JP2014110647A - リニアモータ - Google Patents

Abstract

【課題】装着が容易であり、精度が比較的高いリニアモータを提供する。
【解決手段】リニアモータ１は、固定子モジュール１０、回転子モジュール２０、昇降ロッド３０および二つのベアリング４０、５０を備える。固定子モジュール１０は、第一固定子１１と、第一固定子１１に配置された第二固定子１２とを有する。回転子モジュール２０は、回転できるように固定子モジュール１０内に装着され、かつ回転子本体２１および中空の環状磁石２２を有する。昇降ロッド３０は、頂部１１１３の穿孔１１１５から固定子モジュール１０に入り込むように直線変位を行うことができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、リニアモータに関する。

従来、リニアモータは、製造コストが低くて操作性が良好であるため、ブレーキ領域に応用されている。例えば特許文献１に開示されたリニアモータは、特許文献１の図１に示すように、固定子モジュール２、回転子モジュール１０、出力軸１３およびハウジング２１を備える。回転子モジュール１０は回転できるように固定子モジュール２内に装着される。出力軸１３は回転子モジュール１０の回転に伴って直線変位を行う。ハウジング２１は固定板２０によって固定子モジュール２に連結される。

米国特許第７１５１３３３号明細書

詳しく言えば、固定板２０を固定子モジュール２に溶接し、ハウジング２１を固定板２に装着し、固定板２０を屈折させてハウジング２１を固定する。しかしながら、ハウジング２１を固定子モジュール２に固定する作業はリニアモータの製造工程に手間を増やすだけでなく、固定板２０を溶接するか屈折させる際に固定板２０の位置を一定にすることが困難であるため、リニアモータが作動する際の正確性を確保することができない。
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、装着が容易であり、精度が比較的高いリニアモータを提供することにある。

上述の目的を達成するために、本発明によるリニアモータは、固定子モジュール、回転子モジュールおよび昇降ロッドを備える。
固定子モジュールは、第一固定子および第二固定子を有する。第一固定子は上蓋キャップおよび第一コイルを有する。上蓋キャップは第一装着部と、第一装着部から伸びて上蓋キャップの第一装着部と一体になる第一ボビンとを有する。第一装着部は、頂部と、頂部に形成された穿孔とを有する。第一コイルは第一ボビンを囲むように配置される。第二固定子は、下蓋キャップおよび第二コイルを有する。下蓋キャップは第二装着部と、第二装着部に連結された第二ボビンとを有する。下蓋キャップの第二ボビンは上蓋キャップの第一ボビンと相互に隣り合う。第二コイルは下蓋キャップの第二ボビンを囲むように配置される。

回転子モジュールは、固定子モジュール内に相対回転可能に装着され、かつ回転子本体と、回転子本体の外周に配置された少なくとも一つの磁石とを有する。回転子本体は内壁に第一ねじ山部を有する。磁石は第一コイルおよび第二コイルに向かい合う。
昇降ロッドは、頂部の穿孔から固定子モジュールに入り込むよう直線変位可能である。昇降ロッドは外壁に回転子本体の内壁の第一ねじ山部と噛み合う第二ねじ山部を有するため、回転子モジュールを回転させると昇降ロッドの直線変位が進行する。

本発明において、上蓋キャップの第一ボビンは、上蓋キャップの第一装着部から伸びて、上蓋キャップの第一装着部と一体に形成されるため、上蓋キャップの第一ボビンおよび第一装着部の間に固定用の固定板を増設する必要がない。よって、製造工程全体を簡単化し、上蓋キャップの第一ボビンおよび第一装着部の位置を固定するという問題を無くすことができるだけでなく、リニアモータの精度を高めることができる。

本発明の第１実施形態によるリニアモータを示す斜視分解図である。 本発明の第１実施形態によるリニアモータを示す斜視図である。 本発明の第１実施形態によるリニアモータを示す断面図である。 本発明の第１実施形態によるリニアモータを示す断面図である。 本発明の第２実施形態によるリニアモータの昇降ロッドを示す斜視分解図である。 本発明の第２実施形態によるリニアモータを示す断面図である。

以下、本発明によるリニアモータを図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１から図３に示すように、本発明の第１実施形態によるリニアモータ１は、固定子モジュール１０、回転子モジュール２０、昇降ロッド３０および二つのベアリング４０、５０を備える。

