KR102447418B1

KR102447418B1 - 회전 전기 기계

Info

Publication number: KR102447418B1
Application number: KR1020167029948A
Authority: KR
Inventors: 토루 이케우치; 마나부 시라키
Original assignee: 가부시키가이샤 앰링크
Priority date: 2014-04-23
Filing date: 2014-12-19
Publication date: 2022-09-27
Also published as: JP2016027786A; US10862381B2; KR20160146750A; JP5905163B1; CN111193349A; CN106464104A; US20170047833A1; JPWO2015162826A1; WO2015162826A1

Abstract

코일을 사이에 개재시켜 대향하고, 어느 일방이 영구 자석을 구비하고 있는 제1 환형상체와 제2 환형상체를 가지고, 제1 환형상체 및 제2 환형상체의 어느 일방 또는 쌍방이 회전 중심축을 중심으로 하여 회전하고, 회전하는 제1 환형상체 또는 제2 환형상체를 통하여, 또는 회전하는 제1 환형상체 또는 제2 환형상체와 함께 회전하는 회전 중심축을 통하여, 모터의 구동력이 취출되는 방식의 회전 전기 기계. 　(1)~(4) 중 어느 하나의 구조를 구비하고 있다. (1) 제1 환형상체의 회전을 통하여 모터의 구동력이 취출되는 방식으로 제2 환형상체가 회전 중심축에 대하여 회전 가능, (2) 제2 환형상체의 회전을 통하여 모터의 구동력이 취출되는 방식으로 제1 환형상체가 회전 중심축에 대하여 회전 가능, (3) 회전하는 제1 환형상체와 함께 회전하는 회전 중심축을 통하여 모터의 구동력이 취출되는 방식으로 제2 환형상체가 회전 중심축에 대하여 회전 가능, (4) 회전하는 제2 환형상체와 함께 회전하는 회전 중심축을 통하여 모터의 구동력이 취출되는 방식으로 제1 환형상체가 회전 중심축에 대하여 회전 가능.

Description

회전 전기 기계{ROTARY ELECTRICAL MACHINE}

본 발명은 회전 전기 기계에 관한 것이다.

코일을 사이에 개재시켜 서로 대향하고, 어느 일방이 영구 자석을 구비하고 있는 제1 환형상체(예를 들면, 이너 코어)와, 제2 환형상체(예를 들면, 아우터 코어)를 구비하고 있는 회전 전기 기계가 종래부터 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1).

도 1은 종래의 회전 전기 기계(1i)의 일례를 나타내는 일부를 생략한 단면도이다.

회전축이 되는 회전 중심축(2)이 베어링(9)을 통하여 하우징(8)에 회전 가능하게 지승(支承)되어 있다. 도시 실시형태에서는 베어링(9)은 회전 중심축(2)의 축 방향으로 서로 간격을 두고 배치되어 있는 베어링(9a)과 베어링(9b)으로 구성되어 있다.

회전 중심축(2)에는 동심원 형상으로 이너 로터(4)가 지지되어 있다. 이너 로터(4)의 외주에는 영구 자석(5)이 부착되어 있다. 이 영구 자석(5)의 외측에 코일(6)을 끼우고 아우터 로터(7)가 배치되어 있다. 이너 로터(4)와 아우터 로터(7) 사이에 자계가 형성된다. 이 실시형태에서는 예를 들면 이너 로터(4)가 제1 환형상체에 상당하고, 아우터 로터(7)가 제2 환형상체에 상당한다.

도 1에 나타내는 회전 전기 기계(1i)에서는 허브(3)를 통하여 회전 중심축(2)에 이너 로터(4)가 지지되고, 이너 로터(4)에 아우터 로터(7)가 고정적으로 부착되어 있다.

코일(6)로의 통전에 의해 상기 자계 내에 전자력이 발생하고, 당해 전자력에 의해 영구 자석(5)은 예를 들면 화살표(12)의 방향으로 회전한다. 영구 자석(5)의 회전에 따라 회전 중심축(2)도 화살표(12)의 방향으로 회전한다.

여기서 아우터 로터(7)가 이너 로터(4)에 고정되어 있으므로, 영구 자석(5)이 화살표(12)의 방향으로 회전할 때에, 아우터 로터(7)도 영구 자석(5)의 회전에 따라 화살표(12)의 방향으로 회전한다.

이 결과, 아우터 로터(7)의 중량만큼 회전 중심축(2)의 관성이 커지고, 코일(6)로의 통전으로부터 회전 중심축(2)의 회전이 상정의 회전수에 이를 때까지의 응답 시간에 영향이 생긴다.

도 1에 나타내는 회전 전기 기계는 모터의 구동력을 회전축이 되는 회전 중심축(2)으로부터 취출하는 것이다.

이밖에 도 1에 나타내는 실시형태와 동일하게, 이너 로터와 아우터 로터가 함께 회전하는 형식으로서, 모터의 구동력을 아우터 로터로부터 취출하는 소위 다이렉트 드라이브 방식의 회전 전기 기계도 종래부터 알려져 있다.

어느 방식에 있어서도 모터의 구동력이 취출되는 회전체가 회전할 때에 이너 로터도 아우터 로터도 함께 회전하는 구조인 경우, 모터의 구동력이 취출되는 회전체의 관성이 함께 회전하는 이너 로터와 아우터 로터의 영향을 받는다. 그리고 이것이 모터의 구동력이 취출되는 회전체의 회전이 상정의 회전수에 이를 때까지의 응답 시간에 영향을 주고 있었다.

도 1에 나타내는 바와 같은 이너 로터(4)와 아우터 로터(7)가 일체가 되어 회전하는 방식의 것과는 상이하게, 도 1에 나타내는 구조의 회전 전기 기계에 있어서의 아우터 로터에 상당하는 아우터 요크가 고정되어 있어 회전하지 않는 방식의 회전 전기 기계도 종래부터 알려져 있다.

이 방식에서는 영구 자석이 부착되어 있는 이너 로터만이 회전한다. 그래서 도 1에 나타내는 이너 로터(4)와 아우터 로터(7)가 일체가 되어 회전하는 방식의 것보다 로터의 관성 모먼트가 작다. 이 결과 모터의 구동력이 취출되는 회전체의 회전이 코일로의 통전으로부터 상정의 회전수에 이를 때까지의 응답 시간은 도 1에 나타내는 이너 로터(4)와 아우터 로터(7)가 일체가 되어 회전하는 방식의 것보다 짧았다.

그러나 도 1에 나타내는 구조의 회전 전기 기계에 있어서의 아우터 로터에 상당하는 아우터 요크가 고정되어 있어 회전하지 않고, 영구 자석이 부착되어 있는 이너 로터만이 회전하는 방식의 종래의 회전 전기 기계의 회전 전기 기계는 도 1에 나타내는 이너 로터(4)와 아우터 로터(7)가 일체가 되어 회전하는 방식의 회전 전기 기계보다 효율이 떨어지고 있었다.

