JP2001037175A - ２軸同期反転駆動モータ - Google Patents
２軸同期反転駆動モータInfo
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- JP2001037175A JP2001037175A JP11203390A JP20339099A JP2001037175A JP 2001037175 A JP2001037175 A JP 2001037175A JP 11203390 A JP11203390 A JP 11203390A JP 20339099 A JP20339099 A JP 20339099A JP 2001037175 A JP2001037175 A JP 2001037175A
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- armature
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C2240/00—Components
- F04C2240/40—Electric motor
- F04C2240/402—Plurality of electronically synchronised motors
Landscapes
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
- Details And Applications Of Rotary Liquid Pumps (AREA)
- Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ２つのロータを所定の間隙を設けて高速で安
定に同期反転させることのできる２軸同期反転駆動モー
タを提供する。 【解決手段】 永久磁石５を周設した２つのロータ６
を、各ロータ間に所定の間隙を保って並列軸支し、各ロ
ータの外周に所定の空隙を保って電機子を配置し、且つ
ロータ同士が相対向して形成された電機子の無配置部に
おいて各ロータの異磁極面を相対向させて磁気カップリ
ングを構成すると共に電機子の空間移動磁界により各ロ
ータを相反転して回転させる２軸同期反転駆動モータに
おいて、２軸の中心線を結ぶ線と直交する対称線を対称
にして、左右の各ロータを駆動する電機子３の配置は対
称であり、各ロータ６は離隔して配置され、各々対称な
位置にある電機子巻線４は同相で且つ異磁極となるよう
に電機子鉄芯３に突極集中巻きされ、電機子鉄芯３は固
定子ヨーク２の内周に固定されて一つのモータを形成
し、１つの駆動装置によって左右のロータが同時に反転
トルクを発生するように巻線４が結線された。
定に同期反転させることのできる２軸同期反転駆動モー
タを提供する。 【解決手段】 永久磁石５を周設した２つのロータ６
を、各ロータ間に所定の間隙を保って並列軸支し、各ロ
ータの外周に所定の空隙を保って電機子を配置し、且つ
ロータ同士が相対向して形成された電機子の無配置部に
おいて各ロータの異磁極面を相対向させて磁気カップリ
ングを構成すると共に電機子の空間移動磁界により各ロ
ータを相反転して回転させる２軸同期反転駆動モータに
おいて、２軸の中心線を結ぶ線と直交する対称線を対称
にして、左右の各ロータを駆動する電機子３の配置は対
称であり、各ロータ６は離隔して配置され、各々対称な
位置にある電機子巻線４は同相で且つ異磁極となるよう
に電機子鉄芯３に突極集中巻きされ、電機子鉄芯３は固
定子ヨーク２の内周に固定されて一つのモータを形成
し、１つの駆動装置によって左右のロータが同時に反転
トルクを発生するように巻線４が結線された。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は２軸同期反転駆動モ
ータに係り、特に２軸ギアポンプ、ルーツブロア、スク
リュー圧縮機等の２軸を同時に反転して回転させること
を必要とする回転機器の駆動モータに関するものであ
る。
ータに係り、特に２軸ギアポンプ、ルーツブロア、スク
リュー圧縮機等の２軸を同時に反転して回転させること
を必要とする回転機器の駆動モータに関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、このような２軸を同時に反転させ
ることを必要とする機器の駆動モータは、通常１軸で駆
動し、ギアにより２軸を同期反転駆動する方法が一般的
である。しかしながら、２軸を同時に同期反転させる駆
動モータが特開平４−１７８１４３号公報に提案されて
いる。この方式のモータは、永久磁石を外周に周設した
２つのロータを外周面が互いに接触又は近接対向するよ
うに配置され、且つ各ロータの異磁極面が相対向吸引し
て磁気カップリングを構成し、前記各ロータの外周に所
定の間隙を保って電機子を配置し、該電機子の空間移動
磁界により前記ロータを反転して回転させるものであ
る。この方式の駆動モータによれば、ギアを使用するこ
となしに、直接２軸を同期反転駆動することができる。
又、ギヤが必要でないため、２つのロータ間に機械的な
接続部分を有することなく２軸を同期反転駆動すること
ができる。
ることを必要とする機器の駆動モータは、通常１軸で駆
動し、ギアにより２軸を同期反転駆動する方法が一般的
である。しかしながら、２軸を同時に同期反転させる駆
動モータが特開平４−１７８１４３号公報に提案されて
いる。この方式のモータは、永久磁石を外周に周設した
２つのロータを外周面が互いに接触又は近接対向するよ
うに配置され、且つ各ロータの異磁極面が相対向吸引し
て磁気カップリングを構成し、前記各ロータの外周に所
定の間隙を保って電機子を配置し、該電機子の空間移動
磁界により前記ロータを反転して回転させるものであ
る。この方式の駆動モータによれば、ギアを使用するこ
となしに、直接２軸を同期反転駆動することができる。
