JP6611966B2 - Electric motor and manufacturing method thereof - Google Patents
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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。 The present invention relates to an electric motor including a field and an armature, and a method for manufacturing the electric motor.
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。 In recent years, there has been an increasing demand for high speed and high precision positioning for actuators used in conveying devices in machine tool table feeders and semiconductor manufacturing apparatuses. For this reason, linear motors are often used for actuators such as machine tools and semiconductor manufacturing apparatuses.
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。 Further, the linear motor is driven by direct drive that directly drives the apparatus without using a transmission. For this reason, the linear motor has a short time response without a decrease in rigidity due to the backlash of the ball screw, compared to a drive system that converts the rotation mechanism into a linear motion by combining a rotary servo motor and a ball screw. realizable. Therefore, the positioning operation of the apparatus with high speed, high acceleration and high accuracy is possible by the linear motor.
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）。 A conventional linear motor includes a stator that is a field, and a mover that is an armature that faces the stator with a certain gap and moves relative to the stator. A coil is wound around each tooth of a core made of a magnetic material. The stator is composed of an iron core in the shape of a protrusion and a base that supports the protrusion. Due to the presence of the protruding iron core in the stator, the magnetic region and the air region are alternately arranged in the moving direction of the mover in the stator. This stator configuration realizes permeance fluctuations necessary for driving the motor. So far, a structure that can realize various permeance fluctuations has been reported (see, for example, Patent Document 1).
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。
In
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。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to obtain an electric motor that does not deteriorate thrust characteristics and a method for manufacturing the electric motor.
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。 The electric motor according to the present invention includes a field and an armature that faces the field through the air gap and moves relative to the field, and the armature moves relative to the field. Is the X direction, the direction from the field to the armature is the Z direction, and the direction perpendicular to the X direction and the Z direction is the Y direction, the field is a base made of a magnetic material that extends in the X direction. Two teeth portions projecting in the Z direction from the base portion, arranged in the X direction with a gap in the X direction, and two teeth portions facing in the X direction at the end portions in the Y direction of the teeth portions Connecting the parts and projecting in the Z direction from the base part, and comprising a connecting part made of a magnetic material, the X direction magnetoresistance in the connecting part is the Y direction in the teeth part connected by the connecting part. much larger than the magnetic reluctance coupling portion magnetoresistive increase The magnetoresistance in the X direction of the magnetic resistance increasing portion is larger than the magnetic resistance in the X direction in the connecting portion excluding the magnetic resistance increasing portion, and the magnetoresistance increasing portion is in the Z direction in which the armature is generated. the electrical resistance of the circulating current flows path for generating the connecting portion by the magnetic flux, coupling portion you greater than the electrical resistance of the circulating current flows path when no magnetic resistance increasing unit.
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。 In addition, the manufacturing method according to the present invention includes a first step of laminating magnetic steel sheets in the Z direction to form the tooth portion and the connecting portion, and a second step of fixing the tooth portion and the connecting portion to the base portion. It is a thing.
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。 In the electric motor configured as described above, it is possible to obtain an electric motor that does not deteriorate the thrust characteristics and a method for manufacturing the electric motor.
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。Hereinafter, preferred embodiments of an electric motor according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view showing an electric motor according to
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。
The
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。
Further, the
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。
Moreover, although the needle |
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。
In FIG. 2, the
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。
FIG. 3 is a perspective view of the stator of the electric motor according to the present embodiment. FIG. 3 shows seven
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。
The
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。
The
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。
FIG. 4 is an exploded view of the stator of the electric motor according to the present embodiment. In FIG. 4, the
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。
Further, the
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。
FIG. 5 is a view of the stator of the electric motor according to the present embodiment as viewed from the air gap side. FIG. 6 is an enlarged view of a portion B in FIG. 5 when the stator of the electric motor according to the present embodiment is viewed from the gap side. FIG. 6 is an enlarged view of the inside of the dotted line frame in B part of FIG. 5 and 6, the
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。
In the
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。
From here, the effect of improving the manufacturability of the
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。
A
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。
When a plurality of
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。
Next, the
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。
By this manufacturing method, the
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。
Moreover, in the
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。
The
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。
Next, the effect of improving the characteristics of the
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。
On the other hand, the
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。
As shown in FIG. 8, a magnetic path is formed in which the magnetic flux generated from the mover passes through the
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。As shown in FIG. 6, the width in the Y direction of the connecting
R = 1 / (Aμr) (1)
In the formula (1), l is the length of the magnetic path, A is the cross-sectional area perpendicular to the magnetic path, and μr is the relative permeability of the
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）When n is the number of
