TWI665851B - 電動機及其製造方法 - Google Patents

Abstract

獲致不會使推力特性降低的電動機。該電動機具備：場磁鐵；及電樞，隔著空隙和場磁鐵相對向，且對於場磁鐵相對地移動，其中，將電樞對於場磁鐵相對地移動的方向設為X方向，從場磁鐵朝向電樞的方向設為Z方向，垂直於X方向及Z方向的方向設為Y方向時，場磁鐵具備：底座部，延伸於X方向，且由磁性體所構成；複數個齒部，從底座部朝Z方向突出，並朝X方向隔開間隔地並列，且由磁性體所構成；及連結部，在齒部的Y方向端部中，將朝X方向互相面對的2個齒部的端部彼此連結，且由磁性體構成；該連結部的X方向磁阻係大於藉連結部連結之齒部的Y方向磁阻。

Description

電動機及其製造方法

本發明係關於具備有場磁鐵與電樞的電動機及該電動機的製造方法。

近年來，對於工作機械的工作台進給(table feeding)裝置或半導體製造裝置的移送機器所使用的致動器，高速化及高精確度定位的要求日益增高。因此，工作機械或半導體製造裝置等的致動器中，使用線性馬達的例子很多。

再者，線性馬達係不經由變速機而以對裝置直接驅動的直接驅動方式來加以驅動。因此，相較於透過將旋轉型伺服馬達與滾珠螺桿加以組合，使旋轉裝置轉換成直線運動的驅動方式，線性馬達可實現短時間的回應性，而不致因滾珠螺桿的背隙(back lash)導致剛性的降低。因而，可藉線性馬達達成高速度、高加速度及高精確度的裝置定位動作。

往昔的線性馬達具備：屬於場磁鐵之定子；及屬於電樞之可動件，保持一定空隙和該定子相對向，並對該定子相對地移動。該可動件中，由磁性體構成的芯部 之各齒部捲繞有線圈。定子係由突起形狀的鐵心及支持突起的底座所構成。藉由突起狀的鐵心存在於定子，而在定子中沿著可動件的行進方向交替配置有磁性體區域及空氣區域。藉由該定子的構成，可實現馬達驅動所需的磁導性變動。現今已提案有可實現各種磁導性變動之構造(參照例如專利文獻1)。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特公平5-57820號公報

專利文獻1中，係透過對長形板施以蝕刻加工，而在定子等間隔地設有狹槽狀的孔洞。藉此構成，鐵心與空氣的區域即可交替存在於可動件的移動方向。因此，保留在狹槽的鐵心事實上即可達成突起的作用。藉由該定子的構成，即可在可動件的移動方向實現磁導性的變動。然而，專利文獻1中，達成突起作用的鐵心係利用擴散接合方法固定在定子的底座。因此，自可動件之線圈流出的主磁通所經過的定子之突起的磁特性會降低。因而，有電動機的推力特性降低的問題。

本發明係為了解決如前述的課題而研發者，其目的在於獲致不會使推力特性降低的電動機及該電動機的製造方法。

本發明的電動機具備場磁鐵及隔著空隙和場磁鐵相對向且對場磁鐵相對地移動的電樞；將電樞對場磁鐵相對地移動的方向設為X方向，從場磁鐵朝向電樞的方向設為Z方向，垂直於X方向及Z方向的方向設為Y方向時，場磁鐵具備：底座部，延伸於X方向，由磁性體所構成；複數個齒部，從底座部朝Z方向突出，並朝X方向隔出間隔地並列，且由磁性體所構成；及連結部，在齒部的Y方向端部，將在X方向互相面向的2個齒部之端部彼此連結，且由磁性體構成，其中，連結部的X方向磁阻係大於藉連結部連結之齒部的Y方向磁阻。

再者，本發明的製造方法具備：第1步驟，將磁性鋼板朝Z方向層疊而形成齒部及連結部；及第2步驟，將齒部及連結部固定於底座部。

依上述方式構成的電動機，可獲致不會使推力特性降低的電動機及該電動機的製造方法。

2‧‧‧可動件(電樞)

2a、2b‧‧‧定子(電樞)

3、3c、3d、3e、3f、3g‧‧‧定子(場磁鐵)

3a‧‧‧可動件(場磁鐵)

3b‧‧‧轉子(場磁鐵)

4‧‧‧可動件芯部

4b‧‧‧定子芯部

5、5b‧‧‧分割芯部

6‧‧‧線圈

7、7b‧‧‧芯背

8‧‧‧可動件齒部

8b‧‧‧定子齒部

9、9a、9b‧‧‧磁性鋼板

10、10a、10b‧‧‧底座部

11‧‧‧橋件(齒部)

12‧‧‧連結部

13‧‧‧狹槽

14‧‧‧螺栓

15‧‧‧磁性鋼板的螺栓孔部(磁阻增大部)

