JPH0865998A - リニア・ロータリ複合型ステッピングモータ - Google Patents

リニア・ロータリ複合型ステッピングモータ

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JPH0865998A
JPH0865998A JP6198082A JP19808294A JPH0865998A JP H0865998 A JPH0865998 A JP H0865998A JP 6198082 A JP6198082 A JP 6198082A JP 19808294 A JP19808294 A JP 19808294A JP H0865998 A JPH0865998 A JP H0865998A
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salient pole
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Hirobumi Satomi
博文 里見
Takao Iwasa
孝夫 岩佐
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Oriental Motor Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 移動子のリニアモータ部とロータリモータ部
の割合を任意に設定でき、かつ固定子鉄板と移動子鉄心
とを共通化する。 【構成】 複数個の突極11,12,13……で、その
内周面に、軸21方向に複数個の第1の固定子小歯24
が形成された突極と、円周方向に複数個の第2の固定子
小歯25が形成された突極とを備えた固定子鉄心10を
有する固定子1と、該固定子1内に軸21方向に移動自
在で、しかも回動自在に支持され、その外周面に第1,
第2の固定子小歯24,25に対向して軸および円周方
向にそれぞれ等ピッチで複数個の第1、第2の移動子小
歯27,28が形成された第1、第2の移動子鉄心22
a,…22c,…を有する移動子2とを備え、固定子鉄
心10は、特定された前記突極の内周面に軸21方向に
第1の固定子小歯24が形成されるように、固定子鉄板
30を、所定角度で回転積層して、形成される。

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・ロータリ複合
型ステッピングモータに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種のモータとしては、米国特
許第5,093,596号公報(発明の名称:結合型リ
ニア・ロータリ直接駆動ステップモータ)に円筒状の3
相VR型リニアパルスモータ部分と、ハイブリッド型3
相ロータリステップモータ部分またはVR型3相ロータ
リステップモータ部分とを軸方向に並べて配置し、それ
ぞれ出力軸を共通にしてひとつのハウジング内に収容し
たものが開示されている。
【0003】しかしながら、これらは次のような欠点が
あった。
【0004】(1) 前記リニアモータ部とロータリモ
ータ部を軸方向にならべて配置するため、軸方向の長さ
が長くなる。
【0005】(2) 前記リニアモータ部の固定子は、
固定子鉄板とスペーサ鉄板とを交互に積層した構成とな
っており、固定子鉄心の製作にあたっては、2種類の鉄
板を交互に積層しなければならず、また、前記固定子鉄
板は各突極の先端部をひとつおきに曲げ加工しなければ
ならず、容易に固定子鉄心を製作することができない。
【0006】(3) 鉄板の種類として、前記ロータリ
モータ部の固定子鉄板と、リニアモータ部の固定子鉄板
およびスペーサ鉄板の3種類が必要になる。
【0007】(4) リニアモータ部の固定子と前記ロ
ータリモータ部の固定子の2個が必要であり、巻線・結
線作業を別々に行った後、前記2つの固定子を軸方向に
組み合わせる必要があるためモータ全体の組立作業性が
悪い。
【0008】このため、これらの欠点を解消するリニア
・ロータリ複合型ステッピングモータが、本発明者によ
ってすでに提案されており、次のように開示されてい
る。
【0009】すなわち、内側に向かって放射状に配設さ
れた複数個の突極であって、該突極は、その内周面に、
軸方向に複数個の第1の固定子小歯が形成された突極
と、円周方向に複数個の第2の固定子小歯が形成された
突極との2種類を備えた固定子鉄心を有する固定子と、
該固定子内に軸方向に移動自在で、しかも回転方向にも
回動自在に支持されるとともに、その外周面に前記第
1,第2の固定子小歯に対向して軸方向および円周方向
にそれぞれ等ピッチで複数個の移動子小歯が形成された
移動子鉄心を有する移動子とを備えてなるリニア・ロー
タリ複合型ステッピングモータであり、更に次のとおり
である。
【0010】前記固定子鉄心は、前記突極の内周面に軸
方向に前記第1の固定子小歯を形成させるために、該小
歯の歯先部を形成する突極部と歯底部を形成する突極部
とが所定配置された固定子鉄板を、相数、突極数および
前記所定配置で決まる所定角度で回転積層することによ
り形成されるようにしている。(特願平5ー290176号)
【0011】
【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・ロータリ複合型ステッピングモータの場
合、次のような問題点があった。
【0012】(1) 移動子鉄心の外周面には、前記第
1、第2の固定子小歯に対向して軸方向および円周方向
にそれぞれ等ピッチで複数個の移動子小歯が形成される
