JP4014336B2 - 2-axis synchronous reversing drive motor - Google Patents
2-axis synchronous reversing drive motor Download PDFInfo
- Publication number
- JP4014336B2 JP4014336B2 JP20339099A JP20339099A JP4014336B2 JP 4014336 B2 JP4014336 B2 JP 4014336B2 JP 20339099 A JP20339099 A JP 20339099A JP 20339099 A JP20339099 A JP 20339099A JP 4014336 B2 JP4014336 B2 JP 4014336B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- armature
- rotors
- rotor
- motor
- axis synchronous
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Classifications
-
- 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
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。
【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。
【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。
【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。
【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に対して、左右の各ロータを駆動する電機子の配置は対称であり、かつ、前記対称線に対して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配置されて一つのモータを形成し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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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12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〜a6)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。
【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→V2→W2と送られ、最後にW2→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・U1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W2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。
【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δ0>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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【図11】図10のAA断面を示す図である。
【符号の説明】
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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a two-axis synchronous inversion drive motor, and more particularly to a drive motor for a rotating device that requires two axes to be simultaneously inverted and rotated, such as a two-axis gear pump, a roots blower, and a screw compressor.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a drive motor of a device that needs to reverse two axes at the same time is generally driven by one axis, and the two axes are driven synchronously and inverted by a gear.
However, Japanese Patent Laid-Open No. 4-178143 has proposed a drive motor that simultaneously inverts two axes. This type of motor has two rotors with permanent magnets arranged on the outer periphery so that the outer peripheral surfaces are in contact with each other or close to each other, and the different magnetic pole surfaces of each rotor are attracted to each other to form a magnetic coupling. Then, an armature is arranged on the outer periphery of each rotor with a predetermined gap, and the rotor is reversed and rotated by a space moving magnetic field of the armature. According to this type of drive motor, the two axes can be directly driven synchronously and inverted without using a gear. Further, since no gear is required, the two axes can be driven synchronously and reversely without having a mechanical connection between the two rotors.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the motor of the above system, a rotating space moving magnetic field that generates a magnetic force based on the energization current is formed in the armature, and a magnetic coupling force acts between the rotors. The strength of the rotational drive magnetic field is not necessarily constant due to the non-uniformity of the windings and the non-uniformity of the magnetization of the permanent magnet provided around the rotor, and the uniform rotational force acting between the two rotors It is difficult to produce. For this reason, when two rotors are arranged in a non-contact manner, unbalanced loads are applied in the radial direction to the respective rotors and bearings that support the rotors. Therefore, in the motor disclosed in the above publication, a load force that is not necessarily uniform is applied, and it is not easy to synchronously reverse the two axes at high speed rotation stably.
[0004]
The present invention has been made in view of the problems of the related art, and an object thereof is to provide a two-axis synchronous inversion drive motor capable of stably synchronizing and reversing two rotors with a predetermined gap. .
[0005]
[Means for Solving the Problems]
2-axis synchronous inversion driving motor of the present invention, the permanent magnet parallel axially supported keeping the two rotors of Jo Tokoro gap was provided around the armature arranged with a predetermined gap to the outer periphery of each rotor In addition, in the armature non-arranged portion where the rotors are opposed to each other, the magnetic pole surfaces of the rotors are made to face each other to form a magnetic coupling, and each rotor is phase-inverted by the space moving magnetic field of the armatures the two-shaft synchronous inversion driving motor for rotating with respect to the line of symmetry perpendicular to the line connecting the center lines of the two axes, the arrangement of the armature for driving the right and left rotor is symmetrical, and the line of symmetry The armature windings at symmetrical positions are wound around the armature core so that they have the same phase and different magnetic poles, and the armature core is disposed on the inner periphery of the stator yoke. characterized in that the formation of the One of the motor.