16、16a、16b‧‧‧底座部的螺栓孔部

17‧‧‧比較例的定子

18‧‧‧磁性鋼板

19‧‧‧突起部

20‧‧‧背軛

21‧‧‧螺孔

22‧‧‧螺栓孔

23‧‧‧底座部

24‧‧‧夾具

25‧‧‧螺栓

26‧‧‧旋轉軸

27‧‧‧熔接部

31‧‧‧鉚壓部

32‧‧‧薄壁部

35‧‧‧橋件前端狹槽

101、101a、101b、101c、101d、101e、101f、101g‧‧‧電動機

102‧‧‧電動機的第1比較例

102a‧‧‧電動機的第2比較例

第1圖係顯示本發明實施形態1之電動機的斜視圖。

第2圖係本發明實施形態1之電動機中垂直於Y方向的剖面圖。

第3圖係本發明實施形態1之電動機的定子的斜視圖。

第4圖係本發明實施形態1之電動機的定子的分解圖。

第5圖係從空隙側觀看本發明實施形態1之電動機的定子的視圖。

第6圖係從空隙側觀看本發明實施形態1之電動機的定子之第5圖B部分的放大圖。

第7圖係作為本發明實施形態1之電動機的比較對象的第1比較例之電動機第1的斜視圖。

第8圖係作為本發明實施形態1之電動機的比較對象的第1比較例的電動機的垂直於Y方向的剖面圖。

第9圖係從空隙側觀看本發明實施形態1之電動機的定子的視圖。

第10圖係本發明實施形態1之電動機的第1變化例之垂直於Y方向的剖面圖。

第11圖係本發明實施形態1之電動機的第2變化例之垂直於Y方向的剖面圖。

第12圖係本發明實施形態1之電動機的第3變化例之定子的斜視圖。

第13圖係將第12圖的定子沿Z方向分解的視圖。

第14圖係第12圖的B-B剖面圖。

第15圖係本發明實施形態1之電動機的第4變化例之定子的斜視圖。

第16圖係第15圖的C-C剖面圖。

第17圖係本發明實施形態2之電動機的第5變化例之 定子的斜視圖。

第18圖係從空隙側觀看本發明實施形態2之電動機的第5變化例的定子的視圖。

第19圖係作為本發明實施形態2之電動機的比較對象的第2比較例之電動機的定子的斜視圖。

第20圖係本發明實施形態3之電動機的第6比較例之定子的斜視圖。

第21圖係從空隙側觀看本發明實施形態3之電動機的第6比較例的定子的視圖。

第22圖係本發明實施形態3之電動機的第6變化例的定子在第21圖的C-C剖面圖。

第23圖係本發明實施形態4之電動機的第7變化例之定子的分解斜視圖及斜視圖。

第24圖係本發明實施形態4之電動機的第7變化例的定子在第23圖的D-D剖面圖。

第25圖係從空隙側觀看本發明實施形態4之電動機第7變化例的定子的視圖。

第26圖係本發明實施形態4之電動機的第8變化例之定子的斜視圖。

第27圖係從空隙側觀看本發明實施形態4之電動機的第8變化例的定子時第26圖所示E部分的放大圖。

第28圖係本發明實施形態4之電動機的第9變化例之定子的斜視圖。

第29圖係從空隙側觀看本發明實施形態4之電動機的 第9變化例的定子時第28圖所示F部分的放大圖。

第30圖係本發明實施形態5之電動機的第10變化例之定子的斜視圖。

第31圖係從空隙側觀看本發明實施形態5之電動機的第10變化例的定子的視圖。

第32圖係本發明實施形態6之電動機的第11變化例之定子的斜視圖。

第33圖係從空隙側觀看本發明實施形態6之電動機的第11變化例的定子的視圖。

以下，使用附圖就本發明電動機的較佳實施形態加以說明。

[實施形態1]

第1圖為用以實施本發明之實施形態1的電動機的斜視圖。第2圖為本實施形態中垂直於電動機之寬度方向Y的剖面圖。第1圖中，電動機101具備：屬於場磁鐵之定子3；及屬於電樞之可動件2，係隔著空隙G和場磁鐵相對向且對於場磁鐵相對地移動。電動機101的可動件2係用未圖示的滑動件等加以支撐。再者，屬於電樞的可動件2對於屬於場磁鐵的定子3相對地移動之方向係設為X方向。從屬於場磁鐵的定子3朝向屬於電樞的可動件2之方向設為Z方向。垂直於X方向及Z方向之方向則設為Y方向。可動件2係可沿著X方向對於定子3相對地移動。

可動件2具備：可動件芯部4，以沿X方向 並列的6個分割芯部5構成；及6個線圈6，捲繞於各分割芯部5。分割芯部5係由電磁鋼板等屬於磁性體的鋼板層疊於Y方向的積層鐵心所構成。在第2圖中，分割芯部5具備：芯背7；及自芯背7朝向空隙G突出的可動件齒部8。在可動件齒部8捲繞有線圈6。另外，分割芯部5也可由具有磁性且未層疊的磁軛構成。

再者，線圈6係集中式捲繞在1個可動件齒部8之所謂的集中式繞組。另外，線圈6的繞線方式也可為跨越複數個可動件齒部8的所謂分佈式繞組的繞線方式。

此外，可動件2雖係由分割芯部5與線圈6構成，但也可在可動件2再配置磁鐵。而且，可動件芯部4雖係藉複數個分割芯部5所構成，可動件芯部4也可為6個分割芯部5構成一體的一體式芯部。

在第2圖中，作為場磁鐵的定子3具備：底座部10，延伸於X方向，且以磁性體構成；及複數個作為齒部的橋件11，自底座部10朝Z方向突出，且在X方向隔開間隔地並列，且以磁性體構成。本實施形態的電動機101中，分割芯部5的數量為6個，和可動件2相對地配置之作為定子3之齒部的橋件11的數量為5個。亦即，屬於兩端的分割芯部4在X方向之兩端的寬度之可動件2在X方向的寬度，會等於橋件11在X方向的一端面與和該橋件11相鄰之橋件11在X方向的一端面在X方向之間隔的5倍。

第3圖為本實施形態的電動機之定子的斜視圖。第3圖係顯示定子3的7個橋件11。作為場磁鐵的定子3除了具備底座部10及屬於齒部的橋件11外，還具備以磁性體構成的連結部12及螺栓14。連結部12係在作為齒部的橋件11的Y方向兩端部中，將在X方向互相面對且毗鄰的2個作為齒部之橋件11的端部彼此連結。

作為齒部的橋件11及連結部12係以複數片磁性鋼板9在Z方向層疊而成。再者，磁性鋼板9中，在由橋件11及連結部12所包圍的區域形成有孔槽式的狹槽13。磁性鋼板9係藉由使用衝壓機或放電加工機等進行機械加工將電磁鋼板等磁性鋼板形成橋件11、連結部12、及狹槽13。

螺栓14係穿過第4圖所示的螺栓孔部15而將連結部12和底座部10鎖緊。另外，螺栓14雖可為磁性體，但以非磁性體為佳。

第4圖為本實施形態電動機之定子的分解圖。第4圖中，係分解成定子3的底座部10及構成橋件11及連結部12的磁性鋼板9。連結部12具有屬於磁阻增大部15之朝Z方向貫通連結部12的螺栓孔部15。磁阻增大部15的X方向磁阻係大於連結部12中除屬於磁阻增大部之螺栓孔部15之外的部分在X方向的磁阻。

