JPH0521985Y2

JPH0521985Y2 -

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Publication number: JPH0521985Y2
Application number: JP3299387U
Authority: JP
Priority date: 1987-03-06
Filing date: 1987-03-06
Publication date: 1993-06-04
Anticipated expiration: 2002-03-06
Also published as: JPS63143082U

Description

【考案の詳細な説明】［産業上の利用分野］この考案は、例えば、工業用ロボツトのアーム
駆動等に用いて好適な可変空隙型モータに係り、
特に、振動および騒音の低減を図るとともに回転
効率および電力効率の改善を図つた可変空隙型モ
ータに関する。

［従来技術］従来、一般のモータとはその動作原理が全く異
なるものとして、第２図イ〜ニに示すような可変
空隙型モータが知られている。これらの図におい
て、１は固定子であり、内周に８個の極歯（図示
略）が形成された円筒状のコア１ａと、各極歯に
各々巻回されたコイル（図示略）とから構成され
ている。これにより、第２図ハに示すように固定
子１の内周面に沿つて８個の磁極ａ〜ｈが設けら
れている。そして、固定子１の各コイルに順次励
磁電流を供給することにより、磁極ａ〜ｈが順次
励磁されるようになつている。上記固定子１は第
２図ニに示すようにフレーム２内に収納されてお
り、また、このフレーム２によつて、固定子１の
中心軸Ｃ上に配置された２本の出力軸３，３が軸
受４，４を介して各々回転自在に支持されてい
る。２本の出力軸３，３の内側の各端部にはクラ
ンク板５，５の各一端部が各々固定され、これら
クランク板５，５の各他端部には支持軸７の両端
が各々固定されている。この場合、出力軸３と支
持軸７との各軸線間の距離ｌはコア１ａの内周の
半径ｎから回転子６の半径Ｒを差し引いた長さよ
り若干小となつている。また、上記回転子６は、
円筒状の一塊の磁性体によつて構成されており、
第２図ロに示すように軸受８，８を介して支持軸
７に自転自在に支持されている。

以上の構成により、第２図ハに示すように回転
子６が出力軸３の軸線を中心に公転しつつ、支持
軸７を中心に自転自在となつており、これによ
り、常に回転子６の外周の一部が固定子１の内周
に近接した状態で公転可能となつている。例え
ば、回転子６が第２図ハに示すように位置してい
る状態において、磁極ｂを励磁すると、この磁極
ｂと回転子６との間に磁気吸引力が発生する。こ
れにより、回転子６が磁極ｂとのギヤツプＧをせ
ばめる方向、すなわち、矢印Ｆ方向へ吸引され
る。この結果、回転子６が出力軸３の軸線を中心
に矢印A₁方向に公転を始め、この公転運動に伴
つて、支持軸７を中心に矢印Ｂ方向に自転を開始
する。以降、磁極ｃ、磁極ｄ、磁極ｅ……を順次
励磁すると、回転子６が磁極ｃ，ｄ，ｅ……に
次々と吸引され、これにより、回転子６が矢印Ａ
方向に連続的に公転を続け、この公転運動が、出
力軸３によつて外部へ出力される。

上述した可変空隙型モータは回転子６の公転に
伴つて、磁極ａ，ｂ，ｃ……と回転子６との間の
空隙が変化する構造になつており、磁気吸引力
（可変空隙力）を回転子６に直接作用させて、回
転子６を公転させ、この公転力によつて回転出力
を得ている。一方、回転子と固定子との間の空隙
が常に一定である一般のモータ、いわゆる固定空
隙型モータは、上述した磁気吸引力を利用するこ
となく、磁極から発生する界磁磁束と直交する接
線力（固定空隙力）のみを利用している。ここ
で、一般的に可変空隙力は固定空隙力に比較して
極めて大であることが知られており、これによ
り、可変空隙型モータは、固定空隙型モータと比
較して大きいトルクが得られ、したがつて、工業
用ロボツトのアーム駆動のように、高トルクが必
要とされる駆動源としての利用が考えられる。

［考案が解決しようとする問題点］ところで、上述した従来の可変空隙型モータに
おいては、回転子６の重心が出力軸３の軸線から
距離ｌだけ隔たつた支持軸７上にあるので、重心
が偏心した回転、すなわち偏心荷重回転となつて
いる。この結果、回転子６の公転に伴つて、回転
系全体に振動が生じ、また、この振動に伴つて騒
音が生じるという問題があつた。

また、上述したように従来の可変空隙型モータ
の回転子６は、第２図ロに示すように一塊の磁性
体によつて構成されており、また、この回転子６
は、その一部が固定子１の内周面に近接して公転
する。このため、回転子６の公転に伴つて、回転
子６に流入する磁束の密度が変化し、回転子６の
表面に渦電流が生じる。この渦電流により、回転
子６から固定子１側へ流入する逆方向の磁束が発
生し、この磁束は磁極から回転子６へ流入する正
方向の磁束を弱める方向に作用する。すなわち、
回転子６と磁極との間には、正方向の磁束による
吸引力に対し、逆方向の磁束による反発力が作用
し、回転子６の正方向の公転を妨げる逆方向トル
クが生じてしまう。したがつて、従来の可変空隙
型モータにおいては、回転子６の公転速度が高速
になればなるほど、渦電流が大となり、これによ
り逆方向トルクが大となり、回転効率が低下する
という問題があつた。また、渦電流により、回転
子６に熱が発生し、これが電力損失となるため、
上記と同様に高速回転時になるほど、電力効率が
低下するという欠点があつた。

この考案は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、振動および騒音の
低減を図るとともに、回転効率および電力効率の
改善を図つた可変空隙型モータを提供することに
ある。

［問題点を解決するための手段］この考案は、内周面に沿つて回転磁界を発生す
る円筒状の固定子と、前記固定子の中心軸上に貫
通して配置され、かつ回転自在に支持された出力
軸と、前記出力軸と平行に、かつ前記出力軸を中
心とする仮想円周上に等間隔を隔てて配置され、
前記固定子の内周面と近接した状態で公転する複
数個の回転子と、前記各回転子を自転自在に支持
するとともに、前記各回転子の公転を前記出力軸
に伝達する支持手段とを具備し、前記各回転子の
外周部は環状の薄板を積層してなる円筒部材によ
つて構成されていることを特徴とする。

［作用］この考案によれば、各回転子の外周部は環状の
薄板が積層されているので、各回転子が固定子の
内周に沿つて公転する際に、各回転子の表面に渦
電流が生じることがない。この結果、各回転子に
逆方向トルクが生じず、回転効率が改善され、ま
た、渦電流による電力損失もなく、電力効率が改
善される。また、各回転子が出力軸と平行に、か
つ出力軸を中心とする仮想円周上に等間隔に配置
されているので、その全体の重心が出力軸の軸線
上と一致し、したがつて、回転系全体の振動およ
びこの振動に伴う騒音が完全に防止される。

［実施例］以下、この考案の一実施例について、図面を参
照して説明する。第１図イ，ロおよびハにおい
て、２０は固定子であり、内周に12個の極歯（図
示略）が等間隔をおいて形成された円筒状のコア
２０ａと、各極歯（図示略）に各々巻回されたコ
イル（図示略）とから構成されている。これによ
り、固定子１の内周面に沿つて、磁極a₁〜a₄，b₁
〜b₄，c₁〜c₄が設けられている。この固定子１の
中心軸Ｃ上には出力軸２１が貫通して配置されて
おり、この出力軸２１は軸受（図示略）を介して
フレーム（図示略）に回転自在に支持されてい
る。また、この出力軸２１には十字状に形成され
た公転板２２，２２の中央部が各々固定されてい
る。これら公転板２２，２２には、その中心から
四方に距離ｍだけ隔てた位置に、出力軸２１と平
行に配置された支持軸２３ａ〜２３ｄの両端が
各々固定子されている。これら支持軸２３ａ〜２
３ｄには各軸受２４ａ〜２４ｄを介して回転子２
５ａ〜２５ｄが各々自転自在に支持されている。
これら回転子２５ａ〜２５ｄは、第１図ロに示す
ように、磁性体によつて形成された円筒２６と、
この内筒２６に外嵌された外筒２７とから構成さ
れている。この外筒２７は、環状のケイ素鋼板が
各々絶縁されて積層され、円筒状となつている。
また、回転子２５ａ〜２５ｄの半径ｒは、第１図
イに示すように、固定子２０の内周の半径ｎから
出力軸２１と支持軸２３ａ〜２３ｄの各軸線間の
距離ｍを差し引いた長さより若干小となつてい
る。このような構成により、回転子２５ａ〜２５
ｄは、出力軸２１を中心とする仮想円周上に等間
隔（中心角にして90度）を隔てて配置され、また
出力軸２１に関して、回転子２５ａと回転子２５
ｃが対称に、回転子２５ｂと回転子２５ｄが対称
に位置している。そして、これら回転子２５ａ〜
２５ｄの外周の一部が常に固定子２０の内周面に
近接した状態で出力軸２１の軸線を中心に公転し
つつ、各々支持軸２３ａ〜２３ｄを中心に自転自
在となつている。

以上の構成において、例えば、回転子２５ａ〜
２５ｄが第１図ハに示すように位置している状態
において、まず、磁極a₁，a₂，a₃，a₄を励磁する
と、磁極a₁と回転子２５ａとの間、磁極a₂と回転
子２５ｂとの間、磁極a₃と回転子２５ｃとの間
に、磁極a₄と回転子２５ｄとの間に各々磁気吸引
力が発生し、回転子２５ａ〜２５ｄが各々磁極a₁
〜a₄との間のギヤツプをせばめる方向、すなわ
ち、回転子２５ａが矢印Fa方向に、また、回転
子２５ｂが矢印Fb方向に、回転子２５ｃが矢印
Fc方向に、回転子２５ｄが矢印Fd方向に各々吸
引される。これにより、回転子２５ａ〜２５ｄが
出力軸２１の軸線を中心に矢印Q₁方向に公転を
始め、この公転運動に伴つて回転子２５ａ〜２５
ｄが支持軸２３ａ〜２３ｄを中心に矢印Ｐ方向に
自転を開始する。以降、磁極b₁〜b₄、次に磁極c₁
〜c₄、再び、磁極a₁〜a₄と、各々中心角が90度ず
れた磁極を順次励磁することにより、回転子２５
ａ〜２５ｄが上記と同様に磁極b₁〜b₄、次に磁極
c₁〜c₄、再び磁極a₁〜a₄に各々吸引される。これ
により、回転子２５ａ〜２５ｄは上記と同様に矢
印Ｑ方向に公転を続け、この公転運動が軸受２４
ａ〜２４ｄ、支持軸２３ａ〜２３ｄ、公転板２
２，２２からなる支持機構を介して出力軸２１に
伝達され、この結果、出力軸２１が回転する。

しかして、上記の構成によれば、４個の回転子
２５ａ〜２５ｄが出力軸２１に平行に、かつ出力
軸２１を中心とする仮想円周上に等間隔に配置さ
れているので、回転系全体の重心が出力軸の軸線
と一致し、振動およびこの振動に伴う騒音が防止
される。また、各回転子２５ａ〜２５ｄの外周部
を構成する外筒２６が各々絶縁されたケイ素鋼板
によつて積層されているので、公転によつて各回
転子２５ａ〜２５ｄに流入する磁束の密度が変化
しても、各ケイ素鋼板間には電流が流れにくく、
その表面には渦電流がほとんど発生しない。これ
により、各回転子２５ａ〜２５ｄには逆方向トル
クがほとんど発生せず、したがつて、高速回転と
なつても回転効率の低下が少ない。また、渦電流
による電力損失も少なく、同様に高速回転となつ
ても電力効率の低下が少ない。また、固定子２０
の中心軸上に１本の出力軸２１を貫通した構造と
なつているので、従来のように、２本の出力軸
３，３（第３図イ参照）の軸線を合わせる必要が
なく、製作が容易となる。

なお、上述した実施例においては、固定子２０
の極歯に各々コイルを巻回して、磁極を構成する
場合を例にして説明したが、誘導電動機のよう
に、コアの内周面に等間隔に複数のスロツトを形
成し、これらスロツトにコイルを連続して巻回
し、このコイルに交流電流を流してコア２０ａの
内周面に沿つて連続的に回転磁界を発生させ、こ
れにより、回転子を磁気吸引させるように構成し
てもよい。

［考案の効果］以上説明したように、この考案によれば、内周
面に沿つて回転磁界を発生する円筒状の固定子
と、前記固定子の中心軸上に貫通して配置され、
かつ回転自在に支持された出力軸と、前記出力軸
と平行に、かつ前記出力軸を中心とする仮想円周
上に等間隔を隔てて配置され、前記固定子の内周
面と近接した状態で公転する複数個の回転子と、
前記各回転子を自転自在に支持するとともに、前
記各回転子の公転を前記出力軸に伝達する支持手
段とを設け、前記各回転子の外周部を環状の薄板
を積層してなる円筒部材によつて構成したので、
公転の際に各回転子の表面に渦電流がほとんど発
生せず、これにより、各回転子には逆方向トルク
がほとんど発生しない。したがつて、回転効率が
改善され、また同様に、渦電流による電力損失も
少なく、電力効率が改善され、また、回転系全体
の重心が出力軸の軸線に一致し、回転系全体の振
動およびこの振動にともなう騒音が完全に防止さ
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図イ，ロおよびハは、この考案の一実施例
の構成を示す分解斜視図、部分断面図および正面
図、第２図イ，ロ，ハおよびニは、従来の可変空
隙型モータの構成を示す分解斜視図、部分断面
図、正面図および側断面図である。２０……固定子、２１……出力軸、２２，２２
……公転板、２３ａ〜２３ｄ……支持軸、２４ａ
〜２４ｄ……軸受、２５ａ〜２５ｄ……回転子、
２７……外筒（円筒部材）。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

内周面に沿つて回転磁界を発生する円筒状の固
定子と、前記固定子の中心軸上に貫通して配置さ
れ、かつ回転自在に支持された出力軸と、前記出
力軸と平行に、かつ前記出力軸を中心とする仮想
円周上に等間隔を隔てて配置され、前記固定子の
内周面と近接した状態で公転する複数個の回転子
と、前記各回転子を自転自在に支持するととも
に、前記各回転子の公転を前記出力軸に伝達する
支持手段とを具備し、前記各回転子の外周部は環
状の薄板を積層してなる円筒部材によつて構成さ
れていることを特徴とする可変空隙型モータ。