JP6293838B2 - 回転式単相電磁アクチュエーター - Google Patents
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Description
ルクを創る。
定する。1実施例の結合ベルト14は、以下でより明らかになる様に充分に堅い円形ベルトとして構成される。該ベルトは下記で説明される様に係合クリップ用の開口部を有する切り欠き耳部28を備える。該固定子組立体12は、座面24及び26に対して位置付けられるディスク磁石ローター16用の磁気エアギャップEを規定する仕方で、相対する方向から該ベルト内に位置付けられ、図示の様に、対応する座面24及び26上に設置される。寸法e1及びe2は、固定子極端面36(図5参照)から該ローターの接面までの距離である。典型的実施例では、ディスク磁石ローター16は該固定子組立体から等しく隔てられた、すなわちe1=e2の、磁気エアギャップEの中心に配置される。シャフト18は該固定子組立体12に対し軸方向に固定され、ローター16はまた、該ユニットが組み立てられた時、該ローター16が磁気エアギャップE内で軸方向に固定した位置に存在するように軸方向に固定され、シャフト18上で結合されることは理解される。典型的応用では、該ローター16は、該ローターの各側で、等しい間隔でそして軸方向に対称な類似の固定子組立体により提供される磁力の対称性により、何等の正味の軸方向力無しに保持される。しかしながら、振動環境がある時の様な本発明の或る応用品では、1方向の振動に抵抗し、それによりその軸方向位置に応用負荷を保持するのを助けるために、該ローター16に軸方向力を導入することが有利である。1方向の振動に抵抗するように、出力トルクの減少無しに該ローター16上に望ましい軸方向力を提供するために、シャフト18上のディスク磁石ローター16の位置はどちらかの固定子組立体12の方へ軸方向に調整されてもよい。該ローター16上に軸方向力を誘導するもう1つの手段が図18a−18cを参照して下記で説明される。該ローター上の軸方向力のこの調整は2極及び4極の両構成で実施されてもよい。
Jmは図4で見られる様にローター16の慣性と、シャフト18の慣性とそして結合部材20の慣性の合計である。モーター定数Km、モーター急峻度、モーター慣性Jm、トルクTそして入力電力Wはモーター設計の当業者に公知の項目と性能指数である。
性能指数AKを提供するよう表1のパラメーターで作られてもよい。与えられた例では下記の様である。
鎖線は該変化を略図で画いている。
ト64により示される様に不連続である。
1. 回転式電磁アクチュエーターであって、
固定子部分であって、
ローターの各側に1つずつある2つの固定子を備え、該固定子の少なくとも1つが能動固定子であり、該能動固定子は、1又は2に等しいNについて、2Nの固定子極を有しており、該2つの固定子はエアギャップ寸法Eを規定する予め決められた間隔だけ軸方向に隔てられている該2つの固定子を、
を備える固定子部分と、
慣性組立体であって、
軸線を規定するシャフトと、
該シャフトを回転するため該シャフト上に設置される高透磁率磁性材料のヨークを有しないディスク磁石ローターであって、該ローター磁石が、交互極性の2N極対を有するよう軸方向に磁化された該ローターと、
を備える慣性組立体と、
を具備する該アクチュエーターであり、
前記ローターは前記エアギャップ内にあり、予め決められた間隔だけ各固定子から隔てられており、
磁気回路が該固定子極及び該ローターを通る該2つの固定子間で規定されており、該ローターの磁場と該固定子の磁場の間の相互作用は該シャフトにより供給されるトルクの発生に帰着する、該アクチュエーター。
2. 電気エネルギーから機械エネルギーへの高効率変換と前記慣性組立体の非常に低い慣性との組み合わせが、下記
に比例しており、すなわち
3. 前記固定子は、固定子組立体に組み込まれており、そして前記アクチュエーターは、予め決められた間隔だけ離れ隔てられた第1及び第2空間規定用エッジ面を備えた内方へ面するリップを有する非磁性ベルトを更に具備しており、該第1及び第2空間規定用エッジ面は固定子間に寸法Eの軸方向エアギャップを規定するために前記ローターの各側で該固定子組立体と接している1.に記載のアクチュエーター。