而且，底座部10形成有使複數片磁性鋼板9和底座部10一體化的螺栓孔部16。螺栓14係穿過螺栓孔部15、16，且鎖緊在設於配置在底座部10中磁性鋼板9 配置側之相反側之表面的未圖示裝置之螺孔。依此方式，使磁性鋼板9和底座部10鎖緊並一體化。另外，第3圖中，螺栓14雖係插入全部螺栓孔部15、16，但在不需要巨大鎖緊力時，螺栓14也可插入一部分的螺栓孔部15、16。

第5圖係從空隙側觀看本實施形態之電動機的定子的視圖。第6圖係從空隙側觀看本實施形態之電動機的定子在第5圖之B部分的放大圖。第6圖係第5圖之B部分虛線框內的放大圖。另外，為便於說明，第5圖及第6圖中未將螺栓14顯示。如第6圖所示，將連結部12的Y方向寬度設為Wa，將屬於磁阻增大部的螺栓孔部15的Y方向寬度設為Wc，且設為Wb=Wa-Wc，同時將磁性鋼板9的厚度(第4圖中Z方向之厚度)設為t，屬於齒部的橋件11的X方向寬度設為T時，具有t/2≦Wb≦T/3的關係。因此，連結部12中的X方向磁阻會大於藉連結部12連結的作為齒部之橋件11的Y方向磁阻。其理由容後陳述。

本實施形態之電動機101中，雖是和可動件2的6個可動件齒部8相對向地在定子3配置有5個橋件11，但也可為例如和可動件2之3個可動件齒部8相對向地配置定子3之2個橋件11等其他個數的組合。

茲說明有關本實施形態之電動機101在提升製造性方面的功效。首先，就作為本實施形態之電動機101的比較對象的電動機的第1比較例102加以說明。第7圖係作為本實施形態之比較對象的第1比較例之電動機的 斜視圖。第8圖係作為本實施形態之比較對象的第1比較例之電動機的垂直於Y方向的剖面圖。電動機的第1比較例102具備屬於場磁鐵的定子17及和本實施形態之電動機101相同的可動件2。定子17具備：屬於磁性體的背軛20；從背軛20朝空隙G方向突出之磁性體的突起部19；底座部23，配置在背軛20中和突起部19配置側之相反側之表面；夾具24，將沿著背軛20及底座部23的X方向與Z方向之面固定；及螺栓25，將夾具24及底座部23固定。

底座部23中形成有：螺孔21，從沿著X方向及Z方向之面沿著Y方向設置；及螺栓孔22，貫通於空隙G方向。突起部19及背軛20係由形成為凹凸狀的磁性鋼板18朝Y方向層疊而成。再者，複數片磁性鋼板18係藉由夾具24將背軛20的Y方向兩端之表面亦即沿著X方向及Z方向的表面加以挾制而固定成一體。夾具24則藉由螺栓25螺緊在設於底座部23的螺孔21而被鎖緊於底座部23。底座部23係由未圖示的螺栓穿過設在底座部23的螺栓孔22，而被鎖緊在組裝有電動機的第1比較例102的裝置。

依電動機的第1比較例102的方式，構成定子17的複數片磁性鋼板18朝Y方向層疊時，會需要對電動機的第1比較例102的特性非屬必要的如夾具24等將經層疊的磁性鋼板18固定的構件，或製作例如夾具24等構件的加工。因此，會因零件數增加或零件加工次數增加而導致成本增加。而且，會有固定夾具24等組裝步驟的增 加，而使組裝性惡化的課題。

接著，說明有關本實施形態之電動機101。為了解決電動機的第1比較例102的上述課題，本案發明人發明了不會使電動機的特性降低，可減少零件數，且可使組裝性提升的電動機101。本實施形態的電動機101中，螺栓14係穿過螺栓孔部15、16，且鎖緊在設於配置於底座部10中和磁性鋼板9配置側為相反側之表面之裝置的螺孔。亦即，電動機101的製造方法具備：第1步驟，將磁性鋼板9朝Z方向層疊，並形成屬於齒部的橋件11及連結部12；及第2步驟，將屬於齒部的橋件11及連結部12固定在底座部10。

藉由該製造方法，磁性鋼板9和底座部10得以鎖緊而予以一體化。因此，可在一個組裝步驟中進行磁性鋼板9的層疊以及磁性鋼板9、底座部10與裝置的一體化，組裝性能夠提升。

再者，本實施形態之電動機101中，無須在電動機的第1比較例102中固定複數片磁性鋼板18時所必須的夾具24。因此，本實施形態的電動機101中，可減少零件數。而且，可將底座部23中用來固定夾具24的螺孔21廢除，可減少螺孔21的加工工數。因而，可減少電動機101的成本。

電動機101的磁性鋼板9並不限於使用具有絕緣皮膜的磁性鋼板，也可使用不具絕緣皮膜的磁性鋼板。在此情況中，電動機101的成本可更為減少。

其次，就本實施形態之電動機101提升特性的功效加以說明。電動機的第1比較例102中，由於突起部19的存在，而在定子17中使屬於磁性體區域的突起部19和空氣區域沿X方向交替存在。因此，會產生驅動電動機的第1比較例102所需的磁導性變動。

另一方面，在本實施形態之電動機101的定子17的磁性鋼板9中以機械加工等設有朝X方向隔開間隔並列的狹槽13。因此，留存的橋件11能達到和電動機的第1比較例102之定子17的突起部19相同的效用。若將第2圖所示電動機101的剖面形狀和第8圖所示電動機的第1比較例102的剖面形狀加以比較，即可確認相同的凹凸形狀，可知橋件11係相當於突起部19。

如第8圖所示，形成有產生自可動件的磁通穿過橋件11，並經由底座部10通過相鄰的橋件11而返回可動件2的磁路。藉由產生自可動件2的磁通通過橋件11流經磁性鋼板9內而產生推力，使可動件2移動。而且，除了從可動件2依序通過橋件11、底座部10、橋件11而朝可動件2流動的磁通路徑以外，還形成有從橋件11流向連結部12之成為洩漏磁通之對推力沒有助益的磁通的路徑。因而，螺栓孔部15除了鎖緊磁性鋼板9及底座部10的作用外，也具有減少通過連結部12的洩漏磁通而使推力提升的功用。關於此點，將在下文中說明。

