JPH07298546A - 2軸同期反転誘導電動機 - Google Patents

2軸同期反転誘導電動機

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JPH07298546A
JPH07298546A JP6112012A JP11201294A JPH07298546A JP H07298546 A JPH07298546 A JP H07298546A JP 6112012 A JP6112012 A JP 6112012A JP 11201294 A JP11201294 A JP 11201294A JP H07298546 A JPH07298546 A JP H07298546A
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induction motor
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rotor
axis synchronous
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善徳 小島
Genichi Sato
源一 佐藤
Kozo Matake
幸三 眞武
Yasushi Kube
泰史 久部
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 2つの回転軸を磁気カップリングで結合する
ことにより高出力の2軸同期反転駆動を行うことのでき
る2軸同期反転誘導電動機を提供する。 【構成】 回転軸を平行に配置した2つの誘導電動機1
a,1bにおいて、それぞれのロータ、或いは回転軸2
a,2bに、2n極(nは整数)に着磁された永久磁石
4a,4bを周設し、各々のロータは前記永久磁石が接
触しないよう所定のクリアランスtを保って配置され、
且つ各々の異磁極面が相対向吸引して磁気カップリング
を構成し同期して反転する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は2軸同期反転駆動モータ
に係り、特に2軸ギアポンプ、ルーツブロア、スクリュ
ー圧縮機等の2軸を同時に反転して回転させることを必
要とする回転機器の駆動モータに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、このような2軸を同時に反転させ
ることを必要とする機器の駆動モータは、通常1軸で駆
動し、ギアにより2軸を同期反転駆動する方法が一般的
である。ところが、2軸を同時に同期反転させる駆動モ
ータが特開平4−178143号公報に提案されてい
る。この方式のモータは、永久磁石を外周に周設した2
つのロータを所定の間隙を保って配置し、かつ各ロータ
の異磁極面が相対向吸引して磁気カップリングを構成
し、前記各ロータの外周に所定の間隙を保って電機子を
配置し、該電機子の空間移動磁界により前記ロータを反
転して回転させるものである。この方式の駆動モータに
よれば、磁気カップリングによりギアを使用することな
しに、直接2軸を同期反転駆動することができる。又、
ギアが必要でないため、2つのロータ間に機械的な接続
部分を有することなく2軸を同期反転駆動することがで
きる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記方式のモータはト
ルク発生に、電機子の空間移動磁界により前記ロータの
永久磁石の磁極を吸引して回転駆動力を発生させている
ため、組立上の問題から出力は数百W程度に制限されて
しまう。しかしながら数kWの出力を有し且つギアを使
用せずに2軸を同期反転させたいという必要性が、例え
ばルーツブロア、スクリュー圧縮機などから出ている。
【0004】本発明はかかる従来技術の問題点に鑑みて
なされたものであり、2つの回転軸を磁気カップリング
で結合して、且つ高出力の2軸同期反転駆動を行うこと
のできる2軸同期反転誘導電動機を提供することを目的
とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の2軸同期反転誘
導電動機は、回転軸を平行に配置した2つの誘導電動機
において、それぞれのロータ、或いは回転軸に、2n極
(nは整数)に着磁された永久磁石を周設し、各々のロ
ータ又は回転軸に周設された前記永久磁石が接触しない
よう所定のクリアランスを保って配置され、且つ各々の
異磁極面が相対向吸引して磁気カップリングを構成し同
期して反転することを特徴とする。
【0006】
【作用】2つの誘導電動機の回転軸又はロータを磁気カ
ップリングにて結合することにより、その2軸間にトル
クのアンバランスが生じても、磁気カップリングを介し
てトルクを補い合うことにより、2つの誘導電動機はほ
ぼ同一の滑りにて運転することが可能となる。 即ち、
第1の軸にかかるトルクが第2の軸にかかるトルクより
も大きい時は、第1の軸に接続された誘導電動機の滑り
が大きくなり回転数を下げようとする。この時第2の軸
の誘導電動機は磁気カップリングを介して負荷を受ける
ことになりやはり滑りが大きくなり、結果として第2の
軸は磁気カップリングを介して第1の軸にトルクを供給
することにより双方が同期して回転することになる。ま
た、この磁気カップリングは、それぞれの回転軸又はロ
