点Mにおいては、流れる磁束は、右から左へ流れる場合と、左から右へ流れる場合とがある。ベース部10における磁束が流れる方向の変化に応じて、ベース部10には、渦電流が発生する。この渦電流は、ベース部10に流れる磁束が妨げられるような磁束を発生させる。これにより、電動機の損失が増加する。しかしながら、ベース部10は、Z方向に鋼板が積層されて形成されている。これにより、点Mにおける渦電流の流れを遮ることができ、渦電流による電動機の損失の低減を実現できる。
図15は、この発明を実施するための実施の形態1における電動機の第4変形例の固定子の斜視図である。図16は、図15のC−C断面図である。図に示すように、ベース部10は、X方向に鋼板が積層されて形成されている。界磁である固定子3は、ベース部10と、ティース部である橋11とに加えて、磁性体で構成された連結部12と、ボルト14とをさらに具備している。橋11および連結部12としては、積層鋼板を用いてもよい。なお、橋11および連結部12は、積層鋼板でなくてもよい。
次に、本実施の形態における電動機の第4変形例の効果について説明する。図16には、X−Z平面における磁束の流れが示されている。磁束は、固定子3に対する可動子2の位置に応じて、橋11に入ったり、橋11から出たりする。図16に示された点Lおよび点Nにおいては、流れる磁束は、下から上に流れる場合と、上から下に流れる場合とがある。ベース部10における磁束の流れる方向の変化に応じて、ベース部10には、渦電流が発生する。この渦電流は、ベース部10に流れる磁束が妨げられるような磁束を発生させる。これにより、電動機の損失が増加する。しかしながら、ベース部10は、X方向に鋼板が積層されて形成されている。これにより、点Lおよび点Nにおける渦電流の流れを遮ることができ、渦電流による電動機の損失の低減を実現できる。
実施の形態2.
図17は、この発明を実施するための実施の形態2における電動機の第5変形例の固定子の斜視図である。図18は、本実施の形態における電動機の第5変形例の固定子を空隙側から見た図である。なお、図18では、ボルト14は、便宜上、図示されていない。図17および図18において、電動機の第5変形例101cは、実施の形態1に係る電動機101と以下に述べる点で異なる。電動機の第5変形例101cの固定子3cの連結部12においてX方向およびZ方向に沿う面のZ方向に垂直な断面形状は、Y方向を半径とする円弧形状となっている。また、図18に示すように、隣り合うティース部である橋11においてY方向に沿うX方向の幅の中心線同士がなす角度をθとしたとき、0°<θ≦90°となっている。
図19は、本実施の形態における電動機の比較となる第2比較例の電動機の固定子の斜視図である。電動機の第2比較例102aでは、電動機の第1比較例102の固定子17のX方向およびZ方向に沿う突起部19およびバックヨーク20の面のZ方向に垂直な断面形状は、Y方向を半径とする円弧形状となっている。図19に示すように、隣り合う突起部19の間の溝におけるX方向の幅を径方向に一定とするために、突起部19のX方向の幅が、径方向であるY方向に向かって放射状に大きくなる必要がある。このため、磁性鋼板18の形状の種類の数が、1つにならず、複数になるという課題がある。
一方、本実施の形態のように、磁性鋼板9をZ方向に積層すると、電動機の第2比較例102aの固定子17の突起部19に相当する橋11の形状が、Y方向に向かって放射状に広がる形状となっても、磁性鋼板9を一度打ち抜くだけで、橋11、連結部12、およびスリット13の形状を形成できる。また、磁性鋼板9の加工工数の削減や、部品点数の削減が可能となる。したがって、本実施の形態における電動機の第5変形例101cの固定子3cのように、X方向およびZ方向に沿う連結部12の面の形状がカーブする曲面となる形状に製造することが容易となる。このため、可動子2が曲線状に移動するアプリケーション等にも適用しやすい。
このように、本実施の形態の電動機の第5変形例101cは、実施の形態1と同様に、トルクや推力などの推力特性を低下させず、部品点数の削減、および加工工数の削減の可能となり、組立性を向上できる。
なお、本実施の形態に係る電動機におけるX方向およびZ方向に沿う連結部12の面のZ方向に垂直な断面形状は、図17および図18の円弧形状に限らず、自由な曲線であってもよい。
実施の形態3.
図20は、この発明を実施するための実施の形態3における電動機の第6変形例の固定子の斜視図である。図20において、電動機の第6変形例101dは、実施の形態1に係る電動機101と以下に述べる点で異なる。本実施の形態の固定子3dにおける連結部12には、溶接部27が設けられている。複数の磁性鋼板9が積層された積層鉄心が、溶接部27によって固定されて一体化されている。すなわち、連結部12の磁気抵抗増大部は、連結部12とベース部10aとを溶接によって締結する溶接部27である。また、この積層鉄心とベース部10aとが、同様に溶接部27によって固定されて一体化されている。