일본 특개 2011-217484호 공보

본 발명은 모터의 구동력이 취출되는 회전체의 회전이 코일로의 통전으로부터 상정의 회전수에 이를 때까지의 응답 시간이 짧고, 동시에 종래의 회전 전기 기계와 비교하여 손색이 없는 효율인 회전 전기 기계를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명이 제안하는 회전 전기 기계는

코일을 사이에 개재시켜 서로 대향하고, 어느 일방이 영구 자석을 구비하고 있는 제1 환형상체와 제2 환형상체를 구비하고 있고,

상기 제1 환형상체 및 상기 제2 환형상체의 어느 일방 또는 쌍방이 회전 중심축을 중심으로 하여 회전하고,

당해 회전하는 제1 환형상체 또는 상기 제2 환형상체를 통하여, 또는 당해 회전하는 제1 환형상체 또는 상기 제2 환형상체와 함께 회전하는 상기 회전 중심축을 통하여, 모터의 구동력이 취출되는 방식의 회전 전기 기계로서, 다음의 (1)~(4) 중 어느 하나의 구조를 구비하고 있는 회전 전기 기계이다.

(1) 상기 제1 환형상체의 상기 회전을 통하여 상기 모터의 구동력이 취출되는 방식으로서, 상기 제2 환형상체가 상기 회전 중심축에 대하여 회전 가능하게 배치되어 있다.

(2) 상기 제2 환형상체의 상기 회전을 통하여 상기 모터의 구동력이 취출되는 방식으로서, 상기 제1 환형상체가 상기 회전 중심축에 대하여 회전 가능하게 배치되어 있다.

(3) 상기 회전하는 상기 제1 환형상체와 함께 회전하는 상기 회전 중심축을 통하여 모터의 구동력이 취출되는 방식으로서, 상기 제2 환형상체가 상기 회전 중심축에 대하여 회전 가능하게 배치되어 있다.

(4) 상기 회전하는 상기 제2 환형상체와 함께 회전하는 상기 회전 중심축을 통하여 모터의 구동력이 취출되는 방식으로서, 상기 제2 환형상체가 상기 회전 중심축에 대하여 회전 가능하게 배치되어 있다.

본 발명에 의하면 모터의 구동력이 취출되는 회전체의 회전이 코일로의 통전으로부터 상정의 회전수에 이를 때까지의 응답 시간이 짧고, 동시에 종래의 회전 전기 기계와 비교하여 손색이 없는 효율인 회전 전기 기계를 제공할 수 있다.

도 1은 종래의 회전 전기 기계의 일례를 나타내는 일부를 생략한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태 1을 나타내는 일부를 생략한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시형태 2를 나타내는 일부를 생략한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시형태 3을 나타내는 일부를 생략한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시형태 4를 나타내는 일부를 생략한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시형태 5를 나타내는 일부를 생략한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시형태 6을 나타내는 일부를 생략한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시형태 7을 나타내는 일부를 생략한 단면도이다.
도 9는 실시형태 7의 내부 구조를 설명하는 도면으로서, (a)는 회전 중심축과 함께 회전하는 환형상체에 환형상 영구 자석이 탑재되어 있는 상태를 나타내는 사시도, (b)는 (a)의 환형상 영구 자석의 상측에 위치하게 되는 코일의 배치 구조의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 10은 본 발명의 실시형태 7을 나타내는 일부를 생략한 단면도이다.
도 11은 본 발명의 회전 전기 기계에 채용되는 자성재제의 환형상체의 형태 1을 나타내는 사시도이다.
도 12는 본 발명의 회전 전기 기계에 채용되는 자성재제의 환형상체의 형태 2를 나타내는 사시도이다.
도 13은 본 발명의 회전 전기 기계에 채용되는 자성재제의 환형상체의 형태 3을 나타내는 사시도이다.
도 14는 본 발명의 회전 전기 기계에 채용되는 자성재제의 환형상체의 형태 4를 나타내는 사시도이다.
도 15는 본 발명의 회전 전기 기계와, 종래의 회전 전기 기계에 있어서의 통전 개시 후의 전류값과 시간과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 16은 도 15에서 응답 특성을 검토한 3종류의 회전 전기 기계에 대해서 각각 동일한 조건하에서 검토한 효율 곡선을 나타내는 그래프이다.

이하, 첨부의 도 2~도 10을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다.

본 발명의 회전 전기 기계는 코일을 사이에 개재시켜 서로 대향하고, 어느 일방이 영구 자석을 구비하고 있는 제1 환형상체와 제2 환형상체를 구비하고 있고, 상기 제1 환형상체 및 상기 제2 환형상체의 어느 일방 또는 쌍방이 회전 중심축을 중심으로 하여 회전하고, 당해 회전하는 제1 환형상체 또는 상기 제2 환형상체를 통하여, 또는 당해 회전하는 제1 환형상체 또는 상기 제2 환형상체와 함께 회전하는 상기 회전 중심축을 통하여, 모터의 구동력이 취출되는 방식의 것이다.

본 발명의 회전 전기 기계는 이와 같은 방식의 회전 전기 기계에 있어서, 다음의 (1)~(4) 중 어느 하나의 구조를 구비하고 있는 것이다.

(4) 상기 회전하는 상기 제2 환형상체와 함께 회전하는 상기 회전 중심축을 통하여 모터의 구동력이 취출되는 방식으로서, 상기 제1 환형상체가 상기 회전 중심축에 대하여 회전 가능하게 배치되어 있다.

이것에 의해, 본 발명의 회전 전기 기계는 이너 로터와 아우터 로터가 일체가 되어 회전하는 방식의 회전 전기 기계보다 응답 특성이 양호하고, 아우터 요크가 고정되어 있어 회전하지 않고 영구 자석이 부착되어 있는 이너 로터만이 회전하는 방식의 종래의 회전 전기 기계와 비교하여 손색이 없는 응답 특성을 발휘할 수 있다.

또 본 발명의 회전 전기 기계는 아우터 요크가 고정되어 있어 회전하지 않고 영구 자석이 부착되어 있는 이너 로터만이 회전하는 방식의 종래의 회전 전기 기계보다 효율면에서 우수하고, 이너 로터와 아우터 로터가 일체가 되어 회전하는 방식의 종래의 회전 전기 기계와 비교하여 손색이 없는 효율을 발휘할 수 있다.

(실시형태 1)

도 2는 본 발명의 실시형태 1을 나타내는 일부를 생략한 단면도이다.

회전축이 되는 회전 중심축(2)이 베어링(9)을 통하여 하우징(8)에 회전 가능하게 지승되어 있다. 도시의 실시형태에서는 베어링(9)은 회전 중심축(2)의 축 방향으로 서로 간격을 두고 배치되어 있는 베어링(9a)과 베어링(9b)으로 구성되어 있다. 베어링(9a), 베어링(9b)의 어느 일방만으로 베어링(9)을 구성하는 구조로 해도 된다.

회전 중심축(2)에는 동심원 형상으로 제1 환형상체가 되는 이너 로터(4)가 지지되어 있다. 도시의 실시형태에서는 이너 로터(4)는 허브(3)를 통하여 회전축(2)에 부착되어 있다.

