KR102414864B1 - 전동기 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

추력 특성을 저하시키지 않는 전동기를 얻는다. 전동기는 계자와, 계자와 공극을 개재하고 대향하며 계자에 대해서 상대적으로 이동하는 전기자를 구비하고, 전기자가 계자에 대해서 상대적으로 이동하는 방향을 X방향으로 하고, 계자로부터 전기자를 향하는 방향을 Z방향으로 하고, X방향 및 Z방향에 수직인 방향을 Y방향으로 했을 때, 계자는 X방향으로 연신되며 자성체로 구성된 베이스부와, 베이스부로부터 Z방향으로 돌출되며 X방향으로 간격을 두고 나열되며 자성체로 구성된 복수의 티스부와, 티스부의 Y방향의 단부에 있어서, X방향으로 마주보는 2개의 티스부의 단부끼리를 연결하며 자성체로 구성된 연결부를 구비하고, 연결부에 있어서의 X방향의 자기 저항은, 연결부에 의해 연결된 티스부에 있어서의 Y방향의 자기 저항보다 크다.

Description

전동기 및 그 제조 방법

본 발명은 계자와, 전기자를 구비한 전동기 및 이 전동기의 제조 방법에 관한 것이다.

최근, 공작 기계의 테이블 이송 장치나, 반도체 제조 장치에 있어서의 반송 기기에 이용되는 액추에이터에 대해서, 고속화 및 고정밀도 위치결정의 요구가 높아지고 있다. 이 때문에, 공작 기계나 반도체 제조 장치 등의 액추에이터에는, 리니어 모터가 이용되는 예가 많다.

또한, 리니어 모터는 변속기를 거치지 않고 장치를 직접 구동하는 다이렉트 구동으로 구동된다. 이 때문에, 회전형의 서보 모터와 볼 나사를 조합하는 것에 의해, 회전 기구를 직선 운동으로 변환하는 구동 방식에 비해, 리니어 모터는 볼 나사의 백래쉬에 의한 강성의 저하가 없어 단시간의 응답성을 실현할 수 있다. 따라서, 리니어 모터에 의해 고속도, 고가속도 및 고정밀도의 장치의 위치결정 동작이 가능하다.

종래의 리니어 모터는 계자인 고정자와, 이 고정자에 일정한 공극을 갖고서 대향하며 고정자에 대해서 상대적으로 이동하는 전기자인 가동자를 구비하고 있다. 이 가동자에는 자성체로 이루어지는 코어의 각 티스에 코일이 권회되어 있다. 고정자는 돌기의 형상의 철심과 돌기를 지지하는 베이스로 구성되어 있다. 고정자에 돌기형상 철심이 존재하는 것에 의해, 고정자에 있어서 가동자의 진행방향으로 자성체 영역과 공기의 영역이 교대로 배치되어 있다. 이 고정자의 구성에 의해, 모터의 구동에 필요한 퍼미언스의 변동을 실현하고 있다. 지금까지는, 여러가지 퍼미언스의 변동을 실현할 수 있는 구조가 보고되어 있었다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

일본 특허 공개 제 평5-57820 호 공보

특허문헌 1에서는, 긴 판에 에칭 가공이 실시되는 것에 의해, 고정자에 슬릿형상의 구멍이 등간격으로 마련되어 있다. 이 구성에 의해, 철심과 공기의 영역이 가동자의 이동방향으로 교대로 존재한다. 이 때문에, 슬릿에 대해서 남은 철심이 사실상, 돌기의 역할을 수행하고 있다. 이 고정자의 구성에 의해, 가동자의 이동방향에 있어서, 퍼미언스의 변동을 실현하고 있다. 그렇지만, 특허문헌 1에서는 돌기의 역할을 수행하고 있는 철심이 확산 접합 방법에 의해 고정자의 베이스에 고정되어 있다. 이 때문에, 가동자의 코일로부터 흐르는 주자속이 지나는 고정자의 돌기의 자기 특성이 저하된다. 따라서, 전동기의 추력 특성이 저하되는 문제가 있었다.

본 발명은 전술과 같은 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로서, 추력 특성을 저하시키지 않는 전동기 및 이 전동기의 제조 방법을 얻는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 전동기는 계자와, 계자와 공극을 개재하고 대향하며 계자에 대해서 상대적으로 이동하는 전기자를 구비하고, 전기자가 계자에 대해서 상대적으로 이동하는 방향을 X방향으로 하고, 계자로부터 전기자를 향하는 방향을 Z방향으로 하고, X방향 및 Z방향에 수직인 방향을 Y방향으로 했을 때, 계자는 X방향으로 연신되며, 자성체로 구성된 베이스부와, 베이스부로부터 Z방향으로 돌출되며 X방향으로 간격을 두고 나열되며 자성체로 구성된 복수의 티스부와, 티스부의 Y방향의 단부에 있어서, X방향으로 마주보는 2개의 티스부의 단부끼리를 연결하며 자성체로 구성된 연결부를 구비하고, 연결부에 있어서의 X방향의 자기 저항은 연결부에 의해 연결된 티스부에 있어서의 Y방향의 자기 저항보다 큰 것이다.

또한, 본 발명에 따른 제조 방법은 자성 강판을 Z방향으로 적층하여 티스부 및 연결부를 형성하는 제 1 공정과, 티스부 및 연결부를 베이스부에 고정하는 제 2 공정을 구비한 것이다.

상기와 같이 구성된 전동기에 있어서, 추력 특성을 저하시키지 않는 전동기 및 이 전동기의 제조 방법을 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태 1에 있어서의 전동기를 도시하는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태 1에 있어서의 전동기의 Y방향에 수직인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시형태 1에 있어서의 전동기의 고정자의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시형태 1에 있어서의 전동기의 고정자의 분해도이다.
도 5는 본 발명의 실시형태 1에 있어서의 전동기의 고정자를 공극측으로부터 본 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시형태 1에 있어서의 전동기의 고정자를 공극측으로부터 본 도 5의 B부의 확대도이다.
도 7은 본 발명의 실시형태 1에 있어서의 전동기의 비교가 되는 제 1 비교예의 전동기의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시형태 1에 있어서의 전동기의 비교가 되는 제 1 비교예의 전동기의 Y방향에 수직인 단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시형태 1에 있어서의 전동기의 고정자를 공극측으로부터 본 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시형태 1에 있어서의 전동기의 제 1 변형예에 있어서의 Y방향에 수직인 단면도이다.
도 11은 본 발명의 실시형태 1에 있어서의 전동기의 제 2 변형예에 있어서의 Y방향에 수직인 단면도이다.
도 12는 본 발명의 실시형태 1에 있어서의 전동기의 제 3 변형예의 고정자의 사시도이다.
도 13은 도 12의 고정자를 Z방향으로 분해한 도면이다.
도 14는 도 12의 B-B 단면도이다.
도 15는 본 발명의 실시형태 1에 있어서의 전동기의 제 4 변형예의 고정자의 사시도이다.
도 16은 도 15의 C-C 단면도이다.
도 17은 본 발명의 실시형태 2에 있어서의 전동기의 제 5 변형예의 고정자의 사시도이다.
도 18은 본 발명의 실시형태 2에 있어서의 전동기의 제 5 변형예의 고정자를 공극측으로부터 본 도면이다.
도 19는 본 발명의 실시형태 2에 있어서의 전동기의 비교가 되는 제 2 비교예의 전동기의 고정자의 사시도이다.
도 20은 본 발명의 실시형태 3에 있어서의 전동기의 제 6 비교예의 고정자의 사시도이다.
도 21은 본 발명의 실시형태 3에 있어서의 전동기의 제 6 비교예의 고정자를 공극측으로부터 본 도면이다.
도 22는 본 발명의 실시형태 3에 있어서의 전동기의 제 6 변형예의 고정자의 도 21의 C-C 단면도이다.
도 23은 본 발명의 실시형태 4에 있어서의 전동기의 제 7 변형예의 고정자의 분해 사시도 및 사시도이다.
도 24는 본 발명의 실시형태 4에 있어서의 전동기의 제 7 변형예의 고정자의 도 23의 D-D 단면도이다.
도 25는 본 발명의 실시형태 4에 있어서의 전동기의 제 7 변형예의 고정자를 공극측으로부터 본 도면이다.
도 26은 본 발명의 실시형태 4에 있어서의 전동기의 제 8 변형예의 고정자의 사시도이다.
도 27은 본 발명의 실시형태 4에 있어서의 전동기의 제 8 변형예의 고정자를 공극측으로부터 보았을 때에 있어서, 도 26에 도시하는 E부의 확대도이다.
도 28은 본 발명의 실시형태 4에 있어서의 전동기의 제 9 변형예의 고정자의 사시도이다.
도 29는 본 발명의 실시형태 4에 있어서의 전동기의 제 9 변형예의 고정자를 공극측으로부터 보았을 때에 있어서, 도 28에 도시하는 F부의 확대도이다.
도 30은 본 발명의 실시형태 5에 있어서의 전동기의 제 10 변형예의 고정자의 사시도이다.
도 31은 본 발명의 실시형태 5에 있어서의 전동기의 제 10 변형예의 고정자를 공극측으로부터 본 도면이다.
도 32는 본 발명의 실시형태 6에 있어서의 전동기의 제 11 변형예의 고정자의 사시도이다.
도 33은 본 발명의 실시형태 6에 있어서의 전동기의 제 11 변형예의 고정자를 공극측으로부터 본 도면이다.