図21は、本実施の形態における電動機の第6変形例の固定子を空隙側から見た図である。図22は、本実施の形態における電動機の第6変形例の固定子の図21のC−C断面図である。図21および図22に示すように、ベース部10aには、Z方向に貫通するボルト穴部16aが、ベース部10aに磁性鋼板9が配置される側の面に設けられている。ボルト穴部16aは、図21から見た場合、磁性鋼板9が接していないスリット13の領域内に設けられている。ベース部10aは、このボルト穴部16aと図示しないボルトとによって、電動機の第6変形例101dが組み込まれる装置に締結される。
ここからは、本実施の形態における電動機の第6変形例101dの効果について説明する。実施の形態1における電動機101の固定子3は、磁性鋼板9と、ベース部10と、装置を一体化するための磁性鋼板9に設けたボルト穴部15、およびベース部10に設けられたボルト穴部16を通るボルト14とを備えている。このため、ボルト14の頭が、連結部12から空隙G側に飛び出している。したがって、ボルト14の頭が、固定子3と対向する可動子2に接触する可能性がある。また、ボルト14の頭との接触を避けるため空隙Gを広くすると、電動機101の特性が低下する懸念がある。
そこで、本実施の形態の電動機の第6変形例101dの固定子3dのように、磁性鋼板9およびベース部10aを溶接部27で締結することによって、ボルト14の頭が連結部12から空隙G側に飛び出すのを抑えることができる。
また、ベース部10aに設けられたボルト穴部16aに、図示しないボルトを通すことにより、電動機の第6変形例101dが組み込まれる装置と一体化することも可能である。
このように、本実施の形態の電動機の第6変形例101dは、実施の形態1と同様に、トルクや推力などの推力特性を低下させず、部品点数の削減、および加工工数の削減が可能となり、組立性を向上できる。
また、ベース部10aには、ボルトの頭のZ方向高さが、ベース部10aにおいて橋11が取り付けられる面のZ方向高さよりも低くなるように、ボルトの頭よりも大きい径となる座ぐり部分が設けられている。このため、ボルトの頭がベース部10aから空隙G側に飛び出す量を抑制できる。また、仮にボルトの頭がベース部10aから飛び出す場合でも、飛び出したボルトの頭のZ方向高さよりも、橋11のZ方向高さを高くすることによって、橋11のZ方向高さからの空隙G側へのボルトの頭の飛び出しを防ぐことができる。
また、実施の形態1の電動機101の固定子3において、連結部12に設けられるボルト穴部15のスペースを確保する必要がある。このため、連結部12のY方向の幅Waを大きく取る必要がある。これに対して、本実施の形態の電動機の第6変形例101dの固定子3dでは、溶接部27によって連結部12が固定されている。連結部12における溶接部27の径は、スポット溶接等によって、ボルト穴部15の径よりも小さくなる。このため、溶接部27の場合における連結部12のY方向の幅Waは、ボルト穴部15の場合における連結部12のY方向の幅Waよりも小さくすることができる。そして、磁性鋼板9の使用量、すなわちコストを削減することができる。
実施の形態4.
図23は、この発明を実施するための実施の形態4における電動機の第7変形例の固定子の分解斜視図および斜視図である。図24は、本実施の形態における電動機の第7変形例の固定子の図23のD−D断面図である。図25は、本実施の形態における電動機の第7変形例の固定子を空隙側から見た図である。図23の上半分の図は、電動機の第7変形例101eの固定子3eの分解斜視図を表す。図23の下半分の図は、電動機の第7変形例101eの固定子3eの斜視図を示す。図23、図24および図25に示すように、電動機の第7変形例101eは、実施の形態1に係る電動機101と以下に述べる点で異なる。
本実施の形態の電動機の第7変形例101eの固定子3eの連結部12には、カシメ部31が設けられている。すなわち、連結部12の磁気抵抗増大部は、連結部12とベース部10bとをカシメによって締結するカシメ部31である。ここでカシメとは、積層された磁性鋼板9において塑性変形された部分同士を嵌め合わせて、磁性鋼板9同士を締結する方法である。また、ベース部10bは、スリット13が形成されていない磁性鋼板9bで構成される。固定子3eにおいて、スリット13が形成されている磁性鋼板9aは、空隙G側に位置しており、スリット13が形成されていない磁性鋼板9bは、電動機の第7変形例101eが組み込まれる装置側に位置している。ベース部10bである磁性鋼板9bには、ベース部10bと装置とを固定するためのボルト穴部16bが設けられている。ボルト穴部16bに図示しないボルトを通すことによって、ベース部10bを装置に締結することが可能である。
ここからは、本実施の形態4の発明の効果について説明する。実施の形態1から3の電動機101から101dでは、ボルト14または溶接部27によって、積層された磁性鋼板9が固定されて一体化されている。一方、本実施の形態の電動機の第7変形例101eでは、カシメ部31によって、積層された磁性鋼板9が一体化されている。
このように、本実施の形態の電動機の第7変形例101eは、実施の形態1と同様に、トルクや推力などの推力特性を低下させず、部品点数の削減、および加工工数の削減が可能となり、組立性を向上できる。
また、実施の形態1および2における、ボルト14と可動子2との接触、および空隙GのZ方向の長さの拡大を抑制することができる。そして、実施の形態3における溶接部27に必要な製作工程の工数を削減することが可能となる。また、磁性鋼板9を打ち抜く金型として順送金型を用いて、カシメの工程を自動化できるため、固定子3eの組立性が向上する。さらに、ベース部10bとして、スリット13が形成されていない磁性鋼板9bを用いるため、同じ磁性鋼板の材料を用いることができる。よって、部品点数の削減と、コスト削減とを実現できる。
図26は、この発明を実施するための実施の形態4における電動機の第8変形例の固定子の斜視図である。図27は、本実施の形態における電動機の固定子を空隙側から見たときにおいて、図26に示すE部の拡大図である。図28は、この発明を実施するための実施の形態4における電動機の第9変形例の固定子を示す斜視図である。図29は、本実施の形態における電動機の第9変形例の固定子を空隙側から見たときにおいて、図28に示すF部を示す拡大図である。図に示すように、界磁である固定子3は、ベース部10と、ティース部である橋11とに加えて、磁性体で構成された連結部12を具備している。さらに、連結部12においては、連結部幅Waよりも小さいY方向の幅Wbを有する薄肉部32を具備している。連結部幅Waから薄肉部幅Wbを差し引いた幅Wcは本実施の形態の磁気抵抗増大部の幅である。すなわち、連結部12のY方向の幅をWaとし、磁気抵抗増大部のY方向の幅をWcとしたとき、Wa>Wcである。
図26では、橋11、連結部12、薄肉部32は、磁性鋼板9をZ方向に積層して形成されている。なお、橋11、連結部12、薄肉部32は、一体のものであってもよい。また、図27では、磁気抵抗増大部が断面長方形となっているが、図28および図29に示すように、磁気抵抗増大部が断面半円形であってもよい。また、磁気抵抗増大部が断面三角形となってもよい。
ここからは、本実施の形態4における電動機の第8変形例および第9変形例の効果について説明する。連結部12における磁気抵抗を大きくするためには、連結部幅Waを小さくすることが考えられる。しかしながら、連結部幅Waを小さくすると、連結部12における強度が低下してしまう。したがって、本実施の形態では、連結部12全体ではなく、連結部12の一部のみの幅を小さくすることで、連結部12の強度維持および磁気抵抗増大の両方を図ることができる。
実施の形態5.
図30は、この発明を実施するための実施の形態5における電動機の第10変形例の固定子の斜視図である。図31は、本実施の形態における電動機の第10変形例の固定子を空隙側から見た図である。図30および図31に示すように、電動機の第10変形例101fは、実施の形態1に係る電動機101と以下に述べる点で異なる。
本実施の形態における電動機の第10変形例101fの固定子3fの橋11において、Y方向のいずれか一方の端部を連結部12に対して離間させる橋先端スリット35が形成されている。この結果、橋11のY方向の一端および他端のいずれか一方が、橋先端スリット35によって、連結部12から切り離されてY方向に離間している。図30および図31では、橋先端スリット35は、X方向に並ぶ橋11ごとに、橋11のY方向の一端および他端を交互に切り替えた位置に配置されている。
なお、橋先端スリット35は、X方向に並ぶ2つの橋11ごとに、またはX方向に並ぶ3つの橋11ごとに、橋11のY方向の一端および他端を交互に切り替えた位置に配置されてもよい。
また、図30および図31では、磁性鋼板9とベース部10とが、ボルト14で連結部12のボルト穴部15を通して固定されている。すなわち、磁気抵抗増大部は、ボルト穴部15となっている。なお、磁気抵抗増大部は、実施の形態3の溶接部27、または実施の形態4のカシメ部31であってもよい。
