线性同步电动机的制作方法

专利名称：线性同步电动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及动子相对于定子进行直线运动的线性同步电动机。
背景技术：
在日本特开2001-286122号公报中公开有具有定子和相对于该定子进行直线运 动的动子的线性同步电动机。动子具备沿轴线方向进行往复移动的直动轴和由固定在该直 动轴上的多个永磁体构成的永磁体列。定子具备多个绕组，该多个绕组通过将绕组导体以 包围动子周围的方式卷绕成环状而形成；铁心单元，该铁心单元中形成有收容该多个绕组 的槽。铁心单元通过将由切削加工形成的多个铁心分割体沿轴线方向组合而构成。在该线 性同步电动机中，将多个铁心分割体组合而构成具备磁轭的铁心单元。然而组合的结果是， 构成磁轭时，铁心分割体的形状复杂，存在制造成本升高的问题。而且通过切削加工形成铁 心分割体时，由于产生涡流，而存在效率差的问题。若考虑涡流产生的损失，则优选铁心单元中，分别形成多个磁极部和磁轭，将多张 磁性钢板层叠而构成多个磁极部。专利文献1 日本特开2001-286122号公报然而，在分别形成磁极部和磁轭时，线性同步电动机的重量与以往相比几乎未改 变，制造成本也未下降。

发明内容
本发明目的在于提供一种能够降低线性同步电动机的制造成本并减轻线性同步 电动机的重量的线性同步电动机。本发明的另一目的以上述目的为基础，提供一种容易向将动子支承为相对于定子 往复移动自如的滑动轴承注入润滑油的线性同步电动机。本发明的线性同步电动机具备第一组件和第二组件。第一组件具备轴及由安装在 该轴上的多个永磁体构成的一个以上的永磁体列。第二组件具备多个绕组和铁心单元。多 个绕组通过将绕组导体卷绕成环状而形成，沿轴的轴线方向隔开规定的间隔配置且以包围 轴的周围的方式配置。铁心单元具有多个磁极部，该多个磁极部通过将多张磁性钢板层叠 而构成，具有与永磁体列隔着规定的间隙对置的磁极面且以包围轴的周围的方式与轴同心 配置；磁轭，该磁轭将多个磁极部磁连结。多个磁极部沿轴线方向隔开间隔配置，从而在相 邻的两个磁极部间形成配置一个绕组的空间。并且，第一及第二组件中的一方作为动子使 用，第一及第二组件中的另一方作为定子使用。在本发明中，具备由导磁性材料形成且以轴 为中心包围铁心单元的周围的框架部件。并且，多个磁极部与框架部件磁连结，而框架部件 构成磁轭。框架部件相当于罩部件。需要说明的是，框架部件作为磁轭起作用即可，可以是 包围铁心单元的周围整体的结构，也可以是包围局部(未包围铁心单元的一部分)的结构。 而且，所谓“框架部件构成磁轭”是指包含框架部件整体构成磁轭的情况和框架部件的一部 分构成磁轭的情况这两者。而且，可以多个磁极部的全部通过层叠多张磁性钢板而构成，也可以多个磁极部的一部分通过层叠多张磁性钢板而构成。如本发明所示，当包围铁心单元的周围的框架部件作为将多个磁极部磁连结的磁 轭起作用时，无需像以往那样使用重量重的磁轭专用部件。因此，能够降低线性同步电动机 的制造成本并减轻线性同步电动机的重量。可以在第二组件中设置与轴平行配置、沿与轴线方向平行的方向贯通铁心单元且 固定于铁心单元的至少一根滑动轴。这种情况下，在第一组件中设置将至少一根滑动轴的 两端部支承为能够滑动的至少一组滑动轴承。需要说明的是，在此所谓“滑动轴承”是指将 滑动轴支承为相对于铁心单元(被支承部)能够沿轴线方向往复移动的线性引导件等轴 承。如此，滑动轴经由滑动轴承能够滑动地支承在第一组件(定子)上。因此，第二组件与 滑动轴一起滑动。此外，也可以将滑动的滑动轴直接用作线性同步电动机的输出轴。如上所述构成时，能够通过一组连结部件将至少一组滑动轴承中的各滑动轴承与 具备永磁体列的轴的端部连结。如此，能够使滑动轴承由第一组件(定子)的轴支承。而 且，通过在连结部件上设置滑动轴承，能够将滑动轴承配置在第一组件的外部。因此，能够 容易向滑动轴承注入润滑油。以具有筒形状的方式构成轴时，可以构成为在轴的中空的内部流过对多个绕组进 行冷却的水等冷却介质的结构。此外，可以在轴的中空的内部直接流过冷却介质，也可以在 轴的中空的内部配置冷却管而使冷却介质在该冷却管中流动。如此，能够利用轴而容易地 对多个绕组进行冷却。可以构成为，框架部件由螺纹紧固于铁心单元的多个分割框架部件构成。如此，通 过安装多个分割框架部件，能够容易地在铁心单元的周围配置框架部件。可以构成为，多个分割框架部件包括第一种类的分割框架部件和第二种类的分割 框架部件，该第一种类的分割框架部件与铁心单元的外周面抵接，该第二种类的分割框架 部件跨两个第一种类的分割框架部件的对接部配置且与两个第一种类的分割框架部件一 起螺纹紧固于铁心单元。如此，由于第二种类的分割框架部件跨两个第一种类的分割框架 部件的对接部配置，因此能够防止由于形成于对接部的间隙的存在而框架部件的磁阻增大 的情况。可以构成为，多个磁极部具备至少一个被连结部分，多个磁极部配置成至少一个 被连结部分沿轴排列而构成至少一个被连结部分列。这种情况下，能够将上述的至少一根 滑动轴贯通构成被连结部分列的多个被连结部分配置。如此，能够使用滑动轴将多个磁极 部定位而连结。可以构成为，多个磁极部包括位于轴线方向两端的一对端部磁极部和位于一对端 部磁极部之间的一个以上的中间磁极部。这种情况下，框架部件螺纹紧固于一对端部磁极 部即可。如此，能够简单地将框架部件安装于铁心单元。可以构成为，在框架部件与多个绕组之间形成由绝缘模制树脂构成的模制部。