이너 로터(4)에 대하여 회전 중심축(2)의 직경 방향에 있어서의 외측에서, 회전 중심축(2)에 동심원 형상으로 제2 환형상체가 되는 아우터 로터(7)가 배치되어 있다.

이너 로터(4)와 아우터 로터(7) 사이에서, 회전 중심축(2)에 동심원 형상으로 코일(6)이 배치되어 있다. 도시의 실시형태에서는 환형상의 코일(6)은 하우징(8)에 지지되어 있다.

이너 로터(4)와 아우터 로터(7) 중의 어느 일방은 타방에 대향하는 둘레측에 영구 자석(5)을 구비하고 있다. 도시의 실시형태에서는 아우터 로터(7)의 내주에 대향하는 이너 로터(4)의 외주에 영구 자석(5)이 배치되어 구비되어 있다.

이렇게 하여 이너 로터(4)와 아우터 로터(7) 사이에 자계가 형성된다.

아우터 로터(7)는 회전 중심축(2)의 일단측(도 2에 있어서의 우단측)에 있어서, 베어링(10)을 통하여 회전 중심축(2)에 회전 가능하게 지승되어 있다. 이것에 의해, 도시의 실시형태에서는 이너 로터(4)와 아우터 로터(7) 중의 영구 자석(5)을 구비하고 있지 않은 쪽인 아우터 로터(7)가 회전 중심축(2)에 회전 가능하게 지승되어 있다.

이 실시형태에서는 예를 들면 이너 로터(4)가 제1 환형상체에 상당하고, 아우터 로터(7)가 제2 환형상체에 상당하게 된다.

이 실시형태에서는 베어링(10)은 회전 중심축(2)의 축 방향으로 서로 간격을 두고 배치되어 있는 베어링(10a)과 베어링(10b)으로 구성되어 있다. 베어링(10a), 베어링(10b)의 어느 일방만으로 베어링(10)을 구성하는 구조로 해도 된다.

아우터 로터(7)의 도 1 중 우측면에 회전 중심축(2)의 축 방향으로 뻗어, 도 2 중 우방향으로 돌출하는 지지부(7a)가 형성되어 있다. 이 지지부(7a) 내에 장착되어 있는 베어링(10a), 베어링(10b)을 통하여, 아우터 로터(7)가 회전 중심축(2)에 회전 가능하게 지승되어 있다.

코일(6)에 통전하면 이너 로터(4)와 아우터 로터(7) 사이에 형성되어 있는 자계 내에 전자력이 발생하고, 당해 전자력에 의해 영구 자석(5)은 예를 들면 화살표(12)의 방향으로 회전한다.

영구 자석(5)의 회전에 따라 이너 로터(4), 허브(3) 및 회전 중심축(2)도 화살표(12)의 방향으로 회전한다.

그러나 직경 방향에서 회전 중심축(2)의 외측에 위치하고 있는 아우터 로터(7)는 이너 로터(4) 및 회전 중심축(2)이 회전해도 함께 회전하지 않는다. 아우터 로터(7)는 베어링(10)을 통하여 회전 중심축(2)에 회전 가능하게 지승되어 있기 때문이다.

회전 중심축(2)이 회전해도 아우터 로터(7)가 함께 회전하지 않으므로, 이 실시형태에 의하면 아우터 로터(7)가 이너 로터(4)와 함께 회전하는 도 1에 나타내는 종래의 회전 전기 기계에 비교하여 관성이 작은 회전 전기 기계를 제공할 수 있다.

이것에 의해, 이 실시형태에 의하면 코일(6)로의 통전으로부터 회전 중심축(2)의 회전이 상정의 회전수에 이를 때까지의 응답 시간을 도 1에 나타내는 이너 요크와 아우터 요크가 일체로 회전하는 종래의 회전 전기 기계(1g)보다 빠르게 할 수 있다.

도 15는 동일한 크기의 본 발명에 따른 회전 전기 기계와 종래의 회전 전기 기계에 대해서, 동일 조건하에서 행한 통전 개시 후의 전류값과 시간과의 관계를 나타내는 그래프이다. 종축에 전류값, 횡축에 통전 개시 후의 시간을 나타냈다. 전류값과 시간은 통전 개시 후의 전류값과 시간과의 관계를 보다 명료하게 인식할 수 있도록 계수를 곱한 수치로 나타내고 있다.

이 실시형태 1에 따른 회전 전기 기계(1a)의 결과는 Z, 도 1에 나타내는 종래의 회전 전기 기계(1g)의 결과는 Y, 도 1에 나타내는 구조의 회전 전기 기계(1i)에 있어서의 아우터 로터에 상당하는 아우터 요크가 고정되어 있어 회전하지 않는 방식의 종래의 회전 전기 기계의 결과는 X로 나타내고 있다.

아우터 요크가 고정되어 있는 종래의 회전 전기 기계는 통전 개시 후 A점까지 전류값이 상승했다. 도 1에 나타내는 이너 요크와 아우터 요크가 일체로 회전하는 종래의 회전 전기 기계(1i)는 통전 개시 후 B점까지 전류값이 상승했다. 이 실시형태 1에 따른 회전 전기 기계(1a)에서는 통전 개시 후 C점까지 전류값이 상승했다.

통전 개시 후의 최대 전류값으로부터 정상 회전 상태가 될 때까지의 전류 수속이 빠르면, 그 만큼 응답 시간이 빠르게 된다. 이너 요크와 아우터 요크가 일체로 회전하는 도 1에 나타내는 종래의 회전 전기 기계(1i)의 응답 시간은 아우터 요크가 고정되어 있는 종래의 회전 전기 기계보다 늦었다. 한편, 이 실시형태 1의 회전 전기 기계(1a)의 응답 시간은 아우터 요크가 고정되어 있는 종래의 회전 전기 기계와 손색이 없는 것이었다.

도 16은 도 15에 검토 결과를 나타낸 3종류의 회전 전기 기계에 대해서 각각 동일한 조건하에서 검토한 효율 곡선을 나타내는 것이다.

부호 Z로 표시되어 있는 이 실시형태 1에 따른 회전 전기 기계(1a)의 효율은 부호 Y로 표시되어 있는 이너 요크와 아우터 요크가 일체로 회전하는 도 1에 나타내는 종래의 회전 전기 기계(1i)의 효율과 동일 정도인 것을 확인할 수 있었다. 그리고 이들은 모두 부호 X로 표시되어 있는 아우터 요크가 고정되어 있는 종래의 회전 전기 기계의 효율보다 좋았다.

도 15, 도 16에 나타낸 검토 결과로부터, 이 실시형태 1의 회전 전기 기계(1a)는 다음과 같은 특성을 구비하고 있는 것을 확인할 수 있었다.

응답 시간에 관해서는 이 실시형태 1의 회전 전기 기계(1a)는 이너 요크와 아우터 요크가 일체로 회전하는 도 1에 나타내는 종래의 회전 전기 기계(1i)보다 개선되어 있어, 아우터 요크가 고정되어 있는 종래의 회전 전기 기계와 손색이 없는 것이었다.

