直线电动机用磁体板和直线电动机的制作方法

本实用新型涉及直线电动机用磁体板及包括该直线电动机用磁体板的直线电动机。

背景技术：

近年，提案使用直线电动机作为OA机械的磁头驱动装置、机床的主轴/工作台输送机构等、各种工业机械的驱动装置。在这种直线电动机中，作为励磁磁极，广泛使用有将多个板状的永磁体以面状配置而成的磁体板。

在上述的用途的直线电动机中，为了防止配置于磁体板的永磁体在平面方向上的位移，提案有利用销形状的限制构件固定永磁体的技术(例如，参照专利文献1)。

专利文献1：日本特开2013－198278号公报

技术实现要素：

实用新型要解决的问题

在上述的直线电动机中，若增大磁体板的宽度(与电枢的移动方向正交的方向上的宽度)，则磁体板的宽度方向上的弯曲刚度降低。该情况下，即使限制了永磁体在平面方向上的位移，磁体板也会在与电枢之间产生的磁场的吸引力的作用下向电枢侧变形，难以将电枢与磁体板之间的间隙保持为适当的间隔。

本实用新型的目的在于提供能够将电枢与磁体板之间的间隙保持为适当的间隔的直线电动机用磁体板和直线电动机。

用于解决问题的方案

(1)本实用新型涉及一种直线电动机用磁体板(例如，后述的磁体板10)，该直线电动机用磁体板与电枢(例如，后述的电枢20)协作而产生用于直线运动的驱动力，该直线电动机用磁体板包括：板材(例如，后述的板材11)，其具有第1面(例如，后述的第1面F1)和所述第1面的相反侧的第2面(例如，后述的第2面F2)，该板材设有第1嵌合部(例如，后述的槽部110)，该第1嵌合部在至少一部分具有以自所述第2面朝向所述第1面侧扩展的方式凹陷的截面形状；永磁体(例如，后述的永磁体12)，其配置于所述板材的所述第1面；以及第2嵌合部(例如，后述的导轨14)，其固定于机械的安装部(例如，后述的机械的安装部30)，该第2嵌合部具有能够与所述板材的所述第1嵌合部嵌合的截面形状。

(2)根据(1)的直线电动机用磁体板，可以是，所述第1嵌合部和所述第2嵌合部设为沿着所述电枢的移动方向(X方向)延伸的结构。

(3)根据(2)的直线电动机用磁体板，可以是，所述第1嵌合部为在与延伸的方向(X方向)正交的截面中、所述第1面侧的宽度(W1)大于所述第2面侧的宽度(W2)的燕尾槽，所述第2嵌合部为在与延伸的方向正交的截面中、成为与所述燕尾槽大致相似形状的燕尾形的导轨。

(4)本实用新型涉及一种直线电动机(例如，后述的直线电动机1)，该直线电动机包括：电枢；以及直线电动机用磁体板，其为(1)～(3)中任一项的直线电动机用磁体板。

实用新型的效果

采用本实用新型，能够提供能够将电枢与磁体板之间的间隔保持为适当的间隔的直线电动机用磁体板和直线电动机。

附图说明

图1是表示第1实施方式的直线电动机1的概略的立体图。

图2是直线电动机1的剖视图。

图3A是表示板材11的排列的俯视图。

图3B是表示导轨14的配置的俯视图。

图4A是表示磁体板10的组装顺序的图。

图4B是表示磁体板10的组装顺序的图。

图5A是表示第2实施方式的导轨14A的结构的俯视图。

图5B是表示第3实施方式的导轨14B的结构的俯视图。

图5C是表示第4实施方式的导轨14C的结构的俯视图。

图6是表示第5实施方式的槽部110A和导轨14D的结构的剖视图。

图7A是表示第6实施方式的槽部110B和导轨14E的结构的剖视图。

图7B是表示第7实施方式的槽部110C和导轨14F的结构的剖视图。

附图标记说明

1、直线电动机；10、磁体板；11、板材；12、永磁体；14、导轨；20、电枢；30、机械的安装部；110、槽部。

具体实施方式

以下，说明本实用新型的实施方式。另外，本说明书的附图均为示意图，考虑到理解的容易度等，对各部分的形状、比例尺、纵横的尺寸比进行了变更或放大。而且，在附图中，适当地省略表示构件等的截面的阴影。

