JPS6315661A - リラクタンス型回転機 - 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】 本発明は固定電機子磁極の磁路が各磁極毎に閉じるよう
に各磁極を独立させて設けたリラクタンス型電動機およ
びリラクタンス型ロータリソレノイド等のりラフタンス
形回転機に関するものである。

〔従来の技術〕

従来の固定電機子の各磁極を独立させて設げたリラクタ
ンス型回転機は、電機子磁極の外周面と同一の径に形成
した外筒の内周面中央に上記磁極を配置して固定し、こ
の外筒の内周面の両端部に回転軸軸受支持部材を嵌装し
て成るものであった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような従来のりラフタンス型回転機においては、電
機子磁極と回転子の対向面の空隙は一例として内側回転
子の場合、磁極の回転面の径、磁極の外径、外筒の内径
および軸受支持部材の外径と回転子の回転面の径との寸
法誤差の累積を考慮しなければならないために、空隙を
小さくし、また、円周上の空隙の相違を小さくすること
が困難であった。したがって、空隙が大きいために効率
が低下するとともに円周上の空隙の相違により径方向の
磁気吸引力が平衡。

しないので激しい振動を生じ回転軸軸受が早期に破損す
る問題点があった。

更に、各固定電機子磁極の中央部に励磁コイルを設けた
ものは電機子の外径が大きくなる、そして励磁コイルは
電機子磁極に直接巻き付けなければならないので生産性
が低下する等の問題点があった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、前述した従来のものにおける問題点を解消す
るため、等しいピッチと等しい幅の突極な備えた回転子
と、これを駆動するための磁極ならびにこれ等を励磁す
るための２組の励磁コイルを設けた固定電機子および励
磁コイルに交互に通電を行なう通電制御回路とにより構
成されたりラフタンス型回転機において、回転子の回転
面に僅かな空隙を介し対向している電機子磁極の回転面
を回転軸方向に延長するとともに１回転軸軸受支持部材
の電機子磁極側に上記電機子磁極の回転面と同一の径の
円筒面に形成した係止部を設けて、上記電機子磁極の回
転面の端部と上記係止部を密着させて支持したも・ので
ある。

上記コ字形の二本の折曲部に励磁コイルが設けられてい
る電機子磁極の複数個を上記折曲部の先端の回転面が回
転子の回転面に相対するように等しいピッチで円周上に
配置したものである。

〔作用〕

前述した本発明の手段によれば、電機子磁極の回転面の
端部を回転軸軸受支持部材の係上部に密着させて支持す
るので電機子磁極と回転子との対向面の空隙の寸法誤差
は、軸受支持部材の係止部の径寸法誤差と回転子の回転
面の径寸法誤差の累積のみによるから容易に空隙を小さ
くすることができる。

また、励磁コイルは電機子磁極の折曲部に設けるので電
機子の外径を小さくすることができる。そして、励磁コ
イルは別個に巻いたコイルを磁極の折曲部に取り付ける
ので生産性が向上する。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示す実施例により説明する。

第７図（りおよび第１図（ｂ）は本発明のタックタンス
型回転機を内側回転子の電動機に適用した場合の一実施
例であり、回転軸ｌは、軸受／　４゜ｌｈＫより、本体
に回動自在に支持されていて、電磁鋼板を積層し先端を
回転面３ダ、３ｈ・・・に形成した突極３ａ、３ｈ、・
・・を等しいピッチ等しい幅で設けた回転子３が固定さ
れている。

上記軸受／４．１ｈは本体の軸受支持部材ダα、４Ｉｈ
の中央部に設けた孔に嵌合固定されていて、この軸受支
持部材４ｔ　ａ　＋４１ｂはカッく−を兼ね外周部４Ｉ
ｍ、Ｑｎで電機子磁極！；　Ａ　、、　ｊ　Ｂ。

ｒｃ、　！ｒｌ）を覆うように形成されそれぞれの軸受
１ａ、１ｈ側に二分割されている。

そして、軸受支持部材ｙａ、ｑｈの電機子磁極側には電
機子磁極！Ａ、！；Ｂ、！；Ｃ，！；Ｉ）の回転面ｊ　
４．、　、　ｊ　ｔｚ、−・の端部’　”／／　＊　’
　”ＪＪ　　”’゛を密着支持させるため、この電機子
磁極ｚＡ。