효율에 관해서는 이 실시형태 1의 회전 전기 기계(1a)는 아우터 요크가 고정되어 있는 종래의 회전 전기 기계보다 개선되어 있어, 이너 요크와 아우터 요크가 일체로 회전하는 도 1에 나타내는 종래의 회전 전기 기계(1i)와 손색이 없는 것이었다.

도 2에 나타내는 회전 전기 기계(1a)는 예를 들면 응답 특성이 개선되어 있는 서보 모터로서 사용할 수 있다.

(실시형태 2)

도 3을 참조하여 본 발명의 실시형태 2를 설명한다.

도 3은 실시형태 2에 따른 회전 전기 기계(1b)의 일례를 나타내는 일부를 생략한 단면도이다. 실시형태 1에서 설명한 회전 전기 기계(1a)의 구성과 공통되는 것에 대해서는 동일한 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.

이 실시형태에서는 제1 환형상체가 되는 이너 로터(4)가 허브(14), 베어링(15)을 통하여 회전 중심축(2)에 회전 가능하게 지승되고, 한편, 제2 환형상체가 되는 아우터 로터(7)는 회전 중심축(2)에 지지되고, 회전 중심축(2)과 함께 회전하게 되어 있다.

또 영구 자석(5)은 이너 로터(4)의 외주에 대향하는 아우터(7)의 내주에 배치되어 구비되어 있다.

이 실시형태에서도 베어링(15)을 회전 중심축(2)의 축 방향으로 서로 간격을 두고 배치되어 있는 베어링(15a), 베어링(15b) 중의 어느 일방만으로 구성하는 구조로 해도 된다.

영구 자석(5)의 회전에 따라 아우터 로터(7) 및 회전 중심축(2)도 화살표(12)의 방향으로 회전한다.

그러나 직경 방향에서 회전 중심축(2)의 외측에 위치하고 있는 이너 로터(4)는 아우터 로터(7) 및 회전 중심축(2)이 회전해도 함께 회전하지 않는다. 이너 로터(4)는 베어링(15)을 통하여 회전 중심축(2)에 회전 가능하게 지승되어 있기 때문이다.

회전 중심축(2)이 회전해도 이너 로터(4)가 함께 회전하지 않는다. 그래서 이 실시형태에 의하면 모터의 구동력이 취출되는 회전체가 회전할 때에, 이너 로터도 아우터 로터도 함께 회전하는 도 1에 나타내는 종래의 회전 전기 기계에 비교하여 관성이 작은 회전 전기 기계를 제공할 수 있다.

이것에 의해, 이 실시형태에 의하면 코일(6)로의 통전으로부터 회전 중심축(2)의 회전이 상정의 회전수에 이를 때까지의 응답 시간을 종래의 회전 전기 기계보다 빠르게 할 수 있다.

도 3에 나타내는 회전 전기 기계(1b)도 예를 들면 응답 특성이 개선되어 있는 서보 모터로서 사용할 수 있다.

(실시형태 3)

도 4를 참조하여 본 발명의 실시형태 3을 설명한다.

도 4는 실시형태 3에 따른 회전 전기 기계(1c)의 일례를 나타내는 일부를 생략한 단면도이다. 실시형태 1에서 설명한 회전 전기 기계(1a)의 구성과 공통되는 것에 대해서는 동일한 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.

실시형태 3은 실시형태 1에 있어서 아우터 로터(7)를 회전 중심축(2)에 대하여 회전 가능하게 지승하는 베어링(10)이 회전 중심축(2)의 직경 방향에 있어서 이너 로터(4)의 내측에 배치되어 있는 것이다.

즉, 도 3에 나타내는 회전 전기 기계(1c)는 베어링(10)이 회전 중심축(2)의 직경 방향에 있어서 이너 로터(4)의 내측에 배치되어 있는 점이 도 2에 나타내는 회전 전기 기계(1a)와 상이하다.

아우터 로터(7)의 도 4 중 우측면에 회전 중심축(2)의 축 방향으로 뻗어, 도 4 중 좌방향으로 돌출하는 지지부(7b)가 형성되어 있다. 이 지지부(7b) 내에 장착되어 있는 베어링(10a), 베어링(10b)을 통하여, 아우터 로터(7)가 회전 중심축(2)에 회전 가능하게 지승되어 있다.

또한 이 실시형태에서도 베어링(10a), 베어링(10b)의 어느 일방만으로 베어링(10)을 구성하는 구조로 할 수 있다.

도 4에 나타내는 실시형태에 따른 회전 전기 기계(1c)에서도 회전 중심축(2)이 회전했을 때에, 직경 방향에서 회전축(2)의 외측에 위치하고 있는 아우터 로터(7)가 함께 회전하지 않는다.

그래서 아우터 로터(7)가 회전축(2)의 회전에 따라 함께 회전하는 도 1에 나타내는 종래의 회전 전기 기계에 비교하여 관성이 작은 회전 전기 기계를 제공할 수 있다. 이것에 의해 코일(6)로의 통전으로부터 회전축(2)의 회전이 상정의 회전수에 이를 때까지의 응답 시간을 도 1에 나타내는 종래의 회전 전기 기계보다 빠르게 할 수 있다.

또한 도 4에 나타내는 실시형태에 따른 회전 전기 기계(1c)에서는 아우터 로터(7)를 회전 중심축(2)에 대하여 회전 가능하게 지승하는 베어링(10)이 이너 로터(4)의 직경 방향에서 내측에 배치되어 있다. 이러한 구조를 채용함으로써 도 2에 나타내는 회전 전기 기계(1a)에 비교하여 회전축(2)의 축 방향의 길이를 작게 할 수 있다.

그패서 보다 소형의 회전 전기 기계를 제공함에 있어서 유리하다.

이 도 4에 나타내는 회전 전기 기계(1c)도 예를 들면 응답 특성이 개선되어 있는 서보 모터로서 사용할 수 있다.

(실시형태 4)

도 5를 참조하여 본 발명의 실시형태 4를 설명한다.

도 5는 실시형태 4에 따른 회전 전기 기계(1d)의 일례를 나타내는 일부를 생략한 단면도이다. 실시형태 1~실시형태 3에서 설명한 회전 전기 기계(1a~1c)의 구성과 공통되는 것에 대해서는 동일한 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.

실시형태 1~실시형태 3은 모두 모터의 구동력을 회전 중심축(2)으로부터 취출하는 것이다. 이에 대해 실시형태 4에서는 모터의 구동력을 제2 환형상체인 아우터 로터(7)로부터 취출하고 있다. 소위 다이렉트 드라이브 방식의 회전 전기 기계이다.

회전 중심축(2)은 하우징(8)에 지지되어 있다.

제1 환형상체가 되는 이너 로터(4), 제2 환형상체가 되는 아우터 로터(7) 모두가 회전 중심축(2)에 대하여 회전 가능하게 지승되어 있다.