图1是在将本发明的实施方式的线性同步电动机在以轴的轴线为中心90°的角 度范围内局部剖开的状态下所示出的图。图2是图1所示的线性同步电动机的左侧视图。
图3是图1所示的线性同步电动机的右侧视图。图4(A) (C)是图1所示的线性同步电动机中使用的绕线管的俯视图、主视图及 纵剖视图。图5是图1所示的线性同步电动机中使用的输出侧端部磁极部的俯视图。图6是图1所示的线性同步电动机中使用的输出相反侧端部磁极部的俯视图。图7是图1所示的线性同步电动机中使用的中间磁极部的俯视图。图8(A) (C)是图1所示的线性同步电动机中使用的第一分割框架部件的主视 图、右侧视图及后视图。图9(A) (C)是图1所示的线性同步电动机中使用的第二分割框架部件的主视 图、右侧视图及后视图。图10是在将本发明的另一实施方式的线性同步电动机在以轴的轴线为中心90° 的角度范围内局部剖开的状态下所示出的图。图11是图10所示的线性同步电动机的左侧视图。图12是图10所示的线性同步电动机的右侧视图。图13是图10所示的线性同步电动机中使用的中间磁极部的俯视图。图14(A)及(B)是图10所示的线性同步电动机中使用的筒体的左侧视图及主视 图。图15(A) (C)是图10所示的线性同步电动机中使用的第一种类第一分割框架 部件的主视图、右侧视图及后视图。图16(A) (C)是图10所示的线性同步电动机中使用的第一种类第二分割框架 部件的主视图、右侧视图及后视图。图17是图10所示的线性同步电动机中使用的第二种类的第一分割框架部件的主 视图。图18是图10所示的线性同步电动机中使用的第二种类的第二分割框架部件的主 视图。符号说明1第一组件3第二组件5 轴7永磁体列9A、9B第一及第二连结部件11A、11B、IlCUlD第一 第四滑动轴承23A 23F 绕组25铁心单元31输出侧端部磁极部33输出相反侧端部磁极部35中间磁极部37A、37B第一及第二滑动轴39框架部件
6IA第一分割框架部件6IB第二分割框架部件75模制部
具体实施例方式以下，详细说明本发明的实施方式的一例。图1 图3是本发明的线性同步电动 机的实施方式的一例的主视图、左侧视图及右侧视图。需要说明的是，图1示出在以轴5的 轴线为中心90°的角度范围内局部剖开的状态。如图1所示，本例的线性同步电动机具有 作为定子使用的第一组件1和作为动子使用的第二组件3。第一组件1具有轴5、永磁体列 7、第一及第二连结部件9A、9B、第一 第四滑动轴承11A、11B、11C、11D和被检测用永磁体 13。轴5具有由磁性材料形成的细长圆筒形。永磁体列7由与轴5的外周嵌合而沿轴5的 轴线方向排列的八个圆环状的永磁体17构成。八个永磁体17具有被磁化成在轴5的径向 的外表面出现N极的四个圆环状的永磁体和被磁化成在轴5的径向的外表面出现S极的四 个圆环状的永磁体。并且，八个永磁体17配置成N极和S极沿轴线方向交替排列。在本例 中，将圆弧状的六个永磁体片配置成沿轴5的周向排列而构成一个永磁体17。永磁体片通 过粘接剂固定在轴5上。此外，永磁体可以如本例这样直接安装在轴5的外周，也可以间接 安装在轴5的外周。例如，也可以在轴5的外周固定磁体安装部，并在该磁体安装部固定永 磁体列(多个永磁体)。第一连结部件9A由铝构成，如图2所示，在中央部通过四个螺钉15连结有轴5的 一方的端部。而且，在第一连结部件9A的两端部通过螺钉18分别安装有第一及第三滑动 轴承11A、11C。由此，第一及第三滑动轴承11A、1 IC和轴5的一方的端部通过第一连结部件 9A连结。第二连结部件9B也由铝构成，如图3所示，在中央部通过四个螺钉19连结有轴5 的另一方的端部。而且，在第二连结部件9B的两端部通过螺钉21分别安装有第二及第四 滑动轴承11B、11D。由此，第二及第四滑动轴承IlBUlD和轴5的另一方的端部通过第二连 结部件9B连结。如图1所示，第二组件3具有六个绕组23A 23F和铁心单元25。六个绕组23A 23F通过将绕组导体卷绕成环状而形成，沿轴5的轴线方向隔开间隔配置且以包围轴5周 围的方式配置。在六个绕组23A 23F中流过相位以电角计各错开120°的三相励磁电流 (U、V、W)。具体来说，在六个绕组23A 23F中分别流过U相、-U相、-V相、V相、W相、-W 相的励磁电流。