专利名称：线性电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及例如精密定位装置等所使用的线性电机。
背景技术：
以往，线性电机是切开旋转电机并以直线状展开的构造，由以下部件构成构成具有电枢绕组的电磁铁的定子；与该定子隔开微小空隙并能够相对移动地被支承机构支承的具有永磁铁的动子。由此，在电磁铁即定子和具有永磁铁的动子之间，大的磁吸引力通过磁通进行作用，导致动子的支承机构的负担大，为了谋求提高支承机构的强度，装置整体变得大型化并变重。因此，出现了如下的线性电机为抵消磁吸引力以抑制装置的大型化，通过交替地配置第一极性的磁极和第二极性的磁极来抵消磁吸引力，所述第一极性的磁极形成第一相对部，所述第二极性的磁极形成具有与该第一相对部相反方向的磁吸引力的第二相对部。专利文献I记载了抵消磁吸引力的以往的线性电机。现有技术文献专利文献I :日本特开2001-28875号公报(0006、0007段，图I、图2等)专利文献2 :日本特开2006-320035号公报(0009、0024段，图I、图5等)
发明内容
发明要解决的课题在专利文献I的线性电机中，由于能够抵消磁吸引力，所以能够使动子变薄，从而能够实现轻量化。但是，由于动子变薄，所以恐怕会因截面模量的减少而导致动子强度降低。作为解决该问题的方法，公开了下述的专利文献2。专利文献2记载了一种线性电机，在隔着空隙地与动子的永磁铁表面背面这两面相对的定子的电枢齿上配置有狭缝槽，动子的永磁铁具有能够在该定子的电枢齿的狭缝槽内沿着该狭缝槽移动并由非磁性材料构成的凸部件。但是，对于专利文献2的、永磁铁具有在定子即电枢齿的狭缝槽内移动的非磁性材料的凸部件的动子而言，由于非磁性材料被配置在磁路中，所以存在磁阻增加的问题。另外，由于在动子的长度方向即行进方向上设置有凸部件，所以该凸部件变大(例如，2、3m长度的凸部件)，设计和制作变得困难。另一方面，与专利文献2不同，在采用通过使上述的动子厚度增加来提高动子的刚性这种方法的情况下，由于定子的电枢齿间的间隔增加，所以存在如下问题因间隔空间的存在而导致磁阻增加、磁通密度降低。本发明鉴于上述状况而作出，其目的是提供一种线性电机，即使提高刚性也具有优良的磁特性，能够减少磁铁数量并具有高刚性且难以挠曲的动子。本发明的技术方案I的线性电机具有推力产生机构，在该推力产生机构中，电枢具有电枢铁心及卷绕在该电枢铁心的磁极齿周围的电枢绕组，动子具有永磁铁，所述电枢和所述动子能够相对移动，所述电枢铁心具有以隔着空隙地与所述永磁铁的一侧及另一侧的两表面分别相对的方式配置的两侧的所述磁极齿；连接所述两侧的磁极齿的磁心，在多个所述电枢铁心配置有共用的电枢绕组，所述线性电机的特征在于，所述动子具有所述永磁铁和高磁导率部件。发明的效果根据本发明的技术方案I的线性电机，能够实现一种线性电机，即使提高刚性也具有优良的磁特性，能够减少磁铁数量并具有高刚性且难以挠曲的动子。
图I是表示本发明实施方式I的线性电机的电枢铁心的立体图。图2是表示在排列设置有2个图I的电枢铁心的结构中设置了电枢绕组而形成的电枢单元的沿图I的A-A线的剖视图。图3A是表不由具有闻磁导率部件及永磁铁的多个动子构成部件和梯子状的动子保持部件构成的动子的立体图。图3B是表示将具有高磁导率部件及永磁铁的多个动子构成部件嵌入动子保持部件的孔中进行组装的组装工序的立体图。图4是表不实施方式I的推力产生机构的线性电机的一部分的立体图。图5是沿图4的B-B线的剖视图。图6是表示实施方式I的变形例I的在永磁铁的上下表面设置有长方体的高磁导率部件的状态的立体图。图7是表不实施方式I的变形例2的在永磁铁的上下表面设置有宽度比磁铁的宽度窄的长方体的高磁导率部件的状态的立体图。图8A是表示实施方式I的变形例3的在永磁铁的上下表面设置有横截面呈梯形的高磁导率部件的状态的立体图。图8B是表示实施方式I的变形例4的在永磁铁的上下表面设置有凸型的高磁导率部件的状态的立体图。图9是表示实施方式I的变形例5的在永磁铁的上下表面设置有具有台阶形状的高磁导率部件的状态的立体图。图IOA是表示实施方式I的变形例6的在永磁铁的上下表面以相对于磁极齿倾斜的形状设置有高磁导率部件的例子的立体图。图IOB是表示实施方式I的变形例7的在永磁铁的上下表面以相对于磁极齿倾斜的形状设置有高磁导率部件的例子的立体图。图IOC是表示实施方式I的变形例8的在永磁铁的上下表面以相对于磁极齿倾斜的形状设置有高磁导率部件的例子的立体图。图IlA是表示由实施方式I的具有各种形状的高磁导率部件和永磁铁构成的动子构成部件的例子的立体图。图IlB是表示由实施方式I的具有各种形状的高磁导率部件和永磁铁构成的动子构成部件的例子的立体图。
图IlC是表示由实施方式I的具有各种形状的高磁导率部件和永磁铁构成的动子构成部件的例子的立体图。图12A是表示实施方式2的动子的组装工序的立体图。图12B是表示实施方式2的已组装的动子的立体图。图13是表不实施方式3的具有由两个永磁铁、被两个永磁铁夹持的高磁导率部件和动子保持部件构成的动子的电枢单元的纵剖视图。图14是表示实施方式3的变形例I的在长的平板状的高磁导率部件的上下表面设置有永磁铁的例子的立体图。图15A是表示实施方式3的变形例I的通过机械方式固定动子的部件的例子的立体图。图15B是表示实施方式3的变形例I的由与-形动子保持部件成为一体的平板的高磁导率部件和永磁铁构成的动子的立体图。图15C是沿图15B的C-C线的剖视图。图16A是表示实施方式3的变形例2的设置有槽的长的平板状的高磁导率部件的例子的立体图。图16B是表示实施方式3的变形例2的在高磁导率部件的上下表面的槽中设置有永磁铁的动子的例子的立体图。图17A是表示实施方式3的变形例3的由设置在永磁铁的上下表面且由层叠钢板构成的高磁导率部件、永磁铁和动子保持部件构成的动子的纵剖视图。图17B是表示实施方式3的变形例3的由层叠钢板构成的高磁导率部件、设置在其上下表面的永磁铁和动子保持部件构成的动子的纵剖视图。图18是表示实施方式4的排列三个使用了实施方式I 3中的动子的电枢单元而形成的线性电机的立体图。
具体实施例方式以下，参照
本发明实施方式。[实施方式I]图I表示本发明实施方式I的线性电机的电枢铁心100的立体图。线性电机Rl (参照图4)的形成定子的电枢铁心100 (101)具有上侧的磁极齿11 ;与上侧的磁极齿11隔开空隙4地相对配置的下侧的磁极齿12 ;连接上侧的磁极齿11和下侧的磁极齿12的铁心(磁心)I。图2表示在排列设置有2个图I的电枢铁心100、101的结构中设置了电枢绕组2a、2b而形成的电枢单元200的纵剖视图(与图I的A-A线截面相同)。此外，由于图2是剖开电枢单元200的图，所以以跟前侧被剖开的状态示出了分别配置在磁极齿11、12周围的电枢绕组2a、2b。另外，图2所示的上侧的磁极齿11的磁极(N)和下侧的磁极齿12的磁极(S)示出了某瞬间的情况，S极、N极根据分别在电枢绕组2a、2b中流动的电流的方向而改变。电枢单元200构成为将电枢绕组2a配置(卷绕)在电枢铁心100、101的上侧的各磁极齿11的周围，并且将电枢绕组2b配置(卷绕)在电枢铁心100、101的下侧的磁极齿12周围，以便在电枢铁心100、101中共用。这样，电枢单元200对多个电枢铁心100、101分别同样地设置了电枢绕组2a、2b而形成，无论电枢铁心100、101的个数如何，都能够构成。此外，电枢绕组2a、2b也可以分别直接卷绕(配置)在电枢铁心100、101的上侧的各磁极齿11的周围、下侧的各磁极齿12的周围，或者，也可以分别将预先卷绕了的电枢绕组2a、2b配置 在上侧的各磁极齿11的周围、下侧的各磁极齿12的周围。电枢单元200是形成线性电机Rl的I相的结构，通过沿电枢铁心100、101的排列配置方向排列3个电枢单元200而成为3相电机(参照图18)。即，通过排列m个(m是2以上的整数)电枢单元200而成为m相电机。通过采用该结构，分别实施了相同的各电枢绕组2a、2b的磁极齿11、12分别具有相同的磁极。例如，线性电机Rl为某相位时，如图2所示，上侧的磁极齿11成为N极，下侧的磁极齿12成为S极。而且，变化到下一相位时，上侧的磁极齿11成为S极，下侧的磁极齿12成为N极。通过如上所述反复变换，具有以使下述图5中的相邻永磁铁3的磁极相反(N极和S极)的方式配置的永磁铁3的动子8 (参照图4)，受到推力向排列设置电枢铁心IOOUOl的方向(图2的箭头α I方向)移动。图3Α表示由具有高磁导率部件5、6 (参照图3Β)及永磁铁3的多个动子构成部件10和梯子状的动子保持部件7构成的动子8的立体图。图3Β表示将多个具有高磁导率部件5、6及永磁铁3的动子构成部件10分别嵌入动子保持部件7的孔9中进行组装的组装工序的立体图。如图3Α所示，动子8由梯子状的动子保持部件7和分别设置在动子保持部件7的梯子状的多个通孔9中的动子构成部件10构成。