JP2007124895A - Rotary driving method and driver - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、サイクロイド動作を利用した回転駆動方法および装置に関するものである。 The present invention relates to a rotation driving method and apparatus using a cycloid operation.
従来、回転駆動装置はステータ板に固定された保持筒の内側に軸受を保持し、その外周に磁芯コアを取付けてこれに複数の駆動コイルを巻き、ロータケースに固定したロータマグネットでその磁芯コアを囲むようにしてロータ軸を軸受に軸支させ、ロータケースの外周部に位置検出センサを配置した構成を有していた。
しかしながら、前述のような回転駆動装置では磁芯コアを囲むようにしてマグネットが配置されるため小型化が難しいという問題があった。 However, the rotary drive device as described above has a problem that it is difficult to reduce the size because the magnet is disposed so as to surround the magnetic core.
この発明は、上記課題を解決するために為されたものであり、構造が簡単で小型のマイクロマシン化が可能であり、しかも、容易に高速回転が得られ回転特性も良い回転駆動方法および装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a rotation driving method and apparatus that has a simple structure and can be made into a small micromachine, and that can easily achieve high-speed rotation and good rotation characteristics. The purpose is to provide.
この発明の請求項1に係る回転駆動方法は、軸線まわりに回転可能で、かつ、外周面を備えた第1のロータの前記外周面に沿って、前記外周面より大径の内周面を備えた第2のロータを回転させる回転駆動方法であって、前記第1または第2のロータの半径方向内方または外方で、前記第2のロータに回転方向の位相が異なる引力または斥力を作用させることを特徴とする。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a rotational drive method comprising an inner peripheral surface that is rotatable about an axis and has a larger diameter than the outer peripheral surface along the outer peripheral surface of a first rotor having an outer peripheral surface. A rotational drive method for rotating a second rotor provided, wherein the second rotor has an attractive force or a repulsive force having a rotational phase different inwardly or radially outwardly of the first or second rotor. It is made to act.
この発明の請求項2に係る回転駆動方法は、請求項1記載の回転駆動方法において、前記第1のロータの前記外周面は歯が刻まれており、前記第2のロータの前記内周面は、前記1のロータの前記歯と噛合する歯が刻まれていることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the rotational driving method according to the first aspect, the outer peripheral surface of the first rotor is toothed, and the inner peripheral surface of the second rotor. Is characterized in that teeth that mesh with the teeth of the one rotor are carved.
この発明の請求項3に係る回転駆動方法は、請求項1または請求項2記載の回転駆動方法において、前記第2のロータに、前記回転方向の位相角度に応じた位相差を有する引力または斥力を作用させることを特徴とする。
The rotational drive method according to claim 3 of the present invention is the rotational drive method according to
この発明の請求項4に係る回転駆動装置は、ステータと、前記ステータに軸線まわりに回転可能に支持され、かつ、外周面を備えた第1のロータと、前記第1のロータの前記外周面より大径の内周面を備えた第2のロータと、前記第1または第2のロータの半径方向内方または外方において、前記第2のロータに対する回転方向の位相が異なる引力または斥力をそれぞれ発生可能な複数の駆動部材と、を備えたことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a rotary drive device comprising: a stator; a first rotor supported by the stator so as to be rotatable about an axis; and an outer peripheral surface; and the outer peripheral surface of the first rotor. An attractive force or a repulsive force that is different in phase in the rotational direction with respect to the second rotor between the second rotor having a larger-diameter inner peripheral surface and the radially inner side or the outer side of the first or second rotor. And a plurality of drive members that can be generated respectively.
この発明の請求項5に係る回転駆動装置は、ステータと、前記ステータに軸線まわりに回転可能に支持され、かつ、歯が刻まれた外周面を備えた第1のロータと、前記第1のロータの前記外周面より大径で、かつ、前記1のロータの前記歯と噛合する歯が刻まれた内周面を備えた第2のロータと、前記第1または第2のロータの半径方向内方または外方において、前記第2のロータに対する回転方向の位相が異なる引力または斥力をそれぞれ発生可能な複数の駆動部材と、を備えたことを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a rotary drive device comprising: a stator; a first rotor supported on the stator so as to be rotatable around an axis; and having an outer peripheral surface inscribed with teeth; and the first rotor A second rotor having an inner peripheral surface that is larger in diameter than the outer peripheral surface of the rotor and engraved with teeth that mesh with the teeth of the first rotor; and a radial direction of the first or second rotor And a plurality of drive members capable of generating attraction or repulsion forces having different rotational phases relative to the second rotor, either inward or outward.
