JPH04503299A - 小型の単相電磁駆動器 - 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】 小型の単相電磁駆動器 本発明は、２Ｎ個の磁極及び１つ以上の励起コイルを有する第１磁気回路と第２ 磁気回路とを含むステータ構造木のエアギャップ内にロータが配置されている単 相電磁駆動器に係わる。前記磁気回路は透磁率の極めて高い材料で形成される。

前記ロータは２Ｎ対の薄い磁極からなる薄い磁化部分を有し、これらの部分が横 断方向で互いに反対の向きに磁化される。磁化は実質的に均一であり、移動軌道 に沿って測定した長さＹＡにわたる、このような駆動器は特に回転駆動器又は計 器板のインジケータに使用される。この種の駆動器は、力の一定したゾーンが大 きいという特徴を有する。

そのため、再現性と角度制御精度とが極めて高い駆動器を得ることができる。し かしながら、この種の駆動器は大幅な小型化が要求される用途には適していない という欠点を有する。実際、現在公知の技術では、力の一定したゾーンが磁気回 路閉鎖時にしか存在しないため、どんな場合でも第１磁気回路及び第２磁気回路 が可動部材の走行軌道の外側に配置された磁気部材によって相互接続される。磁 気回路を接続する前記磁気部材は磁束を通すに十分な大きさを有していなければ ならず、従って不都合なことに駆動器の大きさが更に増大する。

本発明の目的は、小型でありながら先行技術と同程度の再現性及び角精度を有す る単相電磁駆動器を実現することにある。

本発明の駆動器は、２つの磁気回路が非磁性部材だけを介して相互接続され、２ つの磁気回路の間のエアギャップの厚さをＥとし、ステータ構造体の平均直径を Ｄとした場合にＮがπＤ／８Ｅより小さいことを特徴とする。先行技術からは考 えられないことに、本出願人はこのような条件で、力の一定したゾーンの大きい 電磁駆動器を形成することができた。

本発明の第１実施例の駆動器は、極性が交互に異なる２Ｎ対の磁極を有し且つ径 方向に磁化される管状ロータを含み、エアギャップの厚みＥと前記磁極の長さＹ との比が０．２５以下である。ステータ構造体は、電気コイルによって励起され る２Ｎ対の磁極を有し且つロータを包囲する第１磁気回路と、ロータの内側に配 置された充実円筒体からなる第２磁気回路とで構成される。ロータ及び２つの磁 気回路は同軸である。高さの極めて低い円筒体を選択すれば、極めて漏平なイン ジケータ又は極めて小さい管を形成することができる。

有利な一変形例では、ロータの磁極対を磁気回路に固定する。二のようにすると 第２磁気回路が比較的脆弱なロータの支持体を構成することになり、且つ駆動器 の使用軸を支持することができる。

別の実施例では、ロータを２Ｎ個のセクタ（扇形部分）に分割された薄いディス クで形成し、これらのセクタを横断方向で向きが交互に異なるように磁化する。

ロータは、該ロータと同軸のディスクからなる第２磁気回路及び励起コイルによ って包囲された２Ｎ個のセクタからなる第１磁気回路と前述のごとき第２磁気回 路との間で、中実軸線を中心に回転し得る。

好ましくは、第２磁気回路の厚みを少なくとも０．４ｘ　（８０／Ｌｅｔ）Ｘ　 （（０２−ｄ’）／Ｄａｔｅｓ）に等しくする。　ＢＯは磁石のインダクタンス であり、Ｂｅａｔは鉄心の飽和インダクタンスであり、Ｄは磁石の磁化部分の外 径を表し、ｄはエアギャップ内に含まれる磁化部分の内径を表し、Ｄｓｔｍｔは Ｄより大きくてよい第２磁気回路の外径に相当する。このような条件で構成した 第２磁気回路は磁束を最適状態で通すことができ、その結果力の一定したゾーン が最大になる。

特定実施例の１つでは、第２磁気回路をロータに接着する。

このようにすると、特に計器板のインジケータとして使用し得る剛性の高いロー タ／第２磁気回路アセンブリが得られる。

本発明の別の特定実施例では、少なくとも一方の磁気回路の磁極の少なくとも１ つの側辺が斜角部又は傾斜縁部を有する。傾斜縁部を有するとは、ロータがディ スクからなる場合には少なくとも１つの磁極部材の縁部が径方向割線との間にＯ 〜１０°の角度を形成し、ロータが円筒体からなる場合には少なくとも１つの磁 極部材の縁部が分割母線との間にＯ〜１０°の角度を形成することを意味する。