又、ギヤが必要でないため、２つのロータ間に機械的な
接続部分を有することなく２軸を同期反転駆動すること
ができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記方式の
モータによれば、電機子には通電電流に基づいた磁気力
を生じる回転空間移動磁界が形成され、またロータ相互
間に磁気カップリング力が作用するが、このロータに作
用する回転駆動磁界の強さは巻線の不均一性及びロータ
に周設した永久磁石の着磁の不均一性等により必ずしも
一定とはならず、前記２つのロータ間に作用する均一な
回転力を生じさせることが困難である。このため、２つ
のロータを非接触に配置した場合、各ロータ及びロータ
を支持する軸受にはそれぞれラジアル方向にアンバラン
スな荷重が加わる。従って、上記公報に開示されたモー
タでは、必ずしも均一ではない荷重力が加わるため、安
定に高速回転で２軸を同期反転させることは容易ではな
かった。
モータによれば、電機子には通電電流に基づいた磁気力
を生じる回転空間移動磁界が形成され、またロータ相互
間に磁気カップリング力が作用するが、このロータに作
用する回転駆動磁界の強さは巻線の不均一性及びロータ
に周設した永久磁石の着磁の不均一性等により必ずしも
一定とはならず、前記２つのロータ間に作用する均一な
回転力を生じさせることが困難である。このため、２つ
のロータを非接触に配置した場合、各ロータ及びロータ
を支持する軸受にはそれぞれラジアル方向にアンバラン
スな荷重が加わる。従って、上記公報に開示されたモー
タでは、必ずしも均一ではない荷重力が加わるため、安
定に高速回転で２軸を同期反転させることは容易ではな
かった。
【０００４】本発明は係る従来技術の問題点に鑑みてな
されたものであり、２つのロータを所定の間隙を設けて
安定に同期反転させることのできる２軸同期反転駆動モ
ータを提供することを目的とする。
されたものであり、２つのロータを所定の間隙を設けて
安定に同期反転させることのできる２軸同期反転駆動モ
ータを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の２軸同期反転駆
動モータは、永久磁石を周設した２つのロータを、各ロ
ータ間に所定の間隙を保って並列軸支し、前記各ロータ
の外周に所定の空隙を保って電機子を配置し、且つロー
タ同士が相対向して形成された電機子の無配置部におい
て各ロータの異磁極面を相対向させて磁気カップリング
を構成すると共に前記電機子の空間移動磁界により各ロ
ータを相反転して回転させる２軸同期反転駆動モータに
おいて、２軸の中心線を結ぶ線と直交する対称線を対称
にして、左右の各ロータを駆動する電機子の配置は対称
であり、各ロータは離隔して配置され、各々対称な位置
にある電機子巻線は同相で且つ異磁極となるように電機
子鉄芯に突極集中巻きされ、該電機子鉄芯は固定子ヨー
クの内周に固定されて一つのモータを形成し、１つの駆
動装置によって左右のロータが同時に反転トルクを発生
するように巻線が結線されたことを特徴とする。
動モータは、永久磁石を周設した２つのロータを、各ロ
ータ間に所定の間隙を保って並列軸支し、前記各ロータ
の外周に所定の空隙を保って電機子を配置し、且つロー
タ同士が相対向して形成された電機子の無配置部におい
て各ロータの異磁極面を相対向させて磁気カップリング
を構成すると共に前記電機子の空間移動磁界により各ロ
ータを相反転して回転させる２軸同期反転駆動モータに
おいて、２軸の中心線を結ぶ線と直交する対称線を対称
にして、左右の各ロータを駆動する電機子の配置は対称
であり、各ロータは離隔して配置され、各々対称な位置
にある電機子巻線は同相で且つ異磁極となるように電機
子鉄芯に突極集中巻きされ、該電機子鉄芯は固定子ヨー
クの内周に固定されて一つのモータを形成し、１つの駆
動装置によって左右のロータが同時に反転トルクを発生
するように巻線が結線されたことを特徴とする。
【０００６】電機子の配置としてロータ２軸の対称線を
左右対称に、同相且つ逆極となる突極集中巻きされた電
機子を、共通の固定子ヨーク内周に配置して、１個のモ
ータとして結線することにより、１台の通常の３相ブラ
シレス直流モータと全く同じ駆動装置によって効率良く
駆動することができる。そして、上記本発明のモータの
構成により、通電中にロータ同士で構成する磁気カップ
リングの磁界に干渉して、トルクリップル、振動等を発
生することなく、逆に通電により磁気カップリング力を
強めながら円滑にロータを回転させることができる。
左右対称に、同相且つ逆極となる突極集中巻きされた電
機子を、共通の固定子ヨーク内周に配置して、１個のモ
ータとして結線することにより、１台の通常の３相ブラ
シレス直流モータと全く同じ駆動装置によって効率良く
駆動することができる。そして、上記本発明のモータの
構成により、通電中にロータ同士で構成する磁気カップ
リングの磁界に干渉して、トルクリップル、振動等を発
生することなく、逆に通電により磁気カップリング力を
強めながら円滑にロータを回転させることができる。
【０００７】又、２つのロータ外周の間隙距離δ０はロ
ータ外周と電機子内周との空隙距離δ１に対し、その１
乃至３倍の距離を有することが好ましい。これにより、
磁気カップリング力と空間移動磁界とのバランスの取れ
た電機子及びロータの配置を達成でき、効率を高めるこ
とができる。又、ロータ同士に所定の間隙距離を設けた
ので、軸受の負担を軽減し、ロータ同士の着磁波形のズ
レによるトルクリップルを小さくできる。
ータ外周と電機子内周との空隙距離δ１に対し、その１
乃至３倍の距離を有することが好ましい。これにより、
磁気カップリング力と空間移動磁界とのバランスの取れ
た電機子及びロータの配置を達成でき、効率を高めるこ
とができる。又、ロータ同士に所定の間隙距離を設けた
