JPH066964A - 60〜120°の行程を有する単相電磁回転駆動装置 - Google Patents
60〜120°の行程を有する単相電磁回転駆動装置Info
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- JPH066964A JPH066964A JP5038780A JP3878093A JPH066964A JP H066964 A JPH066964 A JP H066964A JP 5038780 A JP5038780 A JP 5038780A JP 3878093 A JP3878093 A JP 3878093A JP H066964 A JPH066964 A JP H066964A
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Abstract
動装置を提供する。 【構成】 本発明は、70°/N〜110°/Nの角行
程を有し、且つ高いトルク/質量比と、回転子1の角位
置とは実質的に無関係のトルクとを有する単相電磁回転
駆動装置に関する。磁石5,6,40,41の平均直径
上で測定される磁化幅Yaと、磁石5,6,40,41
の平均直径上を回転子1がたどる角孤の幅Cと、磁石
5,6,40,41の平均直径上で測定される固定子の
隣接する2つの極9,10間の幅Sと、ギャップの一定
長さEとの関係は、式: Ya=C+S+2E’ (式中、E’はE/2〜Eである)で表される。更に
は、(C+2E’)/E>6及びL/E>0.75であ
る。
Description
される単相電磁回転駆動装置に関する。
装置は特に、本出願人によるフランス特許第89,0
8,052号に記載されている。このような駆動装置
は、2極駆動装置の場合で理論的には180°、実際に
は約120°、4極駆動装置の場合で理論的には90
°、実際には約60°の限界値に近い大きな行程に対し
て最適化されている。
〜120°の行程と大きなトルクとを必要とする用途で
は、現状の駆動装置は特に重量及び寸法に関して幾つか
の欠点がある。
の単相モータではなく、ハイブリッド型のステッピング
モータを選択している。このようなモータは二相型であ
り、一般に約50個の極を含んでいる。これらのモータ
はトルク/質量比が高いという利点を有するが、複雑な
制御電子工学を必要とするために、全体のコストが上昇
し且つ信頼性が低下する。更には、このようなステッピ
ングモータでは機能的ギャップは0.1ミリメートル未
満であることから、製造及び組立の公差が非常に小さく
なって、このような駆動装置の価格及び信頼性が問題と
なる。
要な二相制御回路ほど複雑ではない単相電子制御回路に
よって制御され得、構造が簡単で、堅牢であり、高速角
運動が可能であり、且つ少なくともハイブリッドモータ
と同じ様に高い、即ち約1ニュートンのオーダーのピー
クトルク(couple−crete)の駆動装置の場
合で約1.5Nm/kgのトルク/質量比を示す高性能
駆動装置を提供することによって、前記欠点を克服する
ことである。
に、70°/N〜110°/Nの、好ましくは80°/
N〜100°/Nの角行程を有し、2N個(Nは1又は
2に等しい)の磁石、及び透磁率の高い材料製の鉄心を
有する回転子と、少なくとも1つのコイルを有し且つ少
なくとも1つの結合部分によって結合された2つの極性
部分を含んでいる固定子とを含み、極性部分と回転子鉄
心とが、2N個の孤Ya上に伸びている一定長さEのギ
ャップをその間に限定している型の単相電磁回転駆動装
置に関する。
化幅Yaと、磁石の平均直径上を回転子がたどる角孤
(arc angulaire)の幅Cと、磁石の平均
直径上で測定される固定子の連続する2つの極間の幅S
と、ギャップの一定長さEとの関係は、式: Ya=C+S+2E’ (式中、E’はE/2〜Eである)で表される。
E>0.75、好ましくは0.8<L/E<0.9(式
中、Lは磁化方向での磁石の長さを示す)である。
ほぼ全体において一定電流で一定トルクを確保し、且つ
非常に小さい、更にはゼロの電流の不在下で、膨張トル
ク(couple de detente)を保証する
ことができる。70°/N〜110°/Nの求められる
行程を考慮すれば、180°/Nよりも僅かに小さい各
磁極の開口角度(ouverture angulai
re)に関連する180°/Nよりも明らかに小さい固
定子の各極の開口角度、又は180°/Nよりも僅かに
小さい固定子の各極の開口角度に関連する180°/N
よりも明らかに小さい各磁極の開口角度を規定して、前
記式を確かめることができる。
石の角幅は80°/N〜120°/Nである。
0°/Nよりも小さい”ことを意味し、“実質的に小さ