4. 前記ベルトを前記固定子組立体に取り付けるために該固定子組立体上及び該ベルト上に嵌合用取り付け部材を更に具備する3.に記載のアクチュエーター。
5. 前記リップが連続的である3.に記載のアクチュエーター。
6. 前記リップが不連続的である3.に記載のアクチュエーター。
7. 前記嵌合部材が前記ベルト上の耳部と前記固定子組立体上の係合用クリップである4.に記載のアクチュエーター。
8. 前記クリップの前記耳部への係合が前記固定子組立体を前記リップのエッジ面に対しバイアスをかける3.に記載のアクチュエーター。
9. 前記固定子部分が該ローターの1つの側に能動固定子を、そして該ローターのもう1つの側に受動固定子を更に備える1.に記載のアクチュエーター。
10. 前記固定子部分が該ローターの各側に能動固定子構造体を更に備える1.に記載のアクチュエーター。
11. 各能動固定子構造体が2つの隔てられた極のU字型断面を有する1.に記載のアクチュエーター。
12. 前記能動固定子構造体の2つの固定子極が、前記エアギャップ寸法の約2から5倍の範囲の半径方向距離Dだけ隔てられる1.に記載のアクチュエーター。
13. 前記距離Dが前記エアギャップ寸法の約4倍である12.に記載のアクチュエーター。
14. 前記能動固定子構造体の該2つの固定子極が、前記エアギャップ寸法の約8倍以下である高さHを有する1.に記載のアクチュエーター。
15. 前記高さHが前記エアギャップ寸法の約6倍以下である14.に記載のアクチュエーター。
16. 前記ローターが非円形であるか、又は特に変化する磁気作用を有しており、そして磁気的位置センサーレシーバーが、該ローターへの距離の変化によるか、又は該特に変化する磁気作用により引き起こされる変化により、該ローターの回転時、変化する磁束に感応性の位置にあるよう設置される1.に記載のアクチュエーター。
17. 前記ローターの1つの側の前記能動固定子の極が、該ローターのもう1つの側の相対する能動固定子極端面より大きい表面積を有しており、該ローターが、該大きい表面積を有する固定子極面の方向に軸方向により大きい力を該ローター上に有する1.に記載のアクチュエーター。
18. 前記ローターが該エアギャップ内で、1つの固定子の方へ、第2固定子より近くにあり、該ローターが、該ローターがより近い該固定子の方向に軸方向でより大きい力を該ローター上に有する1.に記載のアクチュエーター。
19. 回転式電磁アクチュエーターであって、
非磁性ベルトを備えた一体化された固定子組立体であって、該ベルトが該一体化された固定子組立体から予め決められた距離に第2固定子組立体を受ける座面を有するリップと、ファスナー要素と、を備える該固定子組立体と、
第2固定子あって、該ベルト上の該ファスナー要素へファスナー要素を嵌合することに
より該ベルトへ取り付けられ、該一体化された固定子組立体と該第2固定子との間に予め決められた寸法Eのエアギャップを規定するよう該座面に対して位置している該第2固定子と、
回転軸線を規定するために該一体化された固定子組立体と該第2固定子組立体とを通るよう延びるシャフトと、
該シャフトに固定され、2Nの極対を有するディスク磁石ローターであって、該ローターが、該固定子の励磁時回転するために、軸方向で交互の方向に磁化されている該ディスク磁石ローターと、を具備する回転式電磁アクチュエーター。
20. 前記ローターが非円形であるか又は特に変化する磁気作用を有しており、磁気的位置センサーレシーバーが、該ローターへの距離の変化によるか、又は該特に変化する磁気作用により引き起こされる変化により、該ローターの回転時、変化する磁束に感応性の位置にあるよう設置される19.に記載のアクチュエーター。
21. 制御システムであって、
固定子部分であって、
ローターの各側にある2つの固定子であって、少なくとも1つが能動固定子であり、該能動固定子は、1又は2に等しいNについて、2Nの固定子極を有しており、該2つの固定子はエアギャップ寸法Eを規定する予め決められた間隔だけ軸方向に隔てられている該2つの固定子
を有する固定子部分と、
慣性組立体であって、