如上所述，永磁铁3配置成使相邻的磁极彼此相反。例如，如图3Β所示，在永磁铁3中，在I个磁极为N极的情况下，与该磁极邻接的永磁铁3的磁极成为S极，与该S极的磁极邻接的永磁铁3的磁极成为N极。动子保持部件7的沿其宽度方向延伸的多个通孔9以梯子状形成在中央部。动子保持部件7也可以由磁性材料、非磁性材料构成，没有限定。作为磁性材料可以使用例如SUS430等不锈钢、SS400或S45C等，作为非磁性材料可以使用例如SUS303、SUS304等不锈钢、招、钦等。在动子构成部件10的长的长方体状的永磁铁3的上表面(一侧的面)及下表面(另一侧的面)上，分别使用粘接剂等设置有高磁导率部件5、6。粘接剂在被赋予热量的情况下使用环氧树脂类粘接剂等，在未被赋予热量的情况下使用丙烯酸树脂类粘接剂等，可以适当地选择，没有限定。永磁铁3使用被磁化成N极或S极、保磁力高且难以消磁的铁素体、具有强的磁力的钕-铁-硼磁铁或钐-钴磁铁等，当然没有限定。高磁导率部件5、6主要由磁性材料构成，作为磁性材料可以使用例如铁类材料、硅钢板、非晶合金、压粉磁芯等材料。高磁导率部件5、6优选使用磁导率高的材料，但只要能够得到同样的效果，不限于这些材料。图3Β所示的动子构成部件10分别嵌入动子保持部件7的梯子状的通孔9中，并使用粘接剂等进行设置，从而构成动子8(参照图3Α)。粘接剂可以使用环氧树脂类粘接剂、丙烯酸树脂类粘接剂等，没有限定。
动子8被插入图2所示的电枢单元200的磁极齿11、12之间的空隙4。动子8相对于被固定的电枢单元200，通过由动子8、电枢单元200的各磁场产生的推力，向排列设置电枢单元200的方向(图2的箭头α I方向)相对移动。这是线性电机Rl的推力产生机构。图4表不实施方式I的具有推力产生机构的线性电机Rl的一部分的立体图，图5表示沿图4的B-B线的剖视图。动子8如上所述被配置在由电枢铁心100、101及在上述电枢铁心100、101共用地分别配置的电枢绕组2a、2b构成的电枢单元200的空隙4中。详细来说，如图5所示，设置在动子8的永磁铁3上的上侧的高磁导率部件5、下侧的高磁导率部件6，分别与电枢铁心100、101的各上侧的磁极齿11及各下侧的磁极齿12相对地设置。在此，相对于动子8中的永磁铁3的磁极间距P，多个电枢铁心100、101的间距为大致2ηΡ (η是正整数，η=1，2，3，…)，相邻的永磁铁3以使磁极N、S交替变化的方式被磁化。图6表示作为实施方式I (参照图3Α、图3Β)的变形例I，在永磁铁3的上下表面(一侧的面、另一侧的面)上设置有长方体的高磁导率部件5Α、6Α的图。在变形例I中，高磁导率部件5Α、6Α呈具有与长的长方体状的永磁铁3相等的宽度尺寸Si及相等的长度尺寸s2的扁平的长方体形状。高磁导率部件5A、6A分别通过粘接等被设置在永磁铁3的上下表面，从而构成动子构成部件IOA0由永磁铁3和闻磁导率部件5A、6A构成的动子构成部件IOA分别被设置(埋设)在动子保持部件7的通孔9中，与图3A同样地构成动子8A。根据变形例I，高磁导率部件5A、6A的宽度、长度是与永磁铁3的宽度、长度相同的尺寸Si、s2，成为永磁铁3不在高磁导率部件5A、6A外部露出的结构。因此，即使在动子8与外部产生碰撞或接触等的情况下，也能够防止永磁铁3的缺损(损伤)。另外，由于高磁导率部件5A、6A被配置在动子构成部件IOA的上下表面，所以动子构成部件IOA或动子8的精加工工序中的表面加工等变得容易。图7表示作为实施方式I的变形例2，在永磁铁3的上下表面设置有宽度比永磁铁3的宽度窄的长方体的高磁导率部件5B、6B的情况下的立体图。在变形例2中，高磁导率部件5B、6B呈具有比长的长方体状的磁铁3的宽度窄的宽度尺寸s3的扁平的长方体形状。具有窄的宽度的高磁导率部件5B、6B分别被设置在永磁铁3的上下表面(一侧的表面、另一侧的表面)，从而构成动子构成部件10B。由永磁铁3和宽度比其窄的高磁导率部件5B、6B构成的动子构成部件IOB分别被设置(埋设)在动子保持部件7的通孔9中，与图3A同样地构成动子SB。根据变形例2，由于高磁导率部件5B、6B各自的宽度成为比永磁铁3的宽度窄的尺寸S3，因此与使用宽度宽的高磁导率部件的情况相比，能够使磁通(磁力线)集中在永磁铁3的中心侧。因此,在电枢单元200中，能够高效地使磁通聚集在磁极齿11、12之间，从而发挥提高推力特性等效果。