JP2001145281A - 小型モータ及びこれを利用した電動加工装置 - Google Patents

小型モータ及びこれを利用した電動加工装置

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JP2001145281A
JP2001145281A JP32430999A JP32430999A JP2001145281A JP 2001145281 A JP2001145281 A JP 2001145281A JP 32430999 A JP32430999 A JP 32430999A JP 32430999 A JP32430999 A JP 32430999A JP 2001145281 A JP2001145281 A JP 2001145281A
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JP
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magnetic pole
rotor
magnetic
casing
stator
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JP32430999A
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English (en)
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Yoshihiro Shigematsu
義廣 重松
Hiroshi Morita
弘 森田
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TAC GIKEN KOGYO KK
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TAC GIKEN KOGYO KK
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  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ステータの捲線が容易で、より小型化が可能
な小型モータ及びこれを用いた電動加工装置を提供す
る。 【解決手段】 両端を回転自由に支持された回転軸15
を中心に備え、周囲には磁極体16が形成されたロータ
11と、ロータ11を囲繞して放射状に配置された複数
の磁極部24、複数の磁極部24の外側に設けられたヨ
ーク部26、及びそれぞれの磁極部24に巻かれたコイ
ル27を有し、ロータ11に対して回転磁界を発生させ
るステータ12と、これらを収納するケーシング13と
を有する小型モータにおいて、磁極部24を絶縁性部材
で構成し、それぞれの隣り合う磁極部24を連結して全
体として連結磁極部25とすること、及びヨーク部26
をリング状の磁性物で構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、小型モータ及びこ
れを利用した電動加工装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の小型モータは、ケーシングの内部
に回転するロータとこれを囲繞するステータとを有して
いた。ステータは多数枚の珪素鋼板を打ち抜いて、これ
らを積層した積層磁極鉄心を有している。この積層磁極
鉄心は、内側の磁極部と外側のヨーク部とからなって、
内側の磁極部には絶縁性シートを介してコイルが巻かれ
ている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ロータ
及びステータの直径が小さくなって、モータが小型にな
ると、各磁極部の半径方向の長さが小さくなり、各磁極
部に絶縁性シートを介してコイルを巻くのが極めて困難
となる。また、内側のロータに強力な永久磁石を使用す
ることが、モータを小型化する上で好ましいことではあ
るが、この場合はモータは所謂同期モータとなる。従っ
て、例えば、ステータに流す電流の周波数を制御すれ
ば、この同期モータを回転駆動させることは可能である
が、負荷の状況によって回転数がバラツクと脱調しやす
いという問題がある。本発明はかかる事情に鑑みてなさ
れたもので、ステータの捲線が容易で、より小型化が可
能な小型モータ及びこれを用いた電動加工装置を提供す
ることを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】前記目的に沿う本発明に
係る小型モータは以下の構成となっている。両端を回転
自由に支持された回転軸を中心に備え、周囲には磁極体
が形成されたロータと、該ロータを囲繞して放射状に配
置された複数の磁極部、該複数の磁極部の外側に設けら
れたヨーク部、及び前記それぞれの磁極部に巻かれたコ
イルを有し、前記ロータに対して回転磁界を発生させる
