TW201203808A - Armature of a linear motor, and linear motor - Google Patents

Description

201203808 - 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 ' 本發明係有關一種線性馬達之電枢及線性馬達者。 【先前技術】 線性馬達之電柩，為施以高密度繞線之目的，係對分 割為個別之極齒捲繞線，並採用連結各極齒之鐡心構造。 以往各極齒之連結，係採用各極齒所設凹部與凸部之嵌合 結合，鳩尾槽（dove tail slot)與結合構件之鼓合，或在 極齒背面所設結合部與連結構件之焊接之結合等。（參照例 如專利文獻1)。 專利文獻1 :日本特開2007-185033號公報 【發明内容】 [發明欲解決之問題] 上述以往之線性馬達在組裝電樞時，因個別極齒之結 合處頗多，尤其是極齒之凹部與凸部，鸠尾槽與結合部（鳩 尾模）所設結合部在結合時，有需滑動嵌插喫合部來結合， 以致組裝作業性至差。 又，極齒之製作，一般為壓床衝切之電磁鋼板向進深 方向積層者。因此為加大馬達容量需增大極齒之進深度， 而增加電磁鋼板之積層厚度，以致極齒因積層多而傾斜， 或喫合部之尺寸因分散而誤差加大，組裝性更加差。在此， 所謂極齒之進深方向，係指與定子相對面之方向及馬達驅 動方向在雙方正交之方向。 再者，在極齒背面焊接連結構件時，因焊接之火熱使 4 322307 201203808 連結構件發生翹曲影響組裝精度更加差。況且焊接費時而 生產性差。再者，附加連結構件，也有增加電樞之外徑尺 寸（高度）及增重量等問題。 本發明為有鑑於上述問題，而提供一種線性馬達之電 樞與線性馬達，即使極齒之積層尺寸誤差大時，組裝精度 也不易受影響，且組裝作業性亦良好。 [解決問題之方法] 為解決上述問題而達成其目的，本發明為一種線性馬 達之轉子用電樞，係捲繞有驅動線圈且具備沿驅動方向排 列配置之多數極齒，其中具有管狀連結構件，用以連結多 數之各個極齒，而極齒係具備磁軛部，該磁軛部設有和定 子相對向之方向及和上述驅動方向之雙方成垂直方向延伸 之槽溝作為°契合部，在和定子相對向之相反邊，與鄰接之 另一極齒31擋接，而連結構件係貼緊在多數極齒之各個喫 合部之壁面。 [發明之效果] 依據本發明之線性馬達之電樞及線性馬達，因配合極 齒之喫合部形狀可使管狀連結構件貼緊，得以不受極齒尺 寸之誤差（電磁鋼板因積層等之尺寸誤差）影響，而可連結 極齒。同時無需喫合部互相間之嵌合或焊接，有提高生產 效率之效果。 【實施方式】 以下根據圖式詳細說明本發明之線性馬達之電框及線 性馬達之實施形態。但是本發明不因本實施形態而受限制。 5 322307 201203808 實施形態1 第1圖為本發明有關之線性馬達之實施形態i之構成 圖，（a)為平面圖，（b)為在（a)之沿Ib_Ib線之剖面圖。第 2圖為線性馬達之構成正面圖。第3圖為極齒之在正面之 連結構件之喫合部之圖。第4圖為排列配置極齒，由連結 構件連結成一體之工序之斜視圖。第5圖為加壓連結構件 内部使連結構件與極齒連結固定之工序之侧面圖。第6圖 為極齒正面經連結固定時之磁軛部之放大圖，（幻為塑成變 形前之狀態，（b)為塑性變形後之狀態。 於第1圖（a)、⑻，線性馬達！係由定子（咖如）2 與電樞（誦恤〇3所構成。定子2之構成係由：定子磁 輛（stater y〇ke)21，板狀之沿馬達驅動方向（圖中之雙頭 箭方向）延伸者；及多數永久磁鐡22、23，在定子磁ς上 沿馬達驅㈣向錢定間祕置歧料_性。電拇3 之構成係由：多數極齒3卜和定子之永久磁鐡22、Μ留 :規定間隔沿馬達驅動方向排列配置；繞線犯，捲繞在各 “：1圖自ΐ，在紙面上之極齒31之上部成為磁輛部 =1、上1b向下方突出形成齒部31。