이하, 본 발명의 전동기의 매우 바람직한 실시형태에 대해서 도면을 이용하여 설명한다.

실시형태 1

도 1은 본 발명을 실시하기 위한 실시형태 1에 있어서의 전동기를 도시하는 사시도이다. 도 2는 본 실시형태에 있어서의 전동기의 폭방향(Y)에 수직인 단면도이다. 도 1에 있어서, 전동기(101)는 계자인 고정자(3)와, 계자와 공극(G)을 개재하고 대향하며 계자에 대해서 상대적으로 이동하는 전기자인 가동자(2)를 구비하고 있다. 전동기(101)의 가동자(2)는 도시하지 않은 슬라이더 등으로 지지되어 있다. 또한, 전기자인 가동자(2)가 계자인 고정자(3)에 대해서 상대적으로 이동하는 방향을 X방향으로 한다. 계자인 고정자(3)로부터 전기자인 가동자(2)를 향하는 방향을 Z방향으로 한다. X방향 및 Z방향에 수직인 방향을 Y방향으로 한다. 가동자(2)는 고정자(3)에 대해서 X방향을 따라서 상대적으로 이동 가능하게 되어 있다.

가동자(2)는 X방향을 따라서 나열된 6개의 분할 코어(5)로 구성된 가동자 코어(4)와, 각 분할 코어(5)에 권회된 6개의 코일(6)을 구비하고 있다. 분할 코어(5)는 전자 강판 등의 자성체인 강판을 Y방향으로 적층된 적층 철심으로 구성되어 있다. 도 2에 있어서, 분할 코어(5)는 코어 백(7)과, 코어 백(7)으로부터 공극(G)을 향하여 돌출되는 가동자 티스(8)를 구비하고 있다. 가동자 티스(8)에는 코일(6)이 권회되어 있다. 또한, 분할 코어(5)는 자성을 가지며 적층되어 있지 않은 자성 요크로 구성되어도 좋다.

또한, 코일(6)은 1개의 가동자 티스(8)에 집중적으로 감긴, 이른바 집중 권회로 되어 있다. 또한, 코일(6)의 권선 방식은 복수의 가동자 티스(8)에 걸친 이른바 분포 권회의 권선 방식이어도 좋다.

또한, 가동자(2)는 분할 코어(5)와 코일(6)로 구성되어 있지만, 가동자(2)에 자석이 추가로 배치되어 있어도 좋다. 그리고, 가동자 코어(4)는 복수의 분할 코어(5)에 의해 구성되어 있지만, 가동자 코어(4)는 6개의 분할 코어(5)가 일체가 된 일체 코어라도 좋다.

도 2에 있어서, 계자인 고정자(3)는 X방향으로 연신되며 자성체로 구성된 베이스부(10)와, 베이스부(10)로부터 Z방향으로 돌출되며 X방향으로 간격을 두고 나열되며 자성체로 구성된 복수의 티스부인 다리(11)를 구비하고 있다. 본 실시형태에 따른 전동기(101)에 있어서, 분할 코어(5)의 수가 6개, 가동자(2)와 대향 배치되어 있는 고정자(3)의 티스부인 다리(11)의 수가 5개로 되어 있다. 즉, 양단의 분할 코어(4)에 있어서의 X방향의 양단의 폭인 가동자(2)에 있어서의 X방향의 폭이 다리(11)의 X방향에 있어서의 일단면과, 이 다리(11)와 인접하는 다리(11)의 X방향에 있어서의 일단면의 X방향에 있어서의 간격의 5배와 동일하다.

도 3은 본 실시형태에 있어서의 전동기의 고정자의 사시도이다. 도 3은 고정자(3)의 7개분의 다리(11)를 도시하고 있다. 계자인 고정자(3)는 베이스부(10)와, 티스부인 다리(11)에 부가하여, 자성체로 구성된 연결부(12)와, 볼트(14)를 추가로 구비하고 있다. 연결부(12)는 티스부인 다리(11)의 Y방향의 양 단부에 있어서, X방향으로 마주보며 인접하는 2개의 티스부인 다리(11)의 단부끼리를 연결하고 있다.

티스부인 다리(11) 및 연결부(12)는 복수의 자성 강판(9)이 Z방향으로 적층되어서 형성되어 있다. 또한, 자성 강판(9)에는 다리(11) 및 연결부(12)로 둘러싸이는 영역에 구멍부인 슬릿(13)이 형성되어 있다. 자성 강판(9)에는 전자 강판 등의 자성 강판을 프레스기, 또는 방전 가공기 등을 이용하여 기계 가공하는 것에 의해, 다리(11)와, 연결부(12)와, 슬릿(13)이 형성된다.

볼트(14)는 도 4에서 도시하는 볼트 구멍부(15)를 통하여 연결부(12)와 베이스부(10)를 체결하고 있다. 또한, 볼트(14)는 자성체라도 좋지만, 비자성체가 바람직하다.

도 4는 본 실시형태에 있어서의 전동기의 고정자의 분해도이다. 도 4에 있어서, 고정자(3)의 베이스부(10)와, 다리(11) 및 연결부(12)를 구성하는 자성 강판(9)이 분해되어 있다. 연결부(12)는 Z방향으로 연결부(12)를 관통하는 볼트 구멍부(15)인 자기 저항 증대부(15)를 갖고 있다. 자기 저항 증대부(15)의 X방향의 자기 저항은, 연결부(12)에 있어서 자기 저항 증대부인 볼트 구멍부(15)를 제외한 부분의 X방향의 자기 저항보다 크게 되어 있다.

또한, 베이스부(10)에는 복수의 자성 강판(9)과 베이스부(10)를 일체화시키는 볼트 구멍부(16)가 형성되어 있다. 볼트(14)가 볼트 구멍부(15, 16)를 통과하여, 베이스부(10)에 있어서의 자성 강판(9)이 배치되는 측과 반대측의 면에 배치되는 도시하지 않은 장치에 마련된 나사 구멍에 체결된다. 그리고, 자성 강판(9)과 베이스부(10)가 체결되어 일체화된다. 또한, 도 3에 있어서, 볼트(14)가 전체 볼트 구멍부(15, 16)에 삽입되어 있지만, 큰 체결력을 필요로 하지 않는 경우에는, 볼트(14)가 일부의 볼트 구멍부(15, 16)에 삽입되어 있어도 좋다.

도 5는 본 실시형태에 있어서의 전동기의 고정자를 공극측으로부터 본 도면이다. 도 6은 본 실시형태에 있어서의 전동기의 고정자를 공극측으로부터 본 도 5의 B부의 확대도이다. 도 6은 도 5의 B부의 점선 범위 내를 확대한 도면이다. 또한, 도 5 및 도 6에 있어서 볼트(14)는 편의상 도시되어 있지 않다. 도 6에 도시하는 바와 같이, 연결부(12)의 Y방향의 폭을 Wa로 하고, 자기 저항 증대부인 볼트 구멍부(15)의 Y방향의 폭을 Wc로 하고, Wb=Wa-Wc로 하고, 자성 강판(9)의 두께(도 4에 있어서의 Z방향의 두께)를 t로 하고, 티스부인 다리(11)의 X방향의 폭을 T로 했을 때, t/2≤Wb≤T/3으로 되어 있다. 이 때문에, 연결부(12)에 있어서의 X방향의 자기 저항은 연결부(12)에 의해 연결된 티스부인 다리(11)에 있어서의 Y방향의 자기 저항보다 크게 되어 있다. 이 이유에 대해서는 후술한다.

본 실시형태의 전동기(101)에 있어서, 가동자(2)의 6개의 가동자 티스(8)에 대향하여, 고정자(3)에 5개의 다리(11)가 배치되어 있지만, 예를 들면, 가동자(2)의 3개의 가동자 티스(8)에 대향하여, 고정자(3)의 2개의 다리(11) 등, 다른 개수의 조합이어도 좋다.

여기에서, 본 실시형태의 전동기(101)의 제조성 향상의 효과에 대해서 설명한다. 우선, 본 실시형태에 있어서의 전동기(101)와의 비교가 되는 전동기의 제 1 비교예(102)에 대해서 설명한다. 도 7은 본 실시형태에 있어서의 전동기의 비교가 되는 제 1 비교예의 전동기의 사시도이다. 도 8은 본 실시형태에 있어서의 전동기의 비교가 되는 제 1 비교예의 전동기의 Y방향에 수직인 단면도이다. 전동기의 제 1 비교예(102)는 계자인 고정자(17)와, 본 실시형태의 전동기(101)와 마찬가지의 가동자(2)를 구비하고 있다. 고정자(17)는 자성체의 백 요크(20)와, 백 요크(20)로부터 공극(G)방향으로 돌출된 자성체의 돌기부(19)와, 백 요크(20)에 있어서 돌기부(19)가 배치되는 측과 반대측의 면에 배치된 베이스부(23)와, 백 요크(20) 및 베이스부(23)의 X방향 및 Z방향을 따르는 면을 고정하는 클램프(24)와, 클램프(24) 및 베이스부(23)를 고정하는 볼트(25)를 구비하고 있다.