この発明の請求項6に係る回転駆動装置は、請求項4または請求項5記載の回転駆動装置において、前記複数の駆動部材は、前記第2のロータの回転方向に沿って相互に任意の角度を挟んで配置され、当該角度に応じた位相差を有する引力または斥力をそれぞれ発生可能であることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the rotary driving device according to the fourth or fifth aspect, the plurality of driving members are at an arbitrary angle with respect to each other along the rotational direction of the second rotor. And an attractive force or a repulsive force each having a phase difference corresponding to the angle can be generated.
この発明の請求項7に係る回転駆動装置は、請求項4または請求項5記載の回転駆動装置において、前記複数の駆動部材は、前記第2のロータの回転方向に沿って相互にπ/2の角度を挟んで配置され、当該角度に応じたπ/2の位相差を有する引力または斥力をそれぞれ発生可能であることを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in the rotary driving device according to the fourth or fifth aspect, the plurality of driving members are mutually π / 2 along the rotational direction of the second rotor. And an attractive force or a repulsive force having a phase difference of π / 2 according to the angle can be generated.
この発明の請求項8に係る回転駆動装置は、請求項4〜7のいずれか1項記載の回転駆動装置において、前記複数の駆動部材は、前記ステータに設けられることを特徴とする。 The rotary drive device according to an eighth aspect of the present invention is the rotary drive device according to any one of the fourth to seventh aspects, wherein the plurality of drive members are provided in the stator.
この発明の請求項9に係る回転駆動装置は、請求項4〜8のいずれか1項記載の回転駆動装置において、前記各駆動部材は、電磁力を用いて前記ロータに対する引力または斥力を発生可能な電磁力駆動部材で構成されることを特徴とする。 A rotary drive device according to a ninth aspect of the present invention is the rotary drive device according to any one of the fourth to eighth aspects, wherein each of the drive members can generate an attractive force or a repulsive force with respect to the rotor using an electromagnetic force. It is characterized by comprising an electromagnetic driving member.
この発明の請求項10に係る回転駆動装置は、請求項4〜8のいずれか1項記載の回転駆動装置において、前記各駆動部材は、静電力を用いて前記ロータに対する引力または斥力を発生可能な静電力駆動部材で構成されることを特徴とする。 A rotary drive device according to a tenth aspect of the present invention is the rotary drive device according to any one of the fourth to eighth aspects, wherein each of the drive members can generate an attractive force or a repulsive force with respect to the rotor using an electrostatic force. It is characterized by comprising an electrostatic force driving member.
この発明の請求項11に係る回転駆動装置は、請求項4〜8のいずれか1項記載の回転駆動装置において、前記各駆動部材は、圧電力を用いて前記ロータに対する引力または斥力を発生可能な圧電力駆動部材で構成されることを特徴とする。 The rotary drive apparatus according to an eleventh aspect of the present invention is the rotary drive apparatus according to any one of the fourth to eighth aspects, wherein each of the drive members can generate an attractive force or a repulsive force with respect to the rotor using a piezoelectric power. It is characterized by comprising a piezoelectric power drive member.
この発明の請求項12に係る回転駆動装置は、請求項4〜8のいずれか1項記載の回転駆動装置において、前記各駆動部材は、光圧力を用いて前記ロータに対する引力または斥力を発生可能な光圧力駆動部材で構成されることを特徴とする。 A rotary drive device according to a twelfth aspect of the present invention is the rotary drive device according to any one of the fourth to eighth aspects, wherein each of the drive members can generate an attractive force or a repulsive force on the rotor using light pressure. It is characterized by comprising an optical pressure driving member.
この発明の請求項13に係る回転駆動装置は、請求項4〜8のいずれか1項記載の回転駆動装置において、前記各駆動部材は、光起電力を用いて前記ロータに対する引力または斥力を発生可能な光起電力駆動部材で構成されることを特徴とする。 A rotary drive device according to a thirteenth aspect of the present invention is the rotary drive device according to any one of the fourth to eighth aspects, wherein each of the drive members generates an attractive force or a repulsive force with respect to the rotor using a photovoltaic force. It is characterized by comprising a possible photovoltaic drive member.
この発明の請求項14に係る回転駆動装置は、請求項4〜8のいずれか1項記載の回転駆動装置において、前記各駆動部材は、熱応力(熱膨張)を用いて前記ロータに対する引力または斥力を発生可能な熱応力(熱膨張)駆動部材で構成されることを特徴とする。 A rotary drive device according to a fourteenth aspect of the present invention is the rotary drive device according to any one of the fourth to eighth aspects, wherein each of the driving members uses an attractive force against the rotor or a thermal stress (thermal expansion). It is characterized by comprising a thermal stress (thermal expansion) driving member capable of generating repulsive force.