５Ｂ、ｊＣ，・５Ｄの回転面ｊ４．．ｊ；４コ　と同一
の径の円筒面に形成した係止部、９ｃ、１Ｉｔｉと、電
機子磁極りＡ、ｓＢ、ｓｃ、ｓｌ）の円周方向の配置を
設定するだめの凸部４Ｉｇが設けられてに示すように、
両端をほぼ直角に折曲して先端に回転面ｊｆＬ、、、ｉ
ｃ、　　・・・を設けたコ字形に形成した電磁鋼板を所
定の枚数積層し、上記コ字形の二本の折曲部ｒＡ、、ｓ
Ａ、　　の先端は回転子３の回転面３Ｌ、３ｇ、・・・
に対向した回転面３　ａ、　、　ｊ　ａ、、・・・に形
成され励磁コイル６１７゜１、　ａ、、・・・が嵌装さ
れている。

このようＶＣ構成されている電動機の組立てに際しては
上記電機子磁極ｓＡ、ｒＢ、ＩＣ，ｒＤを一方の軸受支
持部材ダ１の内側の凸部４１　ｔ。

ｌＩコの間に配置するとともに回転面’ｊ　ｅＬ　７　
、　ｊ　ＬＸ；ｔ・・・の端部’　”／／　＊　’　ｅ
Ｌ：ｕ”　ｐ・・・を上記軸受支持部材ダα、ｉの係止
部４１ａＫ向けて配置し、他方の軸受支持部材ｔｔｂを
係合させ、更に、回転面５喀、、ｊ；ａ、・・・の端部
５’ａ７７．５αコニ・・・と係止部ｑｃ、ｙｃＬを密
着させるように外周部り扉。

ｔｉｎと電機子磁極ｓＡ、ｓＢ、ｓＣ”、ｓｌ）との境
界面に設けた孔にスプリングピンクを挿入しボルトざを
締付は固定するものである。

従って、電機子磁＄ｉｓＡ、ｓＢ、ｒｃ、ｓｌ）と回転
子３０対向面の空隙の寸法誤差は軸受支持部材ダα、４
１ｂの係止部４１＋？、ａｄの径寸法誤差と回転子３の
外径の寸法誤差の累積のみに依るから容易に空隙を小さ
くすることが可能である。

次に励磁コイ／Ｉ／Ａｉ、、ｌ、α、、ｌｈ、、ｔｂコ
・・・の通電制御装置につき説明する。

第一図において、第１図（α）に示したコイル９ａ、９
ｈをインダクタンス部材として、コルピッツ若しくはハ
ートレイ発信回路が構成される。

コイル？１．りｂは空心コイルで、１０〜ｌ！タ一ン位
なので数メガサイクルの発振が行なわれ、その出力は、
ダイオードおよびコンデンサ１３を含む整流平滑回路に
より直流化され、トランジスタｌダ、、／ｌ’Ｘを介し
て端子／Ａ　４　、　／Ａ　ｂより出力が得られている
。記号ｉ０ｇ　ｍは直流正電圧端子である。

コイ）ｖｑＬＬ、ｑｈは、第１図の突極３４，３ｂ、・
・・に対向する毎Ｋ、鉄損及び渦流損の為に発振が停止
される。従って、端子／Ａ　ｒｇ　、　／Ａ　ｂの出力
波形は矩形波のパルス列となり、その間隙も矩形波の巾
と等しくなる。

そのため、反転回路を介して端子／Ａ　Ｋより得られる
出力は、電気角で１１０度〜ｌ！ｒＯ度位の巾の正の出
力で、互いにｌｔＱ度離間離間ものとなる。

上述した位置検知信号が、第９図（信）のタイムチャー
トにおいて、曲線ダ７１！、　ｑｌ　ｂとして示されて
いる。

曲線＋／４は電気角でノざ０度の末端部（矢印で示す巾
）が４ｔＳ度削除された信号となっている。

曲線’ＩＩ　ｂについても同じである。

第１図のコイル９４．りｂにより、第３図（勺と同じ回
路を利用して、位置検知信号が得られる。これは、コイ
ルによるものに対して、１ｇＯ度位相がずれているので
、第９図（勾の曲線ダコａ。

