JPH03207259A - Torque motor - Google Patents

Torque motor

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Publication number
JPH03207259A
JPH03207259A JP40390A JP40390A JPH03207259A JP H03207259 A JPH03207259 A JP H03207259A JP 40390 A JP40390 A JP 40390A JP 40390 A JP40390 A JP 40390A JP H03207259 A JPH03207259 A JP H03207259A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
armature
disc
rotary
pole tooth
fixed
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.)
Pending
Application number
JP40390A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroaki Takechi
弘明 武知
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Komatsu Ltd
Original Assignee
Komatsu Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Komatsu Ltd filed Critical Komatsu Ltd
Priority to JP40390A priority Critical patent/JPH03207259A/en
Publication of JPH03207259A publication Critical patent/JPH03207259A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To get large torque by arranging a fixed armature, a disc, and a rotary armature inside a cylindrical case, and providing an electrode tooth in each, and generating magnetic attraction between each electrode tooth of each one so as to perform the rocking rotation of the disc and the rotations of the rotary armature and an output shaft. CONSTITUTION:By generating magnetic attraction in order between each pole tooth of a fixed armature 2 and each pole tooth on one side of a disc 11 opposed to this and between each pole tooth on the opposite side of the disc 11 and each pole tooth of the rotary armature 3 opposed to this, the rocking rotation of the disc 11 and the rotation of the rotary armature 2, i.e., a rotary shaft 4, are performed. At this time, even if the positions are dislocated from the minimum gaps respectively between the fixed armature 2 and the disc 11, and the disc 11 and the rotary armature, the widths of the gaps change slowly. Hereby, it becomes hard for saturation of magnetic flux to occur, and a large current can be let flow, and great electromotive force arises.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はトルクモーター、特にはロボットや工作機械の
ように高精度の位置決めが必要なため、低速状態で高ト
ルク回転特性を有することが必要とされるトルクモータ
ーに関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention uses a torque motor, especially for robots and machine tools that require high-precision positioning, so it is necessary to have high torque rotation characteristics at low speeds. It relates to a torque motor that is said to be

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、この種のトルクモーターとしては、2種類の形式
が知られている。
Conventionally, two types of torque motors of this type are known.

この内、一方の形式は、可変空隙モーターと呼ばれるも
のであって、これは第3図、第4図に示すように、ケー
ス内に円柱状のロータ21と、このロータ21の外周に
位置するリング状の内外2つのステータ22.ステータ
23とを備えている。そして、前記ロータ21の外周面
には、多数個の極歯を、また、その中心には、出力軸2
6を有していて、ケース20に軸受24によって回転自
在に支持されている。一方、前記2つのステータ22.
ステータ23の内、ロータ21に近い内側ステータ22
は、ロータ21の外径より若干大径であり、その内周面
には、ロータ21の極歯の数と異なる数の多数個の極歯
が設けられており、ケース20に外側ステータ23を介
してオルダム継手と同様の方式で支持され、ロータ21
に対する最接近点が円周方向に順次移動できるようにな
っている。内側ステータ22の各極歯には、それぞれコ
イル25が巻付けられており、そして、制御回路に定電
流回路を介して接続されている。
One of these types is called a variable gap motor, and as shown in Figs. Two ring-shaped stators 22: inner and outer. The stator 23 is also provided. The rotor 21 has a large number of pole teeth on its outer peripheral surface, and an output shaft 2 at its center.
6, and is rotatably supported in the case 20 by a bearing 24. On the other hand, the two stators 22.
Among the stators 23, the inner stator 22 closer to the rotor 21
has a slightly larger diameter than the outer diameter of the rotor 21, and its inner peripheral surface is provided with a large number of pole teeth, the number of which is different from the number of pole teeth of the rotor 21. The rotor 21 is supported in the same manner as the Oldham joint through the
The point of closest approach to can be moved sequentially in the circumferential direction. A coil 25 is wound around each pole tooth of the inner stator 22, and is connected to a control circuit via a constant current circuit.