在本说明书等中，对于指定形状、几何学条件、它们的程度的用语、例如“平行”、“方向”等用语而言，除了该用语的严格的意义以外，还包含被认为大致平行的程度的范围、被认为大致成为该方向的范围。

在本说明书等中，将相当于直线电动机1的长度方向的方向设为X(X1－X2)方向，将相当于宽度(短边)方向的方向设为Y(Y1－Y2)方向，将相当于厚度方向的方向设为Z(Z1－Z2)方向。而且，对于安装直线电动机1的机械的安装部30也相同。

(第1实施方式)

图1是表示第1实施方式的直线电动机1的概略的立体图。图1所示的直线电动机1的基本的结构与后述的第2实施方式～第7实施方式共用。

图2是直线电动机1的剖视图。图2示出了与直线电动机1的X－Z面平行的面的截面。另外，在图2中，不是用截面而是用外观示出了螺栓。

图3A是表示板材11的排列的俯视图。图3A示出了沿着X方向排列了5张板材11的状态。

图3B是表示导轨14的配置的俯视图。图3B示出了将导轨14配置在了机械的安装部30上的状态。

如图1所示，直线电动机1包括电枢20和多个磁体板(直线电动机用磁体板)10。

磁体板10为沿着电枢20的驱动方向(X方向)交替配置不同磁性的永磁体12(后述)而成的励磁磁极。磁体板10与电枢20协作而产生用于使电枢20直线移动的驱动力，换言之，产生用于直线运动的驱动力。如图2所示，磁体板10包括板材11、槽部110、永磁体12、接合层13以及导轨14。

板材11为板状的金属构件。如图2所示，板材11具有成为Z1侧的面的第1面F1和成为Z2侧的面的第2面F2。第1面F1为配置多个永磁体12的面。第2面F2为固定于机械的安装部30(后述)的面。

在本实施方式的直线电动机1中，如图1所示，沿着长度方向(X方向)排列有5张板材11(磁体板10)。在各板材11的第1面F1分别配置有8个永磁体12。

另外，板材11还可以相对于磁体板10的长度方向(X方向)以略微偏斜(倾斜)的状态排列。而且，板材11的数量、形状等并不限定于本实施方式的例子，能够根据直线电动机1的规格等适当设定。

如图2所示，板材11在第2面F2侧包括槽部(第1嵌合部)110。本实施方式的槽部110在与Y－Z面平行的剖面中构成为第1面F1侧的宽度W1大于第2面F2侧的宽度W2的梯形的燕尾槽。

如图3A所示，槽部110设于板材11的Y方向上的中央部，并沿着X方向延伸。即，在使板材11如图3A所示地排列时，槽部110以沿着电枢20的移动方向(X方向)延伸的方式形成。如图3A所示，在排列5张板材11时，设于各板材11的槽部110在X方向上连通。后述的导轨14与所排列的板材11的连通的槽部110嵌合。

如图3A所示，板材11在Y1方向上的端部和Y2方向上的端部分别包括阶梯孔111。阶梯孔111为在将板材11固定于机械的安装部30时供螺栓112(后述)插入的孔。板材11例如由硅钢板的层叠体、碳钢、一般结构用轧制钢材等形成。

永磁体12为产生磁场的构件，如图2所示，隔着接合层13配置于板材11的第1面F1。永磁体12在板材11的第1面F1上沿着电枢20的驱动方向(X方向)交替地配置有N极的永磁体12和S极用的永磁体12。接合层13为接合板材11和永磁体12的一层，例如，由粘接剂形成。

在本实施方式中，如图1所示，在一个板材11上以4(Y方向)×2(X方向)的图案配置有8个永磁体12。另外，配置在板材11上的永磁体12的个数、配置方式等并不限定于本实施方式的例子，能够根据直线电动机1的规格等适当设定。

导轨(第2嵌合部)14为通过与设于板材11的槽部110嵌合从而抑制板材11的变形的构件。作为板材11的变形，例如可列举以下情况：在直线电动机1驱动时，在磁体板10与电枢20之间产生的磁场的吸引力的作用下，包含永磁体12在内的板材11向电枢20侧(Z1侧)挠曲。

如图3B所示，导轨14的整体形成为细长的棒状。导轨14在机械的安装部30上以长度方向沿着X方向的方式配置。即，导轨14在机械的安装部30上沿着电枢20的移动方向(X方向)延伸。

如图2所示，导轨14在与Y－Z面平行的截面中构成为成为与槽部110(燕尾槽)大致相似形状的燕尾形。

在本实施方式中，由于将槽部110的截面形状设为燕尾槽，将导轨14的截面形状设为与槽部110的燕尾槽大致相似形状的燕尾形，因此，通过使槽部110与导轨14嵌合，能够抑制板材11向电枢20侧(Z1侧)挠曲。而且，根据本实施方式的结构，能够使板材11更可靠地与机械的安装部30密合，并且，能够在导轨14上使板材11沿着X方向顺畅地相对移动。

如图3B所示，在导轨14上，长度方向(X方向)上的5个部位设有阶梯孔141。阶梯孔141为将导轨14固定于机械的安装部30时供螺栓142(未图示)插入的孔。如图2所示，在机械的安装部30的与导轨14的阶梯孔141相对的位置设有螺栓孔301(后述)。如下所述，在机械的安装部30配置了导轨14后，在导轨14的阶梯孔141插入螺栓142，通过使螺栓142与螺栓孔301螺纹结合并紧固，能够将导轨14固定于机械的安装部30。导轨14例如由碳钢、一般结构用轧制钢材等形成。

机械的安装部30为例如作为OA机械的磁头驱动机构、机床的主轴/工作台输送机构等驱动装置来安装直线电动机1的部位。在本实施方式中，将机械的安装部30表示为板状的构件，但实际上，机械的安装部30具有与所安装的机械相对应的形状。如图2所示，机械的安装部30在与导轨14的阶梯孔141相对的位置具有螺栓孔301。螺栓孔301在内周面具有能够与插入于导轨14的阶梯孔141的螺栓142的外螺纹螺纹结合的内螺纹。

而且，如图3B所示，机械的安装部30在与各板材11的阶梯孔111相对的位置设有螺栓孔302。螺栓孔302在内周面具有能够与插入于板材11(磁体板10)的阶梯孔111的螺栓112的外螺纹螺纹结合的内螺纹。

电枢20与磁体板10协作，产生用于使电枢20直线移动的驱动力。电枢20包括铁芯芯体、绕线等(未图示)。铁芯芯体为成为电枢20的主体的构件，例如，构成为使由磁性材料形成的板材多个重叠而成的结构体。绕线为缠绕于铁芯芯体的槽的线。自外部的电源装置向绕线供给交流的电力。在图1中，省略对向电枢20的绕线供给电力的线缆等的图示。

在对电枢20的绕线作为电力而施加单向交流或三相交流时，在产生于绕线的移动磁场与磁体板10的磁场之间作用有吸引力和排斥力，根据其移动方向(X方向)上的分量对电枢20施加推力。如图1所示，电枢20在该推力的作用下在磁体板10上沿着排列永磁体12的X方向直线移动。

接着，参照各附图说明磁体板10的组装顺序。

图4A和图4B是表示磁体板10的组装顺序的图。图4A是自X2侧向X1侧观察机械的安装部30时的侧视图。图4B是自Z1侧向Z2侧观察机械的安装部30和磁体板10时的俯视图。另外，在图4A和图4B中适当省略对阶梯孔、螺栓等的图示。

首先，如图4A所示，在机械的安装部30配置导轨14。更详细而言，以导轨14的阶梯孔141与设于机械的安装部30的螺栓孔301一致的方式配置导轨14。然后，在导轨14的阶梯孔141插入螺栓142，使螺栓142与螺栓孔301螺纹结合并紧固。由此，导轨14固定于机械的安装部30。

接着，使磁体板10的槽部110与导轨14嵌合，在该状态(参照图2)下，如图4B所示，使磁体板10移动到X1方向上的规定位置。即，使各个磁体板10移动到形成于磁体板10的板材11的阶梯孔111(参照图3A)与设于机械的安装部30的螺栓孔302(参照图3B)一致的位置。

在本实施方式中，使5张磁体板10分别在与导轨14嵌合的状态下移动到规定位置，在磁体板10的阶梯孔111插入螺栓112，使螺栓112与螺栓孔302螺纹结合并紧固。由此，如图1所示，5张磁体板10借助导轨14固定于机械的安装部30。

根据上述的本实施方式的直线电动机1，通过使板材11的槽部110与导轨14嵌合，能够在抑制了板材11的变形的状态下将磁体板10固定于机械的安装部30。因此，在直线电动机1驱动时，能够抑制在磁体板10与电枢20之间产生的磁场的吸引力的作用下板材11向电枢20侧挠曲。因而，根据本实施方式的直线电动机1，在驱动时，能够将电枢20与磁体板10之间的间隙保持为适当的间隔。

另外，在磁体板10中，通过增加板材11的厚度，还能够提高磁体板10的宽度方向(Y方向)上的弯曲刚度。但是，若增加板材11的厚度，则不仅成本升高，而且，因磁体板10的质量增加而产生直线电动机的性能下降、制造时的作业性变差等不良。

而且，还考虑增加沿着板材11的长度方向将板材11固定于机械的安装部30的螺栓。但是，在设有螺栓的部位，无法配置永磁体12，因此，若增加螺栓，则每单位面积的推力下降。

相对于此，在本实施方式的直线电动机1中，不需要增加将板材11固定于机械的安装部30的螺栓，因此，能够抑制每单位面积的推力的下降。

而且，如下所述，在将磁体板10构成为驱动侧的情况下，认为由于增加板材11的厚度、增加螺栓使磁体板10的质量增加，而导致直线电动机的性能(最大加速度等)下降。但是，在本实施方式的直线电动机1中，即使在将磁体板10构成为驱动侧的情况下，由于能够抑制磁体板10的质量的增加，因此，能够进一步提高作为直线电动机的性能。

在本实施方式的直线电动机1中，磁体板10(板材11)的槽部110和导轨14沿着电枢20的移动方向(X方向)延伸。因此，通过在使磁体板10的槽部110与导轨14嵌合的状态下，使磁体板10移动到X方向上的规定位置，能够更准确且简单地将磁体板10排列在期望的位置。

在本实施方式的直线电动机1中，槽部110构成为燕尾槽。而且，导轨14构成为成为与槽部110(燕尾槽)大致相似形状的燕尾形。因此，通过使槽部110与导轨14嵌合，能够更可靠地使板材11与机械的安装部30密合。而且，能够在导轨14上使板材11沿着X方向顺畅地相对移动。

(第2实施方式～第4实施方式)

图5A～图5C分别是表示导轨14的第2实施方式～第4实施方式的图。

图5A是表示第2实施方式的导轨14A的结构的俯视图。图5B是表示第3实施方式的导轨14B的结构的俯视图。图5C是表示第4实施方式的导轨14C的结构的俯视图。图5A～图5C与图3B(第1实施方式)相对应。在图5A～图5C中，用假想线(双点划线)表示了与导轨14A～14C嵌合的板材11(磁体板10)的轮廓。而且，在图5A～图5C中，适当地省略对阶梯孔、螺栓等的图示。在第2实施方式～第4实施方式的说明及附图中，对与第1实施方式相同的构件等标注与第1实施方式相同的附图标记，并省略重复的说明。

图5A所示的第2实施方式的导轨14A形成为短于第1实施方式的导轨14，在机械的安装部30的X方向上，导轨14A仅配置于与板材11相对的位置。第2实施方式所示的各导轨14A沿着X方向间歇地配置，但整体在X方向上延伸。

图5B所示的第3实施方式的导轨14B形成为短于第1实施方式的导轨14，在机械的安装部30的X方向上，以跨越相邻的板材11之间的方式配置。第3实施方式的导轨14B形成为与相邻的两个板材11分别嵌合的长度。另外，配置于靠X1侧的一端的导轨14B以及靠X2侧的一端的导轨14B分别形成为与一个板材11嵌合的长度。第3实施方式所示的各导轨14B沿着X方向间歇地配置，但整体在X方向上延伸。

图5C所示的第4实施方式的导轨14C形成为更短于第1实施方式的导轨14，在机械的安装部30的X方向上，导轨14C配置于与板材11相对的两个部位。第4实施方式的导轨14C沿着X方向间歇地配置，但整体在X方向上延伸。另外，在第4实施方式中，导轨14C的X－Y平面上的形状并不限定于图5C所示那样的四边形，例如还可以是圆形。

(第5实施方式)

图6是表示第5实施方式的槽部110A和导轨14D的结构的剖视图。另外，在图6中，省略对阶梯孔、螺栓等的图示。在第5实施方式的说明以及附图中，对与第1实施方式相同的构件等标注与第1实施方式相同的附图标记并省略重复的说明。

如图6所示，第5实施方式的槽部110A在与Y－Z面平行的截面中构成为倒凸形。而且，导轨14D在与Y－Z面平行的截面中，构成为成为与槽部110A大致相似形状的倒凸形。这样，槽部110只要在至少一部分具有以自板材11的第2面F2朝向第1面F1扩展的方式凹陷的截面形状即可，并不限定于图2所示那样的燕尾槽、燕尾形的组合。例如，还可以在图6所示的槽部110A将四边形的部分设为半圆形、圆形、三角形等截面形状。

(第6实施方式、第7实施方式)

图7A、图7B分别是表示第6实施方式、第7实施方式的槽部110和导轨14的结构的剖视图。图7A是表示第6实施方式的槽部110和导轨14E的结构的剖视图。图7B是表示第7实施方式的槽部110和导轨14F的结构的剖视图。在第6实施方式和第7实施方式的说明以及附图中，对与第1实施方式相同的构件等标注与第1实施方式相同的附图标记，并省略重复的说明。

如图7A所示，在第6实施方式中，机械的安装部30包括安装槽303。安装槽303构成为燕尾槽，在图7A中，在与Y－Z面正交的方向(X方向)上延伸。另一方面，导轨14E在靠机械的安装部30侧的面包括嵌合部143。嵌合部143在与Y－Z面平行的截面中构成为成为与安装槽303(机械的安装部30)大致相似形状的燕尾形。导轨14E的其他的形状与第1实施方式相同。

根据本方式的结构，通过使导轨14E的嵌合部143与机械的安装部30的安装槽303嵌合，不使用螺栓等，就能够将导轨14E固定于机械的安装部30。

而且，在机械的安装部30，还可以代替安装槽303，直线地形成多个圆形的安装孔，将导轨14E的嵌合部143的形状设为能够与安装孔嵌合的圆柱形状并设置多个。该情况下，将导轨14E的圆柱形状的嵌合部压入于安装孔，并利用冷缩配合使其嵌合，由此，不使用螺栓等，就能够将导轨14E固定于机械的安装部30。

如图7B所示，第7实施方式的导轨14F在靠机械的安装部30侧的面包括安装槽144。安装槽144构成为燕尾槽，在图7B中，在与Y－Z面正交的方向(X方向)上延伸。导轨14F的其他的形状与第1实施方式相同。另一方面，机械的安装部30包括嵌合部304。嵌合部304在与Y－Z面平行的截面中构成为成为与安装槽144(导轨14)大致相似形状的燕尾形。

根据本方式的结构，通过使导轨14F的安装槽144与机械的安装部30的嵌合部304嵌合，不使用螺栓等，就能够将导轨14固定于机械的安装部30。

以上，说明了本实用新型的实施方式，但本实用新型并不限定于上述的实施方式，能够如后述的变形方式所示地进行各种变形、变更，这些变形、变更也包含在本实用新型的技术范围内。而且，实施例所述的效果仅列举了由本实用新型产生的最佳的效果，并不限定于实施方式所述的效果。另外，上述的实施方式和后述的变形方式还能够适当地组合使用，但省略详细的说明。

(变形方式)

在实施方式中，说明了槽部110与板材11形成为一体的例子，但并不限定于此。还可以设为将槽部110构成为轨道状的构件、并将该构件利用螺栓等固定于板材11的结构。

在实施方式中，说明了在直线电动机1中包括一组槽部110和导轨14的结构，但并不限定于此。还可以设为在Y方向上排列多组槽部110和导轨14的结构。

在实施方式中，说明了将导轨14设为与机械的安装部30分开的部件、并利用螺栓142进行固定的例子，但并不限定于此。引导部还可以与机械的安装部30形成为一体。

在实施方式中，说明了使板材11自X方向嵌合的例子，但并不限定于此。还可以构成为使导轨14沿着Y方向延伸、使板材11自Y方向嵌合。

还可以将槽部110和导轨14沿着长度方向形成为锥形状。通过设为这样的结构，能够抑制板材11相对于导轨14的晃动、位置偏移等。而且，还可以使用冷缩配合等方法使槽部110和导轨14嵌合。通过利用这样的方法嵌合，能够使槽部110和导轨14更牢固地嵌合，因此，能够更有效地抑制板材11相对于导轨14的晃动、位置偏移等。

在实施方式中，说明了将磁体板10设为固定侧、将电枢20设为驱动侧的例子，但并不限定于此。还可以在直线电动机1中将磁体板10设为驱动侧、将电枢20设为固定侧。