本发明涉及直线电动机用电枢和使用了该直线电动机用电枢的直线电动机。
背景技术：
近年来，作为OA机械的磁头驱动机构、机床的主轴/工作台输送机构等各种工业机械的驱动装置，提出使用直线电动机。在这种直线电动机中，为了简化构造，具有这样的倾向，即，经常使用采用了多个永磁体的部件作为励磁磁极。
在上述的用途的直线电动机中，为了抑制异物向电枢侵入等，有时在成为电枢的主体的芯的表面形成树脂层。当在芯的表面形成树脂层时，由于芯和树脂的线性热膨胀率不同，有可能导致在高温或者低温环境下产生翘曲、膨胀、破损、尺寸精度的下降等问题。为了解决该问题，尝试利用织布覆盖芯的表面，隔着该织布形成树脂层(例如参照专利文献1～3)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：专利第5199427号公报
专利文献2：专利第3698585号公报
专利文献3：专利第4886355号公报
技术实现要素：
发明要解决的问题
但是，为了将电枢高精度地安装于机械，需要对芯的机械安装面进行表面研磨。因此，芯的机械安装面不能利用织布覆盖。但是，若机械安装面未利用织布覆盖，则难以抑制异物经由机械安装面向电枢侵入等，因此，这成为电枢的品质、可靠性下降的主要原因。
因而，以往期待这样的直线电动机用电枢和直线电动机，即，安装于机械的精度优异，并且能够抑制树脂层产生的问题以及抑制异物向电枢侵入等。
本发明的目的在于提供这样的直线电动机用电枢和直线电动机，即，安装于机械的精度优异，并且能够抑制树脂层产生的问题和异物的侵入等。
用于解决问题的方案
(1)本发明是一种直线电动机用电枢(例如后述的电枢20)，该直线电动机用电枢与不同的极性的磁体沿驱动方向交替地配置的励磁磁极协同工作地构成直线电动机，并具有成为主体的芯(例如后述的芯21)和安装于所述芯的线圈(例如后述的线圈22)，该直线电动机用电枢具有：块安装部(例如后述的块安装部23)，其设于所述芯的机械安装侧；保护片(例如后述的织布25)，其具有树脂的渗透性，并用于包覆所述芯和所述块安装部的表面；块(例如后述的块24)，其具有配置在所述芯的机械安装侧的机械安装面(例如后述的机械安装面24a)，并安装于所述块安装部；以及树脂层(例如后述的树脂层26)，其用于覆盖将所述芯包覆的所述保护片，所述块的所述机械安装面自所述树脂层暴露。
(2)根据(1)的直线电动机用电枢，也可以是，所述块安装部具有从所述芯的机械安装侧的表面向内侧凹陷的空间，并在所述空间内嵌入所述块的至少一部分。
(3)根据(2)的直线电动机用电枢，也可以是，在所述块的至少一部分具有能够从所述芯的机械安装侧的表面向所述块安装部的空间嵌入的形状。
(4)根据(2)的直线电动机用电枢，优选的是，在所述块的至少一部分具有能够从所述芯的侧面侧向所述块安装部的空间嵌入的形状。
(5)根据(1)～(4)中任一项所述的直线电动机用电枢，优选的是，安装于所述块安装部的所述块的所述机械安装面自所述树脂层的表面突出。
(6)本发明涉及一种直线电动机(例如后述的直线电动机1)，其具有：不同的极性的磁体沿驱动方向交替地配置的励磁磁极(例如后述的励磁磁极10)以及(1)～(5)中任一项所述的直线电动机用电枢(例如后述的电枢20)。
发明的效果
根据本发明，能够提供这样的直线电动机用电枢和直线电动机，即，安装于机械的精度优异，并且能够抑制树脂层产生的问题和异物的侵入等。
附图说明
图1是说明第1实施方式的直线电动机1的图。
图2是说明电枢20的结构的图。
图3A是芯21的Y-Z平面的剖视图。
图3B是块24的Y-Z平面的剖视图。
图4A是说明第1实施方式的电枢20的制造步骤的图。
图4B是说明第1实施方式的电枢20的制造步骤的图。
图4C是说明第1实施方式的电枢20的制造步骤的图。
图5是第2实施方式的电枢120的的分解立体图。
图6A是芯121的Y-Z平面的剖视图。