軸線を規定するシャフトと、
該シャフトを回転するため該シャフト上に設置される高透磁率磁性材料のヨークを有しないディスク磁石ローターであって、該ローター磁石が、交互極性の2N極対を有するよう軸方向に磁化された該ローターと、
を有する慣性組立体と、
を備える回転式電磁アクチュエーターを具備しており、
前記ローターは前記エアギャップE内にあり、予め決められた間隔だけ各固定子から隔てられており、
磁気回路が該固定子極及び該ローターを通る該2つの固定子間で規定されており、該ローターの磁場と該固定子組立体の磁場の間の相互作用は該シャフトにより供給されるトルクの発生に帰着しており、そして
該アクチュエーターの該シャフトに取り付けられ、該アクチュエーターの予め決められた一定トルク範囲内の範囲に該アクチュエーターの回転を限定する停止部を有する応用品を具備している、該制御システム。
22. 前記ローターが非円形であるか、又は特に変化する磁気作用を有しており、磁気的位置センサーレシーバーが、該ローターまでの距離の変化によるか、又は該特に変化する磁気作用により引き起こされる変化により、該ローターの回転時、変化する磁束に感応性の位置にあるよう設置される21.に記載のアクチュエーター。
Claims (21)
- 単相回転式電磁アクチュエーターであって、
2つの固定子であって、
これらの固定子の1つが磁束を作り出すように構成された能動固定子であり、そして他の固定子が受動固定子であり、該固定子のそれぞれが2の固定子極を有しており、該2つの固定子はエアギャップ寸法Eを規定する予め決められた間隔だけ軸方向に隔てられている、該2つの固定子と、
慣性組立体であって、
軸線を規定するシャフトと、
該シャフトを回転するため該シャフト上に設置される高透磁率磁性材料のヨークを有しないディスク磁石ローターであって、該ローター磁石が、交互極性の2極対を有するよう軸方向に磁化された該ローターと、
を備える慣性組立体と、
を具備する該単相回転式電磁アクチュエーターであり、
前記ローターは前記エアギャップ内にあり、予め決められた間隔だけ各固定子から隔てられており、
前記2つの固定子は、前記能動固定子が励磁されるときに、2つの固定子の対向するNとSの固定子極及びローターを通る該2つの固定子間を流れ、そして該固定子のそれぞれを通して該固定子の1つの極からその他方の極へと流れる、閉ループ磁束回路を確立するように、お互いに関連するよう構成され位置づけられ、
そして該能動固定子の励磁されたコイル間の前記磁束の漏洩を防ぐために、D対Eの比(D/E)が2から5の範囲にあるように該能動固定子の該2つの固定子極が半径方向距離Dだけ隔てられ、
180度以下となる角度のストロークを生じるように、該ローターの磁場と該固定子の磁場の間の相互作用が、該シャフトに供給されるトルクの発生に帰着する、該単相回転式電磁アクチュエーター。 - 前記固定子は、固定子組立体に組み込まれており、そして前記アクチュエーターは、予め決められた間隔だけ離れ隔てられた第1及び第2空間規定用エッジ面を備えた内方へ面するリップを有する非磁性ベルトを更に具備しており、該第1及び第2空間規定用エッジ面は固定子間に寸法Eの軸方向エアギャップを規定するために前記ローターの各側で該固定子組立体と接している請求項1に記載のアクチュエーター。
- 前記ベルトを前記固定子組立体に取り付けるために該固定子組立体上及び該ベルト上に嵌合用取り付け部材を更に具備する請求項3に記載のアクチュエーター。
- 前記リップが連続的である請求項3に記載のアクチュエーター。
- 前記リップが不連続的である請求項3に記載のアクチュエーター。
- 前記嵌合部材が前記ベルト上の耳部と前記固定子組立体上の係合用クリップである請求項4に記載のアクチュエーター。
- 前記クリップの前記耳部への係合が前記固定子組立体を前記リップのエッジ面に対しバイアスをかける請求項3に記載のアクチュエーター。
- 前記2つの固定子のそれぞれが能動固定子であり、該2つの能動固定子が前記ローターの互いに対向する側に位置する請求項1に記載のアクチュエーター。
- 固定子の1つが受動固定子である請求項1に記載のアクチュエーター。
- 前記固定子のそれぞれが2つの隔てられた極のU字型断面を有する請求項1に記載のアクチュエーター。
