JP4543165B2 - スパイラル型リニアモータ - Google Patents

Description

本発明は、固定子に対して回転子が軸方向に直動するスパイラル型リニアモータに関する。

ＮＣ機械など、外力を受けながら精密な位置決めを行う場合、大きな推力と高い剛性が必要となる。この大きな推力を得るにはギヤによりモータの出力を減速する方法と、大きな磁界を利用するダイレクトドライブ方式が知られている。

ギヤによりモータの出力を減速することにより大きな推力を得る場合には、ギヤによりクーロン摩擦力が位置決め精度に大きく影響するという問題があり、また、ダイレクトドライブ方式により大きな推力を得る場合には、装置が大型になるという問題がある。

特に直動型のアクチュエータの場合には、ギヤを用いた方式として回転型のモータとボールねじを組み合わせた構成が知られているが、回転型のモータとボールねじを組み合わせる構成は位置決め精度の問題の他、装置が複雑になるという問題がある。また、ダイレクトドライブ方式による直動型のアクチュエータとしては、リニアモータを利用した構成が知られている。

また、直進駆動力を発生するモータとして、円筒状表面にＮ極とＳ極とをらせん状に交互に等間隔で着磁して回転子とし、軸方向に対して垂直平面上に周囲を囲むように電磁コイルを配置して固定子とするスパイラルモータが提案されている。例えば、このようなスパイラルモータとして特許文献１が提案されている。
特開平９−５６１４３号

従来のモータ構成では、大きな推力を得るには、装置が複雑になるという問題がある。また、上記文献に提案されるスパイラルモータでは、推力は電磁コイルと回転子の外周面との対向面積に依存するため、大きな推力を得ることが困難であるという問題がある。

したがって、従来、直進駆動力を発生するモータとして知られる構成では、小型軽量、高精度、高推力の各点を同時に備えることができないという問題がある。

また、スパイラルモータの回転軸の駆動形態は、回転運動と直線（並進）運動とが組み合わされたスパイラル運動である。そのため、推力のみを要する駆動対象にとってはスパイラル運動に含まれる回転運動は不要な運動要素であり、かえって駆動対象に悪影響を与えることもあり得る。

特に、高推力が要求される場合には、推力に加えて回転運動が駆動対象に加わると、駆動対象と回転子との接触面で発生する摩擦により、駆動対象と回転子の両方が損傷したり、発熱するおそれがある。

また、高精度が要求される場合においても、駆動対象と回転子との接触面で発生する摩擦により、駆動対象に位置決め精度が低下するおそれがある。

このような状況から、スパイラル運動を行う回転子から直線（並進）運動のみを取り出す機構が求められている。

そこで、本発明は前記した従来の問題点を解決し、スパイラル型リニアモータにおいて、直線運動のみの駆動力を得ることを目的とする。

本発明は、回転運動を直線（並進）運動に変換するねじの機構と電磁力による動力機構とを一体化した駆動部分の構成と、当該動力機構によって発生した回転運動と直線運動との組み合わせによるスパイラル運動から直線運動のみを取り出す変換部分の構成とによって、直線運動のみの駆動力を得る直動モータを構成するものである。

本発明の駆動部分は、ねじ機構を電磁力により非接触とすることにより摩擦による影響を排除し、これにより高精度の位置決め制御が可能となる。また、電磁力を作用させるねじ機構部分の面積を大きくとることができるため磁束を有効に利用することができ、同一体積、同一重量の従来のリニアモータよりも大きな推力を得ることができる。

また、本発明の駆動部分は、回転子及び固定子を共にらせん状に構成し、両らせん状部分を互いに組み合わせることにより、らせん状に回転しながら軸方向に推力を発生するものであり、らせん状とすることにより減速ギヤと同様に高推力を得ることができ、また、回転子と固定子の軸方向に対向する大きな面積を利用することにより高推力を得ることができる。

また、回転子及び固定子のピッチを小さくすることにより高回転型となり、小型軽量とすることができる。

また、回転子と固定子との間は非接触であるため、摩擦による影響を少なくして高精度の位置決めが可能となる。

本発明の変換部分は、回転子と出力軸との間において運動形態の変換を行うものであり、回転子のスパイラル運動を直線運動に変換して出力軸に伝える。このとき、変換部分はスパイラル運動が含む回転運動については回転子のみの回転に止め、直線運動のみを出力軸側に伝達する。これにより、出力軸は回転子の回転にかかわらず直線運動のみを行う。