如第6圖所示，將連結部12的Y方向寬度設為Wa，磁阻增大部15的Y方向寬度設為Wc，並設為 為Wb=Wa-Wc。藉由在連結部12設置螺栓孔部15，屬於連結部12之實質磁通路徑且屬於磁路寬度的Wb就會窄縮。因此，連結部12的X方向磁阻即變得大於屬於齒部之橋件11的Y方向磁阻。磁路的磁阻R一般係以下式來定義。

R=1/(Aμr)‧‧‧(1)

式(1)中，1為磁路長度，A為垂直於磁路的剖面積，μr為磁性鋼板9的相對磁導率。

將n設為磁性鋼板9的片數，t設為屬於磁性鋼板9之層疊方向的Z方向厚度時，垂直於磁路的剖面積A係以下式表示。

A=Wa×n×t‧‧‧(2)

(2)式中，因連結部12之實質磁路的寬度Wb係小於Wa，故垂直於連結部12之X方向的剖面積A即小於不具螺栓孔部15時的剖面積。而且，剖面積A縮小時，連結部12的X方向磁阻係大於Wc=0時亦即不具有屬於磁阻增大部的螺栓孔部15時通過連結部12的X方向磁阻。亦即，連結部12具有朝Z方向貫通連結部12之屬於螺栓孔部15的磁阻增大部15。再者，磁阻增大部15的X方向磁阻係大於連結部12中磁阻增大部15以外的部分的X方向磁阻。因此，屬於流經連結部12的磁通的密度之磁通密度會增高。連結部12的磁通密度增高時，連結部12的相對磁導率μr即顯著降低，而達到和屬於空氣之相對磁導率值的1無差異的程度。

此外，由於連結部12的X方向磁阻係大於屬於齒部之橋件11的Y方向磁阻。因此，從橋件11流向可動件2的磁通會按經由連結部12流向可動件2之磁通的減少量而增加。從而，本實施形態中，可獲得不使推力特性降低的電動機101。

此外，磁性鋼板9使用方向性電磁鋼板的情況中，係令該方向性電磁鋼板的輥軋方向和電動機101的Y方向一致。此時，方向性電磁鋼板中，因輥軋方向的磁導率係大於和輥軋方向垂直之方向的磁導率，故通過連結部12的X方向磁阻會大於通過藉連結部12連結之橋件11的Y方向磁阻。因此，可使自連結部12返回可動件2的洩漏磁通再減少，讓電動機101的推力更為提升。

第9圖係從空隙側觀看本實施形態之電動機的定子的視圖。第9圖中的箭號係表示流過定子3之磁性鋼板9的循環電流ic。而且，螺栓孔部15也有減少流經定子3之磁性鋼板9的循環電流ic的作用。本實施形態之電動機101的定子3的磁性鋼板9中，會產生例如朝第9圖的箭號方向流動的循環電流ic，會將產生自可動件2的磁通抵消。該循環電流ic除了造成電動機101的損失外，還會成為減低可動件2之速度的制動力。

要減少該循環電流ic，以將連結部12分割俾將X方向磁通路徑切斷的作法最有效。然而，若將連結部12分割時，必須將橋件11朝X方向定位，且會增加組裝工數。

減少循環電流ic的其他方法尚有藉縮小循環電流ic之路徑寬度來加大循環電流ic之流動路徑電阻的方法。連結部12設有螺栓孔部15。藉該螺栓孔部15的存在，連結部12的Y方向寬度即可從Wa縮小為Wb。因此，連結部12之X方向電阻可增大，循環電流ic也可減少。

以上述方式，藉由連結部12的Y方向寬度從Wa變為Wb，可同時減少洩漏磁通及循環電流ic。連結部12的Y方向寬度Wb越減小，就可越減少洩漏磁通及循環電流ic。

另外，螺栓14為磁性體時，只要使連結部12的Y方向寬度Wb取代為連結部12的Y方向寬度Wb與螺栓14的Y方向寬度相加的寬度Wb’時的包含螺栓14之連結部12的X方向磁阻，大於屬於齒部之橋件11的Y方向磁阻即可。

另一方面，從機械強度的觀點而言，連結部12之Y方向寬度Wb係以磁性鋼板9厚度t之一半的t/2為下限。而且，為了使連結部12的磁通密度充分增加，可以橋件11之X方向寬度T的1/3作為上限。亦即，形成t/2≦Wb≦T/3。此外，因連結部12及橋件11的Z方向厚度係相同，故基於Wb≦T/3的關係，和連結部12的X方向垂直的剖面積會小於和橋件11的Y方向垂直的剖面積。因而，連結部12的X方向磁阻會大於藉連結部12連結之屬於齒部之橋件11的Y方向磁阻。

第10圖係本實施形態之電動機的第1變化例中垂直於Y方向的剖面圖。第10圖中，和本實施形態之電動機101的構成相同的構成，均附註相同的符號。再者，在第10圖中，電動機的第1變化例101a(亦稱為電動機101a)和本實施形態的電動機101之間有下述不同點。第10圖中，電動機的第1變化例101a具備：屬於場磁鐵之可動件3a；及屬於電樞之定子2a，隔著空隙G而和場磁鐵相對向，並對於可動件3a相對地移動。在電動機的第1變化例101a中，係藉可動件3a沿著X方向移動，使可動件3a與定子2a相對地移動。

亦即，在電動機的第1變化例101a中，可動件3a係作為場磁鐵，定子2a作為電樞。因此，在電動機的第1變化例101a中，可動件3a的作用與定子2a的作用在電動機101之構成中係互相調換。依此方式，可動件3a可擔負場磁鐵的作用，定子3a也可擔負電樞的作用。