ータは誘導電動機の主軸であり、それぞれ動力源を有し
ているので、2軸を同期反転させるための吸引力(カッ
プリング力)である補助的なトルク伝達を行える程度の
ものでよい。
【0007】
【実施例】以下、本発明の第1乃至第2実施例について
添付図面を参照しながら説明する。
【0008】図1は、本発明の第1実施例の2軸同期反
転誘導電動機の構造を示す(A)回転軸に沿った縦断面
図、及び(B)回転軸に直交する横断面図である。2つ
の誘導電動機1a,1bはそれぞれインナロータタイプ
であり、主軸2a,2bは例えばそれぞれのかご型のロ
ータに直結されており、ロータの外側に配置されたステ
ータ電機子の形成する空間移動磁界により回転駆動され
る。2つの誘導電動機1a,1bの主軸2a,2bには
円板状の永久磁石固定ヨーク3a,3bがそれぞれ固定
されており、固定ヨーク3a,3bの外周には2n極
(nは整数)に着磁された磁気カップリング用永久磁石
4a,4bが、それぞれ軸心に対象に等間隔で磁束がラ
ジアル方向に発生するように周設されている。2つの永
久磁石4a,4b間には所定の間隙(クリアランス)t
が設けられている。
【0009】2つの誘導電動機の回転軸2a,2bがそ
れぞれ反対方向に回転すると、それぞれの固定ヨーク3
a,3b外周の永久磁石4a,4bのそれぞれのN極及
びS極間には異磁極面が相対向吸引して磁気カップリン
グが構成される。この時の2つのロータ間の異磁極面間
の磁気吸引力の大きさは間隙t2 に反比例する。この吸
引力を打ち消すためには、それぞれのロータ又は回転軸
を該吸引力と反対方向に同じ大きさの力で吸引すればよ
い。このため、2つの固定ヨーク3a,3bの外周の永
久磁石4a,4bの磁極面の外側の磁気カップリングに
対向する位置にバランサー用磁性体5a,5bを備えて
いる。バランサー用磁性体5a,5bは、例えば高透磁
率の鉄心等であり、固定子ヨーク3a,3bの外周上の
永久磁石4a,4bに対して吸引力を発生させるもので
あればよい。バランサー用磁性体5a,5bはそれぞれ
磁気カップリングの吸引力と同じ大きさの吸引力を反対
方向に発生するようにその大きさ及び外周面との間隔が
調整される。
【0010】図2は誘導電動機の特性を示すものであ
り、横軸のすべりSと縦軸のトルクTとの関係を示すト
ルク特性曲線である。磁気カップリングがない状態にお
いて、例えば誘導電動機1a,1bの負荷トルクTがそ
れぞれトルク特性曲線上の7a,7bの点にあるとす
る。ここで2つの電動機1a,1bの回転軸2a,2b
を磁気カップリングで結合することにより、負荷トルク
の大きい電動機1aはもう一方の電動機1bからトルク
の供給を受け2つの電動機1a,1bは同一の位相で回
転するように作用し、トルク特性曲線上の7cの点で動
作することになる。従って磁気カップリングは双方のト
ルクの差分を補償するだけで済むため、その負担は従来
のステータ電機子の空間移動磁界が磁気カップリングさ
せて回転軸を駆動するのに比べて大幅に軽減される。ま
た、2台の誘導電動機は、同一特性の装置を採用するこ
とが好ましい。1台の電源から電力を2台の誘導電動機
1a,1bに供給することが同期運転のために好まし
く、インバータなどで可変速駆動する場合においても1
台のインバータで運転することが好ましい。
【0011】図3は、本発明の第2の実施例の2軸同期
反転誘導電動機の構造を示す回転軸に直交する面の断面
図である。。本実施例では、2台のアウタロータ構造の
誘導電動機のロータ9a,9bの外周に2n極(nは整
数)に着磁された永久磁石が、軸心に対称に等間隔で磁
束がラジアル方向に発生するように周設されている。2
つの永久磁石10a,10b間には所定の間隙(クリア
ランス)tが設けられている。
【0012】2つのロータ9a,9bはそれぞれ図示し
ない回転軸に接続され、2軸ギアポンプ或いはルーツブ
ロア等の2軸を同期反転させる。アウタロータタイプの
誘導電動機12a,12bの固定子8a,8bはそれぞ
れ回転空間移動磁界を形成し、例えばかご型の導体棒か
らなる回転子(ロータ)9a,9bに誘導電流を生ぜし
め、電源の形成する空間移動磁界の回転数に対して、あ
るすべりSだけ遅い回転数で回転子9a,9bを回転駆
動する。
【0013】2つの誘導電動機のロータ9a,9bがそ
れぞれ反対方向に回転すると、それぞれのロータ外周の
永久磁石1a,1bのN極及びS極間には異磁極面が相
対向吸引して磁気カップリングが構成される。この時の
2つのロータ間の永久磁石10a,10bの吸引力を打
ち消す手段は、第1の実施例と同様に永久磁石10a,
10bの外側にバランサー用磁性体11a,11bを備
えることによって実現される。この場合においても動作
原理は第1の実施例において説明した通りである。
【0014】本発明の2軸同期反転誘導電動機は2つの
誘導電動機のロータ或いは回転軸に永久磁石を周設し、
各々のロータ或いは回転軸は前述の周設した永久磁石が
接触しないよう所定のクリアランスを保って配置し磁気
カップリングを構成したものである。このため、誘導電
動機が滑りSをもって回転する性質を利用して、2軸間
にトルクのアンバランスが生じても、相互にトルクを補
いながら同期して回転することが可能になる。このよう
なことからそれぞれの誘導電動機は同一の電源で駆動す
ることが好ましく、駆動用電源は1台で済むこととな