图6B是块124的Y-Z平面的剖视图。
图7A是说明第2实施方式的电枢120的制造步骤的图。
图7B是说明第2实施方式的电枢120的制造步骤的图。
图7C是说明第2实施方式的电枢120的制造步骤的图。
图8是说明第3实施方式的电枢220的图。
图9A是表示第3实施方式的电枢220的一个方式的剖视图。
图9B是表示第3实施方式的电枢220的另一个方式的剖视图。
附图标记说明
1、直线电动机；10、励磁磁极；20、120、220、电枢；21、221、芯；22、线圈；23、123、块安装部；24、124、块；24a、124a、机械安装面；25、织布(保护片)；26、树脂层。
具体实施方式
以下说明本发明的实施方式。另外，本说明书所附的附图都是示意图，考虑到为了易于理解等，从实物将各部的形状、缩尺、纵横的尺寸比等进行变更或者夸张。此外，在附图中，适当地省略表示构件的截面的剖面线。
在本说明书等中，形状、几何学的条件、用于指定它们的程度的用语，例如“平行”、“方向”等用语不仅包括该用语的严格的意思，还包括能够当作大致平行的程度的范围、能够当作大致该方向的范围。
此外，在本说明书等中，将后述的芯21的进深方向和块24的长度方向设为X(X1-X2)方向，将芯21的宽度方向和块24的排列方向设为Y(Y1-Y2)方向，将芯21的厚度方向和块24的高度方向设为Z(Z1-Z2)方向。
(第1实施方式)
图1是说明第1实施方式的直线电动机1的图。图1所示的直线电动机1的基本的结构与后述的第2、第3实施方式共通。
图2是电枢20的分解立体图。
图3A是芯21的Y-Z平面的剖视图。图3B是块24的Y-Z平面的剖视图。图3B表示块24的形成有螺纹部24b的部分的剖视图。
如图1所示，直线电动机1具有励磁磁极10和电枢20。其中，电枢20表示形成有后述的树脂层26(参照图4C)的形态。
励磁磁极10是不同的极性的磁体沿电枢20的驱动方向(图中A方向)交替地配置的定子。在励磁磁极10的支承面11上，多个永磁体12大致平行或者稍微偏斜地排列。在励磁磁极10中，N极的永磁体12和S极的永磁体12沿电枢20的驱动方向交替地配置。永磁体12例如利用粘接剂等接合于支承面11。
电枢20与励磁磁极10协同工作地构成直线电动机。电枢20借助块24的机械安装面24a(后述)固定于机械(未图示)。
如图2所示，电枢20具有芯21、线圈22、块安装部23、块24、作为保护片的织布25以及树脂层26。另外，图2是电枢20的分解(展开)立体图，因此省略树脂层26的图示。之后叙述树脂层26。此外，在图2中，省略用于向线圈22供给电力的配线等的图示。
芯21是成为电枢20的主体的部分，其作为层叠体而构成，该层叠体在X方向上叠合多个由磁性材料构成的板材。
线圈22是用于产生磁场的电枢绕组。线圈22被收纳在形成于芯21的内部的多个槽(未图示)。当对各线圈22施加单相交流电或者三相交流电时，吸引力和排斥力作用于在线圈22产生的移动磁场和励磁磁极10的磁场之间，利用其驱动方向(Y方向)的分量，对电枢20施加推力。如图1所示，电枢20在该推力的作用下，沿励磁磁极10的排列有永磁体12的A(A1-A2)方向直线移动。
块安装部23是从芯21的机械安装侧(Z1侧)的表面向内侧凹陷的空间。在块安装部23中嵌入有块24的至少一部分。如图3A所示，本实施方式的块安装部23是Y-Z平面的截面为矩形的槽。此外，如图2所示，块安装部23沿芯21的X(X1-X2)方向延伸。块安装部23的槽宽(Y方向)优选设为这样的尺寸，即，当块安装部23在被织布25包覆的状态下嵌入了块24时，块24能够得到无法容易地在芯21的厚度方向(Z1方向)上拔出的程度的固定力。