ステータと、これらを収納するケーシングとを有する小
型モータにおいて、前記磁極部を絶縁性部材で構成し、
それぞれの隣り合う磁極部を連結して全体として連結磁
極部とすること、及び前記ヨーク部をリング状の磁性物
で構成することを特徴とする小型モータ。これによっ
て、ステータの磁極部に絶縁性シートを介することなく
コイルを巻くことができるので、より小型化が可能とな
る。
【0005】ここで、本発明の小型モータにおいて、前
記ロータの磁極体には、前記ステータの回転磁界に回転
駆動される永久磁石が使用されていること、及び前記ケ
ーシング内外の何れか一方に、前記ロータの磁極の極性
を検知する磁極センサーが設けられていることとするの
が好ましい。これによって、このステータのコイルの電
流を制御する制御装置にこの磁極センサーの信号を送っ
て、ロータの回転、即ちロータの磁極の転移に的確に対
応した交流をステータのコイルに流すことかできる。そ
して、この磁極センサーは、前記ケーシングの内側に設
けられて、前記ロータの回転軸に取付けられた磁石と、
前記ケーシング内に設けられたホール素子センサーとを
備えることとするのが好ましい。
【0006】また、前記目的に沿う電動加工装置は以下
の構成となっている。両端を回転自由に支持された回転
軸を中心に備え、周囲には磁極体が形成されたロータ
と、該ロータを囲繞して放射状に配置された複数の磁極
部、該複数の磁極部の外側に設けられたヨーク部、及び
前記それぞれの磁極部に巻かれたコイルを有し、前記ロ
ータに対して回転磁界を発生させるステータと、これら
を収納するケーシングと、前記回転軸の先部に設けられ
た工具取付け手段とを有する電動加工装置において、前
記磁極部を絶縁性部材で構成し、それぞれの隣り合う磁
極部を連結して全体として連結磁極部とすること、及び
前記ヨーク部をリング状の磁性物で構成することを特徴
とする電動加工装置。これによって、磁極部の周囲に絶
縁性シートを配置する必要がなくなるので、より小型化
が可能となる。この電動加工装置において、前記ロータ
の磁極体には、前記ステータの回転磁界に回転駆動され
る永久磁石が使用されていること、及び前記ケーシング
内外の何れか一方に、前記ロータの磁極の極性を検知す
る磁極センサーが設けられていること、前記磁極センサ
ーは、前記ロータの回転軸に取付けられた磁石と、前記
ケーシング内に設けられたホール素子センサーを備える
こととするのが好ましい。
【0007】
【発明の実施の形態】続いて、添付した図面を参照しつ
つ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発
明の理解に供する。ここに、図1(A)は本発明の一実
施の形態に係る小型モータを使用した電動加工装置の断
面図、(B)は部分詳細図、図2は同電動加工装置のモ
ータ部分の部分拡大図、図3は同電動加工装置のモータ
部分の断面図、図4はコイル結線の手順図、図5はモー
タ部分の電気配線図、図6は磁極の検出状態と各コイル
の通電状態を示す説明図である。
【0008】図1〜図3に示すように本発明の一実施の
形態に係る小型モータを使用した電動加工装置10は、
ロータ11と、ロータ11を囲繞するステータ12と、
これらを収納するケーシング13と、ロータ11の回転
軸の先部に設けられた工具取付け手段14とを有してい
る。以下、これらについて詳しく説明する。
【0009】前記ロータ11は中央には回転軸15を有
し、その中央部分の外側には図2に示すように、磁極体
としてリング状の永久磁石16が複数個磁極を合わせて
配置されている。即ち、この実施の形態においては、ロ
ータ11に固着された永久磁石16は図3に示すように
所定の半径方向の外側端部がN極となって、その反対側
がS極となっている。また、回転軸15の別位置には磁
極センサー17を構成する永久磁石18が設けられてい
る。この永久磁石18は永久磁石16と位相的には同極
となっている。この回転軸15の一端はハウジング19
に固定されたベアリング20によって支持され、他端は
ハウジング21に固定されたベアリング22に回転自由
に支持されている。ハウジング19、21は鉄製のパイ
プ23の両端に固定されている。なお、ケーシング13
はパイプ23、ハウジング19、21を有して構成され
ている。回転軸15はベアリング22が取付けられてい
る側の直径が永久磁石16、18が取付けられている部
分より大きくなって、十分に強度を有し、先部に取付け
られた工具取付け手段(例えば、チャック)14からの
大きな荷重があっても容易に屈曲しないようになってい
る。
【0010】前記ステータ12は、ロータ11を囲繞し
て放射状に配置された複数の磁極部24を備える連結磁
極部25と、連結磁極部25の外側を囲む磁性物からな
る前記パイプ23の内側に形成されたヨーク部26と
(図2参照)、各磁極部24に巻かれたコイル27とを
有している。隣り合う磁極部24の半径方向の内側端部
はリング状に一体的に連結されて連結磁極部25を構成
