直動(dòng)旋轉(zhuǎn)作動(dòng)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及直動(dòng)旋轉(zhuǎn)作動(dòng)器。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，已知有可執(zhí)行直動(dòng)和旋轉(zhuǎn)2種動(dòng)作的直動(dòng)旋轉(zhuǎn)作動(dòng)器。
[0003]在非專利文獻(xiàn)1中公開有一種在軸向上交互排列有多個(gè)永久磁鐵和多個(gè)軛，且在各個(gè)軛上設(shè)置有向徑向突出的突出部的可動(dòng)元件。
[0004]非專利文獻(xiàn)1:Masaki Mori,ffataru Kitagawa and Takaharu Takeshita，"Designof Two-Degree-of-Freedom Electromagnetic Actuator using PMSM and LSM〃， Journalof the Japan Society of Applied Electromagnetics and Mechanics，2013 年 9 月，第21 卷，第 3 號(hào)，ρ.476-481。
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本國(guó)專利第5261913號(hào)公報(bào)
[0006]然而，在非專利文獻(xiàn)1所公開的可動(dòng)元件的構(gòu)成中，存在有以下課題，即由于突出部的軸向的間隔僅隔開相當(dāng)于永久磁鐵的厚度，因此除不容易得到充分的輸出之外，在軸向上還容易擴(kuò)大化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明是鑒于上述課題而進(jìn)行的，所要解決的技術(shù)問題是提供一種可以實(shí)現(xiàn)輸出的提高和軸向的小型化的直動(dòng)旋轉(zhuǎn)作動(dòng)器。
[0008]為了解決上述課題，本發(fā)明的直動(dòng)旋轉(zhuǎn)作動(dòng)器具備可動(dòng)元件、及定子。所述可動(dòng)元件具備輸出軸，且在所述輸出軸的軸向上被可直動(dòng)地并且在所述輸出軸的圓周方向上被可旋轉(zhuǎn)地支撐。所述定子具備產(chǎn)生使所述可動(dòng)元件直動(dòng)的磁場(chǎng)的直動(dòng)用繞組和產(chǎn)生使所述可動(dòng)元件旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)用繞組。所述可動(dòng)元件具備在所述軸向上交互排列的多個(gè)永久磁鐵和多個(gè)軛。在所述各個(gè)軛上，設(shè)置有向徑向的外周側(cè)突出且在所述圓周方向上排列的多個(gè)突出部。在所述各個(gè)突出部上，設(shè)置有向所述軸向的各個(gè)側(cè)伸出且與所述永久磁鐵在所述徑向上相互重疊的檐部。
[0009]在本發(fā)明的一個(gè)形態(tài)中，相對(duì)于所述永久磁鐵而在位于所述軸向的一側(cè)的所述軛上設(shè)置的所述突出部的所述檐部與在位于另一側(cè)的所述軛上設(shè)置的所述突出部的所述檐部也可以在所述圓周方向上不重疊。
[0010]在本發(fā)明的一個(gè)形態(tài)中，所述永久磁鐵的外周面也可以與所述檐部的內(nèi)周面嵌入口 ο
[0011]在本發(fā)明的一個(gè)形態(tài)中，所述定子也還可以具備向所述徑向的內(nèi)周側(cè)突出并與所述可動(dòng)元件相對(duì)的在所述軸向和所述圓周方向上排列的多個(gè)突出鐵心。
[0012]在本發(fā)明的一個(gè)形態(tài)中，所述突出部的所述軸向的長(zhǎng)度也可以比所述突出鐵心的所述軸向的長(zhǎng)度更大。
[0013]在本發(fā)明的一個(gè)形態(tài)中，相對(duì)于所述永久磁鐵而在位于所述軸向的一側(cè)的所述軛上設(shè)置的所述突出部與在位于另一側(cè)的所述軛上設(shè)置的所述突出部的在所述圓周方向上觀察時(shí)的所述軸向的間隔也可以比在所述軸向上觀察時(shí)的所述圓周方向的間隔更大。
[0014]在本發(fā)明的一個(gè)形態(tài)中，所述可動(dòng)元件也還可以具備配置于所述軛的所述徑向的內(nèi)周側(cè)的永久磁鐵。
[0015]在本發(fā)明的一個(gè)形態(tài)中，所述各個(gè)永久磁鐵和所述各個(gè)軛也可以為圓盤狀，彼此粘接且在所述軸向上構(gòu)成列。
[0016]在本發(fā)明的一個(gè)形態(tài)中，所述突出部也可以由與所述軛的外周面粘接的永久磁鐵構(gòu)成。
