JP3876856B2 - Linear motor stator and linear motor - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リニアモータ用固定子、特に、金属板に複数の永久磁石が配列されたリニアモータ用固定子と、この固定子を用いたリニアモータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のリニアモータにおける固定子は、複数の永久磁石が、交互に磁極が異なるようにして平行に並べ、且つ所定の間隔をあけて金属平板上に固定された構造をしている。これら永久磁石の金属平板への固定には、接着剤が用いられ、さらに接着された永久磁石の周縁がモールド樹脂でモールドされている（例えば、特許文献１参照）。
また、従来のリニアモータ用固定子では、リニアモータの組み立て時や使用時において、金属平板表面上に突出している永久磁石の破損を防止するため、樹脂で封止されている。
【０００３】
【特許文献】
特開２００２−３６９４９０号公報（第２−３頁、第２図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
リニアモータは、高精度の位置決め装置に使用されており、リニアモータ用固定子には高い平面度が要求される。しかし、リニアモータ用固定子を形成する、金属板と永久磁石と封止樹脂とは線膨張係数が異なるので、金属板上に永久磁石を固定し、この金属板上の永久磁石を加熱硬化型の樹脂で封止した場合、リニアモータ用固定子を封止樹脂の硬化温度から室温に戻す時に反りが発生する。
しかも、リニアモータの小形化・軽量化を実現するため、永久磁石を搭載する金属板および封止樹脂の厚さが薄くなってきており、また、リニアモータの生産性向上のため、金属板になるべく多数の永久磁石を搭載する必要があり、リニアモータ用固定子に用いる金属板の可動子が移動する方向の長さが長くなってきており、リニアモータ用固定子の反りが大きくなるとの問題があった。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、永久磁石を搭載する金属板および封止樹脂の厚さが薄くても、永久磁石を搭載する金属板の可動子が移動する方向の長さが長くても、反りが小さくて、平面性に優れたリニアモータ用固定子と、この固定子を用いたリニアモータとを得るものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明のリニアモータ用固定子は、金属板の一方の表面のみに、間隔をあけて、且つ交互に磁極が異なるようにして平行に並べられた複数の永久磁石を備えたリニアモータ用固定子であって、上記永久磁石の間にはブロックが並設され、且つ上記金属板と上記永久磁石と上記ブロックとは封止樹脂で一体化されており、上記ブロックは、上記永久磁石に対向する方向での縦弾性係数が上記封止樹脂の硬化物の縦弾性係数より大きく、且つ上記永久磁石に対向する方向での線膨張係数が上記封止樹脂の硬化物の線膨張係数より大きいものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１におけるリニアモータ用固定子の横断面模式図（ａ）および上面模式図（ｂ）である。上面模式図（ｂ）には、封止樹脂の一部が取り除かれ、金属板と永久磁石とブロックとが見える状態も示している。
図１に示すように、リニアモータ用固定子（固定子と略記する）１は、長尺の金属板２と、この金属板２の表面に設けられた永久磁石３とブロック４と封止樹脂５とから形成されている。
永久磁石３は、金属板２の長手方向に対して略垂直な方向に沿って複数のものが、交互に磁極が異なるようにして平行に並べられ、且つ所定の間隔をあけて金属板２に設けられている。ブロック４は、永久磁石３と略同じ長さを有した細長いものであり、隣接する永久磁石間の全ての個所に、永久磁石３と略平行に設けられている。封止樹脂５は、永久磁石３と、ブロック４と、永久磁石３とブロック４とが設けられた金属板２の表面とを、覆うようにして設けられている。
そして、固定子１は、単独または必要に応じて長手方向に接続して複数で用いられる。
【０００８】
本実施の形態で用いられる金属板２としては、加工性、入手性の点から、例えば鋼板が挙げられる。
本実施の形態で用いられる永久磁石３としては、例えば、ネオジ磁石、フェライト磁石が挙げられが、磁力が強いものであれば、特にこれらに限定されるものではない。
本実施の形態で用いられる封止樹脂５としては、例えば、シリカ等の無機充填剤を含有した液状樹脂が挙げられ、特に、耐熱性、絶縁性、機械特性の点から、液状樹脂としてはエポキシ樹脂が好ましい。
【０００９】
本実施の形態で用いられるブッロク４は、ブロック４の永久磁石３に対向する方向（Ｘ方向と記す）の縦弾性係数（Ｅ_ｘ）が硬化した封止樹脂５の縦弾性係数（Ｅ_ｒ）より大きく、ブロック４のＸ方向の線膨張係数（α_ｘ）が硬化した封止樹脂５の線膨張係数（α_ｒ）より大きなブロックである。
ブロック４として、具体的には、亜鉛やアルミニウム等の金属、樹脂を織布や不織布で強化した繊維強化樹脂積層体（積層体と略記する）が用いられる。
上記積層体に用いられる樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂、または、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂等の熱可塑性樹脂が挙げられる。積層体に用いられる織布や不織布としては、ガラス繊維やシリカ繊維等の無機繊維、アラミド繊維等の有機繊維および炭素繊維の織布や不織布が挙げられる。
本実施の形態では、上記積層体は、図２に示すように、その積層面がＸ方向に向くようにして金属板２に取り付けられることにより、ブロック４として用いられる。
【００１０】
