JPH0337285B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、コア即ちステータ構造体と、ステー
タ構造体に対して動きうるアーマチヤと、該コア
構造体が構成する少なくとも一の磁極片と、コア
構造体の一部の周りに巻回してあり、電流を供給
されると磁極片を通る磁束を発生させる励磁巻回
体とよりなり、磁極片は磁極面を形成し、磁極面
とアーマチヤとの間にアーマチヤの相対運動の方
向に延在して磁束が横断可能である空隙が形成さ
れ、戻り空隙がアーマチヤとコア構造体との間に
形成された、類の電磁装置に関する。

本発明の目的は改良構造の電磁装置を提供する
ことにある。

本発明によれば、上記類の電磁装置において、
上記戻り空隙は、コア構造体とアーマチヤとの相
対的動きの方向に対して略直角な方向に形成して
あり、コア構造体は磁極片内に磁束を上記の巻線
の場合と同一方向に発生させる別の巻線を更に有
し、装置は、上記別の巻線により発生された磁束
のためのものであり、コア構造体とアーマチヤと
の相対的動きの方向と略直角な方向に形成された
別の戻り空隙を更に有する。

実施例 以下図面と共に本発明について説明する。

第１図に示す従来の装置では、コア構造体は環
状であり、Ｅ字状断面形状を有し、外側の環状磁
極片１０と内側の磁極片１１を形成する。内側磁
極片１１は外側磁極片１０を越えて延在し、アー
マチヤ１２の開口を貫通している。内側磁極片１
１には巻線１３が巻いてある。また磁極片１０は
環状の磁極面を有する。この磁極面とアーマチヤ
との間に、アーマチヤとコア構造体との相対運動
の方向の空隙が形成してある。内側磁極片１１と
アーマチヤの開口の壁との間の空隙は、アーマチ
ヤとコア構造体との相対運動の方向と直角な方向
に形成してある。巻線に電流が流れると、磁極片
１０及び１１は異極となり、磁束が上記二つの空
隙横切つて流れる。磁極片１０とアーマチヤ１２
との間の空隙を通る磁束は、アーマチヤに作用す
る力を発生させ、アーマチヤを磁極片１０に向か
う方向に動かす。

第２図の装置において、内側磁極片１４は磁極
片１０と同じ軸方向長さを有し、アーマチヤ１５
には開口は形成されていない。この構造において
は、二つの空隙は、アーマチヤとコア構造体との
間にあり、各空隙共にアーマチヤとコア構造体と
の相対運動の方向に形成してある。なお、第１
図、第２図に示す従来の装置及び第３図に示す従
来の装置（第２図の装置と同じ）は、円筒形状で
あるが、その必要はなく、単なる「Ｅ」形コアで
もよい。

従来の装置は、単一の巻線を有する簡単な磁気
回路を有し、磁束を発生させる起磁力を生ぜしめ
る。漏れ磁束を無視すると、その内部の磁束密度
に関係する鉄回路の断面は、極空隙断面及び所望
の極空隙磁束密度により決まる。

力の増加の割合、即ちコア構造体とアーマチヤ
との相対運動の割合を制限する要因は、インダク
タンス、より厳密には、巻線内の電流の増加率を
制限する誘導時定数、及び磁性材料内の磁束の増
加率を制限する磁性材料内の渦電流である。装置
の動作を速めようとするには、誘導時定数、及び
磁束浸透時間として知られている磁束が磁性材料
内に浸透するに必要とされる時間を小としなけれ
ばならない。インダクタンスは、コアの寸法、コ
アの材質、励起レベル、及び漏れ磁束の関数であ
る。磁束浸透速度は、コアの材質及び励起レベル
により決まり、磁束浸透時間は磁束浸透速度、及
び鉄回路の断面積、（鉄回路が積層の場合には各
積層体の断面積）により決まる。

この問題は、空隙と協動する各磁極片に二つの
鉄回路よりアーマチヤとコア構造体との相対運動
中に減少する磁束を付与することにより解決され
る。またこれにより、所定の極動作領域、磁束、
漏れ磁束に対し、、全体の鉄面積は一定に保たれ、
二つの鉄回路間で分けられる。分けられた鉄回路
の夫々の断面積は従来の構造と比較して減り、然
して磁束浸透に必要とされる時間は減る。一の励
起巻線が各鉄回路に必要とされ、起磁力の磁性
は、これより発生した磁束がコア構造体とアーマ
チヤとが相対運動すると幅が減る空隙に関連する
磁極片に加算されるように定めてある。

