(57)【要約】  短い軸方向長さと高い磁気利用度とを有する複合駆動装置を提案することを目的とし、そのために、能動部品に軸受を有しアウターロータ（ＡＲ）を含む回転駆動装置と、アウターロータ（ＡＴ）１０又はインナーロータを含む直線駆動装置とを備える電動機が提供する。アウターロータ（ＡＲ、ＡＴ）の支承は、流体静圧軸受（Ｌ１、Ｌ２）によって軸（Ｗ）を介して間接的に、両方の駆動装置の固定子（ＳＲ、ＳＴ）に対して行うことができる。軸受（Ｌ１、Ｌ２）は軸方向で見てアウターロータ（ＡＲ、１５ＡＴ）の内部にあり、従って、複合駆動装置の短い設計形態を実現することができる。更に、駆動装置の磁気的な作用空隙に軸受があるのではないので、機械の利用性が軸受によって損なわれることがない。
2008524975.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インナーロータ（ＩR）を含む回転駆動装置と、アウターロータ（ＡT）を含む直線駆動装置とを備えた電動機において、
前記回転駆動装置の磁気的な作用空隙に軸受（Ｌ1）が配置されたことを特徴とする電動機。
【請求項２】
前記直線駆動装置の前記アウターロータ（ＡT）は内側で、前記回転駆動装置の前記インナーロータ（ＩR）は外側で、各々永久磁石（ＰR、ＰT）を支持している請求項１記載の電動機。
【請求項３】
前記回転駆動装置と前記直線駆動装置は各々環状の固定子（ＳR、ＳT）を有し、前記両固定子（ＳR、ＳT）は電動機のハウジング（Ｇ）によって互いに結合されると共に、軸受（Ｌ1、Ｌ2）によって相応に軸（Ｗ）又は前記インナーロータ（ＩR）に支持された請求項１又は２記載の電動機。
【請求項４】
前記アウターロータ（ＡT）は１つ又は複数の軸受を介して電動機のハウジング（Ｇ）に支持された請求項１から３の１つに記載の電動機。
【請求項５】
前記軸受（Ｌ1、Ｌ2）のうち少なくとも１つは流体静圧式軸受けである請求項３又は４記載の電動機。
【請求項６】
前記軸受（Ｌ1、Ｌ2）のうち少なくとも１つは磁気軸受である請求項３から５の１つに記載の電動機。
【請求項７】
ロータを含む回転駆動装置と、アウターロータ（ＡT）を含む直線駆動装置とを備えている電動機において、
前記回転駆動装置の前記ロータもアウターロータ（ＡR）として構成されたことを特徴とする電動機。
【請求項８】
前記回転駆動装置の前記アウターロータ（ＡR）と前記直線駆動装置の前記アウターロータ（ＡT）が、各々内側で永久磁石（ＰR、ＰT）を支持する請求項７記載の電動機。
【請求項９】
前記両アウターロータ（ＡR、ＡT）が互いに同軸に、軸方向に延びる軸（Ｗ）と相対回転不能に結合された請求項７又は８記載の電動機。
【請求項１０】
前記回転駆動装置と前記直線駆動装置が各々環状の固定子（ＳR、ＳT）を有し、前記両固定子（ＳR、ＳT）が電動機のハウジング（Ｇ）により互いに連結されると共に、各々軸受（Ｌ1、Ｌ2）により前記軸（Ｗ）に支持された請求項９記載の電動機。
【請求項１１】
前記アウターロータ（ＡR、ＡT）が１つ又は複数の軸受を介して電動機のハウジング（Ｇ）に支持された請求項７から１０の１つに記載の電動機。
【請求項１２】
前記軸受（Ｌ1、Ｌ2）の少なくとも１つが流体静圧式軸受である請求項１０又は１１に記載の電動機。
【請求項１３】
前記軸受（Ｌ1、Ｌ2）の少なくとも１つが磁気軸受である請求項１０から１２の１つに記載の電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータ、特にインナーロータを含む回転駆動装置と、アウターロータを含む直線駆動装置とを備える電動機に関する。この種の電動機は複合電動機とも呼ばれる。
【背景技術】
【０００２】
複合電動機の支承部は、回転運動ばかりでなく、軸方向への並進運動又は直線運動にも適さねばならない。その際には、滑り軸受を用いるとよい。そのために滑り軸受を、平滑であると共に円筒状である軸受個所に配置する必要がある。このことは、短寸の駆動装置が必要であるとき、特に問題となる。
【０００３】
