JP2005224037A - リニアブラシレスモータ - Google Patents

Abstract

【課題】２軸駆動可能なモータにおいて、小型・軽量化がはかれ、高トルクのリニアブラシレスモータを提供する。
【解決手段】図1において、回転子１は周方向に対して１極対以上の磁極を持ち、軸方向に対しても２極以上の磁極を持った円筒状マグネット３と、前記マグネット３を固着された回転軸と、前記回転子１両端に軸受４とを有し、固定子２は前記マグネット３の外周に対向して配置される２相以上の巻線５を施し、２個以上軸方向に配置した電機子５の極歯位相が０℃から３６０℃に配設してある複数個の電機子５とを有する。以上のように構成することにより、モータの小型・軽量化がはかれ、高トルクを得られる。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体製造プロセスなどにおける材料運搬およびハンドリング用、またはカメラのズームなどに用いられるリニアブラシレスモータに関するものである。

従来、２軸駆動用モータとしては、図４に示すものが知られている。図４においては、固定子に円筒状ステータを取り付け、その内周側に軸受を介して第１軸回転子を配置してある。この第１軸回転子の外周面には、ステータと対向するように第１軸ロータを配設し、その内周面には第２軸ステータを配設してある。さらに、前記第１軸回転子の内周側には軸受を介して第２軸回転子を配置し、第２軸ロータを取り付けて、第２軸ステータと対向させている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平１−１７７８４７号公報

従来の構造では回転と軸方向移動の両方動作をさせる場合、２軸のうちの一方の回転子の動作を直線運動に変換する必要があり、そのための変換装置を必要とし、半導体設備などに利用する場合、変換機構がその装置中においての占有体積が大きくなり、回転方向に対して高トルクを得られないという欠点があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、モータを搭載する設備などの小型・軽量で高トルクのリニアブラシレスモータを実現するものである。

上記課題を解決するために本発明のリニアブラシレスモータは、周方向に対して１極対以上の磁極を持ち、軸方向に対しても２極以上の磁極を持つ円筒状マグネットと、前記マグネットを固着された回転軸と、両端に軸受とを有する回転子と、前記マグネットの外周に対向して配置される２相以上の巻線を施した、２個以上軸方向に配置した電機子の極歯位相が０℃から３６０℃に配設している複数個の電機子とを備えたものである。

これにより、回転子の外周に配置した複数相のコイルを有する複数個の電機子は、駆動に作用しない電機子を軸方向の回転子の位置検出用、あるいは周方向の位置検出用の検出コイルとして利用できるので、回転位置検出のためのセンサやリニア移動検出のためのギャップセンサが必要なく、小型・軽量なリニアブラシレスモータが可能であり、複数個の電機子を連動させて動作させることにより高トルクを得るリニアブラシレスモータが構成できる。

上記実施例の記載から明らかなように、請求項１記載の発明によれば、回転子の外周に配置した複数相のコイルを有する複数個の電機子は、軸方向の回転子の位置検出をするだけでなく周方向の位置検出も同時にできるので、リニア移動検出のためのギャップセンサや回転位置検出のためのセンサが必要なく、小型・軽量が可能であり、複数個の電機子を持つため高トルクという有利な効果が得られる。

また、請求項２記載の発明によれば、電機子の両端を磁性体で磁気的に一体化するもしくは電機子自体をを磁性粉末などを用いて一体成形することにより、軸方向に高トルクを出力でき、さらに複数個の電機子に対する電流励磁方法を連動させることにより周方向に
対しても高トルクを出力することができるという有利な効果が得られる。また、電機子の両端を非磁性体にすると、各電機子が閉じられ、磁気漏れを少なくすることができ、低損失であるという有利な効果が得られる。

