JPH06225513A - リニアモータ - Google Patents

リニアモータ

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JPH06225513A
JPH06225513A JP793693A JP793693A JPH06225513A JP H06225513 A JPH06225513 A JP H06225513A JP 793693 A JP793693 A JP 793693A JP 793693 A JP793693 A JP 793693A JP H06225513 A JPH06225513 A JP H06225513A
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JP
Japan
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stator
rotor
pole
magnetic
magnetic poles
Prior art date
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Application number
JP793693A
Other languages
English (en)
Inventor
Kouichi Makinose
公一 牧野瀬
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Toyota Industries Corp
Original Assignee
Toyoda Automatic Loom Works Ltd
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Publication date
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Publication of JPH06225513A publication Critical patent/JPH06225513A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 出力軸の軸方向の移動を微細化する。 【構成】3相のリニアモータ1には固定子であるステー
タ2と回転子であるロータ9が設けられている。ステー
タ2は円筒形状をしており、その内周面には3相の励磁
コイル4が巻装された円柱形状の磁極3がステータ2の
中心に向かって突設されている。各相の磁極3はステー
タ2の軸方向に沿って所定の間隔Xで等間隔に配設され
ており、周方向に隣合う各相の磁極3は軸方向に所定の
距離ΔXずれている。ロータ9は外周の半分にS極,残
り半分にN極が着磁された円盤形状の複数の永久磁石9
aが互いに異なる磁極が接するように配設されている。
励磁コイル4の励磁を順次切り替えることにより、ロー
タ9に支持する出力軸8を微小移動させることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はロータを支持する出力軸
を直線運動させるステッピングモータに関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】モータハンドあるいはロボットハンドな
どは、人間の手,足と同様に物をつかみ,押し,上げ下
げするような動作が繰り返し要求される。直線運動用の
動力源として、例えば特開昭62−40052に開示さ
れたモータがある。
【0003】このモータは円筒形状のステータを備えて
おり、その内周面には個別に励磁コイルを巻いた磁極が
突極として設けられている。円柱形状のロータには、そ
の外周面にも磁極が突極として設けられている。ロータ
は、円筒形状のステータの中空部内に、相互の磁極が一
定のギャップをもつように同心円状配置に挿入して組み
合わされている。ロータは、軸直線運動に必要十分な長
さの出力軸を有し、この出力軸がステータの両端部のブ
ラケットに設けた回転及びすべり用の軸受けにより回転
及び軸方向移動が自在に支持されている。
【0004】ステータの内周面の磁極及びロータの外周
面の磁極は、その軸線方向の長さを等分したピッチで円
柱形状の突極として、軸線方向に規則正しく整列した配
置で、かつ個々独立した構成のものとして設けられてい
る。
【0005】前記モータでは磁極に励磁用コイルを巻装