当由块安装部23对块24进行固定的固定力较弱时，安装于块24的机械的姿态会变得不稳定。此外，若为了加强块24的固定力而过于缩窄块安装部23的槽宽，则会导致在将块24嵌入块安装部23时织布25偏移、破损的问题。此外，由于嵌入到块安装部23的各个块24的机械安装面24a在Z方向上的高度容易变得不均等，因此在块24的表面研磨上花费时间。并且，在块24相对于块安装部23倾斜地嵌入的情况下，有可能导致电枢20和机械的组装、固定变得困难。
另外，在本实施方式中示出了在一个芯21设置五个块安装部23的例子，但块安装部23的个数能够根据产品规格等进行变更。
块24是安装于块安装部23的金属部件。如图3B所示，块24的Y-Z平面的截面形成为矩形，该矩形与图2所示的块安装部23的槽的形状相似(包括能够当作相似形状的形状)。
如图3B所示，块24具有机械安装面24a和螺纹部24b。
机械安装面24a是在将块24嵌入到块安装部23时位于上侧(Z1侧)的面。另外，机械安装面24a的朝向并不限定于上侧。在机械安装面24a安装有成为直线电动机1的驱动对象的机械(未图示)。在将块24嵌入块安装部23并形成树脂层26之后，对机械安装面24a进行表面研磨。
螺纹部24b是供机械侧的螺栓(未图示)插入的部分。如图3B所示，在螺纹部24b形成有内螺纹。通过使机械侧的螺栓嵌合于螺纹部24b并紧固，能够在块24的机械安装面24a安装机械。如图2所示，螺纹部24b沿块24的长度方向(X方向)设于两处，但只要设置至少一处以上即可。螺纹部24b的个数、螺纹孔径等能够根据产品规格进行变更。
织布25是用于包覆芯21和块安装部23的表面的片状的构件。织布25例如由玻璃纤维织布、碳素纤维织布等的具有树脂的渗透性的材料形成。另外，织布只要是具有树脂的渗透性的材料即可，除了刚才例示的材料之外，例如也可以是多孔质的片材等。使织布25覆盖于芯21的表面，并且也使织布25插入到块安装部23的槽的内侧，利用粘合带、粘接剂等将折入的织布25的端部、折入部分等固定，从而能够利用织布25包覆芯21的整个表面。
织布25的大小优选为全部覆盖芯21的表面的程度，但并非必须覆盖芯21的整个面。当在芯21的表面形成有后述的树脂层26时，织布25至少能够覆盖在芯21产生的热应力易于传递到树脂层26的部分即可，以及当附着有液体时，织布25能够阻止液体向电枢20的内部的侵入即可。
树脂层26是将被织布25包覆的芯21和块安装部23覆盖的树脂成形物。树脂层26例如由环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂形成。树脂层26例如能够通过将被织布25包覆的芯21和块安装部23模制成形而形成。
接着，说明第1实施方式的电枢20的制造步骤。
图4A～图4C是说明第1实施方式的电枢20的制造步骤的图。图4A～图4C与图3A同样是芯21的Y-Z平面的剖视图。
首先，如图4A所示，利用织布25包覆芯21和块安装部23的表面。
接着，如图4B所示，使块24从芯21的厚度方向(Z方向)向被织布25包覆的块安装部23嵌入，将块24安装于块安装部23。通过在块安装部23中嵌入块24，块安装部23的槽的内表面由织布25以更加紧贴的状态包覆。
接着，如图4C所示，利用树脂材料将被织布25包覆的芯21和块安装部23模制成形，从而形成树脂层26。树脂层26只形成于被织布25包覆的部分，因此，块24的机械安装面24a自树脂层26暴露。
之后，对嵌入到电枢20(块安装部23)的块24的机械安装面24a进行表面研磨，从而完成暴露有被表面研磨过的机械安装面24a的电枢20。
根据上述的第1实施方式的电枢20，由于未利用织布25覆盖机械安装面24a，因此能够对机械安装面24a进行表面研磨。因此，第1实施方式的电枢20能够高精度地安装于机械。
树脂层26以覆盖被织布25包覆的芯21和块安装部23的方式形成于第1实施方式的电枢20。这样，使织布25隔在芯21和树脂层26之间而一体化，因此，能够使电枢20的内部的线性热膨胀率大致均匀。因此，在第1实施方式的电枢20中，能够抑制在高温或者低温环境下由于线性热膨胀率的不同导致产生翘曲、膨胀、破损、尺寸精度的下降等问题。
