JP2939828B2 - モータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はインダクタンス形同期電動機として知ら
れ、小型機器を駆動するためのモータに関する。

〔従来の技術〕

従来のこの種のモータは、第７図に示されるように、
それぞれ単一のステータ室54およびロータ55からなり、
回転出力はそのロータ55の軸から直接に取り出されてい
た。

〔発明が解決しようとする課題〕 この従来のモータでは、ステータコイルの電圧が高く
なってステータ磁極の磁束密度が過大になると、トルク
が増しこれに対応するロータの慣性回転によってロータ
の位相が同期位相より進みがちとなり乱調現象を生じる
という問題点があった。またステータの交番磁束密度の
ピーク値において例えばステータのＮ極にロータのＳ極
が正対峠することがあると、ロータとステータとが吸引
膠着状態となりいわゆるデッドポイントが発生すると言
う欠点もあった。

本願発明は上記従来技術の問題点（技術的課題）を解
決する為になされたもので、ステータコイルの電圧が過
大になっても位相進みによる乱調現象が生じることな
く、またデッドポイントの発生を防止することが出来る
ようにした円滑回転可能なモータを提供することを目的
としている。

〔課題を解決する為の手段〕

上記目的を達成する為に、本願発明におけるモータ
は、それぞれのステータ基材から立ち上げられ双円型曲
線に沿って間隔をもって配列された複数の磁極をそれぞ
れに備える第一のステータおよび第二のステータと、上
記第一のステータの磁極を一方の極性に、上記第二のス
テータの磁極を他方の極性にそれぞれ励磁するように構
成されたコイルと、極性が交互に配列されるように着磁
された永久磁石からなる２個で一対のロータと、上記一
対のロータを連動回転自在に連結する連動用の歯車とか
らなり、上記第一および第二のステータの磁極が相互の
間隔に入り込んで配列されこれらの磁極によって２室で
一対のステータ室が形成されるよう上記第一および第二
のステータを重ね合わせ、上記一対のステータ室には上
記一対のロータをそれぞれ回転自在に装着し、上記一対
のロータの近接対向部においては、上記磁極が介在しな
いように磁極を欠如させて上記近接対向部が直接に磁気
相互作用をなしうるようにし、しかも、上記近接対向部
の両隣は同一の極性を示す磁性が配置され、さらに上記
コイルを上記一対のステータ室の周囲に配設したもので
ある。

〔作用〕

磁極の交番磁束密度が零の場合には、ロータの近接対
向部では一方のロータの一つのＮ極およびＳ極は他方の
ロータの一つのＳ極およびＮ極に対向し両ロータは吸引
状態となり、ロータの回転に制動作用を及ぼす。磁極に
はロータのNS極の隣接部が対向する。磁極の磁束密度が
ピーク値に近づくにつれて磁極とロータとの相互作用に
よって、両方ロータは同一方向、例えば時計方向に回転
する。近接対向部では、両ロータの同極例えばSS極が近
接して反発力が働き、両ロータの回転にやはり制動作用
を及ぼす。磁極の磁束密度がピーク値に達すると、近接
対向部ではロータのSS極が正対峠し、またステータとロ
ータとはそれぞれの異極が正対峠する状態となる。両ロ
ータは慣性回転によって同一の向きに回転を続ける。磁
極の磁束密度がピーク値を過ぎると、近接対向部のロー
タのSS極は離れ始めそれらに働く反発力はロータの回転
に加速作用を及ぼす。

〔実施例〕

以下本願の実施例を示す図面について説明する。第１
図ないし第４図に示されるモータＭおいて、１はSECCあ
るいSPCC等の電磁軟鉄板で形成される有底状の第一のス
テータで、基材２と、それから切り起こすことによって
たち上げられ双円型曲線（２個の円を同一平面に並べて
出来る曲線）に沿って間隔をもって配列された複数の磁
極３と周壁２′とを備える。４、５は一対のロータ軸
で、第一のステータ１の基板２においてそれぞれ上記双
円型曲線の各円の中心にカシメ固定によって垂直に植設
されている。なお６、６はモータＭを他物に装着するた
めの取付部、７は端子台挿入の為の凹部、８はカシメ用
凹部である。

次に９は樹脂で形成したコイルボビンで、その中央部
には双円型の中空部10、10′を有する。11はコイルボビ
ン９に巻回されたコイル、12、12は端子であり、コイル
ボビン９に固定された端子台13に止着されコイル11に接
続されている。14はコイルボビン９の上面に取り付けら
れた逆転防止用のストッパ、15はコイルボビン９と一体
に形成された出力軸用の軸受である。コイルボビン９は
第一のステータ１に嵌め込まれ、磁極３およびロータ軸
４、５は中空部10に位置し、端子台13は端子台挿入用凹
部７から外部へ突出している。