し、この励磁用コイルに順次切り換える通電制御を行う
ことによって回転運動又は軸方向の直線運動を取り出す
ようにしている。
【0006】又、ロータの回転運動をロータを支持した
出力軸の直線運動に変換するモータが特開昭63−12
1466に開示されている。このモータはロータの外周
にS極とN極とをスパイラル状の配置にして交互に設
け、このロータを収納するステータはその内面に巻線が
巻き付けられる複数の突極を有し、これら突極に上記ス
テータの軸方向に沿って等間隔に設けられて多数の磁極
端のピッチを、上記スパイラル状配置のスパイラル方向
に沿って隣合うS極とN極との間のロータ軸方向に沿う
ピッチの整数倍とし、かつ、上記ロータを支持した出力
軸を回転自在に支持する軸受に上記出力軸を軸方向摺動
自在に貫通させたものである。
【0007】このようなモータは、突極に巻かれた巻線
の励磁を順番に切り換えることにより、突極の磁極端と
ロータの磁極との磁気吸引作用で、ロータが1ステップ
回転する毎に、ロータのスパイラル方向に沿う異極間の
ロータ軸方向に移動させることができる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところが、特開昭62
−40052に開示されたモータでは励磁用コイルを巻
装した磁極は直線に配列されているため、軸方向の摺動
のピッチは磁極のピッチ以下にすることはできない。微
小な直線運動をさせるためには磁極を小さくして磁極の
ピッチを細かくすれば良いが、磁極を小さくするには限
度があり磁極のピッチにも限界がある。又、磁極をあま
り小さくすると磁束が小さくなりトルクが落ちてしま
う。
【0009】又、特開昭63−121466に開示され
たモータではロータの外周に設けられたS極とN極の磁
極の境界付近はほとんど無効であるので着磁の有効範囲
が小さく磁束が小さくなるのでトルクを上げることはで
きない。
【0010】又、一般に磁極に巻装された励磁用コイル
に流す電流を制御することで磁極のピッチ以下に摺動さ
せることができるが電流の制御のために制御回路を追加
する必要があり、また制御が難しく繰り返し精度を高め
ることはできない。
【0011】本発明の目的はトルクを落とすことなく出
力軸の軸方向の移動ピッチを微細化することができるリ
ニアモータを提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明は、内周面に、周方向に対して所定間隔をお
いて配設した各相の磁極を備えた筒状のステータと、外
周面に軸方向に沿って磁石のS極とN極を交互に設けた
ロータと前記ロータを支持する出力軸とを有するリニア
モータにおいて、前記ステータの周方向に隣合う各相の
磁極を互いに軸方向に対してずらして配設した。
【0013】
【作用】このように構成された本発明は、ステータの内
周面に設けた周方向に隣合う各相の磁極が軸方向にずれ
て配置されたことで、トルクを落とすことなく出力軸の
軸方向の移動ピッチを微細化することができる。
【0014】
【実施例】以下、本発明を具体化したリニアモータの一
実施例を図1〜図4に従って説明する。
【0015】図2に3相(以下、A相,B相,C相と呼
ぶ)のリニアモータ1を示す。リニアモータ1には固定
子としてのステータ2が設けられている。ステータ2は
円筒形状をしており、その内周面には複数の磁極3がス
テータ2の中心に向かって突設されている。磁極3は円
柱形状をしており、図1に示すように軸方向に沿って相
対向して並んでいる。A相の磁極端3a,3b、B相の
磁極端3c,3d、C相の磁極端3e,3fはステータ
2の軸方向に沿って所定の間隔Xで等間隔に配設されて
いる。又、各相の磁極3には励磁コイル4が軸方向かつ
相対向する磁極に連続し、相対向するA相の磁極端3
a,3b、B相の磁極端3c,3d、C相の磁極端3
e,3fは逆極性となるように巻装されている。
【0016】各相の磁極端の互いの位置関係を詳述する
と、B相はA相から60度時計方向に回転し更に所定の
ずれΔX(本実施例ではピッチXの1/3)垂直方向手
前(図1では右方向)の所に配設されている。C相はB
相から60度時計方向に回転し更に所定のずれΔX(本
実施例ではピッチXの1/3)垂直方向手前(図1では
右方向)の所に配設されている。従って、A相,B相と
C相の各磁極3は互いに60度の角度に位置し、ステー
タ2の軸方向に所定のずれΔXを有している。
【0017】A相の励磁コイル4には端子4a,4bが
設けられており、B相の励磁コイル4には端子4c,4
