(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内側に向って放射状に等ピッチ角度で配設された複数個の突極を有するとともに、該突極の内周面に軸方向に複数個の固定子小歯が形成された固定子コアを有する固定子と、該固定子内に軸方向に移動自在に支持されるとともに、外周面に前記固定子小歯に対向して、軸方向に等ピッチで複数個の移動子小歯が形成された移動子コアを有する移動子とを備えてなるリニアパルスモータにおいて、
前記固定子コアは、該固定子コアの固定子鉄板を所定角度で順次回転積層して形成されるとともに、ｋを１以上の整数とするとき、前記固定子鉄板は３ｋ個の突極を有するとともに、前記移動子と対向する前記突極の先端部が、前記移動子側からみて、内半径が小さい突極が１個、内半径の大きい突極が２個の順に並んで１組を構成し、その組がｋ個存在するように構成され、前記回転積層する所定角度を（１２０／ｋ）度にすることにより、前記固定子小歯は前記固定子鉄板の厚さがｔ０のとき、歯厚ｔ０，歯ピッチ３ｔ０で、ステップごとの基本移動量がｔ０であることを特徴とするリニアパルスモータ。
【請求項２】
内側に向って放射状に等ピッチ角度で配設された複数個の突極を有するとともに、該突極の内周面に軸方向に複数個の固定子小歯が形成された固定子コアを有する固定子と、該固定子内に軸方向に移動自在に支持されるとともに、外周面に前記固定子小歯に対向して、軸方向に等ピッチで複数個の移動子小歯が形成された移動子コアを有する移動子とを備えてなるリニアパルスモータにおいて、
前記固定子コアは、該固定子コアの固定子鉄板を所定角度で順次回転積層して形成されるとともに、該固定子鉄板は６個の突極を有するとともに、前記移動子と対向する前記突極の先端部が、前記移動子側からみて、内半径が小さい突極が２個、内半径の大きい突極が４個の順に並んで形成するように構成され、前記回転積層する所定角度を１２０度にすることにより、前記固定子小歯は前記固定子鉄板の厚さがｔ０のとき、歯厚ｔ０，歯ピッチ３ｔ０、または所定角度を６０度にすることにより、歯厚２ｔ０，歯ピッチ６ｔ０で、ステップごとの基本移動量がｔ０であることを特徴とするリニアパルスモータ。
【請求項３】
内側に向って放射状に等ピッチ角度で配設された複数個の突極を有するとともに、該突極の内周面に軸方向に複数個の固定子小歯が形成された固定子コアを有する固定子と、該固定子内に軸方向に移動自在に支持されるとともに、外周面に前記固定子小歯に対向して、軸方向に等ピッチで複数個の移動子小歯が形成された移動子コアを有する移動子とを備えてなるリニアパルスモータにおいて、
前記固定子コアは、該固定子コアの固定子鉄板を所定角度で順次回転積層して形成されるとともに、ｍを相数とするとき、ｍは４以上の値であって、該固定子鉄板はｍ個の突極を有するとともに、前記移動子と対向する前記突極の先端部が、前記移動子側からみて、内半径が小さい突極が２個、内半径の大きい突極が（ｍ−２）個の順に並んで形成するように構成され、前記回転積層する所定角度を（３６０／ｍ）度にすることにより、前記固定子小歯は前記固定子鉄板の厚さがｔ０のとき、歯厚２ｔ０，歯ピッチｍｔ０で、ステップごとの基本移動量が前記歯ピッチの１／ｍであることを特徴とするリニアパルスモータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ＶＲ（可変レラクタンス）形のリニアパルスモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のモータとしては、特公平５−１９２８２号公報（発明の名称：リニアアクチュエータ）にシリンダ状のＶＲ形リニアパルスモータが開示されている。前記公報によれば、このリニアパルスモータは、巻線が巻回された固定子と、該固定子に対して軸方向に移動自在に支持された電機子とから成る。該固定子は、複数個の磁極を有するセグメント（鉄板）とスペーサとを交互に積層したもので、該磁極は前記巻線への電流により交互にＮ極とＳ極に磁化されている。前記電機子は棒状の非磁性の支持チューブ上に取付けられたリングで、前記巻線に選択的に流される電流によって発生する前記固定子と電機子とを通る磁束により、軸方向に駆動制御される。
【０００３】
また、米国特許第５，０９３，５９６号公報（発明の名称：結合形リニア・ロータリ直接駆動ステップモータ（ＣＯＭＢＩＮＥＤ  ＬＩＮＥＡＲ−ＲＯＴＡＲＹ  ＤＩＲＥＣＴ  ＤＲＩＶＥ  ＳＴＥＰ  ＭＯＴＯＲ））には、シリンダ状の３相ＶＲ形リニアパルスモータが開示されている。前記公報によれば、このリニアパルスモータは、円筒状の可変レラクタンス形リニアステップモータ部分と、ハイブリッド永久磁石形ロータリステップモータ部分とを備え、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である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、両者のうち、前者のリニアパルスモータは、各相を構成する固定子は軸方向に並べられており、多相化した場合、モータは軸方向に長くなるという問題点があった。