い”とは、“10°よりも小さい”ことを意味せねばな
らない。
的に、式: N・Dm・Br・(L/E)・Z・nI (式中、Nは極の対の数を示し、Dmは磁石の平均直径
を示し、Brは磁石の残留磁気誘導(inductio
n remanante)を示し、nIは1つ又は複数
のコイルに適用されるアンペア回数を示し、Lは磁化方
向での磁石の長さを示し、Eはギャップの長さを示し、
Zは磁化及び移動方向に垂直な方向、即ち半管状の瓦状
磁石の構造の場合には軸(高さ)方向に、円板状磁石の
構造の場合には半径方向に測定された磁石の寸法を示
す)に等しい。
回転駆動装置は、その磁化が実質的に半径方向であり、
円筒瓦状であり且つ磁石の平均直径上で測定された外周
幅Yaを有する磁石を有する。固定子の部分は、磁石と
協働し且つU字形の結合部分によって結合された2N個
の極性部品を含んでいる。励磁コイルは前記結合部分に
よって支持されている。変形例は、それぞれが固定子の
極の一方を包囲する2つのコイルを設けることにある。
板扇形であり且つ横断方向に磁化され、固定子の部分
は、磁石と協働し且つ励磁コイルを支持するU字形の結
合部分によって結合された2N個の極性部品を含んでい
る。変形例は、それぞれが固定子の極の一方を包囲する
2つのコイルを設けることにある。
の中央断面は回転子の回転軸に垂直である。
中央断面は、回転子の回転軸を含む各極性部分の対称面
に平行である。
は、直径方向に対して反対側にあり且つそれぞれが励磁
コイルを担持している2つの結合部分によって結合され
ている。変形例は、それぞれが固定子の極の一方を包囲
する2つのコイルを設けることにある。
均直径上で測定される固定子の連続する2つの極間の幅
Sは、ギャップの長さEに実質的に等しい。各磁極の孤
の幅Yaは、式:
30°/Nの孤上に伸びている。
径上で測定される固定子の極の孤の幅Ysは、式:
領域(zone de transition)を示
す)に等しい。固定子の極は80°/N〜130°/N
の孤上に伸びている。
向での長さを示す)は、固定子部分の励磁が、0テスラ
と、鉄の透磁率が低い値に相当する最大誘導、即ち約
1.7テスラとの間の大きな行程(excursio
n)で、動作点(point de fonction
nement)を変動させ得るように、曲線B(H)の
第2象限で高い平均動作点を得るために、0.8よりも
大きい。
hamps)に垂直な固定子の結合部分の断面積は実質
的に、 CxZ (式中、Cは磁石の平均直径上で測定された回転子の行
程を示し、Zは移動及び磁化方向に垂直な寸法に応じて
測定された磁石の高さを示す)に等しい。
2つの平行な鋼板束からなっている。これらの鋼板束は
垂直方向に組み立てられている。
は、回転軸に対して垂直方向に配置された鋼板からなっ
ている。
は、回転子の回転軸を含む固定子の対称面に平行な鋼板
からなっている。
定のために切断部を有する。
束は、駆動装置の中央面に対して対称な形状の2群の極
性鋼板からなり且つ2N個の飽和可能狭窄部(isth
mes saturables)によって結合された極
性鋼板に相当する単一鋼板を各端部に備えている。
発明が更に良く理解されるであろう。
断面図を示す。
子2とを有する。回転子1は軸3の周りに回転移動す
る。回転子は、2つの磁石5,6を支持する円筒形の軟
鉄心4からなっている。これらの磁石5,6は瓦状、即
ち薄い円筒扇形である。これらの磁石は半径方向を反対
の向きに磁化される。磁石は、接着させるか又はカラー
をはめることによって軟鉄心4に固定されている。
上に伸びている。図示する場合(N=1)、磁石は約1
20°に伸びている。磁石5,6は端と端とが合わさっ
ているのではなく、それぞれが約60°の円弧上に伸び
ている円筒形空間7,8をそれらの間に保持している。
磁石の半径方向厚さLは約2.5ミリメートルである。
回転子の磁石5,6の高さは約25ミリメートルであ
る。
の結合部分11によって結合された2つの極性部分9,
10を有する。固定子は、回転子の軸3に垂直な軟鉄又
は鉄−ケイ素鋼板の積層部分からなっている。回転子鉄
心4及び固定子の極9,10は、一部分が磁石5,6に
よって占められている半径方向長さEのギャップをその
間に限定している。
長さは3ミリメートルである。図1に示す実施例では、
極性部分9,10は非常にエンベローピングであり、端
部は、磁石の平均直径上で測定された幅Sを有する2つ
の隙間によって離されている。説明する実施例では、隙
間の幅Sは約2ミリメートルに等しい。
28ミリメートルである。磁化領域の幅Yaは(120
/360)xπxDm=29.3ミリメートルである。
行程は約Ya−2E’−Sに、即ち22ミリメートルに
等しい。これは約90°の回転幅に相当する。行程は、