次に16は第一のステータ１と同じ材質からなる第二の
ステータで、基材17から切り起こすことによりたち下げ
られ双円型曲線に沿って間隔をもって配列された複数の
磁極18を備える。19は磁極18が配列されている双円型曲
線に沿って設けられた開口部、20は軸受15を挿通するた
めの透孔である。21、22、23、24は第二のステータ16に
カシメ固定により垂直に植設された歯車軸、25、25は基
材17から切り起こすことによりたち上げられ先端が上方
を向くように形成された当接片、26、26は当接片25、25
の上端に一体に形成されたステータ蓋43を固定する為の
カシメ片である。第一のステータ１および第二のステー
タ16は、間にコイルボビン９を挟んで、重ね合わされ、
多くの磁極３、18が相互の間隔に入り込んで配列され
る。この結果、中空部10、10′の中に配列された磁極
３、18により２室が一対のステータ室27、28が区画形成
される。またコイル11に交流が通電されるときには、周
知のように（例えば実公昭63−30227号公報に開示され
ているように）、磁極３は一方の極性に磁極18は他方の
極性に相互に励磁されるように構成されている。29、30
はそれぞれにピニオン31、32およびピニオン31、32と一
体形成の係合突子33、34を具備する２個一対のロータ
で、それぞれロータ軸４、５、に回転自在に取り付けら
れてステータ室27、28内に装着されている。これらのロ
ータ29、30は、第３図に見られるように、極性が円周方
向に交互に配列されるように着磁され全体で磁極の数に
対応させて８極にした永久磁石から構成されている。ま
た第３図において明らかなように、ロータ29、30の近接
対向部の間10aには磁極３あるいは18が介在しないよう
に磁極３、18の各１個が欠如されて配列され、上記近接
対向部が直接に磁気相互作用をなしうるように構成され
ている。35は２個のロータ29、30を連動させる為の１つ
の歯車である（複数を噛合わさせて構成してもよい）。
36、37、38は、二番歯車、三番歯車、四番歯車であり、
それぞれ歯車軸21、22、23、24に噛み合い回転自在に取
り付けられている。第４図の符号39、40は上記連動用の
一番歯車35のボス部と摩擦係合するように形成された回
転規制体で、周知技術（例えば実公昭53−53046号公報
に開示されている周知技術）のように、回転規制体39、
40、係合突子33、34およびストッパ14はその連係作動に
よってロータ29、30の回転の向きを一方の向き、例えば
時計回転の向に規制するように構成されている。一番歯
車35はピニオン31および32に噛み合わされ、同じ向きに
回転するロータ29、30の回転を二番歯車36以降に伝達で
きるように構成されている。これらの歯車列35〜38から
なる歯車機構は、周知のギヤードモータ（例えば実開昭
63−33359号公報に開示されているギヤードモータ）に
おけるものと同様に出力軸41に出力できるように構成さ
れている。42は出力軸41に取り付けられ四番歯車38に噛
み合わされている出力歯車である。出力軸41の下端は軸
受15に回転自在に支承されている。

次に43はステータ用基材２と同様な電磁鉄板あるいは
プラスチックからなるステータ蓋であって、45はカシメ
凹部、46はカシメ片である。47、48はロータ軸４、５の
ための軸孔、49、50、51、52は歯車軸21〜24の軸孔、53
は出力軸41のための出力孔である。カシメ凹部45には第
二のステータのカシメ片26がカシメ固定により一体化さ
れ、カシメ片46はカシメ凹部８に同様に一体化される。
これにより第一、第二のステータ１、16、コイルボビン
９、ステータ蓋43が一体化される。ロータ軸４、５、歯
車軸21〜24の上端は軸孔47〜52に回転自在に軸支されて
いる。

上記構成のものにあっては、端子12、12から一定周波
数の交番電流が通電される。第５−１図に示されるよう
に、交番電流が零値をとり磁極の交番磁束密度が零値ａ
である場合には、磁極３、あるいは18により隔てられて
いないロータ29、30の近接対向部（符号10aに対向する
部分）では、ロータ29、30は直接に磁気相互作用を及ぼ
し合い、一方のロータ29の一つのＮ極およびＳ極は他方
のロータ30の一つのＳ極およびＮ極に対向し両ロータは
吸引状態となる。従って、ロータ29、30のこの相互作用
はロータ29、30の回転に制動作用を及ぼす。磁極３、18
にはロータ29、30のその他のNS極の隣接部が対向する。
次に第５−２図に示されるように、磁極３、18の交番磁
束密度がピーク値に近づくにつれて値ｂを取るようにな
ると磁極３、18とロータ29、30との相互作用によって、
両ロータ29、30は前記係合突止33、34、回転規制体39、
40およびストッパ14の作用によって定まる時計回転の向
きに回転する。近接対向部では、両ロータ29、30の同極
Ｓ、Ｓ極が近接して反発力が働き、両ロータ29、30の回
転にやはり制動作用が及ぼされる。第５−３図に示され
るように、磁極の磁束密度がピーク値ｃに達すると、近
接対向部ではロータのＳ、Ｓ極が正対峠し、また第一、
第二のステータ１、16とロータ29、30とはそれぞれの磁
極の異極が正対峠する状態となる。両ロータ29、30は慣
性回転によって時計回転の向きに回転を続ける。さらに
第５−４図に示されるように、磁極の磁束密度がピーク
値を過ぎた値ｄを取ると、近接対向部のロータ29、30の
Ｓ、Ｓ極は離れ始め、それらに働く反発力はロータ29、
30の時計回転の向きの回転に加速作用を及ぼす。第５−
５図に示されるように、磁極の磁束密度が再び零値ｅを
取ると、近接対向するロータ29、30の磁極の極性は入れ
替わっているが、ロータ29、30の磁気相互作用による力
は第５−１図に示されるものと同一となる。以下磁極の
磁束密度が負の半波の値を取るにつれて第５−２〜第５
−４図に関して説明したような制動作用および加速作用
がロータ29、30の回転に加わる。このようにして停止す
ることなくまた逆転することもなく同一方向に継続回転
するロータ29、30の回転力は一番歯車35に伝達され、二
番〜四番歯車36〜38および出力歯車42を介して出力軸41
に取り出される。