この発明の請求項15に係る回転駆動装置は、請求項4〜14のいずれか1項記載の回転駆動装置において、前記ロータが回転している状態で、回転速度を加速または減速させる加速/減速部材をさらに備えたことを特徴とする。 According to a fifteenth aspect of the present invention, in the rotary drive device according to any one of the fourth to fourteenth aspects, the acceleration / deceleration for accelerating or decelerating the rotation speed in a state where the rotor is rotating. A member is further provided.
この発明の請求項16に係る回転駆動装置は、請求項15記載の回転駆動装置において、前記加速/減速部材は、前記ロータの一部の領域が有する磁荷または電荷の極性と同じ極性の磁場または電場と、逆の極性の磁場または電場とを切り換えて発生可能な磁極または電極を備え、前記ロータの前記領域が前記加速/減速部材を通過する手前において、前記磁極または電極が前記磁荷または電荷の極性と逆の極性の磁場または電場を発生することで前記ロータを加速させ、また、前記磁極または電極が前記磁荷または電荷の極性と同じ極性の磁場または電場を発生することで前記ロータを減速させることを特徴とする。 According to a sixteenth aspect of the present invention, in the rotary driving device according to the fifteenth aspect, the acceleration / deceleration member is a magnetic field having the same polarity as the polarity of the magnetic charge or charge of a partial region of the rotor. Or a magnetic pole or electrode that can be generated by switching between an electric field and a magnetic field or electric field of opposite polarity, and before the region of the rotor passes through the acceleration / deceleration member, the magnetic pole or electrode The rotor is accelerated by generating a magnetic field or electric field having a polarity opposite to the polarity of the charge, and the magnetic pole or electrode generates a magnetic field or electric field having the same polarity as the polarity of the magnetic charge or charge. It is characterized by decelerating.
この発明の請求項17に係る回転駆動装置は、請求項15または請求項16記載の回転駆動装置において、前記加速/減速部材は、前記ステータに設けられることを特徴とする。 According to a seventeenth aspect of the present invention, in the rotary driving device according to the fifteenth or sixteenth aspect, the acceleration / deceleration member is provided in the stator.
この発明は以上のように、軸線まわりに回転可能で、かつ、外周面を備えた第1のロータの前記外周面に沿って、前記外周面より大径の内周面を備えた第2のロータを回転させる回転駆動方法であって、前記第1または第2のロータの半径方向内方または外方で、前記第2のロータに回転方向の位相が異なる引力または斥力を作用させるように構成したので、容易に高速回転が得られ回転特性も良く、構造が簡単で小型のマイクロマシン化が可能である。 As described above, according to the second aspect of the present invention, the second rotor having an inner peripheral surface having a larger diameter than the outer peripheral surface is provided along the outer peripheral surface of the first rotor that is rotatable around the axis and has the outer peripheral surface. A rotational driving method for rotating a rotor, wherein an attractive force or a repulsive force having different phases in the rotational direction is applied to the second rotor inward or outward in the radial direction of the first or second rotor. Therefore, high-speed rotation can be easily obtained, the rotation characteristics are good, the structure is simple, and a small micromachine can be realized.
この発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、この発明による回転駆動装置の第1の実施形態を示す概略的平面図、図2は概略的縦断面図であり、この回転駆動装置101の動作原理について説明する。
FIG. 1 is a schematic plan view showing a first embodiment of a rotary drive device according to the present invention, and FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional view. The operation principle of the
この回転駆動装置101は、段付きのステータ110の中央に、ベアリング112を介して第1ロータ120がZ軸を中心に回転可能に取り付けられる。第1ロータ120の外周面にはギヤ(詳細な図示は省略)121が形成されている。また、このギヤ121と噛合するギヤ(詳細な図示は省略)131を内周面に備えた第2ロータ130が、ステータ110の段部に置かれている。第2ロータ130はXY平面状を自由に動くものであり、Z軸を中心に回転可能である。
In the
すなわち、この回転駆動装置101の第1ロータ120は、Z軸を中心に回転可能であり、また第2ロータ130は、第1ロータ120の外径と第2ロータ130の内径とのクリアランス分だけXY平面上を自由に動くことができる。
That is, the
ステータ110の外側には、X軸とY軸の延長線上に駆動部材115a,115b,115c,115dが設けてある。これらの駆動部材115a,115b,115c,115dは、ステータ110の中心を中心とする90度の角度で配置されており、各駆動部材を作動させると、第2ロータ130を吸引もしくは反発することができる。
Outside the
つぎに、図3〜図6を用いて、4つの駆動部材115a〜115dを順番に作動させることで、回転駆動装置101の第2ロータ130が回転することについて説明する。
Next, the rotation of the
まず、図1に示すように、駆動部材115aを作動させると、第2ロータ130が吸引されて図示の位置に移動する。このとき、第2ロータ130に(1)という点があるとする。
First, as shown in FIG. 1, when the
つぎに、図3に示すように、駆動部材115bを作動させると、第2ロータ130が吸引されて図示の位置に移動する。このとき、第2ロータ130の内径が第1ロータ120の外径に沿って公転することで、図1で(1)にあった点は、(2)の位置に移動する。
Next, as shown in FIG. 3, when the
つぎに、図4に示すように、駆動部材115cを作動させると、第2ロータ130が吸引されて図示の位置に移動する。このとき、第2ロータ130の内径が第1ロータ120の外径に沿って公転することで、図3で(2)にあった点は、(3)の位置に移動する。
Next, as shown in FIG. 4, when the
つぎに、図5に示すように、駆動部材115dを作動させると、第2ロータ130が吸引されて図示の位置に移動する。このとき、第2ロータ130の内径が第1ロータ120の外径に沿って公転することで、図4で(3)にあった点は、(4)の位置に移動する。
Next, as shown in FIG. 5, when the
つぎに、図6に示すように、駆動部材115aを再び作動させると、第2ロータ130が吸引されて図示の位置に移動する。このとき、第2ロータ130の内径が第1ロータ120の外径に沿って公転することで、図5で(4)にあった点は、(5)の位置に移動する。
Next, as shown in FIG. 6, when the driving
つまり、駆動部材115a〜115dを順番に作動させて第2ロータ130を1回転公転させると、
2π*(第2ロータの内径)/(第1ロータの外径)−2π
の角度を自転することになる[単位はrad]。
That is, when the driving
2π * (inner diameter of second rotor) / (outer diameter of first rotor) −2π
Rotate the angle [unit is rad].
すなわち、角運動保存の法則および摩擦により、第2ロータ130の自転が発生することが理解される。
That is, it is understood that the rotation of the
そして、第2ロータ130が回転することで、第2ロータ130のギヤ131と噛合するギヤ121を介して、第1ロータ120がZ軸を回転軸としてその軸線まわりに回転する。
Then, when the
なお、これらの点の位置(1)〜(5)は、便宜的に図示するものであり、駆動部材115a〜115dを順番に作動させたときの正確な位置を示すものではない。
Note that the positions (1) to (5) of these points are shown for convenience, and do not indicate the exact positions when the driving
このような駆動部材115a〜115dは、例えば、電磁力を用いて第2ロータ130に駆動力を発生する電磁力駆動部材で構成することができる。この場合、駆動部材115a〜115dを電磁石で構成し、第2ロータ130を磁性体で構成することにより、電磁力駆動部材115a〜115dに通電した時、第2ロータ130をそれぞれ駆動部材115a〜115dの方向に吸引することができる。
また、駆動部材115a〜115dは、例えば、静電力を用いて第2ロータ130に駆動力を発生する静電力駆動部材で構成することができる。この場合、駆動部材115a〜115dは電極で構成し、第2ロータ130を絶縁体または誘電体で構成することにより、静電力駆動部材115a〜115dに通電した時、第2ロータ130をそれぞれ駆動部材115a〜115dの方向に吸引もしくは逆方向に反発させることができる。
Further, the driving
また、駆動部材115a〜115dは、例えば、圧電力を用いて第2ロータ130に駆動力を発生する圧電力駆動部材で構成することができる。この場合、駆動部材115a〜115dは圧電素子で構成し、ステータ110を介さずに第2ロータ130に直接接触させることで、圧電力駆動部材115a〜115dを駆動させた時、第2ロータ130をそれぞれ駆動部材115a〜115dの方向の逆方向に反発させることができる。
Further, the driving
また、駆動部材115a〜115dは、例えば、光圧力を用いて第2ロータ130に駆動力を発生する光圧力駆動部材で構成することができる。この場合、駆動部材115a〜115dはフォトンプレッシャー排出装置で構成することで、光圧力駆動部材115a〜115dを駆動させた時、第2ロータ130をそれぞれ駆動部材115a〜115dの方向の逆方向に反発させることができる。
Further, the driving
また、駆動部材115a〜115dは、例えば、光起電力を用いて第2ロータ130に駆動力を発生する光起電力駆動部材で構成することができる。この場合、駆動部材115a〜115dはレーザー排出装置で構成し、第2ロータ130にはフォトダイオードにより起電力を発生させる構成にすることで、光起電力駆動部材115a〜115dを駆動させた時、第2ロータ130をそれぞれ駆動部材115a〜115dの方向に吸引もしくは逆方向に反発させることができる。
Further, the driving
また、駆動部材115a〜115dは、例えば、熱応力(熱膨張)を用いて第2ロータ130に駆動力を発生する熱応力(熱膨張)駆動部材で構成することができる。この場合、駆動部材115a〜115dは熱源で構成し、ステータ110を介さずに第2ロータ130に直接接触させ第2ロータ130に熱応力(熱膨張)を加えることで、熱応力(熱膨張)駆動部材115a〜115dを駆動させた時、第2ロータ130をそれぞれ駆動部材115a〜115dの方向の逆方向に反発させることができる。
Further, the driving
このような駆動部材115a〜115dをそれぞれ90°の位相差で作動させることにより、第2ロータ130にX軸方向にMx1、Y軸方向にMy1、X軸方向にMx2、Y軸方向にMy2をそれぞれ発生させることができる。そして、第2ロータ130にMx1,My1,Mx2,My2を順に発生させることで、第2ロータ130はZ軸を回転軸として回転することとなる。
By operating each of the driving
このような駆動部材115a〜115dを作動させる入力波形は図7に示すような矩形波(パルス波形)を用いることができる。ここで、図7も参照して第2ロータ130の回転方向にて説明する。
As an input waveform for operating
まず、図7(a)に示すように、第1の駆動部材115aを作動させ、続いてこれと90°(π/2)の位相差をもって第2の駆動部材115bを作動させ、続いてこれと90°(π/2)の位相差をもって第3の駆動部材115cを作動させ、続いてこれと90°(π/2)の位相差をもって第4の駆動部材115dを作動させたときは、第2ロータ130には、X軸上モーメントMx1に続いてこれと90°の位相差をもってY軸上モーメントMy1が、さらにX軸上モーメントMx2に続いてこれと90°の位相差をもってY軸上モーメントMy2が交互に発生(誘起)し、これにより、Z軸まわりには図2に矢印aで示すようなモーメントMzaが生起される。すなわち、第2ロータ130は、第1の駆動部材115aに対応する位置(箇所)が第2の駆動部材115bに対応する位置(箇所)へ移動する方向に回転する。
First, as shown in FIG. 7 (a), the
そして、第2ロータ130の回転にともなって、第1ロータ120が、第2ロータ130の回転方向と同方向に回転する。
As the
反対に、図7(b)に示すように、第4の駆動部材115dを作動させ、続いてこれと90°(π/2)の位相差をもって第3の駆動部材115cを作動させ、続いてこれと90°(π/2)の位相差をもって第2の駆動部材115bを作動させ、続いてこれと90°(π/2)の位相差をもって第1の駆動部材115aを作動させたときは、第2ロータ130には、Y軸上モーメントMy2に続いてこれと90°の位相差をもってX軸上モーメントMx2が、さらにY軸上モーメントMy1に続いてこれと90°の位相差をもってX軸上モーメントMx1が交互に発生(誘起)し、これにより、Z軸まわりには図2に矢印bで示すようなモーメントMzbが生起される。すなわち、第2ロータ130は、第2の駆動部材115bに対応する位置(箇所)が第1の駆動部材115aに対応する位置(箇所)へ移動する方向に回転する。
On the other hand, as shown in FIG. 7B, the
そして、第2ロータ130の回転にともなって、第1ロータ120が、第2ロータ130の回転方向と同方向に回転する。
As the
なお駆動部材115a〜115dを作動させる入力波形は、図7に示すような矩形波(パルス波形)に代えて、例えば正弦波を用いることもできる。
For example, a sine wave can be used as the input waveform for operating the driving
この回転駆動装置101は、さらに、ステータ110に、第2ロータ130が回転している状態で回転速度を加速または減速させる加速/減速部材116を設けることが好ましい。
In the
加速/減速部材116は、図8に示すように、第2ロータ130の一部の領域126が有する磁荷(磁気)の極性(N極またはS極)と同じ極性の磁場と、逆の極性の磁場とを切り換えて発生可能な磁極(電磁石)117を備えて構成される。
As shown in FIG. 8, the acceleration /
すなわち、図8に示すように、第2ロータ130の一部の領域126に磁石プレート127を貼り付けておく。例えば、第2ロータ130の上面側にN極の磁石プレート127N、ロータ120の下面側にS極の磁石プレート127Sを貼り付けておく。
That is, as shown in FIG. 8, the magnet plate 127 is attached to a
第2ロータ130が回転しているとき磁石プレート127を貼り付けた領域126が通過する位置またはその付近に、加速/減速部材116の電磁石(磁極)117を配置する。例えば、図8に示すように、第2ロータ130の上面側に電磁石(磁極)117Uを配置し、第2ロータ130の下面側に電磁石(磁極)117Dを配置する。
The electromagnet (magnetic pole) 117 of the acceleration /
そして、第2ロータ130の前記領域126が加速/減速部材116を通過する手前で、電磁石117U,117Dに通電してN極またはS極の磁極を生起させる。また、第2ロータ130の前記領域126が加速/減速部材116を通過する瞬間に、電磁石117U,117Dの通電を解除して消極させる。このような電磁石117U,117Dのオン/オフのタイミングは、適宜のセンサを用いて的確に行う。
Then, before the
第2ロータ130の回転を加速させるときは、図8に示すように、電磁石117Uに通電してS極の磁極を生起させるとともに、電磁石117Dに通電してN極の磁極を生起させる。これにより、第2ロータ130の上面側の磁石プレート127N(N極)には、電磁石117Uの磁極(S極)から磁気的な吸引力が作用し、かつ、第2ロータ130の下面側の磁石プレート127S(S極)には、電磁石117Dの磁極(N極)から磁気的な吸引力が作用し、その結果、第2ロータ130の回転は加速される。
When accelerating the rotation of the
一方、第2ロータ130の回転を減速させるときは、図9に示すように、電磁石117Uに通電してN極の磁極を生起させるとともに、電磁石117Dに通電してS極の磁極を生起させる。これにより、第2ロータ130の上面側の磁石プレート127N(N極)には、電磁石117Uの磁極(N極)から磁気的な斥力が作用し、かつ、第2ロータ130の下面側の磁石プレート127S(S極)には、電磁石117Dの磁極(S極)から磁気的な斥力が作用し、その結果、第2ロータ130の回転は減速される。
On the other hand, when the rotation of the
また、加速/減速部材116は、図10に示すように、第2ロータ130の一部の領域128が有する電荷の極性(+極または−極)と同じ極性の電場と、逆の極性の電場とを切り換えて発生可能な電極部118を備えて構成することも可能である。
Further, as shown in FIG. 10, the acceleration /
すなわち、図10に示すように、第2ロータ130の一部の領域128に+極または−極(例えば−極)を帯電させておく。
That is, as shown in FIG. 10, a positive electrode or a negative electrode (for example, a negative electrode) is charged in a
第2ロータ130が回転しているとき前記帯電領域128が通過する位置またはその付近に、加速/減速部材116の電極部118を配置する。例えば、図10に示すように、第2ロータ130の上面側に電極部118Uを配置し、第2ロータ130の下面側に電極部118Dを配置する。そして、第2ロータ130の前記帯電領域128が加速/減速部材116を通過する手前で、電極部118U,118Dに通電して+極または−極の電極を生起させる。
The
第2ロータ130の回転を加速させるときは、図10(a)に示すように、電極部118U,118Dに通電して+極の電極を生起させる。これにより、第2ロータ130の前記帯電領域128(−極)には、電極部118U,118Dの電極(+極)から電気的な吸引力が作用し、その結果、第2ロータ130の回転は加速される。
When accelerating the rotation of the
一方、第2ロータ130の回転を減速させるときは、図10(b)に示すように、電極部118U,118Dに通電して−極の電極を生起させる。これにより、第2ロータ130の前記帯電領域128(−極)には、電極部118U,118Dの電極(−極)から電気的な斥力が作用し、その結果、第2ロータ130の回転は減速される。
On the other hand, when the rotation of the
図11は、この発明による回転駆動装置の第2の実施形態を示す概略的平面図、図12は概略的縦断面図である。 FIG. 11 is a schematic plan view showing a second embodiment of the rotary drive device according to the present invention, and FIG. 12 is a schematic longitudinal sectional view.
この回転駆動装置201は、段付きの支柱211を有するステータ210に、段付きの支柱211に取り付けたベアリング212を介して、第1ロータ220がZ軸を中心に回転可能に取り付けられる。第1ロータ220の外周面にはギヤ(詳細な図示は省略)221が形成されている。また、このギヤ221と噛合するギヤ(詳細な図示は省略)231を内周面に備えた第2ロータ230が、ステータ210に置かれている。第2ロータ230はXY平面状を自由に動くものであり、Z軸を中心に回転可能である。
In the
すなわち、この回転駆動装置201の第1ロータ220は、Z軸を中心に回転可能であり、また第2ロータ230は、第1ロータ220の外径と第2ロータ230の内径とのクリアランス分だけXY平面上を自由に動くことができる。
In other words, the
ステータ210には、X軸とY軸の延長線上に4つの駆動部材215a,215b,215c,215dが設けてある。これらの駆動部材215a,215b,215c,215dは、ステータ210の中心を中心とする90度の角度で配置されており、各駆動部材を作動させると、第2ロータ230を吸引もしくは反発することができる。
The
このような駆動部材215a〜215dを90°の位相差で作動させることにより、第2ロータ230にX軸上モーメントMx1及びMx2とY軸上モーメントMy1及びMy2を交互に発生させ、第2ロータ230の回転軸ZのまわりにモーメントMzを生起させ、このZ軸まわりのモーメントMzにより、第2ロータ230はZ軸を回転軸として回転する。
By operating the driving
つぎに、図13〜図16を用いて、4つの駆動部材215a〜215dを順番に作動させることで、回転駆動装置201の第2ロータ230が回転することについて説明する。
Next, the rotation of the
まず、図11に示すように、駆動部材215aを作動させると、第2ロータ230が吸引されて図示の位置に移動する。このとき、第2ロータ230に(1)という点があるとする。
First, as shown in FIG. 11, when the driving
つぎに、図13に示すように、駆動部材215bを作動させると、第2ロータ230が吸引されて図示の位置に移動する。このとき、第2ロータ230の内径が第1ロータ220の外径に沿って公転することで、図11で(1)にあった点は、(2)の位置に移動する。
Next, as shown in FIG. 13, when the
つぎに、図14に示すように、駆動部材215cを作動させると、第2ロータ230が吸引されて図示の位置に移動する。このとき、第2ロータ230の内径が第1ロータ220の外径に沿って公転することで、図13で(2)にあった点は、(3)の位置に移動する。
Next, as shown in FIG. 14, when the
つぎに、図15に示すように、駆動部材215dを作動させると、第2ロータ230が吸引されて図示の位置に移動する。このとき、第2ロータ230の内径が第1ロータ220の外径に沿って公転することで、図14で(3)にあった点は、(4)の位置に移動する。
Next, as shown in FIG. 15, when the driving
つぎに、図16に示すように、駆動部材215aを再び作動させると、第2ロータ230が吸引されて図示の位置に移動する。このとき、第2ロータ230の内径が第1ロータ220の外径に沿って公転することで、図15で(4)にあった点は、(5)の位置に移動する。
Next, as shown in FIG. 16, when the driving
つまり、駆動部材215a〜215dを順番に作動させて第2ロータ230を1回転公転させると、
2π*(第2ロータの内径)/(第1ロータの外径)−2π
の角度を自転することになる[単位はrad]。
That is, when the driving
2π * (inner diameter of second rotor) / (outer diameter of first rotor) −2π
Rotate the angle [unit is rad].
すなわち、角運動保存の法則および摩擦により、第2ロータ230の自転が発生することが理解される。
That is, it is understood that the rotation of the
そして、第2ロータ230が回転することで、第2ロータ230のギヤ231と噛合するギヤ221を介して、第1ロータ220がZ軸を回転軸としてその軸線まわりに回転する。
Then, when the
なお、これらの点の位置(1)〜(5)は、便宜的に図示するものであり、駆動部材215a〜215dを順番に作動させたときの正確な位置を示すものではない。
Note that the positions (1) to (5) of these points are shown for convenience, and do not indicate the exact positions when the
このような駆動部材215a〜215dを作動させる入力波形は、図7に示すような矩形波(パルス波形)を用いることができる。ここで、図7も参照して第2ロータ230の回転方向について説明する。
As an input waveform for operating
まず、図7(a)に示すように、第1の駆動部材215aを作動させ、続いてこれと90°(π/2)の位相差をもって第2の駆動部材215bを作動させ、続いてこれと90°(π/2)の位相差をもって第3の駆動部材215cを作動させ、続いてこれと90°(π/2)の位相差をもって第4の駆動部材215dを作動させたときは、第2ロータ230には、X軸上モーメントMx1に続いてこれと90°の位相差をもってY軸上モーメントMy1が、さらにX軸上モーメントMx2に続いてこれと90°の位相差をもってY軸上モーメントMy2が交互に発生(誘起)し、これにより、Z軸まわりには図12に矢印aで示すようなモーメントMzaが生起される。すなわち、第2ロータ230は、第1の駆動部材215aに対応する位置(箇所)が第2の駆動部材215bに対応する位置(箇所)へ移動する方向に回転する。
First, as shown in FIG. 7 (a), the
そして、第2ロータ230の回転にともなって、第1ロータ220が、第2ロータ230の回転方向と同方向に回転する。
As the
反対に、図7(b)に示すように、第4の駆動部材215dを作動させ、続いてこれと90°(π/2)の位相差をもって第3の駆動部材215cを作動させ、続いてこれと90°(π/2)の位相差をもって第2の駆動部材215bを作動させ、続いてこれと90°(π/2)の位相差をもって第1の駆動部材215aを作動させたときは、第2ロータ230には、Y軸上モーメントMy2に続いてこれと90°の位相差をもってX軸上モーメントMx2が、さらにY軸上モーメントMy1に続いてこれと90°の位相差をもってX軸上モーメントMx1が交互に発生(誘起)し、これにより、Z軸まわりには図12に矢印bで示すようなモーメントMzbが生起される。すなわち、第2ロータ230は、第2の駆動部材215bに対応する位置(箇所)が第1の駆動部材215aに対応する位置(箇所)へ移動する方向に回転する。
On the other hand, as shown in FIG. 7B, the
そして、第2ロータ230の回転にともなって、第1ロータ220が、第2ロータ230の回転方向と同方向に回転する。
As the
この実施形態の場合も、第1の実施形態の加速/減速部材116と同様に、適宜の加速/減速部材を設けることが好ましい。
Also in this embodiment, it is preferable to provide an appropriate acceleration / deceleration member as with the acceleration /
以上のようなこの発明によれば、ロータと直交する軸上に駆動力発生部を2点以上有し、それぞれの駆動力を位相をずらして作動させることでロータを回転するという原理を利用することによって、軸芯コアを囲むようにしてマグネットを配置する必要がなくなる。すなわち、小型化が可能となり、例えば、薄型ハードディスクドライブのモータとして適応可能である。 According to the present invention as described above, the principle of having two or more driving force generating portions on an axis orthogonal to the rotor and rotating the rotor by operating each driving force with a phase shifted is used. This eliminates the need to place a magnet around the shaft core. That is, it is possible to reduce the size, and for example, it can be applied as a motor for a thin hard disk drive.
101,201 回転駆動装置
110,210 ステータ
112,212 ベアリング
211 支柱
115a〜115d,215a〜215d 駆動部材
120,220 第1ロータ
121,221 ギヤ
116 加速/減速部材
117 電磁石
118 電極
127 磁気プレート
130,230 第2ロータ
131,231 ギヤ
101, 201
Claims (17)
前記第1または第2のロータの半径方向内方または外方で、前記第2のロータに回転方向の位相が異なる引力または斥力を作用させることを特徴とする回転駆動方法。 A rotational drive method for rotating a second rotor having an inner peripheral surface larger than the outer peripheral surface along the outer peripheral surface of the first rotor having an outer peripheral surface that is rotatable around an axis. There,
A rotation driving method, wherein an attractive force or a repulsive force having a different phase in a rotational direction is applied to the second rotor inward or outward in a radial direction of the first or second rotor.
前記ステータに軸線まわりに回転可能に支持され、かつ、外周面を備えた第1のロータと、
前記第1のロータの前記外周面より大径の内周面を備えた第2のロータと、
前記第1または第2のロータの半径方向内方または外方において、前記第2のロータに対する回転方向の位相が異なる引力または斥力をそれぞれ発生可能な複数の駆動部材と、
を備えたことを特徴とする回転駆動装置。 A stator,
A first rotor supported by the stator so as to be rotatable around an axis and having an outer peripheral surface;
A second rotor having an inner peripheral surface larger in diameter than the outer peripheral surface of the first rotor;
A plurality of driving members capable of generating attractive forces or repulsive forces having different phases in the rotational direction with respect to the second rotor, respectively, inward or outward in the radial direction of the first or second rotor;
A rotary drive device comprising:
前記ステータに軸線まわりに回転可能に支持され、かつ、歯が刻まれた外周面を備えた第1のロータと、
前記第1のロータの前記外周面より大径で、かつ、前記1のロータの前記歯と噛合する歯が刻まれた内周面を備えた第2のロータと、
前記第1または第2のロータの半径方向内方または外方において、前記第2のロータに対する回転方向の位相が異なる引力または斥力をそれぞれ発生可能な複数の駆動部材と、
を備えたことを特徴とする回転駆動装置。 A stator,
A first rotor supported on the stator so as to be rotatable around an axis and having an outer peripheral surface with teeth engraved;
A second rotor having an inner peripheral surface that is larger in diameter than the outer peripheral surface of the first rotor and engraved with teeth that mesh with the teeth of the first rotor;
A plurality of driving members capable of generating attractive forces or repulsive forces having different phases in the rotational direction with respect to the second rotor, respectively, inward or outward in the radial direction of the first or second rotor;
A rotary drive device comprising:
前記ロータの前記領域が前記加速/減速部材を通過する手前において、前記磁極または電極が前記磁荷または電荷の極性と逆の極性の磁場または電場を発生することで前記ロータを加速させ、また、前記磁極または電極が前記磁荷または電荷の極性と同じ極性の磁場または電場を発生することで前記ロータを減速させることを特徴とする請求項15記載の回転駆動装置。 The acceleration / deceleration member includes a magnetic pole or an electrode that can be generated by switching between a magnetic field or electric field having the same polarity as the magnetic charge or electric charge of a partial region of the rotor and a magnetic field or electric field having an opposite polarity. ,
Before the region of the rotor passes through the acceleration / deceleration member, the magnetic pole or electrode generates a magnetic field or electric field having a polarity opposite to the polarity of the magnetic charge or charge to accelerate the rotor, and The rotary drive device according to claim 15, wherein the magnetic pole or the electrode decelerates the rotor by generating a magnetic field or electric field having the same polarity as that of the magnetic charge or electric charge.
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