JPH01501913A - ブラシレス電動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称 ブラシレス電動機 従来技術 本発明は、請求の範囲第１項の上位概念に記載の、例えばサーボモータ等のブラ シレス電動機に関する。

このようなブラシレスサーボモータは手動機器やロボットのための直持駆動装置 として使用される。このような電動機のロータは、ロータ内に所要磁束帰路を形 成するために大型に構成されている。したがってこのようなロータの慣性モーメ ントは大きい。

交流電源のただ１つの半波パルスに追従することができる軽量のロータを得るた めに２つの同心のステータを備えこれらのステータは、肉厚の薄い管状のロータ を内部と外部とに、それぞれ１つの間隙を形成して囲んでいるブラシレスステッ プモータが公知である　（米国特許第３６２９６２６号明細書）。双方のステー タは、ステータの周りに均一に配設されている同一の数のスロットの中に、同一 に構成されている２相巻線を備えている。−２つのステータ相巻線の一方の相は 交流電圧につながり、２つのステータ相巻線の他方の相は、全波整流により交流 電圧から得られる脈動する直流電圧につながっている。ガラスファイバから製作 されたロータの中には、例えば鉄等の磁性物質からなる帯が挿入されている。帯 の幅と、帯相互の間隔はそれぞれスロットピッチに相応する。

発明の効果 非同期電動機または同期電動機として構成することのできる、請求の範囲第１項 記載の特徴部分に記載の構成の交流電動機または３相交流電動機の利点は、同一 の寸法の従来のサーボモータに比してロータの慣性モーメントが小さい。内部ス テータにより外部ステータの外周の直径をスロットの高さの約鴇だけ低減するこ とができ、磁束帰路の形成に必要なロータヨークを省略することができる　（こ のロータヨークは内部ステータの中に設けられている）。２つのステータにおけ る個々のストランドの巻線または相巻線は、２つのステータ巻線の効果が加算さ れるように接続されている。したがって２つの同心ステータはトルクの発生に必 要な容積を良好に利用することができる。ロータヨークがないために中空シリン ダ状のロータの肉厚を薄くすることができる。ロータは、非同期電動機における 短絡相巻線や同期電動機における永久磁石のような反動部分（Ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｅｉｌ）のみしか備えていない。したがってロータは軽量でありその慣性モー メントは、同一の外径を有する従来のサーボモータに比して著しく小さい。

有利な実施例は実施態様項に記載されている。

請求の範囲第３項記載の１つの有利な実施例においいにずらすことにより各ステ ータを祖のスロットピッチと簡単な巻線により構成することができる。２つのス テータを共働させることにより励磁曲線は正弦曲線に密に接近し永久磁石界磁形 同期電動機の場合には、比較的に強い停止モーメント　（Ｒａｓｆｅｒｍｏｍｅ ｎｔ）を低減することができる。

請求の範囲第５項記載の有利な実施例においてはかご形ロータが簡単に構成され スロットが閉形に構成される、何故ならばこの場合にかご棒の上に残っているウ ェブ（Ｓｔｒｅｗｓｔｅｇ）がロータの力学的堅牢性を大幅ζこ高めるからであ る。

請求の範囲第６項記載の有利な実施例においては、共通の短絡リングを有するロ ータの中に２重かごを設けることによりロータの回転数は著しく安定しその結果 として、請求の範囲第７項記載の実施例にしたがってロータの中のスロットを半 閉スロットにすることができる。

請求の範囲第８項記載の実施例においては、例えばガラスファイバにより補強さ れた合成樹脂または非磁性特殊鋼から成る前もって緊張されている帯部材が、永 久磁石片に加わる遠心力を受け止めている。

図　面 第１図は、サーボモータの一部縦断面図である。第２図ないし第４図は、非同期 電動機として構成されている°、第１図のサーボモータを、第１図の■−■切断 線に沿って切断した横断面図である。第５図は、同期電動機として構成されてい る、第１図のサーボモータを、第１図のＤ−■切断線に沿って切断した横断面図 である。第６図は、非同期電動機または同期電動機として構成されている、第１ 図のサーボモータの別の１つの実施例を、第１図の■−■切断線に沿って切断し た横断面図である。

実施例の説明 第１図の部分縦断面図に示されているサーボモータは、同軸の水平シリンダ状ボ ス１１を有する、つぼ形モータケーシング１０を備える。ボス１１の内部には駆 動軸が２つの玉軸受１３．１４を介して回転可能に軸支され玉軸受１３．１４は ボス１１の中でリングスペーサ■５によりボス１１の半径方向段部１６．１７と 、ボス１１を覆うボスシールド１８とに押圧されている。ボスシールド１８は固 定ねじ１９によりボス１１にねじ止めされまた中央開口部２０を備えこの中央開 口部を駆動軸１２が貫通している。ボス１１はその外周に、つぼ形モータケーシ ング１０の底まで達しているウェブ２・ｌを備えウェブｌは均一にボス１１０周 りに配設され軸方向に走行している。