베이스부(23)에는, X방향 및 Z방향을 따르는 면으로부터 Y방향을 따라서 마련된 나사 구멍(21)과, 공극(G) 방향으로 관통된 볼트 구멍(22)이 형성되어 있다. 돌기부(19) 및 백 요크(20)는 요철형상으로 형성된 자성 강판(18)이 Y방향으로 적층되어서 형성되어 있다. 또한, 복수의 자성 강판(18)은 클램프(24)가 백 요크(20)의 Y방향의 양단의 면, 즉 X방향 및 Z방향을 따르는 면을 억제하는 것에 의해, 일체로 되어 고정되어 있다. 클램프(24)는 베이스부(23)에 마련된 나사 구멍(21)에 볼트(25)가 체결되는 것에 의해, 베이스부(23)에 체결된다. 베이스부(23)는 베이스부(23)에 마련된 볼트 구멍(22)에 도시하지 않은 볼트가 통과하여, 전동기의 제 1 비교예(102)가 조립되는 장치에 체결된다.

전동기의 제 1 비교예(102)와 같이, 고정자(17)를 구성하는 복수의 자성 강판(18)이 Y방향으로 적층되어 있는 경우, 전동기의 제 1 비교예(102)의 특성에 필요가 없는 클램프(24)와 같은 적층된 자성 강판(18)을 고정하는 부재나, 클램프(24)와 같은 부재를 제작할 때의 가공이 필요하게 된다. 이 때문에, 부품 점수의 증가나, 부품의 가공 공정 수의 증가에 의해, 비용이 증가된다. 또한, 클램프(24)를 고정하는 등의 조립의 공정이 증가하여, 조립성이 악화된다는 과제가 있었다.

다음에, 본 실시형태에 있어서의 전동기(101)에 대해서 설명한다. 전동기의 제 1 비교예(102)에 있어서의 상기의 과제를 해결하기 위해서, 본 원의 발명자는 전동기의 특성을 저하시키지 않고 부품 점수를 삭감하여, 조립성을 향상시키는 전동기(101)를 발명했다. 본 실시형태의 전동기(101)에서는, 볼트(14)가 볼트 구멍부(15, 16)를 통과하여, 베이스부(10)에 있어서 자성 강판(9)이 배치되는 측과 반대측의 면에 배치되는 장치에 마련된 나사 구멍에 체결된다. 즉, 전동기(101)의 제조 방법은 자성 강판(9)을 Z방향으로 적층하고, 티스부인 다리(11) 및 연결부(12)를 형성하는 제 1 공정과, 티스부인 다리(11) 및 연결부(12)를 베이스부(10)에 고정하는 제 2 공정을 구비하고 있다.

이 제조 방법에 의해, 자성 강판(9)과 베이스부(10)가 체결되어 일체화된다. 이 때문에, 자성 강판(9)의 적층과, 자성 강판(9), 베이스부(10) 및 장치의 일체화를 하나의 조립 공정으로 실행할 수 있어서, 조립성이 향상된다.

또한, 본 실시형태의 전동기(101)에서는, 전동기의 제 1 비교예(102)에 있어서, 복수의 자성 강판(18)을 고정할 때에 필요한 클램프(24)가 불필요해진다. 이 때문에, 본 실시형태의 전동기(101)에서는, 부품 점수를 삭감할 수 있다. 또한, 베이스부(23)에 있어서의 클램프(24)를 고정하는 나사 구멍(21)을 폐지할 수 있어서, 나사 구멍(21)의 가공 공정수를 줄이는 것이 가능해진다. 따라서, 전동기(101)의 비용을 삭감할 수 있다.

전동기(101)의 자성 강판(9)에는 절연 피막을 갖는 자성 강판에 한정되지 않으며, 절연 피막을 갖지 않는 자성 강판을 이용하여도 좋다. 이 경우, 전동기(101)의 비용을 더욱 저감할 수 있다.

다음에, 본 실시형태의 전동기(101)의 특성 향상의 효과에 대해서 설명한다. 전동기의 제 1 비교예(102)에서는, 돌기부(19)의 존재에 의해, 고정자(17)에 있어서 자성체의 영역인 돌기부(19)와 공기 영역이 X방향으로 교대로 존재한다. 이 때문에, 전동기의 제 1 비교예(102)의 구동에 필요한 퍼미언스의 변동이 생긴다.

한편, 본 실시형태에 있어서의 전동기(101)의 고정자(17)의 자성 강판(9)에는, X방향으로 간격을 두고 나열되는 슬릿(13)이 기계 가공 등으로 마련되어 있다. 이 때문에, 남은 다리(11)가 전동기의 제 1 비교예(102)의 고정자(17)에 있어서의 돌기부(19)와 마찬가지의 역할을 수행하고 있다. 도 2에 도시하는 전동기(101)의 단면형상과, 도 8에 도시하는 전동기의 제 1 비교예(102)의 단면형상을 비교하면, 동일한 요철의 형태를 확인할 수 있어서, 다리(11)가 돌기부(19)에 상당하는 것을 알 수 있다.

도 9에 도시하는 바와 같이, 가동자로부터 발생한 자속이 다리(11)를 지나, 베이스부(10)를 거치고, 인접하는 다리(11)를 지나 가동자(2)로 되돌아오는 자로가 형성된다. 가동자(2)로부터 발생한 자속이 다리(11)를 지나 자성 강판(9) 내를 흐르는 것에 의해 추력이 발생하여, 가동자(2)가 이동한다. 또한, 가동자(2)로부터 다리(11), 베이스부(10), 다리(11)의 순서를 지나 가동자(2)로 흐르는 자속의 경로 이외에, 다리(11)로부터 연결부(12)를 흐르는 누설 자속이 되는 추력에 기여하지 않는 자속의 경로가 형성되어 버린다. 따라서, 볼트 구멍부(15)는 자성 강판(9) 및 베이스부(10)를 체결하는 역할 이외에, 연결부(12)를 지나는 누설 자속을 저감하여, 추력을 향상시키는 역할도 담당하고 있다. 이에 대해서는, 이후에 설명한다.

도 6에 도시하는 바와 같이, 연결부(12)의 Y방향의 폭을 Wa로 하고, 자기 저항 증대부(15)의 Y방향의 폭을 Wc로 하고, Wb=Wa-Wc로 한다. 연결부(12)에 볼트 구멍부(15)가 마련되는 것에 의해, 연결부(12)의 실질적인 자속의 경로인 자로의 폭인 Wb가 좁아진다. 이 때문에, 연결부(12)에 있어서의 X방향의 자기 저항은, 티스부인 다리(11)에 있어서의 Y방향의 자기 저항보다 크게 되어 있다. 자로에 있어서의 자기 저항 R은 일반적으로 다음 식으로 정의된다.

R=l/(Aμr) …(1)

(1) 식에 있어서, l은 자로의 길이, A는 자로에 수직인 단면적, μr은 자성 강판(9)의 비투자율이다.

n을 자성 강판(9)의 매수, t를 자성 강판(9)의 적층방향인 Z방향의 두께로 하면, 자로에 수직인 단면적 A는 다음 식으로 나타난다.

A=Wa×n×t …(2)

(2) 식에 있어서, 연결부(12)의 실질적인 자로의 폭인 Wb가 Wa보다 작기 때문에, 연결부(12)의 X방향에 수직인 단면적 A는, 볼트 구멍부(15)가 없는 경우의 단면적보다 작아진다. 또한, 단면적 A가 작아지면, 연결부(12)에 있어서의 X방향의 자기 저항은, Wc=0일 때, 즉 자기 저항 증대부인 볼트 구멍부(15)가 없는 경우의 연결부(12)를 지나는 X방향의 자기 저항보다 커진다. 즉, 연결부(12)는 Z방향으로 연결부(12)를 관통하는 볼트 구멍부(15)인 자기 저항 증대부(15)를 갖고 있다. 또한, 자기 저항 증대부(15)의 X방향의 자기 저항은, 연결부(12)에 있어서 자기 저항 증대부(15)를 제외한 부분의 X방향의 자기 저항보다 크게 되어 있다. 이 때문에, 연결부(12)를 흐르는 자속의 밀도인 자속 밀도가 높아진다. 연결부(12)에 있어서의 자속 밀도가 높아지면, 연결부(12)의 비투자율 μr이 현저하게 저하되어, 공기의 비투자율의 값인 1로 변하지 않은 정도가 된다.

또한, 연결부(12)에 있어서의 X방향의 자기 저항은, 티스부인 다리(11)에 있어서의 Y방향의 자기 저항보다 크게 되어 있다. 이 때문에, 다리(11)로부터 가동자(2)에 흐르는 자속은, 연결부(12)를 거쳐서 가동자(2)에 흐르는 자속이 감소한 만큼만 증가한다. 따라서, 본 실시형태에서는 추력 특성을 저하시키지 않는 전동기(101)를 얻을 수 있다.