している。各磁極部24は半径方向外側にT字状となっ
て、隣り合う磁極部24の中間にコイル空間部28が形
成されている。連結磁極部25は絶縁性材料、例えば、
MCナイロン等の合成樹脂素材からなっている。なお、
磁気特性を向上するために、連結磁極部の内部に絶縁性
を確保できる範囲で磁性体の粉末を混入することもでき
る。この場合、隣り合う磁極部24を連結する部分には
磁性粉末を混入しないようにするのが好ましい。ヨーク
部26は多数のリング状の珪素鋼板が積層されて構成さ
れ、これによって、コイル27からの磁束効率を向上さ
せている。
【0011】前記コイル空間部28には、磁極部24を
中心としてコイル(捲線)27が巻かれている。各コイ
ル27の結線は図4に示すが、最終的には図5に示すよ
うにデルタ結線(又はスター結線)とし、インバータに
よって周波数変換された三相交流をコイル27の群に流
した場合には、回転磁界が発生するようになっている。
なお、図4、図5において、(U1 、X1 )、(U2
2 )、(V1 、Y1 )、(V2 、Y2 )、(Z1 、W
1 )、(Z2 、W2 )は、(U、V、W)相に接続され
る個々のコイルの端子を示し、四角形で囲まれる(A、
B、C)は120度配置された3個のホール素子センサ
ー29を示す。
【0012】従って、小型モータを使用した電動加工装
置10においては、ステータ12の磁極部24がこの実
施の形態においては、磁性物で構成されていないので、
コイル27は空心ということにはなるが、コイル27に
よって発生する回転磁界によって、永久磁石16を用い
たロータ11が十分なトルクで回転した。このような構
造とすることによって、各磁極部24に絶縁シートを介
挿しなくても済み、より小型化が可能であること、コイ
ル27の捲線を外側から行うことができるので捲線作業
が容易であること、隣り合う磁極部24の連結する部材
は磁性材料ではないので、隣り合う磁極部24からの漏
洩磁束の減少を図ることが可能であること等のメリット
がある。
【0013】前記磁極センサー17は、前記した永久磁
石18と前記したような3個のホール素子センサー29
とを有している。ホール素子センサー29は永久磁石1
8の何れか一つの向きに形成された磁極(例えば、N
極)を検知し、この信号を制御装置33(図5参照)に
出力し、制御装置33内のインバータ34を図6に示す
ようにオンオフして、モータの相切替えを確実に行うよ
うになっている。そして、このインバータ34によって
この小型モータの回転速度を自由に変えられるようにな
っている。前記した連結磁極部25及びその外側にある
ヨーク部26はケーシング13に固定されている。ま
た、ホール素子センサー29を搭載した環状基板30
は、円筒状のスリーブ31、32によってその位置が決
定され、軸方向に移動しないようになっている。
【0014】ハウジング19には、前記したコイル27
に接続されるリード線と、前記したホール素子センサー
29からの信号を発生するリード線が挿通する貫通孔が
設けられている。ケーシング13の基部には、補助ケー
シング35が設けられ、これに雄型の接続コンセント3
6が設けられて、リード線(U、V、W)及びホール素
子センサー29からの信号が、前記した制御装置33に
入出力されている。
【0015】従って、この電動加工装置10において
は、制御装置33から所定周波数の3相交流をコイル2
7に流すと、ステータ12の内側に回転磁界が発生し、
ロータ11が回転する。この場合、ロータ11の回転
(磁極の移動)は永久磁石18とホール素子センサー2
9を有する磁極センサー17によって検知されて、図6
に示すように、ロータ11の回転角度に対して、正確に
コイル27の相回転がなされているので、脱調すること
なくロータ11が回転する。
【0016】本発明は前記実施の形態に限定されるもの
ではなく、その寸法や形状を変える場合も本発明は適用
される。また、前記実施の形態においては、2極の小型
同期モータについて説明したが、コイルが巻かれる磁極
部を絶縁性材料によって構成し、その外側に配置された
ヨーク部を磁性材料によって構成するという本発明の要
旨を、その他の同期電動機又は誘導電動機に適用するこ
ともできる。なお、磁極センサー17はケーシング13
の内側に配置されているが、ケーシング13の外側に設
けることも可能である。
【0017】
【発明の効果】請求項1〜3記載の小型モータ及び請求
項4、5記載の電動加工装置においては、磁極部を絶縁
性部材で構成し、それぞれの隣り合う磁極部を連結して
全体として連結磁極部とすること、及びヨーク部をリン
グ状の磁性物で構成したので、積層鉄心とコイルの間に
配置する絶縁シートを省略することができ、これによっ
てより小型のモータ及びこれを利用した電動加工装置を
提供できる。特に、請求項2、3記載の小型モータ及び
請求項5記載の電動加工装置においては、ロータの磁極
体には、ステータの回転磁界に回転駆動される永久磁石
が使用され、更には、ケーシング内外の何れか一方に、