公知の手段、例えばストッパによって制限される。
寸法を示す。これは、固定子の極が幅広で、従って隙間
Sが狭く、また固定子の極が明らかに180°/N未満
に伸びている瓦状磁石と協働する実施例である。行程途
中の中間角位置の回転子が示されている。
る。全ての寸法C/2、E’、S、T、Ys、Yaは、そ
の直径が薄い磁石5,6の厚さの中央から測定された平
均直径Dmに相当する円上で測定される。
され且つそれぞれが180°/Nに伸びている2つの磁
石5,6を含んでいる。固定子の極性部分9,10はそ
れほどエンベローピングではなく、その端部は、図1に
示す実施例よりも明らかに幅の広い隙間Sによって離さ
れている。
純粋金属構造を有する“MQII”(General
Motorsから市販されている材料の商品名)型材料
の単一リング状に製造され得る。この材料は180°/
Nに近い円筒扇形に磁化される。
構成部分の寸法は以下の通りである。
ある。
C=(90/360)xDmxπ=22ミリメートルが
得られる。
ルである。
ルである。
ルである。
ある。
コイルに適用されるアンペア回数は、 ±(Br・L/μ0・μr) (式中、Brは残留磁気誘導を示し、Lは磁石の半径方
向長さを示し、μ0は真空透磁率を示し、μrは磁石の可
逆透磁率を示す)に近い値をとり得る。
22を有する他の実施例を示している。この実施例で
は、駆動装置は2つのコイル23,24を備えている。
回転子は図1に示す実施例と同様に、円筒形空間7,8
によって離された2つの磁石5,6を含んでいる。
一方を包囲している2つのコイル23,24を備えてい
る本発明の駆動装置の変形例を示している。
断面図を示している。この駆動装置は、回転軸3を備え
た回転子1と、固定子の結合部分11及び2つの極性部
分9,10を備えた固定子とからなっている。固定子の
結合部分11はコイル12を支持している。
図を示している。回転子は、横断方向に磁化され且つ8
0°/N〜130°/Nの円弧上に伸びている2つの磁
石40,41を備えている。磁石40,41は透磁率の
高い材料からなる鉄心4に固定されている。磁石40,
41は空間42,43によって離されている。この実施
例の駆動装置の寸法は以下の通りである。
メートルである。
る。
る。
ある。
程は27.5ミリメートルである。
0,41の弧の幅Yaは37ミリメートルである。
回転軸3を含む面に平行な駆動装置の断面図を示してい
る。コイル12は回転子1の後方に配置されている。回
転子は、前述した実施例と同様に、半径方向に磁化され
る瓦状の半管状磁石5,6を支持する軟鉄心4からなっ
ている。
方向び鋼板束からなっている。固定子の極を形成する第
1の鋼板束は、回転子の軸3に対して垂直方向に配向さ
れた2群23,24の鋼板27,30からなっている。
これらの鋼板の形状は駆動装置の平面図を示す図9の方
がよくわかる。軸3に垂直な第1群23の鋼板束は、ギ
ャップ26の外側縁部に相当する円弧状凹部分25を有
する。回転子の軸に平行な方向で測定された鋼板束2
7,30の厚さはほぼZに等しい。鋼板27,30の外
側部分は、第2の鋼板束29を嵌合させるために切断部
28を有する。中央面31に対して対称な第2群の鋼板
30は固定子の第2の極を構成している。ギャップを正
確に限定し得るように、第1の鋼板束24,23の最初
の鋼板及び最後の鋼板はそれぞれ、2つの飽和可能狭窄
部によって結合された部分を有する。
て垂直方向に配置された鋼板からなっている。第2の鋼
板束の鋼板の全体形状は図8に示す。各鋼板はU字形の
全体形状を有し、且つ2つのアーム34,35によって
延長される結合部分を備えている。
きたが、当業者は本発明の範囲を逸脱することなく変形
例を製造することができる。
ある。
ある。
面図である。
る。
Claims (13)
- 【請求項1】 70°/N〜110°/Nの、好ましく
は80°/N〜100°/Nの角行程を有し、 2N個(Nは1又は2に等しい)の磁石、及び透磁率の
高い材料製の鉄心を有する回転子と、 少なくとも1つのコイルを支持する少なくとも1つの結
合部分によって結合された2つの極性部分を有する固定
子とを含み、極性部分と回転子鉄心とが、2N個の孤上
に伸びている一定長さのギャップをその間に限定してい
る型の単相電磁回転駆動装置であって、磁石が、曲線の
第2象限で線形特性を有し且つ可逆透磁率が1に近い型
であり、磁石の平均直径上で測定される磁化幅と、磁石
の平均直径上を回転子がたどる角孤の幅と、磁石の平均
直径上で測定される固定子の隣接する2つの極間の幅
と、ギャップの一定長さとの関係が、式: Ya=C+S+2E’ (式中、E’はE/2〜Eである)で表され、 (C+2E’)/E>6であり、L/E>0.75、好
