TWI713283B - 線性馬達、線性馬達的製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明係鑑於在電樞線圈特別長時，很難藉由通常的模具或樹脂成型設備製造之課題而完成者，其目的為提供一種容易製造電樞線圈之線性馬達。線性馬達(100)具備：可動件(50)，包括場磁鐵(52)；及固定件(10)，包括沿可動件(50)的可動方向連結之複數個線圈模組(20)。線圈模組(20)包括沿可動方向排列之複數個線圈(26)。

Description

線性馬達、線性馬達的製造方法

本發明係有關一種線性馬達及線性馬達的製造方法。

為了將電能轉換為直線運動，利用線性馬達。作為線性馬達的一種，有磁鐵沿著線圈行走之移動磁鐵型線性馬達。例如，專利文獻1中，記載有在固定件具有電樞線圈並在可動件具有場磁鐵之移動磁鐵型線性滑塊。 (先前技術文獻) (專利文獻) 專利文獻1：國際公開第2005/122369號

(本發明所欲解決之課題) 本發明人對移動磁鐵型線性馬達(以下，簡稱為線性馬達)獲得了以下見解。 在很多情況下，線性馬達依據用途，其可動件的可動行程不同。藉此，線性馬達需要依據所希望的可動行程準備不同長度的電樞線圈。亦即，為了應對各種用途，需要按用途製造不同長度的電樞線圈。 有時樹脂成型沿可動方向排列之複數個線圈來製造電樞線圈。此時，需要按用途準備不同長度的模具，故，不經濟。而且，電樞線圈特別長時，還存在藉由通常的模具或樹脂成型設備很難製造之問題。藉由該些情況，本發明人等確認到從容易製造電樞線圈之觀點考慮，線性馬達中還有改善的餘地。 該種課題並不限於藉由樹脂成型來製造之電樞線圈，在藉由其他方法製造之電樞線圈中亦有可能產生。 本發明係鑑於該種課題而完成者，其目的為提供一種容易製造電樞線圈之線性馬達。 (用以解決課題之手段) 為了解決上述課題，本發明的一態樣的線性馬達具備：可動件，包括場磁鐵；及固定件，包括沿可動件的可動方向連結之複數個線圈模組。線圈模組包括沿可動方向排列之複數個線圈。 本發明的另一態樣係製造線性馬達之方法。該方法係製造上述線性馬達之方法，其包括：將複數個線圈容納於殼體22之步驟；將樹脂澆注於容納有複數個線圈之殼體來形成線圈模組之步驟；沿可動方向排列複數個線圈模組並固定於梁構件之步驟；及將配線構件34電連接於線圈26之步驟。 (發明之效果) 依本發明，能夠提供一種容易製造電樞線圈之線性馬達。