このような構成において、内側ステータ22の各極歯に
巻付けた各コイル25に制御回路によって順次電流を供
給し、各コイル゛25を順次励磁することで、内側ステ
ータ22とロータ21の各極歯の間に順次磁気吸引力が
発生し、ロータ21は、ロータ21と内側ステータ22
との各極歯の数の差の分だけ回転し、内側ステータ22
は、ロータ21に対して相対的に公転する。
In such a configuration, a control circuit sequentially supplies current to each coil 25 wound around each pole tooth of the inner stator 22, and by sequentially exciting each coil 25, each pole of the inner stator 22 and rotor 21 is A magnetic attraction force is generated sequentially between the teeth, and the rotor 21 and the inner stator 22
The inner stator 22 rotates by the difference in the number of pole teeth between the inner stator 22 and
revolves relative to the rotor 21.

このロータ21の回転が出力軸23によって外部へ伝達
されるようになっている。
The rotation of the rotor 21 is transmitted to the outside by the output shaft 23.

また、他方の形式は、日刊誌「オートメーション」、第
11巻、第7号、第88頁に示されたエピサイクモ−タ
ー(商品名)である。これは、サイクロイド運動を応用
したものでステータに発生する磁気吸引力によりロータ
が吸引され、この吸引力の位置が変わることによりロー
タがステータの内周に沿って転勤し、このときに得られ
る回転トルクがロータに設けた自在継手を介して出力軸
に伝達されるようになっているものである。
The other type is the Epicycle Motor (trade name) shown in the daily magazine "Automation", Vol. 11, No. 7, page 88. This is an application of cycloid motion, and the rotor is attracted by the magnetic attraction force generated in the stator, and as the position of this attraction force changes, the rotor moves along the inner circumference of the stator, resulting in rotation. Torque is transmitted to the output shaft via a universal joint provided on the rotor.

〔発明が角イ決しようとする課題〕 前記従来例の内、前者の可変空隙モーターにおいては、
後者のエビサイクモ−ターのようにロータとステータの
接触を必要としないことから耐久性や騒音防止の面では
有利であるものの、ロータとステータとのギャップにお
いて、最小のギャップの部分より位置がずれるにつれて
急激にそのギャップが広くなるため、磁束が通る部分は
、最小のギャップのごく一部のみである。
[Problem to be solved by the invention] Among the conventional examples, the former variable gap motor has the following problems:
Unlike the latter Ebisiku motor, which does not require contact between the rotor and stator, it is advantageous in terms of durability and noise prevention, but as the gap between the rotor and stator deviates from the smallest gap, As the gap widens rapidly, the magnetic flux passes through only a small portion of the smallest gap.

このため磁束がすぐに飽和し、大電流を流しても大きな
起磁力を発生させることができずモーターの大トルクを
得ることが難かしいという問題があった。
As a result, the magnetic flux saturates quickly, making it impossible to generate a large magnetomotive force even when a large current is passed, making it difficult to obtain large torque from the motor.

本発明は、ロータとステータが接触しない利点を有する
第1の形式のトルクモーターにおいて、前記のような問
題を解決しようとするものである。
The present invention aims to solve the above problems in a first type of torque motor that has the advantage that the rotor and stator do not come into contact with each other.

〔課題を解決するための手段及び作用〕本発明では、ト
ルクモーターにおいて、円筒状のケース中に固定電機子
、円板及び回転電機子とを配置しそれぞれに各極歯を設
け、そのそれぞれの各極歯間に順次磁気吸引力を発生さ
せることにより円板の揺動回転と回転電機子及び出力軸
の回転とが行なわれるようにする。
[Means and operations for solving the problem] In the present invention, in a torque motor, a fixed armature, a disk, and a rotating armature are arranged in a cylindrical case, and each pole tooth is provided on each of them. By sequentially generating a magnetic attraction force between each pole tooth, the oscillating rotation of the disk and the rotation of the rotary armature and output shaft are performed.

