JPS60501935A - 磁化軸にｎ対の極を有する磁化ロ−タによる多相モ−タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 磁化軸にＮ対の極を有する磁化ロータによる多相モータこの発明は多相モータに 関し、そのロータは磁化軸にＮ対の極を有するものである。

磁化ロータによるモータとしては、様々な形式のものがある。この発明によるも のは、ロータの磁化軸がこのロータの回転軸に対して正しく平行な形式のもので ある。

この発明の主たる目的は現存する材料を用いて効率の向上された多相モータを作 成することであり、これは工業的なプロセスによって□容易に製造することがで き、また、モータの概念を変更することなく、相数や出力の程度を拡大すること ができる。補足的には、この発明は、歩進の態様に容易に適合される多相モータ を作成することをも目的とするものである。

したがって、この発明によるモータの適用分野は極めて広汎である。この発明は 、特に、文書処理用の伝動システム、ロボット、航空宇宙産業、写真装置、クロ ノメータにおいて使用することができる。一般的には、この発明によるモータは ディジタル技術を用いた全てのシステムに好適のものであり、特に、占積、効率 、出力および速度が規定されるものの全てに適している。

この発明の目的である多相モータは請求の範囲第１項で規定される構成によって 特徴づけられ、その実現の特別な形式は請求の範囲第ユ項ないし第９項によって 規定され、所定の手段を用いて歩進の態様に適合されることは請求の範囲第に項 および第乙項によって規定される。

この発明によるモータの実現の！形式および２個の変形が図面により概略的に簡 単な例で示されている。

第１図は、ロータの回転軸方向におけるこの実現形式の図である。

第２図は、そのステータの平面図である。

第３図は、そのロータの平面図である。

第を図は、このロータの透視図である。

第５図は、第７図のそれに類似しているが、第１の変形に関係しているものの図 である。

第６図は、第２の変形の部材の平面図である。

第７図および第ｇ図は、その動作の態様を例示する、モータの直線的な展開図で ある。

第１図ないし第７図に示されているモータは、ｇに等しいＮ個の極の対をもつロ ータｌを有している。このモータの位相数ｍはユである。また、これら２個のロ ータｌは、磁界保磁力が高く密度が低いサマリウム・コバルトのような磁性材料 からなるものである。

それにはｇ対の極が設けられ、その磁化軸はロータの（３） 回転軸に平行であるがその方向は交番的に反対にされ、また、この軸の周囲で規 則正しく配設されている。

ロータｌは、位相ｒおよびＳを形成するステータコに対向されている。各位相ｒ 、ｓは共面にされた２個の極性体から構成されており、これらは互いにかわら状 に並べられ、部材３は部材ヶの内側にあるようにされている。ユ個の極性体３． ’Ｉは各位相におげろ曲折したギャップＳによって互いに離されている。

磁性体３．ｔは磁界保磁力が弱く飽和誘導が高い磁性材料からなるものである。

それらは極６（第１図）を有しているが、説明を容易にするため、第２図におい てＰＩ　＋　Ｐ２　＋・・・、Ｐ９により示されている。

この図に示されているものは、位相ｒにおける極性体ｑの極Ｐ１．Ｐ５．この同 一位相ｒにおける極性体３の極Ｐ２　＋　Ｐ４　＊位相Ｓにおける極性体ダのＰ ６　＋　”８およびこの位相日における極性体３の極Ｐ７は夫々に同一の伸長角 を有することである。様々の極は完全なものであり、これに対して位相Ｓにおけ る極性体３の倹Ｐ５およびＰ９は部分的なものである。これら２詞の部分的な極 の全体的な伸長角は少なくとも７個の完全な極の伸長角に近似している。

Ｎ対の極のロータをもつｍ相のモータについての一般的な場合には、ｍ−／相の 極性体の極およびｍ絹目の極性体のそれは完全なものである。それらは極性体ｆ 、ｘ＋ 対間にある角度間隔の約−倍に等しい角度間隔で離さば完全であり人　これに対 して残りのｍ個の極は部分的であって、それらの全体的な伸長角は少なくとも７ 個の完全な極の伸長角に近似している。

こ＼に示されている実現形式において、位相ｒ、ｓは互いに２２．！；０の角度 偶りけずれている。Ｎ対の極である。部分的な極の各々の伸長角は少なくとも１ 個の完全な極の／／□倍に近似している。

の場合、部分的な極の全体的な伸長角は少なくとも１個の完全な極の伸長角に近 似しているけれども、この部分的な極はもはや伸長角そのものを有するものでは ない。

ステータコの各位相におけるコ個の極性体は、それらの間で、磁界保磁力が低く 飽和誘導が高い磁性材料からなるコア７によって磁気的に結合されている。コイ ルｇは各位相のコアの周囲に囲繞されている。