，在各 w 31c之周圍雜繞線32。[極齒，指貼合多數個衝壓成T 字形之賴成T字形塊狀之組件，稱為極齒]數個衝 規定2=Γ广磁輛3化之背面’有如第3圖所示，沿 規疋位置之極齒31之進深方向（在第為與紙面垂直 322307 6 201203808 方向），有圓弧狀剖面之槽溝形成之喫合部31a，而圓弧之 中心位置對背面存在於僅離開距離B之位置。因此，槽溝 之開口部（開口尺寸A)對圓弧徑（槽溝之最大寬度）為稍小 尺寸。 又，連結構件33為金屬管所形成，自定子2之相對面 方向看呈婉蜓（meander)形狀（在此為直線狀部分與曲線狀 部分互相連接之形狀），並且全長都是中空形狀。 如第2圖所示，連結構件33與極齒31之喫合部，為 連結構件33成為直線狀之範圍之一部分（C區間），連結構 件33之喫合部沿極齒31之喫合部全長喫合，由連結構件 33之塑性變形而擴大外形，使多數極齒31連結為一體。 茲說明本實施形態之線性馬達1之電樞3之組裝方 法。首先在各極齒31分別捲繞線32。繼之，如第4圖所 示將各極齒31之各個磁軛部31b之端面互相擋接而得以排 列。如此使其等排列，各極齒31之磁輛部31b之背面之能 容連結構件33之喫合部31a成為整列狀態。其次，如第5 圖所示，在經整列之喫合部31a插入連結構件33，用能封 閉喫合部31a之開口部之極齒固定用夾具4推進在磁軛部 31背面後，在連結構件33之頂端部連接加壓裝置5，對連 結構件33之管内部送入液體或氣體來加壓使其塑性變 形，使極齒31之喫合部31a之槽溝與連結構件33之外周 貼緊。由於連結構件33與喫合部31a之槽溝内面貼緊，各 極齒31經由連接構件33連結為一體，得以完成電機子3。 在此再詳細說明第4圖所示塑性變形之要領。為能將 7 322307 201203808 可如第6圖（a)所

(b)所不，連結構件抑在塑性變 連結構件33插入極齒 31之喫合部3la， 示’需將要插入之連結4 作成較小於喫合部31a 33插入喫合部31a後， 塑性變形，得以如第6圖（b)所示，速έ士 形後之外徑E，將較喫合構件31a之開D尺寸A為大，因 ^在塑性變形後。契合部31a與連結構件33得以固定住。此 時’極齒31之喫合部3ia’在第6圖(b)上開口部係由未 圖不之失具4所封鎖，因此即使連結構件犯因内部壓力而 發生塑性變形，也不致自極齒31之磁輕部31b背面突出， 可確保極齒31之磁扼31b背面之面精度。 又’較佳為對連結構件33之頂端部33a，施加用以安 装加壓I置5或密封頂端部33a之構件的加工。例如有攻 牙加工或可插入插頭等形狀之加工。 又’如自始即使頂端部33a之一邊為閉口，則無需在 和裝置連接侧之頂端相反方之頂端部33a之閉口工序，組 裝性將更提高。 如上，依據本實施形態’設在各極齒31之磁軛31b之 背面之喫合部31a，貼緊一支金屬管之連結構件33，能由 1次加壓工序連結多數極齒31成為一體，也可大幅縮短組 裝時間。 又’因連結構件33之塑性變形係配合喫合部31a之形 狀，即使極齒31之尺寸有誤差時，連結亦不受誤差之影 響。況且，連結構件33與極齒31之背面部構成為一體， 8 322307 201203808 因此雖安裝連結構件33也不增加電樞3之高度方向之尺 寸。再者，因連結構件33為中空管狀，可抑制電樞3因附 加連結構件33而過於增加其重量。. 再者，連結構件33在塑性變形後也維持為中空形狀， 如連接備有循環泵等之循環系在連結構件33之兩端，則可 在中空部循環冷卻液，無需另設冷卻液循環用流徑而可獲 得馬達之冷卻效果。亦即，自連結構件33頂端部33a之一 方向管内送入冷卻液，通過連結構件33内部之冷卻液自頂 端部33a之另一方回收，即可冷卻電樞3。再者，不限於 使用冷媒之冷卻液，循環空氣或瓦斯之空冷亦可獲得同樣 冷卻效果。