駆動軸１２とほぼ皿状の支持ディスク２２が固定連結され支持ディスク２２の周 縁には筒状のロータ２３が固定されロータ２３は支持ディスクから伝動軸１２と 同軸に自立して突出している。ロータ２３は、その両側にそれぞれ１つの間隙２ ４ま几は２５を形成して、２つのステータ２６．２７の間を突出している。通常 は成層鉄心として形成されている２つのステータ２６．２７のうちの外部のステ ータ２６はモータケーシング１０に固定され内部のステータ２７は、ボス１１の 周りのウェブ２１により支持されている。２つのステータ２６，２７はそれぞれ 同一の多相ステータ巻線２８．２９を備えステータ巻線２８．２９は波巻または 重！２巻、コイル巻または棒巻、一層巻または２層巻として形成される。

第２図〜第６図かられかるようにステータ巻線２８．２９は通常のようにスロッ ト３０．３１の中に挿入されスロット３０．３１はステータ２６，２７の周りに 均一に配設され同一のスリットピッチで設けられている。スロット３０．３１は 半閉形に形成されそれらの開口部はそれぞれロータ２６，２７に向いている。２ つのステータ２６，２７におけるスロットピッチは同一の大きさに選択される。

第２図〜第５図において２つのステータ２６，２７は、スロット３０．３１ひい てはそれらの中心線が半径方向において一致するように構成されている。第６図 においては２つのステータ２６．２７は互いにねじれてずれておりその結果とし てスロットが、スロットピッチの鴇だけ互いにずれている。モータケーシング！ ０の開放側はケーシング蓋３２により閉成されている。またケーシングｆｆ１３ ２は中央空気流通開口３３を備えている。

第２図〜第４図において、第１図の■−■切断線による断面図で、非同期電動機 として構成されている電動機が部分断面図として示されている。第２図において はロータ２３がかご形ロータとして構成されこのかご形ロータは公知のように、 ロータ２３に軸方向に走行して設けられているスロット３４に挿入されているか ご導体棒３５を備え、かご導体棒３５はロータの両側でそれぞれ１つの、図示さ れていない短絡リングにより接続されている。スロット３４は閉形に構成されて いるので、かご導体棒３５の上方の、外部のステータ２６または内部のステータ ２７に向かって位置するウェブ（ＳｔｒｅＬ：ｓｔｅｇ）は、ロータ２３の機械 的強度を大幅に改善する。

第３図の部分断面図に示されている非同期電動機においてはロータ２３は２重か ご熱電動機として構成されている。この場合にも２つの同心の面にかご導体棒３ ６．３７が、ロータ２３の周りに均一に配設されている閉形スロット３８．３９ に挿入されている。かご導体棒３６，３７の両端は、図示されていない共通の短 絡リングにより互いに接続されている。このような２重かご熱電動機は第２図の かご熱電動機に比して著しく回転数が安定しているので、（第４図に示されてい るようにンスロット３８．３９を半開形に構成することもできる。外側の面に設 けられているスロット３８のスロット開口はこの場合に外部のステータ２６に対 向し、内側の面に設けられているスロット３９は内部のステータ２７に対向して いる。

第１図の■−…切断線に沿った部分断面図である第５図においては、同期電動機 として構成されているサーボモータが示されている。ステータ相巻線２８．２９ を備えるロータ２３には変化がない。ロータ２３は、例えばガラスファイバで補 強された合成樹脂または非磁性特殊鋼から成る、肉厚の薄い非磁性管状支持部材 ４０から成り管状支持部材４０の外部表面には短い間隔で永久磁石片４１が付着 されている。ロータ２３の周方向における、永久磁石片４１の幅はこの場合には ほぼスロットピッチの４倍に相応する。永久磁石片４］は半径方向に磁化されて いるので交番的に永久磁石片４１のＮ極が外部のステータ２６に向かいそしてＳ 極が内部のステータ２７に向かったりまたその逆となったりする。永久磁石片４ １に加わる遠心力は、永久磁石片４１を被覆し前もって緊張されている、ガラス ファイバで補強された合成樹脂または非磁性特殊調から成る帯部材４２により受 け止めている。永久磁石片４１の間の間隙４３は同様に非導磁性物質により充填 されている。