- 前記能動固定子構造体の該2つの固定子極が、前記エアギャップ寸法の約8倍以下である高さHを有する請求項1に記載のアクチュエーター。
- 前記高さHが前記エアギャップ寸法の約6倍以下である請求項12に記載のアクチュエーター。
- 前記ローターが回転するときに変化する磁束を提供し、そして磁気的位置センサーレシーバーが、該ローターへの距離の変化により該ローターの回転時、変化する磁束に感応性の位置にあるよう設置される請求項1に記載のアクチュエーター。
- 前記2つの固定子が能動固定子であり、ローター上の軸方向の力が大きい表面積を備えた極を有する固定子の方向により大きいように、1つの固定子の極の面の表面積が、対応する他の固定子の表面積より大きい請求項1に記載のアクチュエーター。
- 前記ローターが該エアギャップ内で、1つの固定子の方へ、第2固定子より近くにあり、該ローターが、該ローターがより近い該固定子の方向に軸方向でより大きい力を該ローター上に有する請求項1に記載のアクチュエーター。
- 請求項1に記載の前記回転式電磁アクチュエーターであって、
非磁性ベルト(14)を備えた一体化された固定子組立体であって、該ベルトが座面を有するリップ(22)とファスナー要素を備え、該一体化された固定子組立体が前記2つの固定子の1つを有する、該一体化された固定子組立体を備え、
前記2つの固定子のもう一方が、該ベルト(14)上の該ファスナー要素へファスナー要素を嵌合することにより該ベルトへ取り付けられ、該一体化された固定子組立体と該第2固定子との間に予め決められた寸法Eのエアギャップを規定するよう該座面に対して位置している、該回転式電磁アクチュエーター。 - 前記ローターが回転するときに変化する磁束を提供し、磁気的位置センサーレシーバーが、該ローターの回転時、変化する磁束に感応性の位置にあるよう設置される請求項17に記載のアクチュエーター。
- 制御システムであって、
回転式電磁アクチュエーターであって
2つの固定子の1つが磁束を生じるよう構成された能動固定子であり、そして他の固定子が受動固定子である、2つの固定子であって、該固定子のそれぞれが2の固定子極を有しており、該2つの固定子はエアギャップ寸法Eを規定する予め決められた間隔だけ軸方向に隔てられている該2つの固定子と、
慣性組立体であって、
軸線を規定するシャフトと、
該シャフトを回転するため該シャフト上に設置される高透磁率磁性材料のヨークを有しないディスク磁石ローターであって、該ローター磁石が、交互極性の2極対を有するよう軸方向に磁化された該ディスク磁石ローターと、を備える慣性組立体と、
を備える該回転式電磁アクチュエーターを具備しており、
前記ローターは前記エアギャップE内にあり、予め決められた間隔だけ各固定子から隔てられており、
前記2つの固定子は、前記能動固定子が励磁されるときに、2つの固定子の対向するNとSの固定子極及びローターを通る該2つの固定子間を流れ、そして該固定子のそれぞれを通して該固定子の1つの極からその他方の極へと流れる、閉ループ磁束回路を確立するように、お互いに関連するよう構成され位置づけられ、
そして該能動固定子の励磁されたコイル間の前記磁束の漏洩を防ぐために、D対Eの比が2から5の範囲にあるように該能動固定子の該2つの固定子極が半径方向距離Dだけ隔てられ、
該ローターの磁場と該固定子組立体の磁場の間の相互作用が、該シャフトに供給されるトルクの発生に帰着し、そして
該アクチュエーターの該シャフトに取り付けられ、該アクチュエーターの予め決められた一定トルク範囲内の範囲に該アクチュエーターの回転を限定する停止部を有する応用品を備えている、該制御システム。 - 前記ローターが回転するときに変化する磁束を提供し、磁気的位置センサーレシーバーが、該ローターの回転時、該変化する磁束に感応性の位置にあるよう設置される請求項19に記載のアクチュエーター。
- ローターを軸に沿って長手方向に動かす傾向がある磁気引力が無い軸の回りを回転するようにローターが構成されている、請求項1に記載のアクチュエーター。
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