JPH05272537A - 電磁アクチュエータ - Google Patents
電磁アクチュエータInfo
- Publication number
- JPH05272537A JPH05272537A JP9172592A JP9172592A JPH05272537A JP H05272537 A JPH05272537 A JP H05272537A JP 9172592 A JP9172592 A JP 9172592A JP 9172592 A JP9172592 A JP 9172592A JP H05272537 A JPH05272537 A JP H05272537A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic
- electromagnetic actuator
- radial
- magnetic poles
- motor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 20
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 abstract description 14
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 abstract description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 5
- 239000011553 magnetic fluid Substances 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000010410 dusting Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
- F16C32/0406—Magnetic bearings
- F16C32/044—Active magnetic bearings
- F16C32/0459—Details of the magnetic circuit
- F16C32/0468—Details of the magnetic circuit of moving parts of the magnetic circuit, e.g. of the rotor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
- F16C32/0406—Magnetic bearings
- F16C32/044—Active magnetic bearings
- F16C32/0459—Details of the magnetic circuit
- F16C32/0461—Details of the magnetic circuit of stationary parts of the magnetic circuit
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
- F16C32/0406—Magnetic bearings
- F16C32/044—Active magnetic bearings
- F16C32/0474—Active magnetic bearings for rotary movement
- F16C32/0487—Active magnetic bearings for rotary movement with active support of four degrees of freedom
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
- F16C32/0406—Magnetic bearings
- F16C32/044—Active magnetic bearings
- F16C32/0474—Active magnetic bearings for rotary movement
- F16C32/0493—Active magnetic bearings for rotary movement integrated in an electrodynamic machine, e.g. self-bearing motor
- F16C32/0497—Active magnetic bearings for rotary movement integrated in an electrodynamic machine, e.g. self-bearing motor generating torque and radial force