绕组23々 23 分别收纳于图4(幻 (C)所示的绕线管27。绕线管27由 将绕组23A 23F与后述的磁极部(31、33、3幻绝缘的绝缘合成树脂材料形成。绕线管27 具有在中央部供轴5贯通的筒部27a ；—体设置在筒部27a的两端而沿与轴5的轴线方向 正交的方向延伸的一对凸缘部27b。为了将绕组Q3A 23F)的卷绕起始的引出线向绕线 管27的凸缘部27b的径向外侧引出而在一对凸缘部27b中的一方的凸缘部形成有沿径向 延伸的槽部27c。并且，在一方的凸缘部27b上一体形成有将槽部27c形成在内部并向离开 另一方的凸缘部27b的方向鼓出的鼓出部27d。鼓出部27d内收纳有从槽部27c引出的卷 绕起始的引出线。将绕组23A 23F收纳在内部的绕线管27具有在后述的五个中间磁极 部35被定位固定后能够插入到相邻的两个磁极部(31、33、3幻之间的形状及尺寸。如图1所示，铁心单元25具有托架衬套四、输出侧端部磁极部31、输出相反侧端部磁极部33、五个中间磁极部35。托架衬套四通过对非磁性的铝等实施切削加工而形成。 托架衬套四呈环状，并与输出侧端部磁极部31的凹部41c嵌合。在托架衬套四的中央部 形成有供轴5贯通的贯通孔^a。如图5所示，输出侧端部磁极部31具有轮廓大致矩形形状的主体部41和在图5 的纸面中位于主体部41的上下方向的一对被连结部分43。而且，输出侧端部磁极部31通 过对规定厚度的磁性钢材实施切削加工而形成。在主体部41的中央部形成有供轴5贯通 的贯通孔41a。因此，一对被连结部分43以轴5为中心对置。并且，贯通孔41a的内周壁面 构成与永磁体列7隔着规定的间隙对置的磁极面41b。磁极面41b构成为随着从相邻的中 间磁极部35沿轴线方向离开而与永磁体列7之间的间隙尺寸增大(图1)。而且，在主体部 41的托架衬套四侧的面上形成有将托架衬套四嵌合而进行安装的凹部41c。在一对被连 结部分43的中央形成有与后述的第一及第二滑动轴37A、37B分别嵌合的贯通孔43a。在一 对被连结部分43上通过螺钉45分别固定有第一及第二滑动轴37A、37B(图1)。如图6所示，输出相反侧端部磁极部33具有轮廓大致矩形形状的主体部47和在 图6的纸面中位于主体部47的上下方向的一对被连结部分49。而且，输出相反侧端部磁极 部33通过对规定厚度的磁性钢材实施切削加工而形成。如图1所示，在主体部47的中央 部形成有供轴5贯通的贯通孔47a。因此，一对被连结部分49以轴5为中心对置。并且， 贯通孔47a的内周壁面构成与永磁体列7隔着规定的间隙对置的磁极面47b。磁极面47b 构成为随着从相邻的中间磁极部35沿轴线方向离开而与永磁体列7之间的间隙尺寸增大 (图1)。而且，如图6所示，在主体部47上形成有供多个绕组23A 23F的引线成束而构 成的引线束贯通的贯通孔47c。而且，如图1所示，在输出相反侧端部磁极部33的外表面上 固定有霍尔元件51。在轴5上与霍尔元件51对置地设有被检测用永磁体13。并且，通过 霍尔元件51和被检测用永磁体13进行磁极检测。在一对被连结部分49的中央形成有与 第一及第二滑动轴37A、37B分别嵌合的贯通孔49a。在一对被连结部分49上通过螺钉52 分别固定有第一及第二滑动轴37A、37B(图1)。如图7所示，五个中间磁极部35具有轮廓大致矩形形状的主体部53和在图7的 纸面中位于主体部53的上下方向的一对被连结部分55。中间磁极部35通过分别将多张磁 性钢板沿轴5的轴线方向层叠而构成。如图1所示，五个中间磁极部35在输出侧端部磁极 部31与输出相反侧端部磁极部33之间沿轴线方向排列配置。在主体部53的中央部形成 有供轴5贯通的贯通孔53a。因此，一对被连结部分55以轴5为中心对置。并且，贯通孔 53a的内周面构成与永磁体列7隔着规定的间隙对置的磁极面。在主体部53的角部形成有 供树脂和引线贯通的引线贯通孔53b。在贯通孔53a与引线贯通孔5 之间形成有与绕线 管27的鼓出部27d嵌合的绕线管嵌合槽53c。绕线管嵌合槽53c与引线贯通孔5 连通。 在第一一对被连结部分阳的中央形成有与第一及第二滑动轴37A、37B分别嵌合的贯通孔 55 ο在本例中，如图1所示，输出侧端部磁极部31、五个中间磁极部35及输出相反侧端 部磁极部33沿轴线方向隔开间隔配置，从而在相邻的两个磁极部(31、33、3幻之间形成配 置一个绕组03A 23F)的空间。并且，在本例中，由输出侧端部磁极部31、输出相反侧端 部磁极部33及五个中间磁极部35构成多个磁极部，多个磁极部以包围轴5周围的方式与 轴5同心配置。而且，由输出侧端部磁极部31和输出相反侧端部磁极部33构成位于多个磁极部的轴线方向两端的一对端部磁极部。而且，五个中间磁极部35构成多个磁极部(31、 33,35)的主要部分。