ので、軸受の負担を軽減し、ロータ同士の着磁波形のズ
レによるトルクリップルを小さくできる。
【０００８】又、前記電機子の内周面は非磁性の絶縁材
で一体にモールドされ、前記各ロータ外周と前記モール
ド材の間の空隙距離δ２は、２つのロータ外周の間隙距
離δ ０に対してδ０＞２δ２の関係にあり、２つのロー
タがモールド材を挟んで対向することが好ましい。
で一体にモールドされ、前記各ロータ外周と前記モール
ド材の間の空隙距離δ２は、２つのロータ外周の間隙距
離δ ０に対してδ０＞２δ２の関係にあり、２つのロー
タがモールド材を挟んで対向することが好ましい。
【０００９】固定子を一体に樹脂・ゴム等でモールド
し、２つのロータの間にモールド材のバリヤを形成して
ロータ同士がぶつからないようにしたので、組立時にロ
ータ磁石同士がぶつかり、磁石を破損させることを防止
できる。
し、２つのロータの間にモールド材のバリヤを形成して
ロータ同士がぶつからないようにしたので、組立時にロ
ータ磁石同士がぶつかり、磁石を破損させることを防止
できる。
【００１０】又、ロータ同士が相対向して形成された電
機子の無配置部において、各ロータの軸方向に貫通孔を
設け流体の通路とするようにしてもよい。
機子の無配置部において、各ロータの軸方向に貫通孔を
設け流体の通路とするようにしてもよい。
【００１１】これにより、ロータ同士が対向する電機子
の無配置部に必然的に生じてしまう２ヶ所のデッドスペ
ースを有効利用することができる。例えば、２軸容積式
ポンプの吸込・排出の為の流体通路として用いること
で、モータの冷却も兼用することにより、極めて単純で
安価な機電一体構造の２軸容積式ポンプ・モータを得る
ことができる。
の無配置部に必然的に生じてしまう２ヶ所のデッドスペ
ースを有効利用することができる。例えば、２軸容積式
ポンプの吸込・排出の為の流体通路として用いること
で、モータの冷却も兼用することにより、極めて単純で
安価な機電一体構造の２軸容積式ポンプ・モータを得る
ことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て添付図面を参照しながら説明する。
て添付図面を参照しながら説明する。
【００１３】図１は、本発明の第１の実施形態の２軸同
期反転駆動モータの構造を示す。２つのロータは、それ
ぞれ永久磁石を軸心に対称に等間隔で磁束がラジアル方
向に発生するように周設している。すなわち、本実施例
においては２つのロータの永久磁石の極対数はそれぞれ
３であり、Ｓ，Ｎ，Ｓ，Ｎ，Ｓ，Ｎの６極をそれぞれの
ロータの周囲に設けている。
期反転駆動モータの構造を示す。２つのロータは、それ
ぞれ永久磁石を軸心に対称に等間隔で磁束がラジアル方
向に発生するように周設している。すなわち、本実施例
においては２つのロータの永久磁石の極対数はそれぞれ
３であり、Ｓ，Ｎ，Ｓ，Ｎ，Ｓ，Ｎの６極をそれぞれの
ロータの周囲に設けている。
【００１４】２つのロータ軸心間の中心線Ｂ及びその線
Ｂにロータ間で直交する対称線Ｃに対称な構造を有する
電機子を備えたステータコア１が一体的に固定配置され
ている。ステータコア１にはそれぞれ、巻線４を備えた
電機子鉄芯３がロータの周面と所定の間隙δ１だけ離隔
して配置されている。電機子巻線４は、それぞれＵ，
Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’（ここでＵ’はＵの逆相であ
り、Ｖ’はＶの逆相であり、Ｗ’はＷの逆相であること
を示す）の６スロットに分割されており、図２に示すよ
うに直列に接続された等しいターン数の巻線である
Ｕ１，Ｕ２，と、Ｖ１ 、Ｖ２，と、Ｗ１，Ｗ２との２組
の巻線が中心線Ｂに対して上下対称に配置されている。
左右の電機子は対称線Ｃに対して対称であり、互いに同
一相で逆相の関係にある。ここで、巻線４は図２に示す
ように等しいターン数の巻線であるＵ１，Ｕ２が直列に
接続され、その逆相であるＵ１’，Ｕ２’の直列接続が
並列に接続されＵ相を構成している。Ｖ相及びＷ相につ
いても同様であり、全体としてＵ，Ｖ，Ｗの各相がＹ形
に結線されている。
Ｂにロータ間で直交する対称線Ｃに対称な構造を有する
電機子を備えたステータコア１が一体的に固定配置され
ている。ステータコア１にはそれぞれ、巻線４を備えた
電機子鉄芯３がロータの周面と所定の間隙δ１だけ離隔
して配置されている。電機子巻線４は、それぞれＵ，
Ｖ，Ｗ，Ｕ’，Ｖ’，Ｗ’（ここでＵ’はＵの逆相であ
り、Ｖ’はＶの逆相であり、Ｗ’はＷの逆相であること
を示す）の６スロットに分割されており、図２に示すよ
うに直列に接続された等しいターン数の巻線である
Ｕ１，Ｕ２，と、Ｖ１ 、Ｖ２，と、Ｗ１，Ｗ２との２組
の巻線が中心線Ｂに対して上下対称に配置されている。
左右の電機子は対称線Ｃに対して対称であり、互いに同
一相で逆相の関係にある。ここで、巻線４は図２に示す
ように等しいターン数の巻線であるＵ１，Ｕ２が直列に
接続され、その逆相であるＵ１’，Ｕ２’の直列接続が
並列に接続されＵ相を構成している。Ｖ相及びＷ相につ
いても同様であり、全体としてＵ，Ｖ，Ｗの各相がＹ形
に結線されている。
【００１５】図１において、２つのロータを所定の軸間
距離ｌを保って配置していて、各ロータはそれぞれその
外周にＮ，Ｓ交互に且つ等間隔に６極に着磁された永久
磁石５を周設している。各ロータ外周の６極の永久磁石
のうちそれぞれ対称線Ｃを挟んで対向する２極ずつを磁
気カップリングとして使用し、残る４極ずつをモータと
して駆動磁極に使用することは、前述の従来技術と同様
である。この状態においてロータ外周同士が所定の間隙
距離δ０を保って相対向するが、必ず互いの異磁極面を
対向吸引して安定すると共に磁気カップリングとなり、
互いに逆方向にのみ容易に同期回転できる。
距離ｌを保って配置していて、各ロータはそれぞれその
外周にＮ，Ｓ交互に且つ等間隔に６極に着磁された永久