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 小形で位置決め精度がよく無発塵、無潤滑の
アクチュエータを実現し、特殊環境下でも問題なく使用
することができる電磁アクチュエータを提供することを
目的とする。 【構成】 少なくとも２つのラジアル磁気軸受６，７と
少なくとも１つのスラスト磁気軸受８とを備え、可動部
１１が非接触状態で支持されている回転形電磁アクチュ
エータにおいて、前記ラジアル磁気軸受部６，７の磁極
がモータ磁極と共通になっており、前記２つのラジアル
磁気軸受部６，７間に前記スラスト軸受部８が配置され
ている。
アクチュエータを実現し、特殊環境下でも問題なく使用
することができる電磁アクチュエータを提供することを
目的とする。 【構成】 少なくとも２つのラジアル磁気軸受６，７と
少なくとも１つのスラスト磁気軸受８とを備え、可動部
１１が非接触状態で支持されている回転形電磁アクチュ
エータにおいて、前記ラジアル磁気軸受部６，７の磁極
がモータ磁極と共通になっており、前記２つのラジアル
磁気軸受部６，７間に前記スラスト軸受部８が配置され
ている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電磁アクチュエータに係
り、特に発塵や潤滑が問題となる特殊環境下（宇宙、真
空中、クリーンルーム、液体中）で使用することができ
る電磁アクチュエータに関する。
り、特に発塵や潤滑が問題となる特殊環境下（宇宙、真
空中、クリーンルーム、液体中）で使用することができ
る電磁アクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば半導体製造プロセスに於いて、高
いクリーン度を維持するためにクリーンルーム内で使用
するロボットには以下の対策が必要とされる。 （１）低発塵、無発塵機構の採用 発塵要素を除去するか、又は削減し、低発塵又は無発塵
機構を採用する。 （２）防塵機構の組み込み 防塵機構を組み込み、内部発生粒子の外部流出を防止す
るとともに拡散防止を図る。 （３）信頼性、保全性の向上 ロボットの信頼性、保全性の向上をはかりメンテナンス
フリー化を図る。
いクリーン度を維持するためにクリーンルーム内で使用
するロボットには以下の対策が必要とされる。 （１）低発塵、無発塵機構の採用 発塵要素を除去するか、又は削減し、低発塵又は無発塵
機構を採用する。 （２）防塵機構の組み込み 防塵機構を組み込み、内部発生粒子の外部流出を防止す
るとともに拡散防止を図る。 （３）信頼性、保全性の向上 ロボットの信頼性、保全性の向上をはかりメンテナンス
フリー化を図る。
【０００３】具体的な対策方法としては以下の方法があ
る。 （１）内部負圧吸引 ロボットの内部を負圧として、外部に開口した部分を通
して塵埃が流出しないように、常に外部から内部に向か
う空気の流れを作る。 （２）磁性流体シール 磁性流体によってロボット内部と外部を完全に分離し、
内部からの塵埃の拡散防止を図る。図８にその概略図を
示す。磁石１によって磁化された磁極２と磁性体回転軸
３との間に磁性流体４をリング状に保持してシール効果
を持たせる。なお、符号５はケーシングである。 （３）ＡＣサーボモータ ブラシが無いため、従来のＤＣサーボモータに比べそれ
自体の発塵が少なくなり、メンテナンスもフリーにな
る。
る。 （１）内部負圧吸引 ロボットの内部を負圧として、外部に開口した部分を通
して塵埃が流出しないように、常に外部から内部に向か
う空気の流れを作る。 （２）磁性流体シール 磁性流体によってロボット内部と外部を完全に分離し、
内部からの塵埃の拡散防止を図る。図８にその概略図を
示す。磁石１によって磁化された磁極２と磁性体回転軸
３との間に磁性流体４をリング状に保持してシール効果
を持たせる。なお、符号５はケーシングである。 （３）ＡＣサーボモータ ブラシが無いため、従来のＤＣサーボモータに比べそれ
自体の発塵が少なくなり、メンテナンスもフリーにな
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】宇宙、真空中、クリー
ンルーム、液体中などの特殊環境下では、アクチュエー
タの接触部からの発塵や、軸受部に潤滑を要することな
どが問題となっている。例えば、半導体製造分野ではＬ
ＳＩの高集積化が進み、よりクリーン度の高い製造環
境、装置が要求されている。このため現在、製造プロセ
ス内の無人化が進められているが、使用するロボット内
部からの発塵や潤滑を必要とする部分のメンテナンス等
が問題となっている。現状ではこれらの問題に対応する
ために発塵源となるロボットのモータ部に防塵機構を設
けるなどいくつかの対応策を施している。
ンルーム、液体中などの特殊環境下では、アクチュエー