そして、この時それぞれ対向する各極歯の間においては
、磁束の通る部分が拡大された構造とすることで、磁束
の飽和が起こりに<<シ、大電流による起磁力で大トル
クを得ることができるようにしている。
At this time, by creating a structure in which the area through which the magnetic flux passes is expanded between each opposing pole tooth, saturation of the magnetic flux does not occur, and large torque can be obtained by the magnetomotive force caused by the large current. We are making it possible to do so.

〔実 施 例〕〔Example〕

・実施例の構成 本発明によるトルクモーターの実施例について第1因を
用いて説明する。
・Configuration of Embodiment An embodiment of the torque motor according to the present invention will be explained using the first factor.

円筒状のケース1の軸方向の一側に円錐状の固定電機子
2が固着され、一方、軸方向の他側には、円錐状の回転
電機子3が軸受7を介して回転自在に支持され、その中
心の出力軸4がケース1外へと突出している。この2つ
の電機子は、それらの円錐面が互いに向い合わされてお
り、向い合わされた電機子の間に円板5が配置されてい
る。この円板5は、2つの電機子に配された軸受8と軸
受9とによフて支持された軸6に対し斜めに固定された
小円板11の外周に軸受10で支持されることによって
、2つの電機子の円錐面の傾斜角と同じ角度で傾めに回
転自在に支持されている。そして、固定電機子2の円錐
面と回転電機子3の円錐面には、それぞれ多数個の極歯
が設けられており、一方、円板50表裏の2面には、前
記2つの電機子に設けたそれぞれの極歯の数と異なる数
の多数個の極歯が設けられている。これら固定電機子2
、円板5及び回転電機子3は、それぞれの極歯が接触し
ないよう支持されている。また、固定電機子2と回転電
機子3においては、その内部で12等分されそれぞれに
コイル12が巻付けられ制御回路に接続されている。
A conical fixed armature 2 is fixed to one axial side of a cylindrical case 1, and a conical rotating armature 3 is rotatably supported on the other axial side via a bearing 7. The central output shaft 4 protrudes outside the case 1. These two armatures have their conical surfaces facing each other, and the disk 5 is disposed between the facing armatures. This disk 5 is supported by a bearing 10 on the outer periphery of a small disk 11 that is fixed diagonally to the shaft 6, which is supported by a bearing 8 and a bearing 9 arranged on two armatures. is rotatably supported at an angle equal to the angle of inclination of the conical surfaces of the two armatures. The conical surface of the fixed armature 2 and the conical surface of the rotating armature 3 are each provided with a large number of pole teeth, while the front and back surfaces of the disc 50 are provided with a large number of pole teeth. A plurality of pole teeth are provided, the number of which is different from the number of each pole tooth provided. These fixed armatures 2
, the disk 5 and the rotating armature 3 are supported so that their respective pole teeth do not come into contact with each other. Furthermore, the fixed armature 2 and the rotating armature 3 are internally divided into twelve equal parts, each having a coil 12 wound thereon and connected to a control circuit.