[0017]根據(jù)本發(fā)明，由于在軛的突出部上設(shè)置有向軸向的各個(gè)側(cè)伸出且與永久磁鐵在徑向上相互重疊的檐部，因此能夠使檐部的軸向的間隔比永久磁鐵的厚度更小，其結(jié)果，可動(dòng)元件的磁通密度提高，從而可以實(shí)現(xiàn)輸出的提高。此外，還可以實(shí)現(xiàn)軸向的小型化。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的直動(dòng)旋轉(zhuǎn)作動(dòng)器的剖視圖。
圖2是將圖1的主要部分進(jìn)行放大的圖。
圖3是可動(dòng)元件和定子的剖視圖。
圖4是定子的鐵心的立體圖。
圖5是可動(dòng)元件的立體圖。
圖6是可動(dòng)元件的側(cè)視圖。
圖7A是可動(dòng)元件的剖視圖。
圖7B是可動(dòng)元件的剖視圖。
圖8是將圖2的主要部分進(jìn)一步放大的圖。
圖9是本發(fā)明的其他的實(shí)施方式所涉及的直動(dòng)旋轉(zhuǎn)作動(dòng)器的剖視圖。
圖10是可動(dòng)元件的剖視圖。
圖11A是可動(dòng)元件的立體圖。
圖11B是可動(dòng)元件的立體圖。
圖12是本發(fā)明的其他的實(shí)施方式所涉及的直動(dòng)旋轉(zhuǎn)作動(dòng)器的剖視圖。
圖13是本發(fā)明的其他的實(shí)施方式所涉及的直動(dòng)旋轉(zhuǎn)作動(dòng)器的剖視圖。
符號(hào)說明
1-直動(dòng)旋轉(zhuǎn)作動(dòng)器；2_可動(dòng)元件；21_輸出軸；23、24_永久磁鐵；25_軛；253_環(huán)狀部；257-突出部；258-中央部；259_檐部；3-定子；29_突出部；31_鐵心；313_壁部；315_條部；318-頂端部；319-突出鐵心；31d-槽；33_直動(dòng)用繞組；35_旋轉(zhuǎn)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(cè)元件。
【具體實(shí)施方式】
[0019]參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。
[0020](第1實(shí)施方式)
圖1是將本發(fā)明的第1實(shí)施方式所涉及的直動(dòng)旋轉(zhuǎn)作動(dòng)器1以通過有輸出軸21的方式切斷時(shí)的剖視圖。圖2是將圖1中的包含可動(dòng)元件2和定子3的主要部分進(jìn)行放大的圖。圖3是以圖2的II1-1II線切斷時(shí)的可動(dòng)元件2和定子3的剖視圖。在各圖中，Z方向?yàn)檩敵鲚S21的軸向，且為可動(dòng)元件2進(jìn)行直動(dòng)的方向。Θ方向?yàn)檩敵鲚S21的圓周方向，且為可動(dòng)元件2進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的方向。R方向?yàn)檩敵鲚S21的徑向。
[0021]如圖1所示，直動(dòng)旋轉(zhuǎn)作動(dòng)器1具備被收容在圓筒狀的殼體4中的可動(dòng)元件2和定子3?？蓜?dòng)元件2具備輸出軸21，且通過軸承單元51、53相對(duì)于殼體4在Z方向上被可直動(dòng)地并且在Θ方向上被可旋轉(zhuǎn)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(qiáng)磁性體。定子3被固定在殼體4的內(nèi)周面上，包圍可動(dòng)元件2。
[0022]輸出軸21的一側(cè)的端部向殼體4的外部延伸出。在輸出軸21的另一側(cè)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(cè)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(cè)元件73—起構(gòu)成用于檢測(cè)輸出軸21的Θ方向的旋轉(zhuǎn)角的磁性編碼器。另外，也可以使用光學(xué)式的回轉(zhuǎn)式編碼器。
[0023]如圖2及圖3所示，可動(dòng)元件2具備在Z方向上交互排列的多個(gè)永久磁鐵23和多個(gè)軛25。永久磁鐵23和軛25被形成為環(huán)狀，且被嵌入到輸出軸21。永久磁鐵23和軛25在相互接觸的狀態(tài)下被固定在輸出軸21上。對(duì)可動(dòng)元件2的具體的構(gòu)成進(jìn)行后述。