图8A表示作为实施方式I的变形例3，在永磁铁3的上下表面设置有横截面呈梯形的高磁导率部件5C、6C的图。变形例3的高磁导率部件5C、6C分别以横截面呈梯形的长度长的下底5C1、6C1这一侧与永磁铁3邻接的方式被设置在永磁铁3的上下表面，从而构成动子构成部件10C。由永磁铁3和高磁导率部件5C、6C构成的动子构成部件IOC分别被设置(埋设)在动子保持部件7的通孔9中，与图3A同样地构成动子SC。在变形例3中，高磁导率部件5C、6C的横截面呈梯形的长度长的下底5C1、6C1这一侧与永磁铁3邻接地配置，并且，横截面呈梯形的长度短的上底5C2、6C2这一侧被配置在永磁铁3的相反侧(电枢铁心100、101的磁极齿11、12这一侧)。由此，随着接近磁极齿11、12，高磁导率部件5C、6C的宽度变窄，因此，对于磁极齿11、12的磁通集中在永磁铁3的中央侧，能够减少向相邻的永磁铁3的磁极流动的漏磁通、调整磁极齿11、12之间的磁通密度。由此，有助于提高线性电机Rl的推力特性。图SB表示作为实施方式I的变形例4，在永磁铁3的上下表面设置有凸型的高磁导率部件5D、6D的图。变形例4的横截面呈凸型的高磁导率部件5D、6D分别以与磁极齿11、12相对的方式设置在永磁铁3的上下表面(一侧的表面和另一侧的表面),从而构成动子构成部件10D。此时，高磁导率部件5D、6D的横截面呈凸型的尺寸长的下边5D1、6D1这一侧与永磁铁3邻接，并且横截面呈凸型的尺寸短的上边5D2、6D2这一侧被配置在永磁铁3的相反侧(电枢铁心100、101的磁极齿11、12这一侧)。由永磁铁3和高磁导率部件5D、6D构成的动子构成部件IOD分别被配置(埋设)在动子保持部件7的通孔9中，与图3A同样地构成动子8D。在变形例4的结构中，在不使永磁铁3在表面露出的同时，高磁导率部件 、6D朝向与磁极齿11、12相对的方向变窄，因此来自电枢铁心100、101的磁通和永磁铁3的磁通被集中，能够减少向相邻的永磁铁3的磁极流动的漏磁通、调整磁极齿11、12之间的磁通密度。由此，有助于提高线性电机Rl的推力特性。图9表示作为实施方式I的变形例5，在永磁铁3的上下表面设置有具有台阶形状的高磁导率部件5E、6E的图。变形例5的具有台阶形状的高磁导率部件5E、6E被设置在永磁铁3的上下表面(一侧的表面和另一侧的表面)，从而构成动子构成部件10E。此外，高磁导率部件5E、6E的与永磁铁3邻接这一侧的宽度尺寸s4大，随着从永磁铁3远离，即随着接近电枢铁心100、101的磁极齿11、12，宽度尺寸s4变小。由永磁铁3和高磁导率部件5E、6E构成的动子构成部件IOE分别被设置(埋设)在动子保持部件7的通孔9中，与图3A同样地构成动子SE。根据变形例5，在永磁铁3的上下表面上设置有台阶形状的高磁导率部件5E、6E的动子8E成为如下形状考虑到不使永磁铁3在动子8E的外侧露出地使磁通的流动有效地向电枢铁心100、101的磁极齿11、12流动这种情况的形状。由此，能够极力减少永磁铁3的磁通泄漏，从而能够有效地使磁通向磁极齿11、12流动。此外，在变形例3 5中，例示了高磁导率部件的形状分别形成为越接近磁极齿
11、12越窄的形状的几个例子，只要高磁导率部件的形状是越接近磁极齿11、12越窄的形状，当然也可以适当地采用曲面或曲面和平面的组合等例示以外的形状。
图IOA至图IOC表不作为实施方式I的变形例6、7、8，在永磁铁3的上下表面以相对于磁极齿11、12倾斜的形状设置有高磁导率部件的图。图IOA的变形例6是在永磁铁3的上下表面(一侧的表面和另一侧的表面)以相对于磁极齿11、12倾斜的形状设置有高磁导率部件5F、6F的情况。S卩，在变形例6中，在长的长方体状的永磁铁3的上下表面，以相对于电枢铁心100、101的磁极齿11、12倾斜的方式设置长的扁平长方体状的高磁导率部件5F、6F，从而构成动子构成部件10F。由永磁铁3和高磁导率部件5F、6F构成的动子构成部件IOF分别被设置(埋设)在动子保持部件7的通孔9中，与图3A同样地构成动子8F。另外，在图IOB所示的变形例7中，沿着电枢铁心100、101的磁极齿11、12延伸的长的大致扁平长方体状的高磁导率部件5G、6G的上部5G1、6G1形成为相对于磁极齿11、12倾斜的长方体形状。由此，在永磁铁3的上下表面，以使与电枢铁心100、101的磁极齿11、12相对的高磁导率部件5G、6G各自的上部5G1、6G1倾斜的方式设置长的大致扁平长方体状的高磁导率部件5G、6G，从而构成动子构成部件10G。