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。
In Formula (2), since Wb, which is the substantial magnetic path width of the connecting
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。
Further, the magnetic resistance in the X direction in the connecting
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。
Further, when a grain-oriented electrical steel sheet is used as the
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。
FIG. 9 is a view of the stator of the electric motor according to the present embodiment as viewed from the air gap side. The arrows in FIG. 9 represent the circulating current ic flowing through the
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。
In order to reduce the circulating current ic, it is most effective to divide the connecting
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。
As another method of reducing the circulating current ic, there is a method of increasing the electrical resistance of the path through which the circulating current ic flows by reducing the width of the path of the circulating current ic. The connecting
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。
As described above, when the width of the connecting
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。
When the
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。
On the other hand, from the viewpoint of mechanical strength, the lower limit of the width Wb in the Y direction of the connecting
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。
FIG. 10 is a cross-sectional view perpendicular to the Y direction in the first modification of the electric motor according to the present embodiment. In FIG. 10, the same code | symbol is allocated to the structure same as the structure of the
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。
That is, in the
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。
FIG. 11 is a cross-sectional view perpendicular to the Y direction in the second modification of the electric motor according to the present embodiment. In FIG. 11, the
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。
Here, the circumferential direction in which the
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。
The
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。
The
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。
The electric motor in the present embodiment is a linear motor that moves linearly as in the
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。
In the
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。
Further, the magnetic resistance in the X direction in the connecting
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。
FIG. 12 is a perspective view of a stator of a third modification of the electric motor according to
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。
Next, the effect of the third modification of the electric motor in the present embodiment will be described. FIG. 14 shows the flow of magnetic flux in the XZ plane. Magnetic flux enters or exits the
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。
FIG. 15 is a perspective view of a stator of a fourth modification example of the electric motor according to
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。
Next, effects of the fourth modification example of the electric motor according to the present embodiment will be described. FIG. 16 shows the flow of magnetic flux in the XZ plane. Magnetic flux enters or exits the
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。
FIG. 17 is a perspective view of a stator of a fifth modification example of the electric motor according to
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。
FIG. 19 is a perspective view of the stator of the electric motor of the second comparative example that is a comparison of the electric motors in the present embodiment. In the second comparative example 102a of the electric motor, the cross-sectional shape perpendicular to the Z direction of the surface of the
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。
On the other hand, when the
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。
As described above, the
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。
In addition, the cross-sectional shape perpendicular | vertical to the Z direction of the surface of the
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。
FIG. 20 is a perspective view of a stator of a sixth modification example of the electric motor according to
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。
FIG. 21 is a view of the stator of the sixth modification of the electric motor according to the present embodiment as viewed from the gap side. 22 is a cross-sectional view of the stator of the sixth modification of the electric motor according to the present embodiment, taken along the line CC in FIG. As shown in FIGS. 21 and 22, the
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。
From here, the effect of the
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。
Therefore, as in the
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。
Moreover, it is also possible to integrate with the apparatus in which the
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。
As described above, the
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。
In addition, the
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。
Further, in the
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。Embodiment 4 FIG.
FIG. 23 is an exploded perspective view and a perspective view of a stator of a seventh modified example of the electric motor according to Embodiment 4 for carrying out the present invention. 24 is a DD cross-sectional view of the stator of the seventh modified example of the electric motor according to the present embodiment, taken along line DD in FIG. FIG. 25 is a view of the stator of the seventh modified example of the electric motor according to the present embodiment as viewed from the air gap side. The upper half of FIG. 23 shows an exploded perspective view of the
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。
A
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。
From here, the effect of the invention of the fourth embodiment will be described. In the
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。
As described above, the
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。
Further, in
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。
FIG. 26 is a perspective view of a stator of an eighth modification example of the electric motor according to Embodiment 4 for carrying out the present invention. FIG. 27 is an enlarged view of a portion E shown in FIG. 26 when the stator of the motor according to the present embodiment is viewed from the air gap side. FIG. 28 is a perspective view showing a stator of a ninth modified example of the electric motor according to Embodiment 4 for carrying out the present invention. FIG. 29 is an enlarged view showing a portion F shown in FIG. 28 when the stator of the ninth modified example of the electric motor according to the present embodiment is viewed from the air gap side. As shown in the figure, the
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。
In FIG. 26, the
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。
From here, the effect of the 8th modification and the 9th modification of the electric motor in this Embodiment 4 is demonstrated. In order to increase the magnetic resistance in the connecting
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。Embodiment 5 FIG.
