スパイラルモータおよびスパイラルモータの製造方法
【課題】スパイラルモータが備えるスパイラル状の形状を容易に実現する。
【解決手段】スパイラルモータのスパイラル状の形状を分割して複数のブロックで構成することで、スパイラル状の形状を容易に実現する。中心軸とこの中心軸の外周に設けたスパイラル状部とを備えるムーバと、同じピッチのスパイラル状の中空磁極を備えるステータとを備え、ムーバの中心軸をステータの中空磁極内に配置し、ムーバのスパイラル状部をステータの中空磁極のスパイラル状の溝内においてスパイラル状に回転自在とし、ムーバをステータに対してスパイラル状に回転しながら軸方向に直動するスパイラルモータにおいて、複数のムーバブロックおよびステータブロックを中心軸に沿ってスパイラル状に配列してムーバおよびステータを構成し、ムーバのスパイラル状部をステータの中空磁極のスパイラル状の溝内にスパイラル状に回転させながら導入してステータ内にムーバと組み込む。
【解決手段】スパイラルモータのスパイラル状の形状を分割して複数のブロックで構成することで、スパイラル状の形状を容易に実現する。中心軸とこの中心軸の外周に設けたスパイラル状部とを備えるムーバと、同じピッチのスパイラル状の中空磁極を備えるステータとを備え、ムーバの中心軸をステータの中空磁極内に配置し、ムーバのスパイラル状部をステータの中空磁極のスパイラル状の溝内においてスパイラル状に回転自在とし、ムーバをステータに対してスパイラル状に回転しながら軸方向に直動するスパイラルモータにおいて、複数のムーバブロックおよびステータブロックを中心軸に沿ってスパイラル状に配列してムーバおよびステータを構成し、ムーバのスパイラル状部をステータの中空磁極のスパイラル状の溝内にスパイラル状に回転させながら導入してステータ内にムーバと組み込む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定子に対して回転子が回動しながら軸方向に直動するスパイラルモータ、およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＮＣ機械など、外力を受けながら精密な位置決めを行う場合、大きな推力と高い剛性が必要となる。この大きな推力を得るにはギヤによりモータの出力を減速する方法と、大きな磁界を利用するダイレクトドライブ方式が知られている。
【０００３】
ギヤによりモータの出力を減速することにより大きな推力を得る場合には、ギヤによりクーロン摩擦力が位置決め精度に大きく影響するという問題があり、また、ダイレクトドライブ方式により大きな推力を得る場合には、装置が大型になるという問題がある。
【０００４】
特に直動型のアクチュエータの場合には、ギヤを用いた方式として回転型のモータとボールねじを組み合わせた構成が知られているが、回転型のモータとボールねじを組み合わせる構成は位置決め精度の問題の他、装置が複雑になるという問題がある。また、ダイレクトドライブ方式による直動型のアクチュエータとしては、リニアモータを利用した構成が知られている。
【０００５】
また、直進駆動力を発生するモータとして、円筒状表面にＮ極とＳ極とをスパイラル状に交互に等間隔で着磁して回転子とし、軸方向に対して垂直平面上に周囲を囲むように電磁コイルを配置して固定子とするスパイラルモータが提案されている。例えば、このようなスパイラルモータとして特許文献１が提案されている。
【０００６】
上記したモータ構成では、大きな推力を得るには、装置が複雑になるという問題がある。また、上記文献に提案されるスパイラルモータでは、推力は電磁コイルと回転子の外周面との対向面積に依存するため、大きな推力を得ることが困難であるという問題がある。
【０００７】
したがって、従来、直進駆動力を発生するモータとして知られる構成では、小型軽量、高精度、高推力の各点を同時に備えることができないという問題がある。
【０００８】
そこで、本願の発明者は、上記した問題点を解決し、直進駆動力を発生するモータにおいて、小型軽量、高精度、高推力の各点を同時に備えることができるスパイラルモータを提案した（特許文献２）。
【０００９】
上記特許文献２のスパイラルモータは、回転運動を並進運動に変換するねじの機構と電磁力による動力機構とを一体化することにより、小型軽量、高精度、高推力の各点を同時に備える直動モータを構成するものである。このスパイラルモータは、ねじ機構を電磁力により非接触とすることにより摩擦による影響を排除し、これにより高精度の位置決め制御が可能となる。また、電磁力を作用させるねじ機構部分の面積を大きくとることができるため磁束を有効に利用することができ、同一体積、同一重量の従来のリニアモータよりも大きな推力を得ることができる。
【００１０】
スパイラルモータは、可動部分と固定部分を共にスパイラル状に構成し、両スパイラル状の部分を互いに組み合わせることにより、スパイラル状に回転しながら軸方向に直動して推力を発生するものであり、スパイラル状に構成することにより減速ギヤと同様に高推力を得ることができ、また、可動部分と固定部分の軸方向に対向する大きな面積を利用することにより高推力を得ることができる。
【特許文献１】特開平９−５６１４３号
【特許文献２】特許３７１２０７３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記したスパイラルモータは、可動部分と固定部分を共にスパイラル状に構成し、両スパイラル状の部分を互いに組み合わせることにより、スパイラル状に回転しながら軸方向に直動して推力を発生するものであるため、スパイラルモータを製造するには、可動部分と固定部分を同じスパイラルピッチで形成する必要がある。
【００１２】
従来知られているモータが備えるロータやステータの構成要素は、通常平面状の形状であって、回転軸方向に対して概ね対称な形状であり、これら構成要素の加工は、鋳造、鍛造、放電ワイヤ加工等の加工技術を用いることによって比較的に容易に行うことができる。
【００１３】
これに対して、上記したスパイラルモータが備える可動部分と固定部分の各構成要素は、スパイラルモータを特徴付けているスパイラル状の形状を有している。このようなスパイラル状の形状の部材は、回転軸方向に対して概ね非対称な形状であるため、これらの構成要素の加工は、通常利用される加工技術によっては容易に行うことができず、可能であったとしても多額の費用と加工時間を要すると想定されるという、加工上の課題を有している。
【００１４】
そこで、本発明は上記課題を解決して、スパイラルモータを特徴付けているスパイラル状の形状を容易に実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、スパイラルモータの可動部分と固定部分を特徴付けているスパイラル状の形状を分割して複数のブロックで構成することで、スパイラル状の形状を容易に実現するものである。ここで、本発明のスパイラルモータの可動部分をムーバと称し、固定部分をステータと称する。
【００１６】
本発明はスパイラルモータの態様とスパイラルモータの製造方法の態様の二つの態様を有する。
【００１７】
本発明のスパイラルモータの態様は、中心軸と当該中心軸の外周に設けたスパイラル状部とを備えるムーバと、このムーバのスパイラル状部と同じピッチのスパイラル状の中空磁極を備えるステータとを備える。
【００１８】
ムーバとスパイラルモータは、そのスパイラル状の構成部分を分割して複数の分割ブロックで構成する。
【００１９】
ムーバは、スパイラル状部を分割してなる複数のムーバブロックで構成し、このムーバブロックを中心軸に沿ってスパイラル状に配列して構成する。一方、ステータは、扇状の中空磁極を分割してなる複数のステータブロックで構成し、このステータブロックを中心軸に沿ってスパイラル状に配列して構成する。
