KR0144109B1 - 선형-회전형 복합 스테핑 전동기 - Google Patents

선형-회전형 복합 스테핑 전동기

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KR0144109B1
KR0144109B1 KR1019940030398A KR19940030398A KR0144109B1 KR 0144109 B1 KR0144109 B1 KR 0144109B1 KR 1019940030398 A KR1019940030398 A KR 1019940030398A KR 19940030398 A KR19940030398 A KR 19940030398A KR 0144109 B1 KR0144109 B1 KR 0144109B1
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히로부미 사토미
타까오 이와사
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와까바야시 쇼오하치로
오리엔탈 모터 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명은 축방향의 길이가 길어짐이 없이 선형 스테핑 전동기부와 회전형 스테핑 전동기부의 고정자 철판 및 이동자 철심을 공통화한 선형-회전형 복합 스테핑 전동기를 제공하려는 것이다. 본 발명에 따른 선형-회전형 복합 스테핑 전동기는 복수개의 돌출극(11),(12),(13).., 즉 그 내주면에 축(21)방향으로 복수개의 작은 제1고정자 치형(24)이 형성된 돌출극 및 원주방향으로 복수개의 작은 제2고정자 치형(25)이 형성된 돌출극을 구비한 고정자 철심(10)을 갖는 고정자(1)와, 축(21)방향으로의 이동과 회전운동이 가능하도록 지지되며 그 외주면에 상기 제1, 제2고정자 치형(24),(25)에 대향하여 축 및 원주방향으로 각각 동일 피치로서 복수개의 작은 이동자 치형(26)이 형성된 이동자 철심(22a),(22b)을 갖는 이동자(2)를 상기 고정자(1)내에 구비하고 있다. 고정자 철심(10)은 특정된 상기 돌출극의 내부면에 축(21)방향으로 제1고정자 치형(24)이 형성되도록 고정자 철판(30)을 일정한 각도로 회전 척층시킴으로써 형성된다.

Description

선형-회전형 복합 스테핑 전동기
제1도는 본 발명에 따른 제1실시예의 횡단면도.
제2도는 제1도의 선Ⅱ-Ⅱ를 따라 도시한 종단면도.
제3도는 이동자의 외주면에 형성된 작은 치형을 고정자 쪽에서 본 전개도.
제4도는 본 발명에 따른 제2실시예의 종단면도.
제5도는 제4도의 선Ⅴ-Ⅴ를 따라 도시한 횡단면도.
제6도는 제4도의 선Ⅵ-Ⅵ를 따라 도시한 횡단면도.
제7도는 이동자의 외주면에 형성된 제1이동자 및 제2이동자의 작은 치형을 고정자 쪽에서 본 전개도.
제8도는 이동자의 철심 형상을 나타낸 사시도.
제9도는 이동자의 철심 형상을 나타낸 종단면도.
제10도는 본 발명의 제3실시예를 나타낸 도면으로서 본 발명에 따른 선형-회전형 복합 스테핑 전동기의 고정자 철심을 형성하는 고정자 철판을 나타내고 있으며, 제10도(a)는 그 평면도, 제10도(b)는 제10도(a)중의 A부분에 대한 확대도.
제11도는 제10도의 고정자 철판을 144도 회전시켜 적층했을 때, 또는 제13도의 고정자 철판을 제15도에 도신한 적층 순서대로 순차적층하였을 때 형성되는 소형의 제1 및 제2고정자 치형을 이동자 쪽에서 본 전개도.
제12도는 제11도에 있어서의 5상 선형-회전형 복합 스테핑 전동기의 고정자 권선의 결선도.
제13도는 고정자 철심을 형성하는 각 고정자 철판의 평면도이며, 제13(a),제13도(b),제13도(c),제13도(d) 및 제13도(e)는 고정자 치형을 형성하는 치형상부 또는 치형 바닥이 각 돌출극부의 선단에 형성된 예를 나타낸 도면.
제14도는 고정자 철판의 타발금형에 내장되는 가동펀치를 제어하는 구성도.
제15도는 제14도의 제어에 사용되는 고정자 철판의 타발적층 순서와 가동 펀치의 제어상태와의 관계를 나타내는 도표.
제16도는 타발금형에 내장되는 가동펀치의 제어상태를 나타내는 설명도이며, 제16도(a)는 그 작동상태도, 제16도(b)는 비작동상태도.
제17도는 본 실시예의 다른 예를 나타내는 도면으로서, 고정자 철심을 형성하는 고정자 철판의 펑면도.
제18도는 제17도의 고정자 철판을 각 돌출극부 마다에 가동펀치가 내장된 타발금형에 의해 가동펀치를 출몰 제어하면서 소정의 순서로 타발하며 적층하였을 때 형성되는 소형의 제1 및 제2고정자 치형을 이동자쪽에서 본 전개도.
제19도는 제18도에 있어서의 2상 선형-회전형 복합 스테핑 전동기의 고정자 권선의 결선도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1,101 : 고정자 2,102 : 이동자
3,4,103,104 : 말단 브라켓 5,6,105,106 : 축받이
10,110 : 고정자 철심
11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,41,42,43,44,45,46,47,48,111,112,113,
114,115,116,117,118,119,120 : 돌출극
21,121 : 축 22a,22b : 자극 철심
23,123 : 영구자석 24,124 : 제1고정자 치형
25,125 : 제2고정자 치형
24a,25a,26a,124a,125a,127a,128a : 치형 상부
24b,25b,26b,26c,124b,125b,126b,127b,128b : 치형바닥
26,127,128 : 이동자 치형
30,30a,30b,30c,30d,30e,40 : 고정자 철판 34 : 솔레노이드
35 : 캠부재 122a,122b : 제1이동자 철심
122c,122d : 제2이동자 철심
본 발명은 선형-회전형 복합 스테핑 전동기에 관한 것이다.
본 발명의 관련분야에 있어서, 이런 류의 전동기로서는, 미합중국 특허 제5,093,596호(발명의 명칭:선형-회전형 복합 직접 구동식 스텝 전동기(Combined linear-rotary direct drive step motor)에 개시된 것을 들 수 있는데, 여기에서는 원통형상의 3상 VR형(가변 자기저항 타입) 선형 펄스 전동기 부분과, 하이 브리드 3상 회전형 스텝 전동기 부분 또는 VR 3상 회전형 스텝 전동기 부분이 축방향으로 나란히 배치되어 있으며, 각 출력축을 공통으로하여 하나의 하우징내에 수용되어 있다.
그러나, 상기의 전동기들은 다음과 같은 문제점을 가지고 있다.
첫째, 상기 선형 전동기 부분과 회전형 전동기 부분을 축방향으로 나란히 배치하기 때문에, 축 방향의 길이가 길어진다.
둘째, 상기 선형 전동기 부분의 고정자는 고정자 철판과 스페이서 철판을 교대로 적층한 구성으로 되어 있어서 고정자 철심을 제작할 때 2종류의 철판을 교대로 적층해야 하며, 상기 고정자 철판에서 각 돌출구의 선단부를 하나 걸러 하나씩 굽힙가공해야 하므로, 고정자 철심의 제작이 용이하지 않다.
셋째, 회전형 전동기 부분의 고정자 칠판, 선형 전동기 부분의 고정자 철판 및 스페이서 철판의 3종류 철판이 필요하다.
넷째, 선형 전동기 부분의 고정자와 회전형 전동기 부분의 고정자가 필요하고, 권선 결선작업을 별도로 행한후, 상기 2개의 고정자를 축방향으로 조합시킬 필요가 있기 때문에, 모터 전체의 조립작업성이 나쁘다.
다섯째, 이동자(mover)쪽에 영구자석이 내장되는 경우에는, 동축상에 2종류의 이동자 철심을 배치하여야 하기 때문에, 구성이 복잡하고 조립가공성이 나쁘다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것이며, 본 발명의 목적은 축방향의 길이는 길어지지 않으면서도 선형 전동기 부분 및 회전형 전동기 부분의 고정자 철판과 이동자 철심을 공통화할 수 있고 전동기 전체의 조립 작업성이 뛰어난 선형-회전형 복합 스테핑 전동기를 제공하는데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 선형-회전형 복합 스테핑 전동기는 내측을 향해 방사형으로 배설된 복수개의 돌출극(철극), 즉 그 내주면에 축방향으로 복수개의 제1고정자 치형이 형성된 돌츨극과 원주방향으로 복수개의 제2고정자 치형이 형성된 돌츨극을 구비한 고정자 철심을 갖는 고정자와, 축방향으로의 이동 및 회전방향으로의 이동이 자유롭게 지지됨과 동시에 그 외주면에 상기 제1 및 제2고정자 치형에 대향하여 축방향 및 원주방향으로 각각 동일 피치로 복수개의 이동자 치형이 형성된 이동자 철심을 갖는 이동자를 상기 고정자내에 구비하였다.
이하, 본 발명에 따른 선형-회전형 복합 스테핑 전동기에 대해서 상세히 설명하면 다음과 같다.