第11圖為本實施形態之電動機的第2變化例中垂直於Y方向的剖面圖。第11圖中，電動機的第2變化例101b(亦稱為電動機101b)和本實施形態之電動機101有下述不同點。電動機的第2變化例101b具備：屬於場磁鐵之轉子3b；及屬於電樞的定子2b，隔著空隙G和場磁鐵相對向，且對於轉子3b相對地移動。電動機的第2變化例101b中，係藉由轉子3b旋轉移動，使轉子3b和定子2b相對地移動。

此處，係將作為場磁鐵的轉子3b對作為電 樞的定子2b相對旋轉的圓周方向設為X方向，從轉子3b朝向定子2b的徑向設為Z方向，和X方向及Z方向垂直的軸方向設為Y方向。

定子2b具備：定子芯部4b，由沿著X方向並列的12個分割芯部5b所構成；及12個線圈6，捲繞於各分割芯部5b。分割芯部5b具備：芯背7b；及定子齒部8b，從芯背7b朝空隙G突出。

屬於場磁鐵的轉子3b具備：旋轉軸26，具有和定子2b之軸心一致的軸心；底座部10b，延伸於X方向，且由圓環狀的磁性體所構成；及複數個屬於齒部的橋件11，從底座部10b朝Z方向突出，且由在X方向隔開間隔並列的磁性體所構成。底座部10b係固定於旋轉軸26的外周，且和旋轉軸26呈一體旋轉。此外，雖未圖示，惟轉子3b在橋件11的Y方向之兩端部還具備：連結部12，將在X方向互相面對且相鄰的2個橋件11之端部彼此間連結，且由磁性體構成；及螺栓14，穿過設在連結部12的螺栓孔部15，將連結部12和底座部10鎖緊。

相對於電動機101及電動機第1變化例101a等係為直線狀移動的線性馬達，本實施形態的電動機也可如電動機的第2變化例101b屬於轉子3b會進行旋轉的旋轉機。

本發明實施形態的電動機101、101a、101b中，形成有狹槽13的磁性鋼板9係朝Z方向層疊，且在連結部12設有螺栓孔部15。藉由該構成，不會使轉矩或 推力的特性降低，可減少電動機101、101a、101b的零件數以及加工次數。而且，可以提升電動機101、101a、101b的組裝性。

此外，連結部12的X方向磁阻係大於屬於齒部的橋件11的Y方向磁阻。因此，在本實施形態中，可獲得不會使推力特性降低的電動機101、101a、101b。

第12圖為用以實施本發明之實施形態1的電動機第3變化例之定子的斜視圖。第13圖為將第12圖的定子朝Z方向分解的圖示。第14圖為第12圖的B-B剖面圖。如圖所示，底座部10係由鋼板朝Z方向層疊所成。屬於場磁鐵的定子3除了底座部10、屬於齒部的橋件11之外，還具備由磁性體構成的連結部12及螺栓14。橋件11及連結部12可使用積層鋼板。另外，橋件11及連結部12也可非為積層鋼板。

接著，說明有關本實施形態之電動機第3變化例的功效。第14圖中顯示了X-Z平面的磁通流。磁通係依照可動件2相對於定子3的位置而進入橋件11或從橋件11流出。關於第14圖所示的點M，有流動的磁通由右往左流動的情形及由左往右流動的情形。隨著底座部10中磁通流動方向的變化，底座部10會產生渦電流。該渦電流會產生使流動至底座部10的磁通受到妨礙之磁通。因此，電動機的損失會增加。然而，底座部10係由鋼板朝Z方向層疊而成。藉此構成，可將點M中渦電流的流動遮斷，且可實現使因渦電流所導致的電動機損失減低之功效。

第15圖係用以實施本發明的實施形態1之電動機的第4變化例的定子的斜視圖。第16圖為第15圖的C-C剖面圖。如圖所示，底座部10係由鋼板朝X方向層疊而成。屬於場磁鐵的定子3除了具有底座部10及屬於齒部的橋件11之外，還具備由磁性體構成的連結部12及螺栓14。也可使用積層鋼板作為橋件11及連結部12。另外，橋件11及連結部12也可並非為積層鋼板。

其次，說明有關本實施形態之電動機的第4變化例的功效。第16圖顯示了X-Z平面中的磁通的流動。磁通會依照可動件2相對於定子3的位置，而進入橋件11或從橋件11流出。第16圖中所示的點L及點N中，流動的磁通有由下向上流動的情形及由上向下流動的情形。隨著底座部10中磁通流動方向的變化，會在底座部10產生渦電流。該渦電流會產生使流動至底座部10的磁通受到妨礙的磁通。因此，電動機的損失會增加。然而，底座部10係由鋼板朝X方向層疊而成。藉此構成，可將點L及點N中的渦電流之流動遮斷，可實現使因渦電流所導致的電動機損失減低之功效。

[實施形態2]

第17圖係用以實施本發明之實施形態2的電動機的第5變化例的定子的斜視圖。第18圖係從空隙側觀看本實施形態之電動機的第5變化例的定子的視圖。另外，第18圖中，為便於說明而未將螺栓14圖示。第17圖及第18圖中，電動機的第5變化例101c(亦稱為電動機101c)與實 施形態1之電動機101有下述不同點。電動機的第5變化例101c之定子3c的連結部12中，沿著X方向及Z方向之表面的垂直於Z方向的剖面形狀係形成以Y方向作為半徑的圓弧形。此外，如第18圖所示，相鄰的作為齒部之橋件11中，沿著Y方向的X方向的寬度之中心線彼此間所成的角度設為θ時，成為0°<θ≦90°。

第19圖係作為本實施形態之電動機的比較對象的第2比較例的電動機的定子的斜視圖。電動機的第2比較例102a中，電動機的第1比較例102的定子17之中沿著X方向及Z方向的突起部19以及背軛20之表面的垂直於Z方向的剖面形狀係形成以Y方向作為半徑的圓弧形。如第19圖所示，為了將相鄰突起部19間之溝槽的X方向的寬度於徑向固定，突起部19的X方向寬度必須朝屬於徑向的Y方向以輻射狀擴大。因此，會有磁性鋼板18的形狀種類不是1種，而是複數種的課題。