이너 로터(4)는 허브(14), 베어링(15)을 통하여 회전 중심축(2)에 회전 가능하게 지승되어 있다. 베어링(15)은 회전 중심축(2)의 축 방향으로 서로 간격을 두고 배치되어 있는 베어링(15a)과 베어링(15b)으로 구성되어 있다.

아우터 로터(7)의 도 5 중 좌측면에 회전 중심축(2)의 축 방향으로 뻗어, 도 5 중 우방향으로 돌출하는 지지부(7c)가 형성되어 있다. 이 지지부(7c) 내에 장착되어 있는 베어링(16a), 베어링(16b)을 통하여, 아우터 로터(7)가 회전 중심축(2)에 회전 가능하게 지승되어 있다.

이너 로터(4)와 아우터 로터(7) 사이에서, 회전 중심축(2)에 동심원 형상으로 배치되는 코일(6)은 하우징(8)에 지지되어 있다.

이너 로터(4)의 외주에 대향하는 아우터 로터(7)의 내주에 영구 자석(5)이 배치되어 구비되고, 이너 로터(4)와 아우터 로터(7) 사이에 자계가 형성된다.

코일(6)에 통전하면 이너 로터(4)와 아우터 로터(7) 사이에 형성되어 있는 자계 내에 전자력이 발생하고, 당해 전자력에 의해 영구 자석(5)은 예를 들면 화살표(18)의 방향으로 회전한다.

영구 자석(5)의 회전에 따라 아우터 로터(7)도 화살표(18)의 방향으로 회전한다. 모터를 구동하는 동력은 아우터 로터(7)가 구비하고 있는 풀리(17)에 걸친 벨트(도시하지 않음)를 통하여 취출되게 된다.

아우터 로터(7)가 화살표(18)의 방향으로 회전해도 이너 로터(4)는 함께 회전하지 않는다. 아우터 로터(7)도 이너 로터(4)도 회전 중심축(2)에 회전 가능하게 지승되어 있기 때문이다.

아우터 로터(7)가 회전해도 이너 로터(4)가 함께 회전하지 않으므로, 이 실시형태에 의하면 아우터 로터(7)와 이너 로터(4)가 함께 회전하는 도 1에 나타내는 종래의 회전 전기 기계에 비교하여 관성이 작은 회전 전기 기계를 제공할 수 있다.

이것에 의해 이 실시형태에 의하면 모터의 구동력을 취출하는 아우터 로터(7)의 회전이 상정의 회전수에 이를 때까지의 코일(6)로의 통전으로부터의 응답 시간을 도 1에 나타내는 종래의 회전 전기 기계보다 빠르게 할 수 있다.

도 5에 나타내는 회전 전기 기계(1d)도 예를 들면 응답 특성이 개선되어 있는 서보 모터로서 사용할 수 있다.

(실시형태 5)

도 6을 참조하여 본 발명의 실시형태 5를 설명한다.

도 6은 실시형태 5에 따른 회전 전기 기계(1e)의 일례를 나타내는 일부를 생략한 단면도이다. 실시형태 1~실시형태 4에서 설명한 회전 전기 기계(1a~1d)의 구성과 공통되는 것에 대해서는 동일한 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.

회전 전기 기계(1e)는 하우징(8)이 회전 중심축(2)의 직경 방향에 있어서 외측에 위치하고 있는 아우터 로터(7)를, 회전 중심축(2)의 직경 방향에 있어서 외측으로부터 덮는 보호 커버(11)를 구비하고 있다. 이 점에서 회전 전기 기계(1e)는 실시형태 1~실시형태 4에서 설명한 회전 전기 기계(1a~1d)와 상이하다.

도시하는 실시형태에서는 보호 커버(11)는 하우징(8)을 회전 중심축(2)의 도 6 중 우측으로부터 덮고, 하우징(8)에 장착됨으로써 하우징(8)에 고정되어 있다.

회전 중심축(2)은 상기 일방의 측(즉, 도 6 중 회전 중심축(2)의 우측)에 있어서, 베어링(9d)을 통하여 보호 커버(11)에 회전 가능하게 지승되어 있다.

도 6에 나타내는 실시형태에 따른 회전 전기 기계(1e)에서는 회전축이 되는 회전 중심축(2)이 회전했을 때에 직경 방향에서 회전 중심축(2)의 외측에 위치하고 있는 아우터 로터(7)가 함께 회전하지 않는다. 또 보호 커버(11)는 베어링(9d)을 통하여 회전 중심축(2)에 지승되어 있으므로, 회전 중심축(2)이 회전했을 때에 보호 커버(11)가 함께 회전하지도 않는다.

그래서 이 실시형태 5에서도 도 1에 나타내는 종래의 회전 전기 기계에 비교하여 관성이 작은 회전 전기 기계를 제공할 수 있다. 이것에 의해 코일(6)로의 통전으로부터 회전 중심축(2)의 회전이 상정의 회전수에 이를 때까지의 응답 시간을 도 1에 나타내는 종래의 회전 전기 기계보다 빠르게 할 수 있다.

또한 이 실시형태 5의 회전 전기 기계(1e)에서는 회전 중심축(2)은 베어링(9a)을 통하여 하우징(8)에 지승되어 있다. 또 베어링(9a)이 배치되어 있는 위치보다 회전 중심축(2)의 축 방향에서 도 6 중 우방향에 있어서 회전 중심축(2)은 베어링(9d)을 통하여 하우징(8)에 고정되어 있는 보호 커버(11)에 지승된다.

그래서 회전 중심축(2)의 축 방향에 있어서의 베어링(9a)과 베어링(9d) 사이의 길이는 실시형태 1~3에 있어서의 베어링(9a)과 베어링(9b) 사이의 길이보다 크게 취하는 것이 가능하게 된다.

이것에 의해 회전축이 되는 회전 중심축(2)의 회전을 보다 안정시킬 수 있다.

또 하우징(8)에 고정되어 있는 보호 커버(11)에 의해 이너 로터(4), 영구 자석(5), 코일(6) 및 아우터 로터(7)에 이물이 부착되는 것을 막을 수 있다.

또한 상기 서술한 실시형태 1~실시형태 4에서도 회전 중심축(2)의 직경 방향에 있어서 외측에 위치하고 있는 아우터 로터(7)를, 회전 중심축(2)의 직경 방향에 있어서 외측으로부터 덮는 보호 커버(11)를 하우징(8)이 구비하고 있는 구조로 함으로써 방진 등의 효과를 발휘시키는 것이 가능하다.

이 도 6에 나타내는 회전 전기 기계(1e)도 예를 들면 응답 특성이 개선되어 있는 서보 모터로서 사용할 수 있다.

실시형태 1~실시형태 3, 실시형태 5는 모두 모터의 구동력을 회전축이 되는 회전 중심축(2)으로부터 취출하는 것이다. 실시형태 4는 모터 구동력을 제2 환형상체인 아우터 로터(7)로부터 취출하는 소위 다이렉트 드라이브 방식의 회전 전기 기계이다.