(1) 돌출극의 내주면에 축 방향으로 작은 제1고정자 치형을 형성하기 위해서 이 작은 치형의 상부를 형성하는 돌츨극부와 치형바닥을 형성하는 돌츨극부가 배치된 고정자 철판을 선형.회전형 스테핑 전동기의 개수, 돌츨극의 수 및 상기의 배치로서 결정되는 소정의 각도로 회전시켜서 적층함으로써 고정자 철심이 형성되는 것을 특징으로 한다.
(2) 돌출극의 내주면에 축방향으로 작은 제1고정자 치형을 형성하기 위해서 타발금형(打拔金型)에 의해 상기 철심을 형성하는 철판을 각 돌츨극부의 상부가 철판의 타발(打拔)시에 소정의 주기로 상기 제1고정자 치형의 상부 또는 바닥을 형성하도록 상기 타발금형에 내장시키고, 또한, 상기 각 돌츨극부 마다에 출몰가능하게 설치된 가동펀치를 펀치제어장치를 사용하여 선택적으로 출몰 제어하면서 타발시킴과 동시에, 순차적으로 적층함으로써 고정자 철심이 형성되는 것을 특징으로 한다.
(3) 상기 (1) 또는 (2)에 있어서, m을 선형.회전형 전동기의 각각의 개수, k를 1이상의 정수(整數)라 할 때, 안쪽을 향해 동일 피치 각도로 배치된 2km개의 돌출극을 가지며, 고정자 철심은 축방향으로 제1고정자 치형이 형성된 돌출극과 원주방향으로 제2고정자 치형이 형성된 돌출극을 교대로 배치하여 구성되어 있고, 이동자 철심에서는 원주방향으로 Zr개의 소형 이동자 치형이 형성되어 있으며, 상기 고정자 철심의 중간 또는 이동자 철심의 중간에 끼워져서 축방향으로 부착된 영구자석이 구비되어 있고, 상기 이동자의 원주방향의 치형개수 Zr은 다음의 관계를 만족하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
Zr = k(mb + a)
단, b는 1이상의 정수(整數), a는 m이 짝수일 때 1≤a≤2m을 만족하는 홀수이며, m이 홀수일 때 1≤a≤2m을 만족하는 정수이다.
(4) 상기 (2)에 있어서, m을 선형 전동기부의 개수, n을 회전형 전동기부의 개수라 할 때, 안쪽을 향해 배설된 2(m+n)개의 돌출극을 가지며, 상기 돌출극은 축방향으로 소형의 제1고정자 치형이 형성된 서로 인접한 2개의 돌출극으로 된 m조의 돌출극쌍과 원주방향으로 소형의 제2고정자 치형이 형성된 서로 인접한 2개의 돌출극으로 된 n조의 돌출극 쌍으로 이루어진 고정자 철심을 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 작용에 대해 언급하자면, 상기와 같이 구성된 선형-회전형 복합 스테핑 전동기는 한 개의 고정자내에 선형 전동기부의 돌출극과 회전형 전동기부의 돌출극이 병설되어 있기 때문에, 축방향의 길이가 길어지지 않으면서도 복합형 스테핑 전동기를 구성할 수가 있다. 또한, 고정자는 1개로도 충분하여, 권선 및 결선작업이 1회로 끝나므로 전동기 전체의 조립작업성이 뛰어나다. 고정자 철심의 제조에 있어서, 고정자 철판의 회전적층, 또는 타발 금형에 내장된 각 돌출극부 마다의 가동펀치를 펀치로써 작동하는 상태, 또는 펀치로서 작동하지 않는 상태가 되도록 소정의 순서로 출몰 제어하면서, 타발 적층함으로써 형성할 수가 있기 때문에, 복수의 고정자 철판 타발금형이 없어도 고정자 철심을 용이하게 제조할 수가 있다.
또한, 이동자 철심도 선형 및 회전형의 공용화가 가능하므로, 선형 전동기용 이동자부와 회전형 전동기용 이동자부의 2종류를 설치할 필요가 없다.
그러나, 위와같이 구성된 선형-회전형 복합 스테핑 전동기의 경우, 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 이동자 철심의 외주면에는, 상기 제1 및 제2고정자 치형에 대향하여 축방향 및 원주방향으로 각각 동일 피치로 복수개의 이동자 치형이 형성되도록 구성되기 때문에, 상기 이동자 철심을 2종류의 이동자 철판을 적층하는 방법 이외의 방법, 예를 들면, 절삭 가공 등의 기계 가공으로 제작하고자 하는 경우에는 가공이 곤란하다.
둘째, 이동자 철심의 축방향 길이를 선형 모터부와 회전형 모터부로 나누어 생각했을 때, 이동자 치형은 축방향 및 원주방향으로 균등하게 배설되어 있기 때문에, 거의 같은 길이로 설정되어 있게 된다. 즉, 이동자의 선형 전동기부와 회전 전동기의 비율을 임의로 설정할 수가 없다.
본 발명은 상기의 문제점을 고려하여 이루어진 것이다. 본 발명의 다른 목적은 상기의 문제점을 해결하여 상기 고정자 철판을 공통화할 수 있고, 이동자의 선형 전동기부와 회전형 전동기부의 비율을 임의로 설정할 수가 있으며, 전동기 전체의 조립 작업성이 뛰어난 선형-회전형 복합 스테핑 모터를 제공하는데 있다.
상기의 목적을 해결하기 위해서 본 발명은 안쪽을 향해 방사상으로 배설된 복수개의 돌출극, 즉 그 내주면에 축방향으로 복수개의 제1고정자 치형이 형성된 돌출극 및 원주방향으로 복수개의 제2고정자 치형이 형성된 돌출극을 구비한 고정자 철심을 가지는 고정자와, 그리고, 이 고정자내에서 축에 의한 축방향 이동 및 회전방향으로의 회전이 가능하도록 지지됨과 동시에 축방향으로 배설된 복수개의 이동자 철심 즉, 그 외주면에 제1고정자 치형에 대향하여 축방향으로 동일 피치로 복수개의 소형 제1이동자 치형이 형성된 제1이동자 철심 및 제2고정자 치형에 대향하여 원주방향으로 동일피치로 복수개의 제2이동자 치형이 형성된 제2이동자 철심을 가지는 이동자를 구비하여 이루어진 선형-회전형 복합 스테핑 전동기이다. 이에 대해 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
(1) 상기 고정자 철심은, 선형 전동기부의 개수를 m이라 할 때, 고정자 철심을 구성하고 있는 고정자철판이며, 평면 좌표축을 기준으로하여 보았을 때, 돌출극 선단부의 형상이 다른 cm종류의 철판을 순서대로 반복하여 적층함으로써, 축방향으로 치형 피치 cmt0의 제1고정자 치형이 형성됨과 동시에, 상기 제1고정자 치형이 형성되는 ckm개의 고정자 돌출극 사이에서는, 어떤 돌출극의 상기 제1고정자 치형을 기준으로 한 경우, 다른 돌출극의 제1고정자 치형이 이동자의 이동방향으로(d/2m)cmt0의 엇갈림이 생기는 cm개의 상기 돌출극을 1조로 하는 돌출극조(組)가 k조 형성되는 것을 특징으로 한다.
단, c는 m이 홀수일 때는 c=1, m이 짝수일 때는 c=2이고, t0는 철판의 판두께, k는 1이상의 정수, d는 1≤d≤2m-1을 만족하는 (cm-1)개의 서로 다른 정수로 한다.
(2) 상기 고정자 철심은, 돌출극의 내주면에 축방향으로 소형의 제1고정자 치형이 형성되도록, 상기 작은 치형의 상부를 형성하는 돌출극부와 치형 바닥을 형성하는 돌출극부가 배치된 고정자 철판을 선형.회전형 스테핑 전동기의 개수 돌출극수 및 상기의 배치에 의해 결정되는 소정의 각도로 회전시켜서 적층함으로써 형성됨과 동시에, 상기 제2고정자 치형도 상기의 소정각도로 회전시켜서 적층함으로써, 그 치형상부와 치형바닥이 각각 정렬적층되는 것을 특징으로 한다.
(3) 상기 고정자 철심은, 상기 돌출구의 내주면에 축방향으로 상기 소형의 제1고정자 치형을 형성시키기 위해 타발금형에 의해 철심을 형성하는 철판을, 각 돌출극부의 선단이 이 철판의 타발시에 소정의 주기로 상기 제1고정자 치형의 상부 또는 바닥을 형성하도록 상기 타발금형에 내장시키고, 또 상기 각 돌출극부마다에 출몰가능하게 설치된 가동 펀치를 펀치 제어장치를 사용하여 선택적으로 출몰제어하면서 타발함과 동시에 이것을 순차적으로 적층하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
(4) 상기 (1) 또는(2) 또는(3)에 있어서, m을 선형-회전형 스테핑 전동기의 각각의 개수, k를 1이상의 정수라 할 때, 내측을 향해 동일 피치각도로 배설된 2km개의 상기 돌출극을 가지며, 상기 돌출극은 축방향으로 상기 제1고정자 치형이 형성된 돌출극과, 원주방향으로 상기 제2고정자 치형이 형성된 돌출극이 교대로 배치된 고정자 철심과, 축방향으로는 상기 제1고정자 치형의 피치에 대응한 피치로 복수개의 제1이동자 치형이 형성된 제1이동자 철심과, 원주방향으로는 Zr개의 상기 소형 제2이동자 치형이 형성된 제2이동자 철심과, 한쌍의 제1, 제2이동자 철심의 중간에 끼워져서 축방향으로 부착된 영구자석을 구비하며, 상기 영구자석에 의해서 N극 및 S극에 자화되는 상기 제1 및 제2이동자 철심은 각각 동수임과 동시에, 상기 제2이동자 치형의 개수 Zr은, 다음의 관계를 만족하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
Zr = k(mb +a)
단, b는 1이상의 정수, a는 m이 짝수일 때, 1≤a≤2m을 만족하는 홀수이며, m이 홀수 일 때 1≤a≤m 또는 m≤a≤2m을 만족하는 정수로한다.