另一方面，如本實施形態那樣將磁性鋼板9朝Z方向層疊時，即使和電動機第2比較例102a之定子17的突起部19相當的橋件11的形狀係呈朝Y方向以輻射狀擴大的形狀，也只要將磁性鋼板9衝壓一次，即可形成橋件11、連結部12及狹槽13的形狀。而且，可減少磁性鋼板9的加工工數或減少零件數。因而，依照本實施形態之電動機的第5變化例101c的定子3c，要將沿著X方向及Z方向之連結部12的表面的形狀製造成曲線形彎曲面的形狀很容易。因此，也容易應用於可動件2以曲線狀移 動的用途。

依此方式，本實施形態之電動機的第5變化例101c係和實施形態1相同，不會使轉矩或推力等的推力特性降低，可減少零件數及減少加工工數，且可提升組裝性。

另外，本實施形態的電動機中，沿著X方向及Z方向之連結部12的表面的垂直於Z方向的剖面形狀並不限定於第17圖及第18圖的圓弧形狀，也可為自由式曲線。

[實施形態3]

第20圖係用以實施本發明之實施形態3的電動機的第6變化例之定子的斜視圖。第20圖中，電動機的第6變化例101d(亦稱為電動機101d)係與實施形態1的電動機101有下述不同點。本實施形態的定子3d之連結部12中設有熔接部27。層疊有複數片磁性鋼板9的積層鐵心係藉熔接部27固定成一體。亦即，連結部12的磁阻增大部係藉熔接而將連結部12與底座部10a緊固結合的熔接部27。再者，該積層鐵心與底座部10a係同樣藉熔接部27固定成一體。

第21圖係從空隙側觀看本實施形態之電動機的第6變化例的定子的視圖。第22圖係本實施形態之電動機的第6變化例的定子在第21圖之C-C線的剖面圖。如第21圖及第22圖所示，底座部10a中，貫通於Z方向的螺栓孔部16a係設在底座部10a的磁性鋼板9配置側之 表面。從第21圖觀看時，螺栓孔部16a係設在磁性鋼板9未接觸之狹槽13的區域內。底座部10a藉由該螺栓孔部16a及未圖示的螺栓而鎖緊於組裝電動機的第6變化例101d的裝置。

茲就本實施形態之電動機的第6變化例101d的功效加以說明。實施形態1之電動機101的定子3具備：磁性鋼板9；底座部10；螺栓孔部15，設在用以令裝置一體化之磁性鋼板9；及螺栓14，穿過設在底座部10之螺栓孔部16。因此，螺栓14的頭部會從連結部12向空隙G側凸出。因而，螺栓14的頭部有可能會碰觸到和定子3相對的可動件2。而且，為了避免和螺栓14的頭部碰觸而將空隙G擴大時，電動機101之特性有降低的顧慮。

因此，依本實施形態之電動機的第6變化例101d的定子3d的方式，透過以熔接部27將磁性鋼板9及底座部10a緊固結合，即可抑制螺栓14的頭部從連結部12向空隙G側凸出的情形。

此外，藉由將未圖示的螺栓穿過設在底座部10a的螺栓孔部16a，也可與組裝該電動機第6變化例101d的裝置一體化。

依此方式，本實施形態之電動機的第6變化例101d可和實施形態1同樣，不會使轉矩或推力等推力特性降低，可減少零件數量及加工工數，且能提升組裝性。

此外，底座部10a中設有較螺栓頭部更大徑的沉頭凹槽部分，以使螺栓頭部的Z方向高度低於底座部 10a中橋件11安裝面的Z方向高度。因此，螺栓頭部從底座部10a向空隙G側凸出的量可獲得抑制。而且，假使螺栓頭部從底座部10a凸出時，也可藉由將橋件11的Z方向高度加高，使其高於凸出的螺栓頭部的Z方向高度，從而防止螺栓頭部自橋件11的Z方向高度向空隙G側凸出。

再者，實施形態1之電動機101的定子3中，設在連結部12之螺栓孔部15的空間必須確保。因此，連結部12的Y方向寬度Wa必須設得很大。相對於此，本實施形態之電動機第6變化例101d的定子3d中，連結部12係藉熔接部27固定。在連結部12中熔接部27的直徑係藉點熔接等設定成小於螺栓孔部15的直徑。因此，採用熔接部27時的連結部12的Y方向寬度Wa可設成小於採用螺栓孔部15時的連結部12的Y方向寬度Wa。而且，可減少磁性鋼板9的使用量亦即成本。

[實施形態4]

第23圖係用以實施本發明實施形態4之電動機的第7變化例的定子的分解斜視圖及斜視圖。第24圖係本實施形態之電動機的第7變化例的定子在第23圖的D-D線的剖面圖。第25圖係從空隙側觀看本實施形態之電動機的第7變化例的定子的視圖。第23圖上半部的圖示係為電動機的第7變化例101e(亦稱為電動機101e)之定子3e的分解斜視圖。第23圖下半部的圖示為電動機的第7變化例101e之定子3e的斜視圖。如第23圖、第24圖及第25圖所示，電動機的第7變化例101e與實施形態1的電動機101有下 述不同點。

本實施形態之電動機第7變化例101e之定子3e的連結部12設有鉚壓部31。亦即，連結部12的磁阻增大部係屬於藉鉚壓而將連結部12與底座部10b緊固結合的鉚壓部31。此處所稱的鉚壓係為使層疊的磁性鋼板9中經塑性變形的部分彼此間嵌合，而將磁性鋼板9彼此間緊固結合的方法。此外，底座部10b係由未形成有狹槽13的磁性鋼板9b所構成。定子3e中，形成有狹槽13的磁性鋼板9a係位在空隙G側，未形成有狹槽13的磁性鋼板9b則位在組裝電動機第7變化例101e的裝置側。屬於底座部10b的磁性鋼板9b設有用以將底座部10b與裝置固定的螺栓孔部16b。藉由將未圖示的螺栓穿過螺栓孔部16b，即可將底座部10b鎖緊於裝置。