ロータの回転角度を検知する磁極センサーが設けられて
いるので、ロータの回転に応じてステータに通電する電
流を制御でき、これによって、急激な負荷変動があって
も脱調等を起こすことがなく、より確実にモータの回転
を制御できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)は本発明の一実施の形態に係る小型モー
タを利用した電動加工装置の断面図、(B)は部分詳細
図である。
【図2】同電動加工装置のモータ部分の部分拡大図であ
る。
【図3】同電動加工装置のモータ部分の断面図である。
【図4】コイル結線の手順図である。
【図5】モータ部分の電気配線図である。
【図6】磁極の検出状態と各コイルの通電状態を示す説
明図である。
【符号の説明】
10:電動加工装置、11:ロータ、12:ステータ、
13:ケーシング、14:工具取付け手段、15:回転
軸、16:永久磁石、17:磁極センサー、18:永久
磁石、19:ハウジング、20:ベアリング、21:ハ
ウジング、22:ベアリング、23:パイプ、24:磁
極部、25:連結磁極部、26:ヨーク部、27:コイ
ル、28:コイル空間部、29:ホール素子センサー、
30:環状基板、31:スリーブ、32:スリーブ、3
3:制御装置、34:インバータ、35:補助ケーシン
グ、36:接続コンセント

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 両端を回転自由に支持された回転軸を中
    心に備え、周囲には磁極体が形成されたロータと、前記
    ロータを囲繞して放射状に配置された複数の磁極部、該
    複数の磁極部の外側に設けられたヨーク部、及び前記そ
    れぞれの磁極部に巻かれたコイルを有し、前記ロータに
    対して回転磁界を発生させるステータと、これらを収納
    するケーシングとを有する小型モータにおいて、前記磁
    極部を絶縁性部材で構成し、それぞれの隣り合う磁極部
    を連結して全体として連結磁極部とすること、及び前記
    ヨーク部をリング状の磁性物で構成することを特徴とす
    る小型モータ。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の小型モータにおいて、前
    記ロータの磁極体には、前記ステータの回転磁界に回転
    駆動される永久磁石が使用されていること、及び前記ケ
    ーシング内外の何れか一方に、前記ロータの磁極の極性
    を検知する磁極センサーが設けられていることを特徴と
    する小型モータ。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の小型モータにおいて、前
    記磁極センサーは前記ケーシングの内側に設けられて、
    前記ロータの回転軸に取付けられた磁石と、前記ケーシ
    ング内に設けられたホール素子センサーとを備えること
    を特徴とする小型モータ。
  4. 【請求項4】 両端を回転自由に支持された回転軸を中
    心に備え、周囲には磁極体が形成されたロータと、前記
    ロータを囲繞して放射状に配置された複数の磁極部、該
    複数の磁極部の外側に設けられたヨーク部、及び前記そ
    れぞれの磁極部に巻かれたコイルを有し、前記ロータに
    対して回転磁界を発生させるステータと、これらを収納
    するケーシングと、前記回転軸の先部に設けられた工具
    取付け手段とを有する電動加工装置において、前記磁極
    部を絶縁性部材で構成し、それぞれの隣り合う磁極部を
    連結して全体として連結磁極部とすること、及び前記ヨ
    ーク部をリング状の磁性物で構成することを特徴とする
    電動加工装置。
  5. 【請求項5】 請求項4記載の電動加工装置において、
    前記ロータの磁極体には、前記ステータの回転磁界に回
    転駆動される永久磁石が使用されていること、及び前記
    ケーシング内外の何れか一方に、前記ロータの磁極の極
    性を検知する磁極センサーが設けられていること、前記
    磁極センサーは、前記ロータの回転軸に取付けられた磁
    石と、前記ケーシング内に設けられたホール素子センサ
    ーを備えることを特徴とする電動加工装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6766259B2 (en) 2002-07-29 2004-07-20 Baxter International Inc. System and a method for detecting fiber damage in a dialyzer
JP2006050690A (ja) * 2004-07-30 2006-02-16 Ichinomiya Denki:Kk ステータ及びブラシレスモータ

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