FIG. 30 is a perspective view of a stator of a tenth modified example of the electric motor according to Embodiment 5 for carrying out the present invention. FIG. 31 is a view of the stator of the tenth modified example of the electric motor according to the present embodiment as viewed from the air gap side. As shown in FIGS. 30 and 31, the
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。
In the
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。
The bridge tip slit 35 is arranged at a position where one end and the other end of the
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。
30 and 31, the
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。
From here, the effect of the
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。
In the
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。
Furthermore, in the
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。
As described above, in the
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。
As described above, the
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。
FIG. 32 is a perspective view of a stator of an eleventh modified example of the electric motor according to
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。
In the
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。
The connecting
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。
All of the connecting
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。
32 and 33, the
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。
From here, the effect of the
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。
In the
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。
Furthermore, in the eleventh modified example 101g of the electric motor, the
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。
As described above, in the
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。
Further, in the
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。
However, in the
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。
On the other hand, as in the
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。
As described above, the
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。
2 mover (armature), 2a stator (armature), 2b stator (armature), 3, 3c, 3d, 3e, 3f, 3g stator (field), 3a mover (field), 3b Rotor (field), 4 Movable core, 4b Stator core, 5, 5b Split core, 6 Coil, 7, 7b Core back, 8 Movable teeth, 8b Stator teeth, 9, 9a, 9b
Claims (12)
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、かつ前記ベース部から前記Ｚ方向に突出し、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く、
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く、
前記磁気抵抗増大部は、前記電機子が発生する前記Ｚ方向の磁束によって前記連結部に発生する循環電流が流れる経路の電気抵抗を、前記連結部が前記磁気抵抗増大部を有しない場合における前記循環電流が流れる経路の電気抵抗よりも大きくする電動機。 With field,
An armature that is opposed to the field via a gap and moves relative to the field,
The direction in which the armature moves relative to the field is the X direction, the direction from the field to the armature is the Z direction, and the direction perpendicular to the X direction and the Z direction is the Y direction. When
The field is
A base portion extending in the X direction and made of a magnetic material;
A plurality of teeth formed of a magnetic body protruding from the base portion in the Z direction and arranged at intervals in the X direction;
A connecting portion made of a magnetic material, connecting the ends of the two teeth facing each other in the X direction at the end in the Y direction of the teeth, and projecting in the Z direction from the base; Comprising
The magnetic resistance of the X-direction in the connecting portion is much larger than the magnetic resistance in the Y direction in the tooth part connected by the connecting portion,
The connecting part has a magnetic resistance increasing part,
The magnetic resistance in the X direction of the magnetic resistance increasing portion is larger than the magnetic resistance in the X direction of the portion excluding the magnetic resistance increasing portion in the connecting portion,
The magnetic resistance increasing unit is configured to determine an electric resistance of a path through which a circulating current generated in the connecting unit flows due to the Z-direction magnetic flux generated by the armature, and the connecting unit does not include the magnetic resistance increasing unit. motor you greater than the electrical resistance of a path circulating current flows.
Ｗａ＞Ｗｃである請求項１から請求項７までの何れか一項に記載の電動機。 When the width in the Y direction of the connecting portion is Wa and the width in the Y direction of the magnetoresistive increasing portion is Wc,
The electric motor according to any one of claims 1 to 7 is Wa> Wc.
ｔ／２≦Ｗｂ≦Ｔ／３である請求項８に記載の電動機。 When Wb = Wa−Wc, the thickness of the magnetic steel plate of the connecting portion is t, and the width of the teeth portion in the X direction is T.
The electric motor according to claim 8 , wherein t / 2 ≦ Wb ≦ T / 3.
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く、
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く、
前記磁気抵抗増大部は、前記電機子が発生する前記Ｚ方向の磁束によって前記連結部に発生する循環電流を低減する電動機。 With field,
An armature that is opposed to the field via a gap and moves relative to the field,
The direction in which the armature moves relative to the field is the X direction, the direction from the field to the armature is the Z direction, and the direction perpendicular to the X direction and the Z direction is the Y direction. When
The field is
A base portion extending in the X direction and made of a magnetic material;
A plurality of teeth formed of a magnetic body protruding from the base portion in the Z direction and arranged at intervals in the X direction;
The end portion of the teeth portion in the Y direction includes a connecting portion configured by connecting the ends of the two tooth portions facing in the X direction with a magnetic body,
The magnetic resistance in the X direction in the connecting portion is larger than the magnetic resistance in the Y direction in the teeth portions connected by the connecting portion,
The connecting part has a magnetic resistance increasing part,
The magnetic resistance in the X direction of the magnetic resistance increasing portion is larger than the magnetic resistance in the X direction of the portion excluding the magnetic resistance increasing portion in the connecting portion,
The magnetic resistance increasing unit is an electric motor that reduces circulating current generated in the coupling unit by the Z-direction magnetic flux generated by the armature.
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。 When the angle formed by the center lines along the Y direction in the adjacent tooth portions is θ,
0 ° <motor according to any one of claims 1 to 10 is θ ≦ 90 °.
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。 It is a manufacturing method of the electric motor according to claim 3,
A first step of laminating the magnetic steel plates in the Z direction to form the teeth portion and the connecting portion;
And a second step of fixing the teeth portion and the connecting portion to the base portion.
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