【００２０】
ムーバの中心軸をステータの中空磁極内に配置し、ムーバのスパイラル状部をステータの中空磁極のスパイラル状の溝内においてスパイラル状に回転自在とする。これによって、ムーバはステータに対してスパイラル状に回転しながら軸方向に直動する。
【００２１】
本発明のムーバは、ムーバブロックを６ブロック隣接させることによりスパイラルの一ピッチを形成する。また、本発明のステータはステータブロックを６ブロック隣接させることによりスパイラルの一ピッチを形成する。
【００２２】
本発明のムーバブロックは、スパイラル状部の軸方向のスパイラル側面の両側に永久磁石を備える。また、本発明のステータブロックは、中空磁極の軸方向のスパイラル状の両側面に互いに１２０度位相をずらした３相の巻き線を軸方向に巻回する。また、ステータブロックは、中空磁極のスパイラル状の両側面にスロットを備え、このスロットに巻き線を巻回する。
【００２３】
本発明のステータブロックが備える、中空磁極の前記中心軸の軸方向のスパイラル状の両側面は、スパイラル方向に沿って中央の平面とこの中央の平面の両側の２つの傾斜面の３面を有する。傾斜面は、中央平面に対して逆方向に傾斜する。ステータブロックの磁極面において、隣接するステータブロック側の側面部分を傾斜面とすることによって、ステータブロックを組み合わせてステータを構成した際に、ステータブロック間の段差を減少させることができる。
【００２４】
本発明において、複数のステータブロックをスパイラル状に組み立てるために、ステータブロックをその外周で固定するフレームを備える。本発明のフレームは、スパイラルの一ピッチ分に相当するステータブロックと同数のフレーム板によって構成することができる。各フレーム板は、ステータブロックを取り付ける溝をスパイラルの一ピッチ間隔で備える。この溝内にステータブロックを組み込むことによって、ステータブロックをスパイラル状に構成した状態でフレームに取り付けることができる。
【００２５】
本発明のスパイラルモータの製造方法の態様は、中心軸とこの中心軸の外周に設けたスパイラル状部とを備えるムーバと、ムーバスパイラル状部と同じピッチのスパイラル状の中空磁極を備えるステータとを備え、ムーバの中心軸をステータの中空磁極内に配置し、ムーバのスパイラル状部をステータの中空磁極のスパイラル状の溝内においてスパイラル状に回転自在とし、ムーバをステータに対してスパイラル状に回転しながら軸方向に直動するスパイラルモータの製造方法である。この製造方法は、スパイラル状部を分割してなる複数のムーバブロックを中心軸に沿ってスパイラル状に配列してムーバを構成し、扇状の中空磁極を分割してなる複数のステータブロックを前記中心軸に沿ってスパイラル状に配列してステータを構成し、ムーバのスパイラル状部を前記ステータの中空磁極のスパイラル状の溝内にスパイラル状に回転させながら導入することによって、ステータ内にムーバを組み込む。
【００２６】
本発明のステータの製造方法によれば、ムーバおよびステータをそれぞれ複数のムーバブロックを軸方向にスパイラル状に配列することで構成することができる。ムーバおよびステータのスパイラル状の形状を一体で加工することに代えて、それぞれを分割してなる各ムーバブロックおよびステータブロックを加工することによっては、加工を容易とすることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、スパイラルモータを特徴付けているスパイラル状の形状を容易に実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照しながら詳細に説明する。図１〜図５はムーバの構成および製造方法を説明するための図であり、図６〜図１５はステータの構成および製造方法を説明するための図であり、図１６はムーバとステータとを組み合わせて状態を示す図である。
【００２９】
本発明のスパイラルモータは、中心軸とこの中心軸の外周に設けたスパイラル状部とを備えるムーバと、ムーバスパイラル状部と同じピッチのスパイラル状の中空磁極を備えるステータとを備え、ムーバの中心軸をステータの中空磁極内に配置し、ムーバのスパイラル状部をステータの中空磁極のスパイラル状の溝内においてスパイラル状に回転自在とし、ムーバをステータに対してスパイラル状に回転しながら軸方向に直動するスパイラルモータである。
【００３０】
ここでは、このスパイラルモータにおいて、スパイラル状に回転しながら軸方向に直動する移動体側をムーバと称し、このムーバの移動に対する固定体側をステータと称する。ムーバはステータ側で形成される磁界と協働して駆動力を発生する磁極部分と、この磁極部分を支持すると共に、発生した回転方向の力と直進方向の力を含む駆動力を外部に作用する軸部分とを備える。また、ステータは、ムーバ側の磁極に対する磁界を発生すると共に、ムーバに作用力を生じさせる固定部を備える。
【００３１】
本発明のスパイラルモータは、スパイラル状のムーバとステータをそれぞれ複数ブロックに分割し、これら複数のムーバブロックおよびステータブロックをスパイラル状に配列することでスパイラル状体を構成する。
【００３２】
はじめに、図１〜図５を用いてムーバについて説明する。
【００３３】
図１、図２は、ムーバブロックの概略斜視図である。ムーバ２０は、スパイラル形状をスパイラルの進行方向に所定分割ピッチで分割してなる複数のムーバブロック２１を備える。
【００３４】
ムーバ２０は、これら複数のムーバブロック２１をスパイラル状に配列することによって擬似的にスパイラル形状を形成する。ムーバブロック２１の分割ピッチは、スパイラル形状の一ピッチ間隔を所定数に分割することで定めることができる。例えば、分割数を６分割として分割ピッチを定めた場合には、６個のムーバブロック２１をスパイラル状に配列することで、ムーバ２０のスパイラル形状の一ピッチ間隔が形成される。
【００３５】
ムーバブロック２１は、ムーバコア２２と、このムーバコア２２の軸方向の両側面に貼り付ける永久磁石２３とを備える。図１はムーバコア２２を示し、図２はムーバコア２２に永久磁石２３を貼り付けた状態を示している。
【００３６】
ムーバコア２２は、小径の内周面２２ｃと大径の外周面２２ｄとを有して概ね扇状の形状を成し、軸方向で対向する面を形成する側面２１ａ，２１ｂを有する。ムーバコア２２は、例えば珪素鋼板等の電磁鋼板を積層して形成する他、削り出し等の加工によって形成してもよい。ムーバコア２２の側面２１ａ，２１ｂには永久磁石２３が貼り付けられ、磁極が構成される。ムーバコア２２への永久磁石２３の貼り付けは、例えばピン止めによって行うことができる。
【００３７】
また、ムーバコア２２の周方向の端面２１ｅ，２１ｆは、ムーバコア２２同士をスパイラル方向に並べて配置したとき、互いに隣接面となる。
【００３８】
図４はムーバの概略構成を示し、図３はムーバを形成する途中の状態を示している。ムーバ２０は、軸２４の外周にムーバブロック２１をスパイラル状に貼り付けることで形成される。ムーバブロック２１は、軸３４の軸方向に対して所定の角度を有して取り付けることによって、連結されて各ムーバブロック２１は軸方向に順に所定量だけずれ、これによって全体としてスパイラル形状を構成する。
【００３９】
図５はムーバ２０を軸２４の長さ方向に沿って側面から見た図を示している。ムーバ２０は、複数のムーバブロック２３を軸２４に対して所定量のピッチでずらしながら取り付けることでスパイラル形状が形成される。
【００４０】
ムーバブロック２３の扇形状の角度は、例えば、スパイラル面が一ピッチずれる間に配列するムーバブロック２３の個数で定めることができる。例えば、６個のムーバブロック２３を配列することで一ピッチ分のスパイラ面を形成する場合には、各ムーバブロック２３の扇部分の中心角度はほぼ６０°（＝３６０°／６）とすることができる。