磁石５を周設している。各ロータ外周の６極の永久磁石
のうちそれぞれ対称線Ｃを挟んで対向する２極ずつを磁
気カップリングとして使用し、残る４極ずつをモータと
して駆動磁極に使用することは、前述の従来技術と同様
である。この状態においてロータ外周同士が所定の間隙
距離δ０を保って相対向するが、必ず互いの異磁極面を
対向吸引して安定すると共に磁気カップリングとなり、
互いに逆方向にのみ容易に同期回転できる。
【００１６】２つのロータを各ロータの永久磁石が接触
又は近接するように配置することは、実用的ではない。
永久磁石の機械加工は一般的でないので、各ロータ外周
の寸法精度は一般に良くなく、この状態で接触又は近接
させると永久磁石は部分的に摩擦を起こし、磁石が磨耗
したり、割れたりし易い。又若干のクリアランスを設け
ても、各ロータ間に作用する強力な吸引力により軸受に
負担が加わり、軸受寿命が短くなる。又、２つの永久磁
石を周設したロータの着磁波形も現実的には完全に均一
とはならず、２つの磁石間の着磁波形のズレが磁気カッ
プリングとして同期反転する際にトルクリップルとなり
易く、モータとして駆動する際にもこのトルクリップル
により脱調したり、振動し易くなる。
又は近接するように配置することは、実用的ではない。
永久磁石の機械加工は一般的でないので、各ロータ外周
の寸法精度は一般に良くなく、この状態で接触又は近接
させると永久磁石は部分的に摩擦を起こし、磁石が磨耗
したり、割れたりし易い。又若干のクリアランスを設け
ても、各ロータ間に作用する強力な吸引力により軸受に
負担が加わり、軸受寿命が短くなる。又、２つの永久磁
石を周設したロータの着磁波形も現実的には完全に均一
とはならず、２つの磁石間の着磁波形のズレが磁気カッ
プリングとして同期反転する際にトルクリップルとなり
易く、モータとして駆動する際にもこのトルクリップル
により脱調したり、振動し易くなる。
【００１７】逆に２つのロータ間のクリアランスを大き
くし過ぎると、磁気カップリング力が低下する。実用的
には電機子内周とロータ外周との空隙距離をδ１、２つ
のロータ外周間の空隙距離をδ０としたとき、δ０≒
（１〜３）δ１程度であれば、２つの磁石間の吸引力と
各ロータと電機子間の吸引力がほぼキャンセルされ、磁
気カップリング力も充分大きく且つトルクリップルも小
さく実用的である。
くし過ぎると、磁気カップリング力が低下する。実用的
には電機子内周とロータ外周との空隙距離をδ１、２つ
のロータ外周間の空隙距離をδ０としたとき、δ０≒
（１〜３）δ１程度であれば、２つの磁石間の吸引力と
各ロータと電機子間の吸引力がほぼキャンセルされ、磁
気カップリング力も充分大きく且つトルクリップルも小
さく実用的である。
【００１８】図１に示すモータにおいては、磁気カップ
リングに用いる２極のロータ磁石に対して、残る４極の
ロータ磁石に対して、各々６極の同一形状の電機子（こ
こで言う電機子とは電機子鉄芯３とそれに各々突極集中
巻きした電機子巻線４で構成される）、即ち、全体で１
２個の電機子にて、１つのモータを構成している。この
モータの電機子の配置の特徴は、２軸間中心線Ｂのｌ／
２の位置で直交する対称線Ｃを対称にして左右全く対称
となるように６極ずつ配置し、且つ左右対称位置の電機
子巻線４は同相で且つ逆向きに電機子鉄芯３に突極集中
巻きされるか、或いは同方向に突極集中巻きしながら、
互いに逆方向の通電を行うことにより、逆相の関係とす
る。これで１つのモータとして駆動することが可能にな
る。各電機子は共通の固定子ヨーク２に嵌めこまれ、位
置決めされている。このように本モータは１つの３相モ
ータとして駆動できるので、当然駆動電源装置（ドライ
バー）も１つでよい。
リングに用いる２極のロータ磁石に対して、残る４極の
ロータ磁石に対して、各々６極の同一形状の電機子（こ
こで言う電機子とは電機子鉄芯３とそれに各々突極集中
巻きした電機子巻線４で構成される）、即ち、全体で１
２個の電機子にて、１つのモータを構成している。この
モータの電機子の配置の特徴は、２軸間中心線Ｂのｌ／
２の位置で直交する対称線Ｃを対称にして左右全く対称
となるように６極ずつ配置し、且つ左右対称位置の電機
子巻線４は同相で且つ逆向きに電機子鉄芯３に突極集中
巻きされるか、或いは同方向に突極集中巻きしながら、
互いに逆方向の通電を行うことにより、逆相の関係とす
る。これで１つのモータとして駆動することが可能にな
る。各電機子は共通の固定子ヨーク２に嵌めこまれ、位
置決めされている。このように本モータは１つの３相モ
ータとして駆動できるので、当然駆動電源装置（ドライ
バー）も１つでよい。
【００１９】図１に示すモータの駆動は、ロータ磁極位
置に応じて図３乃至８の巻線の電流の流れ（ａ１〜ａ
６）及びロータの回転（ｂ１〜ｂ６）に示すように、６
通りの通電の切換えを繰り返すことにより、電機子が発
生する空間移動磁界により各ロータを矢印の方向に反転
させて回転を継続することができる。図３乃至図８の
（ａ１〜ａ６）に示す通電方法は、通常のブラシレス直
流モータの通電方法と全く同じ方法である。ロータ磁極
位置を検知する方法も同様にホール素子等を使ったり、
各相の逆起電圧を利用する方法等を使用できる。
置に応じて図３乃至８の巻線の電流の流れ（ａ１〜ａ
６）及びロータの回転（ｂ１〜ｂ６）に示すように、６
通りの通電の切換えを繰り返すことにより、電機子が発
生する空間移動磁界により各ロータを矢印の方向に反転
させて回転を継続することができる。図３乃至図８の
（ａ１〜ａ６）に示す通電方法は、通常のブラシレス直
流モータの通電方法と全く同じ方法である。ロータ磁極
位置を検知する方法も同様にホール素子等を使ったり、
各相の逆起電圧を利用する方法等を使用できる。
【００２０】又、本モータの電機子の配置のように同一
相で左右対称且つ逆極に配置することにより、ロータ同
士が対向する位置にあるＵ１とＵ１'およびＷ２とＷ２'