従来、能動部品の軸方向延長部に軸受を配置した構成は公知である。しかしそのため、複合駆動装置の設計スペースも増大してしまう。この種の複合駆動装置は、米国特許第４０９９１０６号明細書から公知である。更に独国特許出願公開第１０１６３６２６号明細書、米国特許第６５７０２７５号明細書、同特許出願公開第６１３７１９５号明細書は、直線駆動成分と回転駆動成分が半径方向で交差する構成の複合駆動装置を開示している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、短寸で高い磁気利用度を持つ複合駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によればこの課題は、ロータを含む回転駆動装置と、アウターロータを含む直線駆動装置とを備える電動機において、回転駆動装置のロータもアウターロータとして構成することで解決される。
【０００６】
更に本発明では、インナーロータを含む回転駆動装置と、アウターロータを含む直線駆動装置とを備える電動機において、回転駆動装置の磁気的な作用空隙に軸受を配置する。
【０００７】
このためロータや回転可能な軸の支承を、アウターロータの内部、又はインナーロータ上で行えると言う利点があり、その結果、軸方向の設計スペースを節約できる。
【０００８】
回転駆動装置のインナーロータ又はアウターロータと、並進駆動装置ないし直線駆動装置のアウターロータとは、各々内面に永久磁石を備え得る。この結果、短寸の永久磁石同期電動機を具体化できる。
【０００９】
１つの特別な実施形態では、両方のアウターロータを互いに同軸に、軸方向へ延びる軸と相対回転不能に結合する。場合によっては、両方のアウターロータを互いに一体的に結合し、もって、２つの鐘形ロータをネジ接合するときの組立コストを省略できる。
【００１０】
１つの発展例では、回転駆動装置と直線駆動装置が各々環状の固定子を有し、両方の固定子が電動機のハウジングで互いに結合されると共に、各々１つの軸受で軸又はインナーロータに支持される。かくして、カプセル化した複合駆動装置を具体化できる。
【００１１】
アウターロータは、場合により１つ又は複数の軸受を介して電動機のハウジングで支持してもよい。このような支承は、必要な場合には、ハウジングを含めた固定子の軸への支承に追加して行える。
【００１２】
少なくとも１つの軸受は流体静圧式に製作するとよい。このような種類の軸受は磨耗が少なく、低い摩擦抵抗を示す。
【００１３】
同様に、少なくとも１つの軸受は磁気軸受であってよく、このことも同じく低い摩擦抵抗という利点を有している。或いは、このような軸受の別案として、潤滑剤膜を備える単純な滑り軸受やころ軸受も考えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
添付の図面を参照しながら、本発明について詳しく説明する。
【００１５】
以下に詳しく説明する実施例は、本発明の有利な実施形態である。しかし最初に、本発明のより良い理解のために、特許を請求しない図１の設計形態について説明する。
【００１６】
図１では、回転駆動装置と直線駆動装置がインナーロータを備えている。軸方向の設計スペースを節約すべく、インナーロータの軸受は磁気的な空隙に組み込んでいる。特に軸Ｗは、回転駆動装置の永久磁石ＰRと、直線駆動装置ないし並進駆動装置の永久磁石ＰTとを備えるインナーロータＩを支持している。永久磁石ＰRおよびＰTは、同時に軸受スリーブとしての役目をするスリーブＨで取り囲まれている。このスリーブは特殊鋼で製作するのが普通であり、磁気的な作用空隙δ1で軸受Ｌ1とＬ2を支持している。軸受Ｌ1とＬ2は、外側では、回転駆動装置の固定子ＳRと並進駆動装置の固定子ＳTで支持されている。更に、これら固定子は、外側でハウジングＧにより取り囲まれている。
【００１７】
このような設計の利点は、軸方向の全長が短いことである。しかし駆動装置の能動部品における支承が欠点であり、このため最低空隙幅δ1が必要となる。しかも、作用空隙にある軸受Ｌ1とＬ2は磁気的に負として現れる。その上、回転数が高いと軸受Ｌ1とＬ2が高温になり、結果として永久磁石ＰRおよびＰTの損傷につながる可能性がある。
【００１８】
流体静圧軸受を使用するときは、固定子内面とロータ表面をいずれも十分平滑に製作せねばならず、このため、非常に高い費用を要するのが普通である。滑り支承のためには、これらの面のうち少なくとも１つが平滑でなくてはならない。
【００１９】