ダコｂ、・・・で示されるものとなる。

次に第３図（勾につき、励磁コイル４４．、Ａ１コ・　
６′！・　６′コ・　Ａｈ、・　６ｈコ・　Ａｄ、・Ａ
ｒｔ、の通電制御の説明をする。第１図（勾の励磁コイ
ル４４７　、　Ａ４２　、４　ｅ−ｔ　、　　４　Ｃ２
及び６ｂ　、　、、　Ａ　ｈコ、４ｄ、、＝ｄコは、第
３図（１）で励磁コイルＡ、Ｂとして表示されている。

いる。

トランジスタ１０唱、　ＩＯＡ　、　１０　ｅ　、　１
０　ｄは、スイッチング素子となるもので、同じ効果の
ある他の半導体素子でもよい。

直流電源正負端子１０ｇ　４　、１０１　ｂより供電が
行なわれている。

端子コｔより正の電気信号が入力されると、トランジス
タ１０　’Ｚ　、　１０　ｅが導通して、励磁コイルＡ
が通電される。端子３／より正の電気信号が入力される
と、トランジスタノＱｈ、１０ｄが導通して、励磁コイ
ルＢが通電される。第３図（ｂ）の回路も（り図と同じ
く、トランジスタ１０１％　、　１０　ｂ　。

ＩＯＣ、１０ｄのスイッチング作用により、励磁コイル
Ａ、Ｈの通電制御をするものである。異なっている点は
、ダイオード３０４　、．７０ｃが、それぞれトランジ
スタｉｏ　ｅと抵抗３θ及びトランジスタ１０　ｄと抵
抗３０に並列に接続されている点である。

端子コ９の入力がハイレベルのときに、端子コツ信より
正の入力があると、トランジスタ１０４が　・反転回路
２１を介してペース入力が得られて導通し、又同時にト
ランジスタｉｏ　ｃも導通する。

端子Ｊ／の入力がハイレベルのときに、端子Ｊ／１より
正の入力があると、反転回路−ざ１を介して、トランジ
スタ１０　ＩＩのペース入力が得られて導通し、又同時
にトランジスタ１０　ｄも導通する。

次に、第３図（Ｃ）の回路と第３図（ｒＬ）の回路を組
合せた場合につき説明する。第３図（Ｃ）の端子６ハ６
１ｂは、それぞれ第３図（Ｌ）の端子コ、３／に入力さ
れる。又第３図（ｅ）の端子６りαと（−）図の端子３
０ｍが接続される。第３図（ｅ）の端子６ざｄには、第
３図（４）の端子／Ａαの出力が入力される。端子６ｇ
ｅには、前述したコイル９４による位置検知出力が入力
されている。従って、端子６１ｄ、６ざｅの入力は、第
９図の曲線ｕ／　４　、　’ｌ／　ｈ　、・・・及び曲
線ｑコα、弘コｂ、・・・の電気信号が入力されている
ことになる。

上述した電気信号による励磁コイルＡ、Ｈの通電の詳細
を第１図（句のタイムチャートについて説明する。

第９図（ｈ）において１曲線５７は、第１図（ｇ）の位
置検知信号ダ／４を示している。第３図（Ｃ）のアンド
回路６７１を介する曲線Ｓ７の電気信号の入力により、
トランジスタ１０４　、　ｉｏ　ｃが導通する。

発振回路ＪＴ　、単安定回路５６の出力は、第を図（ｈ
）で記号６４４　、６２　ｈ　、・・・とじて示されて
いる。

両回路はパルス発振器となっているものである。

電気パルス６２　ＩＩが、フリップフロップ回路３−ｃ
。

Ｊコｂを付勢して、アンド回路＆７４の下段の入力がハ
イレさルとなるので、電機子電流は、第９図（ｂ）の曲
線６り１に示すように増大する。

点線６３０レベルは、端子＆９　ａの電圧である。

従って、電機子電流が増大して第３図（勾の抵抗３０の
電圧降下が、端子３６４のそれを越えると、オペアンプ
Ａ９の出力はローレベルとなり、７リツプフロツプ回路
Ｊ２　Ｉｌｌ　、　Ｊ２Ａは反転して、アンド回路６７
４の下段の入力がローレベルとなり、トランジスタ１０
　’ｌ　、　１０　ｅは不導通となる。

電機子コイルＡの蓄積磁気エネルギは、ダイオード３０
　ｈ　、電源端子１０１４　、１０Ｉｒｈ、抵抗３０　
。

ダイオード３０αを介して放電される。このときに、エ
ネルギが電源に整流されるので、放電電流は減少して、
第９図（ｂ）の曲線１．Ｉｌｂのようになる。

再び電気パルス６２　Ｃが到来すると、フリップフロッ
プ回路３２　ａ　、　３２　ｈは付勢されて、アンド回
路６７１の出力は、ハイレベルとなるので、電機子コイ
ルＡの通電電流は増大し、曲線ｎｃのようになる。

かかるサイクルを繰返して、電流値の上限は点線６３即
ち第３図（ｅ）の端子６テクの入力信号により規制され
る。

第９図（勿の電圧曲線５７の末端即ち第亭図（１ンの曲
線弘ｌ喝の末期で、アンド回路６７１の出力もローレベ
ルとなるので、トランジスタ１０　ｌｚ、　１０　ａは
不導通となる。従って、電機子コイルＡの蓄積磁気エネ
ルギは、ダイオード３０　ｈ　、電源、抵抗３０．ダイ
オード３０４を介して放電される。この放電は、電源に
還流して、次電する形式となるので、・急速に放電電流
は減少し、第４図（ｂ）の曲線６ダｄのようになる。

第３図（ｔＬ）の回路のトランジスタ１０１＆　、　１
０ｂ　。

・・・は、内部損失の小さい静電誘導型のサイリスタを
利用することもできる。又同じ目的を達するものであれ
ば、他のスイッチング素子でもよいＯ より見た展開図及び電機子５を内外周面より見た展開図
である。

磁他ｚＡ、、’；Ａλ、ＩＣ，，ＩＣコと磁極ＳＢ、、
ｓＢコ、ｓｌ）、、５ｌ）−が交互に励磁されることに
より、突極３ａ、３ｂ、・・・は、矢印Ｃ方向に吸引さ
れて回転するものである。

突極３ｅＬが回転して、！ａ、との対向面が重なった状
態が第１図（ｄ）に示されている。図示のように、突極
Ｊαは、磁極！ｒａ、　より巾（紙面の上下方向）が小
さくされている。

従って、磁極！信、の磁束は、矢印り、Ｉ）方向に洩れ
て、これが、突極３４を矢印Ｃ方向に駆動する力となっ
ている。突極３４は、磁力磁束りにより一定の力で駆動
され、矢印Ｃ方向に進行すると、対応して磁束りによる
駆動・力が増加・する、。従って、第９図（１）の点線
ｌＩＪのトルク曲線は、曲線１１Ｊ４で示す対称形のト
ルク曲線となり、出力トルク特性が良好となる効果があ
る。

この場合、端子／Ａ　？　、　／ＡΔの出力波形の立上
り部と降下部が急峻であると径方向の磁気吸引力の変化
も急峻となり激しい撮動を生じ回転軸軸受が早期に摩耗
破損するので、出力波形の立上り部と降下部を緩やかな
曲線とするためコイル？４．９ｈと突極３’Ｌ、、：ｌ
ｈ、・・・の対向が除々に進行するようにコイルｑａ、
ｑｈの巻径を大きく設定するかまたはフィル９ａ、９ｂ
を長円形、楕円形、長方形に成形しその長手方向を突極
３ａ、３ｂ、・・・の回転円周方向に設置する。

第５図は本発明のリラクタンス型回転機を内側回転子の
電動機に適用した場合の他の実施例であり、軸受支持部
材４１４，４１１！ｌの内側には磁極ｚＡ、５Ｂ、・・
・の同局方向の配置を設定するための凸部ｌＩｅが設け
られている。また、磁極ｓＡ、ｒＢ７・・・の両端の折
曲角を突出させてビン挿入孔／１０を設け、また、回転
面ｊａ、、＆αコ、・・・と反対側の中央には欠溝／／
／　を設けたものである。

そして、磁極ｓＡ、ｓＢ、・・・の回転面よ４７゜部材
ダα、４Ｉｂの孔まで通るビン／／Ｊ　を挿入し固定す
るものである。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明に係るリラクタンス型回転
機は、回転子の回転面に僅かな空隙を介し対向している
電機子磁極の回転面を回転軸方向に延長するとともに、
回転軸軸受支持部材の電機子磁極側に上記電機子磁極の
回転面と同一の径の円筒面に形成した係止部を設けて、
上記電機子磁極の回転面の端部と上記係止部を密着させ
て支持したので、容易に空隙を小さくすることができて
効率が向上し、また、円周上の空隙を一定にできるから
径方向の磁気吸引力が平衡して振動を生じることがなく
回転軸軸受は長寿命、となる等の優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（４）　、　、　Ｃｈ）は本発明装置の機構の説
明図、第１図（ａ）は電機子磁極および回転子の展開図
、第１図Ｃｄ）は磁極の説明図、第一図は位置検知装置
の電気回路図、第３図は本発明装置の励磁コイ化の通電
制御回路図、第９図（ＬＬ）は位置検知信号、出力トル
クｉ励磁電流のタイムチャート。 第４図（ｂ）は第３図（Ｃ）　、　Ｃｄ）−、（り図示
の回路の各部の電気信号のタイムチャート、第５図は本
発明装置の他の機構の説明図である。 ｌ・・・回転軸、　　３・・・回転子、　　３４，３ｈ
・・・突極、　　！；Ａ、ｊＢ・・・磁極、　　Ｓ信ｌ
。 Ｓクコ、ｚｈ、、ｚｈ２．・・・磁極、　　６１．。 ６１コ、Ａｈ、、Ａｉｒユ、・・・励磁コイル、９４２
．９ｈ・・・位置検知−ｒイル、　　１０ｆＬ、１０ｈ
。 ・・・トランジスタ、　　ｌコ・・・発信回路、ｊＯ４
、３ＯＡ　、　　・・・ダイオード、　　　３２Ｎ３２
ｂ・・・７リツプ７０ツブ回路、　　／夕、６デ、　？
／　、　７２・・・オペアンプ、　　ｓ６・・・単安定
回路。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）等しいピッチと等しい幅の突極を備えた回転子と
   、これを駆動するための磁極ならびにこれ等を励磁する
   ための２組の励磁コイルを設けた固定電機子および励磁
   コイルに交互に通電を行なう通電制御回路とにより構成
   されたリラクタンス型回転機において、回転子の回転面
   に僅かな空隙を介し対向している電機子磁極の回転面を
   回転軸方向に延長するとともに、回転軸軸受支持部材の
   電機子磁極側に上記電機子磁極の回転面と同一の径の円
   筒面に形成した係止部を設けて、上記電機子磁極の回転
   面の端部と上記係止部を密着させて支持したことを特徴
   とするリラクタンス型回転機。
2. （２）第１項記載の特許請求の範囲において、複数の電
   機子の間に配置したスペーサに電機子磁極の回転面の端
   部と対向し、かつ、上記電機子磁極の回転面と同一の径
   の円筒面に形成した係止部を設けて、上記電機子磁極の
   回転面の端部と上記係止部を密着させて支持したことを
   特徴とするリラクタンス型回転機。
3. （３）両端をほぼ直角に折曲して先端に回転面を設けた
   コ字形に形成した磁性材料ヨークの上記コ字形の二本の
   折曲部に励磁コイルが設けられている電機子磁極の複数
   個を上記折曲部の先端の回転面が回転子の回転面に相対
   するように等しいピッチで円周上に配置したことを特徴
   とするリラクタンス型回転機。