構成のため、前記移動子鉄心を2種類の移動子鉄板の積
層以外の方法、例えば切削加工などの機械加工で製作し
ようとした場合には加工が難しい。
【0013】(2) 移動子鉄心の軸方向の長さをリニ
アモータ部とロータリモータ部とに分けて考えた場合、
前記移動子小歯は軸方向および円周方向に均等に配設さ
れているため、ほぼ同じ長さに設定されていることにな
る。すなわち、移動子のリニアモータ部とロータリモー
タ部の割合を任意に設定できない。
【0014】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、前記固定子鉄板を共通
化できるとともに、移動子のリニアモータ部とロータリ
モータ部の割合を任意に設定でき、かつモータ全体の組
立作業性の優れたリニア・ロータリ複合型ステッピング
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】前記目的を解決するため
の本発明の構成は、内側に向かって放射状に配設された
複数個の突極であって、該突極は、その内周面に、軸方
向に複数個の第1の固定子小歯が形成された突極と、円
周方向に複数個の第2の固定子小歯が形成された突極と
の2種類を備えた固定子鉄心を有する固定子と、該固定
子内に軸により、軸方向に移動自在で、しかも回転方向
にも回動自在に支持されるとともに、軸方向に配設され
た複数個の移動子鉄心であって、その外周面に、前記第
1の固定子小歯に対向して軸方向に等ピッチで複数個の
第1の移動子小歯が形成された第1の移動子鉄心と、前
記第2の固定子小歯に対向して円周方向に等ピッチで複
数個の第2の移動子小歯が形成された第2の移動子鉄心
との2種類を有する移動子とを備えてなるリニア・ロー
タリ複合型ステッピングモータであり、更に次のとおり
である。
【0016】(1) 前記固定子鉄心は、リニアモータ
部の相数をmとするとき、該固定子鉄心を構成している
固定子鉄板であって平面座標軸を基準としてみた場合、
突極先端部形状が異なるcm種類の鉄板を順番に繰り返
して積層することにより、軸方向には歯ピッチcmt0
の第1の固定子小歯が形成されるとともに、前記第1の
固定子小歯が形成されるckm個の固定子突極間では、
ある突極の前記第1の固定子小歯を基準とした場合、他
の前記突極の前記第1の固定子小歯は移動子の移動方向
に(d/2m)cmt0 のずれが生じるcm個の前記突
極を1組とする突極組がk組形成されることを特徴とす
る。ただし、cはmが奇数のときはc=1、mが偶数の
ときはc=2であり、t0は鉄板の板厚、kは1以上の
整数、dは1≦d≦2m−1を満足する(cm−1)個
の互いに異なる整数とする。
【0017】(2) 前記固定子鉄心は、前記突極の内
周面に軸方向に前記第1の固定子小歯が形成されるよう
に、該小歯の歯先部を形成する突極部と歯底部を形成す
る突極部とが所定配置された固定子鉄板を、相数、突極
数および前記所定配置で決まる所定角度で回転積層する
ことにより形成されるとともに、同時に前記第2の固定
子小歯も前記所定角度で回転積層することにより、その
歯先部と歯底部がそれぞれ整列積層されることを特徴と
する。
【0018】(3) 前記固定子鉄心は、前記突極の内
周面に軸方向に前記第1の固定子小歯を形成させるため
に、打抜金型により前記鉄心を形成する鉄板を、該各突
極部の先端が、該鉄板の打ち抜きごとに所定の周期で、
前記第1の固定子小歯の歯先部または歯底部を形成する
ように、前記打抜金型に内蔵され、かつ前記各突極部ご
とに出没可能に設けられた可動パンチを、パンチ制御装
置により選択的に出没制御しながら打ち抜くとともに、
これを順次積層して形成されることを特徴とする。
【0019】(4) 前記(1)または(2)または
(3)において、mをリニア・ロータリモータのそれぞ
れの相数、kを1以上の整数とするとき、内側に向かっ
て等ピッチ角度で配設された2km個の前記突極を有
し、前記突極は軸方向に前記第1の固定子小歯が形成さ
れた突極と、円周方向に前記第2の固定子小歯が形成さ
れた突極とが交互に配置された固定子鉄心と、軸方向に
は前記第1の固定子小歯の歯ピッチに対応した歯ピッチ
で複数個の第1の移動子小歯が形成された第1の移動子
鉄心と、円周方向にはZr個の前記第2の移動子小歯が
形成された第2の移動子鉄心と、一対の前記第1、第2
の移動子鉄心の中間に挟持され、軸方向に着磁された永
久磁石とを備え、前記永久磁石によりN極およびS極に
磁化される前記第1および第2の移動子鉄心はそれぞれ
同数であるとともに、前記第2の移動子小歯の歯数Zr
は、次の関係を満足するように構成されたことを特徴と
する。
【0020】Zr=k(mb+a)、ただしbは1以上
の整数、aはmが偶数のとき1≦a<2mを満足する奇
数であり、mが奇数のとき1≦a<mまたはm<a<2
mを満足する整数とする。
【0021】(5) 前記(1)または(2)または
(3)において、前記移動子が、リニアモータ用として
の1個の前記第1の移動子鉄心と、ロータリモータ用と
しての1個の前記第2の移動子鉄心とを一体的に形成し
た移動子鉄心2組を一対の移動子鉄心とし、該一対の移
動子鉄心を対称的に前記軸に配設するとともに、該一対
の移動子鉄心間に挟持され軸方向に着磁された永久磁石
を配設してなることを特徴とする。
【0022】(6) 前記(1)または(2)または
(3)において、前記移動子が、リニアモータ用とし
て、2個の前記第1の移動子鉄心と、該第1の移動子鉄
心間に挟持され軸方向に着磁された永久磁石とを備え、
ロータリモータ用として、2個の前記第2の移動子鉄心