欲在連結構件33連接循環系時，頂端部33a因 無法自始即閉口，而可在加壓時使用塞子密封即可。 又，連結構件之管過長時，（例如進深方向之尺寸加大 時）可使管之内外徑及管厚度因地而改變，能使加壓時之管 内部壓力均勻化，連結構件更可確實貼緊在喫合部。例如， 在連接加壓裝置之端部愈靠近之管内外徑變小或管厚愈 厚，遠離加壓裝置端之管内外徑加大或管厚變薄，則能使 塑性變形後之管外徑，無關於離加壓裝置之距離能均勻， 可抑制貼緊度之分散不均。 在此，係以蜿蜓狀連結構件33，自定子2之相對面方 向插入於槽溝狀喫合部31a之情形例，但是如連結構件為 S字狀（1個半來回之蜿蜓）時，喫合部為非槽溝狀亦可。具 體而言，在直線狀或J字狀金屬管貫穿極齒之後，彎曲金 屬管成為S字狀連結構件，讓極齒能位於S字當中之直線 9 322307 201203808 部分’隨後’將兩端之直線狀部分對極齒之孔狀喫合部向 進深方向插入即可。如此，可將備有孔狀喫合部之3個極 齒由S字狀連結構件所連結。 實施形態2 第7圖為本發明之線性馬達之電樞之實施形態2所示 構成之斜視圖。第8圖為排列配置之極齒，由連結構件連 結為一體之工序斜視圖。第9圖為連結構件與極齒之喫合 部之放大圖，（a)為極齒單體，（b)為連結構件之塑性變形 刖’（c)為連結構件之塑性變形後之狀態。於各圖，如同上 述κ施形態1之構成要素附同一符號而省略其說明。 貫&开八癌2之構成線性馬達電樞3之極齒31之磁輛 31b，係具有在各極齒31擋接之端面由圓弧狀剖面之槽溝 所成之嘆合部。又，槽溝31d之剖面中心係存在於對端面 離開距離F之位置。因此槽溝31d之開口尺寸G相對於圓 弧徑（槽溝之最大寬度H)為較小尺寸。 屬為貼緊固定極齒31之連結構件331係於梳子狀金 構成。對連結構件331之頂端開口部331a，施加用 件:力::壓裝置之加工，或用以安裝密封頂端部331a之構 3卜隨;^個磁㈣…之端面互相擋接即可排列各極齒 隨後，對各極齒31因擋接而槽溝3 軛31b之箱蒼α “再仙面對所形成之磁 咖，由連it 3 梳子狀連結構件331之齒部 其盘孔、、、1 之頂端開σ部331a向内部加壓，使 、la錄變形為相同形狀，連結構件乃有楔子之效 322307 10 201203808 果’各極齒31得以連結為一體。因連結構件331為梳子狀， 槽溝開口部雖然不露出，亦可自極齒31之進深方向插入於 。契合部。 如此，有關本發明之線性馬達之電樞3之構造為，擋 接2個極齒31使槽溝31d相對向而形成丨個孔3ie，因此 可將連、纟。構件331之全長縮短達大致相當於極齒31之進深 部^可降低構狀縣。例如，連結構件為祕形狀時， 在貫施形態1之構成時，為連結6個極齒3ι需3 婉蜓（參照第4圖）。相對於+ 认士盘 用2個半來回之婉挺即可速^本實施形態之構成，可 每一直線狀部分即可二t = _ 1由連結'構件之 全長。 PT連結2個極齒，而可縮短連結構件之 33二構形態1之線性馬達之電樞，連結構件 達電樞3，因^個^ ^但是於本實施形態之線性馬 ^ 331 ^ ^ 3"^：* ； ^ 結構件331亦可換成為 全—，連 連結構件，對於排 ：幵=金屬官。由於分割 結構件之使用數即可對應亦之^置有變化時，只要改變連 時，連結構件仍可適用〜’、卩即餘齒之排列數變化 適用’而可減低零件數。 複其2。’仍有如同上述實施形態1之效果，在此不再重 實施形態3 ★圖為本發明之線性馬達電樞之實施形態3之構成 322307 11 201203808 斜視圖。第11圖為配置排列極齒，由連結構件連結成為一 體之工序之斜視圖。第12圖為連結構件與極齒之喫合部放 大圖，（a)為極齒單體，（b)為塑性變形前之連結構件，（c) 為塑性變形後之連結構件之狀態。於各圖中，與上述實施 形態1、2相同之構件附上同一符號而省略其說明。 