JPS61199461A - リニアステツピングモ−タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はリニアステッピングモータに関する。

（従来の技術） ムーバ−をステーターに対し相対移動させるようにした
リニアステッピングモータにおいては、ムーバ−とステ
ーターの相対直線運動を精度良く行わせる必要がある。

そこで、従来のリニアステッピングモータにおいては、
摩擦抵抗の少ない案内手段を用いることによりムーバ−
をステーターに対し精度良く移動させることが考えられ
ており、そのための各種の案内手段が考えられている。

従来一般によく用いられる案内手段は、ムーバ−の側面
に突設した軸にボールヘアリングの内輪を嵌合し、ステ
ーターの一部に形成したレール部に」−記ボールベアリ
ングの鍔付外輪を車輪として転勤自在に乗せて、ムーバ
−がステーターのレール部に沿って直線運動しうるよう
にしたものである。

従来用いられている別の案内手段は、ムーバ−とステー
ターの対向位置に断面Ｖ字状の案内溝を設け、この相対
向するＶ字状溝間に鋼球を介在させてなるものである。

ムーバ−はＶ字状の案内溝方向に直線運動させられる。

」１記案内溝をループ状に形成し、この案内溝に多数の
鋼球を介在させて鋼球を循環させるようにしたものもあ
る。

何れの案内手段の場合も、レール部や鋼球との当接部は
、耐摩耗性を考慮して鋼材やセラミ’）りス等の硬度の
高い材質が用いられる。これに対しムーバ一本体はＩＩ
Ｉ性と非磁性が要求されるためアルミニウムや黄銅等の
厚板材が用いられる。またステーター側にコイルやマグ
ネットのある構造のショートストローク用モータでは、
ステータ一本体はムーバ−と同様に非磁性であることが
要求され、形状が複雑になる場合も多いことから、ステ
ータ一本体にはアルミダイキャストが用いられることが
多い。

（発明が解決しようとする問題点） 案内手段としてボールへアリングを用いたものによれば
、ボールベアリングはコストが高く、しかもこれを最低
４個必要とするため、モータのコストが高くなる。また
、鍔付のボールベアリングをレール上で転勤させると、
ヘアリングの鍔がレールの側面に当たってがたつき、例
えば、磁気ディスク装置のへソドキャリソジのように厳
格な位置精度が要求されるものの駆動源としては不適当
である。さらに、ボールヘアリングでなる車輪の振れや
ボールヘアリングの支軸の精度誤差等が累積して誤差が
生し易い。

案内手段として鋼球と案内溝を用いたものによれば、案
内溝部を、ムーバ−およびステータ一本体とは別体に高
硬度材質で形成してこれをムーバ−およびステータ一本
体に取付けることになるため、ムーバ−およびステータ
一本体に対する案内溝部の取付は誤差が生じ易い。しか
も、案内部をセラミックスで形成した場合は、ムーバ−
およびステーターに対する固着手段を、量産効率の悪い
接着とせざるを得ない。また、案内溝をループ状にした
鋼球の循環式によれば、案内溝の形状が複雑となって加
工コストが高くなる。

何れにせよ、従来のリニアステッピングモータによれば
、関連部品の誤差の累積要因が多く、ムーバ−とステー
ターとの間のエアギャップを所定の範囲に確保すること
は容易ではなく、モータの特性も不安定になり易い。

本発明の目的は、ムーバ−とステーターとの間のエアギ
ヤツブ精度に関連する部品の誤差の累積要因を少なくし
て、所定のエアギャップを容易に確保できるようにする
とともに、案内手段の構造を簡略化して、組み立てが容
易でコストの安いリニアステッピングモータを提供−Ｊ
−ルこ、、！：　ニ２Ｆ）　ル。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、ムーバ−をステーターに対し、案内体を介し
て相対移動させるリニアステッピングモータであって、
上記ムーバ−またはステーターの少なくとも一方は、上
記案内体と接する部分がセラミックスの受け部であり、
かつ、磁気回路部分を除く他の部分のほぼ全体が上記セ
ラミックスの受け部と一体成形されたセラミックス体で
あることを特徴とする。

（作用） セラミックスの受け部に介装された案内体によりムーバ
−はステーター上において直線方向に移動可能に支持さ
れる。ムーバ−とステーターとの間には所定の磁気回路
が形成され、駆動コイルに通電することによりムーバ−
がステップ駆動される。

（実施例） 第１図乃至第５図において、符号１はムーバ−１５はス
テーターフレームである。ムーバ−１はセラミックスを
成形加工することにより板状に作られ、もって、高硬度
および非磁性が実現されている。ムーバ−１はまた、第
６図に詳細に示されているように、セラミックスの一体
成形により、下面の一側縁部にＶ字状の案内溝２１が、
下面の他側縁部に平坦な案内部２２が一体に形成されて
いる。