어느 방식에 있어서도 모터의 구동력이 취출되는 회전체가 회전할 때에, 제1 환형상체인 이너 로터(4) 또는 제2 환형상체인 아우터 로터(7)의 어느 일방은 모터의 구동력이 취출되는 회전체가 회전해도 함께 회전하지 않는다. 그래서 모터의 구동력이 취출되는 회전체가 회전할 때에, 이너 로터(4), 아우터 로터(7)의 쌍방이 함께 회전하는 도 1에 나타내는 종래의 회전 전기 기계에 비교하여 관성이 작은 회전 전기 기계를 제공할 수 있다.

이것에 의해 실시형태 1~5의 어느 회전 전기 기계에서도 모터의 구동력을 취출하는 회전체의 회전이 상정의 회전수에 이를 때까지의 코일(6)로의 통전으로부터의 응답 시간을 도 1에 나타내는 종래의 회전 전기 기계보다 빠르게 할 수 있다.

(실시형태 6)

도 7을 참조하여 본 발명의 실시형태 6을 설명한다.

도 7은 실시형태 6에 따른 회전 전기 기계(1f)의 일례를 나타내는 일부를 생략한 단면도이다. 실시형태 1~실시형태 5에서 설명한 회전 전기 기계(1a~1e)의 구성과 공통되는 것에 대해서는 동일한 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.

회전 전기 기계(1f)에서는 제1 환형상체 또는 제2 환형상체 중에서 영구 자석(5)을 구비하고 있지 않은 제1 환형상체 또는 제2 환형상체가 영구 자석(5)을 구비하고 있는 제2 환형상체 또는 제1 환형상체에 대향하는 방향에서 적층되어 있는 복수층의 적층 구조로 되어 있다. 그리고 이 적층 구조 중의 적어도 일층이 자성체로 구성되어 있다. 이 점에서 회전 전기 기계(1f)는 도 6에 나타내는 실시형태 5(회전 전기 기계(1e))와 상이하다.

즉, 실시형태 6의 회전 전기 기계(1f)에서는 영구 자석(5)을 구비하고 있지 않은 아우터 로터(7)의 이너 로터(4) 외주에 대향하는 내주에 자성체로 이루어지는 환형상체(13)가 배치되어 구비되어 있다. 이와 같이 아우터 로터(7)가 영구 자석(5)을 구비하고 있는 이너 로터(4)에 대향하는 방향에서 적층되어 있는 복수층의 적층 구조로 되고 있고, 이 적층 구조 중의 적어도 일층이 자성체로 이루어지는 환형상체(13)로 되어 있다. 이 점에서 회전 전기 기계(1f)는 도 6에 나타내는 실시형태 5(회전 전기 기계(1e))와 상이하다.

또한 실시형태 1~5에 있어서는 영구 자석(5)이 배치되어 구비되어 있는 제1 환형상체 또는 제2 환형상체에 대하여 사이에 코일(6)을 개재시키고, 회전 중심축(2)의 직경 방향에서 대향하고 있는 영구 자석(5)이 배치되어 구비되어 있지 않은 제2 환형상체 또는 제1 환형상체는 자성체로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 제1 환형상체(이너 로터(4))와 제2 환형상체(아우터 로터(7)) 사이에 자계를 형성하기 위해서이다.

이 실시형태 7에서는 제1 환형상체 또는 제2 환형상체 중에서 영구 자석(5)을 구비하고 있지 않은 제1 환형상체 또는 제2 환형상체를 형성하는 상기 서술한 적층 구조가 적어도 일층의 자성체로 이루어지는 환형상체(13)를 포함하여 형성되어 있다. 그래서 환형상체(13)에 적층되는 제1 환형상체 또는 제2 환형상체의 구조 부분에 대해서는 비자성재제로 할 수 있다.

상기 서술한 구조 이외에서는 도 7의 실시형태 6의 회전 전기 기계(1f)는 도 6에 나타내는 실시형태 5의 회전 전기 기계(1e)와 공통되고 있으므로, 실시형태 5(도 6)에서 설명한 것과 동일한 작용·효과가 발휘된다.

즉, 실시형태 1~5에서 설명한 바와 같이, 모터의 구동력이 취출되는 회전체가 회전해도, 제1 환형상체인 이너 로터(4) 또는 제2 환형상체인 아우터 로터(7)의 어느 일방은 함께 회전하지 않는다. 그래서 모터의 구동력이 취출되는 회전체가 회전할 때에, 이너 로터(4), 아우터 로터(7)의 쌍방이 함께 회전하는 도 1에 나타내는 종래의 회전 전기 기계에 비교하여 관성이 작고, 응답 시간이 빠른 회전 전기 기계를 제공할 수 있다.

도 6의 실시형태 5에서는 코일(6)로의 통전에 의해 회전하는 이너 로터(4)의 외주에 배치되어 구비되어 있는 영구 자석(5)에 대향하고 있는 아우터 로터(7)에 과전류가 발생하는 일이 있다. 과전류가 발생하면 회전 중심축(2)에 회전 가능하게 지승되어 있는 것에 의해, 회전 중심축(2), 이너 로터(4)와는 함께 회전하지 않는 아우터 로터(7)가 이너 로터(4)의 움직임에 맞추어 끌려가듯이 회전하는 일이 일어날 수 있다.

실시형태 6에서는 영구 자석(5)을 구비하고 있지 않은 환형상체인 아우터 로터(7)가 적어도 일층의 자성체로 이루어지는 환형상체(13)를 포함하고 있는 적층 구조로 되어 있다. 그래서 이너 로터(4)가 회전했을 때에, 아우터 로터(7)에 발생하는 과전류를 저감시킬 수 있다. 이것에 의해 이너 로터(4)가 회전했을 때에, 아우터 로터(7)가 이너 로터(4)의 움직임에 끌려가는 일이 적어진다. 그래서 도 6에 나타내는 실시형태 5의 회전 전기 기계(1e)와 비교하여 응답 성능을 높일 수 있다.

실시형태 1에 있어서 종래의 회전 전기 기계와의 비교 검토 결과를 도 15에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 회전 전기 기계는 응답 시간에 관해서는 이너 요크와 아우터 요크가 일체로 회전하는 도 1에 나타내는 종래의 회전 전기 기계(1i)보다 개선되어 있어, 아우터 요크가 고정되어 있는 종래의 회전 전기 기계와 손색이 없는 것이다. 그리고 효율에 관해서는 아우터 요크가 고정되어 있는 종래의 회전 전기 기계보다 개선되어 있어, 이너 요크와 아우터 요크가 일체로 회전하는 도 1에 나타내는 종래의 회전 전기 기계(1i)와 손색이 없는 것이다.

이와 같은 본원발명의 회전 전기 기계에 있어서, 또한 제1 환형상체 또는 제2 환형상체 중에서 영구 자석(5)을 구비하고 있지 않은 제1 환형상체 또는 제2 환형상체가, 영구 자석(5)을 구비하고 있는 제2 환형상체 또는 제1 환형상체에 대향하는 방향에서 적층되어 있는 복수층의 적층 구조로 되어 있고, 이 적층 구조 중의 적어도 일층이 자성체로 구성되어 있는 구조로 하면 보다 유리하다.