ましくは0.8<L/E<0.9(式中、Lは磁石の半
径方向長さを示す)であり、それによって高いトルク/
質量比と、回転子の角位置とは実質的に無関係なトルク
とが得られることを特徴とする単相電磁回転駆動装置。 - 【請求項2】 回転子の2N個の磁石が、半径方向に磁
化され且つ磁石の平均直径上で測定された外周幅を有す
る円筒瓦状の磁石からなり、該磁石が、80°/N〜1
30°/Nの角扇形部分上に伸びており、固定子の部分
が、磁石と協働し且つU字形の結合部分によって結合さ
れた2N個の極性部品を含んでいることを特徴とする請
求項1に記載の単相電磁回転駆動装置。 - 【請求項3】 回転子の2N個の磁石が、横断方向に磁
化され且つ80°/N〜130°/Nの開きを有する円
板扇形の磁石からなり、固定子の部分が、磁石と協働し
且つU字形の結合部分によって結合された2N個の極性
部品を含んでいることを特徴とする請求項1に記載の単
相電磁回転駆動装置。 - 【請求項4】 U字形の結合部分の中央断面が回転子の
回転軸に垂直であることを特徴とする請求項2又は3に
記載の単相電磁回転駆動装置。 - 【請求項5】 U字形の結合部分の中央断面が、回転子
の回転軸を含む極性部分の対称面に平行であることを特
徴とする請求項2又は3に記載の単相電磁回転駆動装
置。 - 【請求項6】 固定子の部分が、それぞれが極性部分の
一方を包囲する2つのコイルを含み、該極性部分が1つ
又は2つの結合部分によって結合されていることを特徴
とする請求項1から5のいずれか一項に記載の単相電磁
回転駆動装置。 - 【請求項7】 固定子の極性部分が、直径方向に対して
反対側にあり且つそれぞれが励磁コイルを担持している
2つの結合部分によって結合されていることを特徴とす
る請求項2から6のいずれか一項に記載の単相電磁回転
駆動装置。 - 【請求項8】 磁石の平均直径上で測定される固定子の
連続する2つの極間の幅がE/2〜E(Eは磁化方向で
測定されるギャップの長さを示す)であり、磁石の平均
直径上で測定される磁石の外周幅が 【数1】 であり、2つの磁石が180°/Nよりも明らかに小さ
い弧上に伸びていることを特徴とする請求項1から7の
いずれか一項に記載の単相電磁回転駆動装置。 - 【請求項9】 磁石の平均直径上で測定される固定子の
極の幅が、 【数2】 (式中、Tは回転子に隣接する2つの磁石間の遷移領域
を示し、Eよりも小さい)に等しく、2つの磁石が18
0°/Nよりも明らかに小さい弧上に伸びていることを
特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の単相
電磁回転駆動装置。 - 【請求項10】 L/E比(Lは磁石の磁化方向で測定
された長さを示す)が0.75よりも大きく、好ましく
は0.8〜0.9であ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単相電磁回転駆動装置。 - 【請求項11】 磁界線に垂直な固定子の結合部分の断
面積が実質的に、 CxZ (Cは磁石の平均直径上で測定された回転子の行程を示
し、Zは移動及び磁化方向に垂直な寸法に応じて測定さ
れた磁石の高さを示す)に等しい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単相電磁回転駆動
装置。 - 【請求項12】 固定子の構造が2つの平行な鋼板束か
らなり、該鋼板束が垂直方向に組み立てられ、固定子の
極性部分を限定する第1の鋼板束が回転軸に対して垂直
方向に配置された鋼板からなり、U字形の結合部分を限
定する第2の鋼板束が、固定子の極の中央を通過し、回
転子の回転軸を含み且つ固定子の極を通過する固定子の
対称面に平行な鋼板からなり、該鋼板が、鋼板束の相対
的な嵌合及び位置決定のための切断部を有することを特
徴とする請求項1から6、8及び9のいずれか一項に記
載の単相電磁回転駆動装置。 - 【請求項13】 極性部分を限定する第1の鋼板束が、
駆動装置の中央面に対して対称な形状の2群の極性鋼板
からなり且つ2N個の飽和可能狭窄部によって結合され
た極性鋼板に相当する単一鋼板を各端部に備えているこ
とを特徴とする請求項12に記載の単相電磁回転駆動装
置。
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JP (1) | JP3250860B2 (ja) |
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FR (1) | FR2688105B1 (ja) |
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