또한, 자성 강판(9)에 방향성 전자 강판을 이용한 경우, 이 방향성 전자 강판의 압연방향을 전동기(101)의 Y방향과 일치시킨다. 이 경우, 방향성 전자 강판에서는, 압연방향의 투자율이 압연방향에 수직인 방향의 투자율보다 크기 때문에, 연결부(12)를 지나는 X방향의 자기 저항이 연결부(12)에 의해 연결된 다리(11)를 지나는 Y방향의 자기 저항보다 커진다. 이 때문에, 연결부(12)로부터 가동자(2)로 되돌아오는 누설 자속을 더욱 저감시켜, 전동기(101)의 추력을 더욱 향상시킬 수 있다.

도 9는 본 실시형태에 있어서의 전동기의 고정자를 공극측으로부터 본 도면이다. 도 9에 있어서의 화살표는, 고정자(3)의 자성 강판(9)을 흐르는 순환 전류(ic)를 나타낸다. 또한, 볼트 구멍부(15)에는 고정자(3)의 자성 강판(9)을 흐르는 순환 전류(ic)를 저감하는 역할도 있다. 본 실시형태에 있어서의 전동기(101)의 고정자(3)의 자성 강판(9)에서는, 가동자(2)로부터 발생하는 자속을 없애도록, 예를 들면, 도 9의 화살표의 방향으로 흐르는 순환 전류(ic)가 발생한다. 이 순환 전류(ic)는 전동기(101)의 손실이 되는 것 외에, 가동자(2)의 속도를 감속하는 브레이크력이 된다.

이 순환 전류(ic)를 저감하려면, 연결부(12)를 X방향의 자속의 경로를 절단하도록 분할하는 것이 가장 효과적이다. 그렇지만, 연결부(12)를 분할하면 다리(11)를 X방향으로 위치결정할 필요가 있어, 조립 공정수가 증가되어 버린다.

다른 순환 전류(ic)를 저감하는 방법으로서, 순환 전류(ic)의 경로의 폭을 작게 하는 것에 의해, 순환 전류(ic)가 흐르는 경로의 전기 저항을 크게 하는 방법이 있다. 연결부(12)에는, 볼트 구멍부(15)가 마련되어 있다. 이 볼트 구멍부(15)의 존재에 의해, 연결부(12)의 Y방향의 폭이 Wa에서 Wb로 작아진다. 이 때문에, 연결부(12)에 있어서의 X방향의 전기 저항이 커져, 순환 전류(ic)도 저감하는 것이 가능해진다.

이상과 같이, 연결부(12)의 Y방향의 폭이 Wa에서 Wb가 되는 것에 의해, 누설 자속과 순환 전류(ic)를 동시에 저감할 수 있다. 연결부(12)의 Y방향의 폭(Wb)을 작게 할수록 누설 자속과 순환 전류(ic)를 저감할 수 있다.

또한, 볼트(14)가 자성체의 경우, 연결부(12)의 Y방향의 폭(Wb)과 볼트(14)의 Y방향의 폭을 더한 폭(Wb')에 연결부(12)의 Y방향의 폭(Wb)을 치환했을 때의 볼트(14)를 포함하는 연결부(12)의 X방향의 자기 저항이 티스부인 다리(11)에 있어서의 Y방향의 자기 저항보다 크게 되어 있으면 좋다.

한편, 기계 강도의 관점에서, 연결부(12)의 Y방향의 폭(Wb)은 자성 강판(9)의 두께 t의 반분인 t/2가 하한이 된다. 또한, 연결부(12)에 있어서의 자속 밀도를 충분히 증가시키려면, 다리(11)의 X방향의 폭 T의 1/3을 상한으로 하면 좋다. 즉, t/2≤Wb≤T/3이 된다. 또한, 연결부(12) 및 다리(11)의 Z방향의 두께가 동일하기 때문에, Wb≤T/3의 관계로부터, 연결부(12)의 X방향에 수직인 단면적이 다리(11)의 Y방향에 수직인 단면적보다 작아진다. 따라서, 연결부(12)에 있어서의 X방향의 자기 저항은 연결부(12)에 의해 연결된 티스부인 다리(11)에 있어서의 Y방향의 자기 저항보다 커진다.

도 10은 본 실시형태에 있어서의 전동기의 제 1 변형예에 있어서의 Y방향에 수직인 단면도이다. 도 10에 있어서, 본 실시형태에 따른 전동기(101)의 구성과 동일한 구성에는, 동일한 부호가 배당되어 있다. 또한, 도 10에 있어서, 전동기의 제 1 변형예(101a)는 본 실시형태에 따른 전동기(101)와 이하에 설명하는 점에서 상이하다. 도 10에 있어서, 전동기의 제 1 변형예(101a)는 계자인 가동자(3a)와, 계자와 공극(G)을 개재하고 대향하며 가동자(3a)에 대해서 상대적으로 이동하는 전기자인 고정자(2a)를 구비하고 있다. 전동기의 제 1 변형예(101a)에서는, 가동자(3a)가 X방향을 따라서 이동하는 것에 의해, 가동자(3a)와 고정자(2a)가 상대적으로 이동한다.

즉, 전동기의 제 1 변형예(101a)에 있어서, 가동자(3a)가 계자가 되고, 고정자(2a)가 전기자로 되어 있다. 이 때문에, 전동기의 제 1 변형예(101a)에서는 가동자(3a)의 역할과, 고정자(2a)의 역할이 전동기(101)의 구성에 대하여 바뀌고 있다. 이와 같이, 가동자(3a)가 계자의 역할을 담당하여도 좋으며, 고정자(3a)가 전기자의 역할을 담당하여도 좋다.

도 11은 본 실시형태에 있어서의 전동기의 제 2 변형예에 있어서의 Y방향에 수직인 단면도이다. 도 11에 있어서, 전동기의 제 2 변형예(101b)는 본 실시형태에 따른 전동기(101)와 이하에 설명하는 점에서 상이하다. 전동기의 제 2 변형예(101b)는 계자인 회전자(3b)와, 계자와 공극(G)을 개재하고 대향하며 회전자(3b)에 대해서 상대적으로 이동하는 전기자인 고정자(2b)를 구비하고 있다. 전동기의 제 2 변형예(101b)에서는, 회전자(3b)가 회전 이동하는 것에 의해, 회전자(3b)와 고정자(2b)가 상대적으로 이동한다.

여기에서, 계자인 회전자(3b)가 전기자인 고정자(2b)에 대해서 상대적으로 회전하는 둘레방향을 X방향으로 한다. 회전자(3b)로부터 고정자(2b)를 향하는 직경방향을 Z방향으로 한다. X방향 및 Z방향에 수직인 축방향을 Y방향으로 한다.

고정자(2b)는 X방향을 따라서 나열된 수 12개의 분할 코어(5b)로 구성된 고정자 코어(4b)와, 각 분할 코어(5b)에 권회된 12개의 코일(6)을 구비하고 있다. 분할 코어(5b)는 코어 백(7b)과, 코어 백(7b)으로부터 공극(G)을 향하여 돌출되는 고정자 티스(8b)를 구비하고 있다.

계자인 회전자(3b)는 고정자(2b)의 축심에 일치하는 축심을 갖는 회전축(26)과, X방향으로 연신되며 원환상의 자성체로 구성된 베이스부(10b)와, 베이스부(10b)로부터 Z방향으로 돌출되며 X방향으로 간격을 두고 나열되며 자성체로 구성된 복수의 티스부인 다리(11)를 구비하고 있다. 베이스부(10b)는 회전축(26)의 외주에 고정되며, 회전축(16)과 일체가 되어 회전한다. 또한, 회전자(3b)는 도시되어 있지 않지만, 다리(11)의 Y방향의 양 단부에 있어서, X방향으로 마주보며 인접하는 2개의 다리(11)의 단부끼리를 연결하며 자성체로 구성된 연결부(12)와, 연결부(12)에 마련된 볼트 구멍부(15)를 통과하여 연결부(12)와 베이스부(10)를 체결하는 볼트(14)를 추가로 구비하고 있다.

본 실시형태에 있어서의 전동기는 전동기(101) 및 제 1 변형예(101a)와 같이, 직선형상으로 이동하는 리니어 모터인 것에 반하여, 전동기의 제 2 변형예(101b)와 같이, 회전자(3b)가 회전하는 회전기라도 좋다.

본 발명의 실시형태의 전동기(101, 101a, 101b)에 있어서, Z방향으로 슬릿(13)이 형성된 자성 강판(9)이 적층되고, 연결부(12)에 볼트 구멍부(15)가 마련되어 있다. 이 구성에 의해, 토크나 추력의 특성을 저하시키지 않고, 전동기(101, 101a, 101b)의 부품 점수의 삭감 및 가공 공정수의 삭감이 가능해진다. 또한, 전동기(101, 101a, 101b)의 조립성을 향상시키는 것이 가능해진다.

또한, 연결부(12)에 있어서의 X방향의 자기 저항은 티스부인 다리(11)에 있어서의 Y방향의 자기 저항보다 크게 되어 있다. 이 때문에, 본 실시형태에서는 추력 특성을 저하시키지 않는 전동기(101, 101a, 101b)를 얻을 수 있다.