在第1实施方式的电枢20中，由于芯21和块安装部23的大致整个面被树脂层26覆盖，因此能够抑制切削液等液体(异物)的侵入。
因而，根据第1实施方式的电枢20，安装于机械的精度优异，并且能够抑制树脂层26产生的问题和异物的侵入等。
此外，在第1实施方式的电枢20中，块24的Y-Z平面的截面形成为矩形，该矩形与块安装部23的槽的形状相似。因此，在第1实施方式的电枢20中，能够容易地将块24从芯21的厚度方向(Z方向)向被织布25包覆的块安装部23嵌入。另外，块24也可以像后述的第2实施方式那样，从芯21的进深方向(X方向)嵌入。
(第2实施方式)
图5是第2实施方式的电枢120的分解立体图。
图6A是芯121的Y-Z平面的剖视图。图6B是块124的Y-Z平面的剖视图。图6B表示块124的形成有螺纹部124b的部分的剖视图。
另外，在第2实施方式的说明和附图中，对于起到与第1实施方式相同的功能的构成要件标注相同的附图标记，或者在末尾(后两位)标注相同的附图标记，适当省略重复的说明。
如图5所示，第2实施方式的电枢120具有芯121、线圈22、块安装部123、块124、织布25以及树脂层26。另外，图5是电枢20的分解(展开)立体图，因此省略树脂层26的图示。
在第2实施方式的电枢120中，设于芯121的块安装部123和块124的形状等与第1实施方式不同。
如图6A所示，第2实施方式的块安装部123是Y-Z平面的截面为倒T字形状的槽。在块安装部123中，相当于“T”的竖条的部分向Z1侧开口。此外，如图5所示，块安装部123沿芯121的X(X1-X2)方向延伸。块安装部123的槽形状优选设为这样的尺寸，即，在块安装部123以被织布25包覆的状态嵌入了块124的情况下，块124能够得到无法容易地在芯121的进深方向(X方向)上拔出的程度的固定力。
如图6B所示，第2实施方式的块124的Y-Z平面的截面形成为倒T字形状，该倒T字形状与图6A所示的块安装部123的槽的形状相似。在块124中，相当于“T”的竖条的部分向Z1侧突出。如图6B所示，块124具有机械安装面124a和螺纹部124b。本实施方式的块124以这样的方式设定高度尺寸(Z方向)，即，在块124嵌入到块安装部123的状态下，机械安装面124a自树脂层26突出。
接着，说明第2实施方式的电枢120的制造步骤。
图7A～图7C是说明第2实施方式的电枢120的制造步骤的图。
首先，如图7A所示，利用织布25来包覆芯121和块安装部123的表面。
接着，如图7B所示，将块124嵌入并安装于被织布25包覆的块安装部123。如图5所示，本实施方式的块124从芯21的进深方向(X方向)嵌入。通过在块安装部123中嵌入块124，块安装部123的槽的内表面由织布25以更加紧贴的状态包覆。
接着，如图7C所示，利用树脂材料将被织布25包覆的芯121和块安装部123模制成形，从而形成树脂层26。树脂层26只形成于被织布25包覆的部分，因此，块124的机械安装面124a自树脂层26暴露。
之后，对嵌入到电枢120(块安装部123)的块124的机械安装面124a进行表面研磨，从而完成暴露有被表面研磨过的机械安装面124a的电枢120。如图7C所示，在本实施方式的电枢120中，在嵌入到块安装部123的状态下，机械安装面124a从树脂层26突出。
上述的第2实施方式的电枢120也与第1实施方式同样地，安装于机械的精度优异，并且能够抑制树脂层26产生的问题和异物的侵入等。
第2实施方式的块安装部123是Y-Z平面的截面为倒T字形状的槽，块124的Y-Z平面的截面也形成为倒T字形状，该倒T字形状与块安装部123的槽的形状相似。由此，当将块124嵌入到块安装部123时，块124和块安装部123成为互相嵌合的状态，因此，即使在Z1方向上对块124施加应力等，块124也不会被从块安装部123拔出。这样，第2实施方式的电枢120在安装于机械(未图示)时，能够进一步提高块124相对于机械的固定力。
第2实施方式的块124以这样的方式设定高度尺寸(Z方向)，即，在块124嵌入到块安装部123的状态下，机械安装面124a自树脂层26突出。由此，在对机械安装面124a进行表面研磨时，不必磨削树脂层26，因此，能够更加有效地抑制液体等异物的侵入。
(第3实施方式)
图8是说明第3实施方式的电枢220的图。在图8中，省略织布25、树脂层26等的图示。
图9A是表示第3实施方式的电枢220的一个方式的剖视图。图9B是表示第3实施方式的电枢220的另一个方式的剖视图。
另外，在第3实施方式的说明和附图中，对于起到与第1实施方式和第2实施方式相同的功能的构成要件标注相同的附图标记，或者在末尾(后两位)标注相同的附图标记，适当省略重复的说明。
如图8所示，第3实施方式的电枢220具有用于冷却线圈22的冷却管27。冷却管27配置在设于芯221的配置槽28(见后述)。第3实施方式的电枢220的其他的基本的结构与第2实施方式的电枢120相同，因此省略块124等的说明。
另外，在本实施方式中示出了将配置槽28设于机械安装面侧(Z1侧)的例子，但冷却管27例如也有这样的方式，即，其一部分或者全部设于芯221的内部。此外，在本实施方式中示出了冷却管27和块124交替地配置的例子，但例如也有这样的方式，即，冷却管27相对于块124每隔一个地配置。这样，配置槽28的形状、设置位置等并不限定于图8所示的例子。
接着，在具有冷却管27的电枢220中，说明织布25将芯221包覆的方式。
在图9A所示的电枢220A中，织布25插入到配置槽28的内侧。冷却管27隔着织布25配置于配置槽28。通过将冷却管27配置于配置槽28，配置槽28的槽的内表面由织布25以更加紧贴的状态包覆。在本方式中，配置于配置槽28的冷却管27直接被树脂层26覆盖。
另外，在本方式中，织布25夹在冷却管27和配置槽28(芯221)之间。因此，作为织布25，优选使用导热率和伸缩性较高的构件。例如能够列举碳素纤维，但并不限定于此。
在图9B所示的电枢220B中，冷却管27直接配置于配置槽28。织布25包覆于冷却管27之上。在本方式中，配置于配置槽28的冷却管27隔着织布25被树脂层26覆盖。
在上述的图9A、图9B中的任一方式中都能够利用织布25将配置槽28或者其局部与芯221和块安装部123同时包覆。
另外，在第3实施方式中，块和块安装部的形状也可以与第1实施方式相同。
以上说明了本发明的实施方式，但本发明并不限定于前述的实施方式，而能够像后述的变形方式那样进行多种变形、变更，这些也在本发明的技术范围内。实施方式所述的效果只是列举了从本发明产生的最合适的效果，而并不限定于实施方式所述的内容。另外，上述的实施方式和后述的变形方式也能够适当组合地使用，省略详细的说明。此外，也存在各实施方式所共通的结构，因此省略地说明构件名称的附图标记。
(变形方式)
在实施方式中说明了在块的螺纹部形成内螺纹的例子，但并不限定于此。既可以在螺纹部形成外螺纹，也可以是钩状的钩等。即，只要能够嵌合于机械侧的安装面，则可以将任意构造应用于机械安装面。例如，如果是小型的电枢，则可以利用粘接剂、粘合带等来替代螺纹部将机械和机械安装面之间固定。在该情况下，不必设置螺纹部，因此能够将机械安装面设为平坦面。
保护片在实施方式中为织布，但并不限定于此。
在实施方式中，说明了将励磁磁极(参照图1)设为直线状的例子，但并不限定于此。励磁磁极例如也可以是圆弧状、环状。
在实施方式中，说明了将块安装部的Y-Z平面的截面设为矩形的槽、倒T字形状的槽的例子，但并不限定于此。块安装部的Y-Z平面的截面也可以是其他的形状，块的Y-Z平面的截面也可以是与块安装部的槽相似的形状。例如也可以将块安装部的Y-Z平面的截面设为倒T字形状，将块的Y-Z平面的截面设为L字形状。