由永磁铁3和闻磁导率部件5G、6G构成的动子构成部件IOG分别被配置(埋设)在动子保持部件7的通孔9中，与图3A同样地构成动子SG。在图IOC所示的变形例8中，以使与电枢铁心100、101的各磁极齿11 (参照图5)相对的上表面5H1倾斜的方式，在长的扁平长方体状的高磁导率部件5H的材料上形成切口部5H2，从而形成高磁导率部件5H。同样地，与使与电枢铁心100、101的各磁极齿12 (参照图5)相对的上表面6H1倾斜的方式，在长的扁平长方体状的高磁导率部件6H的材料上形成切口部6H2，从而形成高磁导率部件6H。而且，在永磁铁3的上下表面，以使与电枢铁心100、101各自的磁极齿11、12相对的面(高磁导率部件5H、6H各自的上表面5H1、6H1)倾斜的方式设置长的大致扁平长方体状的高磁导率部件5H、6H，从而构成动子构成部件10H。由永磁铁3和高磁导率部件5H、6H构成的动子构成部件IOH分别被设置(埋设)在动子保持部件7的通孔9中，与图3A同样地构成动子8H。根据图IOA至IOC的变形例6、7、8，采用相对于电枢铁心100、101的各磁极齿11、12倾斜地设置高磁导率部件(5F、6F、5G、6G、5H、6H)的结构，由此，来自永磁铁3的磁通的变化变得平缓，因此能够得到与使永磁铁3歪斜的情况相同的效果。由此，能够降低线性电机Rl的推力波动。变形例I 8的高磁导率部件5A 5H、6A 6H与上述实施方式I同样地主要由磁性材料构成。作为磁性材料，采用例如铁类材料、硅钢板、非晶合金、压粉磁芯等材料，优选磁导率高的材料，但只要能够得到同样的效果，不限于这些材料。另外，磁性材料使用铁等加工容易的材料，由此，能够使高磁导率部件5A 5H、6A 6H形成为各种形状。图11A、图11B、图IlC表示由具有各种形状的高磁导率部件和永磁铁3构成的动子构成部件101、10JU0K的例子。图IlA所示的动子构成部件101构成为，在设置于永磁铁3上下表面的扁平的大致长方体状的高磁导率部件51、61的在宽度s5的方向形成的角部，形成有R部511、611。即，高磁导率部件51、61的在宽度s5的方向形成的角部形成为具有曲率的R部511、611。由此，能够抑制高磁导率部件51、61的损伤。另外，由于高磁导率部件51、61中的与永磁铁3相反的一侧较窄地形成，所以磁通集中，能够抑制磁通的泄漏。图IlB所示的动子构成部件IOJ构成为，形成有沿着与设置于永磁铁3上下表面的扁平的大致长方体状的高磁导率部件5J、6J的宽度s5的方向正交的方向延伸的作为槽的凹部5J1、6J1。由此，磁通分散地集中在高磁导率部件5J、6J中的与永磁铁3相反的一侧的凸部5J2、6J2，线性电机Rl的波动减少。图IlC所示的动子构成部件IOK构成为，在设置于永磁铁3的上下表面的扁平的大致长方体状的高磁导率部件5K、6K的在宽度s5的方向形成的角部，形成有倒角部5K1、6K1。由此，能够抑制高磁导率部件5K、6K的损伤。另外，由于高磁导率部件5Κ、6Κ中的与永磁铁3相反的一侧较窄地形成，所以磁通集中，能够抑制磁通的泄漏。然而，一般来说，只要使形成动子8的动子保持部件7的厚度增加以增加动子8(参照图4)的厚度，就能够提高动子8的刚性。在本实施方式I、变形例中，在增加了动子保持部件7的厚度的情况下，通过使设置在永磁铁3上的高磁导率部件5、6的厚度增加，能够不增加永磁铁3的厚度地提高动子8的刚性。另外，由于在永磁铁3上设置有高磁导率部件5、6，所以不会增加磁阻。由此，能够具有优良的磁特性且不会使推力特性降低地提高动子8的刚性。[实施方式2]以下，对本发明实施方式2进行说明。图12Α表示实施方式2的动子28的组装工序，图12Β表示已组装的动子28。在实施方式2中，形成多个由永磁铁13、14和高磁导率部件15 —体地构成的动子构成部件20，使用形成在动子构成部件20的高磁导率部件15上的螺纹孔nl，通过螺栓固定动子保持部件17和高磁导率部件15，从而构成动子28。如图12A所示，在高磁导率部件15的上下表面通过粘接等一体地设置有永磁铁13,14而形成动子构成部件20。在动子构成部件20中的高磁导率部件15的长度方向的两端缘部分别开设有固定用的螺纹孔nl。在动子保持部件17上，以梯子状形成有供多个高磁导率部件15嵌入的长的形状的多个通孔9。而且，在与通孔9的长度方向的两端缘相对的位置，分别开设有供螺栓18穿插的穿插孔n2。