(5) 상기 (1),(2) 또는 (3)에 있어서, 상기 이동자가, 선형 전동기용으로서의 1개의 상기 제1이동자 철심과, 회전형 전동기용으로서의 1개의 상기 제2이동자 철심을 일체로서 형성한 이동자 철심 2조를 한쌍의 이동자 철심으로 하고, 이 한쌍의 이동자 철심을 대칭적(도면 참조)으로 상기 축에 배설함과 동시에, 한쌍의 이동자 철심 사이에 끼워져서 축방향으로 부착된 영구자석을 구비함과 동시에, 이들이 상기 축에 배설되어 이루어진 것을 특징으로 한다.
(6) 상기 (1), (2) 또는 (3)에 있어서, 상기 이동자가, 선형 전동기용으로서 2개의 제1이동자 철심과, 이 제2이동자 철심 사이에 끼워져서 축방향으로 부착된 영구자석을 구비하고, 회전전동기용으로서 2개의 제2이동자 철심과 이 제2이동자 철심 사이에 끼워져서 축방향으로 부착된 영구 자석을 구비함과 동시에, 이들이 상기 축에 배설되어 이루어진 것을 특징으로 한다.
(7) 상기 (1) 또는 (3)에 있어서, m은 선형 전동기부의 개수, n을 회전전동기부의 개수라 할 때, 내측을 향해 배설된 2(m+n)개의 돌출극을 가지고, 상기 돌출극은 축방향으로 제1고정자 치형이 형성된 서로 인접한 2개의 돌출극으로 이루어진 m조의 돌출극쌍과, 원주방향으로 제2고정자 치형이 형성된 서로 인접한 2개의 돌출극에 의해 이루어진 n조의 돌출극 쌍으로 이루어진 고정자 철심을 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 작용을 설명하자면, 상기와 같이 구성된 선형-회전형 복합 스테핑 전동기는 외주면에 축방향으로, 동일 피치로 복수개의 소형 제1이동자 치형이 형성된 제1이동자 철심과, 원주방향으로 동일 피치로 소형의 제2이동자 치형이 형성된 제2이동자 철심의 2종류를 가지도록 구성되거나 또는 하나의 이동자 철심에, 축방향으로 동일피치로 복수개의 제1이동자 치형이 형성된 부분과, 원주방향으로 동일피치로 복수개의 제2이동자 치형이 형성된 부분을 축방향으로 배설하여 구성되므로, 절삭가공 등의 기계가공에 의한 제작이 용이해짐과 동시에, 상기 2종류의 이동자 철심의 길이 또는 상기 2종류의 부분적 길이를 임으로 설정할 수가 있다. 다시 말하자면, 이동자의 선형 전동기부와 회전전동기부의 비율을 임의로 설정할 수가 있다.
이하에서는, 도면에 기초하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.
[실시예 1]
제1도는 본 발명에 따른 선형-회전형 복합 스테핑 전동기의 제1실시예를 도시한 횡단면도이고, 제2도는 제1도의 선 Ⅱ-Ⅱ를 따라 도시한 종단면도이다.
본 실시예의 스테핑 전동기는 상수 m, 정수 k,b,a의 각 수치가, m=5, k=1, b=14, a=2이므로, 돌출극수는 10, 이동자의 원주방향의 작은 치수 Zr은 72이다.
제1도 및 제2도에 있어서, 고정자(1)의 고정자 철심(10)에는 10개의 돌출극 (11),(12),(13),(14),(15),(16),(17),(18),(19),(20)이 방사상 안쪽으로 배치되어 있다. 돌출극 중에서 돌출극 (11),(13),(15),(17),(19)의 내주면에는 축방향으로 복수의 소형 제1고정자 치형(24)(치형상부(24a), 치형바닥(24b))이 동일피치로 형성되어 있고, 돌출극 (12),(14),(16),(18),(20)의 내주면에는 원주방향으로 복수의 소형 제2고정자 치형(25) (치형상부(25a), 치형바닥(25b))이 동일 피치로 형성되어 있다. 또한, 돌출극 (11),(12),(13),(14),(15),(16),(17),(18),(19) 및 (20)에는 각각 고정자 권선 (W1),(W2),(W3),(W4),(W5),(W6),(W7),(W8),(W9) 및 (W10)이 각각 별도로 감겨져 있다.
고정자(1)는 말단 브라켓(3)과 (4)에 의해 나사(도시생략)등으로 고정시킴으로써 지지된다.
한편, 고정자(1)내에 있는 이동자(2)는 말단 브라켓(3)과 (4)에 의해, 축받이 (5),(6)를 통해 축방향 이동 및 회전방향으로의 회전운동이 가능하게 지지된다. 그리고, 이동자(2)에는, 축(21)상에 자극 철심(22a)와 (22b) 및, 이들의 중간에 끼워지며 축방향으로 자화된 링 형상의 영구자석(23)이 배설되어 있다.
그리고, 자극철심(22a),(22b)의 외주면에는 제1고정자 치형(24)에 대향하여 축방향으로 동일 피치로, 또한, 제2고정자 치형(25)에 대향하여 원주방향으로 동일 피치로 복수개의 소형 이동자 치형(26) (치형상부(26a), 제1고정자 치형(24)에 대응하는 치형바닥(26b), 제2고정자 치형(25)에 대응하는 치형 바닥(26c))이 형성되어 있다.
제3도에는, 자극 철심(22a) 및 (22b)의 외주면에 형성되어 있는 이동자 치형(26)의 모양을 고정자(1)쪽에서 본 것으로, 해칭이 있는 부분이 치형상부(26a), 해칭이 없는 부분이 축방향의 치형 바닥(26b)이며, 참조부호(26c)는 원주방향의 치형바닥을 나타낸다. 이동자 치형(26)의 원주방향의 치형 피치 τ는 τ=(360/Zr)도 이며, 자극 철심(22a)과 (22b)사이는 원주방향으로 서로 τ/2 만큼 엇갈리게 조합되어 있다.
또, 상기 이동자(2)에 배설된 영구자석(23)의 축방향의 길이는, 제2도로부터 알 수 있듯이, 상기 자극 철심(22a)에 배설된 이동자 치형(26)과 자극 철심(22b)에 배설된 이동자 치형(26)이 서로 축방향으로 치형피치 τ0의 1/2만큼 어긋나게 설정되어 있다. 즉, 자극 철심(22a)에 배설된 이동자 치형(26)의 상부(26a)가 고정자 치형(24)의 상부(24a)와 대항하고 있을 때, 자극철심(22b)에 배설된 이동자 치형(26)의 상부(26a)는 고정자 치형(24)의 치형 바닥(24b)과 대향하고 있다.
[실시예 2]
제4도는 본 발명에 따른 선형-회전형 복합 스테핑 전동기의 제2실시예를 도시한 종단면도, 제5도 및 제6도는 각각 제4도의 선 Ⅴ-Ⅴ 및 Ⅵ-Ⅵ을 따라 도시한 횡단면도이다.
본 실시예의 스테핑 전동기에 있어서, 상수 m,, 정수, k, b, a의 수치가, m=5, k=1, b=14, a=2,이므로 돌출극수 2km=10, 이동자의 원주방향의 작은치수 Zr=k(mb+a)=72이다.
제4도 내지 제6도에 있어서, 고정자(101)의 고정자철심(110)에는 10개의 돌출극(111),(112),(113),(114),(115),(116),(117),(118),(119),(120)이 방사상
안쪽으로 배치되어 있다. 이 돌출극들 중에서 돌출극(111),(113),(115),(117) 및 (119)의 내주면에는 축방향으로 복수의 제1고정자 치형(124) (치형상부(124a), 치형바닥(124b))이 동일 피치로 형성되어 있고, 돌출극(112),(114),(116),(118) 및 (120)의 내주면에는 원주방향으로 복수의 제2고정자 치형(125)(치형상부(125a), 치형바닥(125b))이 동일 피치로 형성되어 있다. 또한, 상기 돌출극(111),(112),(113),(114),(115),(116),(117),(118),(119) 및 (120)에는 각각 고정자 권선(W101),(W102),(W103),(W104),(W105),(W106),(W107),(W108),(W109) 및 (W110)이 각각 별도로 감겨져 있다.
고정자(101)는, 말단 브라켓(103)과 (104)에 의해 나사(도시생략)등으로 고정 지지된다.