以下，依據較佳實施形態，參閱各附圖對本發明進行說明。實施形態及變形例中，對相同或同等的構成要件、構件標註相同的符號，適當省略重複說明。並且，為了便於理解，適當放大、縮小各附圖中的構件的尺寸來示出。並且，各附圖中，省略在實施形態的說明上並不重要之構件的一部分來顯示。 另外，以下說明中，“平行”、“垂直”不僅包含完全的平行、垂直，還包含在誤差範圍內偏離平行、垂直之情況。並且，“大致”係在大致範圍內相同之含義。 並且，第1、第2等包含序數之術語為了說明多種構成要件而使用，但該術語僅以從其他構成要件區別1個構成要件為目的而使用，並不藉由該術語限定構成要件。 並且，線性馬達包括可動件在圓弧狀等彎曲之軌道上移動者，並不限定於可動件在直線狀軌道上移動者。 [實施形態] 參閱附圖，對本發明的實施形態之線性馬達100進行說明。圖1係表示實施形態之線性馬達100之俯視圖。圖2係沿著線性馬達100的A-A線之側剖面圖。 以下，主要依據XYZ正交坐標系進行說明。X軸方向在圖1中與紙面左右方向對應，在圖2中與和紙面垂直之方向對應。Y軸方向在圖1、圖2中與紙面上下方向對應。Z軸方向在圖1中與和紙面垂直之方向對應，在圖2中與紙面左右方向對應。Y軸方向及Z軸方向分別與X軸方向正交。X軸、Y軸、Z軸各自的正方向規定為各圖中的箭頭的方向，負方向規定為與箭頭相反的方向。並且，有時將X軸的正方向側稱為“右側”，將X軸的負方向側稱為“左側”。並且，有時將Y軸的正方向側稱為“前側”，將Y軸的負方向側稱為“後側”，將Z軸的正方向側稱為“上側”，將Z軸的負方向側稱為“下側”。該種方向的標記並不限制線性馬達100的使用姿勢，線性馬達100可依據用途以任意姿勢使用。 (線性馬達) 線性馬達100具備固定件10及可動件50。可動件50在磁空隙60形成磁路。線性馬達100作為在磁空隙60中使固定件10產生可動方向的推力之能量轉換機構發揮作用。實施形態中，可動方向配置成與X軸方向一致。 (可動件) 首先對可動件進行說明。可動件50包括1對場磁鐵52、1對磁軛54及間隔件56。場磁鐵52、1對磁軛54構成在磁空隙60形成場磁場之磁路。磁空隙60係1對場磁鐵52之間的空隙。 1對磁軛54係沿X軸方向及Y軸方向延伸且沿Z軸方向較薄之板狀構件。俯視觀察時，1對磁軛54具有大致矩形的輪廓，該輪廓具有與X軸方向平行之2邊及與Y軸方向平行之2邊。1對磁軛54由公知的各種軟磁性材料形成。1對磁軛54沿Z軸方向遠離且相互平行地配置。 間隔件56配置於1對磁軛54之間的上側區域，並保持1對磁軛54的Z軸方向的間隔。1對磁軛54經由設置於其上端附近之複數個貫穿孔，藉由固定具58(例如，螺栓)固定於間隔件56。 場磁鐵52作為在磁空隙60形成場磁場之磁通量的供給源發揮作用。場磁鐵52亦可包括1個或複數個磁鐵。場磁鐵52亦可將複數個磁鐵配置成海爾貝克陣列而構成。在場磁鐵52的表面，沿X軸方向以規定的間隔設置複數個磁極。實施形態中，設置有6極的磁極。場磁鐵52亦可由公知的各種磁鐵材料形成。該例中，場磁鐵52由NdFeB等稀土類磁鐵材料形成。場磁鐵52亦可藉由黏結等公知的方法固定於磁軛54。 (固定件) 固定件10包括沿X軸方向延伸之複數個線圈模組20、梁構件30、第2梁構件31及配線構件34。複數個線圈模組20沿可動方向亦即X軸方向排列。俯視觀察時，線圈模組20例如呈大致矩形，係沿Z軸方向較薄之大致板狀的構件。該例中，俯視觀察時，線圈模組20配置成長邊沿著X軸方向且短邊沿著Y軸方向。 線圈模組20包括線圈組24及殼體22。線圈組24包括沿X軸方向排列之複數個線圈26及連接器36。複數個線圈26藉由被樹脂24m包裹而一體化。設置殼體22時，作為一例，線圈組24藉由將樹脂24m澆注於配置有複數個線圈26之殼體22來形成。另外，並非必需設置殼體22。不設置殼體22時，作為一例，線圈組24藉由將樹脂24m澆注於配置有複數個線圈26之模具內來成型之***成型形成。該些製法始終僅為一例，線圈組24亦可藉由其他各種製造方法形成。 線圈26具有大致矩形的輪廓，該輪廓具有與X軸方向平行之2邊及與Y軸方向平行之2邊，且四角作成R形狀。線圈26可作為不具有邊之整體而具備由橢圓等曲線構成之輪廓，亦可具備其他各種形狀的輪廓。線圈26可以係鐵芯線圈，但該例中，係空心線圈。線圈26由以環繞Z軸周圍之方式捲繞之金屬線構成。若對線圈26供給驅動電流，則線圈26作為產生Z軸方向的磁通量，並在場磁鐵52產生X軸方向的推力之電樞線圈發揮作用。 連接器36包括電連接於複數個線圈26的引線之電極。連接器36可在***成型之前，與複數個線圈26的引線(Lead Wire)連接，藉由***成型而與複數個線圈26一體化。或者，連接器36亦可與***成型之後的複數個線圈26的引線連接。此時，亦可設為從線圈26直接引出引線，並在該引線的前端連接連接器36。 殼體22設置成覆蓋線圈組24的周圍。殼體22抑制從包圍線圈26或線圈26的周圍之樹脂24m產生之氣體向外部流出。