第６図に示される異なる実施例において、前記実施例
におけるもの同一の部材番号は機能上同一と考えられる
部材を示し、付記のｅは異なる実施例を意味する。ロー
タ29e、30eは極性が円周方向に交互に配列されぞれぞれ
12極を有するように着磁された永久磁石からなる一対の
ロータである。これに対応して、磁極3e、18eはそれぞ
れ12個となるべき所、ロータ29e、30eの近接対向部にお
いて各一個欠如されている。交互に配列された磁極3e、
18eの11個の組合せによりステータ室27e、28eがそれぞ
れ区画形成される。この実施例の作用は前記実施例のも
のと同じである。

〔発明の効果〕

以上のように本願発明にあっては、コイル11へ交番電
流を通電することにより永久磁石から構成されているロ
ータ29、30に回転力を付与させ、その出力を連動用の歯
車35を介して外部へ取り出すことが出来る。

またコイル11に印加される電圧が設計値よりも高くな
って従来のモータにおいては同期速度以上の回転が生じ
るような状態になっても、磁極３、18を欠如させている
両ロータ29、30の近接対向部のおいて両ロータ29、30の
間に働く吸引力あるいは反発力が両ロータ29、30の回転
に制動作用あるいは加速作用を交互に及ぼすので、ロー
タの位相進みによる乱調を防止し円滑な回転を可能にす
ると言う効果がある。

さらに磁極の磁束密度がピーク値を取る時には両ロー
タ29、30の近接対向部において同極が対向して反発力が
生じ、これがロータの慣性回転の向きにロータ29、30を
さらに継続回転するように働くので、いわゆるデッドポ
インｔの発生を防止できると言う特長もある。

【図面の簡単な説明】

図面は本願の実施例を示すもので、第１図は一部破断の
モータの斜視図、第２図は第１図のモータの分解要部斜
視図、第３図は一対のロータおよび連動用歯車の平面
図、第４図は第１図におけるIV−IV断面図、第５−１〜
第５−５図は一対のロータの磁気相互作用を説明するた
めのサインカーブ付の平面図、第６図は異なる実施例に
おける一対のロータおよびステータ磁極の平面図、第７
図は従来のモータにおけるロータおよびステータ磁極の
平面図。 ２、17……ステータ用の基材、３、18……磁極、１……
第一のステータ、16……第二のステータ、11……コイ
ル、29、30……ロータ、35……連動歯車、27、28……ス
テータ室。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】それぞれのステータ基材から立ち上げられ
   双円型曲線に沿って間隔をもって配列された複数の磁極
   をそれぞれに備える第一のステータおよび第二のステー
   タと、上記第一のステータの磁極を一方の極性に、上記
   第二のステータの磁極を他方の極性にそれぞれ励磁する
   ように構成されたコイルと、極性が交互に配列されるよ
   うに着磁された永久磁石からなる２個で一対のロータ
   と、上記一対のロータを連動回転自在に連結する連動用
   の歯車とからなり、上記第一および第二のステータの磁
   極が相互の間隔に入り込んで配列されこれらの磁極によ
   って２室で一対のステータ室が形成されるよう上記第一
   および第二のステータを重ね合わせ、上記一対のステー
   タ室には上記一対のロータをそれぞれ回転自在に装着
   し、上記一対のロータの近接対向部においては、上記磁
   極が介在しないように磁極を欠如させて上記近接対向部
   が直接に磁気相互作用をなしうるようにし、しかも、上
   記近接対向部の両隣は同一の極性を示す磁性が配置さ
   れ、さらに上記コイルを上記一対のステータ室の周囲に
   配設していることを特徴とするモータ。