本実施の形態における固定子１は、金属板２に、複数の永久磁石３を所定の間隔をあけて接着剤を用いて接着し、隣接する永久磁石３間にブロック４を接着剤で接着する。この時、接着剤を永久磁石３およびブロック４の接合面に塗布して、金属板２に接着しても良く、また、金属板２に接着剤を塗布して、永久磁石３とブロック４とを所定の位置に接着しても良い。接着剤の塗布は、例えばロールコータ法等が用いられる。
永久磁石３とブロック４とを金属板２に固定するための接着剤が硬化した後、永久磁石３とブロック４とが固定された金属板２を型に設置し、この型に樹脂を注入し、注入樹脂を加熱硬化して、永久磁石３とブロック４と金属板２の表面とを封止することにより、固定子１を製造する。封止樹脂の注入は、注形法であっても、トランスファー成形法であっても良い。
【００１１】
固定子１を、このような構造にすることにより、金属板２と封止樹脂５の厚さが薄く、金属板２の長手方向の長さが長くても、反りが小さく、平面性が優れ、多数の永久磁石３が搭載できる固定子１が実現でき、小形・軽量で、生産性に優れたリニアモータ用固定子が得られる。
【００１２】
実施の形態２
図３は、この発明の実施の形態２におけるリニアモータ用固定子の横断面模式図（ａ）および上面模式図（ｂ）である。上面模式図（ｂ）には、封止樹脂の一部が取り除かれ、金属板と永久磁石とブロックとが見える状態も示している。
図３に示すように、本実施の形態の固定子１は、永久磁石３間に設けるブロックの全てが、実施の形態１で用いたブロック４ではなく、実施の形態１で用いたブロック４と同様な、ブロックのＸ方向の縦弾性係数（Ｅ_Ｘ１）が硬化後の封止樹脂の縦弾性係数（Ｅ_ｒ）より大きく、ブロックのＸ方向の線膨張係数（α_Ｘ１）が硬化後の封止樹脂の線膨張係数（α_ｒ）より大きい第１のブロック４ａと、ブロックのＸ方向の縦弾性係数（Ｅ_Ｘ２）が硬化後の封止樹脂の縦弾性係数（Ｅ_ｒ）より大きく、ブロックのＸ方向の線膨張係数（α_Ｘ２）が硬化後の封止樹脂の線膨張係数（α_ｒ）より小さい第２のブロック４ｂとを併用するものであり、これ以外は実施の形態１と同様な固定子１である。
【００１３】
第１のブロック４ａと第２のブロック４ｂとを併用すると、反りに加えうねりも小さくなり平面性が向上する。第１のブロック４ａと第２のブロック４ｂとの使用割合は特に限定されないが、第２のブロック４ｂが数量割合で５０％以下の場合にうねりが小さくなり、第２のブロック４ｂの使用割合が４０〜５０％において、特にうねりが小さくなる。
【００１４】
第１のブロック４ａとしては、実施の形態１のブロック４に用いたものと同様なものであり、実施の形態１のブロック４と同様にして用いられる。
第２のブロック４ｂとしては、炭素鋼等の金属、アルミナ、シリカ等の無機材料、樹脂を織布や不織布で強化した積層体が用いられる。
上記積層体に用いられる樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂、または、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂等の熱可塑性樹脂が挙げられる。積層体に用いられる織布や不織布としては、ガラス繊維やシリカ繊維等の無機繊維、アラミド繊維等の有機繊維および炭素繊維の織布や不織布が挙げられる。本実施の形態では、上記積層体は、図４に示すように、その積層面が金属板２と平行で、Ｘ方向とも平行に金属板２に取り付けられるか、または、図５に示すように、その積層面が金属板２と垂直で、Ｘ方向とは平行に金属板２に取り付けられることにより、第２のブロック４ｂとして用いられる。
【００１５】
本実施の形態の固定子１は、金属板２と封止樹脂５との厚さが薄く、金属板２の長手方向の長さが長くても、反りとうねりとが小さく、平面性に優れ、多数の永久磁石３が搭載できる固定子１が実現でき、小形・軽量で、生産性に優れたリニアモータ用固定子が得られる。
【００１６】
実施の形態３．
図６は、この発明の実施の形態３におけるリニアモータ用固定子の横断面模式図（ａ）および上面模式図（ｂ）である。上面模式図（ｂ）には、封止樹脂の一部が取り除かれ、金属板と永久磁石とブロックとが見える状態も示している。
図６に示すように、本実施の形態の固定子１は、実施の形態１で用いたのと同様なブロック４を、永久磁石３間の全ての個所に設けるのではなく、永久磁石３間の一部の個所に設けたものであり、これ以外は実施の形態１と同様な固定子１である。図６では、１つ置きの永久磁石間にブロック４が設けられているが、本実施の形態では、ブロック４を設ける個所は特に限定されない。
本実施の形態における固定子１も、金属板２と封止樹脂５との厚さが薄く、金属板２の長手方向の長さが長くても、実施の形態１の固定子１と同様、反りが小さく、平面性が優れており、多数の永久磁石３が搭載できる固定子１であり、小形・軽量で、生産性に優れたリニアモータ用固定子が得られる。
【００１７】
実施の形態４.
図７は、この発明の実施の形態４におけるリニアモータ用固定子の横断面模式図（ａ）および上面模式図（ｂ）である。上面模式図（ｂ）には、封止樹脂の一部が取り除かれ、金属板と永久磁石とブロックとが見える状態も示している。
図７に示すように、本実施の形態の固定子１は、実施の形態２で用いたのと同様な第１のブロック４ａと第２のブロック４ｂとを、永久磁石３間の全ての個所に設けるのではなく、永久磁石３間の一部の個所に設けたものであり、これ以外は実施の形態２と同様な固定子１である。図７では、１つ置きの永久磁石間に、第１のブロック４ａと第２のブロック４ｂとを交互に設けているが、本実施の形態では、第１のブロック４ａと第２のブロック４ｂとを設ける個所は特に限定されない。
本実施の形態における固定子１も、金属板２と封止樹脂５との厚さが薄く、金属板２の長手方向の長さが長くても、実施の形態２の固定子１と同様、反りが小さく、平面性が優れており、多数の永久磁石３が搭載できる固定子１であり、小形・軽量で、生産性に優れたリニアモータ用固定子が得られる。
【００１８】
実施の形態５.
