JPH0528066B2

JPH0528066B2 -

Info

Publication number: JPH0528066B2
Application number: JP60048435A
Authority: JP
Inventors: Maruchinusu Maria Henshinku Yohanesu; Han Munitsuku Sumitsuto Roberuto
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1984-03-13
Filing date: 1985-03-13
Publication date: 1993-04-23
Also published as: US4626717A; JPS60207440A; NL8400791A; CA1254256A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は磁化できる固定子及び往復運動できる
電機子を具えてなり、２個のコイルを相互に対向
配置して設けるとともに、これらの両コイル間に
は磁化できる鉄心を延在させ、磁極の一方が該鉄
心に面するように磁石を設けた固定子部分を前記
鉄心に平行に配設し、両コイルの互いに離間する
端面位置で固定子と鉄心との間に空隙を形成し、
該空隙内で電機子の、磁化できる極素子を移動可
能ならしめた振動モータに関するものである。

斯る振動モータは、雑誌「エレクトロテクニク
ウントマシネンバウ（Elektrotechnik und
Maschinenbau）」第96巻、第10号に掲載された
論文「共鳴−張力励磁機として永久磁石を有する
振動型同期モータ（Der schwingende Synch−
ronlinearmotor mit Dauermagneten als
Resonanz−Zugkrafterreger）」に記載されてい
る。

この従来の振動モータは、２個の磁石及び４個
の相互に平行な空隙を有するリニアモータとして
構成されている。電機子の摺動素子は空隙内に配
設されて直線通路に沿つて移動することができ
る。作動時にはコイルを交流電圧源に接続し、コ
イルに発生する磁界と磁石により発生される永久
磁界とを共働させる。摺動素子に及ぼされる磁力
の影響下で、電機子は固定子に関して直線的に往
復運動することができる。

従来の振動モータの電機子は弾性素子により支
持されている。この構造により、作動状態下の電
機子は、摺動素子に作用する保持力に横方向に移
動することができる。この横方向の移動には、電
機子の往復運動がもはや完全な直線状ではなく、
しかも再現性がないという欠点がある。さらにま
た、摺動素子が固定子及び鉄心と接触するのを防
止するため、摺動素子と、固定子と、鉄心との間
の間隙を比較的大きくとらなければならない。

これがため、かかる従来の振動モータは、電機
子が正確に所定の通路を通ることが所望される使
用態様には適さない。このような使用態様に対し
ては、電機子の移動を完全に制御することが必要
である。このため従来の振動モータに、電機子に
対する案内手段を設けなければならない。リニア
モータ用の案内手段自体は既知であるが、ガイド
ロツド及び直線軸受を具える一般的な案内手段で
は、大きな荷重がかかると全体的なたわみが表わ
れる。既知の案内手段を有するリニア振動モータ
は保持力が小さい場合にのみ満足し得る結果をも
たらす。保持力が大きい場合には、電機子の移動
に課する要求をあまりきびしくすることはできな
い。さらに、十分に剛固であり適当な大きさを有
する電機子用の直線的な案内機構を見つけること
は、リニア振動モータの性質上極めて困難であ
る。

本発明の目的は、前述の振動モータを改良して
電機子の支持手段の問題を緩和せんとするにあ
る。

本発明の振動モータは、極素子を、それらの移
動中に、円弧状空隙を通る円形通路の一部分に沿
つて進ませ、電機子をモータ軸の周りに回動可能
ならしめたことを特徴とする。

本発明による振動モータの電機子は、構造が簡
単でしかも廉価な軸受装置、例えば既知のころ軸
受、玉軸受などによつてモータ軸に取り付けるこ
とができる。斯る軸受は、保持力によつてもたら
される負荷を容易に取り除くことができる。この
構造は、本発明の振動モータが、電機子の、正確
に限定された再現性ある運動の遂行能力を極めて
安定ならしめ得る利点を有する。

本発明による振動モータと電機子は、その動作
状態にて、電機子の中心位置、その振幅変位角及
びその振動運動の振動数を例えば電子制御装置に
よつて制御されて、モータ軸の周りの振動運動を
行う。

本発明の振動モータは、前述した特性に併せて
高い効率及び高い実効出力をもたらすことができ
るので、様々な用途に適用することができる。こ
の振動モータは、例えば、駆動制御弁、冷凍機内
の連続的に可変な圧縮機のような往復動圧縮機及
びひげ剃り機の切断部材のために使用することが
できる。

本発明の好適実施例では、構造的理由から電機
子を担持するモータ軸を、磁石の磁軸線及びコイ
ルの共通軸線を横切る方向へ延在させる。

この実施例又は他の実施例では、磁石を設けた
固定子部分を、その固定子部分に対向させて配置
した鉄心と共働させ、固定子に、極素子の位置で
溝穴を設けることが好適である。この実施例の利
点は、モータの効率が良く、かつ、上述したステ
ツプによつてモータと寸法に重大なる影響を受け
ることなく、高い実効出力を得ることが可能とな
ることにある。

この実施例ではさらに、電機子が２個の極素子
を具え、各摺動素子に、モータ軸と平行に延在す
る溝穴を設けることが好適である。これにより電
機子と固定子との間の磁気短絡による磁束の必要
な損失を防止することができる。また鉄心に、極
素子と対応する位置で溝穴を形成するのが好まし
い。

さらに他の実施例では、電機子が、相互に独立
して回動できる２個の電機子部分を具えるととも
に、これらの各電機子部分が２個の極素子を具
え、磁石を逆極性に磁化するよう構成することが
できる。この場合、電機子部分が、同一モータ軸
に取り付けられて互いに逆方向へ回動運動するこ
とができる。この実施例の利点は、２つの駆動可
能性があることであり、例えば２個のピストンを
具える圧縮機を駆動するため、またはせん断機も
しくは切断装置を駆動するためなどのような特殊
な用途に有利である。

さらに、極素子を、モータ軸に対して直径方向
に対向する対として設けることが好適である。こ
れにより、つりあいおもりのような設備を追加す
ることなくモータ装置の機械的振動が最小になる
利点ある。

これもしくは他の実施例ではさらに電機子の極
素子の運動方向を、コイルの共通軸線を実質的に
横切る方向とし、モータ軸をモータの中心に取り
付ける。この実施例は、振動モータの寸法が小さ
くなり、その結果として、小型機器へ用いるのに
好適であるという利点を有する。加えて、小さな
寸法は、磁気通路の長さを減少させ、従つて磁気
損失を減少させる。

図面につき本発明を詳細に説明する。

第１図には本発明の振動モータの構造原理を、
一の固定子部分と一の永久磁石だけについて線図
的に示す。１として示すこの振動モータは磁化し
得る固定子３と、モータ軸５の周りで往復運動で
きる電機子７とを具える。振動モータ１はさらに
２個のコイル９及び１１（図面の明瞭のため断面
にて示す）を具え、それらの間には磁化し得る鉄
心１３が延在する。磁石１５を、鉄心１３と、こ
の鉄心と平行に延在する固定子部分３Ａとの間に
配設し、磁石の一方の磁極は鉄心１３に面し他方
の磁極は固定子部分３Ａに面するようにする。コ
イル９及び１１の相互に離れた端面１７位置で、
固定子３と鉄心１３との間に空隙１９及び２１を
形成し、これらの空隙内に電機子７の極素子２３
及び２５を配置する。電機子７はモータ軸５の周
りで回動できるので、極素子２３及び２５はそれ
らの運動に際し、破線Ａに示されるような円形路
をたどり、円形路の曲率中心をモータ軸５の軸線
とする。空隙１９及び２１は円形路Ａの形状と一
致する弓形形状を有する。

このようなモータの作動は以下のようにして行
われる。

コイル９，１１を附勢すると、適当な交流電流
がコイル９，１１の巻線に流れ、それらのコイル
の回りに交番磁界が発生し、この交番磁界は永久
磁石１５の磁界に付加される。この結果、空〓１
９，２１内の磁束密度は交互に大きい値および小
さい値となる。それぞれのコイルは、永久磁石１
５の磁化の方向との関連において、ある瞬間は一
方の極素子２３が高い磁束密度を受ける一方、他
方の極素子２５が低い磁束密度を受けるように巻
回されてあり、このことによつて、極素子２３
は、高い密度の磁束が存在する空〓１９内へ運動
し、極素子２５は空〓２１の外へ運動する。電流
方向の変化は極素子の逆方向の運動をもたらし、
これによつて電機子７が振動する。

極素子２３，２５と固定子３との間に働く鉄心
１３に対する保持力は、モータ軸５に対して放射
方向に向き、この力は回転軸受により簡単にうち
消すことができる。

本発明の振動モータの具体例の数例を第２〜６
図に示す。上述した部分には第１図と同一の符号
を付している。

第２，３及び４図には第１実施例を示す。図に
示す振動モータ３１は固定子３の２個の対向する
固定子部分３Ａ及び３Ｂを具え、磁石１５を強磁
性鉄心１３と固定子部分３Ａとの間に配設し、磁
石１６を鉄心１３と固定子部分３Ｂとの間に配設
する。磁石１６の磁軸線１６Ａを磁石１５の磁軸
線１５Ａと同一線上に配置する。２個のコイル９
及び１１を鉄心１３上に巻回し、これらの両コイ
ルの共通軸線１０を、磁軸線１５Ａ，１６Ａを横
切る方向へ延在させる。鉄心１３に取り付けられ
たモータ軸５はそれぞれの軸線１０，１５Ａ，１
６Ａを横切る方向へ延在させる。

２個の極素子２３及び２５を具える電機子７を
既知の回転軸受３２によりモータ軸５に枢着す
る。極素子２３及び２５の位置で、固定子３に貫
通溝３３を形成し、この貫通溝３３で、固定子を
互いに離間した２個の固定子部分３Ａ及び３Ｂに
分割する。この貫通溝３３は磁気短絡を防止する
役目を果たす。この例において鉄心１３には溝３
３Ａを形成する。もちろん、この貫通溝３３及び
溝３３Ａをプラスチツク材料のような非磁性材料
で満たすこともできる。

コイル９及び１１の相互に離間した各端面の近
傍で、２個の円弧状空隙１９，２０及び２１，２
２を固定子３と鉄心１３との間に夫々形成し、こ
れらの空隙内で、電機子７の各極素子２３及び２
５を移動可能ならしめる。各極素子２３及び２５
は、モータ軸５に平行に延在する溝穴３５及び３
７を夫々有し、これらの溝穴は磁束の損失を妨げ
るべく作用する。

図では、電機子７を中心に位置させて示す。作
動時には本例の電機子７は最大振幅変位角α＝7°
となる。

第５図は本発明の第２実施例の端面図である。
前例と同様に、振働モータ４１は、溝穴によつて
相互に離間された２個の固定子部分３Ａ及び３Ｂ
を有する固定子３を具え、これらの両固定子部分
の間には、軟鉄鉄心１３、モータ軸５、２個のコ
イル９，１１、および２個の磁石１５，１６を配
設する。二個の空隙１９，２０および２１，２２
はコイル９，１１にそれぞれ隣接する。

この例において、磁石１５及び１６を、２個の
磁極の同じ極どうしが対向するように、すなわち
磁石１５及び１６を反対方向に磁化して配設す
る。２部分から成る電機子をモータ軸５に取り付
け、電機子部分７Ａ及び７Ｂも互いに独立して回
動できるようにする。電機子部分７Ａ及びＢをボ
ールレイズ３２によりモータ軸５に装着すること
ができる。各電機子部分７Ａ及び７Ｂに、２個の
極素子を設け、電機子部分７Ａの極素子４３及び
４９を空隙１９及び２１内で、また、電機子部分
７Ｂの極素子４７及び４５を空隙２０及び２２内
で夫々移動可能ならしめる。

コイル９及び１１を附勢すると、互いに逆方向
へ移動すると電機子部分７Ａ及び７Ｂは、駆動さ
れる装置に、互いに独立させてもしくは組み合せ
て連結することができる。

無振動モータを得るため、電機子部分７Ａ及び
７Ｂの重心をモータ軸５の軸線上に位置させるつ
りあいおもりを用いることもできる。

第６図には第３実施例の端面図を示す。前例と
同様に、振動モータ５１は、固定子３、２個のコ
イル９及び１１を有する鉄心１３、２個の磁石１
５及び１６、４個所の空隙１９，２０及び２１，
２２ならびに鉄心１３に取り付けられて電機子を
担持するモータ軸５を具える。

この電機子は、２個の独立して移動できる電機
子部分７Ｃ及び７Ｄを具え、これらの電機子部分
には直径方向に配置され二個の摺動素子５３，５
５及び５７，５９を夫々設ける。摺動素子５３，
５５，５７及び５９の位置で、固定子３は溝穴３
３を有する。

この例では、振動モータ５１の機体は、溝穴３
３を非対称に配置したため、非対称となつてい
る。溝穴３３の一方を空隙２１と２２との間に配
置し、他方の２個の溝穴３３を、隣接する空隙１
９及び２０の一方側に夫々配置する。

前述したところと同様にして、磁石１５及び１
６を逆極性で磁化させることにより、作動状態で
は２個の電機子部分７Ｃ及び７Ｄは、モータ軸５
の周りで逆位相で往復運動する。

バランスのとれた対称なる電機子をもたらす振
動モータ５１の特別の構造としてつりあいおもり
を適用することもできる。

本発明は以上説明した実施例に限定されず種々
の変更例が考えられることもちろんである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の振動モータの構造原理を、
一部の構成部品との関連において示す略線図、第
２図は、本発明の振動モータの第１実施例を示す
軸方向断面図、第３図は、第２図の振動モータの
−線上の断面図、第４図は、第３図の振動モ
ータの−線上の断面図、第５図は、本発明の
振動モータの第２実施例を示す端面図、第６図
は、本発明の振動モータと第３実施例を示す端面
図である。１，３１，４１，５１……振動モータ、３……
固定子、３Ａ，３Ｂ……固定子部分、５……モー
タ軸、７……電機子、７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ…
…電機子部分、９，１１……コイル、１５，１６
……磁石、１７……コイル端面、１９，２０，２
１，２２……空隙、２３，２５，４３，４５，４
７，４９，５３，５５，５７，５９……極素子、
３３，３３Ａ，３５，３７……溝穴。

Claims

【特許請求の範囲】１磁化できる固定子および往復運動できる電機
子を具える振動モータであつて、前記固定子が、相互に対向させて配置した二個のコイルおよ
び、これらのコイル間に延在して磁化できる鉄心
と、空〓を形成すべく配置した固定子部分とを含
み、その空〓を、両コイルの相互に離間する端面
位置で、固定子部分と鉄心との間に形成し、さらに、前記固定子部分と鉄心との間に配置さ
れて、一の磁極を鉄心に向けた、少なくとも一個
の永久磁石を含み、前記電機子が、それぞれの空〓に関連させた極素子を含み、コイルを通る交流電流によつて、生じる磁束
を、一方の空〓内で増加させて、一方の極素子を
それぞれの空〓内へ移動させるとともに、他方の
空〓内で減少させて、他方の極素子をそれぞれの
空〓の外へ移動させ、このことを交互に繰返すと
ころにおいて、前記モータがモータ軸を具え、前記電機子をそのモータ軸に枢支し、前記空〓をモータ軸と同心に設けたことを特徴とする振動モータ。２前記モータ軸が、永久磁石の磁化の方向を横
切り、前記両コイルが、永久磁石の磁化の方向と
直交する共通軸線を有することを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の振動モータ。３前記固定子部分を二個具え、各固定子部分
が、それと鉄心との間にそれぞれの空〓を形成す
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項もしく
は第２項記載の振動モータ。４電機子が、二個の極素子を具え、これらの極
素子の各々がモータ軸と平行に延在する溝穴を有
することを特徴とする特許請求の範囲第３項記載
の振動モータ。５電機子が、相互に独立して回動できる二個の
電機子部分を具えるとともに、各電機子部分が極
素子を具え、両永久磁石を相互に逆極性に磁化し
てなることを特徴とする特許請求の範囲第３項記
載の振動モータ。６それぞれの電機子部分の極素子を、モータ軸
に対して、相互に直径方向の反対側に配置してな
ることを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の
振動モータ。