JPH03112336A - リニア モーション モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はロータの回転とねじ機構を利用して、ロータを
軸方向に変位するリニア　モーションモータに関する。

（従来の技術） 従来より使用されているこの種のリニア　モーション　
モータについて、添付図面第３図を参照して説明する。

磁石Ｍをその外周に設けたロータ２６の外側にコイル３
１を収納したステータ２５を配設する。

ロータ２６の中央部に二種類の貫通孔すなわち角状孔Ｓ
と円形孔りを穿設する。円形孔りには外周にねじ部２２
を設けた円筒状シャフト２３が、又角状孔Ｓには、角状
孔Ｓと断面同一形状の角状回転伝達部２９が収納される
。角状回転伝達部２９のシャフト２３側に設けた端部２
９ａは、円筒形である。前記シャフト２３と回転伝達部
２９とは一体的に連結されて、後述するようにロータ２
６の回転により回転伝達部２９は回転する。ステータ２
５に接してそれぞれ前方取付板２４、後方取付板３０を
設ける。前方取付板２４にはシャフト２３のねじ部２２
が螺合するねじ部Ｎを兼ねた軸受２１を設ける。符号２
８はシャフト２３を支持する軸受である。

又後方取付板３０には回転伝達部２９を回転自在に支承
する軸受２７を装着する。

ロータ２６を作動するのには、先ずコイル３１に通電し
、ステータ２５を励磁してロータ２６の磁石Ｍとの相互
作用によりロータ２６を回転させるものである。ロータ
２６の回転に伴って、回転伝達部２９と共にシャフト２
３が回転し、両部材２９．２３は回転しつつ矢印Ｒ又は
Ｌ方向へ直進移動が可能となる。この際シャフト２３の
ねじ部２２は軸受２１のナツト部Ｎと螺合しつつモータ
回転方向に応じて所定方向へのモータシャフト２３の直
進運動を実現する。ところが、シャフト２３が直進運動
中に、回転伝達部円形端部２９ａやシャフト２３の不完
全ねじ部２２ａの衝合や喰いつき現象が発生する。

（発明の解決しようとする課題） 前記従来例のリニア　モーシ電ン　モータにおいては、
スクリューシャフトの役割を果すロータ軸２３と回転伝
達部２９とは別部品として形成されてなり、モータ自体
の構成が複雑であると共に嵌合部材に衝合や喰いつき現
象があったり又すべり摩擦損失が生じる等の問題点があ
った。

本発明は、前述の問題点を解決することを目的とするも
のである。

（課題を解決するための手段） 本発明は、前記目的を達成するための手段を提供するも
ので、ロータとロータ軸を一体に形成し、ロータマグネ
ットはロータ直進運動範囲において、ステータにより構
成される電磁気回路を充分形成する長さを有し、さらに
ロータ軸外周端部におねじ部を設け、このおねじ部と螺
合するめねじ部をステータの一端部中央に設けると共に
ステータ他端部中央にロータ軸の軸受部を配設し、螺合
する前記ねじ機構と前記軸受部とによりモータの回転軸
心を形成するとともに、ロータ軸がねじ機構により回動
しながら、所定方向へ直進する様構成したリニア　モー
ション　モータテアル。

（作　用） 本発明によれば、ロータの回転によって、ロータ軸外周
端部に設けたおねじが、ステータ端部に固定しためねじ
と螺合することにより、ロータ軸は回動しながら、軸方
向に変位可能であるから、ロータの回転方向に応じて前
後進する直進動作が得られる。

（実施例） 以下添付図面を参照して、本発明の詳細な説明する。

第１図において、ロータにはロータ軸ｌとその外周に設
けたロータマグネット８よりなる。又ステータ５内にコ
イル６を収納する。ステータ５の一端部に固定板２、他
端部に固定板３を装着する。固定板３のほぼ中央にロー
タ軸１の外周端部に設けたおねじ部１ａが螺合するめね
じ部４を設ける。又固定板２の中央にロータ軸１を回転
自在に支承する軸受７を配設する。前記固定板２，３及
びステータ５で構成する空洞内にロータ軸１とロータマ
グネット８よりなるロータＫを回動自在に収納する。

前記のように、ロータ軸ｌの端部外周には、おねじ部１
ａが設けられ、めねじ部４と螺合自在である。又ロータ
軸１の他端部を円筒軸１ｂに形成し、このロータ軸１は
又軸受７に支承される６又円筒軸１ｂの先端部にはポー
ル９が収納され、図示しないが、モータ負荷と回転自在
に点接触で連結される。又ロータ軸１の外周に装着した
ロータマグネット８は稼動距離により、必要な長さに設
定されている。