補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の８λ昭和６３年９月６日 特許庁長官　吉　１）文　穀　殿 １、国際出願番号 ＰＣＴ／ＤＥ　８６１０○４３７ ２、発明の名称 ブラシレス電動機 ３、特許出願人 名称　ローベルト　ぎツシュ　ゲゼルシャフト　ミットイシュレンクテル　ハフ ラング ５、補正書の提出年月日 請　求　の　範　囲 １、電動機ケーシングと、 波巻または重ね巻、コイル巻または棒巻、１層巻または２層巻に構成され、スロ ットの中に挿入されている多相のステータ巻線を支持する、前記電動機ケーシン グの中に固定された中空シリンダ状の第一ステータと、 前記第一ステータの内部に間隙を形成して前記ステータに対し同軸に取付けられ 、かご形ロータ　（非同期電動機）または永久磁石を備えた磁極輪（同期電動機 ）として軽量の中空シリンダの形で構成されている、駆動軸と連結されたロータ と、前記第一のロータの内部に第二の隙間をおいて前記ロータに同心に配設され 、第一の外部ステータの場合と同様に構成されたステータ巻線を備えている第二 の内部ステータとを有する、例えばサーボモータであるブラシレス電動機におい て、 電動機ケーシング（１０）はっは形に形成され、また同心のボス（１１）を備え 、当該ボス（１１）は外部に、前記つぼ熱電動機ケーシング（ｌＯ）の底面にま で達する軸方向ウェブ（２１）を支持し、駆動軸（１２）は前記ボス（１１）の 内部４；自転可能に支承され、 中空シリンダ状ロータ（２３）は、前記駆動軸（１２）に固定的に連結されたほ ぼ皿状の支持ディスク（２２）に取付固定され、 前記内部ステータ（２７）は前記軸方向ウェブ（２１）上に支持され、 前記電動機ケーシング（ｌＯ）はケーシング蓋（３２）により閉じていることを 特徴とするブラシレス電動機。

田ａ調査報告 １１１□”　ＰＣＴ／ＤＥ　８６１００４３７？：こくＺ’Ａ　Ｔｏ　：ＥＥ　 ＩＮ＋ＥＦｔ：；ＡＴ二Ｃ二：λＬ　ＳＥλ：’：五　ＲＺＰＣＲＴ　ＣＮ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．波巻または重ね巻、コイル巻または棒巻、１層巻または２層巻に構成されス ロットの中に挿入されている多相のステータ巻線を支持し前記電動機ケーシング の中に取付けられている中央シリンダ状ステータと、 前記ステータの中に間隙を形成して前記ステータと同軸に取付けられ伝動軸と連 結されたかご形ロータ（非同期電動機）または、永久磁石を備えた磁極輪（同期 電動機）として構成されているロータとを備える例えばサーボモータ等のブラシ レス電動機において、 前記ロータ（２３）は軽量の中空シリンダとして構成され、 前記ロータ（２３）の内部には第２の内部のステータ（２７）が第２の間隙（２ ５）をおいて前記ロータ（２３）に同心に配設され 前記内部のステータ（２７）は、第１の外部のステータ（２８）の場合と同様に 構成されているステータ巻線（２８）を備えていることを特徴とするブラシレス 電動機。
2. ２．２つのステータ（２６，２７）の中のスロット（３０，３１）が同一の半径 方向に配設されて前記スロット（３０，３１）の中心線が一直線上に位置するよ うにした請求の範囲第１項記載のブラシレス電動機。
3. ３．一方のステータ（２６）のスロット（３０）を他方のステータ（２７）のス ロット（３１）に対して スロットピッチの１／２だけずらし請求の範囲第１項記載のブラシレス電動機。
4. ４．電動機ケーシング（１０）がつぼ形に形成されまた同心のボス（１１）を備 えボス（１１）は外部に、前記つぼ形電動機ケーシング（１０）の底面にまで達 する軸方向ウエブを支持し 伝動軸（１２）をボス（１１）の内部に回転可能に支承し、 中空シリンダ状ロータ（２３）を、前記伝動軸（１２）と共に回転可能にそして 皿状の支持ディスク（２２）に固定し、 内部のステータ（２７）を前記軸方向ウエブ（２１）により支持し、 電動機ケーシング（１０）をケーシング蓋（３２）により閉じた請求の範囲第１ 項から第３項までのいずれか１項記載のブラシレス電動機。
5. ５．ロータ（２３）をかご形ロータとして、閉形スロット（３４）の中に挿入さ れている導体棒（３５）と、前記導体棒（３５）の両端を互いに接続する２つの 短絡リングにより構成した請求の範囲第１項から第４項までのいずれか１項記載 の非同期電動機。
6. ６．ロータ（２３）を２重かご形電動機として、２つの同心の面に設けられてい るスロット（３８，３９）に挿入されている導体棒（３６，３７）と、前記導体 棒（３６，３７）のそれぞれの両端を互いに接続する２つの短絡リングとにより 構成した請求の範囲第１項から第４項までのいずれか１項記載の非同期電動機。
7. ７．スロット（３８，３９）を半閉形に構成し外側の面に設けられている前記ス ロット（３８）のスロット開口は外部のステータ（２６）に対向し、内側の面に 設けられているスロット（３９）のスロット開口は内部のステータ（２７）に対 向するようにした請求の範囲第６項記載の非同期電動機。
8. ８．中空シリンダ状ロータ（２３）は、肉厚が薄く非磁性の管状支持部材（４０ ）を備え 前記管状支持部材（４０）の外面に、半径方向に磁化された永久磁石片（４１） を非磁性帯部材（４２）により取付け 前記永久磁石片（４１）の間の間際を非導磁物質により充填した（第５図）請求 の範囲第１項から第４項までのいずれか１項記載の非同期電動機。
9. ９．永久磁石片（４１）を筒状支持部材（４０）の外面に付着した請求の範囲第 ８項記載の非同期電動機