도 7에 나타내는 실시형태 6에서는 회전하는 이너 로터(4)의 외주에 배치되어 구비되어 있는 영구 자석(5)에 대하여 보다 가까운 위치에서 대향하도록 아우터 로터(7)가 구비하고 있는 환형상판체(13)는 회전 중심축(2)의 직경 방향에 있어서 내측에 배치되어 구비되어 있었다. 환형상판체(13)에 적층되는 아우터 로터(7)의 구조 부분을 비전도재제로 함으로써, 환형상판체(13)를 회전 중심축(2)의 직경 방향에 있어서 외측에 배치하여 구비할 수도 있다.

상기 서술한 실시형태 1~5에 있어서도 영구 자석(5)을 구비하고 있지 않은 제1 환형상체(이너 로터(4)) 또는 제2 환형상체(아우터 로터(7))를 회전 중심축(2)의 직경 방향에서 복수층의 적층 구조로 하고, 당해 복수의 적층 구조 중의 적어도 일층을 자성체로 이루어지는 환형상체(13)로 함으로써, 당해 복수층의 적층 구조로 이루어지는 제1 환형상체(이너 로터(4)) 또는 제2 환형상체(아우터 로터(7))에 발생하는 과전류를 저감시킬 수 있다. 이것에 의해 모터의 구동력이 취출되는 회전체가 회전할 때에 함께 회전하지 않는 상기 복수층의 적층 구조로 이루어지는 제1 환형상체(이너 로터(4)) 또는 제2 환형상체(아우터 로터(7))가, 영구 자석(5)을 구비하고 있는 제2 환형상체(아우터 로터(7)) 또는 제1 환형상체(이너 로터(4))의 회전에 끌려가서 회전하는 일이 적어진다. 이것에 의해 응답성을 높일 수 있다.

이 도 7에 나타내는 회전 전기 기계(1f)도 예를 들면 응답 특성이 개선되어 있는 서보 모터로서 사용할 수 있다.

(실시형태 7)

도 8은 본 발명의 실시형태 7을 나타내는 일부를 생략한 단면도이다.

실시형태 1~실시형태 6에서는 원통형의 회전 전기 기계의 구조로 설명을 행했다.

도 8, 도 9의 실시형태 7은 본 발명이 편평 모터에 적용된 일례를 설명하는 것이다.

도 8, 도 9에 나타내는 실시형태 7에서는 모터의 구동력을 회전축이 되는 회전 중심축(22)으로부터 취출하는 방식의 것을 설명한다.

회전축이 되는 회전 중심축(22)이 베어링(20a, 20b)을 통하여 하우징(28)에 회전 가능하게 지승되어 있다. 도시하는 실시형태에서는 하우징(28)의 측벽(28a, 28b)으로부터 각각 회전 중심축(22)을 따라 하우징의 내측을 향하여 돌출하는 지지부(28d, 28e)가 형성되어 있다. 이 지지부(28d, 28e) 내에 장착되어 있는 베어링(20a), 베어링(20b)을 통하여, 하우징(28)이 회전 중심축(22)에 회전 가능하게 지승되어 있다.

하우징(28)은 중앙벽(28c)을 가지고 있고, 중앙벽(28c)에는 회전 중심축(22)을 중심으로 하는 원주 방향으로 서로 소정의 간격을 두고 공극부(29)가 형성되어 있다. 각 공극부(29)에는 도 9(b)에 나타내는 바와 같이 각각 코일(26)이 배치되어 구비되어 있다.

코일(26)을 사이에 개재시켜 제1 환형상체(24)와 제2 환형상체(27)가 대향하고 있다. 제2 환형상체(27)가 제1 환형상체(24)에 대향하는 면에는 환형상의 영구 자석(25)이 배치되어 구비되어 있다.

이렇게 하여 코일(26)을 사이에 개재시켜 대향하고 있는 제1 환형상체(24)와 제2 환형상체(27) 사이에 자계가 형성되어 있다.

제1 환형상체(24)에 대향하는 면에 환형상의 영구 자석(25)을 구비하고 있는 제2 환형상체(27)는 회전 중심축(22)을 중심으로 하여 회전 중심축(22)과 함께 회전하게 되어 있다.

영구 자석을 구비하고 있지 않은 제1 환형상체(24)는 영구 자석(25)을 구비하고 있는 제1 환형상체(27)에 대향하는 방향에서 적층되어 있는 복수층의 적층 구조로 이루어지고, 당해 적층 구조 중의 적어도 일층이 자성체로 이루어지는 층을 구성하는 환형상체(24b)로 형성되어 있다.

환형상체(24b)를 지지하는 다른 일층의 환형상 지지부(24a)의 회전 중심축(22)측은 베어링(21a, 21b)을 통하여 회전 중심축(22)에 회전 가능하게 지승되어 있다.

이와 같이 제1 환형상체(24)는 회전 중심축(22)에 회전 가능하게 지승되어 있다.

코일(26)에 통전하면, 제1 환형상체(24)와 제2 환형상체(27) 사이에 형성되어 있는 자계 내에 전자력이 발생하고, 당해 전자력에 의해 영구 자석(25)은 예를 들면 화살표(12)의 방향으로 회전한다.

영구 자석(25)의 회전에 따라 제2 환형상체(27) 및 회전 중심축(22)도 화살표(12)의 방향으로 회전한다.

그러나 제1 환형상체(24)는 회전 중심축(22)에 회전 가능하게 지승되어 있으므로, 제2 환형상체(27) 및 회전 중심축(22)이 회전해도 함께 회전하지 않는다.

회전 중심축(22)이 회전해도 제1 환형상체(24)가 함께 회전하지 않으므로, 이 실시형태에 의하면 제1 환형상체와 제2 환형상체가 함께 회전하는 도 1에 나타내는 종래의 회전 전기 기계에 비교하여 관성이 작은 회전 전기 기계를 제공할 수 있다.

이것에 의해 이 실시형태에 의하면 코일(26)로의 통전으로부터 회전 중심축(22)의 회전이 상정의 회전수에 이를 때까지의 응답 시간을 제1 환형상체와 제2 환형상체가 일체가 되어 회전하는 종래의 편평 모터보다 빠르게 할 수 있다.

도 8, 9에 나타내는 편평 모터는 예를 들면 응답 특성이 개선되어 있는 서보 모터로서 사용할 수 있다.

(실시형태 8)

도 10은 본 발명의 실시형태 8을 나타내는 일부를 생략한 단면도이다.

도 8, 도 9에 나타내는 실시형태 7에서는 모터의 구동력을 회전축이 되는 회전 중심축(22)으로부터 취출하는 방식의 것을 설명했다. 도 10에 나타내는 편평 모터는 모터의 구동력을 환형상 영구 자석을 구비하고 있는 환형상체인 제2 환형상체로부터 취출하고 있다. 소위 다이렉트 드라이브 방식의 회전 전기 기계이다.

도 8, 도 9에 나타내는 실시형태 7과 공통되는 부분에는 공통되는 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.