茲就本實施形態4之發明的功效加以說明。實施形態1至3的電動機101至101d中，係藉螺栓14或熔接部27使層疊的磁性鋼板9固定成一體。另一方面，本實施形態之電動機的第7變化例101e中，係藉鉚壓部31使層疊的磁性鋼板9一體化。

依此方式，本實施形態之電動機的第7變化例101e即和實施形態1同樣，不會使轉矩或推力等推力特性降低，可使零件數量及加工工數減少，且能夠提升組裝性。

再者，實施形態1及2中，可抑制螺栓14與可動件2的碰觸，及空隙G的Z方向長度的擴大。而且， 可減少實施形態3中的熔接部27所需的製作步驟的工數。再者，由於可使用連續衝模作為磁性鋼板9的衝製模具而將鉚壓步驟自動化，故定子3e的組裝性得以提升。還有，因使用未形成有狹槽13的磁性鋼板9b作為底座部10b，故可運用相同的磁性鋼板材料。從而，得以實現零件數量的減少及成本的降低。

第26圖係用以實施本發明之實施形態4的電動機第8變化例之定子的斜視圖。第27圖係從空隙側觀看本實施形態之電動機的定子時第26圖所示E部分的放大圖。第28圖係用以實施本發明之實施形態4的電動機第9變化例之定子的斜視圖。第29圖係從空隙側觀看本實施形態之電動機第9變化例的定子時第28圖所示F部分的放大圖。如圖所示，作為場磁鐵的定子3係除了底座部10及作為齒部的橋件11之外，還具備由磁性體構成的連結部12。而且，連結部12中具備了具有小於連結部寬度Wa之Y方向寬度Wb的薄壁部32。從連結部寬度Wa扣除薄壁部寬度Wb所得的寬度Wc即為本實施形態之磁阻增大部的寬度。亦即，設連結部12的Y方向寬度為Wa，磁阻增大部的Y方向寬度為Wc時，係呈Wa>Wc的關係。

第26圖中，橋件11、連結部12、薄壁部32係由磁性鋼板9層疊於Z方向而形成。另外，橋件11、連結部12、薄壁部32也可為一體式構造。此外，第27圖中，磁阻增大部係呈剖面長方形，但如第28圖及第29圖所示，磁阻增大部也可呈剖面半圓形。又，磁阻增大部也 可呈剖面三角形。

茲就本實施形態4之電動機第8變化例及第9變化例的功效加以說明。為了加大連結部12的磁阻，可考慮將連結部寬度Wa減小。然而，連結部寬度Wa減小時，連結部12的強度會降低。因而，本實施形態中，不是將連結部12整個縮小，而是藉由只將連結部12的一部分寬度減小，即可謀求連結部12的強度維持及磁阻的增大等兩項要求。

[實施形態5]

第30圖為用以實施本發明之實施形態5的電動機的第10變化例之定子的斜視圖。第31圖係從空隙側觀看本實施形態之電動機第10變化例的定子的視圖。如第30圖及第31圖所示，電動機的第10變化例101f(亦稱為電動機101f)與實施形態1之電動機101有下述不同點。

本實施形態之電動機的第10變化例101f之定子3f的橋件11中，形成有使Y方向的任一方端部和連結部12分開的橋件前端狹槽35。結果，橋件11之Y方向一端及另一端的任一方可藉橋件前端狹槽35而自連結部12切離，並朝Y方向分開。第30圖及第31圖中，橋件前端狹槽35係按每個X方向並列的橋件11而配置在橋件11的Y方向一端及另一端交互更替的位置。

另外，橋件前端狹槽35也可按X方向並列的2個橋件11，或按X方向並列的3個橋件11，而配置在橋件11的Y方向一端及另一端交互更替的位置。

此外，第30圖及第31圖中，磁性鋼板9與底座部10係藉由螺栓14穿過連結部12的螺栓孔部15而固定。亦即，磁阻增大部係作為螺栓孔部15。另外，磁阻增大部也可為實施形態3的熔接部27或是實施形態4的鉚壓部31。

茲就本實施形態之電動機的第10變化例101f的功效加以說明。實施形態1至4的電動機101至101e中，連結部12設有螺栓孔部15、熔接部27或者鉚壓部31，而連結部12的磁路寬度為Wb且小於連結部12的Y方向寬度Wa。因此，流到連結部12的漏洩磁通會減少。

本實施形態之電動機第10變化例101f中，係在橋件11的Y方向一端及另一端的任一方形成有橋件前端狹槽35。而且，橋件11係自連結部12朝Y方向分開。藉此構成，可使流到連結部12之磁通的對應磁阻較實施形態1至4之電動機101至101e的磁阻增加更多。因而，相較於實施形態1至4的電動機101至101e，電動機第10變化例101f可將自連結部12流向可動件2的漏洩磁通減少。

還有，電動機之第10變化例101f中，藉由設置橋件前端狹槽35，循環電流ic的對應電阻會增加。因此，相較於實施形態1至4中電動機101至101e，電動機第10變化例101f中可減少因循環電流ic所導致的損失。

由上述可知，本實施形態之電動機第10變 化例101f中，藉由在橋件11之Y方向一端及另一端的任一方形成橋件前端狹槽35，且使橋件11自連結部12朝Y方向分開，相較於實施形態1至4的漏洩磁通及循環電流ic，可使漏洩磁通及循環電流ic更為減少。

依此方式，本實施形態之電動機第10變化例101f即和實施形態1同樣，不會使轉矩或推力等推力特性降低，可降低零件數量及加工工數，且能提升組裝性。

[實施形態6]

第32圖係用以實施本發明之實施形態6的電動機的第11變化例之定子的斜視圖。第33圖係從空隙側觀看本實施形態之電動機的第11變化例的定子的視圖。如第32圖及第33圖所示，電動機的第11變化例101g係和實施形態1的電動機101有下述不同點。

本實施形態之定子3g的形狀係使實施形態1之狹槽13延長至Y方向一端的連結部12，且不具有該狹槽13之Y方向一端之連結部12。結果，係按沿X方向並列的每個狹槽13，將狹槽13之Y方向一端及另一端的連結部12的其中一方保留。第32圖及第33圖中，狹槽13之Y方向一端及另一端的連結部12係按沿X方向並列的每個狹槽13配置於交互更替的位置。