固定子モジュール１０は、第一固定子１１と、第一固定子１１に配置された第二固定子１２とを有する。
第一固定子１１は、上蓋キャップ１１１および第一コイル１１２を有する。上蓋キャップ１１１は装着部１１１１およびボビン１１１２を有する。ボビン１１１２は、装着部１１１１から伸びて装着部１１１１と一体に形成され、かつ第一コイル１１２の装着に用いられる。装着部１１１１は、頂部１１１３と、頂部１１１３とボビン１１１２との間に位置する環状壁面１１１４と、頂部１１１３に形成された穿孔１１１５とを有する。穿孔１１１５は昇降ロッド３０の貫通に用いられる。環状壁面１１１４は少なくとも一つのガイド溝１１１６を有する。

本実施形態において環状壁面１１１４は二つのガイド溝１１１６を有する。一方、ベアリング４０の位置決めを正確に行うために、装着部１１１１は環状壁面１１１４とボビン１１１２との間に形成された第一ベアリング固定部１１１７をさらに有する。第一ベアリング固定部１１１７はベアリング４０の外壁に当接する当接面１１１８および環状面部１１１９を有する。かつ第一コイル１１２の露出を防止するために、第一固定子１１は、内側ヨーク１１３と、外側ヨーク１１４と、内側ヨーク１１３と外側ヨーク１１４との間に形成された収容空間１１５とをさらに有する。収容空間１１５はボビン１１１２および第一コイル１１２の収容に用いられる。

第二固定子１２は、構造が第一固定子１１に類似し、下蓋キャップ１２１および第二コイル１２２を有する。下蓋キャップ１２１は、装着部１２１１と、装着部１２１１から伸びて装着部１２１１と一体に形成されるボビン１２１２とを有する。ボビン１２１２は、上蓋キャップ１１１のボビン１１１２と相互に隣り合い、かつ第二コイル１２２の装着に用いられる。上蓋キャップ１１１の装着部１１１１および下蓋キャップ１２１の装着部１２１１は、回転子モジュール２０の収容に用いられるチャンバーを構成する。一方、ベアリング５０の定位を正確に行うために、装着部１２１１は装着部１２１１とボビン１２１２との間に形成された第三ベアリング固定部１２１３をさらに有する。第三ベアリング固定部１２１３はベアリング５０の外壁に当接する当接面１２１４および環状面部１２１５を有する。かつ第二コイル１２２の露出を防止するために、第二固定子１２は、内側ヨーク１２３と、外側ヨーク１２４と、内側ヨーク１２３と外側ヨーク１２４との間に形成された収容空間１２５とをさらに有する。

収容空間１２５はボビン１２１２および第一コイル１２２の収容に用いられる。第１実施形態は、下蓋キャップのボビンおよび装着部を一体形成することによって高精度を確保することができる。本発明は第１実施形態に限定されず、下蓋キャップのボビンと装着部とを相互に連結する方式を採用することができる。連結方式は締付またはロックなどの固定手段を含む。

回転子モジュール２０は、回転できるように固定子モジュール１０内に装着され、かつ回転子本体２１および中空の環状磁石２２を有する。磁石２２は、回転子本体２１の外周に配置され、かつ第一コイル１１２および第二コイル１２２に間隔を置いて相互に向かい合う。回転子本体２１は、磁石ホルダー２１１と、磁石ホルダー２１１の内部に配置されたナット２１２とを有する。磁石２２は、磁石ホルダー２１１の外壁に装着される。ナット２１２は内壁にねじ山部２１３を有する。一方、ベアリング４０、５０の定位を正確に行うために、回転子本体２１は第二ベアリング固定部２３および第四ベアリング固定部２４をさらに有する。第二ベアリング固定部２３は、固定子モジュール１０の第一ベアリング固定部１１１７に対応し、かつベアリング４０に当接する当接面２３１および環状面部２３２を有する。第四ベアリング固定部２４は、固定子モジュール１０の第三ベアリング固定部１２１３に対応し、かつベアリング５０に当接する当接面２４１および環状面部２４２を有する。

ベアリング４０は第一ベアリング固定部１１１７と第二ベアリング固定部２３との間に位置する。ベアリング５０は第三ベアリング固定部１２１３と第四ベアリング固定部２４との間に位置する。一方、別の実施形態において、磁石の数は一つ以上であり、回転子本体の外壁に環状に配列される。回転子本体は磁石ホルダーのみを有する。磁石ホルダーは内壁に形成されたねじ山部を有する。ベアリングの数および配置位置は必要に応じて調整される。

