CN1110024A - 线性脉冲马达 - Google Patents

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里见博文
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Abstract

本发明提供了一种定子铁心容易制作、能将各相 绕组沿定子铁心圆周方向配置，即使多相化，沿轴向 也不变长的线性马达。其结构是配备有定子和动子 的线性脉冲马达，定子有以等间距的角度向内侧呈放 射状配设的多个凸极，有在该凸极内圆周面上沿轴向 形成多个定子小齿的定子铁心，动子在该定子内被沿 轴向能移动自如地支承，有在其外圆周面上与定子小 齿相对地沿轴方向以等齿距形成多个动子小齿的动 子铁心。

Description

本发明涉及VR（可变磁阻）型线性脉冲马达。
作为这种已有的马达，在特公平5-19282号公报发明名称为线性执行之件）中披露了圆柱状的VR型线性脉冲马达。按照上述公报，此线性脉冲马达由缠绕绕组的定子和相对该定子被能沿轴方向移动自如地支承的电枢构成。该定子是将有多个磁极的扇形体（铁板）和衬垫交替层叠形成，该磁板借助流向绕组的电流交替地磁化成N极和S极。上述电枢是安装在棒状的非磁性支持管上的环，借助有选择地流入上述绕组的电流而产生的通过上述定子和电枢的磁通，被沿轴方向控制驱动。
在美国专利US5，093，596（发明名称为：联合直线旋转的直接驱动的步进马达，Combined  Linear-Rotary  Drive  Step  Motor）中披露了一种圆柱状三相VR型线性脉冲马达。按照上述专利，此线性脉冲马达配备有圆筒状可变磁阻型线性步进马达部分和混合永久磁铁型旋转步进马达部分，其多个输出轴通用，放置在一个外壳内。
但是，在上述两个专利中，前者的线性脉冲马达，其构成多相的定子沿轴方向排列，在多相化的场合，存在马达在轴向变长这样的问题。
而后者的线性脉冲马达，其定子是将定子铁板和衬垫铁板交替层叠构成，要制作定子铁心必须将两种铁板交替层叠起来，而且定子铁板还必须每隔一个将各凸极的前端部进行变曲加工，所以存在着定子铁心不易制作这样的问题。
鉴于上述问题，本发明目的就是为了解决这些问题，提供这样一种VR型线性脉冲马达，在其内圆周面上沿轴向形成多个定子小齿，其定子铁心制作容易，而且能使各相绕组沿定子铁心的内圆周方向配置，即使多相化，在轴方向也不变长。
为了达到上述目的，本发明的结构是配备有定子和动子（转子）的线性脉冲马达，所说的定子有以等间距的角度向内侧呈放射状配设的多个凸极，有在该凸极内圆周面上沿轴向形成多个定子小齿的定子铁心，所说的动子在该定子内被沿轴向能移动自如地支承，有在其外圆周面上与上述定子小齿相对地沿轴方向以等齿距形成多个动子小齿的动子铁心，本发明的结构有如下的特征。
1.上述定子铁心是将该定子铁心的定子铁板以规定的角度顺次转动层叠形成，如K为大于1的整数，m为相数，则该定子铁板有km个凸极，同时与上述动子相对的上述凸极的前端部，从上述动子侧看，一个内径小的凸极、（m-1）个内径大的凸极顺序排列形成一组，共有k组而构成，进行上述转动层叠的规定角度是（360/km）度。
2.上述定子铁心是将该定子铁心的定子铁板以规定角度顺次转动层叠形成，如m为相数时，该固定铁板有2m个凸极，与上述动子相对的上述凸极的前端部，从上述动子侧看是2个内径子的凸极，（2m-2）个内径大的凸极顺序排列而构成，进行上述转动层叠的规定角度是（360/m）度或者（180/m）度。
3.上述定子铁心是将该定子铁心的定子铁板以规定角度顺次转动层叠形成，如m为相数，m是大于4的值时，该定子铁板有m个凸极，与上述动子相对的上述凸极的前端，从上述动子侧看，是2个内径子的凸极，（m-2）个内径大的凸极顺序排列而构成，进行上述转动层叠的规定角度是（360/m）度。
关于本发明的作用，由于像上述这样结构的直线脉冲马达能使用将一种定子铁板以规定角度顺次转动进行层叠这样在旋转型步进马达中使用的铁心制作技术，故在其内周面上沿轴向形成多个定子小齿的同时，能使定子铁心制作容易。
图1是表示本发明的线性脉冲马达的一实施例的纵剖视图。
图2是沿图1中Ⅱ-Ⅱ线的横剖视图。
图3是形成定子的定子铁板的平面图。
图4是将图3所示的定子铁板转动规定角度进行层叠时，从动子侧看所形成的定子子齿部的展开图。
图5是定子绕组的连线图。
图6是构成定子铁心的其它定子铁板的平面图。
图7是将图6所示的定子铁板旋转120度进行层叠时，从动子侧看所形成的定子子齿部的展开图。
图8是图7的三相直线脉冲马达的定子绕组的连线图。
图9是将图6所示的定子铁心旋转60度进行层叠时从动子例看所形成的定子子齿部的展开图。
图10是图9中的6相线性脉冲马达的定子绕组的连线图。
图11是图9中的3相线性脉中马达的定子绕组的连线图。
下面将参照附图对例举的本发明最佳实施例进行详细说明。
图1是本发明的直线脉冲马达的一实施例的纵剖视图，图2是沿图1中的Ⅱ-Ⅱ线剖切的横剖视图。
本实施例示出整数k和相数m分别为k＝2m＝3的情况，所以定子凸极数是k·m＝6个。