タの接触部からの発塵や、軸受部に潤滑を要することな
どが問題となっている。例えば、半導体製造分野ではＬ
ＳＩの高集積化が進み、よりクリーン度の高い製造環
境、装置が要求されている。このため現在、製造プロセ
ス内の無人化が進められているが、使用するロボット内
部からの発塵や潤滑を必要とする部分のメンテナンス等
が問題となっている。現状ではこれらの問題に対応する
ために発塵源となるロボットのモータ部に防塵機構を設
けるなどいくつかの対応策を施している。
【０００５】本発明は上述の事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、防塵機構を設ける等の対策を
せずに小形で位置決め精度がよく無発塵、無潤滑のアク
チュエータを実現し、特殊環境下でも問題なく使用する
ことができる電磁アクチュエータを提供することにあ
る。
で、その目的とする処は、防塵機構を設ける等の対策を
せずに小形で位置決め精度がよく無発塵、無潤滑のアク
チュエータを実現し、特殊環境下でも問題なく使用する
ことができる電磁アクチュエータを提供することにあ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の電磁アクチュエータは、少なくとも２つの
ラジアル磁気軸受と１つのスラスト磁気軸受とを備え、
可動部が非接触状態で支持されている回転形電磁アクチ
ュエータにおいて、前記ラジアル磁気軸受部の磁極がモ
ータ磁極と共通になっており、回転位置決めが可能なこ
とを特徴とするものである。
め、本発明の電磁アクチュエータは、少なくとも２つの
ラジアル磁気軸受と１つのスラスト磁気軸受とを備え、
可動部が非接触状態で支持されている回転形電磁アクチ
ュエータにおいて、前記ラジアル磁気軸受部の磁極がモ
ータ磁極と共通になっており、回転位置決めが可能なこ
とを特徴とするものである。
【０００７】
【作用】本発明の電磁アクチュエータによれば、可動部
（回転軸）は磁気軸受によって非接触で支持され無発塵
となり、潤滑も不要で雰囲気中は汚染されることはな
い。また、メンテナンスフリーとなる。更にラジアル磁
気軸受とステッピングモータを一体化した駆動部によっ
て回転方向位置を高精度に位置決めし、コンパクトでか
つ特殊環境下で使用できるアクチュエータが実現でき
る。
（回転軸）は磁気軸受によって非接触で支持され無発塵
となり、潤滑も不要で雰囲気中は汚染されることはな
い。また、メンテナンスフリーとなる。更にラジアル磁
気軸受とステッピングモータを一体化した駆動部によっ
て回転方向位置を高精度に位置決めし、コンパクトでか
つ特殊環境下で使用できるアクチュエータが実現でき
る。
【０００８】
【実施例】以下、本発明に係る電磁アクチュエータの実
施例を添付図面を参照して説明する。
施例を添付図面を参照して説明する。
【０００９】図１は本発明の第１の実施例の電磁アクチ
ュエータの基本構成を示す図であり、本電磁アクチュエ
ータは中央に受動形スラスト磁気軸受８、その両側にモ
ータ兼ラジアル磁気軸受６，７（駆動部）を配置してい
る。また、ラジアル軸方向のギャップを検出するための
変位センサ９，１０が各制御軸上（Ｘ軸，Ｙ軸）に設け
られている。
ュエータの基本構成を示す図であり、本電磁アクチュエ
ータは中央に受動形スラスト磁気軸受８、その両側にモ
ータ兼ラジアル磁気軸受６，７（駆動部）を配置してい
る。また、ラジアル軸方向のギャップを検出するための
変位センサ９，１０が各制御軸上（Ｘ軸，Ｙ軸）に設け
られている。
【００１０】可動部１１（回転軸）には、２つの閉ルー
プ磁路が出来るように駆動部６，７と受動形スラスト磁
気軸受８の間に永久磁石１２，１３が設けられている。
可動部１１（回転軸）は、受動形スラスト磁気軸受で発
生する回転軸方向磁気せん断力とモータ兼ラジアル磁気
軸受６，７（駆動部）で能動的に発生させる半径方向磁
気吸引力により非接触で支持されている。また、回転位
置決めは両端のステッピングモータを組み込んだ駆動部
６，７で行うように構成されている。
プ磁路が出来るように駆動部６，７と受動形スラスト磁
気軸受８の間に永久磁石１２，１３が設けられている。
可動部１１（回転軸）は、受動形スラスト磁気軸受で発
生する回転軸方向磁気せん断力とモータ兼ラジアル磁気
軸受６，７（駆動部）で能動的に発生させる半径方向磁
気吸引力により非接触で支持されている。また、回転位
置決めは両端のステッピングモータを組み込んだ駆動部
６，７で行うように構成されている。
【００１１】図２は、本発明の第２の実施例の電磁アク
チュエータの基本構成を示す図であり、本電磁アクチュ
エータは、中央に２つの受動型スラスト磁気軸受９１，
９２、その両側にモータ兼ラジアル磁気軸受６，７（駆
動部）を配置している。