ステーターフレーム５は、ムーバ−１と同様にセラミッ
クスの成形加工によって作られ、第６図に詳細に示され
ているように、セラミックスの一体成形により、ムーバ
−１の案内ａ２１および案内部２２と対向する位置に７
字状の案内溝２３．２４が一体に形成されている。ムー
バ−１の案内溝２１とステーターフレーム５の案内溝２
３との間およびムーバ−１の案内部２２とステーターフ
レーム５の案内溝２４との間にはそれぞれ鋼球３が介装
されている。

鋼球３は、案内溝２３．２４内で転動してムーバ−■が
案内溝２１、案内部２２および案内溝２３．２４方向に
直線的に移動するのを案内する案内体をなし、案内溝２
１、案内部２２および案内溝２３．２４は上記鋼球３と
接する受け部をなしている。これら案内溝２１、案内部
２２、案内溝２３．２４ばムーバ−１またはステーター
フレーム５と一体成形で作られることにより、ムーバ−
１またはステーターフレーム５に対する取付は誤差は問
題とならない形になっている。

ただし、ムーバ−１、ステーターフレーム５ばセラミッ
クスの一体成形で作られるため、必要に応じて案内溝２
１、案内部２２、案内溝２３．２４の表面を二次加工で
研磨して面精度を出すものとする。ムーバ−１の片方の
鋼球３の受け部である案内部２２は平坦に形成されてい
るため、■溝の場合のように、■溝を形成する二つの面
の平行度は問題にならない。

ステーターフレーム５の案内溝２３．２４はその各両端
部が鋼球３の帰還路に連結されることにより鋼球３の縦
形循環構造となっている。すなわち、第２図、第４図に
左側の案内溝２３で示されているように、ステーターフ
レーム５の側面には上記案内溝２３を有する突出縁部５
ａが形成され、この突出縁部５ａとの間に鋼球３が入り
うるトンネル状の鋼球帰還路２５を形成するように、ス
テーターフレーム５の側面にボールホルダ６が固定され
ている。

このように構成された案内溝２３および帰還路２５内に
は多数の鋼球３が密集状態に配列され、案内溝２３内で
転動してムーバ−１の移動を案内した鋼球３は帰還路２
５内に入り、この帰還路２５を通じて帰還したあと再び
ムーバ−■の案内に供されるようになっている。よって
、ステーターフレーム５を二次加工で研磨する必要があ
るのは、ムーバ−１の移動を案内する案内溝２３の部分
だけでよい。帰還路２５は鋼球３を同情に移動させるだ
けの機能があれば足り、よって、ボールホルダ６は合成
樹脂で作るとともに第２図に右側のボールホルダ６で示
されているように、合成樹脂の弾性力を利用してステー
ターフレーム５の側部にスナツプフィツト式に嵌め込む
構造でよい。ステーターフレーム５に上記のような突出
縁部５ａを一体成形するためには、金型を上下に２分割
した割型とする。右側の案内溝２４も上記左側の案内溝
２３に連続する帰還路２５と同様の帰還路に連続してい
るものとする。

第１図乃至第５図において、符号１０はステーターコア
であり、磁性材でなる板を複数枚積層し、かしめた構造
になっており、下端部の周囲がコアホルダ９にスボソｌ
−溶接によって固定されている。

コアホルダ９ば非磁性材で作られ、適宜数のねじ１７に
よってステーターフレーム５に固定されている。ステー
ターコア１０は二つのコイルのコアをなすものであるが
、図示の実施例では平面形状において二つのコアの中央
部が幅方向に細いリフ２７で一体に連結された形になっ
ている。従って、二つのコア部に形成される歯の相対的
なピッチ精度が出し易く、さらに、リブ２７は上記のよ
うに細いために磁気飽和し易く、余分な磁路が形成され
ることのないようになっている。

ムーバ−１の下面には左右一対のムーバ−コア１３．１
３が長手方向に配置され、これらムーバ−コア１３、Ｉ
３の上面に溶接された非磁性のスタッド２８にナツト１
６が蝙合されることによりムーバ−コア１３．１３がム
ーバ−１に一体に固着されている。ム−バーコア１３．
１３は、周囲に歯を有するローラーを角材の素材に押し
つげる所謂転造または歯切り加工を行うことにより幅方
向の歯が一定間隔で形成されている。左右のムーバ−コ
ア１３．１３ハ歯の位相が互いに半ピツチずらされてい
るが、この位相のずれは同一形状のムーバ−コア１３．
１３ヲ互いに逆向きに取付けることによって実現するこ
とができる。上記一対のムーバ−コア１３．１３間には
棒状のマグネット１２がムーバ−コア１３．１３に挟ま
れるようにして配置されている。マグネット１２はムー
バ−コア１３．１３との間の吸引力および補助的にムー
バ−１との間に介在している粘着テープによって保持さ
れる。