在图1和图2中，设置在定子1的定子铁心10的6个凸极11，12，13，…16上，在其内圆周面沿轴向配设多个定子小齿17（齿前部17a和齿底部17b）。定子绕组w1、w2、w3…w6分别缠绕在这6个凸极11，12，13…16上面。该定子铁心10是用托架18、19以及通过未图示的螺栓等螺旋紧固其两个端部来支承的。
位于定子1内的动子2借助上述托架18和19通过轴承20a、20b被沿轴向能移动自如地支承。对该动子2来说，磁极铁心22配置在轴21上，在该磁极铁心22的外周面上沿轴向设置有多个动子小齿24（齿前部24a，齿底部24b）。
上述磁极铁心22是按一片形成该齿前部24a的外径大的动子铁板25a和二片形成齿底部24b的外径子的动子铁板25b的顺序层叠形成。当然该磁极铁心22通过用铁系列等磁性材料切削加工来制作也能代替上述动子铁板25a、25b。
图3示出构成定子铁心10的定子铁板30的一个实例。在图3中，定子铁板30的凸极P1和P4是其前端部内半径小的凸极（多一个），是构成定子小齿7的齿前部17a的凸极。凸极P2、P3和P5、P6是其前端部内半径大的凸极（多m-1＝3-1＝2），是形成定子小齿17的齿底部17b的凸极。图3示出整数k＝2，相数m＝3的情况。也就是说，这此凸极有二组，以凸极P1、P2、P3一组，凸极P4、P5、P6一组沿定子铁心10的圆周方向顺序排列。
图4是在将该定子铁板30每次转60（360/k·m＝360/6）度角进行层叠时，从动子2侧看所形成的凸极11，12，13…16的定子小齿17的情况。有阴影线部分表示齿前部17a，无阴影线部分表示齿底部17b。如定子铁板30的厚度为t0，通过转动层叠，在多凸极11，12，13，…16上形成齿距为mt0即3t0，齿厚为t0的定子小齿17。而且以凸极11为基准时，凸极12的小齿17的偏移为齿距的1/3，凸极13的小齿17的偏移为齿距的2/3，凸极14的小齿17的偏移为齿距的3/3即0，凸极15的小齿17的偏移为齿距的1/3，凸极16的小齿17的偏移是齿距的2/3。
所以为图5所示，通过使绕组w1和w4连接作为A相，使绕组w2和w5连接作为B相，使绕组w3和w6连接作为C相能构成三相VR型直线脉冲马达。这里的步进基本移动量为齿距的1/m即t0。加到图5中各绕组w1、w2、w4…w6上的“●”代表绕组的绕向，例如使电流从公用端流向A相后意味着凸极11被励磁成N极，凸极14被励磁成S极。
图6是表示形成上述定子铁心10的上述定子铁板30的另一例定子铁板31，示出相数m与上述相同即m＝3的情况。
在图6中，上述定子铁板31有2m＝6个凸极P11、P12、P13…P16，凸极P11、P12是其前端部内半径小的二个凸极，也是形成定子小齿17的齿前部17a的凸极。P13、P14、P15、P16是其前端部内半径大的（2m-2）个即4个凸极，也是形成定子小齿17的齿底部17b的凸极。
图7是将该定子铁板31每次转120（360/m＝360/3）度角进行层叠时从动子侧看所形成的凸极11，12，13…16的定子小齿17的情况。与图4的情况一样，有阴影线部分表示齿前部17a，无阴影线部分表示齿底部17b。如定子铁板31的厚度为t0，通过转动层叠，在各凸极11，12，13…16上形成齿距为mt0却3t0，齿厚为t0的定子小齿17。而且以凸极11为基准时，凸极12的小齿的偏移为0，凸极13和凸极14的小齿的偏移为齿距的1/3，凸极15和16的小齿的偏移是齿距的2/3。
所以，如图8所示，通过将绕组w1、w2、w3、w4、w5、w6中的每两个相邻的绕组互相异极性连接分别作为A相、B相、C相，也能构成三相VR型直线脉冲马达。
随后是在用图6所示的上述定子铁板31形成上述定子铁心10时，表示相数m＝6的情况。这里凸极数是m个即6个。
图9是在将该定子铁板31每次转60（360/m＝360/6）度角进行层叠时，从动子侧看所形成的凸极11，12，13…16的定子小齿17的情况。与图4一样，有阴影线部分表示齿前部17a，无阴影线部分表示齿底部17b。如定子铁板31的厚度为t0，通过转动层叠，在各凸极11，12，13…16上形成齿距为mt0即6t0，齿厚为2t0的定子小齿17。而且以凸极11为基准时，凸极12的小齿的偏移是齿距的1/6，凸极13的小齿偏移为齿距的2/6，凸极14的小齿偏移是齿距的3/6，凸极15的小齿偏移是齿距的4/6，凸极16的小齿偏移是齿距的5/6。
所以，如图10所示，通过连接各绕组w1、w2、w3…w6能构成六相VR型直线脉冲马达。
另外，如图11所示，通过连接绕组w1、w2、w3…w6也能构成三相VR型直线脉冲马达。这时，相数m＝3，上述定子铁板31每次边转动60（180/m＝180/3）度角边进行层叠，成为与上述6相VR型直线脉冲马达时相同的角度。
本发明的技术不限于上述实施例中的技术，可以采用能完成同样功能的其他方法，而且本发明的技术能在上述结构的范围内进行种种变更。
由上述说明可知，按照本发明的线性脉冲马达，上述定子铁芯能在其内周面上沿轴向形成多个定子小齿，通过将定子铁心的定子铁板按规定角度顺次转动层叠来形成。而且由于能使用在旋转型步进马达中应用的铁心制造技术，能使定子铁心制作容易而且降低成本。还由于各相绕组沿上述定子铁心的圆周方向配置，能提供一种即使多相化，沿轴向也不会变长的VR型线性脉冲马达。