チュエータの基本構成を示す図であり、本電磁アクチュ
エータは、中央に２つの受動型スラスト磁気軸受９１，
９２、その両側にモータ兼ラジアル磁気軸受６，７（駆
動部）を配置している。
【００１２】可動部１１（回転軸）には、固定側との間
に３つの閉ループ磁路ができるように、３つの永久磁石
が設けられている。即ち、駆動部６と受動型スラスト磁
気軸受９１との間には永久磁石９３により、受動型スラ
スト磁気軸受９１と９２との間には永久磁石９４によ
り、駆動部７と受動型スラスト磁気軸受９２との間には
永久磁石９５により、それぞれ閉ループ磁路が形成され
る。
に３つの閉ループ磁路ができるように、３つの永久磁石
が設けられている。即ち、駆動部６と受動型スラスト磁
気軸受９１との間には永久磁石９３により、受動型スラ
スト磁気軸受９１と９２との間には永久磁石９４によ
り、駆動部７と受動型スラスト磁気軸受９２との間には
永久磁石９５により、それぞれ閉ループ磁路が形成され
る。
【００１３】このように、複数の受動型スラスト磁気軸
受を配置することによって、より大きな回転軸方向の磁
気吸引力を生じさせることができ、より安定に回転軸を
支持することが可能となる。尚、第２の実施例における
モータ兼ラジアル磁気軸受６，７（駆動部）及び変位セ
ンサ９，１０の構造は第１の実施例と変わらない。
受を配置することによって、より大きな回転軸方向の磁
気吸引力を生じさせることができ、より安定に回転軸を
支持することが可能となる。尚、第２の実施例における
モータ兼ラジアル磁気軸受６，７（駆動部）及び変位セ
ンサ９，１０の構造は第１の実施例と変わらない。
【００１４】図３は、本発明の第３の実施例の電磁アク
チュエータの基本構成を示す図であり、本電磁アクチュ
エータは、中央に２つの受動型スラスト磁気軸受９１，
９２、その両側にモータら磁主機軸受け６，７（駆動
部）を配置している。また、ラジアル軸方向の空隙を検
出するための変位センサ９、１０が各制御軸上（Ｘ軸、
Ｙ軸）に設けてある。
チュエータの基本構成を示す図であり、本電磁アクチュ
エータは、中央に２つの受動型スラスト磁気軸受９１，
９２、その両側にモータら磁主機軸受け６，７（駆動
部）を配置している。また、ラジアル軸方向の空隙を検
出するための変位センサ９、１０が各制御軸上（Ｘ軸、
Ｙ軸）に設けてある。
【００１５】可動部１１（回転軸）には、固定側との間
に２つの閉ループ磁路ができるように、２つの永久磁石
が設けられている。即ち、駆動部６と受動型スラスト磁
気軸受９１との間には永久磁石９３により、駆動部７と
受動型スラスト磁気軸受９２との間には永久磁石９５に
より、それぞれ閉ループ磁路が形成される。尚、２つの
閉ループ磁路は非磁性体９７によって分離されている。
に２つの閉ループ磁路ができるように、２つの永久磁石
が設けられている。即ち、駆動部６と受動型スラスト磁
気軸受９１との間には永久磁石９３により、駆動部７と
受動型スラスト磁気軸受９２との間には永久磁石９５に
より、それぞれ閉ループ磁路が形成される。尚、２つの
閉ループ磁路は非磁性体９７によって分離されている。
【００１６】可動部１１（回転軸）は、受動型スラスト
磁気軸受８で発生する回転軸方向磁気せん断力とモータ
兼ラジアル磁気軸受６、７（駆動部）で能動的に発生さ
せる半径方向磁気吸引力により非接触で支持され、回転
位置決めは両端のステッピングモータを組み込んだ駆動
部６、７で行う。
磁気軸受８で発生する回転軸方向磁気せん断力とモータ
兼ラジアル磁気軸受６、７（駆動部）で能動的に発生さ
せる半径方向磁気吸引力により非接触で支持され、回転
位置決めは両端のステッピングモータを組み込んだ駆動
部６、７で行う。
【００１７】図４は駆動部６，７（モータ兼ラジアル磁
気軸受）の構造を示す。尚、駆動部６、７の構造は、図
１、図２、図３に示す本発明の各実施例に共通である。
気軸受）の構造を示す。尚、駆動部６、７の構造は、図
１、図２、図３に示す本発明の各実施例に共通である。
【００１８】固定子側の電磁石は、４対の電磁石１５〜
２２からなり対向する電磁石対｛（１５，１６と１９，
２０）（１７，１８と２１，２２）｝の電磁石コイル２
６〜３３を励磁し、回転軸２５を非接触で支持するよう
に制御を行う。また、各磁極には電磁石コイル２６〜３
３の他にモータ用コイル３４〜４１が配置されている。
このモータ用コイルは１つの磁極に２つあり、互いに逆
向きになるように巻回されている。更に各電磁石の磁極
には歯２３が設けられ、隣の磁極とは半ピッチずれてい
る。回転軸２５上にも歯２４が設けられ駆動部６，７と
では互いに１ピッチずれて配置されている。これらのモ
ータ用コイルを２組づつ（３４と３６，３８と４０の組
み合わせと３５と３７，３９と４１の組み合わせ）パル
ス信号で励磁することにより、回転軸の歯２４を吸引
し、回転力が生じ位置決めすることができる。位置保持
力は回転軸２５に配置した永久磁石によって生じる。ま
た、この磁束は磁気軸受制御系を線形化するバイアス磁
束としても作用する。
２２からなり対向する電磁石対｛（１５，１６と１９，
２０）（１７，１８と２１，２２）｝の電磁石コイル２
６〜３３を励磁し、回転軸２５を非接触で支持するよう
に制御を行う。また、各磁極には電磁石コイル２６〜３
３の他にモータ用コイル３４〜４１が配置されている。
このモータ用コイルは１つの磁極に２つあり、互いに逆
向きになるように巻回されている。更に各電磁石の磁極
には歯２３が設けられ、隣の磁極とは半ピッチずれてい
る。回転軸２５上にも歯２４が設けられ駆動部６，７と
では互いに１ピッチずれて配置されている。これらのモ
ータ用コイルを２組づつ（３４と３６，３８と４０の組
み合わせと３５と３７，３９と４１の組み合わせ）パル
ス信号で励磁することにより、回転軸の歯２４を吸引
し、回転力が生じ位置決めすることができる。位置保持
力は回転軸２５に配置した永久磁石によって生じる。ま
た、この磁束は磁気軸受制御系を線形化するバイアス磁
束としても作用する。
【００１９】図５に駆動部６，７（モータ兼ラジアル磁
気軸受）の回転トルク発生機構を示す。
気軸受）の回転トルク発生機構を示す。
【００２０】図５（ａ）は駆動部６におけるトルクの発
生機構を示し、図５（ｂ）に駆動部７におけるトルクの
発生機構を示す。図５（ａ）及び図５（ｂ）において、
それぞれ上部の磁極は電磁石の磁極で、下部の磁極は回
転軸の磁極を示している。電磁石の磁極は隣の磁極と半
ピッチずれており、回転軸の磁極は駆動部６，７とで１
ピッチずれている。図５（ａ）において回転軸の磁極４
５，４６，４７ではＮ極となり、図に示す様に永久磁石
の磁束５５が常時流れ、これに対しモータ用の電磁石コ
イル５６で磁束５７を図の様に流すと磁極４２，４５間
でギャップの磁束が増加し、もう一方の磁極４４，４７
間で磁束が減少する。この結果、矢印５８の方向にトル
クが生じ回転体が回転する。図５（ｂ）も同じ原理で矢
印５９の方向にトルクが生じる。
生機構を示し、図５（ｂ）に駆動部７におけるトルクの
発生機構を示す。図５（ａ）及び図５（ｂ）において、
それぞれ上部の磁極は電磁石の磁極で、下部の磁極は回
転軸の磁極を示している。電磁石の磁極は隣の磁極と半
ピッチずれており、回転軸の磁極は駆動部６，７とで１
ピッチずれている。図５（ａ）において回転軸の磁極４
５，４６，４７ではＮ極となり、図に示す様に永久磁石
の磁束５５が常時流れ、これに対しモータ用の電磁石コ
イル５６で磁束５７を図の様に流すと磁極４２，４５間
でギャップの磁束が増加し、もう一方の磁極４４，４７
間で磁束が減少する。この結果、矢印５８の方向にトル
クが生じ回転体が回転する。図５（ｂ）も同じ原理で矢
印５９の方向にトルクが生じる。
【００２１】図６に受動形スラスト磁気軸受における回
転軸方向磁気せん断力の発生機構を示す。受動形スラス
ト磁気軸受はテーパ状の磁極６０からなり、常時永久磁
石の磁束６２が流れている。磁極の先端では磁束が集中
し、磁束密度が高くなっている。ここで、図６（ａ）の
平衡状態から図６（ｂ）の様に回転軸側の磁極が矢印６
３の方向に移動した時に、磁極先端で磁束の回り込み６
４（漏れ）が生じこの磁束によって回転軸を引き戻そう
とする磁気吸引せん断力（矢印６５）が発生する。な
お、テーパ状の磁極を通して２つ、又は３つ以上の閉ル
ープ磁路ができるように永久磁石を固定側に配置しても
よい。また、前記永久磁石の代わりに、コイルに一定電
流を流し常に一定磁束を発生するようにした電磁石を固
定側に配置しても良い。
転軸方向磁気せん断力の発生機構を示す。受動形スラス
ト磁気軸受はテーパ状の磁極６０からなり、常時永久磁
石の磁束６２が流れている。磁極の先端では磁束が集中
し、磁束密度が高くなっている。ここで、図６（ａ）の
平衡状態から図６（ｂ）の様に回転軸側の磁極が矢印６
３の方向に移動した時に、磁極先端で磁束の回り込み６
４（漏れ）が生じこの磁束によって回転軸を引き戻そう
とする磁気吸引せん断力（矢印６５）が発生する。な
お、テーパ状の磁極を通して２つ、又は３つ以上の閉ル
ープ磁路ができるように永久磁石を固定側に配置しても
よい。また、前記永久磁石の代わりに、コイルに一定電
流を流し常に一定磁束を発生するようにした電磁石を固
定側に配置しても良い。
【００２２】図７は本発明による電磁アクチュエータの
制御システムを示す。
制御システムを示す。
【００２３】制御系は磁気軸受制御系とステッピングモ
ータ制御系からなり、それぞれの制御回路を備えてい
る。また、電磁アクチュエータ磁極６６，６７には磁気
軸受の電磁石コイル６８，６９とステッピングモータ用
