JP6097513B2 - リニアステッピングモータ - Google Patents
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Description
請求項5に記載の発明は、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の発明において、前記出力軸にはストッパが設けられており、該ストッパは、前記出力軸の一方の端部側にある前記転がり軸受の内輪の端面にあたることを特徴とする。
図1および図2には、実施形態のリニアステッピングモータ100が示されている。リニアステッピングモータ100は、フロント側ハウジング101とエンド側ハウジング102を有している。フロント側ハウジング101とエンド側ハウジング102との間には、ステータアッシー130とステータアッシー140とが配置されている。ステータアッシー130およびステータアッシー140は、基本的に同じ構造を有し、軸方向において背中合わせに配置されている。ステータアッシー130およびステータアッシー140によって、クローポール型ステッピングモータのステータが構成されている。
ステータアッシー130および140のステータコイルに極性が周期的に反転する駆動電流を流すと、クローポール型のステッピングモータの動作原理により、ロータマグネット152,153を回転させようとする駆動力が作用し、ロータ150が回転する。この際、シャフト170外周の雄ネジ構造に噛み合ったスクリューナット154も回転するが、ストッパ171の機能により、シャフト170は回転できず、他方でシャフト170は軸方向に移動できるので、スクリューナット154の回転にしたがって、ネジの原理により、シャフト170は軸方向に移動する。この際、駆動信号のパルス数により、ロータ150の回転量が制御され、それにより、シャフト170のリニア移動量の制御が行われる。
最初に、図3のロータ150を得る工程について説明する。まず、図示しない金型のキャビティー内に、ロータマグネット152および153、スクリューナット154をインサート材として配置する。そして、当該金型のキャビティー内部に加熱し流動化させた樹脂を注入し、射出成形を行う。この射出成形により、図3に示すロータ150を得る。
本実施形態では、ロータにスクリュークリューナットを組み込む際、マグネット長に対して出来るだけ短いスクリューナット長を使い、軸方向で見て、このスクリューナット位置をロータマグネットに対して出来るだけ前側に置いている。こうすることで、スクリューナットからステータリアの壁までの距離を長く確保し、シャフトのストローク長を大きくしている。また、スクリューナットをフロント側へオフセットしたことにより、モータ全長を短くすることが出来る。また、モールド一体成形なので、金型の一部の部品を変えることにより、スクリューナットの位置が自由に配置でき、必要に応じたストロークに対応できるリニアモータが提供できる。
(1)2個の転がり軸受161および162として、同じものを使用し、部品の共通化を図っている。
(2)ロータ150は、ロータマグネット152,153、およびネジ部を持つスクリューナット154が樹脂モールドにより一体成形された構造を有している。この構造によれば、組み立てが簡素化され、また部品精度が向上する。また、スクリューナット154の位置の変更が簡単に行える。
(3)ステータアッシー130,140を樹脂により一体化することで、製造工程の簡素化、隙間を樹脂により封止することによる防塵性および信頼性の向上を得ている。
(4)スクリューナット154をフロント側にオフセットした位置に配置している。すなわち、スクリューナット154の中心の位置がフロント側ステータユニット(ステータアッシー130)の中心よりフロント側にある。この構造によれば、シャフト170のストローク(図2における左方向への移動量)を確保しつつ、リニアステッピングモータ100本体の軸方向における寸法を短くできる。
(5)ストッパ171によるシャフト170の回転防止機構、フロント側ハウジング101によるシャフト170の前進を制約する機械的ストッパ機構、エンド側ハウジング102による後退端でシャフト170の移動を制約する機械的ストッパ機構を内蔵している。
また、ストッパ171をハウジング101の内面にあたることによる前進の制約および転がり軸受けの内輪の端面にあたることによる後退の制約を行う機械的ストッパ機構として捉えることもできる。
(6)ロータ150において、2個のロータマグネット152,153の間の中間部分150aの外径が、マグネットの外径よりも小さく、中間部分150aがロータマグネット152,153の外周面より低い位置にある。この構造により、ロータ150を構成する樹脂のバリ等によってロータ150の回転が阻害される可能性が抑制されている。
(7)スクリューナット154の軸方向の長さLnutは、ロータマグネット152,153の軸方向長さLmagに対して、Lnut< L magの関係がある。
(8)スクリューナット154の外形形状は多角形あるいは回転止めのある形状とされ、ロータ150に対するスクリューナット154の相対的な空転が生じない構造とされている。
(9)エンド側ハウジング102は、転がり軸受162を保持する受け部を備え、ステータと一体的に成形された構造を持つ。
(10)フロント側ハウジング101は、転がり軸受161を保持する受け部、およびシャフト170の回転止め溝を有する一体構造を有している。
(11)リニアステッピングモータ100の構造は、ロータマグネット152,153の外径が9mm以下である場合に特に適している。
(12)ロータマグネット152,153としては、フェライト磁石、希土類磁石などの焼結磁石、ボンド磁石が使用可能である。
(13)ロータ150を構成する樹脂の径方向の厚みを極力薄くでき、モータ外径を小さくすることができる。また、スクリューナット154のフロント側端面が転がり軸受161の端面より後方にある。
本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本発明の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。
Claims (5)
- 転がり軸受と、
ステータユニットと、
該ステータユニットの内側に回転可能な状態で配置され、前記転がり軸受が取り付けられるボスを備えたロータと、
該ロータの回転運動が直線運動に変換されて直線運動する出力軸と、
を備え、
前記ロータは、前記出力軸に形成したねじ部と螺合するナット部と一対のマグネットとをインサート材とした、樹脂による一体成形構造を備えており、
前記ナット部は、前記ロータの軸方向における一端側にオフセットした位置に配置されるとともに、前記ロータの一端に設けられた前記ボスに隣接しており、
軸方向において、前記マグネットの長さに対して前記ナット部の長さが短いこと
を特徴とするリニアステッピングモータ。 - 前記ロータは、前記ステータユニットに、一対の同一構造の前記転がり軸受により回転自在な状態で保持されていることを特徴とする請求項1に記載のリニアステッピングモータ。
- 前記一対のマグネットは、軸方向において間隔を有して配置されており、
前記ロータは、該一対のマグネットと、該一対のマグネットの外周面よりも低い外周面を有する中間部分と、を有し、
前記中間部分が樹脂で形成されていること
を特徴とする請求項1または2に記載のリニアステッピングモータ。 - 前記ステータユニットは、樹脂でモールドされた一体構造を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のリニアステッピングモータ。
- 前記出力軸にはストッパが設けられており、該ストッパは、前記出力軸の一方の端部側にある前記転がり軸受の内輪の端面にあたることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載のリニアステッピングモータ。
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