相は通電により必ず異磁極となるので、固定子ヨーク２
を通じて共に磁力を強め合い、さらに各ロータの異磁極
を各々同時に吸引することにより、２つのロータ間の磁
気カップリング力は通電によりさらに強め合うことにな
る。
相で左右対称且つ逆極に配置することにより、ロータ同
士が対向する位置にあるＵ１とＵ１'およびＷ２とＷ２'
相は通電により必ず異磁極となるので、固定子ヨーク２
を通じて共に磁力を強め合い、さらに各ロータの異磁極
を各々同時に吸引することにより、２つのロータ間の磁
気カップリング力は通電によりさらに強め合うことにな
る。
【００２１】ところで、上記従来技術に記載されている
ように、各ロータに対して１つのモータ、即ち「２つの
完全なモータを形成する」という考えに立つと、例えば
図１において回転方向順にＵ１→Ｖ１→Ｗ１→Ｕ２→Ｖ
２→Ｗ２と送られ、最後にＷ ２→Ｕ１へ戻る為の巻線が
必要となると考えるのが一般的である。しかしながら、
本発明のモータの電機子レイアウトにおいて、Ｗ２・Ｕ
１間が必ず不連続な形状となるので、このＷ２→Ｕ１へ
戻る為の巻線が存在すると、ロータ同士が吸引対向して
磁気カップリング作用を行っている磁界と、Ｗ２→Ｕ１
間の巻線が発生する磁界が干渉してしまい、トルクリッ
プルや振動を発生してしまう。本発明においてはこの磁
界の干渉の問題について解決している。つまり本発明に
おいて、各電機子巻線は電機子に突極集中巻きされてお
り、Ｗ２→Ｕ１，Ｗ２’→Ｕ１’へ戻る為の巻線は存在
しない。Ｗ２相とＵ１相およびＷ２’相とＵ１’相は互
に独立していても、隣接するＵ１相とＵ１’相およびＷ
２相とＷ２’相は通電により必ず異磁極となるので、固
定子ヨークおよび吸引対向したロータ磁石の磁路を通じ
て磁路が閉じるので、Ｗ２→Ｕ１，Ｗ２’→Ｕ１’へ戻
る巻線は不要となる。そればかりかロータ同士が吸引対
向して磁気カップリング作用を行っている磁界は、通電
により干渉を受けずにむしろより強められるのである。
ように、各ロータに対して１つのモータ、即ち「２つの
完全なモータを形成する」という考えに立つと、例えば
図１において回転方向順にＵ１→Ｖ１→Ｗ１→Ｕ２→Ｖ
２→Ｗ２と送られ、最後にＷ ２→Ｕ１へ戻る為の巻線が
必要となると考えるのが一般的である。しかしながら、
本発明のモータの電機子レイアウトにおいて、Ｗ２・Ｕ
１間が必ず不連続な形状となるので、このＷ２→Ｕ１へ
戻る為の巻線が存在すると、ロータ同士が吸引対向して
磁気カップリング作用を行っている磁界と、Ｗ２→Ｕ１
間の巻線が発生する磁界が干渉してしまい、トルクリッ
プルや振動を発生してしまう。本発明においてはこの磁
界の干渉の問題について解決している。つまり本発明に
おいて、各電機子巻線は電機子に突極集中巻きされてお
り、Ｗ２→Ｕ１，Ｗ２’→Ｕ１’へ戻る為の巻線は存在
しない。Ｗ２相とＵ１相およびＷ２’相とＵ１’相は互
に独立していても、隣接するＵ１相とＵ１’相およびＷ
２相とＷ２’相は通電により必ず異磁極となるので、固
定子ヨークおよび吸引対向したロータ磁石の磁路を通じ
て磁路が閉じるので、Ｗ２→Ｕ１，Ｗ２’→Ｕ１’へ戻
る巻線は不要となる。そればかりかロータ同士が吸引対
向して磁気カップリング作用を行っている磁界は、通電
により干渉を受けずにむしろより強められるのである。
【００２２】なお本実施形態で示したロータ磁極の数、
電機子数およびその組合せは、例えばロータ磁極数各
４、電機子数６等のように、他にも考えられる。しかし
ながら、モータのレイアウト上この実施形態は最もスペ
ースを有効利用し、且つ良好な効率が得られる好ましい
一例である。
電機子数およびその組合せは、例えばロータ磁極数各
４、電機子数６等のように、他にも考えられる。しかし
ながら、モータのレイアウト上この実施形態は最もスペ
ースを有効利用し、且つ良好な効率が得られる好ましい
一例である。
【００２３】図９は、本発明の第２の実施形態の２軸同
期反転駆動モータを示す。図９に示すモータにおいて
は、従来技術の欠点であるモータ組立て時に直接ロータ
同士がぶつかって永久磁石が破損することの無い構成を
採用している。即ち、電機子と固定子ヨークと一体にな
った固定子を樹脂あるいはゴム等で一体にモールドし、
その時電機子の内周と同径あるいはロータ外径より大き
く且つ電機子内径よりも小さい位置にモールド材の内周
面を作るように、且つモールド材の内径δ２に対してδ
０＞２δ２とすることにより、２本のロータ間にモール
ド材７のバリヤ部７ａを形成することができる。このバ
リヤ部７ａにより組立時にロータ同士がぶつかろうとし
てもモールド材のバリヤ部７ａが間に挟まり、永久磁石
５が直接ぶつかって破損することを防止できる。なおバ
リヤ部７ａの中央部分はδ０の大きさによっては非常に
薄くなるので、一部を予め欠落させた形状としても効果
はあまり変わらない。
期反転駆動モータを示す。図９に示すモータにおいて
は、従来技術の欠点であるモータ組立て時に直接ロータ
同士がぶつかって永久磁石が破損することの無い構成を
採用している。即ち、電機子と固定子ヨークと一体にな
った固定子を樹脂あるいはゴム等で一体にモールドし、
その時電機子の内周と同径あるいはロータ外径より大き
く且つ電機子内径よりも小さい位置にモールド材の内周
面を作るように、且つモールド材の内径δ２に対してδ
０＞２δ２とすることにより、２本のロータ間にモール
ド材７のバリヤ部７ａを形成することができる。このバ
リヤ部７ａにより組立時にロータ同士がぶつかろうとし
てもモールド材のバリヤ部７ａが間に挟まり、永久磁石
５が直接ぶつかって破損することを防止できる。なおバ
リヤ部７ａの中央部分はδ０の大きさによっては非常に
薄くなるので、一部を予め欠落させた形状としても効果
はあまり変わらない。
【００２４】又、着磁されたロータ磁石を電機子で構成
された固定子に挿入して組立てる際、磁石の吸引力は強