本発明のスパイラル型モータは、中心軸と当該中心軸の外周に径方向に突出しらせん状部とを備える回転子と、回転子と同ピッチのらせん状の溝を有する中空磁極を備える固定子と、回転しながら軸方向に直動するスパイラル運動を直線運動に変換するスパイラル・直線変換機構と、出力軸を備えた構成とし、回転子の中心軸を前記固定子の中空磁極内とし、回転子のらせん状部の軸方向側面と固定子のらせん状溝の軸方向側面とを対向させ、中空磁極のらせん状の溝内においてらせん状に回転自在とする。回転子は固定子に対してらせん状に回転しながら軸方向に直動するスパイラル運動により駆動される。

スパイラル・直線変換機構は、回転子のスパイラル運動を直線運動に変換して出力軸に伝える。これにより、出力軸は直動する。

スパイラル・直線変換機構は、回転子の中心軸と同芯で回転すると共に回転子の軸方向負荷を出力軸に伝えるスラストベアリングを備える構成とすることができる。スラストベアリングは、回転子と出力軸との間において回転運動を転がり案内すると共にスラスト荷重を伝達する。これにより回転子から出力軸に対して回転運動は伝達せずに、直線運動のみを伝達する。

回転子のスパイラル運動は、回転方向により直線運動の方向が異なる。スパイラル・直線変換機構は、異なる方向の直線運動の一方又は両方を変換して出力軸に伝えることができる。

スパイラル・直線変換機構は、回転子から出力軸に向かう伝達経路として方向を異にする２つを採り得る。この伝達経路の一方にスラストベアリングを配置することにより、回転子の一方向の直線運動を出力軸に伝える。また、方向を異にする伝達経路の両方にスラストベアリングを配置することにより、回転子の双方向の直線運動を出力軸に伝える。

また、スパイラル・直線変換機構は、回転子のいずれか一方の端部及び／又は両端部に備える構成とすることができる。

以上説明したように、本発明のスパイラル型リニアモータによれば、直線運動のみの駆動力を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照しながら詳細に説明する。図１〜図３を用いて本発明のスパイラル型リニアモータの固定子について、図４，図５を用いて本発明のスパイラル型リニアモータの回転子について、図６〜図８を用いて本発明のスパイラル型リニアモータの回転子と固定子の組み合わせの各構造について説明する。また、図９〜図１４を用いて本発明のスパイラル型リニアモータのスパイラル・直線変換機構について説明する。

本発明のスパイラル型リニアモータ１は固定子２と回転子３とを含み、回転子３は固定子２に対してらせん状の回転しながら軸方向に直動する。

図１は本発明の固定子２の概略構成を示す図である。固定子２は、軸方向に中空孔２ｂを有すると共に、軸方向に向かって所定のピッチで形成されたらせん状の磁極２ａを備える。らせん状に形成される磁極２ａは軸方向に側面２Ａと側面２Ｂを有し、軸方向で隣り合う磁極２ａの側面２Ａと側面２Ｂの間には、同ピッチのらせん状の溝２Ｃが形成される。このらせん状の溝２Ｃには、本発明の回転子１のらせん状部がらせん状の回転可能に設けられる。

また、磁極２ａの側面２Ａ，側面２Ｂには、軸方向の凹部を有するスロット２ｃがらせん方向に沿って形成される。このスロット２ｃには磁界を形成するための巻き線が巻回される。

図２は、巻き線をスロット２ｃに巻回した固定子を示している。固定子２には２相の巻き線４が巻かれる。一方の相の巻き線４ａは、例えば磁極２ａの側面２Ａに形成されたスロット２ｃに軸方向に巻かれ、他方の相の巻き線４ｂは、例えば磁極２ａの側面２Ｂに形成されたスロット２ｃに軸方向に巻かれ、側面２Ａに巻回される巻き線４ａと側面２Ｂに巻回される巻き線４ｂは、それぞれ９０度位相をずらせて巻かれる。

図３は、固定子２に巻かれる２相の巻き線の位相状態を説明するための図である。図３（ａ）は、固定子を軸方向に投影した状態を示している。なお、ここでは、４極の場合について示している。巻き線を巻回するスロット２ｃを円周方向で角度αの間隔で形成し、各相の巻き線を２つのスロットに対して巻回する。これにより、各相の巻き線は角度２αを単位として巻回される。