この特定実施例では、ロータが電流によって磁化部分の縁部の１つと前記斜角部 又は傾斜縁部との協働位置におかれた時に、電流の不在下でロータの鎖錠（連動 ）効果が制御される。好ましくは、斜角部とロータ平面との間の角度を３０〜６ ０°にする。斜角部の幅は展開した磁極の長さくｌａｌｏｎｇｕｅｕｒ　ｄｕ　 ｐａｌｅ　ｄＩ！ｖｅｌｏｐｐ＆）の１１５〜１／２０が有利である。

特定実施例の１つでは、ステータ構造体の磁極の１つが制御信号を送出する制御 コイルによって包囲される。

以下、添付図面に基づき本発明をより詳細に説明する。

添付図面中、第１図は回転駆動器の断面図である。

第２図は前記回転駆動器の第１磁気回路の正中断面図である。

第３図は本発明の第２実施例を示す断面図である。

第４図は前記第２実施例で使用される第１磁気回路の説明図である。

第５図、第６図、第７図、第８図及び第９図は第４図に示した回転駆動器のコイ ルの様々な実施例を示す説明図である。

第１図に示す駆動器は円筒形ロータ（１）と、第１磁気回路（２）及び第２磁気 回路（３）からなるステータ構造体とを含む。

ロータ（１）は剛性リム（４）を含み、これに円筒形の薄い磁石（５）が固定さ れている。この薄い磁石は６つの磁極部分を有し、これらの部分が交互に向きを 変えて横断方向に磁化される。ロータ（１）は、例えばボールベアリングのよう な軸受（７）によって案内される軸（６）に取付けられている。第１磁気回路（ ２）は透磁率の極めて高い材料で深皿状に成形された部材からなる。第１磁気回 路は６つの磁極部分を有する。

第１磁気回路の磁極の周りには電気コイル（８）が配置されている。第２磁気回 路（３）は透磁率の極めて高い材料で形成されている。第２磁気回路と第１磁気 回路との間にはエアギャップ（９）が形成されており、このエアギャップ内を磁 化された円筒体（５）が移動する。

第２図は第１磁化回路を示している。この図では、６つの磁極（１０〜１５）と 電気コイル（（８，１６，１７）とが見える。コイル（８及び１６）は励起用コ イルであり、コイル（１７）は電子回路に電気制御信号を送るｉ＋ｌ１ｇ１コイ ルである。磁極（１１）は２つの側辺（１８，１９）に斜角を有する。第１図か ら明らかなように、第１磁気回路（２）及び第２磁気回路（３）は磁性部材では なく非磁性部材（２０）だけを介して相互接続される。

第３図の実施例では、ロータが、軸（２３）と協働する非磁性リム（２２）に取 付けられた円形磁化部分（２１）からなる、この円形磁化部分（２１）は２つの 磁極に分割されており、これらの磁極が横断方向で互いに反対の向きに磁化され る。この磁化部分の外径り及び内径ｄはエアギャップ（９）内に含まれる磁化部 分の外径及び内径である。ステータ構造体は第１磁気回路（２）と第２磁気回路 （３）とで構成されている。第１磁気回路（２）は、励起コイル（８）を通すべ く２つの対向母線に沿って設けられたスロットを有する円筒体かなる。第２磁気 回路（３）は、磁化部分り２１）に作用する力の不均衡を防止するために、母線 に沿ってコイル（８）のスロットに対して対称的に設けられた加工部分を有する 充実円筒体からなる。２つの磁気回路（２，３）は非磁性材料のゲージング（２ ４）だけを介して互いに接続されている。

第４（２１は第１磁気回路を正中断面図で示している。この図では、円筒体のセ クタの１つからなる第１磁極部分（２５）、及びこれと対称的な第２磁極部分（ ２６）が見られる。コイル（８）は第１磁極部分（２５）の周りに配置されてい る。第１コイル（８）と対称的な第２コイル（２７）は磁極（２６）に第１磁極 （Ｚ５）と反対の極性を発生させる。各磁極部分（２５，２６）は夫々の側辺（ ２８，２９）が傾斜している。これらの傾斜縁部は、磁化部分く２１）の２つの 磁極部分の間の接続が緩和力作用ゾーン内にある時にロータの鎖錠力を調整する のに役立つ。

第５図に示すコイルの変形例では、コイル（８，２７）が夫々の対応磁気回路（ ２５，２６）の周りで横断方向平面上に配置されている。コイルは磁気回路（２ ５）に極めて近い円弧に沿って延びる作動部分（３０）を有する。接続は、作動 部分（３０）の２つの端部をつなぐ直線部分（３１）に沿って行われる。このコ イル部分（３１）は軸（２３）の両側に延びている。磁気回路（２５，２６）が より大きいセクタにわたって延びるか、又は軸（２３）が第５図の実施例を不可 能にするような直径を有する場合には、コイルを第６Ｉ２Ｉ又は第７図のように 形成し得る。