殼體22係由箱形狀的殼體本體22b及覆蓋殼體本體22b的上表面之蓋22c構成之立方體的箱體，該殼體本體22b由上表面開放之5面構成。蓋22c例如可藉由焊接等固定於容納有線圈組24之殼體本體22b的上表面。殼體22亦可由非磁性不鏽鋼等金屬材料或陶瓷等非金屬材料形成。 接著，對配線構件34進行說明。圖3係概略地表示固定件10之俯視圖。圖4係說明固定件10的配線之說明圖。配線構件34作為從驅動電路40向線圈26供給電流之路徑發揮作用。來自驅動電路40的電流經由配線構件34、連接器36及與連接器36的電極連接之引線26b流向線圈26。配線構件34例如係金屬線模組或印刷配線基板。實施形態中，配線構件34係搭載有用於與連接器36連接之另一連接器(未圖示)之印刷配線基板。實施形態中，配線構件34容納於後述之梁構件30的通路凹部30b。 作為向複數個線圈模組20供給驅動電流之方式，可考慮全激磁方式及部分激磁方式。全激磁方式係向構成1個相之所有線圈供給驅動電流之方式。全激磁方式具有配線比較容易之特徵。部分激磁方式係選擇性地向可動件50附近的線圈26供給驅動電流之方式。部分激磁方式具有浪費電力小之特徵。實施形態中，採用部分激磁方式。如圖4所示，各個線圈模組20和其他模組獨立地與驅動電路40連接。 梁構件30及第2梁構件31作為用於連結複數個線圈模組20，並且對固定件10賦予所希望的剛性之梁發揮作用。該例中，梁構件30及第2梁構件31係沿X軸方向延伸之剖面矩形的棒狀構件。如圖2所示，在梁構件30設置有沿X軸方向延伸之通路凹部30b。通路凹部30b係線圈模組20側開放且向上後退之凹部。通路凹部30b容納連接器36及配線構件34。梁構件30配置成與線圈模組20的上表面相接，第2梁構件31配置成與線圈模組20的下表面相接。複數個線圈模組20藉由螺栓等固定構件32固定於梁構件30及第2梁構件31。梁構件30可作為無縫的一體構件形成，亦可複數個構件成為一體化。第2梁構件31亦相同。 接著，對構成線圈模組20之複數個線圈26的線圈數(以下，簡稱為線圈數)進行說明。在進行3相驅動時，線圈數為3的整數倍為較佳。另外，線圈數並非必需為3的整數倍，線圈數可任意設定。亦即，線圈模組20亦可依據需要由3的整數倍以外的個數的線圈26構成。尤其，藉由移動磁鐵型進行部分激磁時，對3的整數倍的線圈26進行激磁即可，故，可以以3的整數倍以外進行模組化。 當為可動行程較長之馬達時，若線圈數為3個，則線圈模組數增加而製造成本變高，故，線圈數為6個為較佳。當為可動行程較短之馬達時，若線圈數為6個以上，則固定件有可能不必要地變長，故，線圈數為3個為較佳。 若1個線圈模組20變得過長，則線圈模組20翹曲而與可動件50接觸之可能性變高。從該觀點考慮，線圈數為6個以下為較佳。 接著，對線性馬達100的製造步驟的一例進行說明。圖5係說明線性馬達100的製造步驟S80之步驟圖。尤其，製造步驟S80包括製造固定件10之步驟S82～S92。 步驟S82中，繞組表面被絕緣之金屬線來製造空心的線圈26。 步驟S84中，將複數個線圈26容納於殼體本體22b。容納於殼體本體22b之前或之後，在複數個線圈26安裝連接器36。實施形態中，連接器36在容納於殼體本體22b之前安裝於線圈26。連接器36藉由在下一步驟中澆注之樹脂24m與線圈26一體化。 步驟S86中，藉由將樹脂24m澆注於容納有複數個線圈26之殼體本體22b，將複數個線圈26一體化，從而形成線圈組24。 步驟S88中，使蓋22c覆蓋於容納有已澆注樹脂24m之線圈26之殼體本體22b。 步驟S90中，例如藉由焊接，將蓋22c固定於殼體本體22b。在蓋22c設置有開口22e，在固定有蓋22c之狀態下，連接器36從開口22e露出。 步驟S92中，沿X軸方向排列複數個線圈模組20，將連接器36電連接於配線構件34的配線部，固定梁構件30及第2梁構件31。如此製造固定件10。 藉由將如此製造之固定件10***到另外製造之可動件50的磁空隙60，製造線性馬達100。該製造步驟S80僅為一例，亦可追加其他步驟，或變更或刪除步驟的一部分，或替換步驟的順序。 如圖1所示，在線圈模組20與相鄰的線圈模組20之間，介入有2層殼體22的壁面。與不具有該種壁面時相比，能夠減少來自樹脂24m的氣體流出。 對如此構成之線性馬達100的動作進行說明。若從驅動電路40向線圈模組20供給交變之驅動電流，則線圈模組20產生可動方向的移動磁場，對可動件50的場磁鐵52賦予可動方向的推力。線性馬達100藉由該推力驅動與可動件50連結之驅動對象。 本發明的一態樣的概要如下。本發明的一態樣的線性馬達100具備：可動件50，包括場磁鐵52；及固定件10，包括沿可動件50的可動方向連結之複數個線圈模組20。線圈模組20包括沿可動方向排列之複數個線圈26。 依該態樣，變更線性馬達100的可動行程來設計時，能夠藉由變更所連結之線圈模組20的數量來應對，故，能夠實現設計的標準化，能夠減少設計工作量。