[0024]定子3具備卷繞在鐵心31上的直動(dòng)用繞組33和旋轉(zhuǎn)用繞組35。直動(dòng)用繞組33和旋轉(zhuǎn)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(dòng)用繞組33以包圍可動(dòng)元件2的方式被卷繞在Θ方向上，當(dāng)供給有電流時(shí)，則產(chǎn)生使可動(dòng)元件2直動(dòng)的磁場(chǎng)。旋轉(zhuǎn)用繞組35以在Z方向上往返的方式被卷繞，當(dāng)供給有電流時(shí)，則產(chǎn)生使可動(dòng)元件2旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)。
[0025]定子3具備在Θ方向上排列的多個(gè)鐵心31。多個(gè)鐵心31通過組裝而形成包圍可動(dòng)元件2的圓筒狀的外形。各個(gè)鐵心31具備向R方向的內(nèi)周側(cè)突出且與可動(dòng)元件2相對(duì)的多個(gè)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(gè)突出鐵心319在Z方向上排列，6個(gè)突出鐵心319在Θ方向上排列。
[0026]具體而言，定子3如圖4所示，具備:壁部313，以沿殼體4的內(nèi)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(nèi)周側(cè)突出；及多個(gè)突出鐵心319，從條部315向R方向的內(nèi)周側(cè)突出。此外，突出鐵心319具備有在Θ方向上展開的頂端部318。
[0027]旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)用繞組35被卷繞于條部315的狀態(tài)下被收容到殼體4，并被組裝成圓筒狀。直動(dòng)用繞組33在組裝成圓筒狀的多個(gè)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。
[0028]圖5和圖6是可動(dòng)元件2的立體圖和側(cè)視圖。圖6中的標(biāo)注在永久磁鐵23的內(nèi)側(cè)的箭頭表示從S極朝向N極的磁化的方向。圖7A是以圖6的A-A線切斷時(shí)的可動(dòng)元件2的剖視圖。圖7B是以圖6的B-B線切斷時(shí)的可動(dòng)元件2的剖視圖。圖7A和圖7B中的標(biāo)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。
[0029]可動(dòng)元件2具備在Z方向上交互排列的多個(gè)永久磁鐵23和多個(gè)軛25。多個(gè)永久磁鐵23包含Z方向的一側(cè)為N極的永久磁鐵23A和Z方向的另一側(cè)為N極的永久磁鐵23B，永久磁鐵23A和永久磁鐵23B在Z方向上交互排列。因此，多個(gè)軛25包含被永久磁鐵23的S極夾住的軛25A和被永久磁鐵23的N極夾住的軛25B，軛25A和軛25B在Z方向上交互排列。
[0030]各個(gè)軛25具備從環(huán)狀部253向R方向的外周側(cè)突出且在Θ方向上排列的多個(gè)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(cè)成為S極，軛25B的突出部257的R方向的外周側(cè)成為N極。
[0031]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(shí)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(shè)置有4個(gè)突出部257，因此，從Z方向觀察時(shí)以45度間隔在Θ方向上排列有8個(gè)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(shí)在Z方向上交互排列。
[0032]可是，在采用永久磁鐵23和軛25在Z方向上交互排列的構(gòu)成時(shí)，由于2個(gè)軛25A，25B僅離開相當(dāng)于永久磁鐵23的Z方向的厚度，因此如非專利文獻(xiàn)1那樣，突出部的Z方向的間隔存在有擴(kuò)大的趨勢(shì)。當(dāng)如非專利文獻(xiàn)1那樣，突出部的Z方向的間隔擴(kuò)大時(shí)，則除不容易得到充分的輸出之外，還存在在軸向上容易擴(kuò)大化這樣的問題。
[0033]因此，在本實(shí)施方式中，通過在各個(gè)軛25的突出部257上設(shè)置向Z方向伸出的檐部259，解決了這樣的問題。
[0034]具體而言，各個(gè)軛25的突出部257具備與環(huán)狀部253在R方向上連接的中央部258、及從中央部258分別向Z方向的兩側(cè)伸出的檐部259。檐部259的R方向的厚度和Θ方向的寬度與中央部258是相同的。檐部