[发明专利]直线-旋转复合式步进电动机

说明书

本发明涉及直线-旋转复合式步进电动机。

作为与本发明相关的范围内的这种电动机，有美国专利第5093596号公报（发明的名称：直线-旋转复合式直接驱动式步进电动机（COMBINED  LINEAR-ROTARY  DIRECT  DRIVE  STEP  MOTOR））中发表的电动机，它是将圆筒状的3相VR型（Variable  reluctance  type-可变磁阻式）直线脉冲电动机部分和混合式3相旋转步进电动机部分或VR型3相旋转步进电动机部分沿轴向并列配置，各电动机公用一个输出轴（Shaft），且它们被装在一个外壳中。

但它们存在下述问题。

（1）由于将上述直线电动机部分和旋转式电动机部分沿轴向并列配置，所以轴向的长度变长。

（2）上述直线电动机部分的定子是将定子钢片和间隔钢片交替迭放构成的，所以在制作定子铁心时，必须将两种钢片交替迭放，另外，还必须对上述定子钢片的各凸极的前端部分间隔（每隔一个极）进行弯曲加工，所以定子铁心不容易制作。

（3）作为钢片的种类，必须使用上述旋转式电动机部分的定子钢片、直线电动机部分的定子钢片及间隔钢片等三种。

（4）需要有直线电动机部分的定子和旋转式电动机部分的定子等2个定子，分别进行绕组接线作业后，必须将上述2个定子沿轴向组合，所以电动机整体的组装作业复杂。

（5）在动子（mover）侧装有永磁铁的情况下，动子铁心也必须有两种，且配置在同一个轴上，所以结构复杂，组装加工难。

本发明就是为了解决上述问题而进行研制的，其目的是提供这样一种直线-旋转两用步进电动机，该电动机能消除上述问题，不使轴（Shaft）向的长度变长，而且能使直线电动机部分和旋转电动机部分的定子铁心与动子铁心通用，使电动机整体的组装作业变得简单。

为了达到上述目的，本发明的直线-旋转两用步进电动机备有含定子铁心的定子和含动子铁心的动子。在该定子铁心内侧设有呈辐射状配置的多个凸极（Salient  pole），该凸极有两种，一种是在其内周面上沿轴向形成多个第1定子小齿（Stator  teeth）的凸极，另一种是沿周向形成多个第2定子小齿的凸极。该动子铁心被支承在上述定子内，它能沿轴向自由移动，且能沿旋转方向自由转动，同时在其外周面上形成与上述第1、第2定子小齿相对的且分别沿轴向及周向等间距的多个动子小齿（mover  teeth）。进一步说明如下：

（1）上述电动机的特征为：为了在上述凸极的内周面上沿轴向形成第1定子小齿，根据由相数、凸极数、以及对形成该小齿的齿端部分（teeth  top）的凸极部分和形成齿根部分（teeth  bottom）的凸极部分所规定的配置方法决定的规定角度，对定子钢片进行旋转迭放，形成定子铁心。

（2）上述电动机的特征为：为了在上述凸极的内周面上沿轴向形成第1定子小齿，一边利用冲压控制装置（punch  controller），对安装在冲裁金属模内、且可伸缩于各凸极部分的可动冲头（movable  punch）进行选择伸缩控制，一边利用该冲裁金属模具，按每次冲裁钢片的规定周期，对形成上述铁心的钢片进行冲裁，以便使各凸极部分的前端形成第1定子小齿的齿端部分或齿根部分，顺序进行迭放，形成定子铁心。

（3）在上述（1）或（2）中，其结构的特征为：备有定子铁心，动子铁心和永磁铁。设m为直线电动机、旋转电动机各自的相数、k为1以上的整数时，在该定子铁心内侧、以等间距角度配置2km个凸极，该凸极有沿轴向形成第1定子小齿的凸极和沿周向形成第2定子小齿的凸极两种，两者交替配置;该动子铁心有沿周向形成的Zr个动子小齿;该永磁铁夹在定子铁心之间或动子铁心之间，且沿轴向磁化。同时，动子上沿圆周方向的动子小齿的个数Zr满足如下关系：

Zr＝k（mb+a），式中b是1以上的整数，当m为偶数时，a为满足1≤a＜2m的奇数，当m为奇数时，a为满足1≤a＜m或m＜a＜2m的整数。

（4）在上述（2）中，其特征为：设m为直线电动机部分的相数、n为旋转电动机部分的相数时，在定子铁心内侧配置2（m+n）个凸极，该凸极由m组沿轴向形成第1定子小齿的相邻的2个凸极构成的凸极对和n组沿周向形成第2定子小齿的相邻的2个凸极构成的凸极对构成。