[0006]
As an arrangement of armatures, armatures that are concentrated in salient poles that are in-phase and opposite in polarity are symmetrically arranged on the inner circumference of a common stator yoke and wired as a single motor. By doing so, it can be efficiently driven by the same drive device as one normal three-phase brushless DC motor. With the motor configuration of the present invention described above, the magnetic coupling force is strengthened by energization conversely without interfering with the magnetic field of the magnetic coupling formed by the rotors during energization, generating torque ripple, vibration, etc. Thus, the rotor can be smoothly rotated.
[0007]
The gap distance δ 0 between the outer circumferences of the two rotors is preferably 1 to 3 times the gap distance δ 1 between the outer circumference of the rotor and the inner circumference of the armature. Thereby, the arrangement of the armature and the rotor in which the magnetic coupling force and the space moving magnetic field are balanced can be achieved, and the efficiency can be increased. Further, since the predetermined gap distance is provided between the rotors, the load on the bearing can be reduced, and the torque ripple due to the deviation of the magnetized waveform between the rotors can be reduced.
[0008]
The inner peripheral surface of the armature is integrally molded with a nonmagnetic insulating material, and the gap distance δ 2 between the outer circumferences of the rotors and the molding material is set to the gap distance δ 0 between the outer circumferences of the two rotors. It is preferable that δ 0 > 2δ 2 and the two rotors face each other with the molding material interposed therebetween.
[0009]
The stator is molded integrally with resin, rubber, etc., and the rotor of the molding material is formed between the two rotors so that the rotors do not collide with each other. Can be prevented.
[0010]
In addition, in a non-armored portion where the rotors are formed to face each other, a through hole may be provided in the axial direction of each rotor to provide a fluid passage.
[0011]
Thereby, it is possible to effectively use two dead spaces that inevitably occur in the non-arranged portion of the armature where the rotors face each other. For example, by using it as a fluid passage for suction and discharge of a biaxial positive displacement pump, it is possible to obtain an extremely simple and inexpensive biaxial positive displacement pump motor with an electromechanical integrated structure by also combining cooling of the motor. it can.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0013]
FIG. 1 shows the structure of a two-axis synchronous inversion drive motor according to a first embodiment of the present invention. The two rotors are circumferentially arranged so that magnetic flux is generated in the radial direction at equal intervals symmetrically about the permanent magnet. That is, in this embodiment, the number of pole pairs of the permanent magnets of the two rotors is 3, and six poles of S, N, S, N, S, N are provided around each rotor.
[0014]
A
[0015]
In FIG. 1, two rotors are arranged with a predetermined inter-axis distance l, and each rotor surrounds a
[0016]
It is impractical to arrange the two rotors so that the permanent magnets of each rotor are in contact or in close proximity. Since machining of permanent magnets is not common, the dimensional accuracy around each rotor is generally not good. If contacted or brought close to each other in this state, the permanent magnets will cause partial friction, and the magnets are likely to be worn or cracked. . Even if a slight clearance is provided, the bearing is subjected to a load due to the strong suction force acting between the rotors, and the life of the bearing is shortened. Also, the magnetizing waveform of the rotor with two permanent magnets is not completely uniform in reality, and torque ripple occurs when the deviation of the magnetizing waveform between the two magnets is synchronously reversed as a magnetic coupling. This torque ripple also makes it easy to step out or vibrate when driven as a motor.
[0017]
Conversely, if the clearance between the two rotors is too large, the magnetic coupling force will decrease. Practically, when the gap distance between the inner circumference of the armature and the outer circumference of the rotor is δ 1 , and the gap distance between the outer circumferences of the two rotors is δ 0 , if δ 0 ≈ (1-3) δ 1 The attractive force between the two magnets and the attractive force between each rotor and the armature are substantially canceled, and the magnetic coupling force is sufficiently large and the torque ripple is small and practical.