组装图12B所示的动子28时，分别沿箭头β I将在图12Α的高磁导率部件15的上下表面上一体地设置有永磁铁13、14的动子构成部件20嵌入动子保持部件17的通孔9。而且，沿箭头β 2将螺栓18插入动子保持部件17的穿插孔η2，并且拧合到动子构成部件20的高磁导率部件15的螺纹孔nl中。由此，通过螺栓18将多个动子构成部件20固定于动子保持部件17，从而构成动子28 (参照图12B)。在实施方式2的动子28中，能够通过螺栓18等的固定件固定动子构成部件20的高磁导率部件15和动子保持部件17。固定方法只要能够通过机械方式固定动子保持部件17和高磁导率部件15即可，也可以采用压入等其他任意的机械式方法。
以往，在动子仅由动子保持部件和永磁铁构成的情况下，由于在永磁铁上开设螺纹孔是困难的，所以采用了通过粘接剂固定动子保持部件和永磁铁的方法。但是，即使使用粘接剂固定永磁铁13、14、高磁导率部件15和动子保持部件17，也能够实现动子的刚性提高。在使用粘接剂进行了固定的情况下，存在因热量导致粘接剂剥离和随时间导致劣化(老化)等问题。与此相对，根据实施方式2，采用利用螺栓18等通过机械方式固定动子保持部件17和高磁导率部件15的固定方法，由此，永磁铁13、14的保持构造的耐久性提高。另外，能够防止动子28中的永磁铁13、14的定位精度等降低。另外，在通过螺栓18等进行了紧固的情况下，能够个别地拆下具有永磁铁13、14的动子构成部件20 (参照图12A)，通过更换动子构成部件20，能够容易地替换永磁铁13、14。[实施方式3]以下，对本发明实施方式3进行说明。图13表不实施方式3的具有由两个永磁铁13、14、被永磁铁13、14夹持的高磁导率部件15和动子保持部件7构成的动子38的电枢单元200的纵剖视图。在实施方式3中，在电枢铁心100、101各自的上侧的磁极齿11和下侧的磁极齿12之间，沿箭头α I方向能够移动地设置有动子38。在该动子38的梯子状的动子保持部件7中，在与上侧的磁极齿11相对地配置的上侧的永磁铁13和与下侧的磁极齿12相对地配置的下侧的永磁铁14之间,设置有高磁导率部件15。由此，能够提供一种线性电机R3，通过不增加永磁铁13、14的磁铁数量地增加高磁导率部件15的厚度，从而使动子保持部件7的厚度增加，提高动子38的刚性。图14表示作为实施方式3的变形例I，在长的平板状的高磁导率部件19的上下表面上设置有永磁铁13、14的例子。在变形例I中，在平板状的高磁导率部件19的上下表面上分别成为一体地设置有多个永磁铁13、14，从而构成动子38Α。在变形例I中，由于能够由一个部件构成高磁导率部件19，所以能够减少零件个数。另外，由于能够不使用动子保持部件地构成动子38Α，所以动子38Α的设计变得容易。以下，对利用一对口形动子保持部件20从两侧保持并通过机械方式固定图14所示的在平板状的高磁导率部件19的上下表面上分别一体地设置有多个永磁铁13、14的动·子38Α的例子进行说明。图15Α表示实施方式3的变形例I的通过机械方式固定动子38Α的部件(-形动子保持部件20(20Α))的例子，图15Β表示实施方式3的变形例I的由通过口形动子保持部件20 (20Α、20Β)成为了一体的平板的高磁导率部件19和永磁铁13、14构成的动子38Α1。图15C是沿图15Β的C-C线的剖视图。制作动子38Α1时，形成图15Α所示的具有切口部21的一对-形动子保持部件20(20Α、20Β)。此外，图15Α示出了一侧的-形动子保持部件20Α，但由于另一侧的-形动子保持部件20Β (参照图15Β)是与一侧的-形动子保持部件20Α对称的形状，所以仅对一侧的^形动子保持部件20Α进行说明，并省略另一侧的口形动子保持部件20Β的说明。3形动子保持部件20Α的切口部21具有供图14所示的永磁铁13的端缘部13e嵌入的第一切口部21a ;供高磁导率部件19的端缘部19e嵌入的第二切口部21b ;供永磁铁14的端缘部14e嵌入的第三切口部21c。 在-形动子保持部件20A上开设有供螺栓18穿插的多个穿插孔n4。在用一对2形动子保持部件20保持图14所示的动子38A的情况下,预先在动子38A的高磁导率部件19的两个端缘部19e上开设多个螺纹孔n3。需要说明的是，在不用一对〕形动子保持部件20保持动子38A的情况下，当然不需要开设这些螺纹孔n3。