JPH0775989A

JPH0775989A - ２軸独立駆動装置

Info

Publication number: JPH0775989A
Application number: JP22473393A
Authority: JP
Inventors: Taisaku Hashimoto; 泰作橋本
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 1993-09-09
Filing date: 1993-09-09
Publication date: 1995-03-20

Abstract

(57)【要約】【構成】第２ロータ２の基端部２１を、一対のラジアル
磁気軸受３によって回転自在に支持し、第１ロータ１
を、第２ロータ２の先端部２２によって回転自在に支持
した。【効果】第２ロータ２の基端部２１を太くすることがで
きるので、その曲げ剛性を高めることができる。また、
第２ロータ２の固有振動数も高くすることができるの
で、ラジアル磁気軸受３の制御周波数を高くして、第２
ロータ２を安定よく支持することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、２つのロータを互い
に独立させて回転させる２軸独立駆動装置にに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、上記２軸独立駆動装置として、円
筒状の第１ロータの内部に第２ロータを挿通し、これら
各ロータを磁気継手をそれぞれ介して、個別に回転させ
るようにしたものが知られている（例えば、特開平４−
２７２５５７号公報参照）。図３は、上記従来の２軸独
立駆動装置の一例を示す概略図である。この２軸独立駆
動装置は、円筒状の第１ロータ９１を一対のラジアル磁
気軸受９２によって回転自在に支持し、上記第１ロータ
９１の内部に挿通した第２ロータ９３を、軸受９４を介
して第１ロータにより回転自在に支持している。また、
上記第１ロータ９１の外周には、第１磁気継手９５が配
置されており、この第１磁気継手９５を介して、図示し
ない駆動源により、第１ロータ９１を回転駆動できるよ
うになっている。一方、第２ロータ９３については、第
１ロータ９１の後端部から突出させた状態で、大径部９
３ａが形成されており、この大径部９３ａの外周に対応
させて配置された第２磁気継手９６を介して、第２ロー
タ９３を、図示しない駆動源により回転駆動できるよう
になっている。なお、上記２軸独立駆動装置は、例えば
発塵を嫌う真空雰囲気中においても使用できるように、
各ロータ９１，９３が真空シールド部材９７によってラ
ジアル磁気軸受９２や磁気継手９５，９６から隔離され
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の構成の２軸独立
駆動装置によれば、第１ロータ９１を安定よく支持する
ために、一対のラジアル磁気軸受９２を、軸方向に沿っ
てある程度離して配置しておく必要があるので、第１ロ
ータ９１の全長を長くする必要がある。従って、第１ロ
ータ９１を挿通する第２ロータ９３の全長も必然的に長
くなるとともに、第１ロータの内径寸法との関係で、そ
の外径を太くすることができないことから、第２ロータ
９３の曲げ剛性が弱いという問題があった。

【０００４】また、第２ロータ９３の固有振動数も低く
なることから、ラジアル磁気軸受９２の制御周波数を高
くすることができず、第２ロータ９３が振動し易いとい
う問題があった。さらに詳述すると、上記ラジアル磁気
軸受９２の制御周波数が高ければ高いほど、これと第２
ロータ９３との隙間制御を精密に行うことができるの
で、当該第２ロータ９３を安定性良好に支持することが
できるが、この制御周波数が、第２ロータ９３の固有振
動数に近似すると共振が生じるので、制御周波数を第２
ロータ９３の固有振動数よりも低い周波数で制御する必
要があり、その分第２ロータ９３の回転が不安定になり
易いという問題があった。

【０００５】さらに、上記従来の２軸独立駆動装置は、
当該装置に対する通電が遮断された場合に、即ち第１ロ
ータがタッチダウン状態になった場合に、慣性によって
回転している第１ロータが、真空シールド部材９７と、
当該部材を構成していない場合にはラジアル磁気軸受９
２と、それぞれ激しく摺接するために、両者が損傷し易
いという問題があった。

【０００６】この発明は、上記問題点に鑑みてなされた
ものであり、第２ロータの曲げ剛性を高めることができ
るとともに、第２ロータを安定的に回転させることがで
きる２軸独立駆動装置を提供することを目的とする。ま
た、この発明は、タッチダウン時にロータやラジアル磁
気軸受等が損傷するのを防止することができる２軸独立
駆動装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の、この発明の２軸独立駆動装置は、円筒状の第１ロー
タの内部に第２ロータを挿通し、これら各ロータを、第
１，第２磁気継手をそれぞれ介して個別に回転させる２
軸独立駆動装置において、上記第２ロータの基端部に第
２磁気継手を配置した状態で、当該基端部を、ラジアル
磁気軸受によって回転自在に支持しているとともに、上
記第１ロータを、第２ロータの先端側によって回転自在
に支持していることを特徴とするものである。