도 12는 본 발명을 실시하기 위한 실시형태 1에 있어서의 전동기의 제 3 변형예의 고정자의 사시도이다. 도 13은 도 12의 고정자를 Z방향으로 분해한 도면이다. 도 14는 도 12의 B-B 단면도이다. 도면에 도시하는 바와 같이, 베이스부(10)는 Z방향으로 강판이 적층되어서 형성되어 있다. 계자인 고정자(3)는 베이스부(10)와, 티스부인 다리(11)에 부가하여, 자성체로 구성된 연결부(12)와, 볼트(14)를 추가로 구비하고 있다. 다리(11) 및 연결부(12)로서는, 적층 강판을 이용하여도 좋다. 또한, 다리(11) 및 연결부(12)는 적층 강판이 아니어도 좋다.

다음에, 본 실시형태에 있어서의 전동기의 제 3 변형예의 효과에 대해서 설명한다. 도 14에는 X-Z평면에 있어서의 자속의 흐름이 도시되어 있다. 자속은 고정자(3)에 대한 가동자(2)의 위치에 따라서, 다리(11)에 들어가거나, 다리(11)로부터 나온다. 도 14에 도시된 점(M)에 있어서는, 흐르는 자속은 오른쪽에서 왼쪽으로 흐르는 경우와, 왼쪽에서 오른쪽으로 흐르는 경우가 있다. 베이스부(10)에 있어서의 자속이 흐르는 방향의 변화에 따라서, 베이스부(10)에는 와전류가 발생한다. 이 와전류는 베이스부(10)에 흐르는 자속이 방해받는 자속을 발생시킨다. 이에 의해, 전동기의 손실이 증가한다. 그렇지만, 베이스부(10)는 Z방향으로 강판이 적층되어서 형성되어 있다. 이에 의해, 점(M)에 있어서의 와전류의 흐름을 차단할 수 있어서, 와전류에 의한 전동기의 손실의 저감을 실현할 수 있다.

도 15는 본 발명을 실시하기 위한 실시형태 1에 있어서의 전동기의 제 4 변형예의 고정자의 사시도이다. 도 16은 도 15의 C-C 단면도이다. 도면에 도시하는 바와 같이, 베이스부(10)는 X방향으로 강판이 적층되어서 형성되어 있다. 계자인 고정자(3)는 베이스부(10)와, 티스부인 다리(11)에 부가하여, 자성체로 구성된 연결부(12)와, 볼트(14)를 추가로 구비하고 있다. 다리(11) 및 연결부(12)로서는, 적층 강판을 이용하여도 좋다. 또한, 다리(11) 및 연결부(12)는 적층 강판이 아니어도 좋다.

다음에, 본 실시형태에 있어서의 전동기의 제 4 변형예의 효과에 대해서 설명한다. 도 16에는 X-Z 평면에 있어서의 자속의 흐름이 나타나있다. 자속은, 고정자(3)에 대한 가동자(2)의 위치에 따라서, 다리(11)에 들어가거나, 다리(11)로부터 나온다. 도 16에 도시한 점(L) 및 점(N)에 있어서는, 흐르는 자속은 아래로부터 위로 흐르는 경우와, 위로부터 아래로 흐르는 경우가 있다. 베이스부(10)에 있어서의 자속이 흐르는 방향의 변화에 따라서, 베이스부(10)에는 와전류가 발생한다. 이 와전류는 베이스부(10)에 흐르는 자속이 방해받는 자속을 발생시킨다. 이에 의해, 전동기의 손실이 증가한다. 그렇지만, 베이스부(10)는 X방향으로 강판이 적층되어서 형성되어 있다. 이에 의해, 점(L) 및 점(N)에 있어서의 와전류의 흐름을 차단할 수 있어서, 와전류에 의한 전동기의 손실의 저감을 실현할 수 있다.

실시형태 2

도 17은 본 발명을 실시하기 위한 실시형태 2에 있어서의 전동기의 제 5 변형예의 고정자의 사시도이다. 도 18은 본 실시형태에 있어서의 전동기의 제 5 변형예의 고정자를 공극측으로부터 본 도면이다. 또한, 도 18에서는 볼트(14)는 편의상 도시되어 있지 않다. 도 17 및 도 18에 있어서, 전동기의 제 5 변형예(101c)는 실시형태 1에 따른 전동기(101)와 이하에 설명하는 점에서 상이하다. 전동기의 제 5 변형예(101c)의 고정자(3c)의 연결부(12)에 있어서 X방향 및 Z방향을 따르는 면의 Z방향에 수직인 단면형상은 Y방향을 반경으로 하는 원호형상으로 되어 있다. 또한, 도 18에 도시하는 바와 같이, 인접하는 티스부인 다리(11)에 있어서 Y방향을 따르는 X방향의 폭의 중심선끼리가 이루는 각도를 θ로 했을 때, 0°＜θ≤90°로 되어 있다.

도 19는 본 실시형태에 있어서의 전동기의 비교가 되는 제 2 비교예의 전동기의 고정자의 사시도이다. 전동기의 제 2 비교예(102a)에서는, 전동기의 제 1 비교예(102)의 고정자(17)의 X방향 및 Z방향을 따르는 돌기부(19) 및 백 요크(20)의 면의 Z방향에 수직인 단면형상은 Y방향을 반경으로 하는 원호형상으로 되어 있다. 도 19에 도시하는 바와 같이, 인접하는 돌기부(19) 사이의 홈에 있어서의 X방향의 폭을 직경방향으로 일정하게 하기 위해서, 돌기부(19)의 X방향의 폭이 직경방향인 Y방향을 향하여 방사상으로 커질 필요가 있다. 이 때문에, 자성 강판(18)의 형상의 종류의 수가 1개가 되지 않고, 복수가 된다는 과제가 있다.

한편, 본 실시형태와 같이, 자성 강판(9)을 Z방향으로 적층하면, 전동기의 제 2 비교예(102a)의 고정자(17)의 돌기부(19)에 상당하는 다리(11)의 형상이 Y방향을 향하여 방사상으로 넓어지는 형상이 되어도, 자성 강판(9)을 한번 타발하는 것만으로, 다리(11), 연결부(12) 및 슬릿(13)의 형상을 형성할 수 있다. 또한, 자성 강판(9)의 가공 공정수의 삭감이나, 부품 점수의 삭감이 가능해진다. 따라서, 본 실시형태에 있어서의 전동기의 제 5 변형예(101c)의 고정자(3c)와 같이, X방향 및 Z방향을 따르는 연결부(12)의 면의 형상이 커브되는 곡면이 되는 형상으로 제조하는 것이 용이하게 된다. 이 때문에, 가동자(2)가 곡선형상으로 이동하는 어플리케이션 등에도 적용하기 쉽다.

이와 같이, 본 실시형태의 전동기의 제 5 변형예(101c)는 실시형태 1과 마찬가지로, 토크나 추력 등의 추력 특성을 저하시키지 않고, 부품 점수의 삭감 및 가공 공정수의 삭감이 가능해져, 조립성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 실시형태에 따른 전동기에 있어서의 X방향 및 Z방향을 따르는 연결부(12)의 면의 Z방향에 수직인 단면형상은, 도 17 및 도 18의 원호형상에 한정되지 않으며, 자유로운 곡선이어도 좋다.

실시형태 3

도 20은 본 발명을 실시하기 위한 실시형태 3에 있어서의 전동기의 제 6 변형예의 고정자의 사시도이다. 도 20에 있어서, 전동기의 제 6 변형예(101d)는 실시형태 1에 따른 전동기(101)와 이하에 설명하는 점에서 상이하다. 본 실시형태의 고정자(3d)에 있어서의 연결부(12)에는 용접부(27)가 마련되어 있다. 복수의 자성 강판(9)이 적층된 적층 철심이 용접부(27)에 의해 고정되어 일체화되어 있다. 즉, 연결부(12)의 자기 저항 증대부는 연결부(12)와 베이스부(10a)를 용접에 의해 체결하는 용접부(27)이다. 또한, 이 적층 철심과 베이스부(10a)가 마찬가지로 용접부(27)에 의해 고정되어 일체화되어 있다.

도 21은 본 실시형태에 있어서의 전동기의 제 6 변형예의 고정자를 공극측으로부터 본 도면이다. 도 22는 본 실시형태에 있어서의 전동기의 제 6 변형예의 고정자의 도 21의 C-C 단면도이다. 도 21 및 도 22에 도시하는 바와 같이, 베이스부(10a)에는 Z방향으로 관통하는 볼트 구멍부(16a)가 베이스부(10a)에 자성 강판(9)이 배치되는 측의 면에 마련되어 있다. 볼트 구멍부(16a)는 도 21로부터 본 경우, 자성 강판(9)이 접하고 있지 않은 슬릿(13)의 영역 내에 마련되어 있다. 베이스부(10a)는 이 볼트 구멍부(16a)와 도시하지 않은 볼트에 의해, 전동기의 제 6 변형예(101d)가 조립되는 장치에 체결된다.