コイル７０，７１が巻かれている。磁気軸受制御系は、
半径方向のギャップを検出する変位センサ７２，７３の
差動信号を制御回路７４にフィードバックして検波回路
７６を介しドライブ回路７５で電磁石６６，６７を駆動
し、回転軸７７を非接触状態で支持する。ステッピング
モータ制御系は、開ループ系で４相の制御回路７８から
なり、各相のパルス信号をドライブ回路７９〜８２に入
力し、ステッピングモータ用コイル８３〜９０を励磁し
て回転位置決めを行う。
ータ制御系からなり、それぞれの制御回路を備えてい
る。また、電磁アクチュエータ磁極６６，６７には磁気
軸受の電磁石コイル６８，６９とステッピングモータ用
コイル７０，７１が巻かれている。磁気軸受制御系は、
半径方向のギャップを検出する変位センサ７２，７３の
差動信号を制御回路７４にフィードバックして検波回路
７６を介しドライブ回路７５で電磁石６６，６７を駆動
し、回転軸７７を非接触状態で支持する。ステッピング
モータ制御系は、開ループ系で４相の制御回路７８から
なり、各相のパルス信号をドライブ回路７９〜８２に入
力し、ステッピングモータ用コイル８３〜９０を励磁し
て回転位置決めを行う。
【００２４】ステッピングモータ用コイルの励磁する組
み合わせは、まずドライブ回路７９で電磁石磁極８３と
８７を励磁し、ドライブ回路８１で電磁石磁極８５と８
９を励磁し、図４の原理図の様に各電磁石磁極のペア
（８３，８５と８７，８９）で閉ループの磁束を発生さ
せ回転力を起こす。次にドライブ回路８０で電磁石磁束
８４と８８を励磁し、ドライブ回路８２で電磁石磁極８
６と９０を励磁して、同様に回転力を得る。また、逆方
向の回転トルクを発生させるためには逆方向に巻いた他
方のモータ用コイルを励磁することによって回転力を得
る。
み合わせは、まずドライブ回路７９で電磁石磁極８３と
８７を励磁し、ドライブ回路８１で電磁石磁極８５と８
９を励磁し、図４の原理図の様に各電磁石磁極のペア
（８３，８５と８７，８９）で閉ループの磁束を発生さ
せ回転力を起こす。次にドライブ回路８０で電磁石磁束
８４と８８を励磁し、ドライブ回路８２で電磁石磁極８
６と９０を励磁して、同様に回転力を得る。また、逆方
向の回転トルクを発生させるためには逆方向に巻いた他
方のモータ用コイルを励磁することによって回転力を得
る。
【００２５】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の電磁アクチュエータによれば、回転軸を構成する可動
部は磁気軸受によって非接触で支持され無発塵となり、
又、潤滑の必要がなく雰囲気中の汚染が防止される。ま
た、メンテナンスフリーとなる。さらに、ラジアル磁気
軸受とステッピングモータを一体化した駆動部で回転方
向位置を高精度に位置決めし、コンパクトで特殊環境下
で使用できるアクチュエータが実現できる。
の電磁アクチュエータによれば、回転軸を構成する可動
部は磁気軸受によって非接触で支持され無発塵となり、
又、潤滑の必要がなく雰囲気中の汚染が防止される。ま
た、メンテナンスフリーとなる。さらに、ラジアル磁気
軸受とステッピングモータを一体化した駆動部で回転方
向位置を高精度に位置決めし、コンパクトで特殊環境下
で使用できるアクチュエータが実現できる。
【図１】本発明の第１の実施例に係る電磁アクチュエー
タの基本構成を示す概略断面図。
タの基本構成を示す概略断面図。
【図２】本発明の第２の実施例に係る電磁アクチュエー
タの基本構成を示す概略断面図。
タの基本構成を示す概略断面図。
【図３】本発明の第３の実施例に係る電磁アクチュエー
タの基本構成を示す概略断面図。
タの基本構成を示す概略断面図。
【図４】本発明に係る電磁アクチュエータの駆動部の説
明図。
明図。
【図５】本発明に係る電磁アクチュエータの回転力発生
原理の説明図。
原理の説明図。
【図６】本発明に係る電磁アクチュエータのスラスト磁
気軸受における回転軸方向磁気せん断力の発生機構を示
す説明図。
気軸受における回転軸方向磁気せん断力の発生機構を示
す説明図。
【図７】本発明に係る電磁アクチュエータの制御システ
ムの説明図。
ムの説明図。
【図８】モータについて従来の防塵対策例を示す斜視
図。
図。
１ 磁石 ２ 磁極 ３ 回転軸 ４ 磁性流体 ５、１６ ケーシン
グ ６、７ 駆動部 ８、９１、９２ スラスト
磁気軸受 ９、１０、７２、７３ 変位セン
サ １１、２５、７７ 可動部
（回転軸） １２、１３、９３、９４、９５ 永久磁
石 １５〜２２、６６、６７ 電磁石 ２４、４５〜４７、５２〜５４ 回転軸
の磁極歯 ２５、４２〜４４、４９〜５１ 電磁石
磁極 ２６〜３３、６８、６９ 磁気軸
受用電磁石コイル ３４〜４１、５６、７０、７１、８３〜９０ モータ
用のコイル ５５、６２ 永久磁
石の磁束 ５７ 電磁石
の磁束 ６０ テーパ
状の磁極 ６４ 磁束の
回り込み（漏れ） ７４ 磁気軸
受制御回路 ７５、７９〜８２ ドライ
ビング回路 ７６ 検波回
路 ７８ ステッ
ピングモータ制御回路 ９７ 非磁性
体
グ ６、７ 駆動部 ８、９１、９２ スラスト
磁気軸受 ９、１０、７２、７３ 変位セン
サ １１、２５、７７ 可動部
（回転軸） １２、１３、９３、９４、９５ 永久磁
石 １５〜２２、６６、６７ 電磁石 ２４、４５〜４７、５２〜５４ 回転軸
の磁極歯 ２５、４２〜４４、４９〜５１ 電磁石
磁極 ２６〜３３、６８、６９ 磁気軸
受用電磁石コイル ３４〜４１、５６、７０、７１、８３〜９０ モータ
用のコイル ５５、６２ 永久磁
石の磁束 ５７ 電磁石
の磁束 ６０ テーパ
状の磁極 ６４ 磁束の
回り込み（漏れ） ７４ 磁気軸
受制御回路 ７５、７９〜８２ ドライ
ビング回路 ７６ 検波回
路 ７８ ステッ
ピングモータ制御回路 ９７ 非磁性
体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 源一 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 蓬台 昌夫 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内
Claims (7)
- 【請求項１】 少なくとも２つのラジアル磁気軸受と１
つのスラスト磁気軸受とを備え、可動部が非接触状態で
支持されている回転形電磁アクチュエータにおいて、ラ
ジアル磁気軸受部の磁極がモータ磁極と共通になってお
り、回転位置決めが可能なことを特徴とする電磁アクチ
ュエータ。 - 【請求項２】 前記モータ兼用ラジアル磁気軸受部は４
対の電磁石から成り、磁極に歯を有し、可動部には歯を
有した２つの回転磁極部があり、前記磁気軸受部では半
径軸方向のギャップを変位センサで検出し、この検出信
号を制御回路にフィードバックして４対の電磁石を励磁
し、半径軸方向のギャップを一定に保つように磁力をコ
ントロールしていることを特徴とする請求項１記載の電
磁アクチュエータ。 - 【請求項３】 前記２つのモータ兼用ラジアル磁気軸受
部間にスラスト軸受部が配置され、該スラスト軸受部
は、テーパ状の歯を有した磁極を備え、可動部側に前記
テーパ状の磁極を通して２つの閉ループ磁路が出来るよ
うに永久磁石が設けられ、前記テーパ状の磁極は前記永
久磁石の磁束によって回転軸方向の磁気吸引力が生じる
ようになっていることを特徴とする請求項１記載の電磁
アクチュエータ。 - 【請求項４】 前記２つのモータ兼用ラジアル磁気軸受
部間に、複数のスラスト軸受部が配置され、該スラスト
軸受部は、テーパ状の歯を有した磁極を備え、可動部側
に前記テーパ状の磁極を通して３つ以上の閉ループ磁路
が出来るように永久磁石が設けられ、前記テーパ状の磁
極は、前記永久磁石の磁束によって回転軸方向の磁気吸
引力が生じるようになっていることを特徴とする請求項
１記載の電磁アクチュエータ。 - 【請求項５】 前記モータ兼用ラジアル磁気軸受部は４
対の電磁石コアを備え、各電磁石コアには磁気軸受の電
磁石用コイルの他にモータ用コイルが巻かれており、各
モータ用コイルをパルス信号によって励磁することによ
り、回転方向の位置決めが可能なことを特徴とする請求
項１記載の電磁アクチュエータ。 - 【請求項６】 前記永久磁石を可動部側の代わりに固定
部側に配置したことを特徴とする請求項３又は請求項４
記載の電磁アクチュエータ。 - 【請求項７】 前記永久磁石の代わりに、コイルに一定
電流を流し常に一定磁束を発生するようにした電磁石を
固定部側に配置したことを特徴とする請求項６記載の電
磁アクチュエータ。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8618891 | 1991-03-26 | ||
| JP4-37011 | 1992-01-28 | ||
| JP3-86188 | 1992-01-28 | ||
| JP3701192 | 1992-01-28 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05272537A true JPH05272537A (ja) | 1993-10-19 |
Family
ID=26376114
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9172592A Pending JPH05272537A (ja) | 1991-03-26 | 1992-03-16 | 電磁アクチュエータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05272537A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100784126B1 (ko) * | 2006-08-11 | 2007-12-12 | 전자부품연구원 | 자기베어링 액튜에이터 |