本発明の請求項１に記載の発明は、周方向に対して１極対以上の磁極を持ち、軸方向に対しても２極以上の磁極を持つ円筒状マグネットと、前記マグネットを固着された回転軸と、両端に軸受を有する回転子と、前記マグネットの外周に対向して配置される２相以上の巻線を施した、２個以上軸方向に配置した電機子の極歯位相が０℃から３６０℃に配設してある複数個の電機子とを備えたリニアブラシレスモータであり、センサを必要としない小型・軽量で高トルクという作用を有する。
本発明の請求項２に記載の発明は、軸方向に配置された固定子を２個以上を磁気的に一体にした電機子、あるいはそれぞれの電機子を磁気的に分割した複数個の電機子を配設してあることを特徴としたものであり、軸方向もしくは周方向に高トルクを出力が可能である、あるいは磁気漏れを少なくすることができ低損失であるという作用を有する。

以下本発明の実施例について、図面を参照して説明する。図１は本発明の実施例のリニアブラシレスモータ側断面図を示している。図１において、円筒状固定子２には複数相の巻線５を施した多数個の電機子６と、電機子６の両端にはスペーサ７を配して固定してある。回転子１には円筒状のマグネット３が取り付けられてあり、周方向に対して１極対以上に着磁され、軸方向に対しても２極以上に着磁されたつまり碁盤状に磁極を持っている。また、回転子１の両端には軸受４を配置して、回転子１を固定して軸方向への誘導を行っている。

図２にはリニアブラシレスモータの回転子１の一例を示す。図２において、円周方向に４極対、軸方向に６極の円筒マグネット３が回転子１に固定してある。円周方向の４極対は回転トルクを主に起因して、軸方向の６極は軸方向への移動、つまりストローク力に起因する。以上のようにしてリニアブラシレスモータが構成されている。

次に動作について説明すると、軸方向の移動（リニア移動）に際しては電機子６ａ〜６ｄを随時コイルに電流を流して回転子１を移動させる。また、周方向の移動（回転移動）は電機子６ａ〜６ｄを同期させて電流を流すか、または電機子６に電流を流しても電流を励磁していない電機子６は誘起電圧により、回転の位置検出を行うことができる。

さらに、前記電流励磁を同時に行うことにより、リニア移動と回転移動を同時に行うことも可能である。

上記構成および動作させることにより、小型・軽量で高トルクの出力ができる。

図３にはリニアブラシレスモータの斜視図の一例を示す。各電機子６は軸方向に複数相の極歯位相を１８０℃ごとに配設してある。
上記構成により、電機子６の両端を非磁性体にすると、各電機子６が磁気的に閉回路となり、磁気漏れを少なくすることができ、損失を低減することができる。
なお、以上の説明では、電機子６の両端（スペーサ）７を非磁性体で構成した例で説明したが、その他に、電機子６の両端を磁性体で磁気的に一体化する、もしくは電機子６、７全体を磁性粉末などを用いて一体成形することにより、軸方向に対して高トルクを出力でき、さらに複数個の電機子６に対する電流励磁方法を連動させることにより周方向に対しても高トルクを出力することもできる。

本発明の実施例１によるリニアブラシレスモータを示す断面図 本発明の実施例１によるリニアブラシレスモータの回転子の斜視図 本発明の実施例２によるリニアブラシレスモータの斜視図 従来の２軸駆動用モータの断面図

符号の説明

１ 回転子
２ 固定子
３ マグネット
４ 軸受
５ 巻線
６ 電機子
７ スペーサ
８ 取付部

Claims (2)

1. 周方向に対して１極対以上の磁極を持ち、軸方向に対して２極以上の磁極を持つ円筒状マグネットと、前記マグネットを固着された回転軸と、両端に軸受とを有する回転子と、前記マグネットの外周に対向して配置される２相以上の巻線を施し、２個以上軸方向に配置した電機子の極歯位相が０℃から３６０℃に配設している複数個の電機子とを備えたリニアブラシレスモータ。
2. 軸方向に配置された固定子を、２個以上を磁気的に一体にした電機子、あるいはそれぞれの電機子を磁気的に分割した複数個の電機子を配設してある請求項１に記載のリニアブラシレスモータ。

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