여기에서는, 본 실시형태에 있어서의 전동기의 제 6 변형예(101d)의 효과에 대해서 설명한다. 실시형태 1에 있어서의 전동기(101)의 고정자(3)는 자성 강판(9)과, 베이스부(10)와, 장치를 일체화하기 위한 자성 강판(9)에 마련한 볼트 구멍부(15) 및 베이스부(10)에 마련된 볼트 구멍부(16)를 통과하는 볼트(14)를 구비하고 있다. 이 때문에, 볼트(14)의 헤드가 연결부(12)로부터 공극(G)측으로 돌출되어 있다. 따라서, 볼트(14)의 헤드가 고정자(3)와 대향하는 가동자(2)에 접촉할 가능성이 있다. 또한, 볼트(14)의 헤드와의 접촉을 피하기 위해 공극(G)을 넓히면, 전동기(101)의 특성이 저하될 우려가 있다.

그래서, 본 실시형태의 전동기의 제 6 변형예(101d)의 고정자(3d)와 마찬가지로, 자성 강판(9) 및 베이스부(10a)를 용접부(27)로 체결하는 것에 의해, 볼트(14)의 헤드가 연결부(12)로부터 공극(G)측으로 돌출되는 것을 억제할 수 있다.

또한, 베이스부(10a)에 마련된 볼트 구멍부(16a)에 도시하지 않은 볼트를 통과시키는 것에 의해, 전동기의 제 6 변형예(101d)가 조립되는 장치와 일체화하는 것도 가능하다.

이와 같이, 본 실시형태의 전동기의 제 6 변형예(101d)는 실시형태 1과 마찬가지로, 토크나 추력 등의 추력 특성을 저하시키지 않고, 부품 점수의 삭감 및 가공 공정수의 삭감이 가능해져, 조립성을 향상시킬 수 있다.

또한, 베이스부(10a)에는 볼트의 헤드의 Z방향 높이가 베이스부(10a)에 있어서 다리(11)가 장착되는 면의 Z방향 높이보다 낮아지도록, 볼트의 헤드보다 큰 직경이 되는 스폿 페이싱 부분이 마련되어 있다. 이 때문에, 볼트의 헤드가 베이스부(10a)로부터 공극(G)측으로 돌출되는 양을 억제할 수 있다. 또한, 만일 볼트의 헤드가 베이스부(10a)로부터 돌출되는 경우라도, 돌출된 볼트의 헤드의 Z방향 높이보다 다리(11)의 Z방향 높이를 높이는 것에 의해, 다리(11)의 Z방향 높이로부터의 공극(G)측으로부터의 볼트의 헤드의 돌출을 방지할 수 있다.

또한, 실시형태 1의 전동기(101)의 고정자(3)에 있어서, 연결부(12)에 마련되는 볼트 구멍부(15)의 공간을 확보할 필요가 있다. 이 때문에, 연결부(12)의 Y방향의 폭(Wa)을 크게 취할 필요가 있다. 이에 대해서, 본 실시형태의 전동기의 제 6 변형예(101d)의 고정자(3d)에서는, 용접부(27)에 의해 연결부(12)가 고정되어 있다. 연결부(12)에 있어서의 용접부(27)의 직경은, 스팟 용접 등에 의해, 볼트 구멍부(15)의 직경보다 작아진다. 이 때문에, 용접부(27)의 경우에 있어서의 연결부(12)의 Y방향의 폭(Wa)은 볼트 구멍부(15)의 경우에 있어서의 연결부(12)의 Y방향의 폭(Wa)보다 작게 할 수 있다. 그리고, 자성 강판(9)의 사용량, 즉 비용을 삭감할 수 있다.

실시형태 4

도 23은 본 발명을 실시하기 위한 실시형태 4에 있어서의 전동기의 제 7 변형예의 고정자의 분해 사시도 및 사시도이다. 도 24는 본 실시형태에 있어서의 전동기의 제 7 변형예의 고정자의 도 23의 D-D 단면도이다. 도 25는 본 실시형태에 있어서의 전동기의 제 7 변형예의 고정자를 공극측으로부터 본 도면이다. 도 23의 상반분의 도면은 전동기의 제 7 변형예(101e)의 고정자(3e)의 분해 사시도를 도시한다. 도 23의 하반분의 도면은 전동기의 제 7 변형예(101e)의 고정자(3e)의 사시도를 도시한다. 도 23, 도 24 및 도 25에 도시하는 바와 같이, 전동기의 제 7 변형예(101e)는 실시형태 1에 따른 전동기(101)와 이하에 설명하는 점에서 상이하다.

본 실시형태의 전동기의 제 7 변형예(101e)의 고정자(3e)의 연결부(12)에는, 코킹부(31)가 마련되어 있다. 즉, 연결부(12)의 자기 저항 증대부는 연결부(12)와 베이스부(10b)를 코킹에 의해 체결하는 코킹부(31)이다. 여기에서 코킹이란, 적층된 자성 강판(9)에 있어서 소성 변형된 부분끼리를 끼워맞추어, 자성 강판(9)끼리를 체결하는 방법이다. 또한, 베이스부(10b)는 슬릿(13)이 형성되어 있지 않은 자성 강판(9b)으로 구성된다. 고정자(3e)에 있어서, 슬릿(13)이 형성되어 있는 자성 강판(9a)은 공극(G)측에 위치하고 있으며, 슬릿(13)이 형성되어 있지 않은 자성 강판(9b)은 전동기의 제 7 변형예(101e)가 조립되는 장치측에 위치하고 있다. 베이스부(10b)인 자성 강판(9b)에는 베이스부(10b)와 장치를 고정하기 위한 볼트 구멍부(16b)가 마련되어 있다. 볼트 구멍부(16b)에 도시하지 않은 볼트를 통과시키는 것에 의해, 베이스부(10b)를 장치에 체결하는 것이 가능하다.

여기에서는, 본 실시형태 4의 발명의 효과에 대해서 설명한다. 실시형태 1 내지 실시형태 3의 전동기(101 내지 101d)에서는, 볼트(14) 또는 용접부(27)에 의해, 적층된 자성 강판(9)이 고정되어 일체화되어 있다. 한편, 본 실시형태의 전동기의 제 7 변형예(101e)에서는 코킹부(31)에 의해, 적층된 자성 강판(9)이 일체화되어 있다.

이와 같이, 본 실시형태의 전동기의 제 7 변형예(101e)는 실시형태 1과 마찬가지로, 토크나 추력 등의 추력 특성을 저하시키지 않고, 부품 점수의 삭감 및 가공 공정수의 삭감이 가능해져, 조립성을 향상시킬 수 있다.

또한, 실시형태 1 및 2에 있어서의 볼트(14)와 가동자(2)의 접촉 및 공극(G)의 Z방향의 길이의 확대를 억제할 수 있다. 그리고, 실시형태 3에 있어서의 용접부(27)에 필요한 제작 공정의 공정수를 삭감하는 것이 가능해진다. 또한, 자성 강판(9)을 타발하는 금형으로서 순송 금형을 이용하여, 코킹의 공정을 자동화할 수 있기 때문에, 고정자(3e)의 조립성이 향상된다. 또한, 베이스부(10b)로서 슬릿(13)이 형성되어 있지 않은 자성 강판(9b)을 이용하기 때문에, 동일한 자성 강판의 재료를 이용할 수 있다. 따라서, 부품 점수의 삭감과 비용 삭감을 실현할 수 있다.

도 26은 본 발명을 실시하기 위한 실시형태 4에 있어서의 전동기의 제 8 변형예의 고정자의 사시도이다. 도 27은 본 실시형태에 있어서의 전동기의 고정자를 공극측으로부터 보았을 때에 있어서, 도 26에 도시하는 E부의 확대도이다. 도 28은 본 발명을 실시하기 위한 실시형태 4에 있어서의 전동기의 제 9 변형예의 고정자를 도시하는 사시도이다. 도 29는 본 실시형태에 있어서의 전동기의 제 9 변형예의 고정자를 공극측으로부터 보았을 때에 있어서, 도 28에 도시하는 F부를 도시하는 확대도이다. 도면에 도시하는 바와 같이, 계자인 고정자(3)는 베이스부(10)와, 티스부인 다리(11)에 부가하여, 자성체로 구성된 연결부(12)를 구비하고 있다. 또한, 연결부(12)에 있어서는 연결부 폭(Wa)보다 작은 Y방향의 폭(Wb)을 갖는 박육부(32)를 구비하고 있다. 연결부 폭(Wa)으로부터 박육부 폭(Wb)을 뺀 폭(Wc)은 본 실시형태의 자기 저항 증대부의 폭이다. 즉, 연결부(12)의 Y방향의 폭을 Wa로 하고, 자기 저항 증대부의 Y방향의 폭을 Wc로 했을 때, Wa＞Wc이다.

도 26에서는 다리(11), 연결부(12), 박육부(32)는 자성 강판(9)이 Z방향으로 적층되어서 형성되어 있다. 또한, 다리(11), 연결부(12), 박육부(32)는 일체의 것이어도 좋다. 또한, 도 27에서는 자기 저항 증대부가 단면 장방형으로 되어 있지만, 도 28 및 도 29에 도시하는 바와 같이, 자기 저항 증대부가 단면 반원형이어도 좋다. 또한, 자기 저항 증대부가 단면 삼각형이 되어도 좋다.