・実施例の作用効果 このような構成において、固定電機子2の内部の各コイ
ル12に制御回路によって順次電流を供給し各コイル1
2を順次励磁させる。また、回転電機子3の内部の各コ
イル12にもブラシ13を介して制御回路によって順次
電流を供給し順次励磁させる。この時、固定電機子2と
回転電機子3とでは、180’位相がずれて励磁される
ようにする。これにより固定電機子2と円板5との間に
磁気吸引力が発生し、その距離が最小となるようお互い
が近づこうとし、また、円板5の180’位相がずれた
反対側の位置において、回転電機子3と円板5との間に
も磁気吸引力が発生し、その距離が最小となるようお互
いが近づこうとする。この時、固定電機子2、円板5及
び回転電機子3のそれぞれの極歯の数が異なるため、固
定電機子2と円板5及び円板5と回転電機子3の間には
、それぞれ横方向の力が作用することとなるが、固定電
機子3が固定していることから、円板5は横方向に移動
し、この円板5に対し回転電機子3が横方向に移動する
関係が成立する。そこで、各コイル12を順次励磁する
ことによって、上記作用が順次働く結果、回転電機子は
回転することとなり、その出力軸4から回転が取り出さ
れる。
- Effects of the embodiment In such a configuration, a control circuit sequentially supplies current to each coil 12 inside the fixed armature 2, and each coil 1
2 are sequentially excited. Further, current is sequentially supplied to each coil 12 inside the rotary armature 3 by the control circuit via the brush 13, and the coils 12 are sequentially excited. At this time, the fixed armature 2 and the rotating armature 3 are excited with a 180' phase shift. As a result, a magnetic attraction force is generated between the fixed armature 2 and the disk 5, and they try to approach each other so that the distance is minimized. , a magnetic attraction force is also generated between the rotating armature 3 and the disk 5, and they try to approach each other so that the distance between them is minimized. At this time, since the numbers of pole teeth of the fixed armature 2, disc 5, and rotating armature 3 are different, there are gaps between the fixed armature 2 and the disc 5, and between the disc 5 and the rotating armature 3, respectively. A lateral force will be applied, but since the fixed armature 3 is fixed, the disk 5 will move laterally, and the rotating armature 3 will move laterally with respect to this disk 5. A relationship is established. Therefore, by sequentially energizing each coil 12, the above-mentioned effects work in sequence, causing the rotary armature to rotate, and rotation is extracted from its output shaft 4.

この出力軸4の回転数Nは、励磁の回転数(軸6の回転
数)をNo、固定電機子2の極歯の数を21、回転電機
子3の極歯の数を22、円板5の極歯の数を23とすれ
ば、 N=NOX (Z3  Zl )/Z3 X (Z3Z
2)/Z3となる。
The rotation speed N of the output shaft 4 is determined by the excitation rotation speed (rotation speed of the shaft 6) being No, the number of pole teeth of the fixed armature 2 being 21, the number of pole teeth of the rotating armature 3 being 22, and the number of pole teeth of the rotating armature 3 being No. If the number of pole teeth of 5 is 23, then N=NOX (Z3 Zl)/Z3
2)/Z3.

また、出力トルクTは、軸6のトルクをT。Moreover, the output torque T is the torque of the shaft 6.

とすれば、 T−7Qxz3 / (Zs  Z、)XZs /(Z
 3  Z 2 )となる。
Then, T-7Qxz3 / (Zs Z,)XZs / (Z
3 Z 2 ).

ここで、軸6のトルクToは、磁気吸引力をF、回転中
心から磁極までの距離をr2円板5の傾斜角をα、吸引
された位置に対する磁極の位置角度をθ、磁束密度をμ
o1磁束面積を81コイル巻数をNiとすれば、 T 0−FII tan α 参 「 11 sin 
θF−uo −8−Ni2/ 2 (r −tan a
 −(1−cosθ)) ゆえに、 To−uo −8−Ni2 争s1n θ / 2・「
tan a ・(1−cosθ)2 となる。
Here, the torque To of the shaft 6 is: magnetic attraction force is F, distance from the center of rotation to the magnetic pole is r2, inclination angle of the disk 5 is α, position angle of the magnetic pole with respect to the attracted position is θ, and magnetic flux density is μ.
If the o1 magnetic flux area is 81 and the number of coil turns is Ni, then T 0-FII tan α 11 sin
θF−uo −8−Ni2/ 2 (r −tan a
-(1-cos θ)) Therefore, To-uo -8-Ni2 s1n θ / 2・'
tan a ·(1-cosθ)2.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、固定電機子の各極歯とこれに対向する
円板の片側の各極歯の間と、円板の反対側の各極歯とこ
れに対向する回転電機子の各極歯の間とに、順次磁気吸
引力を発生させることにより円板の揺動回転と回転電機
子、つまり出力軸の回転が行なわれる。
According to the present invention, between each pole tooth of the stationary armature and each pole tooth on one side of the disk opposite thereto, and between each pole tooth on the opposite side of the disk and each pole of the rotating armature opposite thereto, By sequentially generating magnetic attraction between the teeth, the oscillating rotation of the disk and the rotation of the rotating armature, that is, the output shaft, are performed.