各位相の極性体３．ダは割りピンおよびビス（図示されない）によって夫々に位 置決めされている。ロータｌの組立については通常のとおりである。このｏ　− タは弱い摩擦の接触で軸承内ておいて回転される。その回転軸（図示されない） は、ロータの回転をギアトレインに伝えるために、ギアトレインの初めの動きで 拘束されるピニオンを支えることができる。

第１の変形（第５図）において、軟磁性材料からなるディスクラは、ステータに 対向されたロータの面に対して固定されている。

第６図の変形においては、モータは固定的な軟磁性ディスクを含んでおり、ロー タがこれとステータとの間に配設されるようにしである。このディスクには開口 部ｌθが設けられており、これらは位置トルクを実現させるために適幽に配設さ れている。

第７図および第８図にはモータの動作のし方が例示されている。それらはモータ の直線的な展１開図である。

特に、線形の態様で予め展開されたモ７夕の概略的ｌ祈面図である。位相ｒ、ｓ のずれは２２．！；０である。

第８図には、第７図で示されている状態に対してロータが２２．！；０ずれてい る状態、すなわち、一般的な場合には角度α、−一のずれがある状態が示されて い−ｍ る。

こ５に示されているモータの動作についての理解を容易なものにするため、初め に、相互トルクと呼ばれる特性を生成させる態様が説明される。この相互トルク は、磁化ロータの磁束とコイルの磁束との間の相互作用から生じるものである。

第７図の状態において、ロータｌの極は、位相ｒの極”ｊ　＊　Ｐ２　ｒ　ｐ３ およびＰ４に対して正確に配されている。

この図には、ステータに向げられたロータの磁束が匝性体３の極Ｐ２およびＰ４ によって収束され、こ＼で位相ｒのコア７に、ＢからＡに至るように、向けられ ることが示されている。それらは、次いで、ステータの極性体亭におゆる極Ｐ１ およびＰ３を通って再び閉じられる。逆方向に向けられたロータの磁束について は、それらも位相ｒの極性体３によって収束され、そのために、先に考えられた ものと同じ経路をたどることになる。したがって、それらは再び閉じられるのに 先立ち、コア７をＢからＡへと通る。このため、ロータの考えられた状態におい て、位相ｒのコア６を横切るロータの磁束は最大である。

ロータをこの位置からスπ／Ｎに等しい、角度αρだけずらすと、位相ｒのコア ７を横切る磁束は最大であるけれども、その方向は反対であり、すなわちコアを ＡがらＢに至るものであることが容易に認められる。したがって、ロータが２” ／ＮＫ等しい角度だけ回転する毎に、すなわち、こ＼で示されている例では４’ ５’だけ回転する毎に、位相ｒのコア７内のロータの磁束に変化を生じる。

位相ｒのコイルが通電されるときは、電気工学の法則にしたがい、コイルと磁化 ロータとの間の相互作用トルクであって、ダπＡに等しい周期を有する相互トル クが生成され、また、ロータの極の位置におけるロータの位置に対応する平衡位 置は、この位相ｒの匝性体の極と正確に対向するようにされる。

それらの間に第７図のロータの極が存在する位相Ｓの極Ｐ５．Ｐ６．Ｐ７．Ｐ８ およびＰ、については、この位相Ｓは同様に周期１１ｗ／、の相互トルクを生じ るけれども、ること、すなわち、こ＼に示されている例においては２２．５°だ けずれることが容易に認められる。

位相Ｓにおけるコア７を横切る磁束が最大であるときのロータの位置は第８図の それである。部分的な２個の極Ｐ５およびＰ９は、夫々、１個の完全な極によっ て再び閉じられる磁束の’／ｍ倍に等しい磁束を再び閉じる、すなわち、こ＼に 示されている例においては１個の完全な極によるそれの７７２倍の磁束を再び閉 じることになる。

２π ・　相異なる位相の間でｍ−のずれがあることに関し−ｍ て先に指摘されたことけ、こ＼でも適合されるものである。

コイルが通電されたときに相互トルクが誘導されるモータの動作は知られており 、その説明はなされない。

こ＼に示されている、コ相で、ｇ対の極をもつロータからなるモータは、この発 明によるモータの唯一の実現形式のものでないことは勿論である。ロータの極係 を充たすことで充分である。こ＼に、ｎは整数である。次の表は２．この発明に よるモータの可能な構成を示すものである。

第Ｓ図に示されている第ｔの変形において、ローフ上の軟磁性ディスク９の存在 は、それらによって認められるパーミアンスを増大させるときにロータの各極対 の磁束を増大させる効果がある。

第４図に示されている第一の変形における固定的な軟磁性ディスクは類似の効果 を奏する。また、ロータとステータとの間の吸引力の平衡がとられる。このディ スクの開口部は位置トルクを生成させる効果がある。