力であり、（ａ）ロータ同士あるいは（ｂ）ロータと電
機子が容易にぶつかり合い、磁石が傷ついたり、破損し
易いという問題もある。本発明のモータでは、電機子の
内周と同径あるいは電機子内周よりも小さな径となるよ
うに樹脂・ゴム等の材質のモールドを電機子全体に施す
ことにより、この問題を解決している。つまりロータ外
周とモールド材内周のクリアランスδ２をδ０＞２δ２
としたとき、２つのロータ間にモールド材バリヤが存在
するか、或いはバリヤの中央部が一部欠落した形状であ
っても、組立中にロータ同士が直接ぶつかって破損する
ことを防止できる。
された固定子に挿入して組立てる際、磁石の吸引力は強
力であり、（ａ）ロータ同士あるいは（ｂ）ロータと電
機子が容易にぶつかり合い、磁石が傷ついたり、破損し
易いという問題もある。本発明のモータでは、電機子の
内周と同径あるいは電機子内周よりも小さな径となるよ
うに樹脂・ゴム等の材質のモールドを電機子全体に施す
ことにより、この問題を解決している。つまりロータ外
周とモールド材内周のクリアランスδ２をδ０＞２δ２
としたとき、２つのロータ間にモールド材バリヤが存在
するか、或いはバリヤの中央部が一部欠落した形状であ
っても、組立中にロータ同士が直接ぶつかって破損する
ことを防止できる。
【００２５】又、図９においては、ロータ同士が相対向
して形成された電機子無配置部に生じるデッドスペース
に設けた貫通孔８ａ，８ｂが示されている。即ち、モー
ルド材７の電機子無配置部に貫通孔８ａ，８ｂを設けて
いる。上記のデッドスペースは、ロータ同士が相対向し
て形成された電機子の無配置部で且つロータ対向部を挟
んで上下２ヶ所に本発明のモータ構成から必然的に生じ
る特有のものである。
して形成された電機子無配置部に生じるデッドスペース
に設けた貫通孔８ａ，８ｂが示されている。即ち、モー
ルド材７の電機子無配置部に貫通孔８ａ，８ｂを設けて
いる。上記のデッドスペースは、ロータ同士が相対向し
て形成された電機子の無配置部で且つロータ対向部を挟
んで上下２ヶ所に本発明のモータ構成から必然的に生じ
る特有のものである。
【００２６】一方で、２軸同期反転駆動モータが駆動す
るポンプにおいては取扱う流体の吸込口と排出口が必要
であり、そこでモータ内部を軸方向に貫通する穴を設け
て流体の通路とし、且つルーツポンプ、ギヤポンプ等の
吸込口、排出口と兼用することは位置的にも都合が良
い。又、モータを貫通する穴に流体を通ずることはモー
タの冷却にも役立ち、モータに特別な冷却装置を設ける
必要が無くなるという利点も生じる。更に、この貫通孔
は前述のモールド材の中に配置すれば電機子巻線の発生
する熱がモールド材７を伝達して良好に排出され、さら
に冷却効果が上がる。
るポンプにおいては取扱う流体の吸込口と排出口が必要
であり、そこでモータ内部を軸方向に貫通する穴を設け
て流体の通路とし、且つルーツポンプ、ギヤポンプ等の
吸込口、排出口と兼用することは位置的にも都合が良
い。又、モータを貫通する穴に流体を通ずることはモー
タの冷却にも役立ち、モータに特別な冷却装置を設ける
必要が無くなるという利点も生じる。更に、この貫通孔
は前述のモールド材の中に配置すれば電機子巻線の発生
する熱がモールド材７を伝達して良好に排出され、さら
に冷却効果が上がる。
【００２７】図１０及び図１１は、本発明のモータを採
用したルーツポンプを示す。ところで本発明の２軸同期
反転駆動モータのその用途の大部分は、２軸反転を必要
とする容積式ポンプである。中でもルーツ形ポンプ、ギ
ヤポンプ等は２つのポンプロータ９が噛み合う中央部の
上下に、吸込口、排出口を必要とするから、モータ中に
生じるこの上下２ヶ所のデッドスペースをこのポンプの
吸込口と排出口を通る流体通路８ａ，８ｂとして利用す
ることが好ましい。図示するルーツポンプは、２本の主
軸６に永久磁石５を周設したロータ６を備え、固定子ヨ
ーク２に配設された巻線４を備えた電機子鉄芯３により
回転駆動される２軸同期反転駆動モータを備える。この
モータは電機子内周部及び電機子無配置部がモールド材
７により充填されている。主軸６は軸受１１により支持
され、図中の右側にルーツ形ロータ９を備え、送液が行
われる。モータ内部には軸方向に貫通する２ヶ所の貫通
孔８ａ，８ｂを設け、ルーツ形ロータ９を備えたポンプ
室に吸込口８ａ及び排出口８ｂとして開口している。従
って、電機子巻線４に通電することにより、ロータ（主
軸）６が回転し、ルーツ形ロータ９が回転して、貫通孔
８ａ，８ｂを通してポンプによる送液が行われる。
用したルーツポンプを示す。ところで本発明の２軸同期
反転駆動モータのその用途の大部分は、２軸反転を必要
とする容積式ポンプである。中でもルーツ形ポンプ、ギ
ヤポンプ等は２つのポンプロータ９が噛み合う中央部の
上下に、吸込口、排出口を必要とするから、モータ中に
生じるこの上下２ヶ所のデッドスペースをこのポンプの
吸込口と排出口を通る流体通路８ａ，８ｂとして利用す
ることが好ましい。図示するルーツポンプは、２本の主
軸６に永久磁石５を周設したロータ６を備え、固定子ヨ
ーク２に配設された巻線４を備えた電機子鉄芯３により
回転駆動される２軸同期反転駆動モータを備える。この
モータは電機子内周部及び電機子無配置部がモールド材
７により充填されている。主軸６は軸受１１により支持
され、図中の右側にルーツ形ロータ９を備え、送液が行
われる。モータ内部には軸方向に貫通する２ヶ所の貫通
孔８ａ，８ｂを設け、ルーツ形ロータ９を備えたポンプ
室に吸込口８ａ及び排出口８ｂとして開口している。従
って、電機子巻線４に通電することにより、ロータ（主
軸）６が回転し、ルーツ形ロータ９が回転して、貫通孔
８ａ，８ｂを通してポンプによる送液が行われる。
【００２８】このモータにおいては、電機子３，４は通
電により発熱するが、貫通孔８ａ，８ｂを流れる流体に
よりモータを冷却することができる。