dが設けられており、又C相の励磁コイル4には端子4
e,4fが設けられている。各端子4a,4b,4c,
4d,4e,4fは図示しない電流制御器が接続され、
バイポーラ駆動方式またはユニポーラ駆動方式により励
磁される。
【0018】前記ステータ2の軸方向両端には円板状の
軸受ブラケット5がステータ2の中心と同一となるよう
に固着されている。軸受ブラケット5はその中心部に貫
通孔6が設けられており、貫通孔6の周囲が軸受ブラケ
ット5の表裏に突出して形成されている。軸受ブラケッ
ト5の貫通孔6には軸受7が挿着されている。軸受7は
出力軸8を回転可能にかつ軸方向移動可能に支持するよ
うになっている。。出力軸8には回転子としてのロータ
9が固着されている。出力軸8はその中心がロータ9の
中心と同一となるようにロータ9を貫通している。出力
軸8はロータ9がステータ2中を軸直線運動するのに必
要十分な長さを有している。
【0019】ロータ9は円盤形状の複数の永久磁石9a
から構成されている。そして、その一つの永久磁石9a
は外周面にS極とN極の着磁が施され、S極とN極は外
周の半分にS極,残り半分にN極が着磁されている。そ
して、隣接する永久磁石9aは互いに異なる磁極が接す
るように配設されている。又、永久磁石9aの厚さは本
実施例ではステータ2に形成した磁極3のピッチXの1
/2となるようにしている。従って、ロータ9に形成さ
れた磁極の軸方向のピッチはステータ2に突設された磁
極3のピッチXの1/2となっている。
【0020】次に、このように構成されたリニアモータ
1の作用を図2〜4を用いて説明する。尚、図3,4は
説明の便宜上、各相の磁極3を同一直線上に並べて示し
た。出力軸8を右方向に移動させる制御について説明す
る。今、リニアモータ1のA相の磁極端3aがN極とな
るように電流を制御する。ロータ9は着磁されたS極が
磁極端3aのN極に引かれて磁束の最も多くなる所で停
止する。次に、A相の電流制御をB相に切り替え、磁極
端3cがN極となるように電流を制御する。図3に示す
ようにロータ9には磁束が増加する方向に力F1が働く
ので、磁極端3aに引かれていたロータ9のS極は磁極
端3cのN極に引かれて磁束の最も多くなる所で停止す
る。磁極端3cは磁極端3aよりも時計方向に60度回
転し更に軸方向右にΔXずれているので、ロータ9は時
計方向に60度回転するとともに軸方向右にΔXだけ移
動する。
【0021】次いで、B相の電流制御をC相に切り替
え,磁極端3eがN極となるように電流を制御する。ロ
ータ9には磁束が増加する方向に力F1が働くので磁極
端3cに引かれていたロータ9のS極は磁極端3eのN
極に引かれて磁束の最も多くなる所で停止する。磁極端
3cは磁極端3bよりも時計方向に60度回転し更に軸
方向にΔX右にずれているので、ロータ9は時計方向に
60度回転するとともに、軸方向右にΔXだけ移動し停
止する。
【0022】更に、C相の電流制御をA相に切り替え,
磁極端3bがN極となるように電流を制御する。ロータ
9には磁束が増加する方向に力F1が働くので磁極端3
eに引かれていたロータ9のS極は磁極端3bのN極に
引かれて磁束の最も多くなる所で停止する。磁極端3b
は磁極端3eよりも時計方向に60度回転し更に軸方向
にΔX右にずれているので、ロータ9は時計方向に60
度回転するとともに、軸方向右にΔXだけ移動し停止す
る。
【0023】以上のように励磁する相と励磁極性を順次
切替えていくこと(例えばN極を磁極端3a→3c→3
e→3b→3d→3f→3aと切替える)により出力軸
8はΔXづつ右方向に摺動する。
【0024】以上とは逆に、出力軸8を左方向に移動さ
せる制御について説明する。今、リニアモータ1のA相
の磁極端3aがN極となるように電流を制御する。ロー
タ9は着磁されたS極が磁極端3aのN極に引かれ磁束
の最も多くなる所で停止する。次に、A相の電流制御を
C相に切り替え、磁極端3fはN極となるように電流を
制御する。ロータ9には磁束が増加する方向に力F2が
働くので磁極端3aに引かれていたロータ9のS極は磁
極端3fのN極に引かれて磁束の最も多くなる所で停止
する。磁極端3fは磁極端3aよりも反時計方向に60
度回転し更に軸方向左にΔXずれているので、ロータ9
は反時計方向に60度回転するとともに軸方向にΔX左
方向に移動する。
【0025】次いで、C相の電流制御をB相に切り替
え,磁極端3dがN極となるように電流を制御する。ロ
ータ9には磁束が増加する方向に力F2が働くので磁極