これらの開口部はロータの極の対の数と同数だけあり、ｑ−夕に集中する円形の 冠状体にしたがって配設されるものであり、それらはロータの中で規則正しく配 列されている。この場合、位置トルクはユπ／Ｎに等しい。

たソし、開口部ｌθのひとつを全てでユ個取除くことにより周期Ｑ７ＶＮの位置 トルクを生成させることもてきる。

この発明によるモータの効率性に関しては、理論の詳細に立入ることなく、向上 されることが当業者によって認められる。

先ず、ロータの全ての極の対の磁束はコイルに対する各コアを横切って同一方向 に向けられるが、これは、極性体３，１１．のかわら状の配列、コ個の極性体の 間で予想される磁気的、関係および完全な極と部分的な極の状態によるものであ る。実際、コアによって再び閉じられることがなく、相互磁束に付加するやり方 で関与することがないという意味で、ロータの極の対において磁束が消失するも のはない。

さらに、モータが歩進的に動作するように適合されている場合には、ロータは充 満しており、ロータの磁化軸の間ではコπＡの角度間隔はなく、効率性の点から 、ロータの極の対からの全磁束とロータの慣性との間の関係を最適なものにする 。このこと・は、効率性が磁束の増大と慣性の減少との関数であるけれども、こ の関数が磁束と共に増大する力は、それが慣性と共に減少するよりもはるかに大 きいものであることから生関係が整数ｎのために満足されることから、モータの 概念を変更することなく、大幅に拡張することができる。換言すれば、位相数ｍ を増加させろことはロータの極数Ｎを増加させることで充足される。

この発明によるモータは、また、モータの概念を変更することなしに出力の程度 を大幅に伸長させるという利点がある。実際、理論の詳細に立入ることなく、こ の種のモータの機械的出力はその直径と同様にロータの極の対の数と共に増大す る関数であることが：Ｍ覗的に指摘される。

この発明によるモータの組立は容易なものであり、そのステータは完全に一平面 内で規定されることが認められる。

要するに、この発明によるモータは、第４図のディスクは動作の態様に必要な位 置トルクの誘導を許容するものであることから、歩進的な動作の態様に適合され るという利点がある。

ＦＩＧ、　３　ＦＩＧ、　／。

ＦＩＧ、　５ 国　際　調　食　ｆ＃　舌

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ／　磁化軸にＮ対の極を有する磁化ロータによる多相モータであって、 一ロータ（１）の磁化軸はその回転軸の周囲で規則正しく配列され、隣接する極 は反対の名称にされており、 一ロータ（１）がステータ（２）と対向され、−このステータはｍ個の位相（ｒ 、Ｓ）で形成され、−各位相（ｒ、ｓ）は二個の極性体（３，ｌＩ）を含み、こ れらは共面であって、その一方（３ンは他方（りの中でかわら状に並べられ、曲 折したギャップ（Ｓ）によって離されており、 −ｍ　−／　個の位相（ｒ、Ｊのために、残りの位相の極性体（３，１Ｉ−）の −万（４’）について、その数がＰ８）は完全であり、ロータ（１）の各面にお ける隣接した極の間のそれの少なくとも約２倍の角度間隔だけ離されており、 個の極（Ｐ７）は完全であり、 −この後者の極性体（３）のｍ個の残りの極（Ｐ５゜Ｐ、）は部分的であシ、そ の全体的な伸長角は少なくとも１個の完全な極の伸長角に近似しておシ、−これ らの位相（ｒ、ｓ）は互いにずらされており、（ｌλ） 一各位相（ｒ　、　ｓ　）の極性体（、？、４’）はコア（７）によってそれら の間で磁気的に結合され、 −少なく、とも１個のコイル（ｇ）が各コア（７）に囲繞されている、 ことを特徴とする多相モータ。 コ　−位相（ｒ、ｅ）は少なくともコπＡ輔に近似する角度だけ互いにずらされ ており、 一各々の部分的な極の伸長角は少なくとも１個の完全な極のそれの約’／ｍ倍に 等しくされている、ことを特徴とする請求の範囲第１項のモータ。 ３　ロータ（１）の面に固定された軟磁性ディスク（ｑ）がステータに対してそ れと対向されていることを特徴とする請求の範囲第１項または第２項のモータ。 ｑ　ロータ（１）がそれとステータ（２）との間にあるように配設されている固 定的な軟磁性ディスク（／θ）により特徴づけられる請求の範囲第１項ないし第 ３項の中の１項のモータ。 Ｓ　ディスクに集中する円形冠状体の長さ方向に規則的に整列されたＮ個または Ｎ／２個の開口部（１１）を有する固定的な軟磁性ディスク＜ｉｏ）で特徴づけ られる請求の範囲第７項のモータ。