JP2009165255A

JP2009165255A - ギャプレス誘導電動機

Info

Publication number: JP2009165255A
Application number: JP2008000050A
Authority: JP
Inventors: Sadayuki Amiya; 貞幸網矢
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-01-04
Filing date: 2008-01-04
Publication date: 2009-07-23

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、ギャプレス誘導電動機は低速で、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誘導電動機は、２極の誘導電動機の固定子（１）をそのまま使い、回転子（２）は表面をＮ極にした場合、この中に入れることで、固定子（１）のコイル（５）に電気の流れると電磁石として回転子（２）を引き寄せ、反対側のスロットは反発して、回転子（２）は交流の１Ｈｚによって一周の極が順番に引っ付き、回転子（２）の外周と、固定子（１）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。
【選択図】図１

Description

本発明は、原理としては玩具フラフープのように回るもので、市販されている２極の誘導電動機の固定子に、永久磁石で回転子を作ったギャプレス誘導電動機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。
実公平５−０３７６６１特許２５３３３１９特開平５−０２２９２２見城尚志氏、指田年生共著

特許文献１の可変空隙モータはギャプが無く、自転力と公転力を取り出せる物であった。特許文献２の低速高トルクモータは、減速歯車等の減速機が不要で、低騒音の高トルクを得る物があった。特許文献３の偏心回転ロータ可変リラクタンス型モータは、歯車を使い信頼性の高い高トルクを出すものがあった。非特許文献１の超音波モータは、その本の中で、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回る、永久磁石を使った回転子で動力を取れると思った。

従来のモータは、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、構造か複雑で高価だった。

そこで、本発明のギャプレス誘導電動機は、市販されている２極の誘導電動機の固定子（１）を使い、回転子（２）は表面をＮ極の１極にした場合、交流の１Ｈｚによって一周スロットが順番に引っ付き、回転子（２）の外周と、固定子（１）の内周の、差の分だけ回転磁界とは逆に回転する、低速が得意なギャプレス誘導電動機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誘導電動機は、２極の誘導電動機の固定子（１）と、回転子（２）は外側をＮ極の１極にして内側をＳ極にしている。固定子（１）は誘導する回転磁界で、回転子（２）は引き寄せられ、その反対面のスロットは、逆にコイル（５）を巻くので反発している。そして、交流の１Ｈｚによって一周の回転磁界が引っ付き、固定子（１）の内周と、回転子（２）の外周の、差の分だけ、回転磁界の回る方向とは逆に回転することで目的を達成した。

請求項２のギャプレス誘導電動機は、回転子リング（３）を外側に内側固定子（８）を内側に配置したことでアウターローターモータになり、上記と同じく回転する。

請求項３のギャプレス誘導電動機は、２極の誘導電動機の、固定子（１ａ）と固定子（１ｂ）の２個を直列に並べ、片方の固定子（１ｂ）を１８０度回転してケーシング（７）に取り付ける。
その中に、回転子（２ａ）を挿入して、固定子（１ａ）にあたる所はＮ極にし、固定子（１ｂ）にあたる所はＳ極にすることで、同じ方向に回転磁界を回す。

本発明のギャプレス誘導電動機を使用することで、次のような効果がある。
（イ）本発明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）本発明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）本発明はベアリングが不要である。
（ニ）本発明は条件によって、回転数が変動することはない。
（ホ）本発明は、性質上ブレーキモータの変わりをする。
（ヘ）従来はギャプでエネルギーの消費をしていたが、本発明はギャプが無いのでエネルギーの無駄を無くせる。
（ト）回転子に永久磁石を使用しているので、同期電動機と同様の高い効率が期待できる。

以下、発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して説明する。
本発明の、ギャプレス誘導電動機を三相交流で回すときを、図１は断面図で、図２は軸方向に切った断面図で説明すると、固定子（１）は市販されている誘導電動機である。回転子（２）は、外側をＮ極にして、固定子（１）の中に挿入する。
そして、コイル（５）に電流を流すと、固定子（１）の誘導する回転磁界の影響を受けて、Ｓ極になっている回転磁界はＮ極の回転子（２）を引っ付いて回転する。
また、それの対角になっているスロットは、Ｎ極になっているので、反発して接しない。