ここからは、本実施の形態における電動機の第10変形例101fの効果について説明する。実施の形態1から4における電動機101から101eでは、連結部12にボルト穴部15、溶接部27、またはカシメ部31が設けられて、連結部12の磁路の幅がWbとなり、連結部12のY方向の幅Waよりも小さくなっている。このため、連結部12に流れる漏れ磁束が低減されている。
本実施の形態における電動機の第10変形例101fでは、橋11のY方向の一端および他端のいずれか一方に橋先端スリット35が形成されている。そして、橋11は、連結部12からY方向に離間されている。この構成によって、連結部12に流れる磁束に対する磁気抵抗を、実施の形態1から4における電動機101から101eの磁気抵抗よりも増加させることができる。したがって、電動機の第10変形例101fは、実施の形態1から4における電動機101から101eよりも、連結部12から可動子2への漏れ磁束を低減できる。
さらに、電動機の第10変形例101fにおいて、橋先端スリット35を設けることによって、循環電流icに対する電気抵抗が増加する。このため、電動機の第10変形例101fは、実施の形態1から4における電動機101から101eよりも、循環電流icによる損失を低減することができる。
以上より、本実施の形態における電動機の第10変形例101fは、橋11のY方向の一端および他端のいずれか一方に橋先端スリット35が形成され、橋11が連結部12からY方向に離間されていることによって、漏れ磁束および循環電流icを、実施の形態1から4の漏れ磁束および循環電流icよりもさらに低減できる。
このように、本実施の形態の電動機の第10変形例101fは、実施の形態1と同様に、トルクや推力などの推力特性を低下させず、部品点数の削減、および加工工数の削減が可能となり、組立性を向上できる。
実施の形態6.
図32は、この発明を実施するための実施の形態6における電動機の第11変形例の固定子の斜視図である。図33は、本実施の形態における電動機の第11変形例の固定子を空隙側から見た図である。図32および図33に示すように、電動機の第11変形例101gは、実施の形態1に係る電動機101と以下に述べる点で異なる。
本実施の形態の固定子3gは、実施の形態1におけるスリット13がY方向の一端の連結部12まで延長されて、スリット13のY方向における一端の連結部12がない形状となっている。この結果、X方向に並ぶスリット13ごとに、スリット13のY方向における一端および他端の連結部12のいずれか一方が残されている。図32および図33では、スリット13のY方向における一端および他端の連結部12は、X方向に並ぶスリット13ごとに、交互に切り替えた位置に配置されている。
なお、スリット13のY方向における一端および他端の連結部12は、X方向に並ぶ2つのスリット13ごとに、またはX方向に並ぶ3つのスリット13ごとに、交互に切り替えた位置に配置されてもよい。
また、連結部12のすべてが、スリット13のY方向における一端または他端に配置されてもよい。なお、連結部12は、スリット13のY方向における一端および他端にそれぞれ配置されているのが望ましい。
また、図32および図33では、磁性鋼板9とベース部10とが、連結部12のボルト穴部15を通るボルト14で固定されている。すなわち、磁気抵抗増大部は、ボルト穴部15となっている。なお、磁気抵抗増大部は、実施の形態3の溶接部27、または実施の形態4のカシメ部31であってもよい。
ここからは、本実施の形態における電動機の第11変形例101gの効果について説明する。
本実施の形態における電動機の第11変形例101gでは、固定子3gが、スリット13のY方向における一端および他端のいずれか一方の連結部12がない形状となっている。この構成によって、連結部12に流れる磁束に対する磁気抵抗を、実施の形態1から4における電動機101から101eの磁気抵抗よりも増加させることができる。したがって、電動機の第11変形例101gは、実施の形態1から4における電動機101から101eよりも、連結部12から可動子2への漏れ磁束を低減できる。
さらに、電動機の第11変形例101gにおいて、固定子3gが、スリット13のY方向における一端および他端のいずれか一方の連結部12がない形状であることによって、循環電流icに対する電気抵抗が増加する。このため、電動機の第11変形例101gは、実施の形態1から4における電動機101から101eよりも、循環電流icによる損失を低減することができる。