【０００５】
他方、後者のリニアパルスモータは、固定子が固定子鉄板とスペーサ鉄板とを交互に積層した構成になっており、固定子コア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、容易に固定子コアを製作することができないという問題点があった。
【０００６】
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、その内周面に軸方向に複数個の固定子小歯を形成しながら、固定子コアの製作が容易で、しかも各相巻線を固定子コアの内周方向に配置でき、多相化しても軸方向に長くならないＶＲ形リニアパルスモータを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明の構成は、内側に向って放射状に等ピッチ角度で配設された複数個の突極を有するとともに、該突極の内周面に軸方向に複数個の固定子小歯が形成された固定子コアを有する固定子と、該固定子内に軸方向に移動自在に支持されるとともに、外周面に前記固定子小歯に対向して、軸方向に等ピッチで複数個の移動子小歯が形成された移動子コアを有する移動子とを備えてなるリニアパルスモータにおいて、次のとおりである。
【０００８】
（１）前記固定子コアは、該固定子コアの固定子鉄板を所定角度で順次回転積層して形成されるとともに、ｋを１以上の整数とするとき、前記固定子鉄板は３ｋ個の突極を有し、前記移動子と対向する前記突極の先端部が、前記移動子側からみて、内半径が小さい突極が１個、内半径の大きい突極が２個の順に並んで１組を構成し、その組がｋ個存在するように構成され、前記回転積層する所定角度を（１２０／ｋ）度にすることにより、前記固定子小歯は前記固定子鉄板の厚さがｔ０のとき、歯厚ｔ０，歯ピッチ３ｔ０で、ステップごとの基本移動量がｔ０であるリニアパルスモータである。
【０００９】
（２）前記固定子コアは、該固定子コアの固定子鉄板を所定角度で順次回転積層して形成されるとともに、該固定子鉄板は６個の突極を有するとともに、前記移動子と対向する前記突極の先端部が、前記移動子側からみて、内半径が小さい突極が２個、内半径の大きい突極が４個の順に並んで形成するように構成され、前記回転積層する所定角度を１２０度にすることにより、前記固定子小歯は前記固定子鉄板の厚さがｔ０のとき、歯厚ｔ０，歯ピッチ３ｔ０、または所定角度を６０度にすることにより、歯厚２ｔ０，歯ピッチ６ｔ０で、ステップごとの基本移動量がｔ０であるリニアパルスモータである。
【００１０】
（３）前記固定子コアは、該固定子コアの固定子鉄板を所定角度で順次回転積層して形成されるとともに、ｍを相数とするとき、ｍは４以上の値であって、該固定子鉄板はｍ個の突極を有するとともに、前記移動子と対向する前記突極の先端部が、前記移動子側からみて、内半径が小さい突極が２個、内半径の大きい突極が（ｍ−２）個の順に並んで形成するように構成され、前記回転積層する所定角度を（３６０／ｍ）度にすることにより、前記固定子小歯は前記固定子鉄板の厚さがｔ０のとき、歯厚が２ｔ０，歯ピッチがｍｔ０で、ステップごとの基本移動量が前記歯ピッチの１／ｍであるリニアパルスモータである。
【００１１】
【作用】
前記のように構成されたリニアパルスモータは、一種類の固定子鉄板を所定の角度で順次回転積層するという、回転型ステッピングモータで使われているコア製作技術が使用できるため、その内周面に軸方向に複数個の固定子小歯を形成しながら、固定子コアを容易に製作できる。
【００１２】
【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、本発明のリニアパルスモータの一実施例を示す縦断面図、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線による横断面図である。
本実施例は、整数ｋおよび相数ｍの各数値が、ｋ＝２，ｍ＝３とした場合を示し、従って、固定子突極の数はｋ・ｍ＝６個である。
【００１３】
図１および図２において、固定子１の固定子コア１０に配設された６個の突極１１，１２，１３，……１６には、その内周面に軸方向に複数個の固定子小歯１７（歯先部１７ａと歯底部１７ｂ）が配設されている。また、これら６個の突極１１，１２，１３，……１６のそれぞれに、固定子巻線Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，……Ｗ６が各別に巻回されている。該固定子コア１０は、その両端部をエンドブラケット１８と１９により、図示しないネジ等でネジ止めすることにより支持される。
【００１４】
一方、固定子１内にある移動子２は、前記エンドブラケット１８と１９により、軸受２０ａ，２０ｂを介して軸方向に移動自在に支持される。そして、該移動子２には、軸２１上に磁極コア２２が配設されており、また該磁極コア２２の外周面には、軸方向に複数個の移動子小歯２４（歯先部２４ａと歯底部２４ｂ）が配設されている。
【００１５】
前記磁極コア２２は、該歯先部２４ａを形成する外径の大きい移動子鉄板２５ａが１枚，歯底部２４ｂを形成する外径の小さい移動子鉄板２５ｂが２枚の順で、積層されて形成されている。なお、該磁極コア２２は前記移動子鉄板２５ａ，２５ｂの積層の代わりに、鉄系材などの磁性材から切削加工等によっても、勿論製作可能である。
【００１６】
図３は、固定子コア１０を形成している固定子鉄板３０の一例を示したものである。図３において、固定子鉄板３０の突極Ｐ１とＰ４とは、その先端部が内半径の小さい突極（各１個）であり、固定子小歯１７の歯先部１７ａを形成する突極である。また、突極Ｐ２，Ｐ３とＰ５，Ｐ６とは、その先端部が内半径の大きい突極（各、ｍ−１＝３−１＝２個）であり、固定子小歯１７の歯底部１７ｂを形成する突極である。図３は、整数ｋ＝２，相数ｍ＝３の場合を示している。すなわち、これらの突極Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の組と、突極Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６の組とが、固定子コア１０の円周方向に順に並んで２組存在することになる。
【００１７】
図４は、該固定子鉄板３０を角度６０（３６０／ｋ・ｍ＝３６０／６）度ずつ回転しながら積層したときに形成される突極１１，１２，１３，……１６の固定子小歯１７の様子を移動子２側からみたものである。ハッチングのある部分が歯先部１７ａを示し、ハッチングのない部分が歯底部１７ｂを示す。固定子鉄板３０の厚さをｔ０  とすると、回転積層することにより、各突極１１，１２，１３……１６には歯ピッチがｍ・ｔ０  ，すなわち３ｔ０  ，歯厚がｔ０  の固定子小歯１７が形成される。しかも突極１１を基準にしたとき、突極１２の小歯１７のずれは歯ピッチの１／３，突極１３の小歯１７のずれは歯ピッチの２／３，突極１４の小歯１７のずれは歯ピッチの３／３，すなわち０，突極１５の小歯１７のずれは歯ピッチの１／３，突極１６の小歯１７のずれは歯ピッチの２／３である。
【００１８】
したがって、図５のように巻線Ｗ１とＷ４を結線してＡ相、巻線Ｗ２とＷ５を結線してＢ相、巻線Ｗ３とＷ６を結線してＣ相とすることにより３相のＶＲ形リニアパルスモータを構成することができる。このときのステップごとの基本移動量は歯ピッチの１／ｍすなわち、ｔ０  となる。なお、図５の各巻線Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，……６に付された●は巻線の向きを表しており、例えば、コモンからＡ相に向かって電流を流すと、突極１１はＮ極に、突極１４はＳ極に励磁されることを意味している。
【００１９】
図６は、前記固定子コア１０を形成している前記固定子鉄板３０の他の例の固定子鉄板３１を示したもので、相数ｍは前記同様にｍ＝３の場合を示す。
【００２０】
図６において、前記固定子鉄板３１は、２ｍ＝６個の突極Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３，……Ｐ１６を有するとともに、突極Ｐ１１，Ｐ１２は、その先端部が内半径の小さい２個の突極であり、固定子小歯１７の歯先部１７ａを形成する突極である。またＰ１３，Ｐ１４，Ｐ１５，Ｐ１６は、その先端部が内半径の大きい（２ｍ−２）、すなわち４個の突極であり、固定子小歯１７の歯底部１７ｂを形成する突極である。
【００２１】
図７は、該固定子鉄板３１を角度１２０（３６０／ｍ＝３６０／３）度ずつ回転しながら積層したときに形成される突極１１，１２，１３，……１６の固定子小歯１７の様子を移動子側からみたものである。図４の場合と同様に、ハッチングのある部分が歯先部１７ａを示し、ハッチングのない部分が歯底部１７ｂを示す。固定子鉄板３１の厚さをｔ０  とすると、回転積層することにより各突極１１，１２，１３，……１６には歯ピッチｍｔ０  ，すなわち３ｔ０  ，歯厚がｔ０  の固定子小歯１７が形成される。しかも突極１１を基準としたとき、突極１２の小歯のずれはゼロ、突極１３と突極１４の小歯のずれは歯ピッチの１／３、突極１５と１６の小歯のずれは歯ピッチの２／３である。
【００２２】
したがって、図８のように隣合う各２個の巻線Ｗ１，Ｗ２；Ｗ３，Ｗ４；Ｗ５，Ｗ６を互いに異極性に接続して、それぞれＡ相，Ｂ相，Ｃ相とすることにより３相のＶＲ形リニアパルスモータを構成することができる。
【００２３】
次いで、前記固定子コア１０が図６の前記固定子鉄板３１により形成されるときで、相数ｍがｍ＝６の場合を示す。この場合、突極の数はｍ，すなわち６個である。
【００２４】
図９は、該固定子鉄板３１を角度６０（３６０／ｍ＝３６０／６）度ずつ回転しながら積層したときに形成される突極１１，１２，１３，……１６の固定子小歯１７の様子を移動子側からみたものである。図４の場合と同様に、ハッチングのある部分が歯先部１７ａを示し、ハッチングのない部分が歯底部１７ｂを示す。固定子鉄板３１の厚さをｔ０  とすると、回転積層することにより各突極１１，１２，１３，……１６には歯ピッチｍｔ０  ，すなわち６ｔ０  ，歯厚が２ｔ０  の固定子小歯１７が形成される。しかも突極１１を基準としたとき、突極１２の小歯のずれは歯ピッチの１／６，突極１３の小歯のずれは歯ピッチの２／６，突極１４の小歯のずれは歯ピッチの３／６，突極１５の小歯のずれは歯ピッチの４／６，突極１６の小歯のずれは歯ピッチの５／６である。
【００２５】
したがって、図１０のように、各巻線Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，……Ｗ６を結線することにより、６相のＶＲ形リニアパルスモータを構成することができる。
【００２６】
また、図１１のように、巻線Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，……Ｗ６を結線することにより、３相のＶＲ形リニアパルスモータに構成することも可能である。この場合、相数ｍはｍ＝３となり、前記固定子鉄板３１は角度６０（１８０／ｍ＝１８０／３）度ずつ回転しながら積層され、前記６相のＶＲ形リニアパルスモータの場合と同一角度になる。
【００２７】
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。
【００２８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明のリニアパルスモータによれば、前記固定子コアは、その内周面に軸方向に複数個の固定子小歯を形成しながら、該固定子コアの固定子鉄板を所定の角度で順次回転積層することにより形成できる。したがって回転型ステッピングモータで使われているコア製造技術が使用できるため、固定子コアを容易にしかも低コストで製作することができる。また、各相巻線は前記固定子コアの円周方向に配置されるため、多相化しても軸方向に長くならないＶＲ形リニアパルスモータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のリニアパルス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】固定子コアを形成する固定子鉄板の平面図である。
【図４】図３の固定子鉄板を所定角回転積層したときに形成される固定子小歯部を移動子側から見た展開図である。
【図５】固定子巻線の結線図である。
【図６】固定子コアを形成する他の固定子鉄板の平面図である。
【図７】図６の固定子鉄板を１２０度回転積層したときに形成される固定子小歯部を移動子側から見た展開図である。
【図８】図７における３相リニアパルスモータの固定子巻線の結線図である。
【図９】図６の固定子鉄板を６０度回転積層したときに形成される固定子小歯部を移動子側から見た展開図である。
【図１０】図９における６相リニアパルスモータの固定子巻線の結線図である。
【図１１】図９における３相リニアパルス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  固定子コア
１１，１２，１３，……１６  突極
１７  固定子小歯
１７ａ  歯先部
１７ｂ  歯底部
２４  移動子小歯
２４ａ  歯先部
２４ｂ  歯底部
３０，３１  固定子鉄板
ｋ  整数
ｍ  相数
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，……Ｐ６，Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３，……Ｐ１６  突極
ｔ０    固定子鉄板の厚さ
Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，……Ｗ６  巻線
【図１】
0003585130.tif 000002
【図２】
0003585130.tif 000003
【図３】
0003585130.tif 000004
【図４】
0003585130.tif 000005
【図５】
0003585130.tif 000006
【図６】
0003585130.tif 000007
【図７】
0003585130.tif 000008
【図８】
0003585130.tif 000009
【図９】
0003585130.tif 000010
【図１０】
0003585130.tif 000011
【図１１】
0003585130.tif 000012