JP3207301B2

JP3207301B2 - リニアパルスモータ

Info

Publication number: JP3207301B2
Application number: JP21542493A
Authority: JP
Inventors: 博文里見; 孝夫岩佐
Original assignee: Oriental Motor Co Ltd
Current assignee: Oriental Motor Co Ltd
Priority date: 1993-08-31
Filing date: 1993-08-31
Publication date: 2001-09-10
Anticipated expiration: 2016-09-10
Also published as: JPH0767315A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、リニアパルスモータの
固定子に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６に、従来のよく知られているシリン
ダ形リニアパルスモータの縦断面図を示す。

【０００３】図６において、前記シリンダ形リニアパル
スモータの固定子１００の固定子コア１０１，１０２，
１０３および１０４は、その外周縁部が厚さ方向に厚く
なった段付きのリング形状をしており、その内周面には
軸方向に等ピッチで複数個の固定子小歯１０５が配設さ
れている。そして、これら固定子コア１０１，１０２，
１０３および１０４は、フレーム１０６により支持さ
れ、またケーシングされる。

【０００４】該固定子コア１０１と１０２を前記外周縁
部をつき合わせる形で組み合わせることにより形成され
るリング状の溝部には、リング状巻線１０６が挟持され
ている。また、これと同様に、該固定子コア１０３と１
０４の間に形成されるリング状の溝部には、リング状巻
線１０７が挟持されている。

【０００５】該シリンダ形リニアパルスモータは、これ
ら固定子コア１０１と１０２、およびリング状巻線１０
６により１つの相を形成し、また固定子コア１０３と１
０４、およびリング状巻線１０７により他の１つの相を
形成し、全体で２相を構成している。リング状の永久磁
石１０８は、前記２つの相を形成している固定子コア１
０１，１０２と固定子コア１０３，１０４との間に挟持
され、移動子１０９の軸方向に着磁されている。

【０００６】移動子１０９の移動子コア１１０は、円筒
形状を有し、その外周面には複数個の移動子小歯１１１
が軸方向に等ピッチで配設されている。そして、該移動
子１０９は、ブラケット１１２と１１３により、軸受１
１４と１１５を介して軸方向に移動自在に支持される。

【０００７】前記固定子小歯１０５と移動子小歯１１１
とは、以下の位置関係にある。すなわち、固定子コア１
０４に配設された固定子小歯１０５が移動子小歯１１１
と丁度向き合っている場合において、固定子コア１０３
に配設された固定子小歯１０５は、固定子コア１０４に
比較して、歯ピッチの２／４だけ軸方向にずれた位置に
ある。また、固定子コア１０２に配設された固定子小歯
１０５は、固定子コア１０４に比較して、歯ピッチの１
／４だけ軸方向にずれた位置にある。さらに、固定子コ
ア１０１に配設された固定子小歯１０５は、固定子コア
１０４に比較して、歯ピッチの３／４だけ軸方向にずれ
た位置にある。

【０００８】このような構成にすることにより、該シリ
ンダ形リニアパルスモータは、２相のハイブリッド型リ
ニアパルスモータを構成している。

【０００９】しかし、前記構成のシリンダ形リニアパル
スモータは、巻線収納部を大きく取ることができず、相
あたりのアンペア導体数が大きく取れないため、推力が
低いという欠点があった。また、固定子コア１０１，１
０４は、固定子コア１０２，１０３よりも永久磁石１０
８から遠い位置にあるため、磁気回路が不均一であり、
励磁する相によって推力に違いがあるという欠点もあっ
た。さらに、原理的に、各相が軸方向に配置される構成
となるため、モータの軸方向の長さが長くなり、さらに
また、永久磁石１０８が固定子１００側にあるために、
モータケーシングを必要とすると同時に、移動子１０９
の軸方向の長さを固定子１００の軸方向の長さよりも長
くする必要があるために、移動子１０９の慣性が大きく
なるという欠点もあった。また同時に、多相化が困難で
あるという欠点もあった。

【００１０】このため、これらの欠点を解消するリニア
パルスモータが、本発明者によって、既に提案されてお
り、固定子コアを形成する固定子鉄板の形状について、
次のように開示している。すなわち、一方は、ｋを正の
整数、ｍを相数とすると、前記固定子コアを形成する固
定子鉄板は、２ｋｍ個の突極を有し、該突極は、前記固
定子鉄板の内周方向に、固定子小歯の歯先部を形成する
突極がｍ個、その歯底部を形成する突極がｍ個の順に並
んで１組を形成し、その組がｋ組存在するように構成さ
れたものである。（特願平４−３３２７６１号、特願平
４−３４０２８０号）