在構成實施形態3之線性馬達之電樞3之極齒31之磁 軛部31b在驅動方向之端面之一方，備有孔31g之圓筒狀 凸起31f與圓弧狀剖面之槽溝31d互相配置成向積層方向 離開一定距離。在另一端面，與一邊之端面配置成槽溝31d 及凸起31f為相反排列。又，凸起31f之圓筒之中心，對 極齒31之端面存在於離開距離I之位置，如使鄰接之極齒 31之磁軛部31b擋接時，鄰接之極齒31互相之凸起31f 之圓筒中心位置將會偏‘心。 又，為貼緊固定極齒31之連結構件332，係由U字狀 金屬管所成。連結構件332之頂端部332a，一邊為開口狀， 施有為安裝加壓裝置之端部加工。連結構件332之頂端部 332a之另一方為閉口。 各極齒31對個別磁軛部31b之端面互相擋接得以排 列。此時不同於鳩尾槽溝，單單將端面互相對碰即可使凸 起31f與槽溝31d喫合。由此在極齒31彼此間之境界，各 個極齒31之凸起31f被互相配置，形成大致連繫之孔31g 之喫合部。之後在喫合部對大致連繫之各極齒之孔31g， 插入U字狀連結構件332，自連結構件332前端之開口部 332a加壓内部，塑性變形成如同孔31g之形狀，使連結構 12 322307 201203808 件332之外周與孔31g貼緊固定，各極齒31將連結成一 體。如同實施形態2，由於連結構件332之直線狀部分1 個可連結2個極齒31，因此可縮短多數連結構件332之總 長度。 第13圖為本實施形態之線性馬達之電樞3之極齒31 之詳細構造圖。各極齒31係由向進深方向有一定長度之小 極齒311重疊而成，小極齒311之磁軛部311a，具有在擋 接之端面之一面為圓弧狀剖面之槽溝31d所成之喫合部， 另一面有具孔31g之圓筒狀凸起31f。極齒31係槽溝31d 與凸起31f以一定長度向進深方向互相配置狀，構成為小 極齒311對齒之積層方向排列。如上述由凸起31f與槽溝 31d之喫合，形成有孔31g大致連繫之喫合部。 於本實施形態，極齒31之喫合部之孔31g，其擋接之 極齒31彼此間之凸起31f之圓筒中心位置有偏心。由此， 當連結構件32塑性變形時，偏心之各喫合部31f之圓筒中 心位置發生向重疊方向之力，在各極齒31將拉近擔接之彼 此極齒31，使磁軛部31b之彼此端面貼緊。因極齒31互 相貼緊而間隙變小，可抑制磁阻之增加，也可提高組裝精 密度。 除此之外尚有如同上述實施形態1、2之效果，不再重 複說明。 於上述實施形態1至3，係就電樞3作直線運動之線 性馬達之構造作說明，但是如第14圖所示，使極齒31之 磁軛部31b之端面，對齒能突出方向形成傾斜，將此由連 13 322307 201203808 • 結構件333連結，則可膏箱如势, 弓遠之雷h / 5圖之作旋轉運動之線性 • 馬達之電樞3，並具有如同上述之效果。 又，於上述實施形態，係藉由連結構件之塑性變形而 貼緊於喫合部（槽溝或孔）带而少生文形而 結構件貼緊於喫合部壁面，但是只要能使連 燒礙方式亦可使連結構件與嵌合部^法亦無妨。例如用 [產業上之可利用性] 如上，本發明之線性馬達之電插及線性 加工機床或半導體製造裝置等產 定用於 用等至為有用。 置4產業用機械之軸進給或搬送 【圖式簡單說明】 構成^圖⑷及⑹係本發明之線性馬達之實施形態1之 第2圖係線性馬達之正面構成圖。 第3圖係連結構件之喫合部在極齒正面之圖。 工序瓶置極齒，由連結構件連結為-體化之 固定:：：圖連結構件㈣’將連結構件與極齒連結 放大γ圖⑸及⑸係極齒正面在連結固定時之磁輕部的 視圖第7嶋她線崎W之構成的斜 體化之 第8圖係排列配置極齒，由連結構件連結為一 322307 14 201203808 工序之斜視圖。 第9圖（a)至（c)係連結構件與極齒之喫合部之放大 圖。 第10圖係本發明之線性馬達之實施形態3之構成的斜 視圖。 第11圖係排列配置極齒，由連結構件連結為一體化之 工序之斜視圖。