と、該第2の移動子鉄心間に挟持され軸方向に着磁され
た永久磁石とを備えるとともに、これらが前記軸に配設
されてなることを特徴とする。
【0023】(7) 前記(1)または(3)におい
て、mをリニアモータ部の相数、nをロータリモータ部
の相数とするとき、内側に向かって配設された2(m+
n)個の前記突極を有し、前記突極は軸方向に前記第1
の固定子小歯が形成された相隣り合う2個の突極よりな
る突極対がm組と、円周方向に前記第2の固定子小歯が
形成された相隣り合う2個の突極よりなる突極対がn組
とからなる固定子鉄心を有することを特徴とする。
【0024】
【作用】前記のように構成されたリニア・ロータリ複合
型ステッピングモータは、外周面に軸方向に等ピッチで
複数個の第1の移動子小歯が形成された第1の移動子鉄
心と、円周方向に等ピッチで第2の移動子小歯が形成さ
れた第2の移動子鉄心の2種類を有する構成、またはひ
とつの移動子鉄心に、軸方向に等ピッチで複数個の第1
の移動子小歯が形成された部分と、円周方向に等ピッチ
で複数個の第2の移動子小歯が形成された部分を軸方向
に配設した構成であるので、切削加工などの機械加工に
よる製作が容易になるとともに、前記2種類の移動子鉄
心の長さ、または前記2種類の部分の長さを任意に設定
することができる。換言すれば、移動子のリニアモータ
部とロータリモータ部の割合を任意に設定することがで
きる。
【0025】
【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・
ロータリ複合型ステッピングモータの一実施例を示す縦
断面図、図2および図3は、図1のそれぞれII−II線お
よびIII-III 線による横断面図である。
【0026】本実施例のステッピングモータは、相数
m、整数k、b、aの各数値が、m=5、k=1、b=
14、a=2、したがって突極数2km=10、移動子
の円周方向の小歯数Zr=k(mb+a)=72であ
る。
【0027】図1ないし図3において、固定子1の固定
子鉄心10に内側に向かって放射状に配設された10個
の突極11,12,13,14,15,16,17,1
8,19,20のうち、突極11,13,15,17,
19の内周面には軸方向に複数の第1の固定子小歯24
(歯先部24a,歯底部24b)が等ピッチで形成され
ており、突極12,14,16,18,20の内周面に
は円周方向に複数の第2の固定子小歯25(歯先部25
a,歯先部25b)が等ピッチで形成されている。ま
た、前記突極11,12,13,……20にはそれぞれ
固定子巻線W1,W2,W3,……W10が各別に巻回
されている。
【0028】固定子1は、エンドブラケット3と4によ
り、図示しないねじ等でねじ止めすることにより支持さ
れる。他方、固定子1内にある移動子2は、前記エンド
ブラケット3と4により、軸受5,6を介して軸方向に
移動自在に、そして回転方向にも回動自在に支持され
る。そして、該移動子2には、軸21上に、軸方向に等
ピッチで複数個の第1の移動子小歯27(歯先部27
a,歯先部27b)が形成されたリニアモータ用第1の
移動子鉄心22aと、円周方向に等ピッチでZr個の第
2の移動子小歯28(歯先部28a,歯先部28b)が
形成されたロータリモータ用第2の移動子鉄心22cと
が一体的に形成された鉄心と、同様に、他の前記第1、
第2移動子鉄心22bと22dとが一体的に形成された
鉄心とを一対とし、該一対の鉄心を対称的に配設、固着
するとともに、該一対の鉄心の中間に挟持され、かつ軸
方向に着磁されたリング状の永久磁石23が配設、固着
されている。
【0029】すなわち、前記第1の移動子鉄心22a,
22bの外周面には、前記第1の固定子小歯24に対向
して軸方向に等ピッチで、複数個の前記第1の移動子小
歯27(歯先部27a,歯先部27b)が形成されてお
り、前記第2の移動子鉄心22c,22dの外周面に
は、前記第2の固定子小歯25に対向して円周方向に等
ピッチで、Zr個の前記第2の移動子小歯28(歯先部
28a,歯先部28b)が形成されている。このため、
前記第1、第2の移動子鉄心22a,22cまたは他の
前記第1、第2の移動子鉄心22b,22dは、それぞ
れひとつの移動子鉄心に形成してもよいし、別個に形成
した鉄心を接着などにより一体的に形成してもよい。
【0030】図4は、移動子鉄心の前記第1、第2の移
動子鉄心22a,22bと22c,22dの外周面に形
成されている第1、第2の移動子小歯27と28の様子
(形状)を固定子1の側からみた展開図であり、ハッチ
ングのある部分が歯先部27aと28a、ハッチングの
ない部分が歯底部27bと28bを示す。前記第2の移
動子小歯28の円周方向の歯ピッチ角度τは、τ=(3
60/Zr)度であり、前記永久磁石23を挟んで対向
している2個の前記第2の移動子鉄心22cと22dと
の間では、円周方向に互いにτ/2ずらして組み合わせ
てある。
【0031】また、前記移動子2に配設された前記永久
磁石23の軸方向の長さは、図1から分かるように、前
記第1の移動子鉄心22aに配設された第1の移動子小
歯27と他の前記第1の移動子鉄心22bに配設された
第1の移動子小歯27とが互いに軸方向に歯ピッチτ0
の1/2ずれるように設定されている。すなわち、前記
第1の移動子鉄心22aに配設された第1の移動子小歯
27の歯先部27aが前記固定子小歯24の歯先部24
aと対向しているとき、他の前記第1の移動子鉄心22
bに配設された前記第1の移動子小歯27の歯先部27
aは前記固定子小歯24の歯底部24bと対向してい