以上より、本実施の形態における電動機の第11変形例101gでは、固定子3gが、スリット13のY方向における一端の連結部12がない形状となっている。この構成によって、漏れ磁束と循環電流icを、実施の形態5の電動機の第10変形例101fと同様に、実施の形態1から4よりもさらに低減できる。
また、実施の形態5の電動機の第10変形例101fでは、橋11のY方向の一端および他端のいずれか一方が連結部12から切り離されて離間することによって、橋11に流れる磁束に対する磁気抵抗と、橋11に流れる循環電流icに対する電気抵抗とが増加している。このため、電動機の第10変形例101fでは、漏れ磁束および循環電流が低減される。
しかしながら、実施の形態5の電動機の第10変形例101fでは、スリット13のY方向における一端および他端のいずれか一方の連結部12がベース部10にボルト等によって締結されている。このため、電動機の第10変形例101fでは、橋11の強度が低下する。特に、橋11のY方向の長さが大きい場合には、可動子2から発生する磁束による空隙G方向の磁気吸引力が橋11に働くため、橋11のY方向における一端または他端が、可動子2に向かうZ方向にたわみ、橋11が可動子2に干渉する恐れがある。
一方、本実施の形態の電動機の第11変形例101gのように、橋11のY方向における両端につながる連結部12が、ベース部10に固定されている。このため、電動機の第11変形例101gにおける橋11の強度は、実施の形態5の電動機の第10変形例101fに比べて向上する。よって、橋11のY方向における一端または他端が、可動子2に向かうZ方向にたわむことがなく、橋11が可動子2に干渉する恐れもない。
このように、本実施の形態の電動機の第11変形例101gは、実施の形態1と同様に、トルクや推力などの推力特性を低下させず、部品点数の削減、および加工工数の削減が可能となり、組立性を向上できる。
2 可動子(電機子)、2a 固定子(電機子)、2b 固定子(電機子)、3、3c、3d、3e、3f、3g 固定子(界磁)、3a 可動子(界磁)、3b 回転子(界磁)、4 可動子コア、4b 固定子コア、5、5b 分割コア、6 コイル、7、7b コアバック、8 可動子ティース、8b 固定子ティース、9、9a、9b 磁性鋼板、10、10a、10b ベース部、11 橋(ティース部)、12 連結部、13 スリット、14 ボルト、15 磁性鋼板のボルト穴部(磁気抵抗増大部)、16、16a、16b ベース部のボルト穴部、17 比較例の固定子、18 磁性鋼板、19 突起部、20 バックヨーク、21 クランプ締結用ネジ穴、22 ベース締結用ボルト、23 ベース、24 クランプ、25 締結ボルト、26 回転軸、27 溶接部、31 カシメ部、32 薄肉部、35 橋先端スリット、101、101a、101b、101c、101d、101e、101f、101g 電動機、102、102a 電動機の比較例。
この発明に係る電動機は、界磁と、界磁と空隙を介して対向し界磁に対して相対的に移動する電機子とを備え、電機子が界磁に対して相対的に移動する方向をX方向とし、界磁から電機子に向かう方向をZ方向とし、X方向およびZ方向に垂直な方向をY方向としたとき、界磁は、X方向に延伸し磁性体で構成されたベース部と、ベース部からZ方向に突出しX方向に間隔をあけて並び磁性体で構成された複数のティース部と、ティース部のY方向の端部において、X方向に向かい合う2つのティース部の端部同士を連結し、かつベース部からZ方向に突出し、磁性体で構成された連結部とを具備し、連結部におけるX方向の磁気抵抗は、連結部によって連結されたティース部におけるY方向の磁気抵抗よりも大きいものである。
この発明に係る電動機は、界磁と、界磁と空隙を介して対向し界磁に対して相対的に移動する電機子とを備え、電機子が界磁に対して相対的に移動する方向をX方向とし、界磁から電機子に向かう方向をZ方向とし、X方向およびZ方向に垂直な方向をY方向としたとき、界磁は、X方向に延伸し磁性体で構成されたベース部と、ベース部からZ方向に突出しX方向に間隔をあけて並び磁性体で構成された複数のティース部と、ティース部のY方向の端部において、X方向に向かい合う2つのティース部の端部同士を連結し、かつベース部からZ方向に突出し、磁性体で構成された連結部とを具備し、連結部におけるX方向の磁気抵抗は、連結部によって連結されたティース部におけるY方向の磁気抵抗よりも大きく、連結部は、磁気抵抗増大部を有し、磁気抵抗増大部のX方向の磁気抵抗は、連結部において磁気抵抗増大部を除く部分のX方向の磁気抵抗よりも大きく、磁気抵抗増大部は、電機子が発生するZ方向の磁束によって連結部に発生する循環電流が流れる経路の電気抵抗を、連結部が磁気抵抗増大部を有しない場合における循環電流が流れる経路の電気抵抗よりも大きくする。