【００４１】
各ムーバブロック２３は、軸２４と直交する方向に対して所定角度を有して配列することによって軸方向にずれて取り付けられる。所定個数（例えば６個）のムーバブロック２１を軸方向にずらして取り付け、１周分取り付けることによって、１ピッチ分のスパイラル面が形成される。なお、ムーバブロック２３を軸２４に取り付ける際の、軸２４に対する取り付け角度は、パイラル面の１ピッチ分とムーバブロック２３の１周当たりの個数で定めることができる。
【００４２】
次に、図６〜図１５を用いてステータについて説明する。
【００４３】
図６、図７は、ステータブロックの概略斜視図である。ステータ３０は、スパイラル形状をスパイラルの進行方向に所定分割ピッチで分割してなる複数のステータブロック３１を備える。ステータ３０は、これら複数のステータブロック３１をスパイラル状に配列することによって擬似的にスパイラル形状を形成する。スパイラルブロック３１の分割ピッチは、スパイラル形状の一ピッチ間隔を所定数に分割することで定めることができる。例えば、分割数を６分割として分割ピッチを定めた場合には、６個のスパイラルブロック３１をスパイラル状に配列することで、ステータ３０のスパイラル形状の一ピッチ間隔が形成される。
【００４４】
ここでは、ムーバ２０のスパイラル形状のピッチを合わせて定めることで、ムーバ２０とステータ３０とを組み合わせたスパイラルモータを構成することができる。
【００４５】
ステータブロック３１は、ステータコア３２と、このステータコア３２に巻回したコイル３３とを備える。図６はステータコア３２を示し、図７はステータコア３２にコイル３３（３３ａ，３３ｂ）を巻回した状態を示している。
【００４６】
ステータブロック３１は、概ね扇状の形状を成し、中央コア３２ａを挟んで両側に設けた磁極面（第１磁極面３２ｂ，３２ｃ）と、中央コア３２ａと磁極面との間においてコイルを巻回するスロットを形成するコイル巻回コア３２ｄ，３２ｅから構成される。扇状のステータブロック３１の放射状の側部を隣接して配列することによって、扇状の要の部分に軸２４を通す中空磁極を有すると共に、スパイラル形状のステータ３０を形成する。
【００４７】
ステータコア３２は、例えば珪素鋼板等の電磁鋼板を積層して形成する他、削り出し等の加工によって形成してもよい。また、このステータコア３２の形成において、コイルを巻くためのスロットおよび磁極部分を形成する。また、高調波非同期トルクの異常トルクを防止するために、斜めに切削してスキューを設けるようにしてもよい。
【００４８】
ステータブロック３１のコイル巻回コア３２ｄ，３２ｅには、１２０度位相をずらした３相のコイルを軸方向に巻回する。コイル巻回コア３２ｄ，３２ｅに駆動電流を供給することによって第１磁極面３２ｂおよび第１磁極面３２ｃから磁束が発生される。この第１磁極面３２ｂおよび第１磁極面３２から発生した磁束は、軸方向で対向するムーバ２０の永久磁石２３の磁束と作用して、ムーバ２０に駆動力を生じさせる。ムーバ２０およびステータ３０は、その対向する面が共にスパイラル形状であるため、回転方向の作用力と直線方向の作用力の２つの作用力を得ることができる。本発明のスパイラルモータのトルク（回転方向の力）及び推力（直進方向の力）は、ムーバとステータの互いに対向する磁極のスパイラル状側面間で交差する電磁力により発生し、それぞれ独立して制御することができる。
【００４９】
図８〜図１０は、ステータブロック３１をスパイラル状に配列することによって、ステータ３０を構成して状態を示している。ステータ３０は、右巻きにスパイラルを形成する構成、および左巻きにスパイラルを形成する構成の何れとしてもよい。ステータ２０とムーバ３０は、スパイラルが同じ巻き方向となるように形成する。図８に示すステータ３０は右巻きのスパイラルを示し、図９は左巻きのスパイラルを示している。また、図１０は、ステータ３０を軸方向に沿って横方向から見た状態を示している。なお、左巻きのスパイラル構成のムーバについては図示していない。
【００５０】
ステータブロック３１をスパイラル状に配列することで、スパイラル状のステータ３０が形成される。図では、６個のステータブロック３１を配列することによって、スパイラルの一ピッチ分が形成される例を示している。このスパイラル状の配列を連続して軸方向につなげることによって、任意の長さのステータ３０を構成することができる。
【００５１】
また、図８〜図１０に示す概略構成において、各ステータブロック３１の扇形状の要の部分は軸方向に延びる中空部分はムーバ２０の軸２４を通す空間を形成し、また、軸方向で隣接するステータブロック３１間で対向する磁極間に形成されるスパイラル状の隙間はムーバ２０のスパイラル状の磁極面が通過する空間を形成する。
【００５２】
図１１，図１２はステータブロックを固定する状態を示している。ステータブロック３１は、個々に分離した構成要素であり、この構成要素をスパイラル状に配列してはじめてステータ３０が構成される。また、ムーバ２０は、ムーバ２０とステータ３０が発生する電磁力の交差により生じる駆動力によって駆動する。そのため、各ステータブロック３１をスパイラル状に配列させると共に、配列状態で固定する必要がある。
【００５３】
本発明のスパイラルモータ１０は、このステータブロック３１を所定位置に位置決めして、その位置で固定するためにフレーム４０、４１を用いる。図１１は、円筒状のフレーム４０の例を示し、図１２は、多角形の筒体のフレーム４１の例を示している。
【００５４】
図１１に示す構成例では、円筒体の中空のフレーム４０の内周面にステータブロック３１をスパイラル状に配列する。また、図１２に示す構成例では、多角形の中空のフレーム４１の内周面にステータブロック３１をスパイラル状に配列する。
【００５５】
これらの配列では、ステータブロック３１の位置決めを行うために、例えば、フレーム４０あるいはフレーム４１の内周面に位置決め用の溝を設け、この溝内にステータブロック３１を嵌め込む構成とする他、予め位置決め用のラックにステータブロック３１を組み込んでおき、このラックをフレーム４０あるいはフレーム４１内に挿入して取り付ける構成としてもよい。
【００５６】
図１２の構成例では、フレーム４１は複数枚のフレーム板４２ａ〜４２ｆによって多角形の筒体を構成している。フレーム４１へのステータブロック３１の取り付けは、複数枚のフレーム板４２ａ〜４２ｆを組み合わせて予め筒体を形成しておき、この筒体内に各ステータブロック３１を取り付ける他、各フレーム板４２ａ〜４２ｆにステータブロック３１を取り付けた後、これらのフレーム板４２ａ〜４２ｆを組み合わせて筒体を形成してもよい。
【００５７】
図１３，図１４は、ステータブロック３１を取り付けたフレーム板４２ａ〜４２ｆを組み合わせることによって筒体を形成する例を説明するための図である。
【００５８】
図１３において、各フレーム板４２ａ〜４２ｆは、それぞれ分離した状態でステータブロック３１を取り付ける。ステータブロック３１の取り付け位置は、フレーム板４２ａ〜４２ｆを組み合わせてフレーム４１を構成した際に、スパイラル状に配列されるように所定のピッチ間隔で定められる。
【００５９】
この位置決めは、図１４に示すように、例えば、フレーム板４２ａ〜４２ｆ上に位置決めおよび固定用の溝４３を形成しておき（図１４（ａ））、この溝４３内にステータブロック３１を嵌め込む等によって行うことができる（図１４（ｂ））。なお、溝は、ステータブロック３１がスパイラル状に配列されるように所定角度を有して形成される。
【００６０】
ステータブロック３１を取り付けたフレーム板４２ａ〜４２ｆにおいて、隣り合うフレーム板の側片を隣接させ、ステータブロック３１が内側となるように組み合わせることでフレーム４１を構成する。