【０００８】但し、上記第２ロータについては、その基
端部に磁気軸受の通電遮断時に第２ロータを中立状態に
支持するタッチダウン軸を導入しておくのが好ましい。

【０００９】

【作用】上記の構成の２軸独立駆動装置によれば、第２
ロータをラジアル磁気軸受によって回転自在に支持し、
この第２ロータの先端側で第１ロータを回転自在に支持
しているので、第２ロータの基端部の外径寸法が第１ロ
ータの内径寸法によって制約されない。このため、当該
基端部の外径寸法を太くすることができる。

【００１０】特に、上記第２ロータの基端部にタッチダ
ウン軸を導入している場合には、磁気軸受の通電遮断時
に、第２ロータを当該タッチダウン軸によって中立状態
に支持することができるので、第２ロータの基端部がラ
ジアル磁気軸受等に摺接するのを防止することができ
る。

【００１１】

【実施例】以下、実施例を示す添付図面により詳細に説
明する。図１は、この発明の２軸独立駆動装置の一実施
例を示す断面図である。この２軸独立駆動装置は、円筒
状の第１ロータ１と、この第１ロータ１の内部を挿通す
る第２ロータ２と、第２ロータ２の基端部２１を回転自
在に支持する一対のラジアル磁気軸受３と、第１ロータ
１を駆動する第１駆動部４と、第２ロータを駆動する第
２駆動部５と、第２ロータの軸方向への移動を規制する
アキシャル磁気軸受６と、上記ラジアル磁気軸受３およ
びアキシャル磁気軸受６等を収容するハウジング７とに
よって主要部が構成されている。

【００１２】上記第１ロータ１は、先端部に、図示しな
い被駆動部に連結されるフランジ部１１を備えるもので
あり、その内周途中部には、軸受収納空間１２が形成さ
れている。第２ロータ２は、円筒状の基端部２１と、こ
の基端部２１の一端部内周に一体回転可能に圧入された
中実体からなる先端部２２とによって構成されており、
第１ロータ１は、その軸受収容部１２内に配置された軸
受１３を介して、上記第２ロータ２の先端部２２によっ
て回転自在に支持されている。

【００１３】ラジアル磁気軸受３は、第２ロータ２の基
端部２１の外周に沿って、例えば４等配に電磁石３１を
配置したものであり、各電磁石３１に対応させて、それ
ぞれ設けられたギッヤプセンサ３２により、第２ロータ
２の径方向の変位を検知し、その変位に応じて各電磁石
３１の電流値を調整することにより、第２ロータ２を中
立状態にて回転自在に支持する公知の構成のものであ
り、上記基端部２１側には、電磁石３１に対向させた状
態で、ステンレス鋼等からなる円筒状のホルダー２３を
介して、ケイ素鋼等の磁性体からなる環状体２４が嵌合
されている。このホルダー２３及び環状体２４は、図２
に示すように、所要部に防錆・防塵コーティング層２５
を予め施した後、基端部２１に圧入されている。このよ
うに、防錆・防塵を必要とする部分のみにコーティング
が施されているので、基端部２１全体にコーティングを
施す場合に比べて、生産性を高めることができるととも
に、製造コストを安くすることができる。また、コーテ
ィング材としてセラミックス等の非金属材料を用いるこ
とにより、渦電流損失を少なくすることができる。

【００１４】第１駆動部４は、駆動源としてのモータ４
１の回転力を、ベルト４２を介して第１磁気継手４３に
伝達し、この第１磁気継手４３を介して、第１ロータ１
を回転駆動させるものである。上記第１磁気継手４３
は、軸受４３ａによって回転自在に支持された回転体４
３ｂの内周に沿って、棒状の永久磁石４３ｃを所定間隔
毎に設け、この永久磁石４３ｃに対向する第１ロータ１
の外周に沿って、上記永久磁石４３ｃと極性を逆向きに
した状態で、棒状の永久磁石４３ｄを所定間隔毎に配置
したものであり、各永久磁石４３ｃ，４３ｄの磁気吸引
作用によって、回転体４３ｂの回転に追従させて、第１
ロータ１を回転駆動させることができる。