Claims (12)

  1. 界磁と、
    前記界磁と空隙を介して対向し前記界磁に対して相対的に移動する電機子と
    を備え、
    前記電機子が前記界磁に対して相対的に移動する方向をX方向とし、前記界磁から前記電機子に向かう方向をZ方向とし、前記X方向および前記Z方向に垂直な方向をY方向としたとき、
    前記界磁は、
    前記X方向に延伸し磁性体で構成されたベース部と、
    前記ベース部から前記Z方向に突出し前記X方向に間隔をあけて並び磁性体で構成された複数のティース部と、
    前記ティース部の前記Y方向の端部において、前記X方向に向かい合う2つの前記ティース部の端部同士を連結し磁性体で構成された連結部とを具備し、
    前記連結部における前記X方向の磁気抵抗は、前記連結部によって連結された前記ティース部における前記Y方向の磁気抵抗よりも大きい電動機。
  2. 前記ベース部は、複数の磁性鋼板が前記Z方向または前記Y方向に積層されて形成されている請求項1に記載の電動機。
  3. 前記ティース部および前記連結部は、複数の磁性鋼板が前記Z方向に積層されて形成されている請求項1に記載の電動機。
  4. 前記連結部は、磁気抵抗増大部を有し、
    前記磁気抵抗増大部の前記X方向の磁気抵抗は、前記連結部において前記磁気抵抗増大部を除く部分の前記X方向の磁気抵抗よりも大きい請求項2または請求項3に記載の電動機。
  5. 前記磁気抵抗増大部は、前記Z方向に前記連結部を貫通する穴部である請求項4に記載の電動機。
  6. 前記界磁は、前記穴部を通り前記連結部と前記ベース部とを締結するボルトをさらに具備する請求項5に記載の電動機。
  7. 前記磁気抵抗増大部は、前記連結部と前記ベース部とを溶接によって締結する溶接部である請求項4に記載の電動機。
  8. 前記磁気抵抗増大部は、前記連結部と前記ベース部とをカシメによって締結するカシメ部である請求項4に記載の電動機。
  9. 前記連結部の前記Y方向の幅をWaとし、前記磁気抵抗増大部の前記Y方向の幅をWcとしたとき、
    Wa>Wcである請求項4から請求項8までの何れか一項に記載の電動機。
  10. Wb=Wa−Wcとし、前記磁性鋼板の厚みをtとし、前記ティース部の前記X方向の幅をTとしたとき、
    t/2≦Wb≦T/3である請求項9に記載の電動機。
  11. 隣り合う前記ティース部において前記Y方向に沿う中心線同士がなす角度をθとしたとき、
    0°<θ≦90°である請求項1から請求項10までの何れか一項に記載の電動機。
  12. 請求項3に記載の電動機の製造方法であって、
    前記磁性鋼板を、前記Z方向に積層して前記ティース部および前記連結部を形成する第1工程と、
    前記ティース部および前記連結部を前記ベース部に固定する第2工程と
    を備えた電動機の製造方法。
JP2018566616A 2017-09-26 2018-08-21 電動機およびその製造方法 Active JP6611966B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017185112 2017-09-26
JP2017185112 2017-09-26
PCT/JP2018/030865 WO2019065002A1 (ja) 2017-09-26 2018-08-21 電動機およびその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2019065002A1 true JPWO2019065002A1 (ja) 2019-11-14
JP6611966B2 JP6611966B2 (ja) 2019-11-27