る。
【0032】図5は、移動子2の鉄心の形状を示す斜視
図である。すなわち、円周方向に前記第2の移動子小歯
28が形成された前記第2の移動子鉄心22c,22d
と軸方向に前記第1の移動子小歯27が形成された前記
第1の移動子鉄心22a,22bとが軸方向に配設され
ている。
【0033】図6は、移動子2の鉄心の他の例を示す縦
断面図である。図6において、軸方向に複数個の前記第
1の移動子小歯27がそれぞれ形成された2個の前記第
1の移動子鉄心22a,22bと、前記2個の第1の移
動子鉄心22a,22b間に挟持され、軸方向に着磁さ
れた永久磁石23aとでリニアモータ用移動子部を構成
するとともに、円周方向に複数個の前記第2の移動子小
歯28がそれぞれ形成された2個の前記第2の移動子鉄
心22c,22dと、前記2個の第2の移動子鉄心22
c,22d間に挟持され、軸方向に着磁された永久磁石
23bとでロータリモータ用移動子部を構成している。
そして前記リニアモータ用移動子部とロータリモータ用
移動子部は、前記軸21上に配設、固着されるととも
に、非磁性材からなるスペーサ29を挟んで前記軸21
上に配設されている。
【0034】図7(a)および図7(b)は、前記固定
子鉄心10を形成する固定子鉄板30の一例を示したも
ので、図7(b)は図7(a)のA部の拡大図である。
図7(a)において、固定子鉄板30の突極部P5とP
9とは内半径寸法の小さい突極部であり、軸方向の第1
の固定子小歯24の歯先部24aを形成する突極部であ
る。また、突極部P1とP3とP7とは、内半径寸法の
大きい突極部であり、軸方向の第1の固定子小歯24の
歯底部24bを形成する突極部である。突極部P2,P
4,P6,P8,P10は円周方向の第2の固定子小歯
25を形成する突極部であり、該各突極部P2,P4,
P6,P8,P10の中心線は円周方向に(360/k
m)度、すなわち72度の等ピッチで配設され、そして
該各突極部にはそれぞれ6枚の第2の固定子小歯25
が、各突極部の中心線に対して対称的に配設されてい
る。
【0035】図8は、前記固定子鉄板30を、1枚ごと
に前記突極部P2,P4,P6,P8,P10の等ピッ
チ角度(72度)の2倍、すなわち144度ずつ回転し
ながら積層したときに形成される突極11,12,1
3,……20の第1および第2の固定子小歯24,25
の様子(形状)を移動子2側からみた展開図である。ハ
ッチングのある部分が歯先部24aおよび25a、ハッ
チングのない部分が歯底部24b,25bを示す。
【0036】ところで、前記移動子2の前記第2の移動
子鉄心22c,22dの円周方向の移動子小歯数Zr
が、Zr=k(mb+a)、ただしbは1以上の整数、
aは、mが偶数のとき1≦a<2mを満足する奇数であ
り、mが奇数のとき1≦a<mまたはm<a<2mを満
足する整数とするという条件を満足する場合には、円周
方向に第2の固定子小歯25を有する固定子鉄板30の
突極部P2,P4,P6,P8,P10は、前記のよう
に均等配置できるため、72度の整数倍の角度で回転積
層が可能となる。
【0037】そして、突極12の第2の固定子小歯25
が円周方向の移動子小歯26と丁度対向しているとき、
突極14の第2の固定子小歯25は移動子小歯26に対
し歯ピッチτの2/5ずれており、突極16の第2の固
定子小歯25は歯ピッチτの4/5ずれており、突極1
8の第2の固定子小歯25は歯ピッチτの6/5すなわ
ち1/5ずれており、突極20の第2の固定子小歯25
は歯ピッチτの8/5すなわち3/5ずれている。した
がって、図9のように固定子巻線W2をA相、固定子巻
線W8をB相、固定子巻線W4をC相、固定子巻線W1
0をD相、固定子巻線W6をE相とすることにより、基
本ステップ角は歯ピッチτの1/10度、すなわち0.
5度のロータリ5相ステッピングモータを構成できる。
【0038】また、前記固定子鉄板30の厚さをt0
し、該鉄板30を前記のように144度で回転積層する
ことにより、図8のとおり、各固定子突極11,13,
15,17,19には軸方向の歯ピッチがm・t0 すな
わち5t0 、歯先部24aの歯厚が2t0 の軸方向の第
1の固定子小歯24が形成される。しかも突極11を基
準にしたとき、突極13の該第1の固定子小歯24のず
れは歯ピッチの2/5、突極15の該小歯24のずれは
歯ピッチの4/5、突極17の該小歯24のずれは歯ピ
ッチの6/5すなわち1/5、突極19の該小歯24の
ずれは歯ピッチの8/5すなわち3/5である。したが
って、図9のように固定子巻線W1をA相、固定子巻線
W7をB相、固定子巻線W3をC相、固定子巻線W9を
D相、固定子巻線W5をE相とすることにより、基本移
動量t0 /2のリニア5相ステッピングモータを構成で
きる。
【0039】したがって、リニア・ロータリ複合型5相
ステッピングモータが構成でき、それぞれを個別に駆動
制御することができる。
【0040】また、前記固定子鉄心10は、前記固定子
鉄板30を144度回転積層する代りに、次のようにし
て形成することもできる。すなわち、図10(a)〜
(e)は、前記固定子鉄心10の軸方向に第1の固定子
小歯24が形成される突極部P1,P3,P5,P7,
P9を有する固定子鉄板30a,30b,30c,30
d,30eの例を示したものである。ここで、突極部P
2,P4,P6,P8,P10には、それぞれ円周方向
に第2の固定子小歯25が形成されている。図10
(a)〜(e)において、固定子鉄板30a,30b,
……30eの前記各突極部P1,P3,P5,P7,P
9の先端は、図示しない打抜金型に内蔵され、かつ前記