【００１５】また、第２駆動部５は、駆動源としてのモ
ータ５１の回転力を、ベルト５２を介して第２磁気継手
５３に伝達し、この第２磁気継手５３を介して、第２ロ
ータ２を回転駆動させるものである。上記第２磁気継手
は、第１磁気継手４３と同じ構造のものであり、軸受５
３ａによって回転自在に支持された回転体５３ｂ、この
回転体５３ｂの内周に設けられた永久磁石５３ｃ、第２
ロータ２の基端部２１の外周に設けられた永久磁石５３
ｄ等を備えている。

【００１６】アキシャル磁気軸受６は、非磁性体からな
るスリーブ６１の内周に永久磁石６２を固定配置し、こ
の永久磁石６２に対向させた状態で、且つ極性を逆向き
にした状態で、第２ロータ２の外周に沿って永久磁石６
３を配置したものである。上記第２ロータ２の基端部２
１の内部には、ラジアル磁気軸受３に対する通電を遮断
した状態で、つまり第２ロータ２のタッチダウン状態
で、当該基端部２１がラジアル軸受３に摺接するのを防
止するタッチダウン軸７１が導入されている。このタッ
チダウン軸７１は、ハウジング７の側板７２と一体に形
成されたものであり、基端部２１の内周に、僅かな隙間
を設けた状態で導入されている。

【００１７】以上の構成であれば、第１ロータ１が第２
ロータ２の先端部２２によって回転自在に支持されてい
るので、第２ロータ２の基端部２１の外径寸法が、第１
ロータ１の内径寸法との関係で制約を受けることがな
い。このため、上記基端部２１の外径寸法を太くして、
その曲げ剛性を強くすることができる。また、第２ロー
タ２の外径寸法を太くすることによって、その固有振動
数を高くすることができるので、その分ラジアル磁気軸
受３の制御周波数を高くすることができ、ひいては第２
ロータ２の回転精度を高めることができる。

【００１８】さらに、第２ロータ２の基端部２１に導入
されたタッチダウン軸７１によって、第２ロータ２のタ
ッチダウン時に、第２ロータ２を中立状態に支持するこ
とができる。このため、第２ロータ２とラジアル磁気軸
受３とが激しく摺接して、両者が損傷するという不都合
が発生するのを防止することができる。なお、アキシャ
ル軸受６については、これを省略して実施する場合もあ
る。また、真空雰囲気下で駆動伝達を行う場合には、第
１ロータ１および第２ロータ２の外周に、真空シールド
用の筒状体を配置して実施すればよい。さらに、第２ロ
ータ２の基端部２１については、少なくともタッチダウ
ン軸７１が導入される部分が中空に形成されていればよ
い。

【００１９】

【発明の効果】以上のように、この発明の２軸独立駆動
装置によれば、第２ロータの基端部の外径を太くするこ
とができるので、その曲げ剛性を高めることができる。
また、固有振動数を高めて、ラジアル磁気軸受の制御周
波数を高くすることができるので、第２ロータを安定性
良好に支持することができる。

【００２０】特に、上記第２ロータの基端部にタッチダ
ウン軸を導入している場合には、第２ロータのタッチダ
ウン時に、第２ロータの基端部がラジアル磁気軸受等に
激しく摺接するのを防止することができるので、当該両
者が損傷するのを防止することができるという特有の効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の２軸独立駆動装置の一実施例を示す
断面図である。

【図２】要部断面図である。

【図３】従来の２軸独立駆動装置の一例を示す概略断面
図である。

【符号の説明】

１第１ロータ２第２ロータ３ラジアル磁気軸受４３第１磁気継手５３第２磁気継手２１基端部７１タッチダウン軸

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】円筒状の第１ロータの内部に第２ロータを
挿通し、これら各ロータを、第１，第２磁気継手をそれ
ぞれ介して個別に回転させる２軸独立駆動装置におい
て、上記第２ロータの基端部に第２磁気継手を配置した状態
で、当該基端部を、ラジアル磁気軸受によって回転自在
に支持しているとともに、上記第１ロータを、第２ロー
タの先端側によって回転自在に支持していることを特徴
とする２軸独立駆動装置。
【請求項２】上記第２ロータの基端部に、磁気軸受の通
電遮断時に第２ロータを中立状態に支持するタッチダウ
ン軸を導入している請求項１記載の２軸独立駆動装置。