本発明に基づき改良した複合駆動装置を図２に示す。ここで、回転駆動装置は図１の例と同様にインナーロータＩRを有するが、並進駆動装置はアウターロータＡTを備える。アウターロータＡTは鐘形をなし、従って鐘形ロータとも呼べる。該アウターロータは、場合によりインナーロータＩRと一体的に結合される。アウターロータＡTの内面に、永久磁石ＰTが配置されている。ハウジングＧは、回転駆動装置の固定子ＳRを支持すると共に、並進駆動装置のアウターロータＡTを取り囲んでいる。フランジＦを介して、並進駆動装置の固定子ＳTがハウジングＧと相対回転不能に結合されている。
【００２０】
軸Ｗと固定子ＳTの間に、軸受Ｌ2のための空隙δ2がある。並進駆動装置の固定子ＳTと永久磁石ＰTの間の空隙δ3は非常に小さくできる。この箇所には軸受不要だからである。アウターロータＡTとハウジングＧの間の更に別の空隙δ4は、場合により追加の支承部のために利用できる。図２の例では、この個所の軸受は省略している。
【００２１】
図３は、別案の実施形態に基づき、回転駆動装置と並進駆動装置のための両方のアウターロータＡRとＡTを備え、カプセル化された複合駆動装置を示す。即ち、図３に示すアウターロータの半分の断面は、Ｔ字型構造を有する。両方のアウターロータＡRとＡTを支持する中央区域Ｍは、焼嵌め、プレス嵌め、又はその他の方法で軸Ｗに取り付けられている。図３はアウターロータＡRとＡTを一体的に図示している。別案では、共通の中央区域Ｍが生ずるように、２つの鐘形ロータを各々の底面で互いにネジ止めする。
【００２２】
内部では、両方のアウターロータＡRとＡTは相応の磁石構造ＰT、ＰRを備えている。図３に示す如く、回転駆動時には円周方向でＮ極とＳ極が交代する。それに対し並進駆動時は軸方向でＮ極とＳ極が交代する。アウターロータＡRとＡTの半径方向内側に、各々固定子ＳRとＳTを配置している。並進駆動装置の固定子ＳTは、アウターロータＡTの内部に突入するハウジングＧのハウジング区域に組み付けている。同様に、回転駆動装置の固定子ＳRは、アウターロータＡRの内部に突入するフランジＦに取り付けており、このフランジをハウジングＧに組み付けている。固定子ＳRとＳTは、流体静圧軸受Ｌ1、Ｌ2、滑り軸受等によって、軸Ｗで支承している。それにより、軸と両方の固定子ＳRおよびＳTの間に所定の空隙δ2が生じており、また、固定子ＳR、ＳTと各々の永久磁石ＰR、ＰTの間にも所定の空隙δ3が生じており、かつアウターロータＡR、ＡTとハウジングＧの間にも所定の空隙δ4が生じている。空隙δ4に、アウターロータを一層正確に案内すべく、広い面積の１つの流体静圧軸受又は幅の細い２つの流体静圧軸受を設け得る。
【００２３】
図３に示す複合駆動装置では、３つの空隙が半径方向に存在し、その１つは磁気的な力伝達の役目をし、その他の２つは支承に利用することができるという利点を有している。支承のために好適な両方の空隙δ2とδ4では、簡単な方法で、滑り支承と封止のために適した表面を生成できる。同様に、これら両方の空隙δ2とδ4の表面は、例えば圧力下にある流体静圧軸受の油に対し、容易に化学的な抵抗性をもつように構成できる。
【００２４】
軸受Ｌ1とＬ2がアウターロータの内部にあることで、複合駆動装置の軸方向の全長を実質的に、並進的なスライド運動を含めた能動部品の長さに制限できる。しかも、各能動部品間に軸受を配置しなくてよいので、磁気利用度が相応に高くなる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】回転駆動と並進駆動のためのインナーロータを備える複合駆動装置を示す図である。
【図２】回転駆動のためのインナーロータと並進駆動のためのアウターロータとを備える複合駆動装置を示す図である。
【図３】回転駆動と並進駆動のためのアウターロータを備える本発明の複合駆動装置を示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
ＩR  インナーロータ、ＡR、ＡT  アウターロータ、ＳR、ＳT  固定子、Ｌ1、Ｌ2  軸受
【図１】
2008524975.tif 000003
【図２】
2008524975.tif 000004
【図３】
2008524975.tif 000005
【国際調査報告】
2008524975.tif 000006
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