JP2009033845A

JP2009033845A - ギャプレスモータ

Info

Publication number: JP2009033845A
Application number: JP2007194278A
Authority: JP
Inventors: Sadayuki Amiya; 貞幸網矢
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-07-26
Filing date: 2007-07-26
Publication date: 2009-02-12

Abstract

【課題】従来のモータは、高速回転で大部分の機械が減速装置を必要としていた。そこで、ギャプレスモータは低速で、トルクが大きく、停止したときにはブレーキモータのように抵抗がある。
【解決手段】本発明のギャプレスモータは、それぞれのスロット（１１）が電気の流れるときだけ電磁石として回転子リング（５）を引き寄る。
回転子リング（５）は、交流の１Ｈｚによって一周のスロット（１１）が順番に引っ付き、固定子コア（１）の外周と、回転子リング（５）の内周の、差の分だけ回転磁界と逆に回転する低速モータで、ベアリングを必要としない。そのため、電流を流さないときは回転さすのに抵抗がある。
【選択図】図１

Description

本発明は、原理としては玩具のフラフープのように、モータのスロットを順番に引っ付けて回る、ギャプレスモータに関するものである。

従来の誘導電動機は、固定子と回転子が干渉しないようにギャップを約０．５ミリとって、固定子が誘導する回転磁界によって回転子が誘導されて回転していた。したがって、６０Ｈｚの場合は２極で毎分３６００回転からすべりを引いた約３３００回転、４極の場合には約１６５０回転回っていた。そのため、大部分の機械は減速装置を使用して、低速回転の物に使用していた。

また、ギャプが無いモータとしては超音波モータがあり、軸と直角のギャプで、固定子に圧電セラミックスを使用して、回転子（ロータリング）に圧力を加えギャプを無いようにして回転するモータがあった。
見城尚志氏、指田年生共著

超音波モータ入門の中で、超音波モータが回る原理が書いてある。その方法はギャプを無くして進行波でロータリングを回す物であるが、それなら従来の誘導電動機で順番に引っ付けていけば、ベアリングを必要としないで、回ると思った。

従来の誘導電動機は、高速回転で大部分が減速装置を必要としていた。そのため、減速装置のエネルギーの消費が多かった。また、そのときの条件でモータの回転数が変わっていた。例えば、電動車で上りと下りでは速度が違っていた。
また、超音波モータは、圧電セラミックスや超音波発生装置など、構造か複雑で高価であった。

そこで、本発明のギャプレスモータは、それぞれのスロット（１１）が電気の流れるときだけ電磁石として回転子リング（５）を引き寄せ、回転子リング（５）は交流の１Ｈｚによって一周スロット（１１）が順番に引っ付き、固定子コア（１）の外周と、回転子リング（５）の内周の、差の分だけ回転磁界とは逆に回転する、低速モータのギャプレスモータを提供するものである。

上記目的を達成するために、本発明のギャプレスモータは、固定子コア（１）にコイル（２）を巻き、ダイオード（３）を介してアース（４）に繋ぐ。
それぞれのスロット（１１）がＮ極、Ｓ極の互い違いで、電気の流れるときだけ電磁石として回転子リング（５）を引き寄る。
回転子リング（５）は、交流の１Ｈｚによって一周のスロット（１１）が順番に引っ付き、固定子コア（１）の外周と、回転子リング（５）の内周の、差の分だけ回転磁界とは逆に回転することで目的を達成した。

請求項２のギャプレスモータは、固定子（６）を外側に、回転子軸（７）を内側に配置したことで、上記と同じく回転子軸（７）が回転する。

請求項３の単相交流のメインコードは、固定子コア（１）のスロット（１１）にコイル（２）を巻き、ダイオード（３）を介してアース（４）に繋ぐ。
反対側のスロット（１１）は、逆に巻いてダイオード（３）も逆に繋ぐ。
コンデンサ（１２）を通ったスロット（１１）はコイル（２）を巻き、ダイオード（３）を介してアース（４）に繋ぎ、反対側のスロット（１１）は、逆に巻いてダイオード（３）も、逆に繋ぐことで互い違いにＳ極、Ｎ極となり、順番に引っ付き回転子リング（５）が回転する。