여기에서는, 본 실시형태 4에 있어서의 전동기의 제 8 변형예 및 제 9 변형예의 효과에 대해서 설명한다. 연결부(12)에 있어서의 자기 저항을 크게 하기 위해서는, 연결부 폭(Wa)을 작게 하는 것을 생각할 수 있다. 그렇지만, 연결부 폭(Wa)을 작게 하면, 연결부(12)에 있어서의 강도가 저하되어 버린다. 따라서, 본 실시형태에서는 연결부(12) 전체가 아닌, 연결부(12)의 일부만의 폭을 작게 하는 것에 의해, 연결부(12)의 강도 유지 및 자기 저항 증대의 양쪽을 도모할 수 있다.

실시형태 5

도 30은 본 발명을 실시하기 위한 실시형태 5에 있어서의 전동기의 제 10 변형예의 고정자의 사시도이다. 도 31은 본 실시형태에 있어서의 전동기의 제 10 변형예의 고정자를 공극측으로부터 본 도면이다. 도 30 및 도 31에 도시하는 바와 같이, 전동기의 제 10 변형예(101f)는 실시형태 1에 따른 전동기(101)와 이하에 설명하는 점에서 상이하다.

본 실시형태에 있어서의 전동기의 제 10 변형예(101f)의 고정자(3f)의 다리(11)에 있어서, Y방향의 어느 하나의 단부를 연결부(12)에 대해서 이격시키는 다리 선단 슬릿(35)이 형성되어 있다. 그 결과, 다리(11)의 Y방향의 일단 및 타단 중 어느 하나가, 다리 선단 슬릿(35)에 의해, 연결부(12)로부터 분리되어 Y방향으로 이격되어 있다. 도 30 및 도 31에서는, 다리 선단 슬릿(35)은 X방향으로 나열되는 다리(11)마다, 다리(11)의 Y방향의 일단 및 타단을 교대로 전환된 위치에 배치되어 있다.

또한, 다리 선단 슬릿(35)은 X방향으로 나열되는 2개의 다리(11)마다, 또는 X방향으로 나열되는 3개의 다리(11)마다, 다리(11)의 Y방향의 일단 및 타단을 교대로 전환된 위치에 배치되어도 좋다.

또한, 도 30 및 도 31에서는 자성 강판(9)과 베이스부(10)가 볼트(14)로 연결부(12)의 볼트 구멍부(15)를 통과하여 고정되어 있다. 즉, 자기 저항 증대부는 볼트 구멍부(15)로 되어 있다. 또한, 자기 저항 증대부는 실시형태 3의 용접부(27) 또는 실시형태 4의 코킹부(31)라도 좋다.

여기에서는, 본 실시형태에 있어서의 전동기의 제 10 변형예(101f)의 효과에 대해서 설명한다. 실시형태 1 내지 4에 있어서의 전동기(101 내지 101e)에서는, 연결부(12)에 볼트 구멍부(15), 용접부(27) 또는 코킹부(31)가 마련되며, 연결부(12)의 자로의 폭이 Wb가 되며, 연결부(12)의 Y방향의 폭(Wa)보다 작게 되어 있다. 이 때문에, 연결부(12)에 흐르는 누설 자속이 저감되어 있다.

본 실시형태에 있어서의 전동기의 제 10 변형예(101f)에서는, 다리(11)의 Y방향의 일단 및 타단 중 어느 하나에 다리 선단 슬릿(35)이 형성되어 있다. 그리고, 다리(11)는 연결부(12)로부터 Y방향으로 이격되어 있다. 이 구성에 의해, 연결부(12)에 흐르는 자속에 대한 자기 저항을 실시형태 1 내지 4에 있어서의 전동기(101 내지 101e)의 자기 저항보다 증가시킬 수 있다. 따라서, 전동기의 제 10 변형예(101f)는 실시형태 1 내지 4에 있어서의 전동기(101 내지 101e)보다 연결부(12)로부터 가동자(2)로의 누설 자속을 저감할 수 있다.

또한, 전동기의 제 10 변형예(101f)에 있어서, 다리 선단 슬릿(35)을 마련하는 것에 의해, 순환 전류(ic)에 대한 전기 저항이 증가한다. 이 때문에, 전동기의 제 10 변형예(101f)는 실시형태 1 내지 4에 있어서의 전동기(101 내지 101e)보다 순환 전류(ic)에 의한 손실을 저감할 수 있다.

이상으로부터, 본 실시형태에 있어서의 전동기의 제 10 변형예(101f)는 다리(11)의 Y방향의 일단 및 타단 중 어느 하나에 다리 선단 슬릿(35)이 형성되고, 다리(11)가 연결부(12)로부터 Y방향으로 이격되어 있는 것에 의해, 누설 자속 및 순환 전류(ic)를 실시형태 1 내지 4의 누설 자속 및 순환 전류(ic)보다 더욱 저감할 수 있다.

이와 같이, 본 실시형태의 전동기의 제 10 변형예(101f)는 실시형태 1과 마찬가지로, 토크나 추력 등의 추력 특성을 저하시키지 않고, 부품 점수의 삭감 및 가공 공정수의 삭감이 가능해져, 조립성을 향상시킬 수 있다.

실시형태 6

도 32는 본 발명을 실시하기 위한 실시형태 6에 있어서의 전동기의 제 11 변형예의 고정자의 사시도이다. 도 33은 본 실시형태에 있어서의 전동기의 제 11 변형예의 고정자를 공극측으로부터 본 도면이다. 도 32 및 도 33에 도시하는 바와 같이, 전동기의 제 11 변형예(101g)는 실시형태 1에 따른 전동기(101)와 이하에 설명하는 점에서 상이하다.

본 실시형태의 고정자(3g)는, 실시형태 1에 있어서의 슬릿(13)이 Y방향의 일단의 연결부(12)까지 연장되며, 슬릿(13)의 Y방향에 있어서의 일단의 연결부(12)가 없는 형상으로 되어 있다. 그 결과, X방향으로 나열되는 슬릿(13)마다 슬릿(13)의 Y방향에 있어서의 일단 및 타단의 연결부(12) 중 어느 하나가 남아 있다. 도 32 및 도 33에서는 슬릿(13)의 Y방향에 있어서의 일단 및 타단의 연결부(12)는 X방향으로 나열된 슬릿(13)마다 교대로 전환된 위치에 배치되어 있다.

또한, 슬릿(13)의 Y방향에 있어서의 일단 및 타단의 연결부(12)는 X방향으로 나열되는 2개의 슬릿(13)마다, 또는 X방향으로 나열되는 3개의 슬릿(13)마다 교대로 전환된 위치에 배치되어도 좋다.

또한, 연결부(12) 전체가 슬릿(13)의 Y방향에 있어서의 일단 또는 타단에 배치되어도 좋다. 또한, 연결부(12)는 슬릿(13)의 Y방향에 있어서의 일단 및 타단에 각각 배치되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 도 32 및 도 33에서는 자성 강판(9)과 베이스부(10)가 연결부(12)의 볼트 구멍부(15)를 통과하는 볼트(14)로 고정되어 있다. 즉, 자기 저항 증대부는 볼트 구멍부(15)로 되어 있다. 또한, 자기 저항 증대부는 실시형태 3의 용접부(27), 또는 실시형태 4의 코킹부(31)라도 좋다.

여기에서는, 본 실시형태에 있어서의 전동기의 제 11 변형예(101g)의 효과에 대해서 설명한다.

본 실시형태에 있어서의 전동기의 제 11 변형예(101g)에서는, 고정자(3g)가 슬릿(13)의 Y방향에 있어서의 일단 및 타단 중 어느 하나의 연결부(12)가 없는 형상으로 되어 있다. 이 구성에 의해, 연결부(12)에 흐르는 자속에 대한 자기 저항을 실시형태 1 내지 4에 있어서의 전동기(101 내지 101e)의 자기 저항보다 증가시킬 수 있다. 따라서, 전동기의 제 11 변형예(101g)는 실시형태 1 내지 4에 있어서의 전동기(101 내지 101e)보다 연결부(12)로부터 가동자(2)로의 누설 자속을 저감할 수 있다.

또한, 전동기의 제 11 변형예(101g)에 있어서, 고정자(3g)가 슬릿(13)의 Y방향에 있어서의 일단 및 타단 중 어느 하나의 연결부(12)가 없는 형상인 것에 의해, 순환 전류(ic)에 대한 전기 저항이 증가한다. 이 때문에, 전동기의 제 11 변형예(101g)는 실시형태 1 내지 4에 있어서의 전동기(101 내지 101e)보다 순환 전류(ic)에 의한 손실을 저감할 수 있다.

이상으로부터, 본 실시형태에 있어서의 전동기의 제 11 변형예(101g)에서는, 고정자(3g)가 슬릿(13)의 Y방향에 있어서의 일단의 연결부(12)가 없는 형상으로 되어 있다. 이 구성에 의해, 누설 자속과 순환 전류(ic)를 실시형태 5의 전동기의 제 10 변형예(101f)와 마찬가지로 실시형태 1 내지 4보다 더욱 저감할 수 있다.