在用一对-形动子保持部件20A、20B保持动子38A时，首先，将动子38A (参照图14)的永磁铁13两端的端缘部13e、高磁导率部件19两端的端缘部19e及永磁铁14两端的端缘部14e分别嵌入图15A、图15C所示的-形动子保持部件20A、20B各自的切口部21中。接着，将螺栓18从外侧插入口形动子保持部件20A的穿插孔n4中。然后，将螺栓18拧合并固定在进入到-形动子保持部件20A的切口部21的动子38A (参照图14)的高磁导率部件19的一个端缘部19e的螺纹孔n3中(参照图15C)。另外，将螺栓18从外侧插入-形动子保持部件20B的穿插孔n4中。然后，将螺栓18拧合并固定在进入到-形动子保持部件20B的切口部21的动子38A的高磁导率部件19的另一个端缘部19e的螺纹孔n3中，从而组装动子38A1 (参照图15B)。由此，通过螺栓18固定-形动子保持部件20A、20B和高磁导率部件19，利用-形动子保持部件20A、20B的切口部21通过机械方式保持上下的永磁铁13、14，由此，能够防止永磁铁13、14从动子38A1脱落。因此，能够提高动子38A1的耐久性。图16A表示实施方式3的变形例2的形成有槽22a、22b的长的平板状的高磁导率部件23的例子，图16B表示实施方式3的变形例2的在高磁导率部件23的上下表面的槽22a、22b中设置永磁铁13、14而构成的动子38B的例子。在图16A所示的高磁导率部件23上，在其上下表面形成有扁平的长方体状的多个槽 22a、22b。通过粘接等将永磁铁13设置在高磁导率部件23上表面的多个槽22a中，并且通过粘接等将永磁铁14设置在高磁导率部件23下表面的多个槽22b中，从而构成动子38B(参照图16B)。根据变形例2,由于在设置于高磁导率部件23的槽22a、22b中分别设置永磁铁13、14，所以永磁铁13、14和高磁导率部件的槽22a、22b之间的粘接面增加，粘接性提高。另夕卜，由于将永磁铁13、14分别设置在槽22a、22b中，所以通过槽22a、22b进行定位，永磁铁
13、14的定位精度也提高并且稳定。图17A和图17B用纵剖视图表示实施方式3的变形例3的减少从高磁导率部件产生的涡流损耗的动子38C、38D的例子。在图17A中，示出了将永磁铁15和由设置在永磁铁15上下表面的层叠部件24构成的高磁导率部件设置于动子保持部件7而形成的动子38C。高磁导率部件的层叠部件24例如由板厚薄的钢板等层叠而形成。在图17B中，示出了将永磁铁13、14和由夹在永磁铁13、14之间的层叠部件24构成的高磁导率部件设置于动子保持部件7而形成的动子38D。高磁导率部件的层叠部件24与图17A同样地例如由板厚薄的钢板等层叠而形成。
如图17A、图17B所示，在由层叠部件24构成了高磁导率部件的情况下，由于高磁导率部件的电阻增加，所以涡流被抑制，能够减少涡流损耗。作为减少涡流损耗的部件，除了层叠部件以外，还有在高磁导率材料上设置狭缝而形成的部件等，但只要能够得到同样的效果，不限于这些结构。[实施方式4]以下，对本发明实施方式4进行说明。图18表不排列三个使用了本发明实施方式I 3中的动子的电枢单兀200、201、202而形成的实施方式4。实施方式4是使用实施方式I 3中已说明的动子，以相当于120°电角度的间隔 排列三个电枢单元200、201、202而构成三相线性电机R4。在图18中，例示了三相线性电机R4，也可以排列任意的多个电枢单元200、201、202、…而构成适当选择的任意数量的多相线性电机。根据实施方式I 4，为提高动子的刚性，在构成动子的永磁铁上设置高磁导率部件，并且使动子保持部件的厚度增加，由此，在保持刚性的同时能够抑制增加了动子厚度时的磁阻增加。因此，能够抑制永磁铁的数量。因此，即使使动子厚度增加，也能够不增加磁阻地减少磁铁数量。由此，能够实现具有优良的磁特性并且具有高刚性且难以挠曲的动子的可靠性高的线性电机。此外，在上述实施方式及其变形例中，例示了将永磁铁侧作为动子并将电枢侧作为定子这种组合情况，但由于动子和电枢相对运动，所以也能够采用将电枢侧作为动子并将永磁铁侧作为定子这种结构。此外，在上述实施方式、变形例中，单独地说明了各结构，但也可以适当组合这些结构。附图标记说明I 铁心(磁心)2a 电枢绕组2b 电枢绕组3 永磁铁4 空隙5、5D、5I、5J、5K 高磁导率部件6、6D、6I、6J、6K 闻磁导率部件5A、6A 高磁导率部件(长方体的高磁导率部件)5B、6B 高磁导率部件(宽度比永磁铁的宽度窄的高磁导率部件)5C、6C 高磁导率部件(横截面呈梯形的高磁导率部件)5E、6E 高磁导率部件(越接近磁极齿宽度越窄的高磁导率部件)5F、5G、5H、6F、6G、6H 高磁导率部件(与磁极齿相对的面为倾斜形状的高磁导率部件)7、20 动子保持部件8、8A 8H、28、38、38A、38A1、38B、38C、38D 动子