る。しかしながら、1台の電源から2台の誘導電動機を
駆動すると、1台当たりの電源容量が小さくなり、急激
なトルク変動に対しては脱調する恐れがある。このた
め、例えばインバータなどでソフトスタートをかけるの
が好ましい。
【0015】前述の磁気カップリングを構成する永久磁
石はラジアル方向に着磁され、且つ各々が軸対称に配置
され各々の永久磁石間に作用する吸引力と反対方向の吸
引力を作用する一対のバランサー磁性体を永久磁石同士
の対向面とは反対側に永久磁石と所定のクリアランスを
保って固定配置している。このため、誘導電動機の回転
軸は磁気カップリング側とバランサー磁性体側の双方か
ら吸引力を受けバランスした状態となり、各誘導電動機
のステータ側からはスムーズなロータの回転駆動ができ
る。
【0016】尚、本実施例においては、ロータの外周に
ラジアル方向に着磁された永久磁石を用いているが、磁
気カップリングを構成する永久磁石がアキシャル方向に
着磁され、且つ各々が軸方向に関して所定のクリアラン
スを保って配置されるようにしてもよい。また、磁気カ
ップリングを構成する永久磁石の磁極をホール素子のよ
うな磁気センサを用いて検出して回転軸の速度又は位相
の状態を検出するようにしてもよい。検出された信号か
ら異常時の誘導電動機の停止等の保護装置として使用す
ることもできる。このように本発明の趣旨を逸脱するこ
となく種々の変形実施例が可能である。
【0017】
【発明の効果】本発明によれば、ギア等を使用せずに2
軸同期反転駆動を2台の誘導電動機を用いてスムーズに
且つ平等の負荷で行うことが可能となる。また、誘導電
動機を用いることにより高出力の用途にも利用すること
が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例のインナロータタイプの2
軸同期誘導電動機の(A)縦断面図、(B)横断面図。
【図2】誘導電動機の動作を説明するためのトルク特性
曲線図。
【図3】本発明の第2実施例のアウタロータタイプの2
軸同期誘導電動機の横断面図。
【符号の説明】
1a,1b インナロータタイプの誘導電動機 2a,2b 回転軸 3a,3b 永久磁石固定ヨーク 4a,4b 磁気カップリング用永久磁石 5a,5b バランサー用磁性体 6 誘導電動機のトルクカーブ 7a 磁気カップリング未使用時の第1の誘導電動機
1aの動作点 7b 磁気カップリング未使用時の第2の誘導電動機
1bの動作点 7c 磁気カップリング使用時の誘導電動機1a.1
bの動作点 8a,8b アウタロータタイプの誘導電動機の固定
子 9a,9b アウタロータタイプの誘導電動機の回転
子 10a,10b 磁気カップリング用永久磁石 11a,11b バランサー用磁性体 12a,12b アウタロータタイプの誘導電動機
フロントページの続き (72)発明者 久部 泰史 東京都大田区羽田旭町11番1号 株式会社 荏原製作所内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転軸を平行に配置した2つの誘導電動
    機において、それぞれのロータ、或いは回転軸に、2n
    極(nは整数)に着磁された永久磁石を周設し、各々の
    ロータ又は回転軸に周設された前記永久磁石が接触しな
    いよう所定のクリアランスを保って配置され、且つ各々
    の異磁極面が相対向吸引して磁気カップリングを構成し
    同期して反転することを特徴とする2軸同期反転誘導電
    動機。
  2. 【請求項2】 前記2つの誘導電動機は、インナロータ
    タイプであり、それぞれの回転軸に永久磁石を周設した
    ことを特徴とする請求項1記載の2軸同期反転誘導電動
    機。
  3. 【請求項3】 前記2つの誘導電動機は、アウタロータ
    タイプであり、それぞれの主軸或いはロータに永久磁石
    を周設したことを特徴とする請求項1記載の2軸同期反
    転誘導電動機。
  4. 【請求項4】 前記2つの誘導電動機は同一電源で駆動
    されることを特徴とする請求項1記載の2軸同期反転誘
    導電動機。
  5. 【請求項5】 前記磁気カップリングを構成する永久磁
    石がラジアル方向に着磁され且つ各々が軸対称に配置さ
    れ各々の永久磁石間に作用する吸引力と反対方向の吸引
    力を作用する一対の磁性体を永久磁石同士の対向面とは
    反対側に永久磁石と所定のクリアランスを保って固定配
    置したことを特徴とする請求項1記載の2軸同期反転誘
    導電動機。
  6. 【請求項6】 磁気カップリングを構成する永久磁石を
    磁気センサを用いて速度、または位相検出器として利用
    することを特徴とする請求項1記載の2軸同期反転誘導
    電動機。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020023835A (ja) * 2018-08-08 2020-02-13 Toto株式会社 便器装置

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JP2020023835A (ja) * 2018-08-08 2020-02-13 Toto株式会社 便器装置

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