図８は、この発明の実施の形態５におけるリニアモータの正面断面模式図である。
図８に示すように、本実施の形態のリニアモータ１０は、ステージ１1と、このステージ１１の表面中央に設けられた固定子１と、ステージ１１の両側端にステージ１１の長手方向に沿ってそれぞれ固定された左右一対のガイドレール１２と、この左右一対のガイドレール１２の表面に面接されてステージ１１の長手方向に沿ってスライドされる左右一対のスライドブロック１３と、この左右一対のスライドブロック１３の表面に固定される可動子１４とから構成されている。そして、可動子１４は、スライドブロック１３に接合する可動子本体１５と、この可動子本体１５の上記固定子１と対向する面の中央に、上記固定子１から所定の間隔を隔てて固定されたコイルユニット１６とからなる。
【００１９】
本実施の形態における固定子１には、実施の形態１ないし４のいずれかのリニアモータ用固定子が用いられる。
本実施の形態のリニアモータは、固定子が実施の形態１ないし４のいずれかのリニアモータ用固定子であるので、固定子１を構成する金属板２と封止樹脂５との厚さが薄くできるとともに、固定子１は反りやうねりが小さく平面性が優れているので、薄肉、長尺のリニアモータが実現できる。
【００２０】
【実施例】
次に、実施例を挙げて、本発明をさらに詳細に説明する。
【００２１】
実施例１．
リニアモータ用固定子１を構成する部材には、金属板２としてＳ４５Ｃ鋼板を、永久磁石３として、ネオジ磁石｛ＮＥＯＭＡＸ−４４Ｈ：住友特殊金属（株）製｝を、ブロック４として、ガラス強化エポキシ樹脂積層体｛ＭＥＬ−Ｅ−６７９：日立化成工業（株）製｝を、封止樹脂５として、エポキシモールド樹脂｛Ｖ-５５８：菱電化成（株）製｝を用いる。表１に金属板２と永久磁石３とブロック４との寸法を示す。
【００２２】
【表１】

【００２３】
リニアモータ用固定子１は以下のようにして作製される。４２個の永久磁石３を、金属板２の幅方向と平行にし、４ｍｍの間隔を設けて、金属板２に固定する。この時、両端にある永久磁石３は、金属板２の長手方向の各端部から２ｍｍの位置に設けられている。次に、４１個の隣接永久磁石間の全てに、ブロック４を永久磁石３と平行にして、金属板２に固定する。この時、ブロック４として用いたガラス強化エポキシ樹脂積層体は、図２に示すように積層面がブロック４の幅方向、すなわち永久磁石３と対向する方向（Ｘ方向）に向くように金属板２に固定される。永久磁石３およびブロック４の金属板２への固定は、接着剤を用い接着により行う。
次に、永久磁石３とブロック４とを設けた金属板２を、この金属板２の周囲を囲う金型内に入れ、この金型内に、永久磁石３の上面から０．５ｍｍの高さまで封止樹脂５である上記エポキシモールド樹脂を注入し、１２０℃で所定時間加熱して、上記エポキシモールド樹脂を硬化して、リニアモータ用固定子１を得る。
【００２４】
得られたリニアモータ用固定子１を２０℃で水平な定盤におき、定盤面と金属板２の下面との最大隙間を測定し、リニアモータ用固定子１の平面性を評価した。求められた最大隙間の値を、本実施例に用いた封止樹脂５の縦弾性係数（Ｅ_ｒ）と線膨張係数（α_ｒ）、および、ブロック４のＸ方向の縦弾性係数（Ｅ_Ｘ）と線膨張係数（α_Ｘ）とともに表２に示した。
【００２５】
実施例２〜３.
ブロック４として、亜鉛（実施例２）またはアルミニウム（実施例３）を用いた以外、実施例１と同様にして、リニアモータ用固定子１を得る。得られたリニアモータ用固定子１の平面性を実施例１と同様にして評価した。求められた最大隙間の値を、本実施例に用いた封止樹脂５の縦弾性係数（Ｅ_ｒ）と線膨張係数（α_ｒ）、および、ブロック４のＸ方向の縦弾性係数（Ｅ_Ｘ）と線膨張係数（α_Ｘ）とともに表２に示した。
【００２６】
実施例４.
実施例１に用いたブロックに替えて、実施例１と同じ材質のガラス強化エポキシ樹脂積層体であり、図２に示すように、積層面がブロックの幅方向、すなわちＸ方向に向くように金属板２に固定された第１のブロック４ａと、実施例１と同じ材質のガラス強化エポキシ樹脂積層体であり、図４に示すように、積層面がブロックの厚さ方向を向き、Ｘ方向と平行となるように金属板２に固定された第２のブロック４ｂとを、永久磁石３間に交互に設ける以外実施例１と同様にして、リニアモータ用固定子１を得る。得られたリニアモータ用固定子１の平面性を実施例１と同様にして評価した。求められた最大隙間の値と、本実施例で用いた封止樹脂５の縦弾性係数（Ｅ_ｒ）と線膨張係数（α_ｒ）、第１のブロック４ａのＸ方向の縦弾性係数（Ｅ_Ｘ１）と線膨張係数（α_Ｘ１）、第２のブロック４ｂのＸ方向の縦弾性係数（Ｅ_Ｘ２）と線膨張係数（α_Ｘ２）の各々とを表２に示した。
【００２７】
実施例５.
実施例１に用いたブロックに替えて、実施例１と同じ材質のガラス強化エポキシ樹脂積層体であり、図２に示すように、積層面がブロックの幅方向、すなわちＸ方向に向くように金属板２に固定された第１のブロック４ａと、実施例１と同じ材質のガラス強化エポキシ樹脂積層体であり、図５に示すように、積層面がブロックの長さ方向を向き、Ｘ方向と平行となるように金属板２に固定された第２のブロック４ｂとを、永久磁石３間に交互に設ける以外実施例１と同様にして、リニアモータ用固定子１を得る。得られたリニアモータ用固定子１の平面性を実施例１と同様にして評価した。求められた最大隙間の値と、本実施例で用いた封止樹脂５の縦弾性係数（Ｅ_ｒ）と線膨張係数（α_ｒ）、第１のブロック４ａのＸ方向の縦弾性係数（Ｅ_Ｘ１）と線膨張係数（α_Ｘ１）、第２のブロック４ｂのＸ方向の縦弾性係数（Ｅ_Ｘ２）と線膨張係数（α_Ｘ２）の各々とを表２に示した。
【００２８】
実施例６.
