直动旋转作动器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及直动旋转作动器。
【背景技术】
[0002]以往，已知有可以执行直动和旋转2个动作的直动旋转作动器(参照专利文献1)。
[0003]专利文献1:日本国特开2004-343903号公报
[0004]但是，在现有的带铁心式直动旋转作动器中，存在有齿槽转矩和齿槽推力的问题。
【发明内容】
[0005]本发明是鉴于上述课题而进行的，所要解决的技术问题是提供一种可以降低齿槽转矩和齿槽推力的直动旋转作动器。
[0006]为了解决上述课题，本发明的直动旋转作动器具备可动元件、及定子。所述可动元件具备输出轴，且在所述输出轴的轴向上被可直动地并且在所述输出轴的圆周方向上被可旋转地支撑。在所述可动元件上，N极部和S极部在从所述圆周方向观察时在所述轴向上交互排列，在从所述轴向观察时在所述圆周方向上交互排列。所述定子具备产生使所述可动元件直动的磁场的直动用绕组、产生使所述可动元件旋转的磁场的旋转用绕组、及向直径方向的内周侧突出且与所述可动元件相对的、沿着所述轴向和所述圆周方向排列的多个突出铁心。沿着所述圆周方向排列的所述突出铁心的排列方向倾斜于所述可动元件的旋转方向。
[0007]在本发明的一个形态中，沿着所述圆周方向排列的所述突出铁心之中，一部分的所述突出铁心的排列方向可以相对于所述可动元件的旋转方向向所述轴向的一侧倾斜，另一部分的所述突出铁心的排列方向也可以相对于所述可动元件的旋转方向向所述轴向的另一侧倾斜。
[0008]在本发明的一个形态中，沿着所述圆周方向排列的所述突出铁心的所述轴向的最大位置差也可以比沿着所述轴向排列的所述突出铁心的间隔更小。
[0009]在本发明的一个形态中，沿着所述圆周方向排列的所述突出铁心之中，在一部分的突出铁心的沿着所述圆周方向的边上还可以实施有倒角加工。
[0010]在本发明的一个形态中，所述倒角加工也可以是在沿着所述轴向排列的所述突出铁心之中位于所述轴向的最外侧的突出铁心的位于所述轴向的外侧的边上进行实施的。
[0011]在本发明的一个形态中，所述倒角加工也可以是在沿着所述轴向排列的所述突出铁心之中比位于所述轴向的最外侧的突出铁心更位于内侧的突出铁心的位于所述轴向的两侧的边上进行实施的。
[0012]在本发明的一个形态中，所述N极部和所述S极部也可以向所述直径方向的外周侧突出，且在一部分的所述N极部和所述S极部的沿着圆周方向的边上实施有倒角加工。
[0013]根据本发明，由于沿圆周方向排列的突出铁心的排列方向倾斜于可动元件的旋转方向(所谓的扭斜)，因此可以降低齿槽转矩和齿槽推力双方。
[0014]另外，虽然公知有在旋转同步马达中通过扭斜来降低齿槽转矩，但像本发明这样在直动旋转作动器中通过扭斜来降低齿槽转矩和齿槽推力双方则不是本领域技术人员所能够容易想到的。
【附图说明】
[0015]图1是本发明的一个实施方式所涉及的直动旋转作动器的剖视图。
图2是将图1的主要部分进行放大的图。
图3是可动元件和定子的剖视图。
图4是可动元件的立体图。
图5是可动元件的侧视图。
图6A是可动元件的剖视图。
图6B是可动元件的剖视图。
图7是定子的铁心的立体图。
图8是定子的展开图。
图9是定子的展开图。
图10是本发明的其他的实施方式所涉及的直动旋转作动器的剖视图。
图11是定子的铁心的立体图。
图12是定子的展开图。
图13是本发明的其他的实施方式所涉及的直动旋转作动器的剖视图。
符号说明
1-直动旋转作动器；2_可动元件；21_输出轴；23，24_永久磁铁；25_轭；253_环状部；257-突出部；258-中央部；259_檐部；3_定子；31_铁心；313_壁部；315_条部；318_顶端部；319_突出铁心；31d-槽；33_直动用绕组；35_旋转用绕组；4_壳体；51、53_轴承单元；51a、53a-滚珠花键；51b、53b、55_轴承；57_臂；61_线性尺；63_线性传感器；71_圆盘状永久磁铁；73-磁性检测元件。
【具体实施方式】
[0016]参照附图对本发明的实施方式进行说明。
[0017](第1实施方式)
图1是将本发明的第1实施方式所涉及的直动旋转作动器1以通过有输出轴21的方式切断时的剖视图。图2是将图1中的包含可动元件2和定子3的主要部分进行放大的图。图3是以图2的II1-1II线切断时的可动元件2和定子3的剖视图。在各图中，Z方向为输出轴21的轴向，且为可动元件2进行直动的方向。Θ方向为输出轴21的圆周方向，且为可动元件2进行旋转的方向。R方向为输出轴21的径向。