變更線性馬達100的可動行程來製造時，能夠藉由變更所連結之線圈模組20的數量來應對，故，能夠共用模具、治具及製造設備等。由於能夠將線圈模組20設為適於製造之長度，故，製造長條的線性馬達100時，治具或線圈模組20的處理變得容易。並且，能夠在設置線性馬達100之現場進行連結線圈模組20之作業。 複數個線圈26的線圈數可以係3的整數倍。此時，與線圈的數量為3的整數倍以外時相比，能夠降低由於不必要的線圈而固定件不必要地變長之可能性。 複數個線圈26的線圈數可以係6以下。此時，與線圈的數量為7以上時相比，能夠縮短線圈模組20，故，能夠降低線圈模組20翹曲而與可動件50接觸之可能性。 線圈模組20具有包括與複數個線圈26電連接之電極之連接器36。此時，連結線圈模組20時，能夠將連接器36輕鬆地連接於配線構件34的配線部。並且，若連接器能夠裝卸，則能夠輕鬆地分解已有的線性馬達而再利用。變更已設的線性馬達的行程時，能夠輕鬆連結追加的線圈模組20。與廢棄已設的線性馬達而設置新的線性馬達時相比，能夠大幅減少浪費資源。 本發明的另一態樣係一種製造線性馬達之方法。該方法包括：將複數個線圈26容納於殼體22之步驟；將樹脂24m澆注於容納有複數個線圈26之殼體22來形成線圈模組20之步驟；沿可動方向排列複數個線圈模組20並固定於梁構件30之步驟；及將配線構件34電連接於線圈26之步驟。 依該態樣，變更線性馬達100的可動行程來設計時，能夠藉由變更所連結之線圈模組20的數量來應對，故，能夠實現設計的標準化，能夠減少設計工作量。變更線性馬達100的可動行程來製造時，能夠藉由變更所連結之線圈模組20的數量來應對，故，能夠共用模具、治具及製造設備等。 形成線圈模組20之步驟可包括將蓋22c固定於已澆注樹脂24m之殼體本體22b之步驟。此時，由於將蓋22c固定於殼體本體22b，故，能夠抑制來自樹脂24m的逸出氣體。 以上，對本發明的實施形態的例子進行了詳細說明。前述實施形態均僅為示出實施本發明時的具體例者。實施形態的內容並不限定本發明的技術範圍，能夠在不脫離申請專利範圍中規定之發明的思想之範圍內，進行構成要件的變更、追加、刪除等多種設計變更。前述實施形態中，關於能夠進行該種設計變更之內容，標註“實施形態的”、“實施形態中”等標記來進行了說明，但並不表示不容許對沒有該種標記之內容進行設計變更。並且，附圖的剖面中標註之陰影線並非限定標註有陰影線之對象的材質者。 以下，對變形例進行說明。變形例的附圖及說明中，對與實施形態相同或同等的構成要件、構件標註相同的符號。適當省略與實施形態重複之說明，重點說明與實施形態不同之結構。 (第1變形例) 圖6係表示第1變形例之線性馬達200a之剖面圖，與圖2對應。線性馬達200a相對於線性馬達100，不同點在於不具備第2梁構件31，其他結構相同。並非必需具備第2梁構件31。 (第2變形例) 線性馬達100中，對梁構件30與第2梁構件31未結合之例子進行了說明，但並不限定於此。圖7係表示第2變形例之線性馬達200b之剖面圖，與圖2對應。線性馬達200b相對於線性馬達100，不同點在於代替梁構件30和第2梁構件31，具備梁構件30B、第2梁構件31B及間隔件35，其他結構相同。梁構件30B及第2梁構件31B在Y軸上沿負方向從線圈模組20突出，在該些突出部分之間設置有間隔件35。梁構件30B及第2梁構件31B挾持間隔件35而結合為一體。 線性馬達200b中，梁構件30B及第2梁構件31B具有進入磁空隙60內之進入部30e。進入部30e例如可以係沿X軸方向及Y軸方向延伸且沿Z軸方向較薄之板狀的部分。進入部30e設置成覆蓋線圈模組20的全部或一部分。藉由具有進入部30e，能夠抑制線圈模組20的翹曲。進入部30e還能夠適用於實施形態及其他變形例。 (第3變形例) 圖8係表示第3變形例之線性馬達200c之剖面圖，與圖2對應。線性馬達200c相對於線性馬達200b，不同點在於代替梁構件30B、第2梁構件31B及間隔件35，具備梁構件30C，其他結構相同。梁構件30C具有無縫地將梁構件30B、第2梁構件31B及間隔件35一體化之形狀。 (第4變形例) 實施形態中，對連續設置製造線圈模組20之步驟及連結線圈模組20之步驟之例子進行了說明，但本發明並不限定於此。並且，並非必需具備上述梁構件。例如，亦可在製造線圈模組20之步驟中，製造不具備梁構件之線圈模組20。如此製造之不具備梁構件之線圈模組20可按尺寸等規格進行保管。此時，連結線圈模組20之步驟可設於其他工廠。可將所保管之線圈模組中所希望的規格的線圈模組20輸送至其他工廠，並在該工廠連結線圈模組20。 (其他變形例) 線性馬達100亦可組合不同線圈數之線圈模組20來構成。 線性馬達100亦可包括直線狀的線圈模組20與彎曲之線圈模組。 1對磁軛54與間隔件56亦可無縫地形成為一體。 亦可不設置挾持線圈模組20之1對場磁鐵52中的一方。 上述各變形例發揮與實施形態同樣的作用、效果。