本発明のギャプレスモータを使用することで、次のような効果がある。
（イ）ギャプレスモータは低速回転が得意なので、従来のように減速する必要がない。
（ロ）ギャプレスモータは性質上振動しているので、回転子軸に捩子を一体化差せると焼け付くことがない。
（ハ）ギャプレスモータはベアリングが不要である。
（ニ）ギャプレスモータは条件によって、回転数が変動することはない。
（ホ）ギャプレスモータは性質上ブレーキモータの変わりをする。

本発明の、ギャプレスモータを三相交流で回すとき、図１で説明すると６個の固定子コア（１）のスロット（１１）にコイル（２）を同じ方向に巻き、６個のダイオード（３）を互い違いの方向に電流が流れるようにしてアース（４）に繋ぐ。
すると、一番上の時計で言えば１２時のスロット（１１）は、Ｓ極で回転子リング（５）を引っ付ける。
次にＷ相のマイナスがピークに達し、２時のスロット（１１）はＮ極で引っ付け、磁力線は１２時のスロット（１１）から回転子リング（５）を伝わり、２時のロットに抜ける。

次に４時のＶ相がピークに達し、Ｓ極が引っ付くと磁力線は４時のスロット（１１）から回転子リング（５）を通り２時のスロット（１１）に抜ける。
したがって、それぞれのスロット（１１）がＮ極、Ｓ極で電気の流れるときだけ電磁石として回転子リング（５）を引き寄せ、回転子リング（５）は交流の１Ｈｚによって一周のスロット（１１）が順番に引っ付き、固定子コア（１）の外周と、回転子リング（５）の内周の、差の分だけ回転磁界と逆に回転する。

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
本発明のギャプレスモータを、図１の配線図で説明する。ギャプレスモータの固定子コア（１）はφ５０で、６個のスロット（１１）を持ち、厚みは１５ミリのスロット（１１）には０．２ミリのコイル（２）を３００回巻き、ダイオード（３）５アンペアの物を繋ぎ、アース（４）を取る。
隣のスロット（１１）は、同じ方向に巻いてダイオード（３）を逆に繋ぐ。
そして、対角に向き合った線を繋ぎ、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に繋ぐ。
回転子リング（５）は、２インチのパイプを２０ミリ切断して内径を５０．２ミリに削り実験してみた。
インバーターで２０Ｈｚ、１２Ｖを流すと順番に引っ付き、カタカタと音を立てて回り、１Ｈｚで約１ミリ回転し、１秒間で２０ミリ動き、約５０度回る。

それでは、回るところを順に説明すると、２図の模式図とグラフはＵ相にプラスの電気が流れたところで、実線で現している。すると、１２時のスロット（１１）が電磁石になったところである。その図の中で大きな文字は電磁石が引っ付いて、小さな文字は作用していないときである。

次に３図のグラフの実線は、Ｗ相のマイナスの電気が流れ、２時のスロット（１１）がＮ極の電磁石になって作用したところである。このときＵ相の１２時のスロット（１１）はグラフを見て分かるとおり、約半分の電流が流れ、Ｖ相の４時のスロット（１１）も約半分の電気が流れ始めているところである。

次に４図のグラフの実線は、Ｖ相のプラスの電気が流れ、４時のＳ極が電磁石になって作用する。このときＷ相の２時のスロット（１１）はグラフを見て分かるとおり、約半分のマイナスの電流が流れ、Ｕ相の６時のスロット（１１）も約半分のマイナスの電気が流れ始めているところである。

次に５図のグラフの実線は、Ｕ相のマイナスの電気が流れ、６時のＮ極が電磁石になって作用する。このときＶ相の４時のスロット（１１）はグラフを見て分かるとおり、約半分のプラスの電流が流れ、Ｗ相の８時のスロット（１１）も約半分のプラスの電気が流れ始めているところである。

次に６図のグラフの実線は、Ｗ相のプラスの電気が流れ、８時のＳ極が電磁石になって作用する。このときＵ相の６時のスロット（１１）はグラフを見て分かるとおり、約半分のマイナスの電流が流れ、Ｖ相の１０時のスロット（１１）も約半分のマイナスの電気が流れ始めているところである。

