直動旋轉作動器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及直動旋轉作動器。
【背景技術】
[0002]以往，已知有可以執行直動和旋轉2個動作的直動旋轉作動器(參照專利文獻1)。
[0003]專利文獻1:日本國特開號公報
[0004]但是，在現有的帶鐵心式直動旋轉作動器中，存在有齒槽轉矩和齒槽推力的問題。

【發明內容】

[0005]本發明是鑒于上述課題而進行的，所要解決的技術問題是提供一種可以降低齒槽轉矩和齒槽推力的直動旋轉作動器。
[0006]為了解決上述課題，本發明的直動旋轉作動器具備可動元件、及定子。所述可動元件具備輸出軸，且在所述輸出軸的軸向上被可直動地并且在所述輸出軸的圓周方向上被可旋轉地支撐。在所述可動元件上，N極部和S極部在從所述圓周方向觀察時在所述軸向上交互排列，在從所述軸向觀察時在所述圓周方向上交互排列。所述定子具備產生使所述可動元件直動的磁場的直動用繞組、產生使所述可動元件旋轉的磁場的旋轉用繞組、及向直徑方向的內周側突出且與所述可動元件相對的、沿著所述軸向和所述圓周方向排列的多個突出鐵心。沿著所述圓周方向排列的所述突出鐵心的排列方向傾斜于所述可動元件的旋轉方向。
[0007]在本發明的一個形態中，沿著所述圓周方向排列的所述突出鐵心之中，一部分的所述突出鐵心的排列方向可以相對于所述可動元件的旋轉方向向所述軸向的一側傾斜，另一部分的所述突出鐵心的排列方向也可以相對于所述可動元件的旋轉方向向所述軸向的另一側傾斜。
[0008]在本發明的一個形態中，沿著所述圓周方向排列的所述突出鐵心的所述軸向的最大位置差也可以比沿著所述軸向排列的所述突出鐵心的間隔更小。
[0009]在本發明的一個形態中，沿著所述圓周方向排列的所述突出鐵心之中，在一部分的突出鐵心的沿著所述圓周方向的邊上還可以實施有倒角加工。
[0010]在本發明的一個形態中，所述倒角加工也可以是在沿著所述軸向排列的所述突出鐵心之中位于所述軸向的最外側的突出鐵心的位于所述軸向的外側的邊上進行實施的。
[0011]在本發明的一個形態中，所述倒角加工也可以是在沿著所述軸向排列的所述突出鐵心之中比位于所述軸向的最外側的突出鐵心更位于內側的突出鐵心的位于所述軸向的兩側的邊上進行實施的。
[0012]在本發明的一個形態中，所述N極部和所述S極部也可以向所述直徑方向的外周側突出，且在一部分的所述N極部和所述S極部的沿著圓周方向的邊上實施有倒角加工。
[0013]根據本發明，由于沿圓周方向排列的突出鐵心的排列方向傾斜于可動元件的旋轉方向(所謂的扭斜)，因此可以降低齒槽轉矩和齒槽推力雙方。
[0014]另外，雖然公知有在旋轉同步馬達中通過扭斜來降低齒槽轉矩，但像本發明這樣在直動旋轉作動器中通過扭斜來降低齒槽轉矩和齒槽推力雙方則不是本領域技術人員所能夠容易想到的。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發明的一個實施方式所涉及的直動旋轉作動器的剖視圖。
圖2是將圖1的主要部分進行放大的圖。
圖3是可動元件和定子的剖視圖。
圖4是可動元件的立體圖。
圖5是可動元件的側視圖。
圖6A是可動元件的剖視圖。
圖6B是可動元件的剖視圖。
圖7是定子的鐵心的立體圖。
圖8是定子的展開圖。
圖9是定子的展開圖。
圖10是本發明的其他的實施方式所涉及的直動旋轉作動器的剖視圖。
圖11是定子的鐵心的立體圖。
圖12是定子的展開圖。
圖13是本發明的其他的實施方式所涉及的直動旋轉作動器的剖視圖。
符號說明
1-直動旋轉作動器；2_可動元件；21_輸出軸；23，24_永久磁鐵；25_軛；253_環狀部；257-突出部；258-中央部；259_檐部；3_定子；31_鐵心；313_壁部；315_條部；318_頂端部；319_突出鐵心；31d-槽；33_直動用繞組；35_旋轉用繞組；4_殼體；51、53_軸承單元；51a、53a-滾珠花鍵；51b、53b、55_軸承；57_臂；61_線性尺；63_線性傳感器；71_圓盤狀永久磁鐵；73-磁性檢測元件。
【具體實施方式】
[0016]參照附圖對本發明的實施方式進行說明。
[0017](第1實施方式)
圖1是將本發明的第1實施方式所涉及的直動旋轉作動器1以通過有輸出軸21的方式切斷時的剖視圖。圖2是將圖1中的包含可動元件2和定子3的主要部分進行放大的圖。圖3是以圖2的II1-1II線切斷時的可動元件2和定子3的剖視圖。在各圖中，Z方向為輸出軸21的軸向，且為可動元件2進行直動的方向。Θ方向為輸出軸21的圓周方向，且為可動元件2進行旋轉的方向。R方向為輸出軸21的徑向。