| WO2009093428A1 (ja) | 2008-01-24 | 2009-07-30 | Tokyo University Of Science Educational Foundation Administrative Organization | ベアリングレスモータ |
| JP2010112512A (ja) * | 2008-11-10 | 2010-05-20 | Oitaken Sangyo Sozo Kiko | アキシャル磁気軸受 |
-
1992
- 1992-03-16 JP JP9172592A patent/JPH05272537A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100784126B1 (ko) * | 2006-08-11 | 2007-12-12 | 전자부품연구원 | 자기베어링 액튜에이터 |
| WO2009093428A1 (ja) | 2008-01-24 | 2009-07-30 | Tokyo University Of Science Educational Foundation Administrative Organization | ベアリングレスモータ |
| JP4616405B2 (ja) * | 2008-01-24 | 2011-01-19 | 学校法人東京理科大学 | ベアリングレスモータ |
| JPWO2009093428A1 (ja) * | 2008-01-24 | 2011-05-26 | 学校法人東京理科大学 | ベアリングレスモータ |
| JP2010112512A (ja) * | 2008-11-10 | 2010-05-20 | Oitaken Sangyo Sozo Kiko | アキシャル磁気軸受 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4918345A (en) | Magnetic bearing for active centering of a body movable relative to a static body with respect to at least one axis | |
| US6268674B1 (en) | Magnetic bearing apparatus | |
| JPS61218355A (ja) | 回転位置決め機能を有する磁気浮上アクチユエ−タ | |
| JPH0315415B2 (ja) | ||
| JP4068848B2 (ja) | リニアモータ | |
| US11953836B2 (en) | Transport system having a magnetically levitated transportation stage | |
| JP2001190045A (ja) | 磁気浮上モータ | |
| JPH05272537A (ja) | 電磁アクチュエータ | |
| JP4124977B2 (ja) | 回転装置 | |
| JPH0587141A (ja) | 電磁アクチユエータ | |
| JP3930834B2 (ja) | アキシャル型磁気浮上回転機器及び遠心ポンプ | |
| JPH03107615A (ja) | 磁気軸受装置 | |
| JPH0623687A (ja) | ロボット | |
| JP3132773B2 (ja) | 電磁アクチュエータ | |
| JP3084132B2 (ja) | 磁気浮上装置 | |
| JPH08186953A (ja) | スピンドル装置 | |
| JP3013264B2 (ja) | 磁気浮上アクチュエータ | |
| JP3132758B2 (ja) | 電磁アクチュエータ | |
| JPS6399742A (ja) | 磁気軸受一体型モ−タ | |
| JPH04265657A (ja) | 電磁アクチュエータ | |
| US20240200597A1 (en) | Combined Axial/Radial Magnetic Bearing | |
| KR100699346B1 (ko) | 비접촉 회전 스테이지 | |
| JP3357639B2 (ja) | ターボ形ポンプ | |
| JPH02177174A (ja) | 磁気ディスク装置 | |
| JPH06296345A (ja) | モータ一体型磁気軸受及び磁気軸受 |