次に７図のグラフの実線は、Ｖ相のマイナスの電気が流れ、１０時のＮ極が電磁石になって作用する。このときＷ相の８時のスロット（１１）はグラフを見て分かるとおり、約半分のプラスの電流が流れ、Ｕ相の１２時のスロット（１１）も約半分のプラスの電気が流れ始めているところである。
この様な作業を繰り返して、回転子リング（５）は時計と逆の方向に少しずつ回転する。

請求項３の単相交流のメインコードは、固定子コア（１）のスロット（１１）にコイル（２）を巻き、ダイオード（３）を介してアース（４）に繋ぎ、プラス電流が流れたときだけＳ極になる。
次に３時のスロット（１１）は、コンデンサ（１２）を介してスロット（１１）にコイル（２）を巻きダイオード（３）を介してアース（４）に繋ぎ、プラスの電流が流れたときだけＮ極になる。
反対側の６時のスロット（１１）は、メインコードを逆にコイル（２）を巻いて、ダイオード（３）も逆に繋ぎ、マイナスの電流の流れたときだけＳ極になる。
９時のスロット（１１）は、コンデンサ（１２）を通ったスロット（１１）はコイル（２）を逆に巻き、ダイオード（３）を介してアース（４）に繋ぎ、マイナスの電流が流れたときだけＮ極になる。
この様な作業を繰り返して、回転子リング（５）は回転する。

本発明のギャプレスモータをシルバーカーの電動車に使用した場合は図９のように、低速で回転し、下り坂も速度が一定に保てる。それには、インバータが必要だが、その代わりに差動装置が不要で、減速装置も不要である。
本発明のギャプレスモータをクレーンなどに使用すれば、減速装置の必要がないのでブレーキが掛かり滑り落ちにくい、ブレーキモータの変わりをする。
請求項２のギャプレスモータを、捩子を使用した送り装置にすれば、図１０のように低速回転で振動している。精密に言えば、振動で相手のナットが空中に浮かんだ状態になるので、焼き付き難い。

図は、本発明の配線図と模式図である。図は、図１の状態の模式図と三相電源を現したグラフである。図は、２時のロットに電気が流れた状態の模式図とグラフである。図は、４時のロットに電気が流れた状態の模式図とグラフである。図は、６時のロットに電気が流れた状態の模式図とグラフである。図は、８時のロットに電気が流れた状態の模式図とグラフである。図は、１０時のロットに電気が流れた状態の模式図とグラフである。図は、請求項２の外側固定子を使った模式図である。図は、電動車にギャプレスモータを使用した斜視図である。請求項２のギャプレスモータは送り装置の斜視図である。請求項３の、単相のギャプレスモータで配線図と模式図である。

符号の説明

１固定子コア２コイル
３ダイオード４アース
５回転子リング６固定子
７回転子軸８電動車
９タイヤ１０捩子
１１スロット１２コンデンサ

Claims

固定子コア（１）のスロット（１１）にコイル（２）を巻き、ダイオード（３）を互い違いに介してアース（４）に繋ぐ。
それぞれのスロット（１１）が、Ｎ極、Ｓ極で、電気の流れるときだけ電磁石として回転子リング（５）を引き寄せる。
回転子リング（５）は、交流の１Ｈｚによって一周のスロット（１１）が引っ付き、固定子コア（１）の外周と、回転子リング（５）の内周の差の分だけ、回転磁界とは逆に回転することを特徴とするギャプレスモータ。
固定子（６）が外側で、中の回転子軸（７）を回すことを特徴とする請求項１のギャプレスモータ。
単相交流のメインコードは、固定子コア（１）のスロット（１１）にコイル（２）を巻き、ダイオード（３）を介してアース（４）に繋ぐ。
反対側のスロット（１１）は、逆に巻いてダイオード（３）も逆に繋ぐ。
コンデンサ（１２）を通ったスロット（１１）はコイル（２）を巻き、ダイオード（３）を介してアース（４）に繋で、メインの逆の極を作る。また、反対側のスロット（１１）は、逆に巻いてダイオード（３）も、逆にアース（４）に繋いでメインの逆の極を作ることを特徴とする請求項１のギャプレスモータ。