第１図を参照するに、コア構造体は中央環状磁
極片１６と一対の外側磁極片１７，１８とを有す
るように改造されている。巻線１９は、中央磁性
片と両側の外側磁極片との間の空間内に一個ずつ
巻回してある。アーマチヤ２０は、段付の中空円
筒形状であり、磁極片１６の径方向側を覆つてい
る。従つて、磁極片１６とアーマチヤの段部との
間には、軸方向の空隙、アーマチヤと磁極片１
７，１８との間には半径方向の空隙が存在する。
半径方向の空隙は、アーマチヤとコア構造体が相
対運動しても変化しない。両巻線は電流の向きが
逆向きとなるように直列に接続してあり、各巻線
は、電流を供給されて磁気回路内に磁束を発生せ
しめる。二つの鉄回路よりの磁束は磁極片１６で
合わされる。各巻線１９は上記の巻線１３と略同
じ巻数としてある。

第１図の二つの構造において巻線寸法が同じで
ある場合には、改造した構造の装置においては、
二つの巻線１９の抵抗は巻線１３の２倍となる。
しかし、二つの巻線１９の直列インダクタンス
は、二つの巻線間の相互誘導により、一の巻線の
インダクタンスの２倍よりは少なくなる。このよ
うに、二つの巻線のインダクタンスは一の巻線の
インダクタンスの２倍より少なく、抵抗は２倍で
あるため、二つの巻線の誘導時定数は単一のコイ
ルの誘導時定数よりも小となる。

次いで第２図を参照するに、二つの環状磁極片
２１は磁極片１０及び１４の等価物であり、アー
マチヤ２２は磁極片２１の側方に対向する部分を
有する形状とされ、軸方向の空隙が形成してあ
る。コア構造体は、更に二つの磁極片２３を有
し、これがアーマチヤとの間に半径方向の空隙を
形成する。巻線２４は二つの磁極片２１の間の溝
内に配され、二つの巻線２５は夫々磁極片２３と
磁極片２１との間に配されている。この三個の巻
線は、電流の方向が隣り合う巻線同志で逆向きと
なるように、直列に接続されている。これによ
り、巻線が励磁されると、二つの磁極片２１は異
極となり、各磁極片２１は二つの磁気回路からの
磁束を受けとる。この二つの磁気回路のうち一つ
は二つの磁極に共通である。この場合、巻線２５
の巻数は巻線２４の巻数の半分である。

第３図の改造構造は、第２図の構造と実質上同
じであり、アーマチヤが一般的な円筒形状であ
り、第２図のアーマチヤの段部に対応するものと
して、内方に延在するリブを有するものであるこ
とが異なる。

第４図は第１図中右側に示す構造の変形例を示
す。アーマチヤはコア構造体の内部に設けてあ
る。

コア構造体２６は、中空コツプ形状体２７を有
する。この中空コツプ形状体２７の底壁２８には
開口２９が形成してある。また、底壁２８には、
軸方向に延在する環状突起３０が設けてあり、こ
の半径方向内側面は正確な円筒形状である。突起
３０の半径方向外側面は、底壁より離れるにつれ
て内方に傾斜している。中空形状部２７のスカー
トは、環状コア磁極３２が配設される段部３１を
有する。磁極３２は管状部材３３により保持さ
れ、管状部材３３は、中空形状体２７の開口端に
適当な方法で取付けられている端閉塞部材３４に
より保持されている。この閉塞部材３４は軸方向
に延在する環状突起３５を一体に有する。この環
状突起３５は、正確な円筒形である内周面、閉塞
部材より離れるにつれて内方に傾斜する外周面を
有する。上記の各部材は、全て磁化可能な材質で
ある。

突起３０，３５を囲んで巻線３６，３７が夫々
対応するボビンに保持されて設けてある。二つの
巻線は、電流を流した場合にステータ磁極３２が
一の磁極、突起が上記とは異なる磁極となるよう
に、直列に接続されている。各巻線の巻数は同じ
である。