このモータを作動するには、コイル６に通電することに
より、ステータ５を励磁して、ロータマグネット８の磁
極との相互作用により、ロータＫに回転力が発生し、こ
の回転力はねじ機構１ａ。

４により直進運動に変換され、ロータには回動直進作動
すると共に直進力を発生する。

ここで、ねじ機構を右ねじに設定すれば、ロータにの反
時計方向の回転により第１図に向って右方向すなわち負
荷方向に前進し、又ロータの時計方向の回転により、逆
の方向へ後進するいわゆるリニア　モーションとなる。

ねじ機構は、左右どちらでも設計自在であることは勿論
である。

又、ロータにの直進移動距離は、固定板３，２及びロー
タマグネット８、ねじ部１ａ等の長さの設定により、伸
縮自在に変更することができる。

一般的には、ねじ機構の嵌合ガタは軸受機構に比較し３
〜５倍と大きい、例えばねじ機構は３０〜５０ｇｍ、軸
受機構は５〜１０ルｍである。さらに、本発明の様に小
さな回転力を大きな直進力に変換するねじ機構において
は、ねじの公式かられかる様に直進力（Ｗ）と回転力（
Ｆ）はＷ＝Ｆ／１ａｎ（０＋φ）の関係にあり、適正に
設工１されれば、５倍程度に拡大する。これは、ねじ機
構を構成する材料強度等、その選択に制限があり、般的
には、軸受材料に比べて、その摩擦係数は大きくならざ
るを得ない。

第２図は、負荷損失を説明するための路線図であるが、
次の様な式が成り立つ。

ＪｌｊＩＷｓｉｎθ＝ｌ＊Ｒ２ １ ＝Ｒ２ ＋Ｗｓｉｎ θから 上式において、 用１はねじ部の摩擦係数、Ｗ２は軸受部の摩擦係数、θ
は負荷方向ズレ角、Ｗは負荷、Ｒ１は軸受部ラジアル方
向の反力、Ｒ２はねじ部のラジアル方向の反力、ここで
は負荷をａ、ｂの二方向から考えて、その損失トルクＴ
Ｒを算出するものである。

ねじ部と負荷部の相互関係を摩擦損失から比較し負荷作
用方向ズレによる上記損失トルクから一般的にポールベ
アリング軸受の場合、摩擦係数ＩＬ、＝０．００２程度
であり、金属のスベリ摩擦係数でねじ部を設定すれば、
ＩＬ２＝０．１５程度となるので、第１図の如くねじ部
の反対側に負荷接合部を設けることにより、負荷の作用
方向による損失は、大きく改善することが出来る。

（発明の効果） 本発明によれば、ロータの構造が簡単であると共に、直
進変換機構での摩擦等による損失が少なくなる。

また負荷をねじ機構の反対側に設定することにより、負
荷の力の作用方向ずれに対しても、損失ノ少すいリニア
　モーション　モータを得ることができる。

さらに、部品構成数が少なく出来るので、製造コストを
低下し、特に直進距離の小さなリニアモーシロン　モー
タに最適な構成である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例のリニア　モーション　モ
ータの一部切欠断面図。 第２図は、本発明の負荷損失を説明するための路線図。 第３図（Ａ）は、従来例のリニア　モーシロンモータの
断面図、同（Ｂ）は同（Ａ）のＢ−Ｂの線に沿った断面
図、同（Ｃ）は同（Ａ）のＣ−Ｃの線に沿った断面図。 Ｋ・・・ロータ、ｌ・・・ロータ軸、２，３・・・固定
板４・・・めねじ部、５・・・ステータ、６・・・コイ
ル、７・・・軸受、８・・・ロータマグネット、９・・
・ポール。 出　　願　　人　コパル電子株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ロータの回転運動を直進運動に変換するリニアモー
   ションモータにおいて、一方のステータ固定板のほぼ中
   央にめねじ部を設け、他方のステータ固定板の中央にロ
   ータ軸を回動自在に支承する軸受部を設け、ロータと一
   体に形成されたロータ軸の一方の外周の端部に前記めね
   じ部と螺合するおねじ部を設けたことを特徴とするリニ
   アモーションモータ。２、前記リニアモーションモータ
   において 負荷接合部をねじ部の反対側に設けたことを特徴とする
   請求項１記載のリニアモーションモータ。