昇降ロッド３０は、頂部１１１３の穿孔１１１５から固定子モジュール１０に入り込むように直線変位を行うことができる。昇降ロッド３０は、外壁に回転子本体２１の内壁のねじ山部２１３と噛み合うねじ山部３１を有するため、第一コイル１１２および第二コイル１２２に通電することによって回転子モジュール２０が回転する際、回転子モジュール２０の回転によって直線変位を行い、移動範囲が図３および図４に示したとおりとなる。本実施形態において、昇降ロッド３０は固定孔３２および固定ピン３３を有する。固定ピン３３は、固定孔３２から挿入され、ガイド溝１１６に沿ってスライドし、直線変位を行う昇降ロッド３０の回転を抑制することができる。昇降ロッド３０の回転を抑制する構成は本実施形態の構成に限らない。

一方、昇降ロッド３０は、第一ロッド３４、第二ロッド３５および連結ピン３６をさらに有する。第一ロッド３４は、固定子モジュール１０に入り込み、かつ外壁に形成されたねじ山部３１および第一差込孔３４１を有する。第二ロッド３５は、固定子モジュール１０の外側に突出し、かつ連結端３５１と、第一差込孔３４１に対応するように連結端３５１に形成された第二差込孔３５２とを有する。連結ピン３６は、第一差込孔３４１および第二差込孔３５２に差し込まれることで第一ロッド３４と第二ロッド３５とを相互に連結する。一方、連結端３５１は、幅が穿孔１１１５の孔径より大きいため、昇降ロッド３０が固定子モジュール１０内に入り過ぎることを防止することができる。

（第２実施形態）
図５および図６に示すように、第２実施形態において、昇降ロッド６０は、単一の桿状体６１およびＣ字型の係止リング６２を有する。桿状体６１は固定子モジュール１０の外側に露出された嵌合溝６１１を有する。係止リング６２は、嵌合溝６１１に嵌合され、かつ幅が穿孔１１１５の孔径より大きいため、昇降ロッド６０が固定子モジュール１０内に入り過ぎることを防止することができる。

上述した説明により、本発明の第一固定子および第二固定子はそれぞれの装着部およびボビンが一体形成されている。即ち、装着部とボビンとの間に別の固定部材を増設する必要がないため、組立作業を簡単化することができる。また、累積誤差を低減することができ、精度を向上させ、産業界の需要を満足することができる。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。

１・・・リニアモータ、
１０・・・固定子モジュール、
１１・・・第一固定子、
１１１・・・上蓋キャップ、
１１１１・・・装着部（第一装着部）、
１１１２・・・ボビン（第一ボビン）、
１１１３・・・頂部、
１１１４・・・環状壁面、
１１１５・・・穿孔、
１１１６・・・ガイド溝、
１１１７・・・第一ベアリング固定部、
１１１８・・・当接面、
１１１９・・・環状面部、
１１２・・・第一コイル、
１１３・・・内側ヨーク、
１１４・・・外側ヨーク、
１１５・・・収容空間（第一収容空間）、
１２・・・第二固定子、
１２１・・・下蓋キャップ、
１２１１・・・装着部（第二装着部）、
１２１２・・・ボビン（第二ボビン）、
１２１３・・・第二ベアリング固定部、
１２１４・・・当接面、
１２１５・・・環状面部、
１２２・・・第二コイル、
１２３・・・内側ヨーク、
１２４・・・外側ヨーク、
１２５・・・収容空間（第二収容空間）、
２０・・・回転子モジュール、
２１・・・回転子本体、
２１１・・・磁石ホルダー、
２１２・・・ナット、
２１３・・・ねじ山部（第一ねじ山部）、
２２・・・磁石、
２３・・・第二ベアリング固定部、
２３１・・・当接面、
２３２・・・環状面部、
２４・・・第四ベアリング固定部、
２４１・・・当接面、
２４２・・・環状面部、
３０・・・昇降ロッド、
３１・・・ねじ山部（第二ねじ山部）、
３２・・・固定孔、
３３・・・固定ピン、
３４・・・第一ロッド、
３４１・・・第一差込孔、
３５・・・第二ロッド、
３５１・・・連結端、
３５２・・・第二差込孔、
３６・・・連結ピン、
４０・・・ベアリング（第一ベアリング）、
５０・・・ベアリング（第二ベアリング）、
６０・・・昇降ロッド、
６１・・・桿状体、
６１１・・・嵌合溝、
６２・・・係止リング。

Claims (11)

1. 固定子モジュール、回転子モジュール、および、昇降ロッドを備え、
   前記固定子モジュールは、第一固定子および第二固定子を有し、
   前記第一固定子は上蓋キャップおよび第一コイルを有し、
   前記上蓋キャップは第一装着部および当該第一装着部から伸びて前記第一装着部と一体に形成される第一ボビンを有し、
   前記第一装着部は頂部および当該頂部に形成された穿孔を有し、
   前記第一コイルは前記第一ボビンを囲むよう配置され、
   前記第二固定子は下蓋キャップおよび第二コイルを有し、
   前記下蓋キャップは、第二装着部、および、前記上蓋キャップの前記第一ボビンと相互に隣り合うように前記第二装着部と接続する第二ボビンとを有し、
   前記第二コイルは前記下蓋キャップの前記第二ボビンを囲むように配置され、
   前記回転子モジュールは、前記固定子モジュール内に回転可能に装着され、回転子本体および当該回転子本体の外壁に配置された少なくとも一つの磁石を有し、
   前記回転子本体は内壁に第一ねじ山部を有し、
   前記磁石は前記第一コイルおよび前記第二コイルに向かい合い、
   前記昇降ロッドは、前記頂部の前記穿孔から前記固定子モジュール内に入り込むよう直線変位可能に設けられ、外壁に前記回転子本体の内壁の前記第一ねじ山部と噛み合う第二ねじ山部を有し、前記回転子モジュールが回転すると直線変位することを特徴とするリニアモータ。
2. 前記上蓋キャップの前記第一装着部に形成されている第一ベアリング固定部と、前記回転子本体に形成されている第二ベアリング固定部との間に配置されている第一ベアリングをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のリニアモータ。
3. 前記下蓋キャップの前記第二装着部に形成されている第三ベアリング固定部と、前記回転子本体に形成されている第四ベアリング固定部との間に配置されている第二ベアリングをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のリニアモータ。
4. 前記上蓋キャップの前記第一装着部の環状壁面には少なくとも一つのガイド溝が形成され、
   前記昇降ロッドは、固定孔および当該固定孔に挿入されている固定ピンを有し、当該固定ピンが前記ガイド溝に嵌合されている状態でスライドすることを特徴とする請求項１に記載のリニアモータ。
5. 前記昇降ロッドは、第一ロッド、第二ロッドおよび連結ピンを有し、
   前記第一ロッドは、前記固定子モジュールに入り込み、外壁に形成された前記第二ねじ山部および第一差込孔を有し、
   前記第二ロッドは、前記固定子モジュールの外側に突出し、第二差込孔を有し、
   前記連結ピンは、前記第一差込孔および前記第二差込孔に差し込まれることで、第一ロッドと第二ロッドとを相互に連結することを特徴とする請求項１に記載のリニアモータ。
6. 前記第二ロッドは、連結端をさらに有し、
   前記第二差込孔は前記連結端に形成され、
   前記連結端は、幅が前記上蓋キャップの前記第一装着部の前記頂部に形成された前記穿孔の孔径より大きく形成されていることを特徴とする請求項５に記載のリニアモータ。
7. 前記昇降ロッドは、前記固定子モジュールの外側に露出する嵌合溝、および、当該嵌合溝に嵌合する係止リングを有することを特徴とする請求項１に記載のリニアモータ。
8. 前記第一固定子は、外側ヨーク、内側ヨーク、および前記内側ヨークと前記外側ヨークとの間に形成された第一収容空間とを有し、
   前記第一収容空間は、前記上蓋キャップの前記第一ボビンおよび前記第一コイルの収容に用い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。
9. 前記第二固定子は、外側ヨーク、内側ヨーク、および前記内側ヨークと前記外側ヨークとの間に形成された第二収容空間とを有し、
   前記第二収容空間は、前記下蓋キャップの前記第二ボビンおよび前記第二コイルの収容に用い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。
10. 前記回転子本体は、磁石ホルダーおよびナットを有し、
    前記磁石は、前記磁石ホルダーの外壁に装着され、
    前記ナットは、前記磁石ホルダーの中に配置され、かつ内壁に前記第一ねじ山部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のリニアモータ。
11. 前記下蓋キャップの前記第二ボビンは、前記下蓋キャップの前記第二装着部から伸びて前記下蓋キャップの前記第二装着部と一体に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のリニアモータ。

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