JPS62118740A

JPS62118740A - モ−タ

Info

Publication number: JPS62118740A
Application number: JP25737785A
Authority: JP
Inventors: Kazutsugu Hayashi; 和嗣林
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1985-11-15
Filing date: 1985-11-15
Publication date: 1987-05-30

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】〔技術分野〕この発明は、モータに関するものである。

〔背景技術〕

モータの回転トルクを増大する従来の手段は、つぎのよ
うなものであったが、いずれも欠点があった。すなわら
、空隙を小さくし磁気抵抗を小さくして空隙の磁束密度
を大きくする手段は、空隙の距離０．１〜０．２１■が
限度であり、これよりも小さくすると組立性が悪くなり
コストが高くなる。

またコイルに通電する励磁電流を大きくしたり、コイル
のターン数を増大する手段は、前者の場合発熱を伴うの
で冷却のため小型化できず、後者はコイルのインダクタ
ンスの増大するため応答性が悪くなりかつ大型化する。

エネルギ積の大きい希土類などの永久磁石または形状の
大きい永久磁石を用いる手段は、大型化するとともにコ
スト高になる。

コイルの中心部のヨークに突起を設け、ローレンツ力で
なく磁束の吸引反発の力を利用する手段は、発生トルク
は大きいが、回転角によりトルクに変動が生じ、位置決
め制御などでは回転角によりモータの利得が変化して、
位置決めする位置により位置決め制御系の安定性および
応答性が変化する。

〔発明の目的〕

この発明の目的は、安定な高トルクが容易に得られるモ
ータを提供することである。

〔発明の開示〕

この発明は、中心に回転軸を有する永久磁石と、この永
久磁石の磁極面に両端部が対向して閉磁路を形成するヨ
ークと、このヨークの両端部の少なくともいずれか一方
の内側に配置されて前記永久磁石の回転方向と直交する
直交成分を有するコイルと、前記ヨークの少なくとも前
記直交成分に対応して設けられた突極部と、前記永久磁
石の前記コイルに対向する磁極面を覆うように設けられ
たｆｆｉ［ヨークとを備えたものである。

この発明によれば、永久磁石の磁束は集磁ヨークおよび
突極部により集中化してコイルの直交成分に鎖交するた
め、磁気効率がよくなり、安定な高トルクが容易に得ら
れる。すなわち、従来のように空隙を小さくする必要が
ないため、構造が複雑化せず組立容易で安価にすること
ができる。励磁電流やコイルターン数を増大しないため
、小型化できるとともにインダクタンスを小さくでき応
答性が良くなる。また従来との比較で同一の永久磁石を
用いた場合高トルクとなり、トルクを同一にするときは
永久磁石の体積を小さくしたりエネルギ積を小さくでき
る。回転力としてローレンツ力を用いるため、トルクが
安定する。

実施例この発明の第１の実施例を第１図ないし第４図に基づい
て説明する。すなわち、このモータは、中心に回転軸１
を有する永久磁石２．３と、この永久磁石２．３の磁極
面Ｎ、Ｓに両端部４．５が対向して閉磁路を形成するヨ
ーク６と、このヨーク６０両端部４，５の少なくともい
ずれか一方の内側に配置されて前記永久磁石２，３の回
転方向と直交する直交成分７〜１０を有するコイル１１
〜１４と、前記ヨーク６の少なくとも前記直交成分７〜
１１に対応して設けられた突極部１５〜１８と、前記永
久磁石２．３の前記コイル１１〜１４に対向する磁極面
Ｎ、Ｓを覆うように設けられた集磁ヨーク１９〜２２と
を備えている。

前記永久磁石２．３は、一対の略半筒状に形成され、磁
極面Ｎ、Ｓは厚さ方向すなわち径方向に形成されている
。これらの永久磁石２，３は保持体２３に保持され、保
持体２３の孔２４に回転軸ｌを固定している。

前記集磁ヨーク１９〜２２は、鉄等の磁性材料で形成さ
れ、前記永久磁石２．３と相似形をなし、永久磁石２．
３の磁極面Ｎ、　　Ｓを覆うように取付せられている。

前記ヨーク６は、鉄等の磁性材料で形成され、一端部４
が内筒をなし、他端部５が同軸の外筒をなし、両者は軸
方向の一端で連接され、軸方向の他端は開口している。

前記一端部４の中心に筒体２６を介して一対の軸受２５
が装着され、この軸受２５に前記回転軸１が軸支され、
永久磁石２゜３が両端部４．５間に遊嵌される。また他
端部５の開口側は蓋体２７で閉成される。

前記コイル１１〜１４は、コイル平面が矩形をなし、さ
らにコイル平面を弧状に曲成したもので、前記ヨーク６
の一端部４および他端部５の内側すなわち両者の対向面
にそれぞれ配設される。この場合、各コイル１１〜１４
の回転軸１と平行な成分が回転方向と直交する直交成分
７〜１０となる。

前記突極部１５〜１８は、前記ヨーク６の両端部４．５
の内側でコイル１１〜１４の直交成分７〜１０に対応し
て設けられている。

第４図は永久磁石２による磁束Φの一部を示している。

すなわち、磁束φは永久磁石２の磁極面Ｎより集磁ヨー
ク２０→空隙２８→コイル１１゜１２の直交成分７，８
−突極部１５→ヨーク６の他端部５−ヨーク６の一端部
４−突極部１７−コイル１３．１４の直交成分９，１〇
−空隙２９−集磁ヨーク２２−永久磁石２の磁極面Ｓと
流れる。

磁束φの流れが反対向きの場合は矢印の方向が逆になる
。永久磁石３の場合も同様である。この結果、空隙２８
．２９を通る磁束Φは全て突極部１５゜１７に集中し、
この集中した磁束Φがコイル１１〜１４の直交成分９．
１０に効率よく鎖交するようになる。

このモータの動作について、説明する。すなわち、コイ
ル１１〜１４に励磁電流を通電すると、各コイル１１〜
１４の直交成分７〜１０が磁束Φに鎖交するため、ロー
レンツ力により回転軸１が一方向に回転する。この場合
、各コイル１１〜１４の直交成分７〜１０はそれぞれ一
対存しかつ励磁電流の方向が反対であるが、各コイル１
１〜１４の各々一対の直交成分７〜１０がそれぞれ着磁
方向の異なる永久磁石２．３に対向し、磁束Φの方向が
異なるため、ローレンツ力は同方向となる。

なお、回転軸１の回転位置を制御する場合は、たとえば
一対のコイル１１．１２および１３．１４毎に相互の電
流の方向を異ならせて駆動力の方向が反対になるように
し、駆動力の均衡により回転軸１を停止状態にし、一方
の組のコイル１１．１２または１３．１４の励磁電流を
断つことにより一方向に駆動させるようにする。

このように構成したため、このモータは、従来と比較し
て、容易に安定な高トルクが得られる。

すなわち、コイル１１〜１４の直交成分７〜ＩＯに突極
部１５〜１８を設け、また永久磁石２，３のコイル１１
〜１４に対向する磁極面Ｎ、　　Ｓに集磁ヨーク１９〜
２２を設けることにより、磁極面Ｎ、　　Ｓに出入りす
る磁束Φは突極部１５〜１８に集中する。この磁束φの
集中部分に直交成分７〜１０が鎖交するため、鎖交数が
増加し、大きいローレンツ力が得られるのである。した
がって、従来のように高いトルクを得るために空隙２８
．２９を小さくする必要がなく、励磁電流を太き（する
ことな（、コイルターン数を増加することがなく、また
同一トルクを得るために磁石材料を高価にする必要がな
い。回転力としてローレンツ力を用いるため、発生トル
クに太きなリップルがなく安定した応答性が得られ、モ
ータを用いた制御系の安定性を確保できる。さらに構造
的に円筒形であるため、径を大きくせずに回転軸方向の
長さのみで発生トルクを大きくすることができる。特に
、突極部１５〜１８をコイル１１−１４の直交成分７〜
１０に対応する部分のみに設け、コイル１１〜１４の他
の部分に設けないことによりさらに磁気効率を向上でき
、回転軸１の回転力を増大することができる。

この実施例の変形例として、図示しないが、永久磁石２
，３の外周側のコイル１１．１２または永久磁石２，３
の内周側のコイル１３．１４のいずれかを省略してもよ
い。この場合、省略したコイル１１〜１４に対応する突
極部１５〜１８および集磁ヨーク１９〜２２は省略して
も反対に省略しなくてもよい。さらに、前記実施例はコ
イル１１〜１４の隣接する直交成分７〜１０に突極部１
５〜１８を共用したが、それぞれに設けるようにすると
、さらに直交成分７〜ｌＯとの鎖交数が増大し、高トル
クを得ることができる。