Family

ID=65901708

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018566616A Active JP6611966B2 (ja) 2017-09-26 2018-08-21 電動機およびその製造方法

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JP6611966B2 (ja)
KR (1) KR102414864B1 (ja)
CN (1) CN111406361B (ja)
TW (1) TWI665851B (ja)
WO (1) WO2019065002A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6742492B1 (ja) * 2019-11-19 2020-08-19 田中精密工業株式会社 積層鉄心の製造装置及びその製造方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1316131A (en) * 1969-09-18 1973-05-09 Tracked Hovercraft Ltd Linear induction motor
JPS6380757A (ja) * 1986-09-22 1988-04-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd リニアモ−タ
JPH0557820A (ja) 1991-08-29 1993-03-09 Kinugawa Rubber Ind Co Ltd ウエザーストリツプの製造方法
JP4102708B2 (ja) * 2003-05-27 2008-06-18 オークマ株式会社 永久磁石を利用したモータ
JP2007185033A (ja) * 2006-01-06 2007-07-19 Mitsubishi Electric Corp リニアモータ
EP1919063A1 (en) * 2006-11-02 2008-05-07 Sy.Tra.Ma. S.R.L. Flux-reversal linear motor
JP5261080B2 (ja) * 2008-09-01 2013-08-14 三菱電機株式会社 リニアモータ
CN102804567B (zh) * 2009-06-04 2015-11-25 三菱电机株式会社 直线电动机
JP2011155757A (ja) * 2010-01-27 2011-08-11 Mitsubishi Electric Corp リニアモータ
WO2012004858A1 (ja) * 2010-07-06 2012-01-12 三菱電機株式会社 リニアモータの電機子及びリニアモータ
CN102412700B (zh) * 2011-12-27 2013-07-10 东南大学 低速高推力密度直线电机
JP2014042423A (ja) * 2012-08-23 2014-03-06 Sanyo Denki Co Ltd リニアモータ
WO2014064785A1 (ja) * 2012-10-24 2014-05-01 株式会社日立製作所 リニアモータ及びリニアモータ駆動システム
JP6303284B2 (ja) * 2013-04-22 2018-04-04 日立金属株式会社 リニアモータ
JP6304563B2 (ja) * 2015-06-05 2018-04-04 株式会社安川電機 リニアモータ及びリニアモータ製造方法
WO2017154576A1 (ja) * 2016-03-09 2017-09-14 三菱電機株式会社 回転電機の固定子及び回転電機

Also Published As

Publication number Publication date
WO2019065002A1 (ja) 2019-04-04
KR20200039777A (ko) 2020-04-16
CN111406361A (zh) 2020-07-10
JP6611966B2 (ja) 2019-11-27
CN111406361B (zh) 2023-01-03
TWI665851B (zh) 2019-07-11
KR102414864B1 (ko) 2022-06-29
TW201916550A (zh) 2019-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6552713B2 (ja) 回転電機の固定子及び回転電機
US8179001B2 (en) Linear motor armature and linear motor
JP4417856B2 (ja) 往復動式モータの固定子
EP3525320A1 (en) Axial-gap type motor
WO2019203076A1 (ja) コイル及びそれを用いたモータ
JP5790426B2 (ja) ロータ
JP6655290B2 (ja) アキシャルギャップ型回転電機
JP2008104288A (ja) コンデンサ電動機とその製造方法
JP2019126102A (ja) 回転子および回転電機
JP6611966B2 (ja) 電動機およびその製造方法
WO2021131575A1 (ja) コイル及びそれを備えたステータ、モータ
JP3867557B2 (ja) モータ
JP5502533B2 (ja) 永久磁石型電動機
JP2015015842A (ja) 電機子
WO2017179207A1 (ja) レゾルバ
WO2018180344A1 (ja) 電動モータ用ステータおよび電動モータ
JP2017163675A (ja) 固定子鉄心、固定子及び回転電機
US20070262660A1 (en) Stepping motor
JP2011114989A (ja) 回転電機
JPWO2020054469A1 (ja) ステータ及びそれを用いたモータ
JP2008043130A (ja) アキシャル型コンデンサ電動機の固定子鉄心およびその製造方法
JP2006087190A (ja) 非円筒形状のギャップを有するモータ
WO2018047839A1 (ja) 回転電機のステータ、および、その製造方法
CN110120714B (zh) 外转子型旋转电机
JP2005245162A (ja) ハイブリッド型ステッピングモータ

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20181219

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20181219

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20181219

A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20190219

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190226

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190426

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190625

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190826

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20191001

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20191029

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6611966

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250