【００６１】
図１３では、各フレーム板４２ａ〜４２ｆはそれぞれ独立した構成を示しているが、各フレーム板４２ａ〜４２ｆを連続した板部材で形成し、予め形成しておいた折り目に沿って折り込みことでフレーム４１を構成してもよい。
【００６２】
また、各ステータブロック３１が備えるステータコア３２の磁極面（第１磁極面３２ｂ，第２磁極面３２ｃ）は、同一平面形状とする他、スパイラル状に配列した際に隣接する箇所で段差が発生しないように、曲面形状あるいは、複数の平面を組み合わせた形状とすることができる。
【００６３】
図１５は、ステータコア３２の磁極面を複数の平面を組み合わせた形状で構成する例を示している。図１５に示す構成例では、ステータコア３２の磁極面を３つの平面で構成する例を示している。図１５において、磁極面３２ｂは、扇形状の要部分と外周部分とを結ぶ放射方向に沿って、中央の平面３２Ａ、両側の第１傾斜面３２Ｂおよび第２傾斜面３２から構成される。
【００６４】
図１５（ｂ）はステータコア３２の断面を示している。第１傾斜面３２Ｂは平面３２Ａに対して縁方向に向かって下降する方向に傾斜し、一方、第２傾斜面３２Ｃは平面３２Ａに対して縁方向に向かって上昇する方向に傾斜して形成される。
【００６５】
図１５（ｃ）はステータブロック３１をスパイラル状に配列した場合における隣接状態を示している。隣接状態では、一方のステータコア３２の第１傾斜面３２Ｂは他方のステータコア３２の第２傾斜面３２Ｃと隣接する。このとき、第１傾斜面３２Ｂと第２傾斜面３２Ｃとは、その傾斜の方向が逆方向と成っているため、スパイラル状とすることによるステータコア間の位置ずれは低減されて段差量が低減される。
【００６６】
上記のようにしてムーバ２０とステータ３０とをそれぞれ形成し、これらムーバ２０とステータ３０とを組み合わせることによってスパイラルモータ１０を構成する。図１６は、ムーバ２０とステータ３０とを組み合わせた状態のスパイラルモータ１０を示している。ここでは、フレームは示していない。
【００６７】
ムーバ２０とステータ３０との組み合わせは、ムーバ２０の軸２４をステータ３０の中心部分に軸方向に形成される空間に挿入し、ステータ３０の各ステータブロック３１が形成するスパイラル状部分で挟まれるスパイラル状の隙間内において、ムーバ２０のスパイラル状の磁極部分をスパイラル状に回転させながら挿入することで行うことができる。
【００６８】
このとき、ムーバ２０のスパイラルのピッチとステータ３０のスパイラルのピッチを合わせることで、ムーバ２０の磁極とステータ３０の磁極とは接触することなく、所定の面間隔を保持しながら回転動作と直動動作とを行いスパイラル状に駆動することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明のムーバブロックの概略斜視図である。
【図２】本発明のムーバブロックの概略斜視図である。
【図３】本発明のムーバブロックの概略斜視図である。
【図４】本発明のムーバを形成する途中の状態を示す図である。
【図５】本発明のムーバの概略構成を示す図である。
【図６】本発明のステータブロックの概略斜視図である。
【図７】本発明のステータブロックの概略斜視図である。
【図８】本発明のステータの概略を示す斜視図である。
【図９】本発明のステータの概略を示す斜視図である。
【図１０】本発明のステータの概略を示す平面図である。
【図１１】本発明のステータブロックとフレームとを示す図である。
【図１２】本発明のステータブロックとフレームとを示す図である。
【図１３】本発明のステータブロックとフレームの組み合わせを示す図である。
【図１４】本発明のステータブロックとフレームの組み合わせを示す図である。
【図１５】本発明のステータコアの磁極面を複数の平面を組み合わせた形状で構成する例を示す図である。
【図１６】本発明のスパイラルモータのムーバとステータとの組み合わせ状態を示す図である。
【符号の説明】
【００７０】
１０…スパイラルモータ、２０…ムーバ、２１…ムーバブロック、２２…ムーバコア、２３…永久磁石、２４…軸、３０…ステータ、３１…ステータブロック、３２…ステータコア、３２ａ…中央コア、３２ｂ…第１磁極面、３２ｃ…第２の磁極面、３２ｄ…コイル巻回コア、３２ｅ…コイル巻回コア、３３ａ…コイル、３３ｂ…コイル、４０…フレーム、４１…フレーム、４２…フレーム板、４３…溝。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定子に対して回転子が回動しながら軸方向に直動するスパイラルモータ、およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＮＣ機械など、外力を受けながら精密な位置決めを行う場合、大きな推力と高い剛性が必要となる。この大きな推力を得るにはギヤによりモータの出力を減速する方法と、大きな磁界を利用するダイレクトドライブ方式が知られている。
【０００３】
ギヤによりモータの出力を減速することにより大きな推力を得る場合には、ギヤによりクーロン摩擦力が位置決め精度に大きく影響するという問題があり、また、ダイレクトドライブ方式により大きな推力を得る場合には、装置が大型になるという問題がある。
【０００４】
特に直動型のアクチュエータの場合には、ギヤを用いた方式として回転型のモータとボールねじを組み合わせた構成が知られているが、回転型のモータとボールねじを組み合わせる構成は位置決め精度の問題の他、装置が複雑になるという問題がある。また、ダイレクトドライブ方式による直動型のアクチュエータとしては、リニアモータを利用した構成が知られている。
【０００５】
また、直進駆動力を発生するモータとして、円筒状表面にＮ極とＳ極とをスパイラル状に交互に等間隔で着磁して回転子とし、軸方向に対して垂直平面上に周囲を囲むように電磁コイルを配置して固定子とするスパイラルモータが提案されている。例えば、このようなスパイラルモータとして特許文献１が提案されている。
【０００６】
上記したモータ構成では、大きな推力を得るには、装置が複雑になるという問題がある。また、上記文献に提案されるスパイラルモータでは、推力は電磁コイルと回転子の外周面との対向面積に依存するため、大きな推力を得ることが困難であるという問題がある。
【０００７】
したがって、従来、直進駆動力を発生するモータとして知られる構成では、小型軽量、高精度、高推力の各点を同時に備えることができないという問題がある。
【０００８】
そこで、本願の発明者は、上記した問題点を解決し、直進駆動力を発生するモータにおいて、小型軽量、高精度、高推力の各点を同時に備えることができるスパイラルモータを提案した（特許文献２）。
【０００９】
上記特許文献２のスパイラルモータは、回転運動を並進運動に変換するねじの機構と電磁力による動力機構とを一体化することにより、小型軽量、高精度、高推力の各点を同時に備える直動モータを構成するものである。このスパイラルモータは、ねじ機構を電磁力により非接触とすることにより摩擦による影響を排除し、これにより高精度の位置決め制御が可能となる。また、電磁力を作用させるねじ機構部分の面積を大きくとることができるため磁束を有効に利用することができ、同一体積、同一重量の従来のリニアモータよりも大きな推力を得ることができる。
【００１０】
スパイラルモータは、可動部分と固定部分を共にスパイラル状に構成し、両スパイラル状の部分を互いに組み合わせることにより、スパイラル状に回転しながら軸方向に直動して推力を発生するものであり、スパイラル状に構成することにより減速ギヤと同様に高推力を得ることができ、また、可動部分と固定部分の軸方向に対向する大きな面積を利用することにより高推力を得ることができる。
【特許文献１】特開平９−５６１４３号