そのような作業を繰り返して、回転子（２）は交流の１Ｈｚによって一周の固定子（１）が順番に引っ付き、回転子（２）の外周と固定子（１）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誘導電動機を、４００Ｗの誘導電動機の固定子（１）を利用して試作してみた。回転子（２）は直径６０ミリで、３個の瓦型磁石を外側がＮ極になるように無理やり接着剤で固定し、ギャプを０．１ミリとって６０．１ミリの固定子（１）の内径である。
図３の模式図で説明すると、Ｎ極の永久磁石でできている回転子（２）は、６時の方向にあるＵ´相はＳ極で引っ付くところを磁力線が現している。一方、１２時のＵ相はＮ極で、反発しているところを磁力線が現している。
なお、図面では分かり易くするためにギャプを広く書いてあるが、実際は０．１ミリで、１Ｈｚで約０．３ミリ回転し、６０Ｈｚで１秒間に１８ミリ動き、約１０分の１回転回る。したがって、このモータは６０Ｈｚで毎分６回転する低速モータである。
このギャプレス誘導電動機に交流を流すと、回転子（２）は、０．１ミリの振動をしながら回転する。

図４の模式図は、請求項２のギャプレス誘導電動機で、回転子リング（３）は内側をＮ極に、外側をＳ極にした回転子を外側に、内側固定子（８）を内側に配置したことでアウターローターモータになり、上記と同じく回転する。

図５は、軸方向に切断した断面図で、請求項３の２極の誘導電動機である。市販の２極の誘導電動機を固定子だけ使用して、固定子（１ａ）と固定子（１ｂ）の２個を直列に並べ、片方の固定子（１ｂ）を１８０度回転してケーシング（７）に取り付ける。
その中に、回転子（２ａ）を挿入して、固定子（１ａ）にあたる所はＮ極にすると、固定子（１ｂ）にあたる所はＳ極にするギャプレス誘導電動機を２個直列に並べると、回転子（２ａ）の制作が、回転子（２）のとき内側にＳ極を作らないといけなかったが、Ｓ極を横に並べることができるので、Ｓ極を内側に逃がすのよりは簡単である。

本発明のギャプレス誘導電動機を、捩子を使用した送り装置にすれば、図６のように低速回転で振動している。精密に言えば、振動で空中に浮かんだ状態になるので焼き付き難い。

請求項２のギャプレス誘導電動機を、シルバーカーの電動車に使用した場合は図７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、インバータが要るが、その代わりに作動装置が不要で、減速装置も不要である。また、ベアリングが不要で、止まったときにブレーキモータの変わりをする。

請求項２のギャプレス誘導電動機をクレーンなどに使用すれば、減速装置の必要がないし、電源を切ったときも永久磁石は引っ付いているためブレーキが掛かり滑り落ち難い、ブレーキモータの変わりをする。

また、ギャプレス誘導電動機をロボットの関節に使用すれば、低速回転が得意なので減速機の要らない関節ができる。

図は、本発明の断面図である。図は、軸方向に切った断面図である。図は、模式図である。図は、請求項２の断面図である。図は、請求項３の軸方向に切った断面図である。図は、捩子を使った送り装置の斜視図である。図は、電動車の斜視図である。

符号の説明

１固定子１ａ固定子１ｂ固定子
２回転子２ａ回転子
３回転子リング４軸５コイル
６固定子鉄心７ケーシング８内側固定子
９捩子１０タイヤ１１電動車

Claims

市販されている２極の誘導電動機の固定子（１）と、回転子（２）は外側の表面を、永久磁石のＮ極の１極にした場合、固定子（１）の誘導する回転磁界で回転子（２）はＳ極に引き寄せられ、交流の１Ｈｚによって一周の回転磁界が順番に引っ付く。
また、反対側の極は、コイル（５）を逆に巻いているためＮ極で反発し、固定子（１）の内周と、回転子（２）の外周の、差の分だけ、回転磁界とは逆に回転する。
したがって、この回転子（２）には回転を滑らかにするベアリングを使用しないことを特徴とするギャプレス誘導電動機。
内側固定子（８）が内側で固定されており、外側に永久磁石を使用して回転子リング（３）の内側をＮ極にした場合、外側をＳ極にして回転磁界で誘導すると、回転子リング（３）が回ることを特徴とする請求項１のギャプレス誘導電動機。
２極の誘導電動機の、固定子（１ａ）と固定子（１ｂ）の２個を直列に並べ、片方の固定子（１ｂ）を１８０度回転してケーシング（７）に取り付ける。
その中に、回転子（２ａ）を挿入して、固定子（１ａ）にあたる所はＮ極にし、固定子（１ｂ）にあたる所はＳ極にする、請求項１のギャプレス誘導電動機を２個直列に並べたことを特徴とするギャプレス誘導電動機。