この発明の第２の実施例を第５図および第６図に示す。

すなわち、このモータは、第１の実施例において永久磁
石２．３は平板状に形成し、その厚さ方向に磁極面Ｎ、
Ｓを形成している。保持体２３は図示しないが、回転軸
１は永久磁石２．３の厚さ方向に貫通するため、磁極面
Ｎ、Ｓの方向と回転軸１の仙方向が一敗する。これに対
応して、集磁ヨーク１９〜２２も平板形に形成される。

また前記ヨーク６は一端部４が平板状の底板で、他端部
５がその底板を覆うケースで構成している。

その他、形状および磁束の方向が軸方向になる点を除き
、第１の実施例と同様である。

また第１の実施例の変形例に対応する変形例が考えられ
る。

なお、前記実施例はいずれもヨーク６の全体形状が筒状
をなすように形成したが、筒状でなくてもよいものであ
る。また前記実施例は突極部１５〜１８をコイル１１〜
１４の直交成分７〜ｌＯのみに対応して設けたが、コイ
ル１１〜１４の全体に沿って設けられても、従来よりも
大きい回転力が得られるものである。さらに希土類磁石
のようなエネルギ積の大きい永久磁石を用いると効果が
さらに大となる。

〔発明の効果〕

この発蝉によれば、永久磁石の磁束は集磁ヨークおよび
突極部により集中化してコイルの直交成分に鎖交するた
め、磁気効率がよくなり、安定な高トルクが容易に得ら
れる。すなわち、従来のように空隙を小さくする必要が
ないため、構造が複雑化せず組立容易で安価にすること
ができる。励４ｆｉＭ流やコイルターン数を増大しない
ため、小型化できるとともにインダクタンスを小さくで
き応答性が良くなる。また従来との比較で同一の永久磁
石を用いた場合高トルクとなり、トルクを同一にすると
きは永久磁石の体積を小さくしたりエネルギ積を小さく
できる。回転力としてローレンツ力を用いるため、トル
クが安定するという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の実施例の半断面斜視図、第２
図はその径方向に平行に切断した状態の断面図、第３図
は分解斜視図、第４図は磁束の流れを示す部分断面斜視
図、第５図は第２の実施例の半断面斜視図、第６図は分
解斜視図である。１・・・回転軸、２，３・・・永久磁石、４．５・・・
両端部、６・・・ヨーク、７〜１０・・・直交成分、１
１〜１４・・・コイル、１５〜１８・・・突極部、１９
〜２２・・・集磁ヨークＰ’−、（ｎ第４図第５図手続補正書（自発昭和６１年Ｏ１月１７日昭和６０年特許願第２５７３７７号２、発明の名称モータ３、補正有する者羽生との関係　　出願人４、代理人５、補正命令の日付自発補正（１）明ｆｌｌｌ書第３頁第２０行目、「磁気効率がよ
くなり、」とあるを削除する。（２）明細書第９頁第３〜４行目、「さらに磁気効率を
向上でき、」とあるを削除する。（３）明細書第９頁第１５〜１６行目、「ると、・・・
・・・・・・高トルクを得」とあるを削除する。（４）　　明細書第９頁第１６行目、「ことができる。」とあるを「こともできる。」と訂正する。（５）明細書第１０頁第１１〜１３行目、「、前記実施
例・・・・・・・・・また」とあるを削除する。（６）明細書第１０頁第１６〜１７行目、「、従来より
も・・・・・・・・・である。」とあるを削除する。（７）明細書第１０頁第１６行目、「設けられても」と
あるを「設けられても良い。」と訂正する。（８）図面の第１図および第５図を別紙のとおり補正す
る。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）中心に回転軸を有する永久磁石と、この永久磁石
の磁極面に両端部が対向して閉磁路を形成するヨークと
、このヨークの両端部の少なくともいずれか一方の内側
に配置されて前記永久磁石の回転方向と直交する直交成
分を有するコイルと、前記ヨークの少なくとも前記直交
成分に対応して設けられた突極部と、前記永久磁石の前
記コイルに対向する磁極面を覆うように設けられた集磁
ヨークとを備えたモータ。
（２）前記永久磁石は円筒形であって前記磁極面は径方
向に形成されている特許請求の範囲第（１）項記載のモ
ータ。
（３）前記永久磁石は平板形であって前記磁極面は軸方
向に形成されている特許請求の範囲第（１）項記載のモ
ータ。