端3fに引かれていたロータ9のS極が磁極端3dのN
極に引かれて磁束の最も多くなる所で停止する。磁極端
3dは磁極端3fよりも反時計方向に60度回転し更に
軸方向にΔX左にずれているので、ロータ9は反時計方
向に60度回転するとともに軸方向左にΔXだけ移動す
る。
【0026】次いで、B相の電流制御をA相に切り替
え,磁極端3bがN極となるように電流を制御する。ロ
ータ9には磁束が増加する方向に力F2が働くので磁極
端3dに引かれていたロータ9のS極が磁極端3bのN
極に引かれて磁束の最も多くなる所で停止する。磁極端
3bは磁極端3dよりも反時計方向に60度回転し更に
軸方向にΔX左にずれているので、ロータ9は反時計方
向に60度回転するとともに軸方向左にΔXだけ移動す
る。
【0027】以上のように励磁する相と励磁磁極を順次
切替えていくこと(例えばN極を磁極端3a→3f→3
d→3b→3e→3c→3aと切替える)により出力軸
8はΔXづつ左方向に移動する。
【0028】このように本実施例のリニアモータにおい
ては、ステータ2の周方向に隣合う各相の磁極3をステ
ータ2の軸方向にΔXずれて配置したことで出力軸8を
ステータ2の軸方向に設けた磁極3のピッチXよりも細
かい移動を出力軸8の軸方向にさせることができる。
又、各相の磁極3を軸方向にΔXずれて設けたことで磁
極3を出力軸8の移動ピッチに対して小さくする必要が
ないために磁束の大きさは変わらずトルクが落ちること
はない。
【0029】なお、本発明は上記実施例に限定されるこ
とはなく、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で以下のよ
うにしてもよい。 (1)上記実施例では3相の励磁コイルを用いたが、2
相以上の複数相の励磁コイルとしてもよい。又、図5に
示すように各磁極毎に巻着してもよい。
【0030】(2)上記実施例ではロータの周方向の着
磁は円周の1/2ずつで行われているが、円周を複数に
分割してS極とN極を交互に着磁してもよい。又、図6
に示すように円周全てをS極(又はN極)に着磁しても
よい。
【0031】(3)上記実施例ではロータとして円筒状
のものを用いたが、円筒以外のもの(例えば外周が六角
形状の筒)を用いてもよい。 (4)上記実施例ではロータに円盤形状の複数の永久磁
石を用いたが、円筒状の永久磁石で一括形成してもよ
い。
【0032】
【発明の効果】以上詳述したように本発明のリニアモー
タによれば、ステータの内周面に設けた周方向に隣合う
各相の磁極が軸方向にずれて配置されたことで、トルク
を落とすことなく出力軸の軸方向の移動ピッチを微細化
することができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す縦断面図である。
【図2】本発明の実施例を示す横断面図である。
【図3】ロータの右移動の作用を示す縦断面図である。
【図4】ロータの左移動の作用を示す縦断面図である。
【図5】別例のリニアモータを示す縦断面図である。
【図6】別例のロータを示す斜視図である。
【符号の説明】
1…リニアモータ、2…ステータ、3…磁極、4…励磁
コイル、8…出力軸、9…ロータ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内周面に、周方向に対して所定間隔をおい
    て配設した各相の磁極を備えた筒状のステータと、 外周面に軸方向に沿って磁石のS極とN極を交互に設け
    たロータと前記ロータを支持する出力軸とを有するリニ
    アモータにおいて、 前記ステータの周方向に隣合う各相の磁極を互いに軸方
    向に対してずらして配設したリニアモータ。
JP793693A 1993-01-20 1993-01-20 リニアモータ Pending JPH06225513A (ja)

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JP793693A JPH06225513A (ja) 1993-01-20 1993-01-20 リニアモータ

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JP793693A JPH06225513A (ja) 1993-01-20 1993-01-20 リニアモータ

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