한편, 고정자(101)내에 있는 이동자(102)는, 말단 브라켓(103)과 (104)에 의해서 축받이(105) 및 (106)을 통해 축방향 이동 및 회전방향으로의 회전운동이 가능하게 지지된다. 상기 이동자(1020에는, 축(121)상에 축방향으로 동일 피치로 복수개의 제1이동자 치형(127)(치형상부(127a), 치형바닥(127b))이 형성된 선형 전동기용 제1이동자 철심(122a)과, 원주방향으로 동일 피치로 Zr개의 제2이동자 치형(128)(치형상부(128a), 치형바닥(128b))이 형성된 회전형 전동기용 제2이동자 철심(122c)이 일체적으로 형성된 철심과, 마찬가지로, 다른 제1,제2이동자 철심(122b)과 (122d)가 일체적으로 형성된 철심을 한쌍으로 하여, 이 한쌍의 철심을 대칭적으로 배설, 고착함과 동시에, 상기 한쌍의 철심 중간에 끼워져서 축방향으로 부착된 링형상의 영구자석(123)이 배설, 고착되어 있다.
즉, 상기 제1이동자 철심(122a),(122b)의 외주면에는, 상기 제1고정자 치형(124)에 대향하여 축방향으로 동일 피치로, 복수개의 제1이동자 치형(127)(치형상부(127a),치형바닥(127b))이 형성되어 있고, 제2이동자 철심(122c) 및 (122d)의 외주면에는 상기 제2고정자 치형(125)에 대향하여 원주방향로 동일 피치로, Zr개의 제2이동자 치형(128)(치형상부(128a), 치형바닥(128b))이 형성되어 있다.
이 때문에, 상기 제1, 제2이동자 철심(122a) 및 (122c) 또는 다른 제1, 제2이동자 철심(122b) 및 (122d)은 각각 하나의 이동자 철심에 형성해도 좋고, 별개로 형성한 철심을 접착등의 방법으로, 일체적으로 형성해도 좋다.
제7도는 이동자 철심의 제1 및 제2이동자 철심(122a),(122b)와 (122c),(122
d)의 외주면에 형성되어 있는 제1,제2이동자 치형(127)과 (128)의 모양(형상)을 고정자(101)쪽에서 본 전개도이며, 해칭이 있는 부분이 치형상부(127a)와 (128a)이고, 해칭이 없는 부분이 치형바닥(127b)와 (128b)이다. 제2이동자 치형(128)의 원주방향의 피치각도 τ는, τ=(360/Zr)도이다. 영구자석(123)을 사이에 두고 대향하고 있는 2개의 제2이동자 철심(122c)과 (122d)은 원주방향으로 서로 τ/2 만큼 엇갈리게 조합되어 있다.
또한 이동자(102)에 배설된 영구자석(123)의 축방향 길이는 제4도로 부터 알 수 있듯이 제1이동자 철심(122a)에 배설된 제1이동자 치형(127)과 상기 제1이동자 철심(122b)에 배설된 제1이동자 치형(127)이 서로 축방향으로 피치 τ0의 1/2만큼 엇갈리도록 설정되어 있다. 즉, 제1이동자 철심(122a)에 배설된 제1이동자 치형(127)의 치형상부(127a)가 고정자 치형(124)의 치형상부(124a)와 대향하고 있을때, 제1이동자 철심(122b)에 배설된 제1이동자 치형(127)의 치형상부(127a)는 고정자 치형(124)의 치형바닥(124b)과 대항하고 있다.
제8도는 이동자(102)의 철심 형상을 나타낸 사시도이다. 즉, 원주방향으로 제2이동자 치형(128)이 형성된 제2이동자 철심(122c),(122d)과, 축방향으로 제1이동자 치형(127)이 형성된 제1이동자 철심(122a) 및 (122b)가 축방향으로 배설되어 있다.
제9도는 이동자(102)의 철심에 대한 또다른 예를 나타낸 종단면도이다.
제9도에 있어서, 축방향으로 복수개의 제1이동자 치형(127)이 각각 형성된 2개의 제1이동자 철심(122a),(122b)와 이 2개의 철심(122a)(122b)사이에 끼워져 축방향으로 부착된 영구자석(123a)으로 선형 전동기용 이동자부를 구성함과 동시에, 원주방향으로 복수개의 제2이동자 치형(128)이 각각 형성된 2개의 제2이동자 철심(122c),(122d)과, 이 2개의 철심(122c),(122d)사이에 끼워져서 축방향으로 부착된 영구자석(123b)으로 회전 전동기용 이동자부를 구성하고 있다. 그리고 선형 전동기용 이동자부와 회전 전동기용 이동자부는 축(121)상에 배설되어 고정부착됨과 동시에, 비자성재료로 이루어진 스페이서(129)를 사이에 두고 축(121)상에 배설되어 있다.
[실시예 3]
제10도 (a)및 제10도 (b)는 고정자 철심(10)을 형성하는 고정자 철판(30)의 일례를 나타낸 것으로서, 제10도(b)는 제10도(a)의 A 부분에 대한 확대도이다.
제7도(a)에 있어서, 고정자 철판(30)의 돌출극부(P5)와 (P9)는 내측반경 치수가 작은 돌출극부이고, 축방향의 제1고정자 치형(24)의 형상부(24a)를 형성하는 돌출극부이다. 또, 돌출극부(P1)와 (P3) 및 (P7)는, 내측 반경치수가 큰 돌출극부이고, 축방향의 제1고정자 치형(24)의 치형 바닥(24b)을 형성하는 돌출극부이다. 돌출극부(P2),(P4),(P6),(P8),(P10)는 원주방향의 제2고정자 치형(25)을 형성하는 돌출극부이며, 각 돌출극부(P2),(P4),(P6),(P8),(P10)의 중심선은 원주방향으로 (360/km)도, 즉, 72도의 동일피치로 배설되고, 각 돌출극부에는 각각 6개의 제2고정자 치형(25)이 각 돌출극부의 중심선에 대해 대칭적으로 배설되어 있다.
제11도는 각각의 고정자 철판(30)에 돌출극부(P2),(P4),(P6),(P8),(P10)의 등피치각도(72도)의 2배, 즉 144도씩 회전시키면서 적층 했을때 형성되는 돌출극(11),(12),(13),(14),(15),(16),(17),(18),(19) 및 (20)의 제1 및 제2 고정자 치형(24),(25)의 모양을 이동자(2)쪽에서 본 전개도이다. 해칭이 있는 부분이 치형상부(24a) 및 (25a)이고, 해칭이 없는 부분이 치형바닥(24b),(25b)이다.
그런데, 이동자(2) 또는 이동자(102)의 제2이동자 철심(122c),(122d)의 원주방향의 이동자 치형치수 Zr이 Zr=k(mb+a)(단, b는 1이상의 정수, a는 m이 짝수일때, 1≤a 2m을 만족하는 홀수이고 m이 홀수일때 1am 또는 ma2m을 만족하는 정수)라는 조건을 만족하는 경우에는, 원주방향으로 제2고정자 치형(25)을 가지는 고정자 철판(30)의 돌출극부(P2),(P4),(P6),(P8),(P10)는, 상기와 같이 균등하게 배치할 수기 있기 때문에, 72도의 정수배의 각도로 회전시켜 적층할 수 있게 된다.
그리고, 돌출극(12)의 제2고정자 치형(25)이 원주방향의 이동자 치형(26)과 정확하게 대향하고 있을 때, 돌출극(14)의 제2고정자 치형(25)은 이동자 치형(26)에 대해 치형 피치 τ의 2/5만큼 어긋나 있고, 돌출극(16)의 제2고정자 치형(25)는 치형 피치 τ의 4/5만큼 어긋나있고, 돌출극(18)의 제2고정자 치형(25)는 치형 피치 τ의 6/5, 즉, 1/5만큼 어긋나있고, 돌출 즉 (20)의 제2고정자 치형(25)는 치형 피치 τ의 8/5, 즉, 3/5만큼 어긋나있다. 따라서, 제12도에 도시한 바와 같이, 고정자권선(W2)을 A상(相), 고정자권선(W8)을 B상, 고정자권선(W4)을 C상, 고정자권선(W10)을 D상, 고정자권선(W6)을 E상으로 함으로써, 기본 단계각은 치형 피치 r의 1/10도, 즉, 0.5도의 회전형 5상 스테핑 전동기를 구성할 수가 있다.
또한, 고정자 철판(30)의 두께를 t0로 하고, 이 철판(30)을 상기와 같이 144도로 회전시켜 적층함으로써, 제11도에서와 같이, 각 고정자 돌출극(11),(13),(15),(17),(19)에는 축방향의 치형 피치가 m.t0, 즉 5t0이고 치형상부(24a)의 치형두께가 2t0인 축방향의 제1고정자 치형(24)이 형성된다. 또, 돌출극(11)을 기준으로 하였을 때, 돌출극(13)의 제1고정자 치형(24)의 어긋남은 치형 피치의 2/5, 돌출극(15)의 작은 치형(24)의 어긋남은 치형 피치의 4/5, 돌출극(17)의 작은 치형(24)의 어긋남은 치형 피치의 6/5 즉, 1/5이고, 돌출극(19)의 작은 치형(24)의 어긋남은 치형 피치의 8/5 즉, 3/5이다. 따라서, 제12도에 도시한 바와같이, 고정자권선(W1)을 A상, 고정자권선(W7)을 B상, 고정자권선(W3)을 C상, 고정자권선(W9)을 D상, 고정자권선(W5)을 E상으로 함으로써, 기본 이동량 t0/2의 선형 5상 스테핑 전동기를 구성할 수가 있다.
따라서, 선형-회전형 복합 5상 스테핑 전동기를 구성할 수가 있고, 개별적으로 구동 제어할 수가 있다.
또, 고정자 철심(10)은 고정자 철판(30)을 144도 회전시켜 적층하는 대신에, 다음과 같이 형성할 수도 있다.
제13도 (a) 내지 제13도 (e)는 고정자 철심(10)의 축방향으로 제1고정자 치형(24)이 형성되는 돌출극부(P1),(P3),(P5),(P7),(P9)를 갖는 고정자 철판(30a),(30b),(30c),(30d),(30e)의 예를 도시한 것이다. 여기서, 돌출극부(P2),(P4),(P6),(P8),(P10)에는, 각각 원주방향으로 제2고정자 치형(25)이 형성되어 있다. 제13도(a) 내지 제13도 (e)에 있어서, 고정자 철판(30a),(30b),(30c),(30d) 및 (30e)의 각 돌출극부(P1),(P3),(P5),(P7),(P9)의 치형 상부는 타발금형(도시생략)에 내장되고, 또, 각 돌출극부(P1),(P3),....(P9) 마다 출몰가능하게 설치된 가동펀치에 의해, 철판의 타발시에 제13도의(a),(b),(c),(d),(e),(a),(b),(c)...에 도시한 형상이 되도록, 주기적으로 반복되는 순서에 따라 타발되어, 각 돌출극부(P1),(P3)...(P9)의 선단에, 제1고정자 치형(24)의 치형상부(24a) 또는 치형바닥 (24b)을 형성한다.
제13도 (a)에 도시된 고정자 철판(30a)은 그 돌출극부(P5),(P9)에 관계되는 가동펀치(5),(9)를 작동상태로 하고, 다른 돌출극부(P1),(P3),(P7)에 관계되는 가동펀치(1),(3),(7)를 작동상태로 하여 타발된 경우이며, 돌출극부(P5),(P9)의 선단에 치형상부(24a)를 형성하고, 돌출극부(P1),(P3),(P7)의 선단에 치형바닥(24b)을 형성한 것이다.
제13도 (b)에 도시한 고정자 철판(30b)은 그 돌출극부(P1),(P5)에 관계하는 가동 펀치(1),(5)를 비작동상태로 하고, 다른 돌출극부(P3),(P7),(P9)에 관계하는 가동펀치(3),(7),(9)를 작동상태로 하여 타발된 경우이며, 돌출극부(P1),(P5)의 선단에 치형상부(24a)를 형성하고, 돌출극부(P3),(P7),(P9)의 선단에 치형바닥(24b)을 형성한 것이다.
같은 방법으로 하여, 제13도 (c), 제10도 (d), 제10도(e)에 도시한 고정자 철판(30c),(30d),(30e)은, 각각의 돌출극부(P1),(P3),...(P9)에 관계하는 가동펀치 (1),(3)...(9)를 선택적으로 비작동상태 또는 작동 상태로서 타발하고, 각각의 돌출극부 (P1),(P3),...(P9)의 선단에, 소정의 치형상부(24a) 또는 치형바닥(24b)을 형성한다.
따라서, 고정자 철심(10)을 형성할때에는 타발된 고정자 철판(30a),(30b),(30c),(30d),(30e)순으로 적층함으로써, 1 피치분의 제1고정자 치형(24)을 각 돌출극부(P1),(P3)...(P9)의 선단에 형성할 수가 있다.
제14도 내지 제16도는 고정자 철판(10)을 형성하기 위해, 고정자 철판(30a),(30b),(30c),(30d),(30e)을 타발금형으로 타발하고, 그것을 순차적으로 적충하는 순서를 설명한다.
제14도는, 타발금형의 가동펀치를 제어하는 구성도이다. 상기 도면에 있어서, 고정자 철심(10)을 형성하는 고정자 철판(30)의 각 돌출극부(P1),(P2),(P5)...(P9)의 선단에, 상기 제1고정자 치형(24)의 치형상부(24a) 또는 치형바닥(24b)을 형성하도록 타발금형(31)에 내장되고, 또, 각 돌출극부(P1),(P3),(P5)...(P9) 마다에 출몰가능(즉, 돌출 및 복귀가 가능)하게 설치된 가동 펀치(1),(3),(5),...(9)가 펀치 제어장치(32)에 의해, 제15도에 도시한 순서에 따라 선택적으로 각각의 솔레노이드를 구동하여 출몰제어된다. 참조부호(32a)는 접속 전선이다.
제15도는 각 고정자 철판(30a),(30b),(30c),(30d),(30e)의 타발적층하는 순서와, 가동펀치(1),(3),(5)...(9)의 제어상태와의 관계를 나타내는 도표이며, 동 도면의 각 가동펀치(1),(3),(5)...(9)의 작동에 대하여, 표는 치저부(24b)를 형성하기 위한 펀치작동상태(돌출)를 나타내고, 0표는 치형상부(24a)를 형성하기 위한 펀치 비작동상태(복귀)를 나타낸다.
제16도는, 상기 각 가동펀치(1),(3),(5)...(9)중의 하나인 가동펀치(33)의 제어상태를 알기 쉽게 나타낸 설명도이며, 제16도 (a)는 그 작동상태(돌출), 제16도(b)는 비작동상태(복귀)를 나타낸다.
제16도에 있어서, 가동펀치(33)는 상기 타발금형(31)내에 동도면의 상하방향으로 이동가능하게 배설됨과 동시에, 그 상명에 캠(33a)이 형성되어 있고, 솔레노이드(34)의 작용에 의해 동 도면의 오른쪽 방향으로 구동되는 캠 부재(35)와 맞붙어 있다.
펀치 제어장치(32)로 부터 온(on)신호가 상기 솔레노이드(34)에 입력되면, 이 솔레노이드(34)는 작동되어 캠부재(35)를 오른쪽 방향으로 구동시킨다. 상기 캠부재(35)의 구동에 의해, 캠부재(35)와 가동펀치(33)의 캠(33a)의 각각의 산(山)이 서로 맞붙으면 가동펀치(33)는 타발금형(31)면으로 부터 돌출하여 제16도 (a)에 도시한 작동상태가 된다.
또한, 펀치 제어장치로 부터 오프(OFF) 신호가 솔레노이드(34)에 입력되면, 이 솔레노이드(34)는 힘이 사라지고 캠부재(35)는 복귀수단(도시 생략)에 의해 왼쪽 방향으로 복귀된다. 캠부재(35)의 복귀에 의해, 양 캠의 산(山)은 서로 떨어지고, 가동펀치(33)는 복귀수단(도시 생략)에 의해 타발금형(31)면으로 부터 끌어 들여, 제16도 (b)에 도시한 바와같이 비작동상태가 된다.
고정자 철심(10)은, 이상과 같이 하여 타발된 각 고정자 철심(30a),(30b),(30c),(30d),(30e)을 제15도의 적층순서에 따라, 순차적으로 적층하여 형성할 수가 있다.
다음으로, 본 실시예의 선형-회전형 복합 스테핑 전동기의 다른 예로서, 고정자 철심(10)을 형성하는 고정자 철판(40)의 일례를 제17도에 도시하였다. 동 도면에 도시된 고정자 철판(40)에서, 선형 전동기부의 상수 m=2, 회전 전동기부의 상수 n=2이며, 2(m+n)=8개의 돌출극부(P41),(P42),(P43)...(P48)가 동일 피치각도로 배설되어 있다.
고정자 철판(40)에 있어서, 돌출극부(P41)와 (P42),(P45)와 (P46)은 각각 쌍을 이루는 돌출극부로서, 원주방향으로 제2고정자 치형(25)이 형성된 돌출극부를 형성하며, 돌출극부(P43)과 (P44),(P47)과 (P48)은 각각 쌍을 이루는 돌출극부로서 축방향으로 제1고정자 치형(24)이 형성된 돌출극부를 형성한다. 돌출극부(P41)과 (P42)에 형성된 제2고정자 치형(25)에 중심이 이루는 각도는 46.8도이고, 돌출극부(P42)와 (P45)에 형성된 제2고정자 치형(25)의 중심이 이루는 각도는 131.4도이다. 또, 돌출극부(P45)와 (P46)에 형성된 제2고정자 치형(25)의 중심이 이루는 각도는 46.8도이고, 도시가 생략되어 있는 이동자(2) 또는 제2이동자 철심(122c),(122d)의 둘레 방향으로 배설된 이동자 치형의 수(Zr)는 50이다.
따라서, 돌출극부(P41)의 제2고정자 치형(25)과 이동자(2)의 이동자 치형(26) 또는 이동자(102)의 제2이동자 철심의 치형(128)이 정확히 대향되어 있다고 하면, 돌출극부(P42)의 작은 치형(25)과 이동자 치형(26) 또는 제2이동자 철심의 작은 치형(128)은 치형 피치(7.2도)의 2/4만큼 어긋나있고, 돌출극부(P41)와 (P42)에 감겨진 고정자권선에 통전하였을 때, 서로 이극성(異極性)이 되도록 결선하여 하나의 상을 구성할 수가 있다. 또, 돌출극부(P45)의 작은 치형(25)과 이동자 치형(26) 또는 제2이동자 철심의 작은 치형(128)은 치형 피치의 1/4 만큼 어긋나있고, 돌출극부(P46)의 작은 치형(25)과 이동자 치형(26) 또는 제2이동자 철심의 작은 치형(128)은 치형 피치의 3/4만큼 어긋나 있고, 돌출극부(P45)와 (P46)의 작은 치형(25)간의 어긋남은 치형 피치의 2/4로 되어 있다. 따라서, 돌출극부(P45)와 (P46)에 감겨진 고정자권선에 통전했을때, 서로 이극성이 되도록 결선하여 하나의 상을 구성하고, 이동자의 구성을 제2도, 제3도 또는 제4도, 제7도와 같이 함으로써 기본단계 각1.8도의 2상 하이브리드 회전형 스테핑 전동기를 구성할 수가 있다.
제18도는, 고정자 철판(40)의 돌출극부(P43),(P44),(P47),(P48)의 선단부를 고정자 철판(40)의 타발시에 주기적으로 치형상부(24a)를 형성하는 돌출극부 또는 치형상부(24b)를 형성하는 돌출극부가 되도록, 타발금형에 내장된 각 돌출극부(P43),(P44),(P47),(P48)에 대응하는 가동펀치를, 펀치로서 작동하는 상태 또는 펀치로서 작동하지 않는 상태가 되도록 펀치 제어장치(32)에 의해 제어하면서 타발 적층하였을때 형성되는 돌출극(41),(42),(43),...(48)의 제1,제2고정자 치형(24),(25)의 모양(형상)을 이동자(2)쪽에서 본 것이다.
해칭이 있는 부분이 각각의 치형상부(24a) 및 (25a)를 나타내고, 해칭이 없는 부분이 각각의 치형바닥(24b) 및 (25b)를 나타낸다. 고정자 철판(40)의 두께를 to라 하고, 상기와 같이 적층함으로써, 각 고정자 돌출극(43),(44),(47),(48)에는 축방향으로 치형 피치가 2mt0즉, 4t0이고 치형 두께가 2t0인 축방향의 제1고정자 치형(24)이 형성된다. 돌출극(43)을 기준으로 했을 때, 돌출극(44)의 작은 치형(24)의 어긋남은 치형 피치의 2/4, 돌출극(47)의 작은 치형의 어긋남은 1/4, 돌출극(48)의 작은 치형(24)의 어긋남은 치형 피치의 3/4이다. 따라서, 제16도에서와 같이 고정자권선(W41),(W42),(W43),...(W48)을 결선함으로써, 기본 이동량 t0의 2상 하이브리드 선형 스테핑 전동기를 구성할 수가 있다.
상기한 바와같이, 본 실시예에 있어서는 2상 선형-회전형 복합 스테핑 전동기를 구성할 수가 있다. 그리고, 상기와 같이 인접한 돌출극(41),(42);(43),(44);(45),(46);(47),(48)로 각각 1상을 구성함으로써, 각 상의 자기회로를 독립시킬 수 있게 됨과 동시에, 선형 전동기부와 회전형 전동기부의 자기회로도 서로 독립시킬 수 있어서, 상 권선간의 결합을 작게 할 수가 있다.
상기의 내용 및 본 실시예는 하이브리드형 스테핑 전동기에 관한 것이지만, 본 발명은 VR형 스테핑 전동기에 대해서도 실시할 수가 있다. 또한, 본 발명의 기술은 상기 실시예에 있어서의 기술에 한정되는 것이 아니라, 동일한 기능을 하는 다른 양태의 수단을 따라도 좋고, 혹은, 상기 구성의 범위내에서 여러가지로 변경 또는 추가될 수 있다.
상기한 제1 및 제3실시예의 설명으로 부터 알 수 있듯이, 본 발명의 선형-회전형 복합 스테핑 전동기에서는 청구의 범위 제1항, 2항, 3항 및 4항에 기재된 바와 같이, 복수개의 돌출극이 방사상 안쪽으로 배치되어 있고, 이 돌출극은, 그 내주면에 축방향으로 복수개의 제1고정자 치형이 형성된 돌출극과, 원주방향으로 복수개의 제2고정자 치형이 형성된 돌출극을 구비한 고정자 철심을 가지는 고정자와, 이 고정자내에 축방향 이동 및 회전방향으로의 회전이 가능하게 지지됨과 동시에 그 외주면에 상기 제1, 제2고정자 치형에 대향하여 축방향 및 원주방향으로 각각 등피치로 복수개의 이동자 치형이 형성된 이동자 철심을 가지는 이동자를 구비하여 이루어진다.
그리고, 상기 고정자 철심은, 돌출극의 내주면에 축방향으로 고정자 치형이 형성되도록 고정자 철판을 소정각도로 회전적층 하던가, 또는, 타발금형에 의해, 철심을 형성하는 철판을, 이 철판의 타발시에 소정의 주기로 상기 타발금형에 내장되고, 또한, 각 돌출극부 마다에 출몰 가능하게 설치된 가동펀치를 출몰제어하면서 타발하여, 이것은 순차 적층하여 형성되므로, 축방향의 길이가 길어지지 않으면서도 선형 전동기부와 회전형 전동기부의 고정자 철판과 이동자 철심을 공통화할 수가 있다.
이로써, 스테핑 전동기 전체의 조립 작업성이 향상되는 효과를 거둘수가 있다.
상기한 제2및 제3실시예의 설명으로 부터 알 수 있듯이, 본 발명의 선형-회전형 복합 스테핑 전동기에 의하면, 청구의 범위 제5항, 6항, 8항, 9항 및 10항에 기재한 바와 같이, 고정자 철심이, 상기 돌출극의 내주면에 축방향으로 제1고정자 치형이 형성되도록, 이 치형의 치형상부를 형성하는 돌출극부와 치형 바닥을 형성하는 돌출극부가 일정하게 배치된 고정자 철판을, 선형·회전형 스테핑 전동기 개수, 돌출극수 및 상기의 배치 결과로 결정되는 일정 각도로 회전 적층함으로써, 그 치형 상부와 치형 바닥이 각각 정렬 적층 되므로, 고정자 철판과 이동자 철심을 공통화할 수 있음과 동시에, 이동자의 선형 전동기부와 회전형 전동기부의 비율을 임의로 설정할 수가 있다.
또, 청구의 범위 제5항, 7항, 8항, 9항, 10항 및 11항에 기재한 바와같이, 그 고정자 철심이 상기 돌출극의 내주면에 축방향으로 상기 제1고정자 치형을 형성시키기 위해, 타발금형에 의해 철심을 형성하는 철판을 각 돌출극부의 선단이 철판의 타발시에 일정한 주기로 제1고정자 치형의 치형상부 또는 치형 바닥을 형성하도록 타발금형에 내장되고, 각 돌출극부 마다에 출몰가능하게 설치된 가동펀치를 펀치제어 장치에 의해 선택적으로 출몰 제어하면서 타발함과 동시에, 이것을 순차적층함으로써 형성되므로, 고정자 철판과 이동자 철심을 공통화할 수 있음과 동시에, 이동자의 선형 전동기부와 회전형 전동기부의 비율을 임의로 설정할 수가 있다.
청구의 범위 제5항은 고정자 철심의 제조방법에 관하여 기술한 것인데, cm종류의 고정자 철판을 순차적으로 반복하여 적층함으로써 선형 전동기부용의 제1고정자 치형을 형성할 수가 있다. 이 경우, cm종류의 고정자 철판 제조방법은 특별히 한정되지 않으므로, 각기 다른 금형에서 타발한 것을 순서대로 적층해도 좋다.
이로써, 상기 스테핑 전동기 전체의 조립 작업성이 향상되는 효과를 거둘수가 있다.

Claims (19)

  1. 선형-회전형 복합 스테핑 전동기로서, 내주면에 축방향으로 복수개의 작은 제1고정자 치형이 형성된 돌출극과 원주방향으로 복수개의 작은 제2고정자 치형이 형성된 돌출극이 방사상 안쪽으로 구비되어 있는 고정자 철심을 갖는 고정자, 및 축 방향으로의 이동과 회전방향으로의 회전운동이 가능하도록 지지됨과 동시에 그 외주면에 상기 제1고정자 치형과 상기 제2고정자 치형에 대향하여 축방향 및 원주방향으로 각각 동일 피치로서 복수개의 작은 이동자 치형이 형성되어 있는 이동자 철심을 갖는 이동자(mover)를 상기 고정자내에 포함하고 있으며, 돌출극의 내주면에 축방향으로 상기 제1고정자 치형이 형성되도록 상기 제1고정자 치형의 상부를 형성하는 돌출극부와 상기 제1고정자 치형의 바닥을 형성하는 돌출극부가 배치된 고정자 철판을 선형·회전형 스테핑 전동기의 각각의 개수, 돌출극수 및 상기 배치결과를 기초로 하여 결정된 일정 각도로 회전시켜 적충함으로써, 상기 고정자 철심이 형성되는 것을 특징으로 하는 선형-회전형 복합 스테핑 전동기.