[0018]
In the motor shown in FIG. 1, the two-pole rotor magnet used for the magnetic coupling is in contrast to the remaining four-pole rotor magnet, and each of the six-pole armatures has the same shape. A core is composed of a
[0019]
The drive of the motor shown in FIG. 1 is performed in accordance with the rotor magnetic pole position as shown in the current flow (a1 to a6) of the windings and the rotation of the rotor (b1 to b6) in FIGS. By repeating the switching, each rotor can be reversed in the direction of the arrow by the space moving magnetic field generated by the armature, and the rotation can be continued. The energization method shown in FIGS. 3 to 8 (a1 to a6) is exactly the same as the energization method of a normal brushless DC motor. Similarly, a method of detecting the rotor magnetic pole position can use a Hall element or the like, or a method using the back electromotive voltage of each phase.
[0020]
In addition, by arranging the same phase in the same phase as the armature of this motor and in the opposite polarity, the U 1 and U 1 ′ and W 2 and W 2 ′ phases where the rotors face each other are energized. Therefore, the magnetic coupling force between the two rotors can be further strengthened by energization by energizing the magnetic poles together through the
[0021]
By the way, as described in the above prior art, if one motor, that is, “two complete motors” is formed for each rotor, for example, U 1 → V in the rotation direction in FIG. Generally, it is considered that a winding is required to return to W 2 → U 1 in the order of 1 → W 1 → U 2 → V 2 → W 2 . However, in the armature layout of the motor of the present invention, since W 2 · U 1 always has a discontinuous shape, if there is a winding for returning to W 2 → U 1 , the rotors are opposed to each other by suction. Thus, the magnetic field performing the magnetic coupling action interferes with the magnetic field generated by the winding W 2 → U 1 , and torque ripple and vibration are generated. The present invention solves this magnetic field interference problem. That is, in the present invention, each armature winding is saliently concentrated on the armature, and there is no winding for returning to W 2 → U 1 , W 2 ′ → U 1 ′. Even if the W 2 phase, U 1 phase, and W 2 'phase and U 1 ' phase are independent of each other, the adjacent U 1 phase and U 1 'phase and W 2 phase and W 2 ' phase must be different due to current flow. Since it is a magnetic pole, the magnetic path is closed through the magnetic path of the stator magnet and the rotor magnet that is attracted and opposed, so that windings returning to W 2 → U 1 , W 2 ′ → U 1 ′ are unnecessary. In addition, the magnetic field in which the rotors are attracted to face each other and perform a magnetic coupling action is rather strengthened without being interfered by energization.
[0022]
In addition, the number of rotor magnetic poles, the number of armatures, and the combination shown in this embodiment can be considered in other ways, for example, the number of rotor magnetic poles is 4 and the number of armatures is 6. However, this embodiment is a preferable example in which the space is most effectively used and good efficiency is obtained in terms of the motor layout.
[0023]
FIG. 9 shows a two-axis synchronous inversion drive motor according to a second embodiment of the present invention. The motor shown in FIG. 9 employs a configuration in which the rotors do not directly collide with each other when the motor is assembled, which is a drawback of the prior art, and the permanent magnets are not damaged. That is, the stator integrated with the armature and the stator yoke is molded integrally with resin or rubber, etc., and at that time, the stator has the same diameter as the inner periphery of the armature or larger than the outer diameter of the rotor and smaller than the inner diameter of the armature. By making δ 0 > 2δ 2 with respect to the inner diameter δ 2 of the mold material so as to make the inner peripheral surface of the mold material, the
[0024]
Also, when magnetized rotor magnets are inserted into an armature stator and assembled, the magnet attracting force is strong and (a) the rotors or (b) the rotor and the armature easily collide with each other. In addition, there is a problem that the magnet is easily damaged or damaged. In the motor of the present invention, this problem is solved by applying a mold made of a material such as resin or rubber to the entire armature so that it has the same diameter as the inner circumference of the armature or a smaller diameter than the inner circumference of the armature. Yes. That is, the clearance δ 2 between the outer periphery of the rotor and the inner periphery of the mold material is δ 0 > 2δ 2.