また、各相をａ相及びｂ相としたとき、ａ相とｂ相は角度αだけずれて巻回される。図３（ｂ）は例えばａ相の巻き線により電流の流れを示し、図３（ｃ）は例えばｂ相の巻き線により電流の流れを示している。ａ相の電流とｂ相の電流は、互いに角度αだけ位相がずれている。

図４は本発明の回転子３の概略構成を示す図である。回転子３は、中心軸３ｂと、該中心軸３ｂの軸方向に向かって所定のピッチでらせん状に形成されたらせん状部３ａとを備える。らせん状部３ａは軸方向に側面３Ａと側面３Ｂを有し、軸方向で隣り合うらせん状部３ａの側面３Ａと側面３Ｂの間には、同ピッチのらせん状の溝３Ｃが形成される。また、らせん状部３ａの側面３Ａと側面３Ｂの面には永久磁石３ｃが取り付けられる。

図５は回転子を軸方向に投影した図である。図５は４極の例を示しており、９０度間隔でＮ極及びＳ極の永久磁石３ｃが交互に取り付けられる。永久磁石３ｃは側面３Ａ及び側面３Ｂに接着により取り付けることができる。
本発明のスパイラル型リニアモータ１は、固定子２に回転子３を組み込み、回転子３の中心軸３ｂの両端を軸支すると共に、固定子２をフレームで支持することにより構成することができる。なお、フレームはアルミ材等で形成することができる。

図６は固定子２に回転子３を組み込んだ状態を外側から見た図であり、図７は同じく固定子２に回転子３を組み込んだ状態の一部を切り取って内部状態を示した図である。

回転子３のらせん状部３ａは、固定子２のらせん状の溝２Ｃ内にらせん状に回転自在となるように組み込まれ、また、回転子３のらせん状の溝３Ｃには、固定子２のらせん状の磁極２ａがらせん状に回転自在となるように組み込まれて取り付けられる。

また、固定子２の磁極２ａの側面２Ａ，側面２Ｂには、軸方向の凹部を形成してなるスロット２ｃがらせん方向に沿って形成される。このスロット２ｃには磁界を形成するための巻き線４が巻回される。巻き線４に電流を供給することにより磁極２ａには磁界が形成され、この固定子２側に形成される磁界と、回転子３の永久磁石３ｃによる磁界との相互作用により軸方向の推力及び回転トルクが形成される。

本発明のスパイラル型リニアモータは、固定子２と回転子３の軸方向のギャップを一定値に制御しながら回転力を制御する。回転子３は、固定子２に対してらせん状に進行し、出力軸である回転子３の中心軸３ｂは直動機構として動作する。

図８は本発明のスパイラル型リニアモータの縦断面図である。本発明のスパイラル型リニアモータ１は、その外周部分にモータフレーム５を備え、これにより固定子２を支持する。図８では、固定子２の磁極２ａの外周面をモータフレーム５の内周面に固着することにより固定子２の支持を行っている。なお、この固着は、ねじで行う他に接着材を用いるようにしてもよい。

また、回転子３はモータフレーム５に対して、複合ベアリング６により回転自在に支持される。複合ベアリング６はモータフレーム５の両端に設けた支持部材により取り付けられ、回転子３の中心軸３ｂの両端部分を回転支持する。

なお、固定子２の側面部分には、回転子３の側面とのギャップを検出するためにギャップセンサを取り付けることができる。また、回転子３の回転速度を検出するためにロータリエンコーダを取り付けることもできる。

以下、図９〜図１４を用いて本発明のスパイラル型リニアモータのスパイラル・直線変換機構について説明する。

回転子のスパイラル運動は、回転方向により直線運動の方向を異にする。スパイラル・直線変換機構は、異なる方向の直線運動の一方又は両方を変換して出力軸に伝えることができる。

図９，図１０に示す構成例は、回転子の異なる回転方向の両方を変換して双方向の直線運動を出力軸に伝える形態であり、図１１，図１２に示す構成例は、回転子の異なる回転方向の一方を変換して一方向の直線運動を出力軸に伝える形態である。

また、図９〜図１２は回転子の一方の端部にスパイラル・直線変換機構を備える形態であり、図１３は回転子の両方の端部にスパイラル・直線変換機構を備える形態である。また、図１４は回転子の異なる回転方向のスパイラル運動の一方を変換して一方向の直線運動を出力軸に伝えるスパイラル・直線変換機構の別の構成例を示している。

スパイラル・直線変換機構は、回転子から出力軸に向かう伝達経路として方向を異にする２つを採り得る。この伝達経路の一方にスラストベアリングを配置することにより、回転子の一方向の直線運動を出力軸に伝える。また、方向を異にする伝達経路の両方にスラストベアリングを配置することにより、回転子の双方向の直線運動を出力軸に伝える。

第１の形態は、回転子の２つの回転方向のスパイラル運動を双方向の直線運動に変換して出力軸に伝える形態であり、図９はこの第１の形態の一構成例である。

図９において、第１の形態のスパイラル・直線変換機構１１は、回転子３の一方の端部に設けられ、出力軸３１に直線運動を伝える。

回転子３はフレーム５の両端部に設けられた複合ベアリング６による転がり案内により支持される。複合ベアリング６は、回転運動と往復運動を含む複合運動を転がり案内するベアリングである。この構成例では、２つの複合ベアリング６によって回転子３の両端を回転支持している。

スパイラル・直線変換機構１１は、ベアリング２１とベアリング２２の二組のベアリングを備える。両ベアリング２１，２２と回転子３との間の結合は、両ベアリング間に設けた係合部２０を回転子３の外周部分に取り付けることにより行うことができる。

また。両ベアリング２１，２２と出力軸３１との結合は、出力軸３１と一体に形成されたベアリング支持部３１ａにより行われる。図９において、ベアリング支持部３１ａは断面がコの字状の形状とし、この両端によって両ベアリング２１，２２の各端を挟み込むことによって支持する構成としているが、必ずしもこの構成である必要はない。

また、出力軸３１の軸芯は、支持フレーム８に設けられたリニアベアリング７により転がり案内される。なお、リニアベアリング７は、往復運動を転がり案内するベアリングであり、支持フレーム８はモータの駆動部分のフレーム５に固定されている。

上記構成において、係合部２０、ベアリング２１、ベアリング支持部３１ａを通る第１の経路、及び係合部２０、ベアリング２２、ベアリング支持部３１ａを通る第２の経路は、それぞれ回転子３の直線運動を出力軸３１に伝達する経路を形成している。ベアリング２１を通る第１の経路は、図９中において回転子３が左方向に進む直線運動を出力軸３１に伝達する。これにより、出力軸３１は図９中において左方向の推力を得て、左方の対象物に対して押圧力を作用することができる。

一方、ベアリング２２を通る第２の経路は、図９中において回転子３が右方向に進む直線運動を出力軸３１に伝達する。これにより、出力軸３１は図９中において右方向の推力を得て、左方の対象物に対して引力を作用することができる。

したがって、上記の構成によれば、回転子の両２つの回転方向のスパイラル運動を双方向の直線運動に変換して出力軸に伝えることができる。

第２の形態は、第１の形態と同様に、回転子の２つの回転方向のスパイラル運動を双方向の直線運動に変換して出力軸に伝える形態であり、図１０はこの第２の形態の一構成例である。

図１０において、第２の形態のスパイラル・直線変換機構１２は、第１の形態と同様に、回転子３の一方の端部に設けられ、出力軸３１に直線運動を伝える。

回転子３は、第１の形態と同様に、複合ベアリング６による転がり案内により支持される。

スパイラル・直線変換機構１２は、ベアリング２１とベアリング２２の二組のベアリングを備える。両ベアリング２１，２２と回転子３との間の結合は、支持部１７により行うことができる。図１０において、支持部１７は断面がコの字状の形状とし、この両端によって両ベアリング２１，２２の各端を挟み込むことによって支持する構成としているが、必ずしもこの構成である必要はない。支持部１７は、その軸中心を回転子３の軸中心と軸合わせして取り付けられる。また、支持部１７は回転子３と一体に形成してもよい。

また、両ベアリング２１，２２と出力軸３１との結合は、両ベアリング間に設けた係合部２０を出力軸３２の外周部分に取り付けることにより行うことができる。

また、出力軸３２の軸芯は、支持フレーム８に設けられたリニアベアリング７により転がり案内される。なお、リニアベアリング７は、往復運動を転がり案内するベアリングであり、支持フレーム８はモータの駆動部分のフレーム５に固定されている。

上記構成において、支持部１７，ベアリング２３、係合部２０を通る第１の経路、及び支持部１７、ベアリング２４、係合部２０を通る第２の経路は、それぞれ回転子３の直線運動を出力軸３２に伝達する経路を形成している。ベアリング２３を通る第１の経路は、図１０中において回転子３が左方向に進む直線運動を出力軸３２に伝達する。これにより、出力軸３２は図１０中において左方向の推力を得て、左方の対象物に対して押圧力を作用することができる。

一方、ベアリング２４を通る第２の経路は、図１０中において回転子３が右方向に進む直線運動を出力軸３２に伝達する。これにより、出力軸３２は図１０中において右方向の推力を得て、左方の対象物に対して引力を作用することができる。

したがって、上記の構成によれば、回転子の２つの回転方向のスパイラル運動を双方向の直線運動に変換して出力軸に伝えることができる。

上記した第１，２の形態のスパイラル・直線変換機構が備えるベアリング機構は、２組のベアリングを対向して配置する複式スラストベアリングを構成している。

第３の形態は、回転子の２つの回転方向の内の一方向の回転のスパイラル運動を直線運動に変換して出力軸に伝える形態であり、図１１はこの第３の形態の一構成例である。

図１１において、第３の形態のスパイラル・直線変換機構１３は、回転子３の一方の端部に設けられ、出力軸３３に一方向の直線運動を伝える。

回転子３は、第１，２の形態と同様に、複合ベアリング６による転がり案内により支持される。

スパイラル・直線変換機構１３は、一組のベアリング２５を備える。ベアリング２５と回転子３との間の結合は、ベアリング２５に設けた係合部２０を回転子３の外周部分に取り付けることにより行うことができる。

また、ベアリング２５と出力軸３１との結合は、出力軸３１と一体に形成されたベアリング支持部３３ａにより行われる。図１１において、ベアリング支持部３３ａの端部面にベアリング２５の一端部を取り付ける構成としているが、必ずしもこの構成である必要はない。

また、出力軸３３の軸芯は、支持フレーム８に設けられたリニアベアリング７により転がり案内される。なお、リニアベアリング７は、往復運動を転がり案内するベアリングであり、支持フレーム８はモータの駆動部分のフレーム５に固定されている。

上記構成において、係合部２０、ベアリング２５、ベアリング支持部３３ａを通る経路は、回転子３の直線運動を出力軸３３に伝達する経路を形成している。この経路は、図１１中において回転子３が左方向に進む直線運動を出力軸３３に伝達する。これにより、出力軸３３は図１１中において左方向の推力を得て、左方の対象物に対して押圧力を作用することができる。

したがって、上記の構成によれば、回転子の一方向の回転のスパイラル運動を一方向の直線運動に変換して出力軸に伝えることができる。

第４の形態は、第３の形態と同様に、回転子の２つの回転方向のスパイラル運動の内、一方向のスパイラル運動を一方向の直線運動に変換して出力軸に伝える形態であり、図１２はこの第４の形態の一構成例である。

図１２において、第４の形態のスパイラル・直線変換機構１４は、回転子３の一方の端部に設けられ、出力軸３４に一方向の直線運動を伝える。

回転子３は、第１，２，３の形態と同様に、複合ベアリング６による転がり案内により支持される。

スパイラル・直線変換機構１４は、一組のベアリング２６を備える。ベアリング２６と回転子３との間の結合は、支持部１８により行うことができる。図１２において、支持部１８の端部面にベアリング２６の一端部を取り付ける構成としているが、必ずしもこの構成である必要はない。支持部１８は、その軸中心を回転子３の軸中心と軸合わせして取り付けられる。また、支持部１８は回転子３と一体に形成してもよい。

また、ベアリング２６と出力軸３４との結合は、ベアリングに設けた係合部２０を出力軸３４の外周部分に取り付けることにより行うことができる。

また、出力軸３４の軸芯は、支持フレーム８に設けられたリニアベアリング７により転がり案内される。なお、リニアベアリング７は、往復運動を転がり案内するベアリングであり、支持フレーム８はモータの駆動部分のフレーム５に固定されている。

上記構成において、支持部１８、ベアリング２６、係合部２０を通る経路は、回転子３の直線運動を出力軸３４に伝達する経路を形成している。この経路は、図１２中において回転子３が左方向に進む直線運動を出力軸３４に伝達する。これにより、出力軸３４は図１２中において左方向の推力を得て、左方の対象物に対して押圧力を作用することができる。

したがって、上記の構成によれば、回転子の一方向の回転を一方向の直線運動に変換して出力軸に伝えることができる。

上記した第３，４の形態のスパイラル・直線変換機構が備えるベアリング機構は、１組のベアリングを配置する単式スラストベアリングを構成している。

上記した第１〜４の形態は、スパイラル・直線変換機構１１〜１４を回転子３の一方の端部に設け、一つの出力軸に推力を付与する形態である。

本発明のスパイラル型リニアモータは、スパイラル・直線変換機構を回転子の両方の端部に設け、二つの出力軸に推力を付与する形態とすることもできる。

第５の形態は、スパイラル・直線変換機構を回転子の両方の端部に設ける形態であり、図１３は第５の形態の一構成例を示している。なお、図１３は、第１の形態で示したスパイラル・直線変換機構を用いた構成例を示しているが、スパイラル・直線変換機構はこれに限らず図１０〜図１２で示した構成例及びこれらの組み合わせを用いるようにしてもよい。

図１３において、回転子３の両端部には図９で示した構成と同様のスパイラル・直線変換機構１１が設けられる。両出力軸３１は、回転子の回転方向に応じていずれか一方の軸方向の推力を出力する。

また、図１４に示すスパイラル・直線変換機構の構成は、図１１，１２で示したスパイラル・直線変換機構１３，１４と同様に、出力軸に一方向の直線運動を伝える他の形態であり、出力軸に引力を付与する形態である。

図１４（ａ）に示すスパイラル・直線変換機構１５は、回転子３の一方の端部に設けられ、出力軸３５に引き込む方向の直線運動を伝える。

回転子３は、複合ベアリング６による転がり案内により支持されている。

スパイラル・直線変換機構１５は、一組のベアリング２７を備える。ベアリング２７と回転子３との間の結合は、ベアリング２７に設けた係合部２０を回転子３の外周部分に取り付けることにより行うことができる。

また。ベアリング２７と出力軸３５との結合は、出力軸３１と一体に形成されたベアリング支持部３５ａにより行われる。図１４（ａ）において、ベアリング支持部３５ａの端部面にベアリング２７の一端部を取り付ける構成としているが、必ずしもこの構成である必要はない。

また、出力軸３５の軸芯は、支持フレーム８に設けられたリニアベアリング７により転がり案内される。なお、リニアベアリング７は、往復運動を転がり案内するベアリングであり、支持フレーム８はモータの駆動部分のフレーム５に固定されている。

上記構成において、係合部２０、ベアリング２７、ベアリング支持部３５ａを通る経路は、回転子３の直線運動を出力軸３４に伝達する経路を形成している。この経路は、図１４（ａ）中において回転子３が左方向に進む直線運動を出力軸３５に伝達する。これにより、出力軸３５は図１４（ａ）中において左方向の推力を得て、右方の対象物に対して引力を作用することができる。

また、図１４（ｂ）に示すスパイラル・直線変換機構１６は、回転子３の一方の端部に設けられ、出力軸３５に引き込む方向の直線運動を伝える。

回転子３は、複合ベアリング６による転がり案内により支持されている。

スパイラル・直線変換機構１６は、一組のベアリング２８を備える。ベアリング２８と回転子３との間の結合は、支持部１９により行うことができる。図１４（ｂ）において、支持部１９の端部面にベアリング２８の一端部を取り付ける構成としているが、必ずしもこの構成である必要はない。支持部１９は、その軸中心を回転子３の軸中心と軸合わせして取り付けられる。また、支持部１９は回転子３と一体に形成してもよい。

また、ベアリング２８と出力軸３６との結合は、ベアリングに設けた係合部２０を出力軸３６の外周部分に取り付けることにより行うことができる。

また、出力軸３６の軸芯は、支持フレーム８に設けられたリニアベアリング７により転がり案内される。なお、リニアベアリング７は、往復運動を転がり案内するベアリングであり、支持フレーム８はモータの駆動部分のフレーム５に固定されている。