各突極部P1,P3,……P9ごとに出没可能に設けら
れた可動パンチにより、鉄板の打ち抜きごとに図10の
(a),(b),(c),(d),(e),(a),
(b),(c)……に示す形状になるよう、周期的に繰
返す順序に従って打ち抜かれ、前記各突極部P1,P
3,……P9の先端に、前記第1の固定子小歯24の歯
先部24aまたは歯底部24bを形成する。
【0041】図10(a)に示す固定子鉄板30aは、
その突極部P5,P9に関係する可動パンチ5,9を不
作動状態とし、他の突極部P1,P3,P7に関係する
可動パンチ1,3,7を作動状態として打ち抜かれた場
合であり、突極部P5,P9の先端に歯先部24aを形
成するもので、突極部P1,P3,P7の先端に歯底部
24bを形成するものである。
【0042】図10(b)に示す固定子鉄板30bは、
その突極部P1,P5に関係する可動パンチ1,5を不
作動状態とし、他の突極部P3,P7,P9に関係する
可動パンチ3,7,9を作動状態として打ち抜かれた場
合であり、突極部P1,P5の先端に歯先部24aを形
成するもので、突極部P3,P7,P9の先端に歯底部
24bを形成するものである。
【0043】以下、同様にして、図10(c)、図10
(d)、図10(e)に示す固定子鉄板30c、30
d、30eは、同図のとおり、それぞれの突極部P1,
P3,……P9に関係する可動パンチ1,3,……9を
選択的に不作動状態または作動状態として打ち抜かれ、
それぞれの突極部P1,P3,……P9の先端に、所定
の歯先部24aまたは歯底部24bを形成する。
【0044】従って、前記固定子鉄心10を形成すると
きには、打ち抜かれた前記固定子鉄板30a,30b,
30c,30d,30eの順に積層することにより、1
ピッチ分の第1の固定子小歯24を各突極部P1,P
3,……P9の先端に形成することができる。
【0045】次いで、図11ないし図13は、前記固定
子鉄板10を形成するため、前記固定子鉄板30a,3
0b,30c,30d,30eを打抜金型で打ち抜き、
それを順次積層する手順を説明する。
【0046】図11は、打抜金型の可動パンチを制御す
る構成図である。同図において、前記固定子鉄心10を
形成する固定子鉄板30の前記各突極部P1,P2,P
5……P9の先端に、前記第1の固定子小歯24の歯先
部24aまたは歯底部24bを形成するように、打抜金
型31に内蔵され、かつ前記各突極部P1,P3,P5
……P9ごとに出没可能、すなわち突出、復帰可能に設
けられた可動パンチ1,3,5,……9が、パンチ制御
装置32により、図12に示す順番で選択的に各ソレノ
イドを駆動して、出没制御される。なお、32aは接続
電線である。
【0047】図12は、各固定子鉄板30a,30b,
30c,30d,30eの打ち抜き積層する順番と、前
記可動パンチ1,3,5,……9の制御状態との関係を
示す図表であり、同図の各可動パンチ1,3,5,……
9の作動について、●印は歯底部24bを形成するため
のパンチ作動状態(出)を示し、○印は歯先部24aを
形成するためのパンチ不作動状態(没)を示す。
【0048】図13は、前記各可動パンチ1,3,5,
……9のうちのひとつである可動パンチ33の制御状態
を分かりやすく示すための説明図であり、図13(a)
はその作動状態(出)、図13(b)はその不作動状態
(没)を示す。図13において、可動パンチ33は、前
記打抜金型31内に同図で上下方向に移動可能に配設さ
れるとともに、その上面にカム33aが形成されてお
り、ソレノイド34の附勢により同図で右方向に駆動さ
れるカム部材35と当接している。
【0049】前記パンチ制御装置32からON信号が、
前記ソレノイド34に入力されると、該ソレノイド34
は附勢されて前記カム部材35を右方向に駆動する。前
記カム部材35の駆動により、該カム部材35と前記可
動パンチ33のカム33aのそれぞれ山同士が当接する
と、該可動パンチ33は前記打抜金型31の面から突出
して、図13(a)に示す作動状態になる。
【0050】また、前記パンチ制御装置からOFF信号
が前記ソレノイド34に入力されると、該ソレノイド3
4は消勢されて、前記カム部材35は図示しない復帰手
段により、左方向に復帰する。前記カム部材35の復帰
により、両カムの山同士が外れ、該可動パンチ33は図
示しない復帰手段により、前記打抜金型31の面から引
き込んで、図13(b)に示す不作動状態になる。
【0051】前記固定子鉄心10は、以上のようにし
て、打ち抜かれた各固定子鉄板30a,30b,30
c,30d,30eを、図12に示す積層順番に従っ
て、順次積層し形成することができる。
【0052】次に、本発明のリニア・ロータリ複合型ス
テッピングモータの他の実施例で、前記固定子鉄心10
を形成する固定子鉄板40の一例を図14に示す。図1
4において、該固定子鉄板40は、リニアモータ部の相
数m=2、ロータリモータ部の相数n=2であり、2
(m+n)=8個の突極部P41,P42,P43,…
…P48が45度の等ピッチ角度で配設されている。
【0053】該固定子鉄板40において、前記突極部P
41とP42、P45とP46とは、それぞれ対をなす
突極部であって、円周方向に第2の固定子小歯25が形
成された突極部を形成し、前記突極部P43とP44、
P47とP48はそれぞれ対をなす突極部であって、軸
方向に第1の固定子小歯24が形成された突極部を形成
する。突極部P41とP42に形成された第2の固定子
小歯25の中心のなす角度は46.8度であり、突極部
P42とP45に形成された第2の固定子小歯25の中
心のなす角度は131.4度である。また突極部P45
とP46に形成された第2の固定子小歯25の中心のな
す角度は46.8度である。また、図示していない第2
の移動子鉄心の周方向に配設された移動子小歯数Zrは
50である。
【0054】したがって、突極部P41の第2の固定子
小歯25と移動子2の第2の移動子鉄心の小歯28とが
ちょうど対向しているとすると、突極部P42の小歯2
5と第2の移動子鉄心の小歯28とは歯ピッチ(7.2
度)の2/4ずれており、突極部P41とP42とに巻
回された固定子巻線に通電したとき、互いに異極性とな
るように結線して一相を構成することができる。また、
突極部P45の小歯25と第2の移動子鉄心の小歯28
とは歯ピッチの1/4ずれており、突極部P46の小歯
25と第2の移動子鉄心のの小歯28とは歯ピッチの3
/4ずれており、突極部P45とP46の小歯25の間
のずれは歯ピッチの2/4となっている。したがって、
突極部P45とP46とに巻回された固定子巻線に通電
したとき、互いに異極性となるように結線して一相を構
成し、移動子の構成を図1、図4のようにすることによ
り基本ステップ角1.8度の2相ハイブリッド型ロータ
リステッピングモータを構成できる。
【0055】図15は、前記固定子鉄板40の突極部P
43,P44,P47,P48の先端部を、該固定子鉄
板40の打ち抜き時に周期的に歯先部24aを形成する
突極部または歯先部24bを形成する突極部となるよう
に、打抜金型に内蔵された前記各突極部P43,P4
4,P47,P48に対応する可動パンチを、パンチと
して作動する状態またはパンチとして作動しない状態と
なるように、パンチ制御装置32により、制御しながら
打ち抜き積層したときに形成される突極41,42,4
3,……48の第1,第2の固定子小歯24,25の様
子(形状)を移動子2側からみたものである。
【0056】ハッチングのある部分がそれぞれの歯先部
24aおよび25a、ハッチングのない部分がそれぞれ
の歯底部24bおよび25bを示す。前記固定子鉄板4
0の厚さをt0 とし、前記のように積層することによ
り、各固定子突極43,44,47,48には軸方向に
歯ピッチが2mt0 すなわち4t0 、歯厚が2t0 の軸
方向の第1の固定子小歯24が形成される。しかも、突
極43を基準としたとき、突極44の該小歯24のずれ
は歯ピッチの2/4、突極47の該小歯のずれは1/
4、突極48の該小歯24のずれは歯ピッチの3/4で
ある。したがって、図16のように固定子巻線W41,
W42,W43,……W48を結線することにより、基
本移動量t0 の2相ハイブリッド型リニアステッピング
モータを構成できる。
【0057】前記のとおり、本実施例において2相リニ
ア・ロータリ複合型ステッピングモータを構成すること
ができる。そして、前記のように隣接する突極41,4
2;43,44;45,46;47,48でそれぞれ1
相を構成することにより、各相の磁気回路を独立させる
ことが可能となると同時に、リニアモータ部とロータリ
モータ部の磁気回路も互いに独立させることができ、相
巻線間の結合を小さくすることができる。
【0058】前記2つの実施例はハイブリッド型ステッ
ピングモータについてであるが、本発明はVR型ステッ
ピングモータについても同様に実施することが可能であ
る。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。
【0059】
【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・ロータリ複合型ステッピングモータによれ
ば、請求項1、2、4、5、6については、その固定子
鉄心は、前記突極の内周面に軸方向に前記第1の固定子
小歯が形成されるように、該小歯の歯先部を形成する突
極部と歯底部を形成する突極部とが所定配置された固定
子鉄板を、相数、突極数および前記所定配置で決まる所
定角度で回転積層することにより形成されるとともに、
同時に前記第2の固定子小歯も前記所定角度で回転積層
することにより、その歯先部と歯底部がそれぞれ整列積
層されるので、前記固定子鉄板と移動子鉄心とを共通化
できるとともに、移動子のリニアモータ部とロータリモ
ータ部の割合を任意に設定できる。
【0060】また、請求項1、3、4、5、6、7につ
いては、その固定子鉄心は、前記突極の内周面に軸方向
に前記第1の固定子小歯を形成させるために、打抜金型
により前記鉄心を形成する鉄板を、該各突極部の先端
が、該鉄板の打ち抜きごとに所定の周期で、前記第1の
固定子小歯の歯先部または歯底部を形成するように、前
記打抜金型に内蔵され、かつ前記各突極部ごとに出没可
能に設けられた可動パンチを、パンチ制御装置により選
択的に出没制御しながら打ち抜くとともに、これを順次
積層して形成されるので、前記固定子鉄板と移動子鉄心
とを共通化できるとともに、移動子のリニアモータ部と
ロータリモータ部の割合を任意に設定できる。請求項1
については、固定子鉄心の製造方法について述べたもの
であり、cm種類の固定子鉄板を順番に繰り返して積層
することによりリニアモータ部用の前記第1の固定子小
歯が形成できる。この場合、cm種類の固定子鉄板の製
造方法は特に限定はなく、別々の金型にて打ち抜いたも
のを順番に積層しても良い。
【0061】そのため、全請求項について、前記ステッ
ピングモータ全体の組立作業性が向上するという効果を
奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のリニア・ロータリ複合型ステッピング
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】図1のIII-III 線による横断面図である。
【図4】移動子の外周面に形成された第1、第2の移動
子小歯を固定子側から見た展開図である。
【図5】移動子の鉄心の形状を示す斜視図である。
【図6】移動子鉄心の他の例を示す縦断面図である。
【図7】固定子鉄心を形成する固定子鉄板の図で、図7
(a)はその平面図、図7(b)は図7(a)のなかの
A部の拡大図である。
【図8】図7の固定子鉄板を144度回転積層したと
き、または図10の固定子鉄板を図12に示す積層順番
で順次積層したときに形成される第1,第2の固定子小
歯を移動子側から見た展開図である。
【図9】図8における5相リニア・ロータリ複合型ステ
ッピングモータの固定子巻線の結線図である。
【図10】固定子鉄心を形成する各固定子鉄板の平面図
で、図10(a),図10(b),図10(c),図1
0(d)および図10(e)は、各突極部の先端に、固
定子小歯を形成する歯先部または歯底部が形成された例
を示す図である。
【図11】固定子鉄板の打抜金型に内蔵される可動パン
チを制御する構成図である。
【図12】図11の制御に使用される固定子鉄板の打ち
抜き積層順番と、各可動パンチの制御状態との関係を示
す図表である。
【図13】打抜金型に内蔵される可動パンチの制御状態
を示す説明図で、図13(a)はその作動状態図、図1
3(b)はその不作動状態図である。
【図14】本発明の他の実施例を示す、固定子鉄心を形
成する固定子鉄板の平面図である。
【図15】図14の固定子鉄板を、各突極部ごとに可動
パンチが内蔵された打抜金型により、可動パンチを出没
制御しながら所定の順番で打ち抜き、積層したときに形
成される第1,第2の固定子小歯を移動子側から見た展
開図である。
【図16】図15における2相リニア・ロータリ複合型
ステッピングモータの固定子巻線の結線図である。
【符号の説明】
1 固定子 2 移動子 10 固定子鉄心 11,12,13,……20,41,42,43,……
48 突極 21 軸 22a,22b 第1の移動子鉄心 22c,22d 第2の移動子鉄心 23,23a,23b 永久磁石 24 第1の固定子小歯 24a,25a,27a,28a 歯先部 24b,25b,27b,28b 歯底部 25 第2の固定子小歯 27 第1の移動子小歯 28 第2の移動子小歯 30,30a,30b,……30e,40 固定子鉄板 P11,P12,P13,……P20,P41,P4
2,P43,……P48突極部 W1,W2,W3,……W10 固定子巻線

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内側に向かって放射状に配設された複数
    個の突極であって、該突極は、その内周面に、軸方向に
    複数個の第1の固定子小歯が形成された突極と、円周方
    向に複数個の第2の固定子小歯が形成された突極との2
    種類を備えた固定子鉄心を有する固定子と、該固定子内
    に軸により、軸方向に移動自在で、しかも回転方向にも
    回動自在に支持されるとともに、軸方向に配設された複
    数個の移動子鉄心であって、その外周面に、前記第1の
    固定子小歯に対向して軸方向に等ピッチで複数個の第1
    の移動子小歯が形成された第1の移動子鉄心と、前記第
    2の固定子小歯に対向して円周方向に等ピッチで複数個
    の第2の移動子小歯が形成された第2の移動子鉄心との
    2種類を有する移動子とを備えてなり、 前記固定子鉄心は、リニアモータ部の相数をmとすると
    き、該固定子鉄心を構成している固定子鉄板であって平
    面座標軸を基準としてみた場合、突極先端部形状が異な
    るcm種類の鉄板を順番に繰り返して積層することによ
    り、軸方向には歯ピッチcmt0 の第1の固定子小歯が
    形成されるとともに、前記第1の固定子小歯が形成され
    るckm個の固定子突極間では、ある突極の前記第1の
    固定子小歯を基準とした場合、他の前記突極の前記第1
    の固定子小歯は移動子の移動方向に(d/2m)cmt
    0 のずれが生じるcm個の前記突極を1組とする突極組
    がk組形成されることを特徴とするリニア・ロータリ複
    合型ステッピングモータ。ただし、cはmが奇数のとき
    はc=1、mが偶数のときはc=2であり、t0は鉄板
    の板厚、kは1以上の整数、dは1≦d≦2m−1を満
    足する(cm−1)個の互いに異なる整数とする
  2. 【請求項2】 内側に向かって放射状に配設された複数
    個の突極であって、該突極は、その内周面に、軸方向に
    複数個の第1の固定子小歯が形成された突極と、円周方
    向に複数個の第2の固定子小歯が形成された突極との2
    種類を備えた固定子鉄心を有する固定子と、該固定子内
    に軸により、軸方向に移動自在で、しかも回転方向にも
    回動自在に支持されるとともに、軸方向に配設された複
    数個の移動子鉄心であって、その外周面に、前記第1の
    固定子小歯に対向して軸方向に等ピッチで複数個の第1
    の移動子小歯が形成された第1の移動子鉄心と、前記第
    2の固定子小歯に対向して円周方向に等ピッチで複数個
    の第2の移動子小歯が形成された第2の移動子鉄心との
    2種類を有する移動子とを備えてなり、 前記固定子鉄心は、前記突極の内周面に軸方向に前記第