、 第12圖（a)至（c)係連結構件與極齒之喫合部之放大 圖。 第13圖係本實施形態之線性馬達之極齒詳細構造圖。 第14圖係極齒之磁軛部端面，對齒突出之方向形成傾 斜之旋轉型馬達組裝工序之斜視圖。 第15圖係極齒之磁軛部端面，對齒突出之方向形成傾 斜之旋轉型電樞構造之斜視圖。 【主要元件符號說明】 1 線性馬達 2 定子 3 電枢 4 夾具 5 加壓裝置 21 定子磁輛 22、23 永久磁鐵 31 極齒 31a 喫合部 15 322307 201203808 31b 、 311a 磁輕部 31c 、 331b 齒部 31d 槽溝 31e 、 31g 子L 31f 凸起 32 線圈捲線 33 、 331 、 332 、 333 連結構件 33a、331a、332a 頂端部 311 小極齒 16 322307

Claims (1)

1. 201203808 七、申請專利範圍： 1. 一種線性馬達之電樞，捲繞有驅動線圈，且具備沿驅動 方向排列配置之多數極齒，作為線性馬達轉子之電樞， 該電拖具有. 筒狀連結構件，連結上述多數之各個極齒， 上述極齒具備磁軛部，該磁軛部設有和定子相對向 之方向及和上述驅動方向之雙方成垂直方向延伸之槽 溝作為喫合部，在和上述定子相對向之相反邊，與鄰接 之另一極齒擔接， 上述連結構件係貼緊在上述多數極齒之各個上述 喫合部之壁面。 2. 如申請專利範圍第1項所述之線性馬達之電樞，其中， 上述喫合部之開口尺寸較小於最大寬度。 3. 如申請專利範圍第1項所述之線性馬達之電樞，其中， 上述喫合部係在鄰接之另一極齒之擋接面，設成能 和該另一極齒所備之上述喫合部相對連繫， 上述連結構件係跨越2個極齒相對連繫之上述喫 合部，且和各個壁面貼緊。 4. 一種線性馬達之電樞，捲繞有驅動線圈，且具備沿驅動 方向排列配置之多數極齒，作為線性馬達轉子之電樞， 其中 上述極齒係將複數個小磁齒組合排列而構成；該小 磁齒具有：在一方之端部形成凸部而該凸部中設有孔而 在另一方之端形成可與前述凸部喫合之凹部並且位於 1 322307 201203808 與定子相對向之面相反之一面之磁輛部， 該小磁齒係以與前述定子相向之面之方向以及驅 動方向之兩者垂直之方向為前述孔之軸線方向而且使 前述凸部與前述凹部互相交錯之方式排列，並使前述磁 軛部與相鄰接之另一小磁齒之磁軛部擋接； 上述連結構件係貫穿鄰接之極齒之上述凸部與上 述凹部之喫合所形成之喫合部之上述各個孔，且貼緊在 該喫合部之孔壁面。 5. 如申請專利範圍第4項所述之線性馬達之電樞，其中， 上述喫合部之孔之剖面中心係較設有上述凸部之 面靠近於該凸部之頂端。 6. 如申請專利範圍第1項所述之線性馬達之電樞，其中， 上述連結構件係由管内壓力產生塑性變形，並貼緊 於上述喫合部之上述槽溝或上述孔之壁面。 7. 如申請專利範圍第1項所述之線性馬達之電樞，其中， 上述連結構件係呈蜿蜓形狀。 8. 如申請專利範圍第1項所述之線性馬達之電樞，其中， 上述連結構件為梳子狀。 9. 如申請專利範圍第3項所述之線性馬達之電枢，其中， 上述連結構件為U字形狀。 10. 如申請專利範圍第1項所述之線性馬達之電柩，其中， 復具備自上述連結構件之一端向管内送入冷卻 液，將通過該連結構件内部之上述冷卻液自該連結構件 之另一端回收之裝置。 2 322307 201203808 11 12. 13. .如申請專利範圍第1項所述之線性馬達之電樞，其中， 1上述連結構件之端部，施行其他構件安裝用之加 JL. 〇 如申請專利範圍第丨項所述之線性馬達之電柩，其中， 上述連結構件之端部，除了一端以外為閉口。 -種線性馬達，係具備：申請專利第丨項所述之線 ! 生馬達之電樞，及定子，具備多數個永久磁鐡，沿該電 樞之驅動方向以規定間隔配置成互相不同極性。 322307 3