10‧‧‧固定件 18‧‧‧線圈 20‧‧‧線圈模組 22‧‧‧殼體 22b‧‧‧殼體本體 22c‧‧‧蓋 24‧‧‧線圈組 24m‧‧‧樹脂 26‧‧‧線圈 30‧‧‧梁構件 31‧‧‧第2梁構件 34‧‧‧配線構件 36‧‧‧連接器 50‧‧‧可動件 52‧‧‧場磁鐵 54‧‧‧磁軛 60‧‧‧磁空隙 100‧‧‧線性馬達

圖1係表示本發明的實施形態之線性馬達之俯視圖。 圖2係圖1的A-A線剖面圖。 圖3係概略地表示圖1的線性馬達的固定件之俯視圖。 圖4係概略地說明圖1的固定件的配線之說明圖。 圖5係說明圖1的線性馬達的固定件的製造步驟之步驟圖。 圖6係第1變形例之線性馬達的剖面圖。 圖7係第2變形例之線性馬達的剖面圖。 圖8係第3變形例之線性馬達的剖面圖。

10‧‧‧固定件

20‧‧‧線圈模組

22‧‧‧殼體

22b‧‧‧殼體本體

22c‧‧‧蓋

24‧‧‧線圈組

24m‧‧‧樹脂

26‧‧‧線圈

30‧‧‧梁構件

32‧‧‧固定構件

50‧‧‧可動件

52‧‧‧場磁鐵

56‧‧‧間隔件

58‧‧‧固定具

100‧‧‧線性馬達

Claims (5)

1. 一種線性馬達的製造方法，其特徵為，具備：可動件，包括場磁鐵；及固定件，包括沿前述可動件的可動方向連結之複數個線圈模組，前述線圈模組包括沿前述可動方向排列之複數個線圈，前述線圈模組具有連接器，該連接器包括與前述複數個線圈的引線電連接之電極，其中，該線性馬達的製造方法，包含：藉由將樹脂澆注於配置有前述複數線圈之模具內之***成型，形成前述線圈模組；在前述***成型之前，前述連接器與前述複數個線圈的引線連接，藉由前述***成型而與前述複數個線圈一體化。
2. 如申請專利範圍第1項所述之線性馬達的製造方法，其中前述複數個線圈的線圈數為3的整數倍。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述之線性馬達的製造方法，其中前述複數個線圈的線圈數為6以下。
4. 一種線性馬達的製造方法，包括：將複數個線圈容納於殼體之步驟；將樹脂澆注於容納有複數個線圈之殼體來形成線圈模組之步驟；沿前述可動方向排列複數個線圈模組並固定於梁構件之步驟；及將配線構件電連接於線圈之步驟。
5. 如申請專利範圍第4項所述之線性馬達的製造方法，其中形成線圈模組之步驟包括將蓋固定於澆注有樹脂之殼體之步驟。

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