実施例１で用いたブロック４を、図６に示すように、１つ置きの永久磁石間に設けた以外実施例１と同様にして、リニアモータ用固定子１を得る。得られたリニアモータ用固定子１の平面性を実施例１と同様にして評価した。求められた最大隙間の値を、本実施例で用いた封止樹脂５の縦弾性係数（Ｅ_ｒ）と線膨張係数（α_ｒ）、および、ブロック４のＸ方向の縦弾性係数（Ｅ_Ｘ）と線膨張係数（α_Ｘ）とともに表２に示した。
【００２９】
実施例７.
実施例４で用いた第１のブロック４ａと第２のブロック４ｂとを、図７に示すように、１つ置きの永久磁石間に交互に設けた以外実施例４と同様にして、リニアモータ用固定子１を得る。得られたリニアモータ用固定子１の平面性を実施例１と同様にして評価した。求められた最大隙間の値と、本実施例で用いた封止樹脂５の縦弾性係数（Ｅ_ｒ）と線膨張係数（α_ｒ）、第１のブロック４ａのＸ方向の縦弾性係数（Ｅ_Ｘ１）と線膨張係数（α_Ｘ１）、第２のブロック４ｂのＸ方向の縦弾性係数（Ｅ_Ｘ２）と線膨張係数（α_Ｘ２）の各々とを表２に示した。
【００３０】
比較例１.
永久磁石間にブロックを設けなかった以外、実施例１と同様にして、リニアモータ用固定子１を得る。得られたリニアモータ用固定子１の平面性を実施例１と同様にして評価した。求められた最大隙間の値と本実施例に用いた封止樹脂５の縦弾性係数（Ｅ_ｒ）と線膨張係数（α_ｒ）とを表２に示した。
【００３１】
表２の実施例に示すように、永久磁石に対向する方向での縦弾性係数と線膨張係数とが上記のような特性であるブロックを永久磁石間に設けた、上記構成のリニアモータ用固定子は、表２に示す最大隙間の値が小さく、金属板および封止樹脂の厚さが薄く、薄肉で長さが長くても、反りやうねりが小さく平面性に優れたリニアモータ用固定子を得ることができる。これらのリニアモータ用固定子を用いると、薄肉で長尺のリニアモータが実現できる。
【００３２】
【表２】

【００３３】
【発明の効果】
この発明によれば、金属板および封止樹脂の厚さが薄く薄肉であるとともに、長さが長くても、反りやうねりが小さく平面性に優れたリニアモータ用固定子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１におけるリニアモータ用固定子の横断面模式図（ａ）および上面模式図（ｂ）である。
【図２】 この発明の実施の形態１におけるリニアモータ用固定子のブロックとして、繊維強化樹脂積層体を用いた状態を示す図である。
【図３】 この発明の実施の形態２におけるリニアモータ用固定子の横断面模式図（ａ）および上面模式図（ｂ）である。
【図４】 この発明の実施の形態２におけるリニアモータ用固定子の第２のブロックとして、繊維強化樹脂積層体を積層面がＸ方向と金属板とに平行となるようにして用いた状態を示す図である。
【図５】 この発明の実施の形態２におけるリニアモータ用固定子の第２のブロックとして、繊維強化樹脂積層体を積層面がＸ方向と平行で金属板に垂直となるようにして用いた状態を示す図である。
【図６】 この発明の実施の形態３におけるリニアモータ用固定子の横断面模式図（ａ）および上面模式図（ｂ）である。
【図７】 この発明の実施の形態４におけるリニアモータ用固定子の横断面模式図（ａ）および上面模式図（ｂ）である。
【図８】 この発明の実施の形態５におけるリニアモータの正面断面模式図である。
【符号の説明】
１ リニアモータ用固定子、２ 金属板、３ 永久磁石、４ ブロック、４ａ第１のブロック、４ｂ 第２のブロック、５ 封止樹脂、１０ リニアモータ、１１ ステージ、１２ ガイドレール、１３ スライドブロック、１４ 可動子、１５ 可動子本体、１６ コイルユニット。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a stator for a linear motor, and more particularly to a stator for a linear motor in which a plurality of permanent magnets are arranged on a metal plate, and a linear motor using this stator.
[0002]
[Prior art]
A stator in a conventional linear motor has a structure in which a plurality of permanent magnets are arranged in parallel with different magnetic poles alternately, and fixed on a metal flat plate with a predetermined interval. For fixing these permanent magnets to the metal flat plate, an adhesive is used, and the periphery of the bonded permanent magnet is molded with a mold resin (for example, see Patent Document 1).
Further, the conventional linear motor stator is sealed with resin in order to prevent the permanent magnets protruding on the surface of the metal flat plate from being damaged when the linear motor is assembled or used.
[0003]
[Patent Literature]
JP 2002-369490 A (page 2-3, FIG. 2)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Linear motors are used in high-precision positioning devices, and high flatness is required for linear motor stators. However, since the linear expansion coefficient of the metal plate, permanent magnet, and sealing resin that form the stator for the linear motor is different, the permanent magnet is fixed on the metal plate, and the permanent magnet on the metal plate is heated and cured. When the linear motor stator is returned from the curing temperature of the sealing resin to room temperature, warping occurs.
In addition, in order to reduce the size and weight of linear motors, the thickness of the metal plate on which permanent magnets are mounted and the sealing resin are becoming thinner, and in order to improve the productivity of linear motors, It is necessary to mount as many permanent magnets as possible, and the length of the moving direction of the metal plate mover used for the linear motor stator is getting longer, and the problem is that the linear motor stator warps more. was there.
[0005]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a metal plate for mounting a permanent magnet and a metal plate for mounting a permanent magnet even when the sealing resin is thin. Even if the length of the mover in the moving direction is long, a linear motor stator that is small in warpage and excellent in flatness, and a linear motor using this stator are obtained.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The stator for a linear motor according to the present invention includes a plurality of permanent magnets arranged in parallel on one surface of a metal plate at intervals and in parallel so that the magnetic poles are alternately different. a is, between the permanent magnet blocks are juxtaposed and the said metal plate and the permanent magnet and the block are integrated in the sealing resin, the block is opposed to the permanent magnet The longitudinal elastic modulus in the direction is larger than the longitudinal elastic modulus of the cured product of the sealing resin, and the linear expansion coefficient in the direction facing the permanent magnet is larger than the linear expansion coefficient of the cured product of the sealing resin. is there.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
1A and 1B are a schematic cross-sectional view (a) and a schematic top view (b) of a stator for a linear motor according to Embodiment 1 of the present invention. The top schematic view (b) also shows a state where a part of the sealing resin is removed and the metal plate, permanent magnet, and block are visible.
As shown in FIG. 1, a linear motor stator (abbreviated as “stator”) 1 includes a long metal plate 2, a permanent magnet 3 provided on the surface of the metal plate 2, a block 4, and a sealing resin. 5.
A plurality of permanent magnets 3 are arranged in parallel along a direction substantially perpendicular to the longitudinal direction of the metal plate 2 so that the magnetic poles are alternately different, and are arranged on the metal plate 2 at a predetermined interval. Is provided. The block 4 is elongated and has substantially the same length as the permanent magnet 3, and is provided substantially in parallel with the permanent magnet 3 at all locations between adjacent permanent magnets. The sealing resin 5 is provided so as to cover the permanent magnet 3, the block 4, and the surface of the metal plate 2 on which the permanent magnet 3 and the block 4 are provided.
And the stator 1 is used by connecting with a longitudinal direction as needed individually or in plurality.
[0008]
Examples of the metal plate 2 used in the present embodiment include a steel plate from the viewpoint of workability and availability.
Examples of the permanent magnet 3 used in the present embodiment include a neodymium magnet and a ferrite magnet. However, the permanent magnet 3 is not particularly limited as long as it has a strong magnetic force.
Examples of the sealing resin 5 used in the present embodiment include a liquid resin containing an inorganic filler such as silica. In particular, from the viewpoint of heat resistance, insulation, and mechanical properties, the liquid resin is an epoxy. Resins are preferred.
[0009]
The block 4 used in the present embodiment has a longitudinal elastic modulus (E _r ) of the sealing resin 5 in which the longitudinal elastic modulus (E _x ) in the direction (referred to as the X direction) facing the permanent magnet 3 of the block 4 is cured. larger, a larger block than the linear expansion coefficient of the sealing resin 5 linear expansion coefficient of the X direction of the block 4 (α _x) is cured (α _r).
Specifically, a fiber reinforced resin laminate (abbreviated as a laminate) in which a metal such as zinc or aluminum or a resin is reinforced with a woven fabric or a nonwoven fabric is used as the block 4.
As resin used for the said laminated body, thermoplastic resins, such as thermosetting resins, such as an epoxy resin, a phenol resin, and an unsaturated polyester resin, or a polyamide resin, a polyester resin, a polyphenylene sulfide resin, are mentioned, for example. Examples of the woven fabric and nonwoven fabric used in the laminate include inorganic fibers such as glass fibers and silica fibers, organic fibers such as aramid fibers, and woven fabrics and nonwoven fabrics of carbon fibers.
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the laminated body is used as a block 4 by being attached to the metal plate 2 so that the laminated surface faces the X direction.
[0010]
In the stator 1 according to the present embodiment, a plurality of permanent magnets 3 are bonded to a metal plate 2 with an adhesive at a predetermined interval, and a block 4 is bonded between adjacent permanent magnets 3 with an adhesive. . At this time, an adhesive may be applied to the joining surface of the permanent magnet 3 and the block 4 and may be adhered to the metal plate 2, or an adhesive may be applied to the metal plate 2 so that the permanent magnet 3 and the block 4 May be adhered to a predetermined position. For example, a roll coater method is used to apply the adhesive.
After the adhesive for fixing the permanent magnet 3 and the block 4 to the metal plate 2 is cured, the metal plate 2 to which the permanent magnet 3 and the block 4 are fixed is placed in a mold, and resin is injected into this mold. The stator 1 is manufactured by heat-curing the injected resin and sealing the permanent magnet 3, the block 4, and the surface of the metal plate 2. The injection of the sealing resin may be a casting method or a transfer molding method.
[0011]
By adopting such a structure for the stator 1, the metal plate 2 and the sealing resin 5 are thin, and even if the metal plate 2 is long in the longitudinal direction, warpage is small and flatness is excellent. A stator 1 on which a large number of permanent magnets 3 can be mounted can be realized, and a small and lightweight stator for a linear motor with excellent productivity can be obtained.
[0012]
Embodiment 2
3A and 3B are a schematic cross-sectional view (a) and a schematic top view (b) of a stator for a linear motor according to Embodiment 2 of the present invention. The top schematic view (b) also shows a state where a part of the sealing resin is removed and the metal plate, permanent magnet, and block are visible.
As shown in FIG. 3, in the stator 1 of the present embodiment, all the blocks provided between the permanent magnets 3 are not the blocks 4 used in the first embodiment, but the blocks 4 used in the first embodiment. Similarly, the longitudinal elastic modulus (E _X1 ) of the block in the X direction is larger than the longitudinal elastic modulus (E _r ) of the cured sealing resin, and the linear expansion coefficient (α _X1 ) of the block in the X direction is the cured seal. The first block 4a that is larger than the linear expansion coefficient (α _r ) of the stop resin, and the longitudinal elastic modulus (E _X2 ) in the X direction of the block is larger than the longitudinal elastic coefficient (E _r ) of the cured sealing resin, The X-direction linear expansion coefficient (α _X2 ) is used in combination with the second block 4 b that is smaller than the linear expansion coefficient (α _r ) of the cured sealing resin. This is the first stator 1.
[0013]
When the first block 4a and the second block 4b are used in combination, the waviness is reduced in addition to the warp, and the flatness is improved. The usage ratio of the first block 4a and the second block 4b is not particularly limited. However, when the second block 4b is 50% or less in terms of the quantity ratio, the swell is reduced, and the usage ratio of the second block 4b is reduced. In 40 to 50%, the swell is particularly small.
[0014]
The first block 4a is the same as that used for the block 4 of the first embodiment, and is used in the same manner as the block 4 of the first embodiment.
As the second block 4b, a laminate in which a metal such as carbon steel, an inorganic material such as alumina or silica, or a resin is reinforced with a woven fabric or a non-woven fabric is used.
As resin used for the said laminated body, thermoplastic resins, such as thermosetting resins, such as an epoxy resin, a phenol resin, and an unsaturated polyester resin, or a polyamide resin, a polyester resin, a polyphenylene sulfide resin, are mentioned, for example. Examples of the woven fabric and nonwoven fabric used in the laminate include inorganic fibers such as glass fibers and silica fibers, organic fibers such as aramid fibers, and woven fabrics and nonwoven fabrics of carbon fibers. In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the laminate is attached to the metal plate 2 with the laminated surface parallel to the metal plate 2 and parallel to the X direction, or as shown in FIG. The laminated surface is perpendicular to the metal plate 2 and is attached to the metal plate 2 in parallel with the X direction, thereby being used as the second block 4b.
[0015]
The stator 1 of the present embodiment is thin in the thickness of the metal plate 2 and the sealing resin 5, and even if the length in the longitudinal direction of the metal plate 2 is long, warpage and undulation are small and excellent in flatness. A stator 1 on which a large number of permanent magnets 3 can be mounted can be realized, and a small and lightweight stator for a linear motor with excellent productivity can be obtained.
[0016]
Embodiment 3 FIG.
6A and 6B are a schematic cross-sectional view (a) and a schematic top view (b) of a stator for a linear motor according to Embodiment 3 of the present invention. The top schematic view (b) also shows a state where a part of the sealing resin is removed and the metal plate, permanent magnet, and block are visible.
As shown in FIG. 6, the stator 1 of the present embodiment is not provided with blocks 4 similar to those used in the first embodiment at all positions between the permanent magnets 3, but between the permanent magnets 3. The stator 1 is the same as that of the first embodiment except for this. In FIG. 6, the block 4 is provided between every other permanent magnet. However, in the present embodiment, the place where the block 4 is provided is not particularly limited.
Even in the stator 1 in the present embodiment, even if the metal plate 2 and the sealing resin 5 are thin and the metal plate 2 is long in the longitudinal direction, the same as the stator 1 in the first embodiment. The stator 1 has a small warpage, excellent flatness, and can mount a large number of permanent magnets 3. A stator for a linear motor that is small and lightweight and has excellent productivity can be obtained.
[0017]
Embodiment 4.
FIG. 7: is the cross-sectional schematic diagram (a) and upper surface schematic diagram (b) of the stator for linear motors in Embodiment 4 of this invention. The top schematic view (b) also shows a state where a part of the sealing resin is removed and the metal plate, permanent magnet, and block are visible.
As shown in FIG. 7, the stator 1 of the present embodiment includes a first block 4 a and a second block 4 b that are the same as those used in the second embodiment, in all locations between the permanent magnets 3. The stator 1 is provided at some points between the permanent magnets 3, and the stator 1 is the same as that of the second embodiment except for this. In FIG. 7, the first block 4a and the second block 4b are alternately provided between every other permanent magnet. However, in the present embodiment, the first block 4a and the second block 4b are provided. There are no particular restrictions on the locations where the symbols are provided.
Even in the stator 1 in the present embodiment, the thickness of the metal plate 2 and the sealing resin 5 is thin, and the length of the metal plate 2 in the longitudinal direction is long, like the stator 1 in the second embodiment. The stator 1 has a small warpage, excellent flatness, and can mount a large number of permanent magnets 3. A stator for a linear motor that is small and lightweight and has excellent productivity can be obtained.
[0018]
Embodiment 5.
FIG. 8 is a schematic front sectional view of a linear motor according to Embodiment 5 of the present invention.
As shown in FIG. 8, the linear motor 10 according to the present embodiment includes a stage 11, a stator 1 provided at the center of the surface of the stage 11, and both sides of the stage 11 along the longitudinal direction of the stage 11. A pair of left and right guide rails 12 fixed to each other, a pair of left and right slide blocks 13 that are in contact with the surfaces of the pair of left and right guide rails 12 and slide along the longitudinal direction of the stage 11, and the pair of left and right slide blocks 13 and a movable element 14 fixed to the surface of 13. The mover 14 is fixed to the mover main body 15 joined to the slide block 13 and the center of the surface of the mover main body 15 facing the stator 1 with a predetermined distance from the stator 1. Coil unit 16.
[0019]
As the stator 1 in the present embodiment, the linear motor stator of any one of the first to fourth embodiments is used.
In the linear motor of the present embodiment, since the stator is the linear motor stator of any one of the first to fourth embodiments, the thickness of the metal plate 2 and the sealing resin 5 constituting the stator 1 is the same. Since the stator 1 can be made thin and the warp and undulation are small and the flatness is excellent, a thin and long linear motor can be realized.
[0020]
【Example】
Next, an Example is given and this invention is demonstrated further in detail.
[0021]
Example 1.
The members constituting the linear motor stator 1 are S45C steel plate as the metal plate 2, the neodymium magnet {NEOMAX-44H: manufactured by Sumitomo Special Metals Co., Ltd.} as the permanent magnet 3, and the glass reinforced epoxy as the block 4. An epoxy mold resin {V-558: manufactured by Ryoden Kasei Co., Ltd.} is used as the sealing resin 5 of the resin laminate {MEL-E-679: manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.}. Table 1 shows the dimensions of the metal plate 2, the permanent magnet 3, and the block 4.