コア構造体の内側にはアーマチヤ３８が摺動可
能に設けてある。アーマチヤ３８は一般的な中空
円筒体であり、突起３０，３１の内周面に対して
摺動可能とされた寸法の円筒外周面を有する。ま
たアーマチヤは内側リブ３９を有し、このリブ３
９には中央開口が形成してあり、こゝに、開口２
９を貫通した出力部材（図示せず）を結合しう
る。アーマチヤは、更に、コア磁極３２の径方向
面に対向する径方向面４１を有する外側リブ４０
を有する。リブ４０及び磁極３２の他の側面及び
端面は、漏れ磁束を最小とする形状、また、アー
マチヤについては質量を減らす形状としてある。
またアーマチヤの内側面は内側リブより外方に向
かつてテーパ状としてあり、質量を減じている。
またコア構造体は、アーマチヤの周りに組付けら
れる。

公開英国出願2036453A及び2105912Aは、第１
図、第２図の改造装置に似た電磁装置を示してい
る。しかし、この公開された明細書の装置には多
くの磁極片が設けてあるが、端部の磁極片は、ア
ーマチヤとの間で軸方向空隙を形成しており、実
際上の構造では、空隙内の磁束密度を維持しよう
として、端部の空隙を狭い部分に設けるのが一般
的である。

この構成の欠点は、磁束のギヤツプ（有用な磁
束）と漏れ路（漏れ磁束）との間での分割が、ギ
ヤツプに関連するギヤツプリラクタンスと漏れリ
ラクタンスとの比により変わつてしまうことであ
る。漏れリラクタンスはギヤツプオーバラツプが
変化してもさほど変化しないが、ギヤツプリラク
タンスはギヤツプオーバラツプに反比例して変化
する。この結果、磁極効率が低下してしまうこと
になる。外側磁極の効率を更に低下させる別の要
因は、磁気回路とは無関係である周りの磁性材料
による漏れの増加である。外側磁極を径方向空隙
を形成するように変更することにより、装置の性
能が大幅に改良しうる。更には、磁束の洩れが最
小となる。

径方向空隙は出来るだけ狭く、アーマチヤをコ
ア構造体に対して支持する軸受を構成しうる程狭
くてよい。また適当な軸受部材を磁極片とアーマ
チヤとの間に設けてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は夫々図の左側に従来の装
置、右側に従来装置の本発明による改良例の電磁
装置を示す図、第４図は別の変形例を示す図であ
る。 １０……外側環状磁極片、１１，１４……内側
磁極片、１２，１５，２０，２２，３８……アー
マチヤ、１３，１８，１９，２４，２５，３６，
３７……巻線、１６……中央環状磁極片、１７，
１８……外側磁極片、２１……環状磁極片、２３
……磁極片、２６……コア構造体、２７……中空
コツプ形状体、２８……底壁、２９……開口、３
０……環状突起、３１……段部、３２……環状コ
ア磁極片、３３……管状部材、３４……端閉塞部
材、３５……突起、３９……内側リブ、４０……
リブ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ コア又はステータ構造体と、該コア構造体に
   対して動きうるアーマチヤと、該コア構造体が構
   成する少なくとも一の磁極片と、該コア構造体の
   一部の周りに巻回されており、電流を供給される
   と該磁極片を通る磁束を発生させる励磁コイルと
   よりなり、該磁極片は磁極面を有し、この磁極面
   と該アーマチヤとの間に、該アーマチヤ及び該コ
   ア構造体の相対的動きの方向に延在し、磁束が横
   切りうる空隙が形成され、一の戻り空隙がアーマ
   チヤとコア構造体との間に形成されている電磁装
   置において、該戻り空隙は、該コア構造体と該ア
   ーマチヤとの相対的動きの方向に対して実質上直
   角な方向に延在し、該コア構造体は、上記の巻線
   による磁束と同一方向の磁束を該磁極片内に発生
   させる別の巻線を更に有し、該別の巻線により発
   生された磁束のためのものであり、該コア構造体
   と該アーマチヤとの相対的動きの方向に対して実
   質上直角な方向の別の戻り空隙を更に形成してな
   ることを特徴とする電磁装置。