【００１１】他方は、ｋを１以上の整数，ｍを相数，ｎ
をｍ／２以下であってｍ／２に最も近い値の整数とする
とき、固定子鉄板は、ｋｍ個の突極を有するとともに、
移動子と対向する前記突極の先端部が、前記移動子側か
らみて、内半径が小さい突極がｎ個、内半径の大きい突
極が（ｍ−ｎ）個の順に並んで１組を形成し、その組が
ｋ組存在するように構成されたものである。（特願平５
−１００８１０号）

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記構
成のリニアパルスモータの場合、次のような問題点があ
った。（１）固定子鉄板は、内半径の小さい突極と、内半径
の大きい突極とが、所定の配列で配置されているため、
固定子の軸方向両端の固定子内径部を嵌め合い穴とし
て、エンドブラケットの組付けを行う場合には、該内径
部に嵌め合うエンドブラケット嵌め合い部の長さを、固
定子小歯の歯ピッチより長くする必要がある。（２）移動子を、固定子内に挿入するとき、または固
定子内から引き出すとき、挿入、引き出し方向に対し、
固定子および移動子に配設された小歯が直角方向に延び
ているため、該小歯と小歯とが噛み合い、組付けや分解
のときの作業性が悪い。（３）固定子内径の加工の際、前記小歯が軸方向に断
続して形成されているため、研削方向や加工法が限定さ
れる。

【００１３】本発明はかかる点に鑑みなされたもので、
その目的は前記問題点を解消し、固定子の軸方向両端の
固定子内径部を嵌め合い穴として、それぞれのエンドブ
ラケットが組付けられ、かつ該エンドブラケットの嵌め
合い部の長さを固定子小歯の歯ピッチより短かくできる
とともに、固定子および移動子の組付け、分解の作業性
がよいリニアパルスモータを提供することにある。

【００１４】本発明の他の目的は、相あたりのアンペア
導体数を大きく取ることができ、高推力で、かつ移動子
の振動が抑制されるリニアパルスモータを提供すること
にある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明の構成は、内側に向って放射状に等ピッチ角度
で配設された複数個の突極を有するとともに、該突極の
内周面に軸方向に複数個の固定子小歯が形成された固定
子コアを有する固定子と、該固定子内に軸方向に移動自
在に支持されるとともに、外周面に前記固定子小歯に対
向して、軸方向に等ピッチで複数個の移動子小歯が形成
された移動子コアを有する移動子と、前記固定子コアの
中間、または前記移動子コアの中間に挟持され、軸方向
に着磁された永久磁石とを備えてなるリニアパルスモー
タにおいて、次のとおりである。

【００１６】（１）前記固定子小歯は、該固定子コア
の固定子鉄板を前記突極の等ピッチ角度の整数倍の角度
で順次回転積層して形成されるとともに、前記固定子鉄
板は、前記固定子小歯の歯先部を形成する内半径の小さ
い突極と、該固定子小歯の歯底部を形成する内半径の大
きい突極とが、所定の配列で配設され、かつ該固定子小
歯の歯底部を形成する突極には、前記移動子と対向する
面に、前記歯先部を形成する突極と同一内半径をもつ、
単数または複数の突起部が形成されたことを特徴とす
る。

【００１７】（２）前記固定子鉄板の前記固定子小歯
の歯底部を形成する突極の突起部が、該突極の周方向の
両端に１個ずつ形成されたことを特徴とする。

【００１８】

【作用】前記のように構成されたリニアパルスモータ
は、その固定子鉄板が、固定子小歯の歯底部を形成する
内半径の大きい突極に、移動子と対向する面に、固定子
小歯の歯先部を形成する内半径の小さい突極と同一内半
径をもつ突起部が形成されているため、固定子コアのす
べての突極には、同一内半径をもち、軸方向に連続した
内周面が存在することになる。

【００１９】このため、固定子コアの軸方向の両端の内
径部を嵌め合い穴として、それぞれのエンドブラケット
の嵌め合い部を、該嵌め合い穴に嵌合させることができ
る。また、前記突起部により、固定子コアの各突極内周
面には、固定子小歯の歯先部の連結される部分が形成さ
れるため、前記リニアパルスモータの組付け，分解のと
き、固定子と移動子との小歯同士の噛み合いを防止する
ことができる。

【００２０】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例
を例示的に詳しく説明する。図１は、本発明のリニアパ
ルスモータの一実施例を示す縦断面図、図２は、図１の
II−II線による横断面図である。

【００２１】図１および図２において、固定子１の固定
子コア１０に等ピッチ角度で配設された５個の突極１
１，１２，１３，１４および１５には、その内周面に軸
方向に等ピッチで複数個の固定子小歯１６（歯先部１６
ａと歯底部１６ｂ）が配設されている。また、これら５
個の突極１１，１２，……１５のそれぞれに、固定子巻
線Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４およびＷ５が各別に巻回され
ている。

【００２２】前記固定子コア１０の軸方向両端にある内
径部１０ａを嵌め合い穴とし、エンドブラケット１７，
１８に形成された嵌め合い部１７ａ，１８ａが、前記内
径部１０ａに嵌合されている。

【００２３】一方、固定子１内にある移動子２は、前記
ブラケット１７と１８により、軸受１９，２０を介して
固定子コア１０と軸心を同一に、軸方向に移動自在に支
持される。そして、該移動子２には、軸２１上に磁極コ
ア２２ａと２２ｂ、および該磁極コア２２ａ，２２ｂの
間に挟持され、かつ軸方向に磁化されたリング状の永久
磁石２３が配設されている。そして、前記磁極コア２２
ａ，２２ｂの外周面には、前記固定子小歯１６に対向し
て、軸方向に同一等ピッチで複数個の移動子小歯２４
（歯先部２４ａと歯底部２４ｂ）が配設されており、そ
の配列は図１に示すような関係になっている。

【００２４】図３は、固定子コア１０を形成している固
定子鉄板３０の一例を示したものである。図３におい
て、固定子鉄板３０の突極Ｐ１とＰ３は、固定子小歯１
６の歯先部１６ａを形成する内半径の小さい突極であ
り、突極Ｐ２，Ｐ４，Ｐ５は、固定子小歯１６の歯底部
１６ｂを形成する内半径の大きい突極である。

【００２５】該歯底部１６ｂを形成する内半径の大きい
突極Ｐ２，Ｐ４，Ｐ５の移動子２に対向する面（固定子
鉄板３０の厚さ方向の面）における周方向の両端には、
前記歯先部１６ａを形成する内半径の小さい突極Ｐ１，
Ｐ３と同一の内半径をもつ、突起部１６ｃが１個ずつ設
けられている。

【００２６】前記突極Ｐ１ないしＰ５のそれぞれについ
ての周方向の配列は、前記歯先部１６ａを形成する突極
Ｐ１，Ｐ３と、前記歯底部１６ｂを形成する突極Ｐ２，
Ｐ４，Ｐ５とは、図３に示すように、一部で交互に、一
部で前記歯底部１６ｂを形成する突極Ｐ４，Ｐ５が連続
して配設されている。

【００２７】このため、前記歯先部１６ａを形成する突
極Ｐ１，Ｐ３は、１４４度の角度をなして配設されてお
り、前記固定子コア１０は、前記固定子鉄板３０を、１
枚ごとに１４４度ずつ回転しながら積層することにより
形成される。

【００２８】図４は、該固定子鉄板３０を、１枚ごとに
１４４度ずつ回転しながら積層したときに形成される突
極１１，１２，１３，１４および１５の固定子小歯１６
の様子（形状）を、前記移動子２の側からみたものであ
る。ハッチングのある部分が内半径の小さい部分、すな
わち歯先部１６ａおよび突起部１６ｃを示し、ハッチン
グのない部分が歯底部１６ｂを示す。なお、ｔ₀を前記
固定子鉄板３０の厚さとすると、前記固定子小歯１６の
歯ピッチは５ｔ₀，歯先部１６ａの歯厚は２ｔ ₀とな
る。

【００２９】図５は、前記突起部１６ｃを設けていない
場合の固定子小歯１６の様子（形状）を、前記移動子２
の側からみたものである。図５から、固定子コア１０の
両端の固定子内径部を嵌め合い穴として使用する場合、
前記各突極１１，１２，……１５で、前記エンドブラケ
ット１７，１８を保持するためには、該エンドブラケッ
ト１７，１８の嵌め合い部１７ａ，１８ａの長さを、固
定子小歯１６の歯ピッチ５ｔ₀より長くする必要があ
る。

【００３０】しかしながら、本実施例によれば、固定子
小歯１６の様子は、図４のようになり、固定子コア１０
の両端の固定子内径部１０ａにおける前記各突極１１，
１２，……１５には、内半径の小さい部分（歯先部１６
ａ，突起部１６ｃ）が存在するため、前記エンドブラケ
ット１７，１８の嵌め合い部１７ａ，１８ａの長さを、
前記固定子小歯１６の歯ピッチ５ｔ₀より短かくでき、
固定子コア１０のコア長（軸方向の長さ）を有効に活用
することができる。

【００３１】また、前記突起部１６ｃは、前記固定子小
歯１６の歯先部１６ａ同士を、軸方向に連結する小歯連
結部を形成するため、固定子小歯１６と移動子小歯２４
とが、前記モータの組付け、および分解のときに、互い
の噛み合いを防止することができる。

【００３２】なお、通常、リニアパルスモータの推力
は、図５においては、突極１１，１２，……１５の周方
向の長さＬに比例し、図４においては、突起部１６ｃの
周方向の長さを減じた突極１１，１２，……１５の周方
向の長さＬ１に比例する。このため、前記突起部１６ｃ
の周方向の長さを大きくすると、それだけ推力の低下に
つながるので、該突起部１６の周方向の長さは、できる
だけ小さくした方が、前記モータの推力の点からよいと
いえる。

【００３３】他方、前記突起部１６ｃにより、前記モー
タにダンピング作用が発生するため、移動子２の振動を
抑制する効果もある。

【００３４】なお、本発明の技術は前記実施例における
技術に限定されるものではなく、同様な機能を果す他の
態様の手段によってもよく、また本発明の技術は前記構
成の範囲内において種々の変更，付加が可能である。

【００３５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のリニアパルスモータによれば、前記固定子小歯は、該
固定子コアの固定子鉄板を前記突極の等ピッチ角度の整
数倍の角度で順次回転積層して形成されるとともに、前
記固定子鉄板は、前記固定子小歯の歯先部を形成する内
半径の小さい突極と、該固定子小歯の歯底部を形成する
内半径の大きい突極とが、所定の配列で配設され、かつ
該固定子小歯の歯底部を形成する突極には、前記移動子
と対向する面に、前記歯先部を形成する突極と同一内半
径をもつ、単数または複数の突起部が形成されるので、
固定子の軸方向両端の固定子内径部を嵌め合い穴とし
て、それぞれのエンドブラケットが組付けられ、かつ該
エンドブラケットの嵌め合い部の長さを固定子小歯の歯
ピッチより短かくできる。同時に、前記移動子を固定子
内に挿入し、または固定子から引き出すとき、前記固定
子小歯と移動子小歯との互いの噛み合いが防止されるの
で、前記固定子および移動子の組付け、分解の作業性が
よくなる。

【００３６】また、固定子巻線が、各突極に巻回される
形で固定子周方向に巻装されるため、相あたりのアンペ
ア導体数を大きくすることができ、かつ、高推力で、高
分解能を有するリニアパルスモータを得ることができ
る。さらに、前記突起部によりダンピング作用が発生す
るため、前記移動子の振動が抑制される。

【００３７】他方、固定子コアを、固定子鉄板を突極の
ピッチ角度の整数倍の角度で順次回転積層することによ
り形成できるので、従来の回転型ステッピングモータの
積層コア技術が適用でき、生産性も優れている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のリニアパルスモータの一実施例を示す
縦断面図である。

【図２】図１のII−II線による横断面図である。

【図３】固定子コアを形成する固定子鉄板の平面図であ
る。

【図４】図３の固定子鉄板を所定角回転積層したときに
形成される固定子小歯部を移動子側から見た展開図であ
る。

【図５】図４において、突起部を設けていない場合の固
定子小歯部を移動子側から見た展開図である。

【図６】従来のシリンダ形リニアパルスモータの縦断面
図である。

【符号の説明】

１固定子２移動子１０固定子コア１１，１２，……１５突極１６固定子小歯１６ａ歯先部１６ｂ歯底部１６ｃ突起部２１軸２２ａ，２２ｂ磁極コア２３永久磁石２４移動子小歯３０固定子鉄板Ｐ１，Ｐ２，……Ｐ５突極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02K 41/02 - 41/035 H02K 1/00 - 1/16 H02K 1/18 - 1/26 H02K 1/28 - 1/34

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】内側に向って放射状に等ピッチ角度で配
設された複数個の突極を有するとともに、該突極の内周
面に軸方向に複数個の固定子小歯が形成された固定子コ
アを有する固定子と、該固定子内に軸方向に移動自在に
支持されるとともに、外周面に前記固定子小歯に対向し
て、軸方向に等ピッチで複数個の移動子小歯が形成され
た移動子コアを有する移動子と、前記固定子コアの中
間、または前記移動子コアの中間に挟持され、軸方向に
着磁された永久磁石とを備えてなるリニアパルスモータ
において、前記固定子小歯は、該固定子コアの固定子鉄板を前記突
極の等ピッチ角度の整数倍の角度で順次回転積層して形
成されるとともに、前記固定子鉄板は、前記固定子小歯
の歯先部を形成する内半径の小さい突極と、該固定子小
歯の歯底部を形成する内半径の大きい突極とが、所定の
配列で配設され、かつ該固定子小歯の歯底部を形成する
突極には、前記移動子と対向する面に、前記歯先部を形
成する突極と同一内半径をもつ、単数または複数の突起
部が形成されたことを特徴とするリニアパルスモータ。
【請求項２】前記固定子鉄板の前記固定子小歯の歯底
部を形成する突極の突起部が、該突極の周方向の両端に
１個ずつ形成されたことを特徴とする請求項１のリニア
パルスモータ。