[0018]如图1所示，直动旋转作动器1具备被收容在圆筒状的壳体4中的可动元件2和定子3。可动元件2具备输出轴21，且通过轴承单元51、53相对于壳体4在Z方向上被可直动地并且在Θ方向上被可旋转地支撑。轴承单元51、53具备滚珠花键51a、53a和轴承51b、53b。例如非磁性体适合作为输出轴21的材料，但也可以为强磁性体。定子3被固定在壳体4的内周面上，包围可动元件2。
[0019]输出轴21的一侧的端部向壳体4的外部延伸出。在输出轴21的另一侧的端部上安装有介由轴承55而在Z方向上延伸的臂57。在臂57上安装有线性尺61，与线性传感器63 一起被用于检测输出轴21的Z方向的位置。此外，在滚珠花键53a上安装有圆盘状永久磁铁71，与磁性检测元件73—起构成用于检测输出轴21的Θ方向的旋转角的磁性编码器。另外，也可以使用光学式的回转式编码器。
[0020]如图2及图3所示，可动元件2具备在Z方向上交互排列的多个永久磁铁23和多个轭25。永久磁铁23和轭25被形成为环状，且被嵌入到输出轴21。永久磁铁3和轭25在相互接触的状态下被固定在输出轴21上。
[0021]图4和图5是可动元件2的立体图和侧面图。图5中的标注在永久磁铁23的内侧的箭头表示从S极朝向N极的磁化的方向。图6A是以图5的A-A线切断时的可动元件2的剖视图。图6B是以图5的B-B线切断时的可动元件2的剖视图。图6A和图6B中的标注在轭25的突出部257的周围的箭头表示从N极朝向S极磁通的方向。
[0022]可动元件2具备在Z方向上交互排列的多个永久磁铁23和多个轭25。多个永久磁铁23包含Z方向的一侧为N极的永久磁铁25A、及Z方向的另一侧为N极的永久磁铁25B，永久磁铁25A和永久磁铁25B在Z方向上交互排列。因此，多个轭25包含被永久磁铁23的S极夹住的轭25A、及被永久磁铁23的N极夹住的轭25B，且轭25A和轭25B在Z方向上交互地排列。
[0023]各个轭25具备从环状部253向R方向的外周侧突出且在Θ方向上排列的多个突出部257。突出部257也被称为齿。在此，被永久磁铁23的S极夹住的轭25A的突出部257成为S极部，被永久磁铁23的N极夹住的轭25B的突出部257成为N极部。S卩，轭25A的突出部257的R方向的外周侧成为S极，轭25B的突出部257的R方向的外周侧成为N极。
[0024]轭25A的突出部257 (S极部)和轭25B的突出部257 (N极部)在从Z方向观察时在Θ方向上交互排列。在图示的例子中，在轭25A，25B的各自上以90度间隔设置有4个突出部257，因此，从Z方向观察时以45度间隔在Θ方向上排列有8个突出部257。此外，轭25A的突出部257(S极部)和轭25B的突出部257 (N极部)在从Θ方向观察时在Z方向上交互排列。
[0025]返回图2及图3的说明，定子3具备卷绕在铁心31上的直动用绕组33和旋转用绕组35。直动用绕组33和旋转用绕组35以输出轴21为中心被配置成同心圆状，且在R方向上重叠。直动用绕组33以包围可动元件2的方式被卷绕在Θ方向上，当供给有电流时，则产生使可动元件2直动的磁场。旋转用绕组35以在Z方向上往返的方式被卷绕，当供给有电流时，则产生使可动元件2旋转的磁场。
[0026]定子3具备在Θ方向上排列的多个铁心31。多个铁心31通过组装而形成包围可动元件2的圆筒状的外形。各个铁心31具备向R方向的内周侧突出且与可动元件2相对的多个突出铁心319。突出铁心319也被称为齿。突出铁心319在Z方向和Θ方向上排列。在图示的例子中，7个突出铁心319在Z方向上排列，6个突出铁心319在Θ方向上排列。
[0027]具体而言，定子3如图7所示，具备:壁部313，以沿壳体4的内周面的方式弯曲；条部315，从壁部313的Θ方向的中央向R方向的内周侧突出；及多个突出铁心319，从条部315向R方向的内周侧突出。此外，突出铁心319具备有在Θ方向上展开的顶端部318。
[0028]旋转用绕组35以包围条部315的方式在Z方向上被往返卷绕。铁心31在旋转用绕组35被卷绕于条部315的状态下被收容到壳体4，并被组装成圆筒状。直动用绕组33在组装成圆筒状的多个铁心31上向Θ方向卷绕，以便被收容于在Z方向上相邻的突出铁心319之间的槽31d中。
[0029]但是，在现有的带铁心式直动旋转作动器中，存在有产生齿槽转矩和齿槽推力这样的课题。
[0030]因此，在本实施方式中，通过在沿着Θ方向排列的突出铁心319的排列方向上形成扭斜，降低了齿槽转矩和齿槽推力双方。
[0031]图8是将Θ方向展开成直线时的定子3的展开图。在该图中，表示了在设置于各个铁心31的Z方向的前端的1