Then, even if there is a molding material barrier between the two rotors or a shape in which the central portion of the barrier is partially missing, it is possible to prevent the rotors from directly colliding with each other during assembly.
[0025]
Further, FIG. 9 shows through
[0026]
On the other hand, a pump driven by a two-axis synchronous inversion drive motor requires a suction port and a discharge port for the fluid to be handled, where a hole penetrating the motor in the axial direction is provided as a fluid passage, and a roots pump, It is also convenient in terms of position to use as a suction port and a discharge port of a gear pump or the like. Further, the passage of fluid through the hole passing through the motor also helps cool the motor, and there is an advantage that it is not necessary to provide a special cooling device for the motor. Furthermore, if this through-hole is disposed in the above-mentioned mold material, the heat generated by the armature winding is transmitted to the
[0027]
10 and 11 show a Roots pump employing the motor of the present invention. By the way, most of the uses of the biaxial synchronous reversing drive motor of the present invention are positive displacement pumps that require biaxial reversal. Above all, root pumps, gear pumps, etc. require a suction port and a discharge port above and below the central part where the two
[0028]
In this motor, the
[0029]
Although FIG. 9 shows an example in which a through hole is directly provided in the above-described
[0030]
In the above-described embodiment, only preferred examples have been shown, and it goes without saying that various modified examples are possible without departing from the spirit of the present invention. Of course, the through-hole provided in the motor may be used as a refrigerant passage for simply cooling the motor, not as a pump suction / discharge passage. Further, in this embodiment, an example of a roots type pump having a very simple structure using this motor as a fluid suction channel and a discharge channel has been shown, but the present invention is not limited to this application. .
[0031]
【The invention's effect】
Generally, according to the present invention, it is possible to provide a two-axis synchronous inversion drive motor that is highly stable and practical.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a structure of a two-axis synchronous inversion drive motor according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a wiring connection of the motor.
3A is a diagram illustrating a current flow of the connection in FIG. 2, and FIG. 3B is a diagram illustrating a current flow of the armature winding and rotation of the rotor of the motor of FIG. 1;
4A is a diagram showing the current flow of the connection in FIG. 2, and FIG. 4B is a diagram showing the current flow of the armature winding and the rotation of the rotor of the motor of FIG. 1;
5A is a diagram showing the current flow of the connection in FIG. 2, and FIG. 5B is a diagram showing the current flow in the armature winding and the rotation of the rotor of the motor in FIG. 1;
6A is a diagram showing the current flow of the connection in FIG. 2, and FIG. 6B is a diagram showing the current flow in the armature winding and the rotation of the rotor of the motor in FIG. 1;
7A is a diagram showing the current flow of the connection in FIG. 2, and FIG. 7B is a diagram showing the current flow in the armature winding and the rotation of the rotor of the motor in FIG. 1;
8A is a diagram showing the current flow of the connection in FIG. 2, and FIG. 8B is a diagram showing the current flow in the armature winding and the rotation of the rotor of the motor in FIG. 1;
FIG. 9 is a sectional view showing a structure of a two-axis synchronous inversion drive motor according to a second embodiment of the present invention.
10 is a longitudinal sectional view of a Roots pump including the motor shown in FIG.