    1の固定子小歯が形成されるように、該小歯の歯先部を
    形成する突極部と歯底部を形成する突極部とが所定配置
    された固定子鉄板を、相数、突極数および前記所定配置
    で決まる所定角度で回転積層することにより形成される
    とともに、同時に前記第2の固定子小歯も前記所定角度
    で回転積層することにより、その歯先部と歯底部がそれ
    ぞれ整列積層されることを特徴とするリニア・ロータリ
    複合型ステッピングモータ。
  3. 【請求項3】 内側に向かって放射状に配設された複数
    個の突極であって、該突極は、その内周面に、軸方向に
    複数個の第1の固定子小歯が形成された突極と、円周方
    向に複数個の第2の固定子小歯が形成された突極との2
    種類を備えた固定子鉄心を有する固定子と、該固定子内
    に軸により、軸方向に移動自在で、しかも回転方向にも
    回動自在に支持されるとともに、軸方向に配設された複
    数個の移動子鉄心であって、その外周面に、前記第1の
    固定子小歯に対向して軸方向に等ピッチで複数個の第1
    の移動子小歯が形成された第1の移動子鉄心と、前記第
    2の固定子小歯に対向して円周方向に等ピッチで複数個
    の第2の移動子小歯が形成された第2の移動子鉄心との
    2種類を有する移動子とを備えてなり、 前記固定子鉄心は、前記突極の内周面に軸方向に前記第
    1の固定子小歯を形成させるために、打抜金型により前
    記鉄心を形成する鉄板を、該各突極部の先端が、該鉄板
    の打ち抜きごとに所定の周期で、前記第1の固定子小歯
    の歯先部または歯底部を形成するように、前記打抜金型
    に内蔵され、かつ前記各突極部ごとに出没可能に設けら
    れた可動パンチを、パンチ制御装置により選択的に出没
    制御しながら打ち抜くとともに、これを順次積層して形
    成されることを特徴とするリニア・ロータリ複合型ステ
    ッピングモータ。
  4. 【請求項4】 mをリニア・ロータリモータのそれぞれ
    の相数、kを1以上の整数とするとき、内側に向かって
    等ピッチ角度で配設された2km個の前記突極を有し、
    前記突極は軸方向に前記第1の固定子小歯が形成された
    突極と、円周方向に前記第2の固定子小歯が形成された
    突極とが交互に配置された固定子鉄心と、軸方向には前
    記第1の固定子小歯の歯ピッチに対応した歯ピッチで複
    数個の第1の移動子小歯が形成された第1の移動子鉄心
    と、円周方向にはZr個の前記第2の移動子小歯が形成
    された第2の移動子鉄心と、一対の前記第1、第2の移
    動子鉄心の中間に挟持され、軸方向に着磁された永久磁
    石とを備え、前記永久磁石によりN極およびS極に磁化
    される前記第1および第2の移動子鉄心はそれぞれ同数
    であるとともに、前記第2の移動子小歯の歯数Zrは、
    次の関係を満足するように構成されたことを特徴とする
    請求項1、または請求項2、または請求項3に記載のリ
    ニア・ロータリ複合型ステッピングモータ。 Zr=k(mb+a)、ただしbは1以上の整数、aは
    mが偶数のとき1≦a<2mを満足する奇数であり、m
    が奇数のとき1≦a<mまたはm<a<2mを満足する
    整数
  5. 【請求項5】 前記移動子が、リニアモータ用としての
    1個の前記第1の移動子鉄心と、ロータリモータ用とし
    ての1個の前記第2の移動子鉄心とを一体的に形成した
    移動子鉄心2組を一対の移動子鉄心とし、該一対の移動
    子鉄心を対称的に前記軸に配設するとともに、該一対の
    移動子鉄心間に挟持され軸方向に着磁された永久磁石を
    配設してなることを特徴とする請求項1、または請求項
    2、または請求項3に記載のリニア・ロータリ複合型ス
    テッピングモータ。
  6. 【請求項6】 前記移動子が、リニアモータ用として、
    2個の前記第1の移動子鉄心と、該第1の移動子鉄心間
    に挟持され軸方向に着磁された永久磁石とを備え、ロー
    タリモータ用として、2個の前記第2の移動子鉄心と、
    該第2の移動子鉄心間に挟持され軸方向に着磁された永
    久磁石とを備えるとともに、これらが前記軸に配設され
    てなることを特徴とする請求項1、または請求項2、ま
    たは請求項3に記載のリニア・ロータリ複合型ステッピ
    ングモータ。
  7. 【請求項7】 mをリニアモータ部の相数、nをロータ
    リモータ部の相数とするとき、内側に向かって配設され
    た2(m+n)個の前記突極を有し、前記突極は軸方向
    に前記第1の固定子小歯が形成された相隣り合う2個の
    突極よりなる突極対がm組と、円周方向に前記第2の固
    定子小歯が形成された相隣り合う2個の突極よりなる突
    極対がn組とからなる固定子鉄心を有することを特徴と
    する請求項1、または請求項3に記載のリニア・ロータ
    リ複合型ステッピングモータ。
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JP2010148340A (ja) * 2008-12-22 2010-07-01 Panasonic Electric Works Co Ltd アクチュエータ

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