在将托架衬套四、输出侧端部磁极部31、输出相反侧端部磁极部33、五个中间磁 极部35及六个绕组23A 23F组合的状态下，输出侧端部磁极部31的一对被连结部分43、 输出相反侧端部磁极部33的一对被连结部分49及五个中间磁极部35的一对被连结部分 55沿轴5排列而构成一对被连结部分列57 (图1)。分别构成一对被连结部分列57的一对 被连结部分03、49、55)被第一及第二滑动轴37A、37B分别贯通。固定于铁心单元25的第一及第二滑动轴37A、37B通过不锈钢成形，具有圆筒形。 根据需要，可以在圆筒形的第一及第二滑动轴37A、37B的中空的内部流过对绕组23A 23F 进行冷却的冷却介质(水)。并且，第一及第二滑动轴37A、37B沿与轴5的轴线方向平行 的方向贯通铁心单元25，从输出侧端部磁极部31及输出相反侧端部磁极部33向轴线方向 的两侧突出。第一滑动轴37A的两端分别与第一及第二滑动轴承IlAUlB嵌合。而且，第 二滑动轴37B的两端分别与第三及第四滑动轴承IlCUlD嵌合。因此，第一滑动轴37A由 一组滑动轴承(第一及第二滑动轴承11AU1B)支承为能够滑动，第二滑动轴37B由另一组 滑动轴承(第三及第四滑动轴承11CU1D)支承为能够滑动。通过该支承结构，第一组件1 的轴5被定位在铁心单元25的中心的贯通孔Gla、47a等)的中心。而且，在第二滑动轴 37B上嵌合有螺旋弹簧59。螺旋弹簧59以与第二滑动轴37B嵌合的状态配置在铁心单元 25与第二连结部件9B之间。螺旋弹簧59在铁心单元25接近第二连结部件9B时，蓄积使 铁心单元25从第二连结部件9B离开的方向的作用力。因此，在以铁心单元25沿上下方向 往复移动的方式配置线性同步电动机时，通过使第二连结部件9B位于下方，在螺旋弹簧59 的作用力下，能够防止铁心单元25向第二连结部件9B侧落下的情况。此外，在第一滑动轴 37A中，当然也能够在铁心单元25与第二连结部件9B之间配置螺旋弹簧。在铁心单元25的外周配置有框架部件39。框架部件39具有相互隔开间隔配置 的第一分割框架部件61A和第二分割框架部件61B。第一及第二分割框架部件61A、61B都 由厚度尺寸2mm的导磁性材料形成。如图8(A) (C)所示，第一分割框架部件61A覆盖图 1 图3中位于上方的铁心单元25的输出侧端部磁极部31与输出相反侧端部磁极部33之 间的上半部的大部分。此外，图8(A) (C)是第一分割框架部件61A的主视图、右侧视图 及后视图。第一分割框架部件61A具有与多个磁极部(31、33、3幻的主体部01、47、53) 的半部分抵接的一对侧部63 ；将一对侧部63连结并与一对被连结部分03、49、5幻中的一 方的被连结部分抵接的连结部65。在侧部63的一对缘部分别形成有四个贯通孔63a。并 且，通过贯通贯通孔63a而与输出侧端部磁极部31的螺纹孔31乂图幻及输出相反侧端部 磁极部33的螺纹孔33a (图6)螺合的螺钉67 (图2、图3)，将第一分割框架部件61A螺纹 紧固在输出侧端部磁极部31及输出相反侧端部磁极部33。如此，第一分割框架部件61A将 输出侧端部磁极部31、输出相反侧端部磁极部33及五个中间磁极部35磁连结。第二分割框架部件61B也具有与第一分割框架部件61A相同的结构。如图9(A) (C)所示，第二分割框架部件61B覆盖图1 图3中位于下方的铁心单元25的输出侧端部 磁极部31与输出相反侧端部磁极部33之间的下半部的大部分。此外，图9(A) (C)是第 二分割框架部件61B的主视图、右侧视图及后视图。第二分割框架部件61B具有与多个磁 极部(31、33、3幻的主体部01、47、5；3)的半部分抵接的一对侧部69 ；将一对侧部69连结并与一对被连结部分03、49、55)中的另一方的被连结部分抵接的连结部71。在侧部69的一 对缘部分别形成有四个贯通孔69a。并且，通过贯通贯通孔69a而与输出侧端部磁极部31 的螺纹孔31b (图幻及输出相反侧端部磁极部33的螺纹孔33b (图6)螺合的螺钉73 (图 1 图幻，将第二分割框架部件61B螺纹紧固在输出侧端部磁极部31及输出相反侧端部磁 极部33。如此，第二分割框架部件61B也将输出侧端部磁极部31、输出相反侧端部磁极部 33及五个中间磁极部35磁连结。通过以上结构，由第一分割框架部件61A和第二分割框 架部件61B构成的框架部件39以轴5为中心包围铁心单元25的周围，构成与多个磁极部 (31、33、35)磁连结的磁轭。如图2及图3所示，在第一分割框架部件61A与第二分割框架 部件61B之间形成有沿轴5延伸的方向延伸的一对空隙部G1、G2。而且，在第一分割框架 部件61A及第二分割框架部件61B与绕组23A 23F之间形成有由绝缘模制树脂构成的模 制部75(图1)。在本例中，在将第一分割框架部件61A及第二分割框架部件61B安装于铁 心单元25的状态下，在第一分割框架部件61A及第二分割框架部件61B内填充绝缘模制树 脂。因此，在填充绝缘模制树脂时，能够简化模制成形模具。一对空隙部G1、G2中的一方的 空隙部Gl构成制造第二组件3时填充绝缘模制树脂的注入口。一对空隙部Gl、G2中的另 一方的空隙部G2构成填充绝缘模制树脂时的排气口。在本例的线性同步电动机中，第二组件3的铁心单元25相对于第一组件1的轴5 沿轴线方向移动时，第一滑动轴37A在第一及第二滑动轴承IlAUlB上滑动，第二滑动轴 37B在第三及第四滑动轴承IlCUlD上滑动。根据本例的线性同步电动机，包围铁心单元25周围的框架部件39作为将多个磁 极部(31、33、35)磁连结的磁轭发挥作用。因此，无需像以往那样使用重量重的磁轭专用部 件。其结果是，能够降低线性同步电动机的制造成本并减轻线性同步电动机的重量。而且， 能够使用第一及第二滑动轴37A、37B作为输出轴。此外，在上述中，示出了使用两根滑动轴(第一及第二滑动轴37A、37B)的例子，但 滑动轴也可以为一根或三根以上。另外，在上述中，使用具备永磁体列的第一组件1作为定子，并使用具备多个绕组 的第二组件3作为动子，但也可以使用具备永磁体列的第一组件1作为动子，并使用具备多 个绕组的第二组件3作为定子。在使用具备永磁体列的第一组件1作为动子的情况下，能 够减轻动子的重量。图10 图12是本发明的线性同步电动机的另一实施方式的主视图、左侧视图及 右侧视图。此外，图10示出在以轴105的轴线为中心90°的角度范围内局部剖开的状态。 如图10所示，本例的线性同步电动机具有作为动子使用的第一组件101和作为定子使用的 第二组件103。第一组件101具有轴105、永磁体列107、第一及第二引导轴109A、109B、第 一及第二连结部件111A、111B和被检测用永磁体113。轴105具有由磁性材料形成的细长 圆筒形，沿轴线方向进行往复移动。永磁体列107由与轴105的外周嵌合而沿轴105的轴线 方向排列的八个圆环状的永磁体115构成。八个永磁体115具有被磁化成在轴105的径向 的外表面出现N极的四个圆环状的永磁体和被磁化成在轴105的径向的外表面出现S极的 四个圆环状的永磁体。并且，八个永磁体115配置成N极和S极沿轴线方向交替排列。在 本例中，将圆弧状的六个永磁体片配置成沿轴105的周向排列而构成一个永磁体115。永磁 体片通过粘接剂固定在轴105上。
第一及第二引导轴109A、109B由不锈钢形成，具有细长圆柱形。第一及第二引导 轴109A、109B配置成与轴105平行延伸，经由第一及第二连结部件111A、IllB与轴105连 结。第一及第二引导轴109A、109B通过后述的配置在一对筒体139内的滑动轴承161分别 支承为能够滑动。通过该支承结构，第一组件101的轴105被定位在第二组件103的中心。 而且，在第二引导轴109B上嵌合有螺旋弹簧110。螺旋弹簧110以与第二引导轴109B嵌合 的状态配置在后述铁心单元127与第二连结部件IllB之间。螺旋弹簧110在第二连结部 件IllB接近铁心单元127时，蓄积使第二连结部件IllB从铁心单元127离开的方向的作 用力。因此，在以轴105沿上下方向往复移动的方式配置线性同步电动机时，通过使第二连 结部件IllB位于上方，在螺旋弹簧110的作用力下，能够防止第二连结部件IllB向铁心单 元127侧落下的情况。此外，在第一连结部件IllA中，当然也可以在铁心单元127与第二 连结部件IllB之间配置螺旋弹簧。第一连结部件IllA由铝构成，如图11所示，在中央部通过四个螺钉117连结有轴 105的一方的端部。而且，在第一连结部件IllA的两端部通过螺钉119连结有第一及第二 引导轴109A、109B各自的一方的端部。第二连结部件IllB也由铝构成，如图12所示，在中 央部通过四个螺钉121连结有轴105的另一方的端部。而且，在第二连结部件IllB的两端 部通过螺钉123连结有第一及第二引导轴109A、109B各自的另一方的端部。由此，第一及 第二引导轴109A、109B和轴105通过第一及第二连结部件111A、IllB连结。第二组件103具有六个绕组125A 125F和铁心单元127。六个绕组125A 125F 通过将绕组导体卷绕成环状而形成，沿轴105的轴线方向隔开间隔配置且以包围轴105周 围的方式配置。在六个绕组125A 125F中流过相位以电角计各错开120°的三相励磁电 流(U、V、W)。具体来说，在六个绕组125A 125F中分别流过U相、-U相、-V相、V相、W 相、-W相的励磁电流。绕组125A 125F分别收纳于与图4(A) (C)所示的绕线管27相 同的绕线管129。铁心单元127具有端托架131、输出侧端部磁极部133、输出相反侧端部磁极部 135、五个中间磁极部137。端托架131通过对非磁性的铝等实施切削加工而形成。如图10 所示，在端托架131的中央部形成有供轴105贯通的贯通孔131a。