11 is a view showing a cross section AA in FIG. 10;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
6
8b Through hole (for discharge)
9 Roots-
Claims (7)
2軸の中心線を結ぶ線と直交する対称線に対して、左右の各ロータを駆動する電機子の配置は対称であり、かつ、前記対称線に対して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配置されて一つのモータを形成したことを特徴とする2軸同期反転駆動モータ。The permanent magnet parallel axially supported keeping the two constant gap Tokoro rotor was provided around the place armature with a predetermined air gap on the outer periphery of each rotor, it is formed by and opposed rotors have phase In a two-axis synchronous reversal drive motor in which different magnetic pole surfaces of the rotors are opposed to each other in a non-arranged portion of the armature to constitute a magnetic coupling and each rotor is rotated in a phase-reversed manner by a space moving magnetic field of the armature ,
Symmetry line perpendicular to the line connecting the center lines of the two axes, the arrangement of the armature for driving the right and left rotor is symmetrical, and an armature winding in a symmetrical position with respect to the symmetry line 2 axes are salient pole concentrated winding in the armature iron core so as to and different magnetic poles in phase armature iron core, characterized in that the formation of the one motor is arranged on the inner periphery of the stator yoke Synchronous reverse drive motor.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20339099A JP4014336B2 (en) | 1999-07-16 | 1999-07-16 | 2-axis synchronous reversing drive motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20339099A JP4014336B2 (en) | 1999-07-16 | 1999-07-16 | 2-axis synchronous reversing drive motor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001037175A JP2001037175A (en) | 2001-02-09 |
JP4014336B2 true JP4014336B2 (en) | 2007-11-28 |
Family
ID=16473260
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP20339099A Expired - Lifetime JP4014336B2 (en) | 1999-07-16 | 1999-07-16 | 2-axis synchronous reversing drive motor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4014336B2 (en) |
Families Citing this family (5)
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 |
JP6240229B2 (en) | 2015-02-25 | 2017-11-29 | 株式会社荏原製作所 | Vacuum pump |
EP3061973B1 (en) | 2015-02-25 | 2017-12-13 | Ebara Corporation | Vacuum pump |
CN110571988A (en) * | 2019-09-25 | 2019-12-13 | 南京理工大学 | Design method of module combination embedded permanent magnet synchronous motor |
CN114268205B (en) * | 2021-11-08 | 2023-12-22 | 赫比(上海)家用电器产品有限公司 | Double-shaft acoustic motor |
-
1999
- 1999-07-16 JP JP20339099A patent/JP4014336B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2001037175A (en) | 2001-02-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7242118B2 (en) | Toroidal-coil linear stepping motor, toroidal-coil linear reciprocating motor, cylinder compressor and cylinder pump using these motors | |
WO2014188737A1 (en) | Permanent magnet synchronous motor | |
JP2007252184A (en) | Rotary electric machine | |
JP2000308286A (en) | Rotating electric machine | |
JPWO2014030251A1 (en) | Rotating motor and supercharger for internal combustion engine | |
JP2000209825A (en) | Permanent magnet generator | |
WO2017195263A1 (en) | Permanent magnet motor | |
JPWO2003065549A1 (en) | Axial gap motor | |
JP3294051B2 (en) | Multi-axis motor | |
JP4014336B2 (en) | 2-axis synchronous reversing drive motor | |
JP7047337B2 (en) | Permanent magnet type rotary electric machine | |
JP2003299281A (en) | Rotating machine and hybrid vehicle using the same | |
JP4124621B2 (en) | Rotating electric machine | |
CN112910130B (en) | Rotor magnetic pole modulation type variable magnetic flux memory motor | |
JPH11341752A (en) | Magnetization of permanent magnet type dynamoelectric machine | |
JP3283710B2 (en) | Multi-axis synchronous reversing drive motor | |
JP2005124335A (en) | Switched reluctance motor and control method therefor | |
JP2002153028A (en) | Permanent magnet motor for multiple output | |
JP3228782U (en) | Motor using permanent magnet | |
JP2004215397A (en) | Stepping motor | |
JP3234564U (en) | SR motor | |
JPH08186972A (en) | Laminated core type stepping motor | |
JP3933488B2 (en) | 2-axis synchronous motor | |
WO2021065462A1 (en) | Rotary electric machine | |
JP2010263725A (en) | Motor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040611 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070612 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20070719 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070810 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070911 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070911 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100921 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4014336 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100921 Year of fee payment: 3 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110921 Year of fee payment: 4 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110921 Year of fee payment: 4 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120921 Year of fee payment: 5 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130921 Year of fee payment: 6 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |