JPH0574189U - Variable air gap type motor - Google Patents

Variable air gap type motor

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JPH0574189U
JPH0574189U JP1124492U JP1124492U JPH0574189U JP H0574189 U JPH0574189 U JP H0574189U JP 1124492 U JP1124492 U JP 1124492U JP 1124492 U JP1124492 U JP 1124492U JP H0574189 U JPH0574189 U JP H0574189U
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JP
Japan
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rotor
electromagnet
stator
magnetic flux
magnet
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Application number
JP1124492U
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正実 高倉
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Meidensha Corp
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Meidensha Corp
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 ロータ11として円錐形状のものを使用す
る。ロータ11が電磁石2で吸引された姿勢で稜線11
aが電磁石2の上面と平行となる傾斜とする。ロータ1
1とライニング9を線接触させて摩擦力を高める。ロー
タ11と電磁石2との間隔を均一化・縮小化する。扇形
状の6個の磁石片12をフレーム3および電磁石2間に
介装する。各磁石片12の極性を対応する電磁石2と同
極性とし、磁石片12の磁束が電磁石2の磁束を弱める
ことを回避する。 【効果】 ロータ11およびライニング9間のすべりを
生じにくくなり、ロータ11および電磁石2間の吸引力
が増大するので、回転速度や回転トルク、静止トルクが
向上する。電磁石2および磁石片12の磁束利用効率が
向上する。高い静止トルクを得るために磁石片12とし
て強い磁石を使用できる。
(57) [Summary] [Configuration] A rotor 11 having a conical shape is used. With the rotor 11 attracted by the electromagnet 2, the ridgeline 11
The inclination is such that a is parallel to the upper surface of the electromagnet 2. Rotor 1
Line contact between 1 and lining 9 increases the frictional force. The distance between the rotor 11 and the electromagnet 2 is made uniform and reduced. Six fan-shaped magnet pieces 12 are interposed between the frame 3 and the electromagnet 2. The polarity of each magnet piece 12 is set to be the same as that of the corresponding electromagnet 2, and the magnetic flux of the magnet piece 12 is prevented from weakening the magnetic flux of the electromagnet 2. [Effect] Slip between the rotor 11 and the lining 9 is less likely to occur, and the attractive force between the rotor 11 and the electromagnet 2 is increased, so that the rotation speed, the rotation torque, and the stationary torque are improved. The magnetic flux utilization efficiency of the electromagnet 2 and the magnet piece 12 is improved. A strong magnet can be used as the magnet piece 12 to obtain a high static torque.

Description

【考案の詳細な説明】[Detailed description of the device]

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】[Industrial applications]

この考案は、ロータにこま擦り回転を行わせて回転力を得る可変空隙形モータ に関し、特にロータ(回転子)とステータ(固定子)の間の摩擦力を高めると共 に、電磁石の磁束の利用効率を向上させたものに係る。 The present invention relates to a variable air gap type motor that obtains a rotating force by rotating the rotor by rubbing the rotor, and in particular, increases the frictional force between the rotor (rotor) and the stator (stator) and It relates to those that have improved usage efficiency.

【0002】[0002]

【従来の技術】[Prior Art]

一般に、低速・高トルクを得る用途に使用されるモータの1つに可変空隙形モ ータがある。従来のこの種のモータを図2に示す。ステータ1は、たとえば6個 の電磁石2をフレーム3に環状に配置してなる(図3参照)。この電磁石2は、 扇形の鉄心4に巻線5を巻回して構成される。円板状のロータ6は、ユニバーサ ルジョイント7を介してシャフト8に支持されている。一方、フレーム3の上端 縁部には、ライニング9が環状に形成されている。電磁石2を順に励磁させるこ とにより、ロータ6にこま擦り回転を行わせる。 Generally, there is a variable air gap type motor as one of the motors used for obtaining low speed and high torque. A conventional motor of this type is shown in FIG. The stator 1 has, for example, six electromagnets 2 arranged annularly on a frame 3 (see FIG. 3). The electromagnet 2 is formed by winding a winding 5 around a fan-shaped iron core 4. The disc-shaped rotor 6 is supported by a shaft 8 via a universal joint 7. On the other hand, a lining 9 is formed in an annular shape on the upper edge of the frame 3. By sequentially exciting the electromagnet 2, the rotor 6 is rubbed and rotated.

【0003】 図3は電磁石2の励磁についての説明図である。図(a)に示すように各電磁 石2について符号#1〜#6を付すると、図(b)に示すように各電磁石#1〜 #6には方形波電流が所定のタイミングで印加される。これによりロータは、図 (a)でみると左回りに回転力が印加されてこま擦り回転を行う。FIG. 3 is an explanatory diagram of excitation of the electromagnet 2. As shown in FIG. 3A, when the reference symbols # 1 to # 6 are attached to the respective electromagnetic stones 2, as shown in FIG. 3B, the square wave current is applied to the electromagnets # 1 to # 6 at a predetermined timing. It As a result, the rotor is subjected to a rubbing rotation by applying a rotational force counterclockwise as viewed in FIG.

【0004】 図2に戻ってこま擦り回転について説明すると、ロータ6はライニング9に接 触しながらロータ6の軸心を中心として自転を行うと共に、シャフト8の軸心を 中心として公転を行う。このときロータ6とライニング9には径差があるので、 ロータ6が公転するに従ってシャフト8が公転方向と逆方向に回転する。これに より低速・高トルクの回転力が得られる。Returning to FIG. 2, the scrubbing rotation will be described. The rotor 6 rotates about the shaft center of the rotor 6 while contacting the lining 9, and also revolves about the shaft center of the shaft 8. At this time, since there is a difference in diameter between the rotor 6 and the lining 9, the shaft 8 rotates in the direction opposite to the revolution direction as the rotor 6 revolves. As a result, low speed and high torque torque can be obtained.

【0005】 また、上記の構成では、静止トルクを得るために電磁石2を励磁し続けなけれ ばならない不都合があるため、図4に示すように、ステータ1にリング状の永久 磁石10を貼付し、この上に電磁石2を固定するモータが提案されている。この モータによれば、電磁石2を励磁しなくとも、永久磁石10の磁力により静止ト ルクを得ることができる。Further, in the above configuration, there is a disadvantage that the electromagnet 2 must be continuously excited to obtain the static torque. Therefore, as shown in FIG. 4, the ring-shaped permanent magnet 10 is attached to the stator 1, A motor for fixing the electromagnet 2 on this has been proposed. According to this motor, the static torque can be obtained by the magnetic force of the permanent magnet 10 without exciting the electromagnet 2.

【0006】[0006]

【考案が解決しようとする課題】[Problems to be solved by the device]

しかしながら従来の可変空隙形モータは、次のような問題点があった。 However, the conventional variable air gap type motor has the following problems.

【0007】 (1)ロータ6とライニング9との接触が点接触であるため、両者の接触部にお いて十分な摩擦力を得られず、速度やトルクを上げるとすべりを生じる。(1) Since the contact between the rotor 6 and the lining 9 is point contact, sufficient frictional force cannot be obtained at the contact portion between the two, and slippage occurs when the speed or torque is increased.

【0008】 (2)ロータ6が円形の平板であるため、ロータ6と電磁石2との間隔がロータ 6の中心に向かう程に大きくなり、電磁石2の磁束を有効に利用することができ ない。(2) Since the rotor 6 is a circular flat plate, the distance between the rotor 6 and the electromagnet 2 increases toward the center of the rotor 6, and the magnetic flux of the electromagnet 2 cannot be used effectively.

【0009】 (3)6個の電磁石2のうち3個は、永久磁石10と逆極性に動作するため、発 生した磁束が永久磁石10の磁束により弱められることとなり、電磁石2の磁束 の利用効率が阻害される。(3) Since three of the six electromagnets 2 operate in opposite polarities to the permanent magnet 10, the generated magnetic flux is weakened by the magnetic flux of the permanent magnet 10, and the magnetic flux of the electromagnet 2 is used. Efficiency is hindered.

【0010】 この考案は、これらの問題点に鑑み、ロータにこま擦り回転を行わせて回転力 を得る可変空隙形モータにおいて、ロータおよびステータ間の摩擦力を高めると 共に、電磁石による磁束の利用効率を向上させることを目的とする。In view of these problems, the present invention increases the frictional force between the rotor and the stator and uses the magnetic flux of the electromagnet in a variable air gap type motor that obtains a rotational force by rotating the rotor by rubbing the rotor. The purpose is to improve efficiency.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

この考案は、極性が交互に並ぶように複数の電磁石が環状に設置されたステー タと、このステータの軸心を公転中心としてこま擦り回転自在のロータとを備え 、各電磁石の吸引力によりロータにこま擦り回転を行わせてロータとステータと の径差により回転力を得るモータであって、電磁石の非駆動時にロータをこま擦 り回転の際の姿勢に吸引保持する永久磁石を電磁石に重畳して装着した可変空隙 形モータにおいて、次の手段を講じたものである。 This invention is provided with a stator in which a plurality of electromagnets are annularly installed so that the polarities are alternately arranged, and a rotor which is rotatably rubbed around the shaft center of the stator as a center of revolution, and the rotors are attracted by the electromagnets. It is a motor that rotates by rubbing and obtains rotational force by the diameter difference between the rotor and the stator.When the electromagnet is not driven, the permanent magnet that sucks and holds the rotor in the posture during rotation is superimposed on the electromagnet. The following measures have been taken in the variable air gap type motor that has been installed as described above.

【0012】 (1)ロータは円錐形状をとるものとする。この円錐形状の錐面は、次の条件を 満たすような傾斜とする。すなわち、こま擦り回転の際の姿勢をロータがとると きに、ステータに対する錐面の最近接部が、ステータの軸心とほぼ垂直になる傾 斜とする。(1) The rotor has a conical shape. This conical conical surface is inclined so that the following conditions are satisfied. In other words, when the rotor takes the posture during the rubbing rotation, the closest point of the conical surface to the stator is tilted so as to be almost perpendicular to the axial center of the stator.

【0013】 (2)永久磁石は、各電磁石に対応した複数の磁石片からなるものとする。さら に各磁石片は、各電磁石の極性と同極性を有するものとする。(2) The permanent magnet is composed of a plurality of magnet pieces corresponding to each electromagnet. Furthermore, each magnet piece shall have the same polarity as that of each electromagnet.

【0014】[0014]

【作用】[Action]

この考案によれば、ロータが所定傾斜の錐面を有する円錐形状であるため、ロ ータとライニングの接触が線接触となり、安定した摩擦力を得ることができる。 しかもロータとステータとの間隔が一定となり、従来の構造のように中心に向か うに従って間隔が大きくなるようなことがなくなるので、電磁石およびロータの 間隔の均一化・縮小化が可能となり、吸引力の向上につながる。 According to this invention, since the rotor has a conical shape having a conical surface with a predetermined inclination, the contact between the rotor and the lining is a line contact, and a stable friction force can be obtained. Moreover, the distance between the rotor and the stator is constant, and the distance does not increase toward the center as in the conventional structure, so that the distance between the electromagnet and the rotor can be made uniform and reduced, and the suction can be reduced. It leads to improvement of strength.

【0015】 また静止トルク発生用の永久磁石として、各電磁石の極性と同極性の磁石片を 各電磁石に重畳して備えている。すなわち発生する磁束が対応する電磁石の磁束 と一致する位置に各磁石片を装着している。このため各電磁石の駆動時において 、磁石片の磁束は常に電磁石の磁束を強める方向に働くこととなる。As a permanent magnet for generating static torque, a magnet piece having the same polarity as the polarity of each electromagnet is provided so as to overlap each electromagnet. That is, each magnet piece is mounted at a position where the generated magnetic flux matches the magnetic flux of the corresponding electromagnet. Therefore, when each electromagnet is driven, the magnetic flux of the magnet piece always works in the direction of strengthening the magnetic flux of the electromagnet.

【0016】[0016]

【実施例】【Example】

以下、図面を用いてこの考案の実施例を説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0017】 図1は、この考案の一実施例に係る可変空隙形モータの概要を示す。図におい て、従来と同一あるいは相当する部分には同じ符号を付して説明を省略する。こ の実施例ではロータとして、円板状のロータ6の代わりに、中がくり抜かれた円 錐形状のロータ11を使用する。このロータ11は、次の条件を満たすものとす る。すなわち、図に示すように電磁石2で吸引された姿勢をとるとき、ロータ1 1を真横から見た稜線11aが電磁石2の上面と平行となるように、ロータ11 の錐面の傾斜が設定される。これによりロータ11とライニング9が線接触によ り接触するので、摩擦力が安定して両者間ですべりを生じにくくなる。またロー タ11と電磁石2との間隔がロータ11の半径方向について均一となるので、両 者の間隔を従来に比べて小さく設定でき、これにより吸引力の増大を図れる。こ れらの点から回転速度や回転トルク、静止トルクを向上することができる。FIG. 1 shows an outline of a variable air gap type motor according to an embodiment of the present invention. In the figure, the same or corresponding parts as in the conventional case are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. In this embodiment, as the rotor, instead of the disc-shaped rotor 6, a hollow-cylindrical rotor 11 is used. This rotor 11 is assumed to satisfy the following conditions. That is, as shown in the figure, the inclination of the conical surface of the rotor 11 is set so that the ridgeline 11a seen from the side of the rotor 11 is parallel to the upper surface of the electromagnet 2 when the rotor is attracted by the electromagnet 2. It As a result, the rotor 11 and the lining 9 come into line contact with each other, so that the frictional force is stable and slippage between the two is unlikely to occur. Further, since the distance between the rotor 11 and the electromagnet 2 is uniform in the radial direction of the rotor 11, the distance between the two can be set smaller than in the conventional case, and the attraction force can be increased. From these points, the rotation speed, rotation torque, and static torque can be improved.

【0018】 また静止トルク発生用の永久磁石として、リング状の永久磁石10に代わりに 、複数の磁石片12を使用する。つまり、鉄心4と同様の扇形状の6個の磁石片 12を環状にフレーム3上に貼着し、各磁石片12上に電磁石2を固着する。こ の実施例では各電磁石2の駆動電圧として図3(b)に示す電圧パターンを採用 する。したがって各電磁石2の極性はそれぞれ1つに定まる。各磁石片12は、 対応する電磁石2の極性と同一極性となるように配置される。このことにより各 電磁石2の駆動時において、電磁石2が発生する磁束と磁石片12の磁束とは常 に同じ方向となり、磁石片12の磁束が電磁石2の磁束を強める方向に働くこと となる。したがって磁石片12として強い磁石を使用し、高い静止トルクを得る ことができる。As the permanent magnet for generating the static torque, a plurality of magnet pieces 12 are used instead of the ring-shaped permanent magnet 10. That is, six fan-shaped magnet pieces 12 similar to the iron core 4 are attached to the frame 3 in an annular shape, and the electromagnet 2 is fixed onto each magnet piece 12. In this embodiment, the voltage pattern shown in FIG. 3B is adopted as the drive voltage for each electromagnet 2. Therefore, the polarity of each electromagnet 2 is set to one. Each magnet piece 12 is arranged so as to have the same polarity as that of the corresponding electromagnet 2. As a result, when each electromagnet 2 is driven, the magnetic flux generated by the electromagnet 2 and the magnetic flux of the magnet piece 12 are always in the same direction, and the magnetic flux of the magnet piece 12 works in the direction of strengthening the magnetic flux of the electromagnet 2. Therefore, a strong magnet can be used as the magnet piece 12, and a high static torque can be obtained.

【0019】[0019]

【考案の効果】[Effect of the device]

以上説明したように、この考案によれば、ロータとステータの接触が線接触と なって摩擦力が高まり両者間のすべりを生じにくくなるため、回転速度・回転ト ルクが増大する利点がある。またロータおよびステータの間隔がロータ半径方向 について一定となるので、電磁石およびロータの間隔を均一化・縮小化でき、磁 束を利用度を高めて吸引力向上を実現できる利点がある。 As described above, according to the present invention, the rotor and the stator are brought into line contact with each other to increase the frictional force, and it is difficult for slippage to occur between the rotor and the stator. Further, since the distance between the rotor and the stator is constant in the radial direction of the rotor, there is an advantage that the distance between the electromagnet and the rotor can be made uniform and reduced, and the magnetic flux can be utilized more effectively to improve the attractive force.

【0020】 また静止トルク発生用の永久磁石が電磁石の磁束を弱めることがなく、常に電 磁石の磁束を強める方向に働くので、磁束の利用効率の面で有利である。しかも 強い永久磁石を使用しても支障がなくなるので、高い静止トルクを得ることが可 能となる利点がある。Further, since the permanent magnet for generating the static torque does not weaken the magnetic flux of the electromagnet and always works in the direction of strengthening the magnetic flux of the electromagnet, it is advantageous in the utilization efficiency of the magnetic flux. Moreover, even if a strong permanent magnet is used, there is no problem, and there is an advantage that a high static torque can be obtained.

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

【図1】この考案の一実施例に係る可変空隙形モータの
概要を示す縦断面図。
FIG. 1 is a vertical sectional view showing an outline of a variable air gap type motor according to an embodiment of the present invention.

【図2】従来の可変空隙形モータの1例を示す説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of a conventional variable air gap type motor.

【図3】図2のモータにおける電磁石の励磁についての
説明図。
FIG. 3 is an explanatory diagram of excitation of an electromagnet in the motor of FIG.

【図4】従来の可変空隙形モータの1例を示す説明図。FIG. 4 is an explanatory view showing an example of a conventional variable air gap type motor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…ステータ 2…電磁石 3…フレーム 9…ライニング 11…円錐形状のロータ 12…磁石片 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Stator 2 ... Electromagnet 3 ... Frame 9 ... Lining 11 ... Cone-shaped rotor 12 ... Magnet piece

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】 極性が交互に並ぶように複数の電磁石が
環状に設置されたステータと、このステータの軸心を公
転中心としてこま擦り回転自在のロータとを備え、各電
磁石の吸引力によりロータにこま擦り回転を行わせてロ
ータとステータとの径差により回転力を得るモータであ
って、前記電磁石の非駆動時にロータをこま擦り回転の
際の姿勢に吸引保持する永久磁石を電磁石に重畳して装
着した可変空隙形モータにおいて、 前記ロータは円錐形状をとるものとし、この円錐形状の
錐面はロータが前記姿勢をとるときにステータに対する
最近接部がステータの軸心とほぼ垂直になる傾斜とし、 前記永久磁石は各電磁石に対応した複数の磁石片からな
るものとし、各磁石片は各電磁石の極性と同極性を有す
るものとしたことを特徴とする可変空隙形モータ。
1. A stator comprising a plurality of electromagnets arranged annularly so that polarities are alternately arranged, and a rotor rotatable by rubbing around the shaft center of the stator as a revolving center. The rotor is attracted by the electromagnets. A motor for performing a rubbing rotation to obtain a rotational force by a difference in diameter between a rotor and a stator, wherein a permanent magnet that attracts and holds the rotor in the posture during the rubbing rotation is superposed on the electromagnet when the electromagnet is not driven. In the variable air gap type motor mounted as described above, the rotor has a conical shape, and the conical conical surface has the closest portion to the stator substantially perpendicular to the axial center of the stator when the rotor takes the posture. It is inclined, and the permanent magnet is composed of a plurality of magnet pieces corresponding to each electromagnet, and each magnet piece has the same polarity as that of each electromagnet. Form motor.
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