【特許文献２】特許３７１２０７３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記したスパイラルモータは、可動部分と固定部分を共にスパイラル状に構成し、両スパイラル状の部分を互いに組み合わせることにより、スパイラル状に回転しながら軸方向に直動して推力を発生するものであるため、スパイラルモータを製造するには、可動部分と固定部分を同じスパイラルピッチで形成する必要がある。
【００１２】
従来知られているモータが備えるロータやステータの構成要素は、通常平面状の形状であって、回転軸方向に対して概ね対称な形状であり、これら構成要素の加工は、鋳造、鍛造、放電ワイヤ加工等の加工技術を用いることによって比較的に容易に行うことができる。
【００１３】
これに対して、上記したスパイラルモータが備える可動部分と固定部分の各構成要素は、スパイラルモータを特徴付けているスパイラル状の形状を有している。このようなスパイラル状の形状の部材は、回転軸方向に対して概ね非対称な形状であるため、これらの構成要素の加工は、通常利用される加工技術によっては容易に行うことができず、可能であったとしても多額の費用と加工時間を要すると想定されるという、加工上の課題を有している。
【００１４】
そこで、本発明は上記課題を解決して、スパイラルモータを特徴付けているスパイラル状の形状を容易に実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、スパイラルモータの可動部分と固定部分を特徴付けているスパイラル状の形状を分割して複数のブロックで構成することで、スパイラル状の形状を容易に実現するものである。ここで、本発明のスパイラルモータの可動部分をムーバと称し、固定部分をステータと称する。
【００１６】
本発明はスパイラルモータの態様とスパイラルモータの製造方法の態様の二つの態様を有する。
【００１７】
本発明のスパイラルモータの態様は、中心軸と当該中心軸の外周に設けたスパイラル状部とを備えるムーバと、このムーバのスパイラル状部と同じピッチのスパイラル状の中空磁極を備えるステータとを備える。
【００１８】
ムーバとスパイラルモータは、そのスパイラル状の構成部分を分割して複数の分割ブロックで構成する。
【００１９】
ムーバは、スパイラル状部を分割してなる複数のムーバブロックで構成し、このムーバブロックを中心軸に沿ってスパイラル状に配列して構成する。一方、ステータは、扇状の中空磁極を分割してなる複数のステータブロックで構成し、このステータブロックを中心軸に沿ってスパイラル状に配列して構成する。
【００２０】
ムーバの中心軸をステータの中空磁極内に配置し、ムーバのスパイラル状部をステータの中空磁極のスパイラル状の溝内においてスパイラル状に回転自在とする。これによって、ムーバはステータに対してスパイラル状に回転しながら軸方向に直動する。
【００２１】
本発明のムーバは、ムーバブロックを６ブロック隣接させることによりスパイラルの一ピッチを形成する。また、本発明のステータはステータブロックを６ブロック隣接させることによりスパイラルの一ピッチを形成する。
【００２２】
本発明のムーバブロックは、スパイラル状部の軸方向のスパイラル側面の両側に永久磁石を備える。また、本発明のステータブロックは、中空磁極の軸方向のスパイラル状の両側面に互いに１２０度位相をずらした３相の巻き線を軸方向に巻回する。また、ステータブロックは、中空磁極のスパイラル状の両側面にスロットを備え、このスロットに巻き線を巻回する。
【００２３】
本発明のステータブロックが備える、中空磁極の前記中心軸の軸方向のスパイラル状の両側面は、スパイラル方向に沿って中央の平面とこの中央の平面の両側の２つの傾斜面の３面を有する。傾斜面は、中央平面に対して逆方向に傾斜する。ステータブロックの磁極面において、隣接するステータブロック側の側面部分を傾斜面とすることによって、ステータブロックを組み合わせてステータを構成した際に、ステータブロック間の段差を減少させることができる。
【００２４】
本発明において、複数のステータブロックをスパイラル状に組み立てるために、ステータブロックをその外周で固定するフレームを備える。本発明のフレームは、スパイラルの一ピッチ分に相当するステータブロックと同数のフレーム板によって構成することができる。各フレーム板は、ステータブロックを取り付ける溝をスパイラルの一ピッチ間隔で備える。この溝内にステータブロックを組み込むことによって、ステータブロックをスパイラル状に構成した状態でフレームに取り付けることができる。
【００２５】
本発明のスパイラルモータの製造方法の態様は、中心軸とこの中心軸の外周に設けたスパイラル状部とを備えるムーバと、ムーバスパイラル状部と同じピッチのスパイラル状の中空磁極を備えるステータとを備え、ムーバの中心軸をステータの中空磁極内に配置し、ムーバのスパイラル状部をステータの中空磁極のスパイラル状の溝内においてスパイラル状に回転自在とし、ムーバをステータに対してスパイラル状に回転しながら軸方向に直動するスパイラルモータの製造方法である。この製造方法は、スパイラル状部を分割してなる複数のムーバブロックを中心軸に沿ってスパイラル状に配列してムーバを構成し、扇状の中空磁極を分割してなる複数のステータブロックを前記中心軸に沿ってスパイラル状に配列してステータを構成し、ムーバのスパイラル状部を前記ステータの中空磁極のスパイラル状の溝内にスパイラル状に回転させながら導入することによって、ステータ内にムーバを組み込む。
【００２６】
本発明のステータの製造方法によれば、ムーバおよびステータをそれぞれ複数のムーバブロックを軸方向にスパイラル状に配列することで構成することができる。ムーバおよびステータのスパイラル状の形状を一体で加工することに代えて、それぞれを分割してなる各ムーバブロックおよびステータブロックを加工することによっては、加工を容易とすることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、スパイラルモータを特徴付けているスパイラル状の形状を容易に実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照しながら詳細に説明する。図１〜図５はムーバの構成および製造方法を説明するための図であり、図６〜図１５はステータの構成および製造方法を説明するための図であり、図１６はムーバとステータとを組み合わせて状態を示す図である。
【００２９】
本発明のスパイラルモータは、中心軸とこの中心軸の外周に設けたスパイラル状部とを備えるムーバと、ムーバスパイラル状部と同じピッチのスパイラル状の中空磁極を備えるステータとを備え、ムーバの中心軸をステータの中空磁極内に配置し、ムーバのスパイラル状部をステータの中空磁極のスパイラル状の溝内においてスパイラル状に回転自在とし、ムーバをステータに対してスパイラル状に回転しながら軸方向に直動するスパイラルモータである。
【００３０】
ここでは、このスパイラルモータにおいて、スパイラル状に回転しながら軸方向に直動する移動体側をムーバと称し、このムーバの移動に対する固定体側をステータと称する。ムーバはステータ側で形成される磁界と協働して駆動力を発生する磁極部分と、この磁極部分を支持すると共に、発生した回転方向の力と直進方向の力を含む駆動力を外部に作用する軸部分とを備える。また、ステータは、ムーバ側の磁極に対する磁界を発生すると共に、ムーバに作用力を生じさせる固定部を備える。
【００３１】
本発明のスパイラルモータは、スパイラル状のムーバとステータをそれぞれ複数ブロックに分割し、これら複数のムーバブロックおよびステータブロックをスパイラル状に配列することでスパイラル状体を構成する。
【００３２】