또한, 실시형태 5의 전동기의 제 10 변형예(101f)에서는, 다리(11)의 Y방향의 일단 및 타단 중 어느 하나가 연결부(12)로부터 분리되어 이격되는 것에 의해, 다리(11)에 흐르는 자속에 대한 자기 저항과, 다리(11)에 흐르는 순환 전류(ic)에 대한 전기 저항이 증가하고 있다. 이 때문에, 전동기의 제 10 변형예(101f)에서는 누설 자속 및 순환 전류가 저감된다.

그렇지만, 실시형태 5의 전동기의 제 10 변형예(101f)에서는, 슬릿(13)의 Y방향에 있어서의 일단 및 타단 중 어느 하나의 연결부(12)가 베이스부(10)에 볼트 등에 의해 체결되어 있다. 이 때문에, 전동기의 제 10 변형예(101f)에서는, 다리(11)의 강도가 저하한다. 특히, 다리(11)의 Y방향의 길이가 큰 경우에는 가동자(2)로부터 발생하는 자속에 의한 공극(G)방향의 자기 흡인력이 다리(11)에 작용하기 때문에, 다리(11)의 Y방향에 있어서의 일단 또는 타단이 가동자(2)를 향하는 Z방향으로 휘어, 다리(11)가 가동자(2)에 간섭할 우려가 있다.

한편, 본 실시형태의 전동기의 제 11 변형예(101g)와 같이, 다리(11)의 Y방향에 있어서의 양단에 연결되는 연결부(12)가 베이스부(10)에 고정되어 있다. 이 때문에, 전동기의 제 11 변형예(101g)에 있어서의 다리(11)의 강도는, 실시형태 5의 전동기의 제 10 변형예(101f)에 비해 향상된다. 따라서, 다리(11)의 Y방향에 있어서의 일단 또는 타단이 가동자(2)를 향하는 Z방향으로 휘는 일이 없어, 다리(11)가 가동자(2)에 간섭할 우려도 없다.

이와 같이, 본 실시형태의 전동기의 제 11 변형예(101g)는, 실시형태 1과 마찬가지로, 토크나 추력 등의 추력 특성을 저하시키지 않고, 부품 점수의 삭감, 및 가공 공정수의 삭감이 가능해져, 조립성을 향상시킬 수 있다.

2: 가동자(전기자) 2a: 고정자(전기자)
2b: 고정자(전기자) 3, 3c, 3d, 3e, 3f, 3g: 고정자(계자)
3a: 가동자(계자) 3b: 회전자(계자)
4: 가동자 코어 4b: 고정자 코어
5, 5b: 분할 코어 6: 코일
7, 7b: 코어 백 8: 가동자 티스
8b: 고정자 티스 9, 9a, 9b: 자성 강판
10, 10a, 10b: 베이스부 11: 다리(티스부)
12: 연결부 13: 슬릿
14: 볼트
15: 자성 강판의 볼트 구멍부(자기 저항 증대부)
16, 16a, 16b: 베이스부의 볼트 구멍부
17: 비교예의 고정자 18: 자성 강판
19: 돌기부 20: 백 요크
21: 클램프 체결용 나사 구멍 22: 베이스 체결용 볼트
23: 베이스부 24: 클램프
25: 체결 볼트 26: 회전
27: 용접부 31: 코킹부
32: 박육부 35: 다리 선단 슬릿
101, 101a, 101b, 101c, 101d, 101e, 101f, 101g: 전동기
102, 102a: 전동기의 비교예

Claims (13)

1. 계자와,
   상기 계자와 공극을 개재하고 대향하며 상기 계자에 대해서 상대적으로 이동하는 전기자를 구비하고,
   상기 전기자가 상기 계자에 대해서 상대적으로 이동하는 방향을 X방향으로 하고, 상기 계자로부터 상기 전기자를 향하는 방향을 Z방향으로 하고, 상기 X방향 및 상기 Z방향에 수직인 방향을 Y방향으로 했을 때,
   상기 계자는,
   상기 X방향으로 연신되며 자성체로 구성된 베이스부와,
   상기 베이스부로부터 상기 Z방향으로 돌출되며 상기 X방향으로 간격을 두고 나열되는 자성체로 구성된 복수의 티스부와,
   상기 티스부의 상기 Y방향의 단부에 있어서, 상기 X방향으로 마주보는 2개의 상기 티스부의 단부끼리를 연결하며, 또한, 상기 베이스부로부터 상기 Z방향으로 돌출되며 자성체로 구성된 연결부를 구비하고,
   상기 연결부에 있어서의 상기 X방향의 자기 저항은 상기 연결부에 의해 연결된 상기 티스부에 있어서의 상기 Y방향의 자기 저항보다 크고,
   상기 연결부는 자기 저항 증대부를 가지며,
   상기 자기 저항 증대부의 상기 X방향의 자기 저항은 상기 연결부에 있어서 상기 자기 저항 증대부를 제외한 부분의 상기 X방향의 자기 저항보다 크고,
   상기 자기 저항 증대부는 상기 전기자가 발생하는 상기 Z방향의 자속에 의해 상기 연결부에 발생하는 순환 전류가 흐르는 경로의 전기 저항을 상기 연결부가 상기 자기 저항 증대부를 갖지 않는 경우에 있어서의 상기 순환 전류가 흐르는 경로의 전기 저항보다 크게 하는
   전동기.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 베이스부는 복수의 자성 강판이 상기 Z방향 또는 상기 Y방향으로 적층되어서 형성되어 있는
   전동기.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 티스부 및 상기 연결부는 복수의 자성 강판이 상기 Z방향으로 적층되어서 형성되어 있는
   전동기.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 자기 저항 증대부는 상기 Z방향으로 상기 연결부를 관통하는 구멍부인
   전동기.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 계자는 상기 구멍부를 통과하여 상기 연결부와 상기 베이스부를 체결하는 볼트를 추가로 구비하는
   전동기.
6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 자기 저항 증대부는 상기 연결부와 상기 베이스부를 용접에 의해 체결하는 용접부인
   전동기.
7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 자기 저항 증대부는 상기 연결부와 상기 베이스부를 코킹에 의해 체결하는 코킹부인
   전동기.
8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 연결부의 상기 Y방향의 폭을 Wa로 하고, 상기 자기 저항 증대부의 상기 Y방향의 폭을 Wc로 했을 때,
   Wa＞Wc인
   전동기.
9. 제 8 항에 있어서,
   Wb=Wa-Wc로 하고, 상기 연결부의 자성 강판의 두께를 t로 하고, 상기 티스부의 상기 X방향의 폭을 T로 했을 때,
   t/2≤Wb≤T/3인
   전동기.
10. 계자와,
    상기 계자와 공극을 개재하고 대향하며 상기 계자에 대해서 상대적으로 이동하는 전기자를 구비하고,
    상기 전기자가 상기 계자에 대해서 상대적으로 이동하는 방향을 X방향으로 하고, 상기 계자로부터 상기 전기자를 향하는 방향을 Z방향으로 하고, 상기 X방향 및 상기 Z방향에 수직인 방향을 Y방향으로 했을 때,
    상기 계자는,
    상기 X방향으로 연신되며 자성체로 구성된 베이스부와,
    상기 베이스부로부터 상기 Z방향으로 돌출되며 상기 X방향으로 간격을 두고 나열되는 자성체로 구성된 복수의 티스부와,
    상기 티스부의 상기 Y방향의 단부에 있어서, 상기 X방향으로 마주보는 2개의 상기 티스부의 단부끼리를 연결하며 자성체로 구성된 연결부를 구비하고,
    상기 연결부에 있어서의 상기 X방향의 자기 저항은 상기 연결부에 의해 연결된 상기 티스부에 있어서의 상기 Y방향의 자기 저항보다 크고,
    상기 연결부는 자기 저항 증대부를 가지며,
    상기 자기 저항 증대부의 상기 X방향의 자기 저항은 상기 연결부에 있어서 상기 자기 저항 증대부를 제외한 부분의 상기 X방향의 자기 저항보다 크고,
    상기 자기 저항 증대부는 상기 전기자가 발생하는 상기 Z방향의 자속에 의해 상기 연결부에 발생하는 순환 전류를 저감하는
    전동기.
11. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    인접한 상기 티스부에 있어서 상기 Y방향을 따르는 중심선끼리가 이루는 각도를 θ로 했을 때,
    0°＜θ≤90°인
    전동기.
12. 제 3 항에 기재된 전동기의 제조 방법에 있어서,
    상기 자성 강판을 상기 Z방향으로 적층하여 상기 티스부 및 상기 연결부를 형성하는 제 1 공정과,
    상기 티스부 및 상기 연결부를 상기 베이스부에 고정하는 제 2 공정을 구비한
    전동기의 제조 방법.
13. 제 1 항에 있어서,
    상기 티스부 및 상기 연결부는, 상기 티스부 및 상기 연결부로 둘러싸이는 영역에 구멍부인 슬릿이 형성된 복수의 자성 강판을 상기 Z방향으로 적층하여 형성되고, 상기 구멍부인 슬릿을 둘러싸는 상기 연결부에 상기 자기 저항 증대부를 마련한
    전동기.

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