電により発熱するが、貫通孔８ａ，８ｂを流れる流体に
よりモータを冷却することができる。
【００２９】尚、図９には前述のモールド材７ａに直接
貫通孔を設けた例を記載しているが、モールド材を充填
することなく、空間にパイプ等を配置してもよい。
貫通孔を設けた例を記載しているが、モールド材を充填
することなく、空間にパイプ等を配置してもよい。
【００３０】尚、上記実施の形態においては、好ましい
実施例を示したに過ぎず、本発明の趣旨を逸脱すること
なく、種々の変形実施例が可能なことは勿論である。モ
ータ内に設けられた貫通孔は、ポンプ吸込・排出流路と
してではなく、単純にモータを冷却する冷媒通路として
利用しても勿論よい。又、この実施形態においては、流
体の吸込流路、排出流路として利用し、このモータを使
用した非常に単純な構造のルーツ形ポンプの事例を示し
たが、この用途に限定するものではない。
実施例を示したに過ぎず、本発明の趣旨を逸脱すること
なく、種々の変形実施例が可能なことは勿論である。モ
ータ内に設けられた貫通孔は、ポンプ吸込・排出流路と
してではなく、単純にモータを冷却する冷媒通路として
利用しても勿論よい。又、この実施形態においては、流
体の吸込流路、排出流路として利用し、このモータを使
用した非常に単純な構造のルーツ形ポンプの事例を示し
たが、この用途に限定するものではない。
【００３１】
【発明の効果】総じて本発明によれば、安定性が高く、
且つ実用的な、２軸同期反転駆動モータを提供すること
ができる。
且つ実用的な、２軸同期反転駆動モータを提供すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の２軸同期反転駆動モ
ータの構造を示す断面図である。
ータの構造を示す断面図である。
【図２】上記モータの巻線の結線を示す図である。
【図３】（ａ）は、図２の結線の電流の流れを示し、
（ｂ）は、図１のモータの電機子巻線の電流の流れとロ
ータの回転を示す図である。
（ｂ）は、図１のモータの電機子巻線の電流の流れとロ
ータの回転を示す図である。
【図４】（ａ）は、図２の結線の電流の流れを示し、
（ｂ）は、図１のモータの電機子巻線の電流の流れとロ
ータの回転を示す図である。
（ｂ）は、図１のモータの電機子巻線の電流の流れとロ
ータの回転を示す図である。
【図５】（ａ）は、図２の結線の電流の流れを示し、
（ｂ）は、図１のモータの電機子巻線の電流の流れとロ
ータの回転を示す図である。
（ｂ）は、図１のモータの電機子巻線の電流の流れとロ
ータの回転を示す図である。
【図６】（ａ）は、図２の結線の電流の流れを示し、
（ｂ）は、図１のモータの電機子巻線の電流の流れとロ
ータの回転を示す図である。
（ｂ）は、図１のモータの電機子巻線の電流の流れとロ
ータの回転を示す図である。
【図７】（ａ）は、図２の結線の電流の流れを示し、
（ｂ）は、図１のモータの電機子巻線の電流の流れとロ
ータの回転を示す図である。
（ｂ）は、図１のモータの電機子巻線の電流の流れとロ
ータの回転を示す図である。
【図８】（ａ）は、図２の結線の電流の流れを示し、
（ｂ）は、図１のモータの電機子巻線の電流の流れとロ
ータの回転を示す図である。
（ｂ）は、図１のモータの電機子巻線の電流の流れとロ
ータの回転を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施形態の２軸同期反転駆動モ
ータの構造を示す断面図である。
ータの構造を示す断面図である。
【図１０】図９に示すモータを備えたルーツポンプの縦
断面図である。
断面図である。
【図１１】図１０のＡＡ断面を示す図である。
１ モータフレーム ２ 固定子ヨーク ３ 電機子鉄芯 ４ 電機子巻線 ５ 永久磁石（ロータマグネット） ６ ロータ ７ モールド材 ７ａ モールド材のバリア部 ８ａ 貫通孔（吸込用） ８ｂ 貫通孔（排出用） ９ ルーツ形ロータ １１ 軸受 Ｂ 中心線 Ｃ 対称線 ｌ ２軸間距離 δ０ ２つのロータ間の外周の間隙距離 δ１ ロータ外周と電機子内周の空隙距離 δ２ ロータ外周とモールド材内周の空隙距離
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小島 善徳 神奈川県藤沢市本藤沢４丁目１番１号 株 式会社荏原電産内 (72)発明者 宮下 信人 神奈川県藤沢市本藤沢４丁目１番１号 株 式会社荏原電産内 (72)発明者 稲田 高典 神奈川県藤沢市本藤沢４丁目１番１号 株 式会社荏原電産内 Ｆターム(参考） 3H029 AA01 AA03 AA06 AA16 AA18 AB01 BB41 BB51 CC07 CC27 3H044 AA00 BB01 BB04 BB06 BB08 CC21 DD18 5H621 BB01 BB02 GA01 GA04 GA15 GA16 JK15
Claims (4)
- 【請求項１】 永久磁石を周設した２つのロータを、各
ロータ間に所定の間隙を保って並列軸支し、前記各ロー
タの外周に所定の空隙を保って電機子を配置し、且つロ
ータ同士が相対向して形成された電機子の無配置部にお
いて各ロータの異磁極面を相対向させて磁気カップリン
グを構成すると共に前記電機子の空間移動磁界により各
ロータを相反転して回転させる２軸同期反転駆動モータ
において、 ２軸の中心線を結ぶ線と直交する対称線を対称にして、
左右の各ロータを駆動する電機子の配置は対称であり、
各ロータは離隔して配置され、各々対称な位置にある電
機子巻線は同相で且つ異磁極となるように電機子鉄芯に
突極集中巻きされ、該電機子鉄芯は固定子ヨークの内周
に固定されて一つのモータを形成し、１つの駆動装置に
よって左右のロータが同時に反転トルクを発生するよう
に巻線が結線されたことを特徴とする２軸同期反転駆動
モータ。 - 【請求項２】 ２つのロータ外周の間隙距離δ０はロー
タ外周と電機子内周との空隙距離δ１に対し、その１乃