ステーターコア１０には、巻線３０とそのボビン８でな
る２組のコイル組が嵌められている。各ボビン８．８は
、そのビン状の突起８ａ、８ａがコアホルダ９の孔に挿
通されて熱がしめされることによりコアホルダ９に固定
されている。各ボビン８．８には端子７が２個ずつ圧入
またはインサート成形等によって固定され、各端子７に
はそれぞれ巻線３００巻き始めと巻き終わりが半田付は
等で接続され、さらに各端子７には外部接続用のリード
綿４の一端が接続されている。端子７を含む上記配線部
はボールホルダ６の一部で覆われて外部と絶縁されてい
る。

ムーバ−１上には取付は板１５がねじ１４で固着されて
いる。取付は板１５は、モータ側の磁束が外部へ漏洩す
るのを防止するとともに、モータのユーザーが各種の機
器、例えばディスク装置におシフる磁気ヘッド支持体等
を取付けうるようになっている。

ステーターコア１０とムーバ−コア１３．１３との間に
は所定のエアギャップが形成される。この所定のエアギ
ャップは、ステーターフレーム５の案内溝２３．２４０
表面を二次加工で研磨する際にステーターコア１０の上
面を同時に研磨し、また、ムーバ−１の案内溝２１と案
内部２２の表面を二次加工で研磨する際にムーバ−コア
１３．１３の下面を同時に研磨することにより容易に確
保することができる。

このようにして形成されたモータには、防塵カバー２が
被せられている。防塵カバー２はモータ上面から覆う形
でねじ３１によりステーターフレーム５に固定されて防
塵機能を果たすようになっているが、その上面は取付は
板】５との間に一定の間隔を生ずるように窓孔２ａが形
成され、この窓孔２ａの端縁部に取付は板１５の端面を
当接させることにより、ムーバ−１がオーバーランして
ステーターフレーム５から離脱するのを防止するように
なっている。

ステーターフレーム５とステーターコア１ｏと巻線３０
等を有してなる部分全体がステーターを構成するが、ス
テーターコア１０と巻線３０等でなる磁気回路部分を除
く他のステータ一部分、すなわちステーターフレーム５
の全体は、ムーバ−１の案内体である鋼球３の受け部と
しての案内溝２３．２４の部分を含めてセラミックスに
より一体に成形されている。同様に、ムーバ−１とマグ
ネットｊ２とムーバ−コア１３．１３等を有していて、
ステーターに対して相対的に移動する部分全体が広い意
味でムーバ−を構成するが、マグネッ目２とムーバーコ
ア１３．１３を有してなる磁気回路部分を除く他のムー
バ一部分、すなわちムーバ−１の全体は、上記鋼球３の
受け部としての案内ｉ２１および案内部２２の部分を含
めてセラミックスにより一体に成形されている。

上記実施例では、磁気回路が、ムーバ−１側の中央のマ
グネット１２およびその両側のムーバ−コア１３．１３
と、ステーターコア１０とによって形成された所謂ハイ
ブリッド形ステンピングモータとなっており、巻線３０
．３０に給電してステーターコア１０とムーバ−コア１
３．１３との間で吸引、反発させることによりムーバ−
１にステップ動作を行わせるようになっている。ムーバ
−１の移動に伴い縦型循環式ボール軸受を構成する鋼球
３がムーバ−１の案内溝２１、案内部２２およびステー
ターフレーム５の案内溝２３．２４内で転がり、ムーバ
−１の直線移動を案内する。鋼球３は転がり軸受を構成
するためムーバ−１の移動に対する抵抗は小さい。

ステーターフレーム５の案内溝２３．２４の端部まで転
がった鋼球３は案内溝２３．２４に連続する帰還路２５
に入り、後から来る鋼球３に押されて転勤を繰り返す。

通常の動作範囲ではムーバ−１は機械的ス１へソバであ
る防塵カバー２の窓孔２ａの内面に当たることはないが
、仮に動作範囲をオーバーしたとすると、取付は板１５
の端面が防塵カバー２の窓孔２ａの内面に当たって停止
させられる。また、ムーバ−１はマグネソ目２の吸引力
でステーターフレーム５上に保持された形になっており
、意識的に引き離サナい限りムーバ−１をステーターフ
レーム５から離脱させることはできないが、ムーバ−１
は最終的には防塵カバー２によって機械的な離脱防止が
なされている。

