JP3980000B2 - ２軸複合モータ - Google Patents

Description

本発明は、２軸複合モータに関し、特に、１対の輪状ステータの内側に、互いに逆向きのスキュー面を有する一対のロータを配設し、各輪状ステータのステータ巻線への駆動信号の制御により、ロータの回転及び軸方向移動を行うように構成するための新規な改良に関する。

従来、用いられていた２軸複合モータとしては、例えば、特許文献１、２、３等に示される構成があり、その構成の原理構造を、図４に示すことができる。
すなわち、図４において符号１で示されるものは第１ステータ巻線２を有する第１輪状ステータであり、この第１輪状ステータ１の上方位置には、間隔Ｄをおいて第２ステータ巻線３を有する第２輪状ステータ４が、図示しない筒状ケースによって保持されている。

前記第１、第２輪状ステータ１、４を貫通するように、円柱状をなす可動軸体１０が回転及び直動自在に設けられており、この可動軸体１０の上半分は軸方向に形成された複数の第２突極１１が形成され、下半分は円周方向に形成された第１突極１２が形成されている。

前記第１輪状ステータ１と第１突極１２とによって、例えば、特開平１１−２０６１０２号公報によって周知のリニアパルスモータ等のリニアモータ１３を構成し、前記第２輪状ステータ４と第２突極１１によって、例えば、特開平１０−２３７３２号公報によって周知のハイブリッドステップモータ等の回転モータ１４を構成している。尚、第１輪状ステータ１及び第２輪状ステータ４の内面には、図示していないが、第１突極１２及び第２突極１１に対応した突極が形成されている。

従って、前述のリニアモータ１３と回転モータ１４の動作を組合わせることにより、Ｚ軸及びθ軸の動作を可動軸体１０に与えることができ、各種半導体製造装置の駆動手段として採用されている。

特開平４−２２９０６３号公報 特開平８−２３７９３１号公報 特開平８−２７５４８４号公報

従来の２軸複合モータは、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、リニアモータと回転モータが軸方向に分離して形成されているため、リニアモータの部分の軸長が如何にしても長くなり、複合モータ自体の長さが長くなり、軸長の短い複合モータの要望には応じることが困難であった。
また、図示していないが、実際の複合モータの構成としては、ナットやスプラインを用いる必要があり、複雑な構成となっていた。

本発明による２軸複合モータは、同一軸上に互いに離間して配設され第１ステータ巻線を有する第１輪状ステータ及び第２ステータ巻線を有する第２輪状ステータと、前記第１輪状ステータの内側に回転自在に配設され外周に形成された突極状のロータ歯からなる第１スキュー面を有する第１ロータと、前記第２輪状ステータの内側に回転自在に配設され外周に形成された突極状のロータ歯からなる第２スキュー面を有する第２ロータとを備え、前記第１、第２スキュー面の各スキュー方向は互いに逆方向であるとともに、前記第１、第２輪状ステータの内面に前記第１、第２スキュー面に対応した突極状の各スキュー面が形成され、前記第１輪状ステータ及び前記第１ロータによる駆動力と、前記第２輪状ステータ及び第２ロータによる駆動力との合成により、前記第１、第２ロータの回転及び軸方向移動を行うようにした構成であり、また、前記第１、第２ロータは、同一回転軸上に互いに一体状に結合して設けられている構成である。

本発明による２軸複合モータは、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、１対の輪状ステータの内側に、互いにスキュー方向の異なるスキュー面を有する一対のロータを配設し、各輪状ステータの各ステータ巻線に対して駆動信号を供給することにより、ロータの回転及び直動を自在に得ることができ、小型で軽量のモータを得ることができる。
また、一対のロータを有する各モータは、スキューを除き、ほぼ同じモータで構成でき、製作が容易である。

本発明は、１対の輪状ステータの内側に、互いにスキュー方向の異なる一対のロータを配設し、小型で簡単な２軸複合モータを得ることを目的とする。

以下、図面と共に本発明による２軸複合モータの好適な実施の形態について説明する。尚、従来例と同一又は同等部分には同一符号を用いて説明する。
図１において符号１で示されるものは第１ステータ巻線２を有する第１輪状ステータであり、この第１輪状ステータ１の内面には図示しない突極が形成されている。

前記第１輪状ステータ１に対し、同一軸上でかつ離間した状態で第２輪状ステータ４が第２ステータ巻線３を有する状態で配設されている。

前記第１、第２輪状ステータ１、４の内側には、同一回転軸２２上でかつ前記各輪状ステータ１、４と同軸配置の１対の第１、第２ロータ２０、２１が設けられており、各ロータ２０、２１は互いに一体状に結合した状態で形成されている。
尚、前記各ロータ２０、２１は、軸長を短くするためには図１のように一体状とする方が有利であるが、場合によっては、回転軸２２上で互いに離間させる場合もある。

前記第１、第２ロータ２０、２１は、その外周に形成された突極状のロータ歯からなる第１、第２スキュー面３０、３１の各スキュー方向は互いに逆方向となるように形成されている。尚、第１、第２輪状ステータ１、４の内面には、図示していないが、前記第１、第２スキュー面３０、３１に対応した突極状の各スキュー面が形成されている。

前記第１ステータ巻線２には、＋Ａ及び−ＡからなるＡ相駆動信号３２が供給され、前記第２ステータ巻線３には、＋Ｂ及び−ＢからなるＢ相駆動信号３３が供給されるように、図示しない制御部に接続されている。

前述の構成において、前記駆動信号３２、３３を各ステータ巻線２、３に供給すると、図２で示されるように、各輪状ステータ１、４と各ロータ２０、２１の各スキュー面の相互の周知の磁気作用により、軸方向であるＺ軸及び回転方向であるθに対し、−Ａ〜＋Ａ及び−Ｂ〜＋Ｂの信号供給により、Ｚ軸方向による直動及びθによる回転を自在に組合せて駆動することができる。

また、図３の(１)〜(４)は、前述の−Ａ〜＋Ａ及び−Ｂ〜＋Ｂの信号供給によるロータ２０、２１の動きを示している。
すなわち、図３の(１)の場合、＋Ｂと−Ａの合成により＋θ方向の回転となり、図３の(２)の場合、−Ａと−Ｂの合成により−Ｚ方向の直動となり、図３の(３)の場合、−Ａと−Ｂの合成により−θ方向の回転となり、図３の(４)の場合、−Ｂと＋Ａの合成により−Ｚ方向の直動となる。すなわち、前記第１輪状ステータ１及び前記第１ロータ２０よる駆動力と、前記第２輪状ステータ４及び第２ロータ２１による駆動力との合成により、前記第１、第２ロータ２０，２１の回転及び軸方向移動を行っている。
尚、前述の具体的駆動原理は、ここでは省略しているが、本出願人と同一の出願人の発明者によるスキューのないステップモータ（特開平１０−２３７３２号公報に開示された構成）を援用することができる。

本発明は、民生用の各種用途に限らず、防衛用等の用途にも適用可である。

本発明による２軸複合モータの要部を示す一部切欠斜視図である。 図１の構成の各信号と駆動を示す説明図である。 図２の駆動を個別に示す説明図である。 従来構成を示す一部切欠斜視図である。

符号の説明

１ 第１輪状ステータ
２ 第１ステータ巻線
３ 第２ステータ巻線
４ 第２輪状ステータ
２０ 第１ロータ
２１ 第２ロータ
２２ 回転軸
３０ 第１スキュー面
３１ 第２スキュー面
３２ Ａ相駆動信号
３３ Ｂ相駆動信号

Claims (2)

1. 同一軸上に互いに離間して配設され第１ステータ巻線(2)を有する第１輪状ステータ(1)及び第２ステータ巻線(3)を有する第２輪状ステータ(4)と、前記第１輪状ステータ(1)の内側に回転自在に配設され外周に形成された突極状のロータ歯からなる第１スキュー面(30)を有する第１ロータ(20)と、前記第２輪状ステータ(4)の内側に回転自在に配設され外周に形成された突極状のロータ歯からなる第２スキュー面(31)を有する第２ロータ(21)とを備え、前記第１、第２スキュー面(30,31)の各スキュー方向は互いに逆方向であるとともに、前記第１、第２輪状ステータ(1,4)の内面に前記第１、第２スキュー面(30,31)に対応した突極状の各スキュー面が形成され、前記第１輪状ステータ(1)及び前記第１ロータ(20)による駆動力と、前記第２輪状ステータ(4)及び第２ロータ(21)による駆動力との合成により、前記第１、第２ロータ(20,21)の回転及び軸方向移動を行うようにした構成であることを特徴とする２軸複合モータ。
2. 前記第１、第２ロータ(20,21)は、同一回転軸上に互いに一体状に結合して設けられていることを特徴とする請求項１記載の２軸複合モータ。

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