而且，在端托架131的两 端部形成有供第一及第二引导轴109A、109B分别贯通的贯通孔131b。输出侧端部磁极部133具有位于中央的主体部141和位于主体部141的上下方向 的一对被连结部分143(在图10中，下方的被连结部分143由框架部件163覆盖)，通过对 规定厚度的磁性钢材实施切削加工而形成。在主体部141的中央部形成有供轴105贯通的 贯通孔141a。因此，一对被连结部分143以轴105为中心对置。并且，贯通孔141a的内周 壁面构成磁极面141b。磁极面141b构成为随着从相邻的中间磁极部137沿轴线方向离开 而与永磁体列107之间的间隙尺寸增大。在一对被连结部分143的中央形成有供一对筒体 139分别贯通的贯通孔143a。输出相反侧端部磁极部135具有位于中央的主体部145和位于主体部145的上下 方向的一对被连结部分147(在图10中，下方的被连结部分147由框架部件163覆盖)，通 过对规定厚度的磁性钢材实施切削加工而形成。在主体部145的中央部形成有供轴105贯 通的贯通孔14fe。因此，一对被连结部分147以轴105为中心对置。并且，贯通孔14 的 内周壁面构成磁极面14恥。磁极面14 构成为随着从相邻的中间磁极部137沿轴线方向离开而与永磁体列107之间的间隙尺寸增大。在一对被连结部分147的中央形成有供第一 及第二引导轴109A、109B分别贯通的贯通孔147a。在输出相反侧端部磁极部135的外表面 上固定有霍尔元件149。在轴105上与霍尔元件149对置地设有被检测用永磁体113。并 且，通过霍尔元件149和被检测用永磁体113进行磁极检测。如图13所示，五个中间磁极部137具有轮廓大致矩形形状的主体部151和在图13 的纸面中位于主体部151的上下方向的一对被连结部分153。中间磁极部137通过分别将 多张磁性钢板沿轴105的轴线方向层叠而构成。如图10所示，五个中间磁极部137在输出 侧端部磁极部133与输出相反侧端部磁极部135之间沿轴线方向排列配置。在主体部151 的中央部形成有供轴105贯通的贯通孔151a。因此，一对被连结部分153以轴105为中心 对置。并且，贯通孔151a的内周面构成与第一组件101的永磁体列107隔着规定的间隙对 置的磁极面。在主体部151的角部形成有贯通孔151b。在贯通孔151a与贯通孔151b之 间形成有与绕线管129的鼓出部(参照图4(A) (C)的符号27d)嵌合的绕线管嵌合槽 151c。绕线管嵌合槽151c与贯通孔151b连通。在一对被连结部分153的中央形成有与一 对筒体139分别嵌合的贯通孔153a。在本例中，如图10所示，输出侧端部磁极部133、五个中间磁极部137及输出相反 侧端部磁极部135沿轴线方向隔开间隔配置，从而在相邻的两个磁极部(133、135、137)之 间形成配置一个绕组(125A 125F)的空间。并且，在本例中，由输出侧端部磁极部133、输 出相反侧端部磁极部135及五个中间磁极部137构成多个磁极部。而且，由输出侧端部磁 极部133和输出相反侧端部磁极部135构成位于多个磁极部的轴线方向两端的一对端部磁 极部。而且，五个中间磁极部137构成多个磁极部(133、135、137)的主要部分。在将端托架131、输出侧端部磁极部133、输出相反侧端部磁极部135、五个中间磁 极部137及六个绕组125A 125F组合的状态下，输出侧端部磁极部133的一对被连结部 分143、输出相反侧端部磁极部135的一对被连结部分147及五个中间磁极部137的一对被 连结部分153沿轴105排列而构成一对被连结部分列155 (图10)。分别构成一对被连结部 分列155的一对被连结部分(143、147、153)通过一对筒体139分别连接。如图14(A)及(B)所示，固定于铁心单元127的一对筒体139均通过磁性材料一体 成形，且具有圆筒形。如图14(A)所示，在一对筒体139的两端各形成有四个螺纹孔139a。 并且，一对筒体139沿与轴105的轴线方向平行的方向贯通铁心单元127，各自的两端与端 托架131和输出相反侧端部磁极部135抵接。而且，一对筒体139与输出侧端部磁极部133 的贯通孔143a的内周面和五个中间磁极部137的贯通孔153a的内周面抵接。一对筒体 139各自的一方的端部与端托架131通过螺钉157(图11)固定，该螺钉157贯通形成在端 托架131上的未图示的贯通孔而与筒体139的螺纹孔139a螺合。而且，一对筒体139各自 的另一方的端部与输出相反侧端部磁极部135通过螺钉159 (图12)固定，该螺钉159贯通 形成在输出相反侧端部磁极部135上的未图示的贯通孔而与筒体139的螺纹孔139a螺合。 如图10所示，在一对筒体139的内部配置有分别将第一及第二引导轴109A、109B支承为能 够滑动的两个滑动轴承161。如图10及图12所示，在铁心单元127的外周配置有框架部件163。框架部件163 具有第一种类的分割框架部件(165A、165B)和第二种类的分割框架部件(167A、167B)。第 一种类的分割框架部件(165A、165B)包括相互隔开间隔配置的第一种类的第一分割框架部件165A和第一种类的第二分割框架部件165B。第一种类的第一及第二分割框架部件 165AU65B都由厚度尺寸1. 2mm的磁性材料形成，并与铁心单元127的外周面抵接。如图 15(A) (C)所示，第一种类的第一分割框架部件165A覆盖图10及图12中位于上方的铁 心单元127的输出侧端部磁极部133与输出相反侧端部磁极部135之间的上半部的大部 分。此外，图15(A) (C)是第一种类的第一分割框架部件165A的主视图、右侧视图及后 视图。第一种类的第一分割框架部件165A具有与多个磁极部(133、135、137)的主体部 (141、145、151)的上半部抵接的一对侧部169A、169B ；将一对侧部169A、169B连结并与一对 被连结部分(143、147、153)中的一方的被连结部分抵接的连结部171。在一对侧部169A、 169B中的一方的侧部169A的缘部形成有四个贯通孔169c。在一对侧部169A、169B中的另 一方的侧部169B的缘部也形成有四个贯通孔169d。第一种类的第二分割框架部件165B也具有与第一种类的第一分割框架部件165A 相同的结构。如图16(A) (C)所示，第一种类的第二分割框架部件165B覆盖图10 图12 中位于下方的铁心单元127的输出侧端部磁极部133与输出相反侧端部磁极部135之间的 下半部的大部分。此外，图16(A) (C)是第一种类的第二分割框架部件165B的主视图、右 侧视图及后视图。第一种类的第二分割框架部件165B具有与多个磁极部(133、135、137) 的主体部(141、145、151)的下半部抵接的一对侧部173AU73B ；将一对侧部173AU73B 结并与一对被连结部分(143、147、153)中的一方的被连结部分抵接的连结部175。在一对 侧部173Α、173Β中的一方的侧部173Α的缘部形成有四个贯通孔173c。在一对侧部173A、 173B中的另一方的侧部17 的缘部也形成有四个贯通孔173d。如图12所示，在第一种类的第一分割框架部件165A与第一种类的第二分割框架 部件165B之间形成有沿轴105延伸的方向延伸的一对空隙部Gil、G12。在第一种类的分 割框架部件(165A、165B)与绕组125A 125F之间形成有由绝缘模制树脂构成的模制部 177(图10)。在本例中，在将第一种类的分割框架部件(165A、165B)安装于铁心单元127 的状态下，在第一种类的分割框架部件(165A、165B)内填充绝缘模制树脂。因此，能够简化 模制成形模具。一对空隙部G11、G12中的一方的空隙部Gll构成制造第二组件103时填充 绝缘模制树脂的注入口。一对空隙部G11、G12中的另一方的空隙部G12构成填充绝缘模制 树脂时的排气口。第二种类的分割框架部件(167A、167B)包括第二种类的第一分割框架部件167A 和第二种类的第二分割框架部件167B。如图17所示，第二种类的第一分割框架部件167A 具有矩形形状，且与第一种类的分割框架部件(165A、165B)同样地由厚度尺寸1. 2mm的磁 性材料形成。在第二种类的第一分割框架部件167A的两端部各形成有四个贯通孔167c。 如图12所示，第二种类的第一分割框架部件167A覆盖空隙部G11，跨两个第一种类的分 割框架部件(165A、165B)的一方的对接部配置。第二种类的第一分割框架部件167A使用 螺钉179，与第一种类的分割框架部件(165A、165B) —起螺纹紧固在铁心单元127的端部 磁极部(133、135)。螺钉179贯通形成在第二种类的第一分割框架部件167A上的贯通孔 167c (图17)、形成在第一种类的第一分割框架部件165A的一方的侧部169A上的贯通孔 169c (图15(A))及形成在第一种类的第二分割框架部件165B的一方的侧部173A上的贯通 孔173c (图16(A))，与形成在端部磁极部(133、135)上的螺纹孔螺合。如图18所示，第二种类的第二分割框架部件167B与第二种类的第一分割框架部件167A同样地具有矩形形状，且由厚度尺寸1. 2mm的磁性材料形成。在第二种类的第二分 割框架部件167B的两端的缘部各形成有四个贯通孔167d。如图12所示，第二种类的第二 分割框架部件167B覆盖空隙部G12，跨两个第一种类的分割框架部件(165A、165B)的另一 方的对接部配置。第二种类的第二分割框架部件167B使用螺钉181，与第一种类的分割框 架部件(165A、165B) —起螺纹紧固在铁心单元127的端部磁极部(133、13 。