ステーターコア１０とコアホルダ９は相対的に任意の位
置に固定可能な構造になっているため、これを利用して
他の部品の寸法に合わせて双方の相対位置を調整して固
定することができる。例えばコアホルダ９をステーター
フレーム５に固定する際に他の部品寸法から割り出した
寸法に設定して相対位置を決めることができるし、ステ
ーターコア１０とムーバ−コアＩ３．１３との間に所定
のニアギャップ分の厚みのスペーサを挟み込んだ状態で
ステーターコア１０とコアボルダ９とを溶接することも
可能である。

また、上記実施例では、ボビン８に固定された端子７に
外部リード線４を直接接続するようにしたため、配線用
プリント基板が不要となる。ムーバ−１渉味に対してム
ーバ−コア１３．１３を固着するに当たり、ムーバ−コ
ア１３．１３に非磁性のスタッド２８を固着してこれを
ムーバ−１に固着するようになっているため、ムーバ−
１に対するムーバ−コア１３．１３の固着部がムーバ−
１その他の磁路に悪影響を及ぼずことがなく、しかも、
外部への漏洩磁束もなくなる。

ステーターフレーム５は絶縁性のよいセラミックスで形
成されているため、ステーターフレーム５によって端子
等の通電部品を直接保持するようにしてもよい。こうす
れば、半田付は時の熱の問題もなくなる。

本発明は、第７図乃至第１０図に示されているように変
形してもよい。

第７図の例は、縦型循環式ボール軸受３３をステーター
３４とムーバ−３５との間で逆転させて形成し、ムーバ
−３５側において鋼球３６を循環させるようにしたもの
である。この例によれば、ムーバ−３５の移動距離を長
くとることができる。

第８図の例ば、ステーターとムーバ−との間の軸受形式
をコロ３Ｂを用いたコロ式としたもの、第９図の例は、
軸受形式を鋼球３９を用いた横型循環方式としたもの、
第１０図の例は、ムーバ−の側面に軸３７を一体に突設
し、この軸３７に車輪４０を回転可能に支持させ、この
車輪４０をステーターに転勤可能に乗せてなる車輪方式
としたものである。

第７図乃至第１０図の何れの例でも、ムーバ−またはス
テーターの少なくとも一方は、磁気回路部分を除く他の
部分のほぼ全体がセラミックスで作られ、かつ、案内体
としての鋼球３６、コロ３８、鋼球３９、車輪４０と接
する受け部が上記セラミックス製のムーバ−またはステ
ータ一本体部分と一体にセラミックスで成形される。

なお、セラミックス製のムーバ−またはステーターに金
属板をインサートし、案内体の受け部および通電部品の
保持部をセラミックスで形成するようにしてもよい。

各種の利用機器に対して本発明のリニアステンピングモ
ータを取付けるに際し、ステーターを上記利用機器に対
して相対的に位置可変としてもよい。

（発明の効果） 本発明によれば、ムーバ−またはステータ一本体と案内
体の受け部とがセラミックスにより一体成形されるため
、ムーバ−またはステーターに対して案内体の受け部を
固着する必要がなく、固着に基づく誤差は生じないし、
固着のための接着等の工程も不要であり、生産性の向上
と製品の品質の向上を図ることができる。また、ムーバ
−またはステーターは本来高硬度、非磁性が要求される
が、本発明によれば、セラミックスの一体成形によりこ
の要求を満足することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す平面図、第２図は第１
図中の線ＴＩ−ＩＩに沿う断面図、第３図は第１図の中
央部縦断面図、第４図は第１図の一部断面側面図、第５
図は」二記実施例の底面図、第６図は上記実施例におけ
る案内体の受け部を拡大して示す横断面図、第７図は本
発明の別の実施例を示す一部断面側面図、第８図は本発
明のさらに別の実施例を示す斜面図、第９図は本発明の
さらに別の実施例を示す斜面図、第１０図は本発明のさ
らに別の実施例を示す斜面図である。 １−ムーバ−１３−案内体としての鋼球、５−ステータ
ーフレーム、　２１．２３．２４−受け部としての案内
溝、　２２−受け部としての案内部、３４−　ステータ
ー、　３５−　ムーバ−１３７−受け部としての軸、　
３８−案内体としてのコロ、　４０−案内体としての車
輪。 最ｌＯＫ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ムーバーをステーターに対し、案内体を介して相対移動
   させるリニアステッピングモータにおいて、上記ムーバ
   ーまたはステーターの少なくとも一方は、上記案内体と
   接する部分がセラミックスの受け部であり、かつ、磁気
   回路部分を除く他の部分のほぼ全体が上記セラミックス
   の受け部と一体成形されたセラミックス体であることを
   特徴とするリニアステッピングモータ。