另外，狹槽13之Y方向一端及另一端的連結部12也可按沿X方向並列的每2個狹槽13，或按沿X方向並列的每3個狹槽13配置在交互更替的位置。

而且，所有的連結部12也可配置在狹槽13 之Y方向的一端或另一端。另外，連結部12係以各自配置於狹槽13之Y方向的一端及另一端較理想。

此外，第32圖及第33圖中，磁性鋼板9與底座部10係用穿過連結部12之螺栓孔部15的螺栓14固定。亦即，磁阻增大部係作為螺栓孔部15。另外，磁阻增大部也可為實施形態3的熔接部27或實施形態4的鉚壓部31。

茲就本實施形態之電動機的第11變化例101g的功效加以說明。

本實施形態之電動機的第11變化例101g中，定子3g係呈狹槽13之Y方向的一端及另一端任一方不具連結部12的形狀。藉此構成，可使流通至連結部12之磁通的對應磁阻相較於實施形態1至4之電動機101至101e的磁阻更為增加。因而，相較於實施形態1至4的電動機101至101e，電動機的第11變化例101g可使自連結部12流向可動件2的漏洩磁通減少。

更且，電動機的第11變化例101g中，藉由定子3g的形狀不在狹槽13之Y方向的一端及另一端任一方具備連結部12，可使循環電流ic的對應電阻增加。因此，相較於實施形態1至4的電動機101至101e，電動機的第11變化例101g中因循環電流ic所導致的損失得以減少。

如上所述，本實施形態之電動機的第11變化例101g中，定子3g係呈在狹槽13之Y方向一端不具 備連結部12的形狀。藉此構成，和實施形態5的電動機的第10變化例101f同樣地，可使漏洩磁通及循環電流ic較實施形態1至4更為減少。

再者，實施形態5之電動機的第10變化例101f中，藉由將橋件11之Y方向一端及另一端的其中一方自連結部12切離分開，可使流通於橋件11之磁通的對應磁阻及流通於橋件11之循環電流ic的對應電阻增加。因此，電動機第10變化例101f中，漏洩磁通及循環電流得以減少。

然而，實施形態5之電動機的第10變化例101f中，狹槽13之Y方向一端及另一端的其中一方之連結部12係藉螺栓等鎖緊在底座部10。因此，電動機的第10變化例101f中，橋件11的強度會降低。特別是，橋件11的Y方向長度較長時，因自可動件2產生的磁通所導致的空隙G方向之磁吸力會作用在橋件11，使橋件11之Y方向的一端或另一端會有朝可動件2之Z方向撓曲而有造成橋件11干擾可動件2之虞。

另一方面，依本實施形態之電動機的第11變化例101g的方式，連繫橋件11之Y方向兩端的連結部12係固定於底座部10。因此，相較於實施形態5的電動機第10變化例101f，電動機第11變化例101g的橋件11之強度能夠提升。從而，橋件11之Y方向的一端或另一端不會向可動件2的Z方向撓曲，無橋件11干擾可動件2之虞。

依此方式，本實施形態電動機的第11變化例101g係和實施形態1同樣，不會使轉矩或推力等推力特性降低，可獲得零件數量降低及加工工數降低的功效，且可提升組裝性。

Claims (12)

1. 一種電動機，具備：場磁鐵；及電樞，隔著空隙和前述場磁鐵相對向，且對於前述場磁鐵相對地移動，將前述電樞對於前述場磁鐵相對地移動的方向設為X方向，自前述場磁鐵朝向前述電樞的方向設為Z方向，垂直於前述X方向及前述Z方向的方向設為Y方向時，前述場磁鐵具備：底座部，延伸於前述X方向，且由磁性體構成；複數個齒部，自前述底座部朝前述Z方向突出，在前述X方向隔開間隔並列，且由磁性體構成；及連結部，在前述齒部的前述Y方向端部中，將在前述X方向互相面對的2個前述齒部之端部彼此連結，且由磁性體構成，前述連結部的前述X方向磁阻係大於藉前述連結部連結的前述齒部的前述Y方向磁阻。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電動機，其中，前述底座部係由複數片磁性鋼板朝前述Z方向或前述Y方向層疊而形成。
3. 如申請專利範圍第1項所述之電動機，其中，前述齒部及前述連結部係由複數片磁性鋼板朝前述Z方向層疊而形成。
4. 如申請專利範圍第2或3項所述之電動機，其中，前述連結部具有磁阻增大部，前述磁阻增大部的前述X方向磁阻係大於前述連結部中前述磁阻增大部以外部分的前述X方向磁阻。
5. 如申請專利範圍第4項所述之電動機，其中，前述磁阻增大部為朝前述Z方向貫通前述連結部的孔部。
6. 如申請專利範圍第5項所述之電動機，其中，前述場磁鐵更具備穿過前述孔部將前述連結部與前述底座部鎖緊的螺栓。
7. 如申請專利範圍第4項所述之電動機，其中，前述磁阻增大部係為藉熔接將前述連結部與前述底座部緊固結合的熔接部。
8. 如申請專利範圍第4項所述之電動機，其中，前述磁阻增大部係為藉鉚壓將前述連結部與前述底座部緊固結合的鉚壓部。
9. 如申請專利範圍第4項所述之電動機，其中，設前述連結部的前述Y方向之寬度為Wa，前述磁阻增大部的前述Y方向之寬度為Wc時，其關係為Wa>Wc。
10. 如申請專利範圍第9項所述之電動機，其中，設Wb=Wa-Wc，前述磁性鋼板的厚度設為t，前述齒部的前述X方向的寬度設為T時，其關係為t/2≦Wb≦T/3。
11. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之電動機，其中，相鄰的前述齒部中，沿前述Y方向的中心線彼此間所成的角度設為θ時，具0°<θ≦90°的關係。
12. 一種電動機之製造方法，係為申請專利範圍第3項所述之電動機的製造方法，具備：第1步驟，將前述磁性鋼板朝前述Z方向層疊形成前述齒部及前述連結部；及第2步驟，將前述齒部及前述連結部固定在前述底座部。