螺钉181贯 通第二种类的第二分割框架部件167B的贯通孔167d(图18)、形成在第一种类的第一分割 框架部件165A的另一方的侧部169B上的贯通孔169d(图15(C))及形成在第一种类的第 二分割框架部件165B的另一方的侧部17 上的贯通孔173d (图16 (C))，与形成在端部磁 极部(133、135)上的螺纹孔螺合。在本例中，如图12所示，第一种类的分割框架部件(165A、165B)和第二种类的分 割框架部件(167A、167B)相重合的四处的部分OLl 0L4构成将多个磁极部(133、135、 137)磁连结的磁轭的一部分。在本例的线性同步电动机中，第一组件101的轴105相对于第二组件103的铁心 单元127沿轴线方向移动时，第一及第二引导轴109A、109B在滑动轴承161内滑动。在本例的线性同步电动机中，由框架部件163和磁轭结构体构成磁轭，该磁轭结 构体由贯通多个磁极部(133、135、137)的一对筒体139构成。这种情况下，能够减少由磁 性材料构成的磁轭结构体(一对筒体139)的量，因此提高一对筒体139的设计自由度。而 且，能够降低线性同步电动机的制造成本并减轻线性同步电动机的重量。工业实用性根据本发明，由于包围铁心单元的周围的框架部件构成将多个磁极部磁连结的磁 轭，因此无需像以往那样使用重量重的磁轭专用部件。因此，能够降低线性同步电动机的制 造成本并减轻线性同步电动机的重量。
权利要求
1.一种线性同步电动机，其具备第一组件，其具有轴及由安装在所述轴上的多个永磁体构成的一个以上的永磁体列； 第二组件，其具有多个绕组和铁心单元，所述多个绕组通过将绕组导体卷绕成环状而 形成，沿所述轴的轴线方向隔开规定的间隔配置且以包围所述轴的周围的方式配置，所述 铁心单元具有多个磁极部和磁轭，该多个磁极部通过将多张磁性钢板层叠而构成，具有与 所述第一组件的所述永磁体列隔着规定的间隙对置的磁极面且以包围所述轴的周围的方 式与所述轴同心配置，该磁轭将所述多个磁极部磁连结，所述多个磁极部沿所述轴线方向 隔开间隔配置，从而在相邻的两个所述磁极部间形成配置一个所述绕组的空间，所述第一及第二组件中的一方作为动子使用，所述第一及第二组件中的另一方作为定 子使用，所述线性同步电动机的特征在于，具备由导磁性材料形成且以所述轴为中心包围所述铁心单元的周围的框架部件，所述 多个磁极部与所述框架部件磁连结，所述框架部件构成所述磁轭。
2.根据权利要求1所述的线性同步电动机，其中，所述第二组件具备与所述轴平行配置、沿与所述轴线方向平行的方向贯通所述铁心单 元且固定于所述铁心单元的至少一根滑动轴，所述第一组件具备将所述至少一根滑动轴的两端部支承为能够滑动的至少一组滑动 轴承。
3.根据权利要求2所述的线性同步电动机，其中，通过一组连结部件中的各连结部件将所述至少一组滑动轴承中的各滑动轴承与所述 轴的端部连结。
4.根据权利要求2所述的线性同步电动机，其中， 所述轴具有筒形状，在所述轴的中空的内部流过对所述多个绕组进行冷却的冷却介质。
5.根据权利要求1所述的线性同步电动机，其中，所述框架部件由螺纹紧固于所述铁心单元的多个分割框架部件构成。
6.根据权利要求5所述的线性同步电动机，其中，所述多个分割框架部件包括第一种类的分割框架部件，其与所述铁心单元的外周面 抵接；第二种类的分割框架部件，其跨两个所述第一种类的分割框架部件的对接部配置且 与两个所述第一种类的分割框架部件一起螺纹紧固于所述铁心单元。
7.根据权利要求2所述的线性同步电动机，其中， 所述多个磁极部具备至少一个被连结部分，所述多个磁极部配置成所述至少一个被连结部分沿所述轴排列而构成至少一个被连 结部分列，所述至少一根滑动轴贯通构成所述被连结部分列的多个被连结部分。
8.根据权利要求5或6所述的线性同步电动机，其中，所述多个磁极部包括位于所述轴线方向两端的一对端部磁极部和位于所述一对端部 磁极部之间的一个以上的中间磁极部，所述框架部件螺纹紧固于所述一对端部磁极部。
9.根据权利要求1所述的线性同步电动机，其中，在所述框架部件与所述多个绕组之间形成有由绝缘模制树脂构成的模制部。
全文摘要
本发明提供一种能够容易地制造铁心单元、而且能够降低线性同步电动机的制造成本并减轻线性同步电动机的重量的线性同步电动机。所述线性同步电动机具备由导磁性材料形成且以轴为中心包围铁心单元(25)的周围的框架部件(39)。通过框架部件(39)构成将多个磁极部(31、33、35)磁连结的磁轭。框架部件(39)由螺纹紧固于铁心单元(25)的第一分割框架部件(61A)和第二分割框架部件(61B)构成。
文档编号H02K41/03GK102142762SQ201110035030
公开日2011年8月3日 申请日期2011年1月28日 优先权日2010年1月29日
发明者唐玉棋, 杉田聪 申请人:山洋电气株式会社