はじめに、図１〜図５を用いてムーバについて説明する。
【００３３】
図１、図２は、ムーバブロックの概略斜視図である。ムーバ２０は、スパイラル形状をスパイラルの進行方向に所定分割ピッチで分割してなる複数のムーバブロック２１を備える。
【００３４】
ムーバ２０は、これら複数のムーバブロック２１をスパイラル状に配列することによって擬似的にスパイラル形状を形成する。ムーバブロック２１の分割ピッチは、スパイラル形状の一ピッチ間隔を所定数に分割することで定めることができる。例えば、分割数を６分割として分割ピッチを定めた場合には、６個のムーバブロック２１をスパイラル状に配列することで、ムーバ２０のスパイラル形状の一ピッチ間隔が形成される。
【００３５】
ムーバブロック２１は、ムーバコア２２と、このムーバコア２２の軸方向の両側面に貼り付ける永久磁石２３とを備える。図１はムーバコア２２を示し、図２はムーバコア２２に永久磁石２３を貼り付けた状態を示している。
【００３６】
ムーバコア２２は、小径の内周面２２ｃと大径の外周面２２ｄとを有して概ね扇状の形状を成し、軸方向で対向する面を形成する側面２１ａ，２１ｂを有する。ムーバコア２２は、例えば珪素鋼板等の電磁鋼板を積層して形成する他、削り出し等の加工によって形成してもよい。ムーバコア２２の側面２１ａ，２１ｂには永久磁石２３が貼り付けられ、磁極が構成される。ムーバコア２２への永久磁石２３の貼り付けは、例えばピン止めによって行うことができる。
【００３７】
また、ムーバコア２２の周方向の端面２１ｅ，２１ｆは、ムーバコア２２同士をスパイラル方向に並べて配置したとき、互いに隣接面となる。
【００３８】
図４はムーバの概略構成を示し、図３はムーバを形成する途中の状態を示している。ムーバ２０は、軸２４の外周にムーバブロック２１をスパイラル状に貼り付けることで形成される。ムーバブロック２１は、軸３４の軸方向に対して所定の角度を有して取り付けることによって、連結されて各ムーバブロック２１は軸方向に順に所定量だけずれ、これによって全体としてスパイラル形状を構成する。
【００３９】
図５はムーバ２０を軸２４の長さ方向に沿って側面から見た図を示している。ムーバ２０は、複数のムーバブロック２３を軸２４に対して所定量のピッチでずらしながら取り付けることでスパイラル形状が形成される。
【００４０】
ムーバブロック２３の扇形状の角度は、例えば、スパイラル面が一ピッチずれる間に配列するムーバブロック２３の個数で定めることができる。例えば、６個のムーバブロック２３を配列することで一ピッチ分のスパイラ面を形成する場合には、各ムーバブロック２３の扇部分の中心角度はほぼ６０°（＝３６０°／６）とすることができる。
【００４１】
各ムーバブロック２３は、軸２４と直交する方向に対して所定角度を有して配列することによって軸方向にずれて取り付けられる。所定個数（例えば６個）のムーバブロック２１を軸方向にずらして取り付け、１周分取り付けることによって、１ピッチ分のスパイラル面が形成される。なお、ムーバブロック２３を軸２４に取り付ける際の、軸２４に対する取り付け角度は、パイラル面の１ピッチ分とムーバブロック２３の１周当たりの個数で定めることができる。
【００４２】
次に、図６〜図１５を用いてステータについて説明する。
【００４３】
図６、図７は、ステータブロックの概略斜視図である。ステータ３０は、スパイラル形状をスパイラルの進行方向に所定分割ピッチで分割してなる複数のステータブロック３１を備える。ステータ３０は、これら複数のステータブロック３１をスパイラル状に配列することによって擬似的にスパイラル形状を形成する。スパイラルブロック３１の分割ピッチは、スパイラル形状の一ピッチ間隔を所定数に分割することで定めることができる。例えば、分割数を６分割として分割ピッチを定めた場合には、６個のスパイラルブロック３１をスパイラル状に配列することで、ステータ３０のスパイラル形状の一ピッチ間隔が形成される。
【００４４】
ここでは、ムーバ２０のスパイラル形状のピッチを合わせて定めることで、ムーバ２０とステータ３０とを組み合わせたスパイラルモータを構成することができる。
【００４５】
ステータブロック３１は、ステータコア３２と、このステータコア３２に巻回したコイル３３とを備える。図６はステータコア３２を示し、図７はステータコア３２にコイル３３（３３ａ，３３ｂ）を巻回した状態を示している。
【００４６】
ステータブロック３１は、概ね扇状の形状を成し、中央コア３２ａを挟んで両側に設けた磁極面（第１磁極面３２ｂ，３２ｃ）と、中央コア３２ａと磁極面との間においてコイルを巻回するスロットを形成するコイル巻回コア３２ｄ，３２ｅから構成される。扇状のステータブロック３１の放射状の側部を隣接して配列することによって、扇状の要の部分に軸２４を通す中空磁極を有すると共に、スパイラル形状のステータ３０を形成する。
【００４７】
ステータコア３２は、例えば珪素鋼板等の電磁鋼板を積層して形成する他、削り出し等の加工によって形成してもよい。また、このステータコア３２の形成において、コイルを巻くためのスロットおよび磁極部分を形成する。また、高調波非同期トルクの異常トルクを防止するために、斜めに切削してスキューを設けるようにしてもよい。
【００４８】
ステータブロック３１のコイル巻回コア３２ｄ，３２ｅには、１２０度位相をずらした３相のコイルを軸方向に巻回する。コイル巻回コア３２ｄ，３２ｅに駆動電流を供給することによって第１磁極面３２ｂおよび第１磁極面３２ｃから磁束が発生される。この第１磁極面３２ｂおよび第１磁極面３２から発生した磁束は、軸方向で対向するムーバ２０の永久磁石２３の磁束と作用して、ムーバ２０に駆動力を生じさせる。ムーバ２０およびステータ３０は、その対向する面が共にスパイラル形状であるため、回転方向の作用力と直線方向の作用力の２つの作用力を得ることができる。本発明のスパイラルモータのトルク（回転方向の力）及び推力（直進方向の力）は、ムーバとステータの互いに対向する磁極のスパイラル状側面間で交差する電磁力により発生し、それぞれ独立して制御することができる。
【００４９】
図８〜図１０は、ステータブロック３１をスパイラル状に配列することによって、ステータ３０を構成して状態を示している。ステータ３０は、右巻きにスパイラルを形成する構成、および左巻きにスパイラルを形成する構成の何れとしてもよい。ステータ２０とムーバ３０は、スパイラルが同じ巻き方向となるように形成する。図８に示すステータ３０は右巻きのスパイラルを示し、図９は左巻きのスパイラルを示している。また、図１０は、ステータ３０を軸方向に沿って横方向から見た状態を示している。なお、左巻きのスパイラル構成のムーバについては図示していない。
【００５０】
ステータブロック３１をスパイラル状に配列することで、スパイラル状のステータ３０が形成される。図では、６個のステータブロック３１を配列することによって、スパイラルの一ピッチ分が形成される例を示している。このスパイラル状の配列を連続して軸方向につなげることによって、任意の長さのステータ３０を構成することができる。
【００５１】
また、図８〜図１０に示す概略構成において、各ステータブロック３１の扇形状の要の部分は軸方向に延びる中空部分はムーバ２０の軸２４を通す空間を形成し、また、軸方向で隣接するステータブロック３１間で対向する磁極間に形成されるスパイラル状の隙間はムーバ２０のスパイラル状の磁極面が通過する空間を形成する。
【００５２】
図１１，図１２はステータブロックを固定する状態を示している。ステータブロック３１は、個々に分離した構成要素であり、この構成要素をスパイラル状に配列してはじめてステータ３０が構成される。また、ムーバ２０は、ムーバ２０とステータ３０が発生する電磁力の交差により生じる駆動力によって駆動する。そのため、各ステータブロック３１をスパイラル状に配列させると共に、配列状態で固定する必要がある。
【００５３】
本発明のスパイラルモータ１０は、このステータブロック３１を所定位置に位置決めして、その位置で固定するためにフレーム４０、４１を用いる。図１１は、円筒状のフレーム４０の例を示し、図１２は、多角形の筒体のフレーム４１の例を示している。
【００５４】
図１１に示す構成例では、円筒体の中空のフレーム４０の内周面にステータブロック３１をスパイラル状に配列する。また、図１２に示す構成例では、多角形の中空のフレーム４１の内周面にステータブロック３１をスパイラル状に配列する。
【００５５】
これらの配列では、ステータブロック３１の位置決めを行うために、例えば、フレーム４０あるいはフレーム４１の内周面に位置決め用の溝を設け、この溝内にステータブロック３１を嵌め込む構成とする他、予め位置決め用のラックにステータブロック３１を組み込んでおき、このラックをフレーム４０あるいはフレーム４１内に挿入して取り付ける構成としてもよい。
【００５６】
図１２の構成例では、フレーム４１は複数枚のフレーム板４２ａ〜４２ｆによって多角形の筒体を構成している。フレーム４１へのステータブロック３１の取り付けは、複数枚のフレーム板４２ａ〜４２ｆを組み合わせて予め筒体を形成しておき、この筒体内に各ステータブロック３１を取り付ける他、各フレーム板４２ａ〜４２ｆにステータブロック３１を取り付けた後、これらのフレーム板４２ａ〜４２ｆを組み合わせて筒体を形成してもよい。
【００５７】
図１３，図１４は、ステータブロック３１を取り付けたフレーム板４２ａ〜４２ｆを組み合わせることによって筒体を形成する例を説明するための図である。
【００５８】
図１３において、各フレーム板４２ａ〜４２ｆは、それぞれ分離した状態でステータブロック３１を取り付ける。ステータブロック３１の取り付け位置は、フレーム板４２ａ〜４２ｆを組み合わせてフレーム４１を構成した際に、スパイラル状に配列されるように所定のピッチ間隔で定められる。
【００５９】
この位置決めは、図１４に示すように、例えば、フレーム板４２ａ〜４２ｆ上に位置決めおよび固定用の溝４３を形成しておき（図１４（ａ））、この溝４３内にステータブロック３１を嵌め込む等によって行うことができる（図１４（ｂ））。なお、溝は、ステータブロック３１がスパイラル状に配列されるように所定角度を有して形成される。
【００６０】
ステータブロック３１を取り付けたフレーム板４２ａ〜４２ｆにおいて、隣り合うフレーム板の側片を隣接させ、ステータブロック３１が内側となるように組み合わせることでフレーム４１を構成する。
【００６１】
図１３では、各フレーム板４２ａ〜４２ｆはそれぞれ独立した構成を示しているが、各フレーム板４２ａ〜４２ｆを連続した板部材で形成し、予め形成しておいた折り目に沿って折り込みことでフレーム４１を構成してもよい。
【００６２】
また、各ステータブロック３１が備えるステータコア３２の磁極面（第１磁極面３２ｂ，第２磁極面３２ｃ）は、同一平面形状とする他、スパイラル状に配列した際に隣接する箇所で段差が発生しないように、曲面形状あるいは、複数の平面を組み合わせた形状とすることができる。
【００６３】
図１５は、ステータコア３２の磁極面を複数の平面を組み合わせた形状で構成する例を示している。図１５に示す構成例では、ステータコア３２の磁極面を３つの平面で構成する例を示している。図１５において、磁極面３２ｂは、扇形状の要部分と外周部分とを結ぶ放射方向に沿って、中央の平面３２Ａ、両側の第１傾斜面３２Ｂおよび第２傾斜面３２から構成される。
【００６４】
図１５（ｂ）はステータコア３２の断面を示している。第１傾斜面３２Ｂは平面３２Ａに対して縁方向に向かって下降する方向に傾斜し、一方、第２傾斜面３２Ｃは平面３２Ａに対して縁方向に向かって上昇する方向に傾斜して形成される。
【００６５】
図１５（ｃ）はステータブロック３１をスパイラル状に配列した場合における隣接状態を示している。隣接状態では、一方のステータコア３２の第１傾斜面３２Ｂは他方のステータコア３２の第２傾斜面３２Ｃと隣接する。このとき、第１傾斜面３２Ｂと第２傾斜面３２Ｃとは、その傾斜の方向が逆方向と成っているため、スパイラル状とすることによるステータコア間の位置ずれは低減されて段差量が低減される。
【００６６】
上記のようにしてムーバ２０とステータ３０とをそれぞれ形成し、これらムーバ２０とステータ３０とを組み合わせることによってスパイラルモータ１０を構成する。図１６は、ムーバ２０とステータ３０とを組み合わせた状態のスパイラルモータ１０を示している。ここでは、フレームは示していない。
【００６７】
ムーバ２０とステータ３０との組み合わせは、ムーバ２０の軸２４をステータ３０の中心部分に軸方向に形成される空間に挿入し、ステータ３０の各ステータブロック３１が形成するスパイラル状部分で挟まれるスパイラル状の隙間内において、ムーバ２０のスパイラル状の磁極部分をスパイラル状に回転させながら挿入することで行うことができる。
【００６８】
このとき、ムーバ２０のスパイラルのピッチとステータ３０のスパイラルのピッチを合わせることで、ムーバ２０の磁極とステータ３０の磁極とは接触することなく、所定の面間隔を保持しながら回転動作と直動動作とを行いスパイラル状に駆動することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明のムーバブロックの概略斜視図である。
【図２】本発明のムーバブロックの概略斜視図である。
【図３】本発明のムーバブロックの概略斜視図である。
【図４】本発明のムーバを形成する途中の状態を示す図である。
【図５】本発明のムーバの概略構成を示す図である。
【図６】本発明のステータブロックの概略斜視図である。
【図７】本発明のステータブロックの概略斜視図である。
【図８】本発明のステータの概略を示す斜視図である。
【図９】本発明のステータの概略を示す斜視図である。
【図１０】本発明のステータの概略を示す平面図である。
【図１１】本発明のステータブロックとフレームとを示す図である。
【図１２】本発明のステータブロックとフレームとを示す図である。
【図１３】本発明のステータブロックとフレームの組み合わせを示す図である。
【図１４】本発明のステータブロックとフレームの組み合わせを示す図である。
【図１５】本発明のステータコアの磁極面を複数の平面を組み合わせた形状で構成する例を示す図である。
【図１６】本発明のスパイラルモータのムーバとステータとの組み合わせ状態を示す図である。
【符号の説明】
【００７０】
１０…スパイラルモータ、２０…ムーバ、２１…ムーバブロック、２２…ムーバコア、２３…永久磁石、２４…軸、３０…ステータ、３１…ステータブロック、３２…ステータコア、３２ａ…中央コア、３２ｂ…第１磁極面、３２ｃ…第２の磁極面、３２ｄ…コイル巻回コア、３２ｅ…コイル巻回コア、３３ａ…コイル、３３ｂ…コイル、４０…フレーム、４１…フレーム、４２…フレーム板、４３…溝。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸と当該中心軸の外周に設けたスパイラル状部とを備えるムーバと、
前記ムーバのスパイラル状部と同じピッチのスパイラル状の中空磁極を備えるステータとを備え、
前記ムーバは、前記スパイラル状部を分割してなる複数のムーバブロックを有し、当該ムーバブロックを前記中心軸に沿ってスパイラル状に配列して構成し、
前記ステータは、前記扇状の中空磁極を分割してなる複数のステータブロックを有し、当該ステータブロックを前記中心軸に沿ってスパイラル状に配列して構成し、
前記ムーバの中心軸を前記ステータの中空磁極内に配置し、前記ムーバのスパイラル状部を前記ステータの中空磁極のスパイラル状の溝内においてスパイラル状に回転自在とし、前記ムーバは前記ステータに対してスパイラル状に回転しながら軸方向に直動することを特徴とする、スパイラルモータ。
【請求項２】
前記ムーバは前記ムーバブロックを６ブロック隣接させることにより前記スパイラルの一ピッチを形成し、前記ステータは前記ステータブロックを６ブロック隣接させることにより前記スパイラルの一ピッチを形成することを特徴とする、請求項１に記載のスパイラルモータ。
【請求項３】
前記ムーバブロックは、前記スパイラル状部が備える面の内、前記中心軸の軸方向のスパイラル側面の両側に永久磁石を備えることを特徴とする、請求項１に記載のスパイラルモータ。
【請求項４】
前記ステータブロックは、前記中空磁極が備える面の内、前記中心軸の軸方向のスパイラル状の両側面に互いに１２０度位相をずらした３相の巻き線を軸方向に巻回することを特徴とする、請求項１に記載のスパイラルモータ。
【請求項５】
前記ステータブロックは、前記中空磁極のスパイラル状の両側面にスロットを備え、当該スロットに巻き線を巻回することを特徴とする、請求項１に記載のスパイラルモータ。
【請求項６】
前記ステータブロックが備える、前記中空磁極の軸方向のスパイラル状の両側面は、前記スパイラル方向に沿って中央の平面と当該中央の平面の両側の２つの傾斜面の３面を有し、
当該傾斜面は、前記中央平面に対して逆方向に傾斜することを特徴とする、請求項１から５の何れか一つに記載のスパイラルモータ。
【請求項７】
前記ステータブロックをその外周で固定するフレームを有し、
当該フレームは、スパイラルの一ピッチ分に相当する前記ステータブロックと同数のフレーム板を有し、
前記フレーム板は、前記ステータブロックを取り付ける溝をスパイラルの一ピッチ間隔で備えることを特徴とする、請求項１から６の何れか一つに記載のスパイラルモータ。
【請求項８】
中心軸と当該中心軸の外周に設けたスパイラル状部とを備えるムーバと、
前記ムーバスパイラル状部と同じピッチのスパイラル状の中空磁極を備えるステータとを備え、
前記ムーバの中心軸を前記ステータの中空磁極内に配置し、前記ムーバのスパイラル状部を前記ステータの中空磁極のスパイラル状の溝内においてスパイラル状に回転自在とし、前記ムーバを前記ステータに対してスパイラル状に回転しながら軸方向に直動するスパイラルモータの製造方法であって、
前記スパイラル状部を分割してなる複数のムーバブロックを前記中心軸に沿ってスパイラル状に配列してムーバを構成し、
前記扇状の中空磁極を分割してなる複数のステータブロックを前記中心軸に沿ってスパイラル状に配列してステータを構成し、
前記ムーバのスパイラル状部を前記ステータの中空磁極のスパイラル状の溝内にスパイラル状に回転させながら導入することによって、ステータ内にムーバと組み込むことを特徴とする、スパイラルモータの製造方法。
【請求項１】
中心軸と当該中心軸の外周に設けたスパイラル状部とを備えるムーバと、
前記ムーバのスパイラル状部と同じピッチのスパイラル状の中空磁極を備えるステータとを備え、
前記ムーバは、前記スパイラル状部を分割してなる複数のムーバブロックを有し、当該ムーバブロックを前記中心軸に沿ってスパイラル状に配列して構成し、
前記ステータは、前記扇状の中空磁極を分割してなる複数のステータブロックを有し、当該ステータブロックを前記中心軸に沿ってスパイラル状に配列して構成し、
前記ムーバの中心軸を前記ステータの中空磁極内に配置し、前記ムーバのスパイラル状部を前記ステータの中空磁極のスパイラル状の溝内においてスパイラル状に回転自在とし、前記ムーバは前記ステータに対してスパイラル状に回転しながら軸方向に直動することを特徴とする、スパイラルモータ。
【請求項２】
前記ムーバは前記ムーバブロックを６ブロック隣接させることにより前記スパイラルの一ピッチを形成し、前記ステータは前記ステータブロックを６ブロック隣接させることにより前記スパイラルの一ピッチを形成することを特徴とする、請求項１に記載のスパイラルモータ。
【請求項３】
前記ムーバブロックは、前記スパイラル状部が備える面の内、前記中心軸の軸方向のスパイラル側面の両側に永久磁石を備えることを特徴とする、請求項１に記載のスパイラルモータ。
【請求項４】
前記ステータブロックは、前記中空磁極が備える面の内、前記中心軸の軸方向のスパイラル状の両側面に互いに１２０度位相をずらした３相の巻き線を軸方向に巻回することを特徴とする、請求項１に記載のスパイラルモータ。
【請求項５】
前記ステータブロックは、前記中空磁極のスパイラル状の両側面にスロットを備え、当該スロットに巻き線を巻回することを特徴とする、請求項１に記載のスパイラルモータ。
【請求項６】
前記ステータブロックが備える、前記中空磁極の軸方向のスパイラル状の両側面は、前記スパイラル方向に沿って中央の平面と当該中央の平面の両側の２つの傾斜面の３面を有し、
当該傾斜面は、前記中央平面に対して逆方向に傾斜することを特徴とする、請求項１から５の何れか一つに記載のスパイラルモータ。
【請求項７】
前記ステータブロックをその外周で固定するフレームを有し、
当該フレームは、スパイラルの一ピッチ分に相当する前記ステータブロックと同数のフレーム板を有し、
前記フレーム板は、前記ステータブロックを取り付ける溝をスパイラルの一ピッチ間隔で備えることを特徴とする、請求項１から６の何れか一つに記載のスパイラルモータ。
【請求項８】
中心軸と当該中心軸の外周に設けたスパイラル状部とを備えるムーバと、
前記ムーバスパイラル状部と同じピッチのスパイラル状の中空磁極を備えるステータとを備え、
前記ムーバの中心軸を前記ステータの中空磁極内に配置し、前記ムーバのスパイラル状部を前記ステータの中空磁極のスパイラル状の溝内においてスパイラル状に回転自在とし、前記ムーバを前記ステータに対してスパイラル状に回転しながら軸方向に直動するスパイラルモータの製造方法であって、
前記スパイラル状部を分割してなる複数のムーバブロックを前記中心軸に沿ってスパイラル状に配列してムーバを構成し、
前記扇状の中空磁極を分割してなる複数のステータブロックを前記中心軸に沿ってスパイラル状に配列してステータを構成し、
前記ムーバのスパイラル状部を前記ステータの中空磁極のスパイラル状の溝内にスパイラル状に回転させながら導入することによって、ステータ内にムーバと組み込むことを特徴とする、スパイラルモータの製造方法。
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１６】
【図１４】
【図１５】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１６】
【公開番号】特開２００９−１７７１１（Ｐ２００９−１７７１１Ａ）
【公開日】平成２１年１月２２日（２００９．１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１７７９５０（Ｐ２００７−１７７９５０）
【出願日】平成１９年７月６日（２００７．７．６）
【出願人】（８０１００００３８）よこはまティーエルオー株式会社 (31)
【出願人】（５０７２２９４４５）有限会社 伊藤工業 (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月２２日（２００９．１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月６日（２００７．７．６）
【出願人】（８０１００００３８）よこはまティーエルオー株式会社 (31)
【出願人】（５０７２２９４４５）有限会社 伊藤工業 (1)
【Ｆターム（参考）】
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