この時、固定電機子と円板、円板と回転電機子のそれぞ
れの間において、最小のギャップから位置がずれてもギ
ャップの幅は、ゆるやかに変化するとともに、最小のギ
ャップは、2つの電機子と円板の半径に近い長さまで拡
大された構造となっているから、磁束の通る部分も拡大
されている。これにより磁束の飽和が起こりにくくなり
、大電流を流し大きな起磁力を発生させ大トルクを得る
ことができる。
At this time, between the fixed armature and the disk, and between the disk and the rotating armature, even if the position deviates from the minimum gap, the width of the gap changes gradually, and the minimum gap is between the two electric Since the structure is expanded to a length close to the radius of the child and the disk, the area through which the magnetic flux passes is also expanded. This makes saturation of the magnetic flux less likely to occur, allowing a large current to flow, generating a large magnetomotive force, and obtaining a large torque.

一方、それぞれの各極歯の間には、接触部がないことで
摩擦力が存在せず摩耗による耐久性の低下が防止される
とともに、騒音、振動といった問題を低減することがで
きる。
On the other hand, since there is no contact portion between the respective pole teeth, there is no frictional force, which prevents a decrease in durability due to wear and reduces problems such as noise and vibration.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明によるトルクモーターの実施例の縦断面
図、第2図は第1図におけるA−A線の断面図、第3図
は従来のトルクモーターの縦断面図、第4図は第3図の
従来例におけるB−B線の断面図である。 図中の番号1,2oはケース、2は固定電機子、3は回
転電機子、4,26は出力軸、5は円板、6は軸、7,
8,9,10.24は軸受、11は小円板、12.25
はコイル、13はブラシ、21はロータ、22は内側ス
テータ、23は外側ステータである。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an embodiment of a torque motor according to the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along line A-A in FIG. 1, FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a conventional torque motor, and FIG. FIG. 4 is a sectional view taken along line BB in the conventional example of FIG. 3; In the figure, numbers 1 and 2o are the case, 2 is the fixed armature, 3 is the rotating armature, 4 and 26 are the output shafts, 5 is the disk, 6 is the shaft, 7,
8, 9, 10.24 are bearings, 11 is a small disk, 12.25
is a coil, 13 is a brush, 21 is a rotor, 22 is an inner stator, and 23 is an outer stator.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 表面に極歯を有し、内部にコイルが配置された円錘部を
互い対向させた固定電機子と回転電機子との間に回転自
在に軸を配置すると共に、この軸上に、表裏に極歯を有
する円板を前記円錘部の傾斜角度で回転自在に支持した
ことを特徴とするトルクモーター。
A rotatable shaft is arranged between a fixed armature and a rotary armature, which have conical parts with pole teeth on the surface and a coil arranged inside facing each other, and on this shaft, A torque motor characterized in that a disc having pole teeth is rotatably supported at an inclination angle of the conical part.
JP40390A 1990-01-08 1990-01-08 Torque motor Pending JPH03207259A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP40390A JPH03207259A (en) 1990-01-08 1990-01-08 Torque motor

Applications Claiming Priority (1)

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JP40390A JPH03207259A (en) 1990-01-08 1990-01-08 Torque motor

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JP40390A Pending JPH03207259A (en) 1990-01-08 1990-01-08 Torque motor

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JP (1) JPH03207259A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105024502A (en) * 2015-07-29 2015-11-04 德清奥士玛数控设备有限公司 Device suitable for automatically encapsulating motor coil

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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