上記構成において、支持部１９、ベアリング２８、係合部２０を通る経路は、回転子３の直線運動を出力軸３６に伝達する経路を形成している。この経路は、図１４（ｂ）中において回転子３が左方向に進む直線運動を出力軸３６に伝達する。これにより、出力軸３６は図１４（ｂ）中において左方向の推力を得て、右方の対象物に対して引力を作用することができる。

したがって、上記図１４に示す構成によれば、回転子の一方向の回転のスパイラル運動を一方向の直線運動に変換し、出力軸に引力を付与する直線運動を伝えることができる。

本発明のスパイラル型リニアモータは、ＮＣ機械など、外力を受けながら精密な位置決めを行う場合に提供することができる。

本発明のスパイラル型リニアモータの固定子の概略構成を示す図である。 本発明のスパイラル型リニアモータの巻き線を巻回した状態の固定子の概略図である。 本発明の固定子に巻かれる２相の巻き線の位相状態を説明するための図である。 本発明のスパイラル型リニアモータの回転子の概略構成を示す図である。 本発明の回転子を軸方向に投影した図である。 本発明の固定子に回転子を組み込んだ状態を外側から見た図である。 本発明の固定子に回転子を組み込んだ状態を示す図である。 本発明のスパイラル型リニアモータの縦断面図である。 本発明のスパイラル・直線変換機構の第１の形態の構成例を説明するための図である。 本発明のスパイラル・直線変換機構の第２の形態の構成例を説明するための図である。 本発明のスパイラル・直線変換機構の第３の形態の構成例を説明するための図である。 本発明のスパイラル・直線変換機構の第４の形態の構成例を説明するための図である。 本発明のスパイラル・直線変換機構の第５の形態の構成例を説明するための図である。 本発明のスパイラル・直線変換機構の他の形態の構成例を説明するための図である。

符号の説明

１…スパイラル型リニアモータ
２…固定子
２ａ…磁極
２ｂ…中心孔
２ｃ…スロット
２Ａ，２Ｂ…側面
２Ｃ…溝
３…回転子
３ａ…らせん状部
３ｂ…中心軸
３ｃ…永久磁石
３Ａ，３Ｂ…側面
４，４ａ，４ｂ…巻き線
５…フレーム
６…複合アベアリング
７…リニアベアリング
８…支持フレーム
１１〜１６…スパイラル・直線変換機構
１７〜１９…支持部
２０…係合部
２１〜２８…ベアリング
３１〜３６…出力軸
３１ａ，３３ａ，３５ａ…支持部

Claims (5)

1. 中心軸と当該中心軸の外周に径方向に突出しらせん状部とを備える回転子と、
   前記回転子と同ピッチのらせん状の溝を有する中空磁極を備える固定子と、
   回転しながら軸方向に直動するスパイラル運動を直線運動に変換するスパイラル・直線変換機構と、
   出力軸を備え、
   前記回転子の中心軸を前記固定子の中空磁極内とし、前記回転子のらせん状部の軸方向側面と前記固定子のらせん状溝の軸方向側面とを対向させ、中空磁極のらせん状の溝内においてらせん状に回転自在として、前記回転子は前記固定子に対してらせん状に回転しながら軸方向に直動し、
   前記スパイラル・直線変換機構は前記回転子のスパイラル運動を直線運動に変換して出力軸に伝え、
   前記出力軸は直動することを特徴とする、スパイラル型リニアモータ。
2. 前記スパイラル・直線変換機構は、前記回転子の中心軸と同芯で回転すると共に回転子の直線運動を出力軸に伝えるスラストベアリングを備えることを特徴とする、請求項１に記載のスパイラル型リニアモータ。
3. 前記スラストベアリングは、回転子から出力軸に向かい方向を異にする２つの伝達経路の一方に配置し、
   前記スパイラル・直線変換機構は、回転子の一方向の直線運動を出力軸に伝えることを特徴とする、請求項２に記載のスパイラル型リニアモータ。
4. 前記スラストベアリングは、回転子から出力軸に向かう方向を異にする２つの伝達経路の双方に配置し、
   前記スパイラル・直線変換機構は、回転子の双方向の直線運動を出力軸に伝えることを特徴とする、請求項２に記載のスパイラル型リニアモータ。
5. 前記スパイラル・直線変換機構は、回転子のいずれか一方の軸端部及び／又は両軸端部に備えることを特徴とする、請求項３又は４に記載のスパイラル型リニアモータ。

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