Claims (3)

1、一种配备有定子和动子的线性脉冲马达，所说的定子有以等间距的角度向内侧呈放射状配设的多个凸极，有在该凸极内圆周面上沿轴向形成多个定子小齿的定子铁心，所说的动子能沿轴向移动自如地支承在该定子内，有在外周面上相对上述定子小齿，沿轴向以等齿距形成多个动子小齿的动子铁心，本发明的特征在于所说的定子铁心是将该定子铁心的定子铁板在规定的角度顺次进行转动层叠形成，当k为大于1的整数，m为相数时，该定子铁板有km个凸极，与上述动子相对的上述凸极的前端部，从上述动子侧看，一个内半径小的凸极和(m-1)个内半径大的凸板顺序排列形成一组，由k个这样的组而构成，进行上述转动层叠的规定角度是(360/km)度。
2、一种配备有定子和动子的线性脉冲马达，所说的定子有以等间距的角度向内侧呈放射状配设的多个凸极，有在该凸极内圆周面上沿轴向形成多个定子小齿的定子铁心，所说的动子能沿轴向移动自如地支承在该定子内，有在外圆周面上相对上述定子小齿，沿轴向以等齿距形成多个动子小齿的动子铁心，本发明的特征在于所说的定子铁心是将该定子铁心的定子铁板以规定角度顺次进行转动层叠形成，如m为相数时，该定子铁板有2m个凸极，与上述动子相对的上述凸极的前端部，从上述动子侧看是2个内半径小的凸极，（2m-2）个内半径大的凸极顺次排列构成，进行上述转动层叠的规定角度是（360/m）度或（180/m）度。
3、一种配备有定子和动子的线性脉冲马达，所说的定子有以等间距的角度向内侧呈放射状配设的多个凸极，有在该凸极内圆周面上沿轴向形成多个定子小齿的定子铁心，所说的动子能沿轴向移动自如地支承在该定子内，有在外侧面上相对上述定子小齿，沿轴向以等齿距形成多个动子小齿的动子铁心，本发明的特征在于所说的定子铁心是将该定子铁心的定子铁板以规定角度顺序进行转动层叠形成，当相数为m而m为大于4的值时，该定子铁板有m个凸极，与上述动子相对的上述凸极的前端部，从上述动子侧看是2个内半径小的凸极，（m-2）个内半径大的凸极顺次排列构成，进行上述转动层叠的规定角度是（360/m）度。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication