JP2020031527A - ガルバノモータ - Google Patents
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Abstract
Description
上記の如く回転軸を玉軸受で指示するガルバノモータにおいては、ラジアル剛性は高くできるが、決まった角度範囲で連続して回転揺動動作を行なうと、軸受内で局所的な油膜切れが発生して軸受が損傷しやすいため、給油機構や定期的な給油などが必要となり、装置が大型化したりメンテナンスが必要となってしまう。
一方、最近のガルバノモータにおいては、加工スループット向上のために高速動作が必要で、高速になるほど駆動機構に用いられる永久磁石とコイルでの発熱が大きくなり、回転軸の温度が上昇する。回転軸はねじれに対する剛性が要求され、回転軸の材料は温度上昇によって剛性が低下しにくい材質のもの、例えば炭化珪素が選ばれる。
しかしながら、このような材料は一般的に加工性が悪く、加工精度を上げるためには加工費が高くなる欠点をもっている。さらには、スラスト方向の動きを抑えるために回転軸に薄肉形状の部分を形成したりすると、そこが脆く破損しやすい性質もあり、スラスト方向の軸受の強度を確保できない欠点がある。
実施例1
図1は本発明の実施例1となるガルバノモータの概略断面図である。ここでは、主に本実施例を説明するために必要と考えられるものを示してあり、ガルバノモータとして必要な全てを示している訳ではない。
図1において、1は図示していないガルバノミラーが固定される回転軸であり、この材質は温度上昇によって剛性が低下しにくい炭化珪素とする。2は回転軸1の周りに配置された永久磁石、3は永久磁石2に対向する配置で固定子側構造体に取付けられたコイル、4はコイル3や図示していない磁気回路構成用のヨーク等を保持する固定子側構造体であり、固定子側構造体4自身がヨークの機能を持つ構造になっていてもよい。この固定子側構造体4の内部で回転軸1は回転するように構成されている。
図2は回転軸1を中心にした組立体を説明するための概略斜視図であるが、回転軸1には、図2に示すように、空気軸受用円筒部材11がストッパ部9に当接するまで、また空気軸受用円筒部材12がストッパ部10に当接するまで回転軸2の端部から挿入され、それぞれ焼嵌めにより固定されている。一方の空気軸受用円筒部材11の外径は一様であるが、他方の空気軸受用円筒部材12には外径の大きなフランジ13が形成してある。
図2では省略して示してあるが永久磁石2は周方向(回転方向)に4分割されており、それぞれ回転軸1のストッパ部9と10の間に取付けられている。
なお、ここでの空気軸受用円筒部材11、12の材質は、精密加工がしやすいアルミニウム合金である。
また、同様にして、フランジ13の平面131aに対面する固定子側構造体4の対抗面131b及びフランジ13の平面132aに対面する固定子側構造体4の対抗面132bには、それぞれ空気吹き出し口7、8が周方向(回転方向)に複数個形成されている。
これらの空気吹き出し口5〜8には、固定子側構造体4内に形成された図示していない通路を介して圧縮空気が導かれるようになっている。
このような構造により、空気軸受用円筒部材11の外周面11aと固定子側構造体4の内周面11bとで、また空気軸受用円筒部材11の外周面12aと固定子側構造体4の内周面12bとで、それぞれラジアル方向の空気軸受が形成される。さらに、フランジ13の平面131aと固定子側構造体4の対抗面131bとで、またフランジ13の平面132aと固定子側構造体4の対抗面132bとで、それぞれスラスト方向の空気軸受が形成される。
また、フランジ13は慣性2次モーメントを小さくするために薄肉形状にする必要があるが、ここもアルミニウム合金なので炭化珪素よりは強靭性があり、薄肉形状にしても破損しにくくなり、スラスト方向の軸受の強度を確保できる。
さらに、スラスト方向の空気軸受を実現するために、回転軸1自身に径の大きいフランジを形成せず回転軸1を覆う空気軸受用円筒部材12に形成しているので、アルミニウム合金と比較して高価な炭化珪素の削りしろはストッパ部9、10の高さだけとなり、最終加工形状に近い素材の炭化珪素を加工するため、加工費を抑えることができる。
次に、本発明の実施例2を説明する。図3は実施例2となるガルバノモータの図1と同様の概略断面図である。図1と同じものについては、同じ番号を付けてある。
実施例1と異なるのは、ガルバノモータのフランジ13より内部側にある空気吹き出し口7を用いる側の空気軸受を磁気軸受にした点である。
図3において、固定子側構造体4の空気吹き出し口7があった部分に永久磁石14を、またフランジ13の永久磁石14の対面位置に永久磁石15を取付け、永久磁石14と15とでスラスト方向の磁気軸受を形成してある。
なお、フランジ13の慣性2次モーメントを小さくするために、フランジ13側の永久磁石15は固定子側構造体4側の永久磁石14よりも小型軽量なものが望ましい。
ただしこの場合、永久磁石14、15のいずれかの円周方向の長さは、ガルバノモータが最大角度で動作しても、磁気軸受を構築できるように設定しておく必要がある。
また、空気吹き出し口7を用いる空気軸受の場合、図1での部分P1における回転軸方向の固定子側構造体4の厚みTが大きいが、実施例2によれば、この部分を磁気軸受にしたことにより、図3での部分P2におけるこの厚みが小さくなり、ガルバノモータの回転軸方向の長さを短くでき、小型軽量化を図ることができる。
5〜8:空気吹き出し口 9、10:ストッパ部 11、12:空気軸受用円筒部材
13:フランジ
Claims (4)
- 固定子側構造体の内部でガルバノミラーが固定された回転軸が回転するガルバノモータにおいて、前記回転軸の材質とは異なった円筒部材であって径方向に延びた二つの平面部を有するフランジが形成されたものが前記回転軸に挿入され、前記円筒部材に対面する前記固定子側構造体の第1の対抗面には空気の噴出部が形成され、また前記フランジの前記平面部のうちの前記回転軸の軸方向で見てガルバノモータの外部側となる方の第1の平面部に対面する前記固定子側構造体の第2の対抗面には空気の噴出部が形成され、前記外周面と前記第1の対抗面とでラジアル方向の空気軸受が形成され、前記第1の平面部と前記第2の対抗面とでスラスト方向の空気軸受が形成されていることを特徴とするガルバノモータ。
- 請求項1に記載のガルバノモータにおいて、前記フランジの前記平面部のうちの前記回転軸の軸方向で見てガルバノモータの内部側となる方の第2の平面部には永久磁石が取付けられ、前記第2の平面部に対面する前記固定子側構造体の第3の対抗面には永久磁石が取付けられ、前記第2の平面部と前記第3の対抗面とでスラスト方向の磁気軸受が形成されていることを特徴とするガルバノモータ。
- 請求項2に記載のガルバノモータにおいて、前記第2の平面部に取付けられる永久磁石は前記第3の対抗面に取付けられる永久磁石より軽量であることを特徴とするガルバノモータ。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載のガルバノモータにおいて、前記回転軸の材質は炭化珪素、前記円筒部材の材質はアルミニウム合金であることを特徴とするガルバノモータ。
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2018
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