  2. 선형-회전형 복합 스테핑 전동기로서, 내주면에 축방향으로 복수개의 작은 제1고정자 치형이 형성된 돌출극과 원주 방향으로 복수개의 작은 제2고정자 치형이 형성된 돌출극이 방사상 안쪽으로 구비되어 있는 고정자 철심을 갖는 고정자, 및 축방향으로의 이동과 회전방향으로의 회전운동이 가능하도록 지지됨과 동시에 그 외주면에 상기 제1고정자 치형과 상기 제2고정자 치형에 대향하여 축방향 및 원주방향으로 각각 동일 피치로서 복수개의 작은 이동자 치형이 형성되어 있는 이동자 철심을 갖는 이동자를 상기 고정자내에 포함하고 있으며, 돌출극의 내주면에 축방향으로 상기 제1고정자 치형을 형성시키기 위하여, 타발금형(打拔金型)에 의해 철심을 형성하는 철판을 각각의 돌출극부의 선단이 상기 철판의 타발시에 일정한 주기로 상기 제1고정자 치형의 치형상부 또는 치형바닥을 형성하도록 상기 타발금형에 내장하고, 상기 각각의 돌출극부 마다에 출몰 가능하게 설치된 가동펀치를 펀치 제어장치에 의해 선택적으로 출몰 제어하면서 타발함과 동시에 순자적층 시킴으로써 상기 고정자 철심이 형성되는 것을 특징으로 하는 선형-회전형 복합 스테핑 전동기.
  3. 제1항에 있어서, m을 선형·회전형 스테핑 전동기 각각의 개수, k를 1이상의 정수라 할때, 안쪽을 향해 동일 피치 각도로 배설된 2km개의 돌출극을 가지며, 축방향으로 상기 제1고정자 치형이 형성된 돌출극과 원주방향으로 상기 제2고정자 치형이 형성된 돌출극이 교대로 배치된 고정자 철심과, 원주 방향으로 Zr개의 이동자 치형이 형성된 이동자 철심과, 상기 고정자 철심의 중간 또는 상기 이동자 철심의 중간에 끼워져서 축방향으로 부착된 영구자석으로 이루어짐과 동시에, 상기 이동자 치형의 개수 Zr이 다음의 관계식을 만족하도록 구성된 것을 특징으로 하는 선형-회전형 복합 스테핑 전동기:
    Zr=k(mb + a)
    여기에서, b는 1이상의 정수, a는 m이 짝수일때, 1≤a2m을 만족하는 홀수이고 m이 홀수일때 1≤am 또는 m≤a2m을 만족하는 정수이다.
  4. 제2항에 있어서, m을 선형 스테핑 전동기부의 개수, n을 회전형 스테핑 전동기부의 개수라 할때, 안쪽으로 배설된 2(m+n)개의 돌출극을 가지며, 축방향으로 상기 제1고정자 치형이 형성된 서로 인접한 2개의 돌출극으로 이루어진 m조의 돌출극 쌍과, 원주방향으로 상기 제2고정자 치형이 형성된 서로 인접한 2개의 돌출극으로 이루어진 n조의 돌출극 쌍으로 구성된 고정자 철심을 가지는 것을 특징으로 하는 선형-회전형 복합 스테핑 전동기.
  5. 선형-회전형 복합 스테핑 전동기로서, 내주면에 축방향으로 복수개의 작은 제1고정자 치형이 형성된 돌출극과 원주방향으로 복수개의 작은 제2고정자 치형이 형성된 돌출극이 방사상 안쪽으로 구비되어 있는 고정자 철심을 갖는 고정자, 및 축방향으로의 이동과 회전방향으로의 회전운동이 가능하도록 지지됨과 동시에 그 외주면에 상기 제1고정자 치형에 대향하여 축방향으로 동일 피치로서 복수개의 작은 제1이동자 치형이 형성된 제1이동자 철심과 상기 제2고정자 치형에 대향하여 원주방향으로 동일 피치로 복수개의 작은 제2이동자 치형이 형성된 제2이동자 철심을 갖는 이동자를 상기 고정자내에 포함하고 있으며, 상기 고정자 철심은 고정자 철판으로 구성되어 있고, 선형 스테핑 전동기부의 개수를 m이라 할때, 평면 좌표축을 기준으로 하여 보았을 경우, 돌출극 선단부의 형상이 다른 cm종류의 상기 고정자 철판을 순서대로 반복하여 적충함으로써 축방향으로 치형 피치 cmt0의 작은 제1고정자 치형이 형성됨과 동시에, 상기 제1고정자 치형이 형성되는 ckm개의 고정자 돌출극 사이에서, 소정 돌출극의 제1고정자 치형을 기준으로 했을 경우, 다른 돌출극의 제1고정자 치형이 이동자의 이동방향으로(d/2m)cmt0만큼 어긋나게 되는 cm개의 돌출극을 1조로한 돌출극조가 k조 만큼 형성되는 것을 특징으로 하는 선형-회전형 복합 스테핑 전동기: 여기에서, c는 m이 홀수일 때는, c=1, m이 짝수일 때는 c=2이고, t0은 철판의 판두께, k는 1이상의 정수, d는 1≤d≤2m-1을 만족하는 (cm-1)개의 서로다른 정수이다.
  6. 선형-회전형 복합 스테핑 전동기로서, 내주면에 축방향으로 복수개의 작은 제1고정자 치형이 형성된 돌출극과 원주방향으로 복수개의 작은 제2고정자 치형이 형성된 돌출극이 방사상 안쪽으로 구비되어 있는 고정자 철심을 갖는 고정자, 및 축방향으로의 이동과 회전방향으로의 회전운동이 가능하도록 지지됨과 동시에 그 외주면에 상기 제1고정자 치형에 대향하여 축방향으로 동일 피치로서 복수개의 작은 제1이동자 치형이 형성된 제1이동자 철심과 상기 제2고정자 치형에 대향하여 원주방향으로 동일 피치로서 복수개의 작은 제2이동자 치형이 형성된 제2이동자 철심을 갖는 이동자를 상기 고정자내에 포함하고 있으며, 돌출극의 내주면에 축방향으로 작은 상기 제1고정자 치형이 형성되도록 작은 치형의 상부를 형성하는 돌출극부와 치형 바닥을 형성하는 돌출극부가 일정하게 배치된 고정자 철판을 선형.회전형 스테핑 전동기 각각의 개수, 돌출극수 및 상기 배치 결과를 기초로하여 결정된 일정한 각도로 회전 적층함으로써 상기 고정자 철심이 형성됨과 동시에, 상기 제2고정자 치형을 상기의 일정한 각도로 회전하여 적층함으로써 상기 제2고정자 치형의 상부와 바닥부가 각각 정렬 적층되는 것을 특징으로 하는 선형-회전형 복합 스테핑 전동기.
  7. 선형-회전형 복합 스테핑 전동기로서, 내주면에 축방향으로 복수개의 작은 제1고정자 치형이 형성된 돌출극과 원주방향으로 작은 제2고정자 치형이 형성된 돌출극이 방사상 안쪽으로 구비되어 있는 철심을 가지는 고정자, 및 축방향으로의 이동과 회전방향으로의 회전운동이 가능하도록 지지됨과 동시에 그 외주면에 상기 제1고정자 치형에 대향하여 축방향으로 동일 피치로서 복수개의 작은 제1이동자 치형이 형성된 제1이동자 철심과 상기 제2고정자 치형에 대향하여 원주방향으로 동일 피치로서 복수개의 작은 제2이동자 치형이 형성된 제2이동자 철심을 갖는 이동자를 상기 고정자내에 포함하고 있으며, 돌출극의 내주면에 축방향으로 상기 제1고정자 치형을 형성시키기 위해 타발금형에 의해 철심을 형성하는 철판을, 각 돌출부의 선단이 상기 철판의 타발시에 일정한 주기로 상기 제1고정자 치형의 상부 또는 치형의 바닥을 형성하도록 상기 타발금형에 내장시키고 상기 각 돌출극부 마디에 출몰가능하게 설치된 가동펀치를 펀치 제어장치에 의해 선택적으로 출몰제어하면서 타발함과 동시에, 이것을 순차적으로 적층함으로써 상기 고정자 철심이 형성되는 것을 특징으로 하는 선형-회전형 복합 스테핑 전동기.
  8. 제5항에 있어서, m을 선형.회전형 스테핑 전동기 각각의 개수, k를 1이상의 정수라 할때, 안쪽으로 동일 피차각도로서 배설된 2km개의 돌출극을 가지며, 축방향으로 작은 제1고정자 치형이 형성된 돌출극과 원주방향으로 작은 제2고정자 치형이 형성된 돌출극이 교대로 배치된 고정자 철심과, 축방향으로 상기 제1고정자 치형의 치형 피치에 대응하는 치형피치로서 복수개의 작은 제1이동자 치형이 형성된 제1이동자 철심과 원주방향으로 Zr개의 작은 제2이동자 치형이 형성된 제2이동자 철심과, 그리고 한쌍의 상기 제1, 제2이동자 철심의 중간에 끼워져서 축방향으로 부착된 영구자석을 구비하고 있으며, 상기 영구자석에 의해 N극 및 S극으로 자화되는 상기 제1 및 제2이동자 철심은 각각 동수이고, 상기 제2이동자 치형의 개수 Zr이 다음의 관계식을 만족하도록 구성된 것을 특징으로 하는 선형-회전형 복합 스테핑 전동기:
    Zr=k(mb + a)
    여기에서, b는 1이상의 정수, a는 m이 짝수일때 1≤am을 만족하는 홀수이고 m이 홀수일때 1≤am 또는 ma2m을 만족하는 정수이다.