11、12 磁极齿13 永磁铁(成列的永磁铁、被设置在高磁导率部件的槽中的永磁铁)14 永磁铁(成列的永磁铁、被设置在高磁导率部件的槽中的永磁铁)15 高磁导率部件(通过机械方式固定于动子保持部的高磁导率部件)17 动子保持部件(通过机械方式与高磁导率部件固定的动子保持部件)19 高磁导率部件(被永磁铁的列夹持的高磁导率部件)22a、22b 槽(形成在高磁导率部件上的槽部)23 高磁导率部件(设置有槽的高磁导率部件)
24 层叠部件(高磁导率部件、层叠而成的部件)100、101 电枢铁心200、201、202 电枢单元(电枢)2nP 电枢铁心的间距P磁极间距R1、R3、R4 线性电机
权利要求
1.一种线性电机，具有推力产生机构，在该推力产生机构中，电枢具有电枢铁心及卷绕在该电枢铁心的磁极齿周围的电枢绕组，动子具有永磁铁，所述电枢和所述动子能够相对移动，所述电枢铁心具有以隔着空隙地与所述永磁铁的一侧及另一侧的两表面分别相对的方式配置的两侧的所述磁极齿；连接所述两侧的磁极齿的磁心，在多个所述电枢铁心配置有共用的电枢绕组，所述线性电机的特征在于，所述动子具有所述永磁铁和高磁导率部件。
2.如权利要求I所述的线性电机，其特征在于，相对于所述动子中的所述永磁铁的磁极间距P，多个所述电枢铁心的间距为大致2nP，η是正整数，n=l，2，3，…，相邻的所述永磁铁的磁极交替变化地被磁化，多个所述电枢铁心的所述两侧的磁极齿中的一侧的所述磁极齿具有相同的极性。
3.如权利要求I或2所述的线性电机，其特征在于，将所述高磁导率部件设置在所述永磁铁的与所述两侧的磁极齿分别相对的表面上。
4.如权利要求3所述的线性电机，其特征在于，所述高磁导率部件的形状是长方体形状。
5.如权利要求3所述的线性电机，其特征在于，所述高磁导率部件的形状形成为越接近所述磁极齿越窄的形状。
6.如权利要求3所述的线性电机，其特征在于，所述高磁导率部件的形状为其横截面呈梯形。
7.如权利要求3所述的线性电机，其特征在于，所述高磁导率部件的形状形成为越接近所述磁极齿宽度越窄的台阶形状。
8.如权利要求3所述的线性电机，其特征在于，所述高磁导率部件形成为具有相对于所述磁极齿倾斜的形状。
9.如权利要求4 8中任一项所述的线性电机，其特征在于，所述动子移动的方向上的所述高磁导率部件的宽度比所述永磁铁的宽度窄。
10.如权利要求I或2所述的线性电机，其特征在于，所述高磁导率部件被夹设在与所述电枢铁心的所述两侧的磁极齿分别相对地配置的两个所述永磁铁的列之间。
11.如权利要求1、2、4 8中任一项所述的线性电机，其特征在于，在所述动子中保持所述永磁铁和所述高磁导率部件的动子保持部件，通过机械方式与所述高磁导率部件固定。
12.如权利要求10所述的线性电机，其特征在于，所述永磁铁被设置在形成于所述高磁导率部件的槽部中。
13.如权利要求1、2、4 8、12中任一项所述的线性电机，其特征在于，所述高磁导率部件由层叠的部件构成。
14.如权利要求1、2、4 8、12中任一项所述的线性电机，其特征在于，将所述电枢作为可动的可动侧，将所述动子作为已固定的固定侧。
全文摘要
本发明提供线性电机，即使提高刚性也具有优良的磁特性，能够减少磁铁数量并具有高刚性且难以挠曲的动子。本发明的线性电机(R1)具有推力产生机构，在该推力产生机构中，电枢(200)具有电枢铁心(100、101)及卷绕在该电枢铁心的磁极齿(11、12)周围的电枢绕组(2a、2b)，该电枢(200)和具有永磁铁(3)的动子(8)能够相对地移动。电枢铁心(100、101)具有以隔着空隙(4)地与永磁铁(3)的一侧及另一侧的两表面分别相对的方式配置的两侧的磁极齿(11、12)；连接两侧的磁极齿(11、12)的磁心(1)。在多个电枢铁心(100、101)配置有共用的电枢绕组(2a、2b)，动子(8)具有永磁铁(3)和高磁导率部件(5、6)。
文档编号H02K41/03GK102948053SQ201080067278
公开日2013年2月27日 申请日期2010年6月8日 优先权日2010年6月8日
发明者后藤研吾, 青山康明, 小村昭义 申请人:株式会社日立制作所