至３倍の距離を有することを特徴とする請求項１記載の
２軸同期反転駆動モータ。 - 【請求項３】 前記電機子の内周面は非磁性の絶縁材で
一体にモールドされ、前記各ロータ外周と前記モールド
材の間の空隙距離δ２は、２つのロータ外周の間隙距離
δ０に対してδ０＞２δ２の関係にあり、２つのロータ
がモールド材を挟んで対向したことを特徴とする請求項
１記載の２軸同期反転駆動モータ。 - 【請求項４】 ロータ同士が相対向して形成された電機
子の無配置部において、各ロータの軸方向に貫通孔を設
け流体の通路としたことを特徴とする請求項１乃至３の
いずれかに記載の２軸同期反転駆動モータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20339099A JP4014336B2 (ja) | 1999-07-16 | 1999-07-16 | ２軸同期反転駆動モータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20339099A JP4014336B2 (ja) | 1999-07-16 | 1999-07-16 | ２軸同期反転駆動モータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001037175A true JP2001037175A (ja) | 2001-02-09 |
| JP4014336B2 JP4014336B2 (ja) | 2007-11-28 |
Family
ID=16473260
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20339099A Expired - Lifetime JP4014336B2 (ja) | 1999-07-16 | 1999-07-16 | ２軸同期反転駆動モータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4014336B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004031585A1 (en) * | 2002-10-04 | 2004-04-15 | Ebara Densan Ltd. | Screw pump and method of operating the same |
| EP3061973A1 (en) | 2015-02-25 | 2016-08-31 | Ebara Corporation | Vacuum pump |
| KR20160103940A (ko) | 2015-02-25 | 2016-09-02 | 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 | 진공 펌프 |
| CN110571988A (zh) * | 2019-09-25 | 2019-12-13 | 南京理工大学 | 一种模块组合内嵌式永磁同步电机的设计方法 |
| CN114268205A (zh) * | 2021-11-08 | 2022-04-01 | 赫比（上海）家用电器产品有限公司 | 一种双轴声波马达 |
| CN115313789A (zh) * | 2022-08-31 | 2022-11-08 | 哈尔滨理工大学 | 一种径向双并列转子电机的定子耦合区结构 |
-
1999
- 1999-07-16 JP JP20339099A patent/JP4014336B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004031585A1 (en) * | 2002-10-04 | 2004-04-15 | Ebara Densan Ltd. | Screw pump and method of operating the same |
| US7338266B2 (en) | 2002-10-04 | 2008-03-04 | Ebara Densan Ltd. | Screw pump and method of operating the same |
| EP3061973A1 (en) | 2015-02-25 | 2016-08-31 | Ebara Corporation | Vacuum pump |
| KR20160103940A (ko) | 2015-02-25 | 2016-09-02 | 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 | 진공 펌프 |
| CN110571988A (zh) * | 2019-09-25 | 2019-12-13 | 南京理工大学 | 一种模块组合内嵌式永磁同步电机的设计方法 |
| CN114268205A (zh) * | 2021-11-08 | 2022-04-01 | 赫比（上海）家用电器产品有限公司 | 一种双轴声波马达 |
| CN114268205B (zh) * | 2021-11-08 | 2023-12-22 | 赫比（上海）家用电器产品有限公司 | 一种双轴声波马达 |
| CN115313789A (zh) * | 2022-08-31 | 2022-11-08 | 哈尔滨理工大学 | 一种径向双并列转子电机的定子耦合区结构 |
| CN115313789B (zh) * | 2022-08-31 | 2024-04-30 | 哈尔滨理工大学 | 一种径向双并列转子电机的定子耦合区结构 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4014336B2 (ja) | 2007-11-28 |
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