  9. 제5항에 있어서, 상기 이동자가 선형 스테핑 전동기용으로서 1개의 제1이동자 철심 및 회전 스테핑 전동기용으로서 1개의 제2이동자 철심을 일체로서 형성한 이동자 철심 2조를 한쌍의 이동자 철심으로 하고, 상기 한쌍의 이동자 철심을 대칭적으로 상기 축에 배설함과 동시에 상기 한쌍의 이동자 철심 사이에 끼워져서 축방향을 부착된 영구자석을 배설하여 이루어진 것을 특징으로 하는 선형-회전형 복합 스테핑 전동기.
  10. 제5항에 있어서, 상기 이동자가, 선형 스테핑 전동기로서 2개의 상기 제1이동자 철심과 상기 제1이동자 철심 사이에 끼워져서 축방향으로 부착된 영구자석을 구비하고, 회전형 스테핑 전동기용으로서 2개의 상기 제2이동자 철심과 상기 제2이동자 철심 사이에 끼워져서 축방향으로 부착된 영구자석을 구비함과 동시에 이것들이 상기 축에 배설되어 이루어진 것을 특징으로 하는 선형-회전형 복합 스테핑 전동기.
  11. 제5항에 있어서, m을 선형 스테핑 전동기부의 개수, n을 회전형 스테핑 전동기부의 개수라 할때, 안쪽으로 배설된 2(m+n)개의 돌출극을 가지며, 축방향으로 상기 제1고정자 치형이 형성된 서로 인접한 2개의 돌출극으로 이루어진 m조의 돌출극쌍 및 원주방향으로 상기 제2고정자 치형이 형성된 서로 인접한 2개의 돌출극으로 이루어진 n조의 돌출극 쌍으로 구성된 고정자 철심을 가지는 것을 특징으로 하는 선형-회전형 복합 스테핑 전동기.
  12. 제2항에 있어서, m을 선형.회전형 스테핑 전동기 각각의 개수, k를 1이상의 정수라 할때, 안쪽을 향해 동일 피치 각도로 배설된 2km개의 돌출극을 가지며, 축방향으로 상기 제1고정자 치형이 형성된 돌출극과 원주방향으로 상기 제2고정자 치형이 형성된 돌출극이 교대로 배치된 고정자 철심과, 원주 방향으로 Zr개의 이동자 치형이 형성된 이동자 철심과, 상기 고정자 철심의 중간 또는 상기 이동자 철심의 중간에 끼워져서 축방향으로 부착된 영구자석으로 이루어짐과 동시에, 상기 이동자 치형의 개수 Zr이 다음의 관계식을 만족하도록 구성된 것을 특징으로 하는 선형-회전형 복합 스테핑 전동기:
    Zr=k(mb + a)
    여기에서, b는 1이상의 정수, a는 m이 짝수일때, 1≤a2m을 만족하는 홀수이고 m이 홀수일때 1≤am 또는 ma2m을 만족하는 정수이다.
  13. 제6항에 있어서, m을 선형.회전형 스테핑 전동기 각각의 개수, k를 1이상의 정수라 할때, 안쪽으로 동일 피치각도로서 배설된 2km개의 돌출극을 가지며, 축방향으로 작은 제1고정자 치형이 형성된 돌출극과 원주방향으로 작은 제2고정자 치형이 형성된 돌출극이 교대로 배치된 고정자 철심과, 축방향으로 상기 제1고정자 치형의 치형 피치에 대응하는 치형피치로서 복수개의 작은 제1이동자 치형이 형성된 제1이동자 철심과, 원주방향으로 Zr개의 작은 제2이동자 치형이 형성된 제2이동자 철심과, 그리고 한쌍의 상기 제1,제2이동자 철심의 중간에 끼워져서 축방향으로 부착된 영구자석을 구비하고 있으며, 상기 영구자석에 의해 N극 및 S극으로 자화되는 상기 제1및 제2이동자 철심은 각각 동수이고, 상기 제2이동자 치형의 개수 Zr이 다음의 관계식을 만족하도록 구성된 것을 특징으로 하는 선형-회전형 복합 스테핑 전동기:
    Zr=k(mb + a)
    여기에서, b는 1이상의 정수, a는 m이 짝수일때 1≤am을 만족하는 홀수이고 m이 홀수일때 1≤am 또는 ma2m을 만족하는 정수이다.
  14. 제7항에 있어서, m을 선형.회전형 스테핑 전동기 각각의 개수, k를 1이상의 정수라 할때, 안쪽으로 동일 피치각도로서 배설된 2km개의 돌출극을 가지며, 축방향으로 작은 제1고정자 치형이 형성된 돌출극과 원주방향으로 작은 제2고정자 치형이 형성된 돌출극이 교대로 배치된 고정자 철심과, 축방향으로 상기 제1고정자 치형의 치형 피치에 대응하는 피치로서 복수개의 작은 제1이동자 치형이 형성된 제1이동자 철심과, 원주방향으로 Zr개의 작은 제2이동자 치형이 형성된 제1이동자 철심과, 그리고 한쌍의 상기 제1,제2이동자 철심의 중간에 끼워져서 축방향으로 부착된 영구자석을 구비하고 있으며, 상기 영구자석에 의해 N극 및 S극으로 자화되는 상기 제1및 제2이동자 철심은 각각 동수이고, 상기 제2이동자 치형의 개수 Zr이 다음의 관계식을 만족하도록 구성된 것을 특징으로 하는 선형-회전형 복합 스테핑 전동기:
    Zr=k(mb + a)
    여기에서, b는 1이상의 정수, a는 m이 짝수일때 1≤am을 만족하는 홀수이고 m이 홀수일때 1≤am 또는 ma2m을 만족하는 정수이다.
  15. 제6항에 있어서, 상기 이동자가, 선형 스테핑 전동기용으로서 1개의 제1이동자 철심 및 회전 스테핑 전동기용으로서 1개의 제2이동자 철심을 일체로서 형성한 이동자 철심2조를 한쌍의 이동자 철심으로 하고, 상기 한쌍의 이동자 철심을 대칭적으로 상기 축에 배설함과 동시에 상기 한쌍의 이동자 철심 사이에 끼워져서 축방향으로 부착된 영구자석을 배설하여 이루어진 것을 특징으로 하는 선형-회전형 복합 스테핑 전동기.
  16. 제7항에 있어서, 상기 이동자가, 선형 스테핑 전동기용으로서 1개의 제1이동자 철심 및 회전 스테핑 전동기용으로서 1개의 제2이동자 철심을 일체로서 형성한 이동자 철심2조를 한쌍의 이동자 철심으로 하고, 상기 한쌍의 이동자 철심을 대칭적으로 상기 축에 배설함과 동시에 상기 한쌍의 이동자 철심 사이에 끼워져서 축방향으로 부착된 영구자석을 배설하여 이루어진 것을 특징으로 하는 선형-회전형 복합 스테핑 전동기.
  17. 제6항에 있어서, 상기 이동자가, 선형 스테핑 전동기로서 2개의 상기 제1이동자 철심과 상기 제1이동자 철심 사이에 끼워져서 축방향으로 부착된 영구자석을 구비하고, 회전형 스테핑 전동기용으로서 2개의 상기 제2이동자 철심과 상기 제2이동자 철심 사이에 끼워져서 축방향으로 부착된 영구자석을 구비함과 동시에, 이것들이 상기 축에 배설되어 이루어진 것을 특징으로 하는 선형-회전형 복합 스테핑 전동기.
  18. 제7항에 있어서, 상기 이동자가, 선형 스테핑 전동기로서 2개의 상기 제1이동자 철심과 상기 제1이동자 철심 사이에 끼워져서 축방향으로 부착된 영구자석을 구비하고, 회전형 스테핑 전동기용으로서 2개의 상기 제2이동자 철심과 상기 제2이동자 철심 사이에 끼워져서 축방향으로 부착된 영구자석을 구비함과 동시에, 이것들이 상기 축에 배설되어 이루어진 것을 특징으로 하는 선형-회전형 복합 스테핑 전동기.
  19. 제7항에 있어서, m을 선형 스테핑 전동기부의 개수, n을 회전형 스테핑 전동기부의 개수라 할때, 안쪽으로 배설된 2(m+n)개의 돌출극을 가지며, 축방향으로 상기 제1고정자 치형이 형성된 서로 인접한 2개의 돌출극으로 이루어진 m조의 돌출극쌍 및 원주방향으로 상기 제2고정자 치형이 형성된 서로 인접한 2개의 돌출극으로 이루어진 n조의 돌출극 쌍으로 구성된 고정자 철심을 가지는 것을 특징으로 하는 선형-회전형 복합 스테핑 전동기.
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