[0018]如圖1所示，直動旋轉作動器1具備被收容在圓筒狀的殼體4中的可動元件2和定子3。可動元件2具備輸出軸21，且通過軸承單元51、53相對于殼體4在Z方向上被可直動地并且在Θ方向上被可旋轉地支撐。軸承單元51、53具備滾珠花鍵51a、53a和軸承51b、53b。例如非磁性體適合作為輸出軸21的材料，但也可以為強磁性體。定子3被固定在殼體4的內周面上，包圍可動元件2。
[0019]輸出軸21的一側的端部向殼體4的外部延伸出。在輸出軸21的另一側的端部上安裝有介由軸承55而在Z方向上延伸的臂57。在臂57上安裝有線性尺61，與線性傳感器63 一起被用于檢測輸出軸21的Z方向的位置。此外，在滾珠花鍵53a上安裝有圓盤狀永久磁鐵71，與磁性檢測元件73—起構成用于檢測輸出軸21的Θ方向的旋轉角的磁性編碼器。另外，也可以使用光學式的回轉式編碼器。
[0020]如圖2及圖3所示，可動元件2具備在Z方向上交互排列的多個永久磁鐵23和多個軛25。永久磁鐵23和軛25被形成為環狀，且被嵌入到輸出軸21。永久磁鐵3和軛25在相互接觸的狀態下被固定在輸出軸21上。
[0021]圖4和圖5是可動元件2的立體圖和側面圖。圖5中的標注在永久磁鐵23的內側的箭頭表示從S極朝向N極的磁化的方向。圖6A是以圖5的A-A線切斷時的可動元件2的剖視圖。圖6B是以圖5的B-B線切斷時的可動元件2的剖視圖。圖6A和圖6B中的標注在軛25的突出部257的周圍的箭頭表示從N極朝向S極磁通的方向。
[0022]可動元件2具備在Z方向上交互排列的多個永久磁鐵23和多個軛25。多個永久磁鐵23包含Z方向的一側為N極的永久磁鐵25A、及Z方向的另一側為N極的永久磁鐵25B，永久磁鐵25A和永久磁鐵25B在Z方向上交互排列。因此，多個軛25包含被永久磁鐵23的S極夾住的軛25A、及被永久磁鐵23的N極夾住的軛25B，且軛25A和軛25B在Z方向上交互地排列。
[0023]各個軛25具備從環狀部253向R方向的外周側突出且在Θ方向上排列的多個突出部257。突出部257也被稱為齒。在此，被永久磁鐵23的S極夾住的軛25A的突出部257成為S極部，被永久磁鐵23的N極夾住的軛25B的突出部257成為N極部。S卩，軛25A的突出部257的R方向的外周側成為S極，軛25B的突出部257的R方向的外周側成為N極。
[0024]軛25A的突出部257 (S極部)和軛25B的突出部257 (N極部)在從Z方向觀察時在Θ方向上交互排列。在圖示的例子中，在軛25A，25B的各自上以90度間隔設置有4個突出部257，因此，從Z方向觀察時以45度間隔在Θ方向上排列有8個突出部257。此外，軛25A的突出部257(S極部)和軛25B的突出部257 (N極部)在從Θ方向觀察時在Z方向上交互排列。
[0025]返回圖2及圖3的說明，定子3具備卷繞在鐵心31上的直動用繞組33和旋轉用繞組35。直動用繞組33和旋轉用繞組35以輸出軸21為中心被配置成同心圓狀，且在R方向上重疊。直動用繞組33以包圍可動元件2的方式被卷繞在Θ方向上，當供給有電流時，則產生使可動元件2直動的磁場。旋轉用繞組35以在Z方向上往返的方式被卷繞，當供給有電流時，則產生使可動元件2旋轉的磁場。
[0026]定子3具備在Θ方向上排列的多個鐵心31。多個鐵心31通過組裝而形成包圍可動元件2的圓筒狀的外形。各個鐵心31具備向R方向的內周側突出且與可動元件2相對的多個突出鐵心319。突出鐵心319也被稱為齒。突出鐵心319在Z方向和Θ方向上排列。在圖示的例子中，7個突出鐵心319在Z方向上排列，6個突出鐵心319在Θ方向上排列。
[0027]具體而言，定子3如圖7所示，具備:壁部313，以沿殼體4的內周面的方式彎曲；條部315，從壁部313的Θ方向的中央向R方向的內周側突出；及多個突出鐵心319，從條部315向R方向的內周側突出。此外，突出鐵心319具備有在Θ方向上展開的頂端部318。
[0028]旋轉用繞組35以包圍條部315的方式在Z方向上被往返卷繞。鐵心31在旋轉用繞組35被卷繞于條部315的狀態下被收容到殼體4，并被組裝成圓筒狀。直動用繞組33在組裝成圓筒狀的多個鐵心31上向Θ方向卷繞，以便被收容于在Z方向上相鄰的突出鐵心319之間的槽31d中。
[0029]但是，在現有的帶鐵心式直動旋轉作動器中，存在有產生齒槽轉矩和齒槽推力這樣的課題。
[0030]因此，在本實施方式中，通過在沿著Θ方向排列的突出鐵心319的排列方向上形成扭斜，降低了齒槽轉矩和齒槽推力雙方。
[0031]圖8是將Θ方向展開成直線時的定子3的展開圖。在該圖中，表示了在設置于各個鐵心31的Z方向的前端的1