第６１１２では、コイル（８）の作動部分（３０）の両端が、軸（２３）を外側 から包囲するように湾曲した円弧を形成する部分（３１）を介して接続されてい る。第７回の実施例では、接続部分（３１）が軸（２３）を外側から包囲してい る。

第８図に示す別の実施例では、コイルが磁気回路の正中面上ではなく横断方向平 面上に配置されている。コイル（８）は、第９図に示すように、磁気回路（２） の２つの磁極（２５，２６）を分離するスロットを貫通し且つ軸（２３）の両側 を通っている。勿論、ここに挙げたコイルの実施例は非限定的なものにすぎない 。

本発明は以上説明してきた実施例には限定されず、その範囲内で様々な変形が可 能である。

国際調査報告 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．２Ｎ個の磁極及び１つ以上の励起コイル（８）を有する第１磁気回路（２） と第２磁気回路（３）とを含むステータ構造体のエアギャップ内にロータが配置 されており、前記磁気回路（２、３）が透磁率の極めて高い材料で形成されてお り、前記ロータが２Ｎ対の磁極からなる薄い磁化部分（５）を有し、これらの磁 化部分が横断方向で互いに反対の向きに磁化され、磁化が実質的に均一であって 移動軟道沿いに測定した長さＹＡにわたり、第１磁気回路（２）が非磁性接続部 材だけを介して第２磁気回路（３）に接続されており、２つの磁気回路の間のエ アギャップの厚さをＥとしステータ構造体の平均直径をＤとした場合にＮがπＤ ／８Ｅより小さいことを特徴とする単相電磁駆動器。 ２．極性が交互に異なる２Ｎ対の磁極を有し且つ径方向に磁化される管状ロータ を含み、前記磁極のエアギャップの厚みＥとロータの周縁に沿って測定した前記 磁極の長さＹとの比が０．２５以下であり、ステータ構造体が、電気コイル（８ 、１６）によって励起される２Ｎ対の磁極（１０〜１５）を有し且つロータを包 囲する第１磁気回路（２）と、ロータの内側に配置された充実円筒体からなる第 ２磁気回路（３）とで構成されており、ロータ及び２つの磁気回路が同軸である ことを特徴とする請求項１に記載の駆動器。 ３．ロータの磁極対が第２磁気回路（３）に固定されていることを特徴とする請 求項２に記載の駆動器。 ４．ロータが２Ｎ個のセクタに分割された薄いディスク（９）で形成されており 、これらのセクタが横断方向で向きが交互に異なるように磁化され、前記ロータ が２Ｎ個のセクタ（２５、２６）からなる第１磁気回路と第２磁気回路との間を 移動するようになっており、前記２Ｎ個のセクタの少なくとも一部が励起コイル （８）と第２磁気回路（３）とによって包囲されており、第２磁気回路が第１磁 気回路と同軸であることを特徴とする請求項１に記載の駆動器。 ５．磁石のインダクタンスをＢＯとし、鉄心の飽和インダクタンスをＢｓａｔと し、磁石の磁化部分の外径をＤとし、エアギャップ内に含まれる磁化部分の内径 をｄとし、Ｄより大きくてよい第２磁気回路の外径をＤｓｔａｔとした場合に、 第２磁気回路の厚みが少なくとも（ＢＯ／Ｂｓａｔ）ｘ（（Ｄ２−ｄ２）／Ｄｓ ｔａｔ）ｘ０．４に等しいことを特徴とする請求項４に記載の駆動器。 ６．第２磁気回路（３）がロータ（２１）に固定されていることを特徴とする請 求項４又は５に記載の駆動器。 ７．少なくとも一方の磁気回路の磁極側辺の少なくとも１つが斜角部又は傾斜縁 部を有することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の駆動器。 ８．第１磁気回路の各セクタが、ロータの平面との間に３０〜６０°の角度を形 成する斜角部を有する径方向側辺を少なくとも１つ有することを特徴とする請求 項７に記載の駆動器。 ９．斜角部の幅が展開した磁極の長さの１／５〜１／２０であることを特徴とす る請求項１から８のいずれか一項に記載の駆動器。 １０．Ｎが１より大きく、２つの磁気回路のうち少なくとも１つが制御コイル（ ２７）も含み、このコイルには電流が流れず、別のコイルの電流に起因する磁束 が作用しないようになっていることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項 に記載の駆動器。 １１．磁気部材の１つが制御コイルを含むことを特徴とする請求項１から１０の いずれか一項に記載の駆動器。