[0022]
[Table 1]

[0023]
The linear motor stator 1 is manufactured as follows. The 42 permanent magnets 3 are fixed to the metal plate 2 in parallel with the width direction of the metal plate 2 with an interval of 4 mm. At this time, the permanent magnets 3 at both ends are provided at a position 2 mm from each end in the longitudinal direction of the metal plate 2. Next, the block 4 is fixed to the metal plate 2 in parallel with the permanent magnet 3 between all 41 adjacent permanent magnets. At this time, the glass-reinforced epoxy resin laminate used as the block 4 has the metal plate 2 so that the laminated surface faces the width direction of the block 4, that is, the direction facing the permanent magnet 3 (X direction) as shown in FIG. Fixed to. The permanent magnet 3 and the block 4 are fixed to the metal plate 2 by bonding using an adhesive.
Next, the metal plate 2 provided with the permanent magnet 3 and the block 4 is put in a mold surrounding the metal plate 2, and the height of 0.5 mm from the upper surface of the permanent magnet 3 is placed in the mold. The epoxy mold resin as the sealing resin 5 is injected, heated at 120 ° C. for a predetermined time, and the epoxy mold resin is cured to obtain the linear motor stator 1.
[0024]
The obtained linear motor stator 1 was placed on a horizontal surface plate at 20 ° C., and the maximum gap between the surface plate surface and the lower surface of the metal plate 2 was measured to evaluate the flatness of the linear motor stator 1. The value of the maximum gap obtained, longitudinal elastic modulus of the sealing resin 5 used in this embodiment (E _r) and the linear expansion coefficient (alpha _r), and the vertical elasticity coefficient of the X direction of the block 4 (E _X ) And the linear expansion coefficient (α _X ) are shown in Table 2.
[0025]
Examples 2-3.
A linear motor stator 1 is obtained in the same manner as in Example 1 except that zinc (Example 2) or aluminum (Example 3) is used as the block 4. The planarity of the obtained linear motor stator 1 was evaluated in the same manner as in Example 1. The value of the maximum gap obtained, longitudinal elastic modulus of the sealing resin 5 used in this embodiment (E _r) and the linear expansion coefficient (alpha _r), and the vertical elasticity coefficient of the X direction of the block 4 (E _X ) And the linear expansion coefficient (α _X ) are shown in Table 2.
[0026]
Example 4
Instead of the block used in Example 1, it is a glass-reinforced epoxy resin laminate of the same material as in Example 1, and as shown in FIG. 2, the laminated surface is oriented in the width direction of the block, that is, in the X direction. The first block 4a fixed to the plate 2 and a glass-reinforced epoxy resin laminate made of the same material as in Example 1, and as shown in FIG. 4, the laminated surface faces the thickness direction of the block, and the X direction The linear motor stator 1 is obtained in the same manner as in Example 1 except that the second blocks 4b fixed to the metal plate 2 so as to be parallel are alternately provided between the permanent magnets 3. The planarity of the obtained linear motor stator 1 was evaluated in the same manner as in Example 1. The obtained value of the maximum gap, the longitudinal elastic modulus (E _r ) and linear expansion coefficient (α _r ) of the sealing resin 5 used in this example, the longitudinal elastic modulus (E of the first block 4a in the X direction) Table 2 shows _X1 ), the linear expansion coefficient (α _X1 ), the longitudinal elastic modulus (E _X2 ) in the X direction of the second block 4b, and the linear expansion coefficient (α _X2 ).
[0027]
Example 5.
Instead of the block used in Example 1, it is a glass-reinforced epoxy resin laminate of the same material as in Example 1, and as shown in FIG. 2, the laminated surface is oriented in the width direction of the block, that is, in the X direction. The first block 4a fixed to the plate 2 and a glass-reinforced epoxy resin laminate of the same material as in Example 1, and as shown in FIG. 5, the laminated surface faces the length direction of the block, and the X direction The linear motor stator 1 is obtained in the same manner as in Example 1 except that the second blocks 4b fixed to the metal plate 2 so as to be parallel are alternately provided between the permanent magnets 3. The planarity of the obtained linear motor stator 1 was evaluated in the same manner as in Example 1. The obtained value of the maximum gap, the longitudinal elastic modulus (E _r ) and linear expansion coefficient (α _r ) of the sealing resin 5 used in this example, the longitudinal elastic modulus (E of the first block 4a in the X direction) Table 2 shows _X1 ), the linear expansion coefficient (α _X1 ), the longitudinal elastic modulus (E _X2 ) in the X direction of the second block 4b, and the linear expansion coefficient (α _X2 ).
[0028]
Example 6
As shown in FIG. 6, the linear motor stator 1 is obtained in the same manner as in the first embodiment except that the blocks 4 used in the first embodiment are provided between every other permanent magnet as shown in FIG. 6. The planarity of the obtained linear motor stator 1 was evaluated in the same manner as in Example 1. The value of the maximum gap obtained, longitudinal elastic modulus of the sealing resin 5 used in this example (E _r) coefficient of linear expansion (alpha _r), and modulus in the X direction of the block four (E _X ) And the linear expansion coefficient (α _X ) are shown in Table 2.
[0029]
Example 7.
As shown in FIG. 7, the linear motor is the same as in the fourth embodiment except that the first block 4a and the second block 4b used in the fourth embodiment are alternately provided between every other permanent magnet. A stator 1 is obtained. The planarity of the obtained linear motor stator 1 was evaluated in the same manner as in Example 1. The obtained value of the maximum gap, the longitudinal elastic modulus (E _r ) and linear expansion coefficient (α _r ) of the sealing resin 5 used in this example, the longitudinal elastic modulus (E of the first block 4a in the X direction) Table 2 shows _X1 ), the linear expansion coefficient (α _X1 ), the longitudinal elastic modulus (E _X2 ) in the X direction of the second block 4b, and the linear expansion coefficient (α _X2 ).
[0030]
Comparative Example 1.
A linear motor stator 1 is obtained in the same manner as in Example 1 except that no block is provided between the permanent magnets. The planarity of the obtained linear motor stator 1 was evaluated in the same manner as in Example 1. Table 2 shows the obtained value of the maximum gap and the longitudinal elastic modulus (E _r ) and linear expansion coefficient (α _r ) of the sealing resin 5 used in this example.
[0031]
As shown in the examples in Table 2, the linear motor fixing having the above-described configuration in which the blocks having the above-described characteristics of the longitudinal elastic modulus and the linear expansion coefficient in the direction facing the permanent magnet are provided between the permanent magnets. The stator has a small maximum clearance shown in Table 2, the metal plate and the sealing resin are thin, thin and long, and the stator for linear motor has excellent warpage and undulation and excellent flatness. Can be obtained. When these linear motor stators are used, a thin and long linear motor can be realized.
[0032]
[Table 2]

[0033]
【The invention's effect】
According to this invention, the metal plate and the sealing resin are thin and thin, and even if the length is long, it is possible to obtain a stator for a linear motor that is small in warpage and undulation and excellent in flatness.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B are a schematic cross-sectional view (a) and a schematic top view (b) of a stator for a linear motor according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a state in which a fiber reinforced resin laminate is used as a block of a linear motor stator in Embodiment 1 of the present invention.
3A and 3B are a schematic cross-sectional view (a) and a schematic top view (b) of a linear motor stator according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 4 shows a state where a fiber reinforced resin laminate is used as a second block of a linear motor stator according to Embodiment 2 of the present invention so that the lamination surface is parallel to the X direction and the metal plate. FIG.
FIG. 5 shows a state in which a fiber reinforced resin laminate is used as the second block of the linear motor stator according to the second embodiment of the present invention so that the laminate surface is parallel to the X direction and perpendicular to the metal plate. FIG.
6A and 6B are a schematic cross-sectional view (a) and a schematic top view (b) of a stator for a linear motor according to Embodiment 3 of the present invention.
7A and 7B are a cross-sectional schematic diagram (a) and a top schematic diagram (b) of a linear motor stator according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a schematic front sectional view of a linear motor according to a fifth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Linear motor stator, 2 Metal plate, 3 Permanent magnet, 4 block, 4a 1st block, 4b 2nd block, 5 Sealing resin, 10 Linear motor, 11 Stage, 12 Guide rail, 13 Slide block, 14 mover, 15 mover body, 16 coil unit.

Claims (5)

金属板の一方の表面のみに、間隔をあけて、且つ交互に磁極が異なるようにして平行に並べられた複数の永久磁石を備えたリニアモータ用固定子であって、上記永久磁石の間にはブロックが並設され、且つ上記金属板と上記永久磁石と上記ブロックとは封止樹脂で一体化されており、上記ブロックは、上記永久磁石に対向する方向での縦弾性係数が上記封止樹脂の硬化物の縦弾性係数より大きく、且つ上記永久磁石に対向する方向での線膨張係数が上記封止樹脂の硬化物の線膨張係数より大きいものであるリニアモータ用固定子。 Only on one surface of the metal plate, at intervals, and a linear motor stator magnetic poles having a plurality of permanent magnets arranged in parallel in the different alternately between said permanent magnet Are arranged in parallel, and the metal plate , the permanent magnet, and the block are integrated with a sealing resin, and the block has a longitudinal elastic modulus in the direction facing the permanent magnet. A stator for a linear motor, wherein the linear expansion coefficient in a direction opposite to the permanent magnet is larger than the longitudinal elastic modulus of the cured resin and greater than the linear expansion coefficient of the cured resin. 金属板と、この金属板の同じ表面に、間隔をあけて、且つ交互に磁極が異なるようにして平行に並べられ、固定された複数の永久磁石と、この永久磁石間に並設されたブロックと、上記金属板表面に設けられ且つ上記永久磁石と上記ブロックとを封止する封止樹脂とを備えたリニアモータ用固定子であって、上記ブロックが、上記ブロックの上記永久磁石に対向する方向での縦弾性係数が上記封止樹脂の硬化物の縦弾性係数より大きく、且つ上記ブロックの上記永久磁石に対向する方向での線膨張係数が上記封止樹脂硬化物の線膨張係数より大きい第１のブロックと、上記ブロックの上記永久磁石に対向する方向での縦弾性係数が上記封止樹脂の硬化物の縦弾性係数より大きく、且つ上記ブロックの上記永久磁石に対向する方向での線膨張係数が上記封止樹脂の硬化物の線膨張係数より小さい第２のブロックとからなるリニアモータ用固定子。A metal plate, a plurality of fixed permanent magnets arranged parallel to each other on the same surface of the metal plate at intervals and with different magnetic poles, and blocks arranged in parallel between the permanent magnets And a stator for a linear motor provided on the surface of the metal plate and having a sealing resin for sealing the permanent magnet and the block, wherein the block faces the permanent magnet of the block. The longitudinal elastic modulus in the direction is larger than that of the cured product of the sealing resin, and the linear expansion coefficient in the direction facing the permanent magnet of the block is larger than the linear expansion coefficient of the cured resin product. The first block and the longitudinal elastic modulus in the direction of the block facing the permanent magnet is larger than the longitudinal elastic modulus of the cured product of the sealing resin, and the line in the direction of the block facing the permanent magnet Expansion There stator linear motor comprising a linear expansion coefficient smaller than the second block of the cured product of the sealing resin. 隣接する永久磁石間の少なくとも１箇所が、封止樹脂のみが充填された部分であることを特徴とする請求項１または２に記載のリニアモータ用固定子。  The stator for a linear motor according to claim 1 or 2, wherein at least one portion between adjacent permanent magnets is a portion filled with only sealing resin. ブロックは、繊維強化樹脂積層体であって、その積層面が永久磁石に対向する方向に向くようにして金属板に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載のリニアモータ用固定子。2. The linear motor stator according to claim 1, wherein the block is a fiber reinforced resin laminate, and is attached to the metal plate such that a laminated surface faces a direction facing the permanent magnet. ステージと、このステージに載置された請求項１ないし４のいずれかに記載のリニアモータ用固定子と、上記リニアモータ用固定子に対向し、上記ステージの長手方向に往復移動自在に配設された可動子とを備えたリニアモータ。A stage, the stator for a linear motor according to any one of claims 1 to 4 mounted on the stage, and the stator for a linear motor are arranged so as to reciprocate in the longitudinal direction of the stage. Linear motor having a movable element.

Images