회전 중심축(22)에 하우징(28)이 지지되어 있다.

하우징(28)은 중앙벽(28c)을 가지고 있고, 중앙벽(28c)에는 실시형태 7에서 설명한 구조와 동일하게 회전 중심축(22)을 중심으로 하는 원주 방향으로 서로 소정의 간격을 두고 코일(26)이 배치되어 구비되어 있다.

코일(26)을 사이에 개재시켜 제1 환형상체(24)와 제2 환형상체(27')가 대향하고 있다. 제2 환형상체(27')가 제1 환형상체(24)에 대향하는 면에는 환형상의 영구 자석(25)이 배치되어 구비되어 있다.

이렇게 하여 코일(26)을 사이에 개재시켜 대향하고 있는 제1 환형상체(24)와 제2 환형상체(27') 사이에 자계가 형성되어 있다.

영구 자석을 구비하고 있지 않은 제1 환형상체(24)는 영구 자석(25)을 구비하고 있는 제2 환형상체(27')에 대향하는 방향에서 적층되어 있는 복수층의 적층 구조로 이루어지고, 당해 적층 구조 중의 적어도 일층이 자성체로 이루어지는 층을 구성하는 환형상체(24b)로 형성되어 있다.

환형상체(24b)를 지지하는 다른 일층의 환형상 지지부(24a)의 회전 중심축(22)측은 베어링(21(21a, 21b))을 통하여 회전 중심축(22)에 회전 가능하게 지승되어 있다.

한편, 제2 환형상체(27')도 베어링(21'(21c, 21d))을 통하여 회전 중심축(22)에 회전 가능하게 지승되어 있다.

코일(26)에 통전하면 제1 환형상체(24)와 제2 환형상체(27') 사이에 형성되어 있는 자계 내에 전자력이 발생하고, 당해 전자력에 의해 영구 자석(25)은 예를 들면 화살표(18)의 방향으로 회전한다.

영구 자석(25)의 회전에 따라 제2 환형상체(27')도 화살표(18)의 방향으로 회전한다. 모터를 구동하는 동력은 제2 환형상체(27')가 구비하고 있는 풀리(17)에 걸친 벨트(도시하지 않음)를 통하여 취출하게 된다.

상기와 같이 제2 환형상체(27')가 회전해도 제1 환형상체(24)는 회전 중심축(22)에 회전 가능하게 지승되어 있으므로 제2 환형상체(27')와 함께 회전하지 않는다.

제2 환형상체(27')가 회전해도 제1 환형상체(24)가 함께 회전하지 않으므로, 이 실시형태에 의하면 제1 환형상체와 제2 환형상체가 함께 회전하는 도 1에 나타내는 종래의 회전 전기 기계에 비교하여 관성이 작은 회전 전기 기계를 제공할 수 있다.

이것에 의해 이 실시형태에 의하면 코일(26)로의 통전으로부터 제2 환형상체(27')의 회전이 상정의 회전수에 이를 때까지의 응답 시간을 제1 환형상체와 제2 환형상체가 일체가 되어 회전하는 종래의 편평 모터보다 빠르게 할 수 있다.

도 10에 나타내는 편평 모터는 예를 들면 응답 특성이 개선되어 있는 서보 모터로서 사용할 수 있다.

(실시형태 9)

도 7의 실시형태 6에서 설명한 바와 같이, 영구 자석(5)을 구비하고 있지 않은 제1 환형상체(이너 로터(4)) 또는 제2 환형상체(아우터 로터(7))를 영구 자석(5)을 구비하고 있는 제2 환형상체 또는 상기 제1 환형상체에 대향하는 방향에서 적층되어 있는 복수층의 적층 구조로 하고, 당해 적층 구조 중의 적어도 일층이 자성체로 이루어지는 구조로 함으로써 에너지 효율을 높일 수 있다.

이 실시형태 9에서는 도 11~도 14를 참조하여, 상기 서술한 자성체로 이루어지는 환형상체(13)의 몇가지 실시형태에 대해서 설명한다.

자성체로 이루어지는 환형상체(13)는 상기 서술한 과전류의 발생을 방지할 목적에서, 전기 저항이 크고, 투자율이 높은 재질의 것으로 하는 것이 바람직하다. 예를 들면 전자 강판을 사용할 수 있다.

도 11에 나타내는 환형상체(13)는 얇은 전자 강판제의 환형상판(30a, 30b,…, 30n)이 환형상체(13)의 축이 뻗는 방향(도 11 중 상하 방향)에서 복수매 적층되어 형성되어 있는 것이다.

예를 들면 두께 0.1mm~0.5mm의 환형상의 전자 강판(30a, 30b,…, 30n)을 복수매 적층하고, 축 방향(도 11 중 상하 방향)에서 2.0mm~3.0mm의 환형상체(13)로 할 수 있다.

환형상체(13)는 상기 서술한 과전류의 발생을 방지할 목적에서, 얇은 링 형상의 부재가 적층되어 있는 구조로서, 적층 구조의 인접하고 있는 부재끼리 전기적으로 접속되어 있지 않은 구조로 하는 것이 바람직하다.

도 13에 나타내는 바와 같은 구조의 환형상체(13)에는 또한 홈부를 형성해 두는 것이 바람직하다. 이 홈부는 예를 들면 적층되어 있는 각 링 형상의 부재마다 원주 방향의 소정 개소에 홈부를 형성하고, 도 12에 나타내는 바와 같이, 적층되는 각 링 형상의 부재에 있어서의 홈부의 위치를 원주 방향으로 조금씩 어긋나게 하여 배치시킨다. 그리고 이렇게 하여 환형상체(13a)에 형성한 홈부(41)의 시단(31a)의 위치와, 다른 홈부인 홈부(42)의 종단(32n)의 위치가 환형상체(13)의 원주 방향에 있어서 일치하고 있는 것이 바람직하다.

도 12에 있어서, 부호 40a, 40b으로 나타낸 선은 홈부(41)의 시단(31a)의 위치와, 인접하는 홈부(42)의 종단(32n)의 위치가 환형상체(13)의 원주 방향에 있어서 일치하고 있는 것을 나타내기 위한 선이다.

플라스틱 몰드 또는 용접의 어느 것이어도 각 링 형상의 부재의 직경 방향에서 고정하는 것이 필요하게 된다. 이 때문에 직선 형상으로 홈부나 용접부를 설치해버리면, 자속의 변동이 생겨, 홈부나 용접부에 자석이 흡착한다. 이렇게 되면 제1 환형상체(예를 들면, 이너 로터(4))와 제2 환형상체(예를 들면, 아우터 로터(7)) 사이에 코깅이 발생해버린다. 이와 같은 사태가 발생하는 것을 방지하기 위해서, 적층되는 각 링 형상의 부재에 있어서의 홈부의 위치를 원주 방향으로 조금씩 어긋나게 하여 배치시키고, 환형상체(13a)에 형성한 하나의 홈부의 시단의 위치와, 다른 홈부의 종단의 위치가 환형상체(13)의 원주 방향에 있어서 일치하도록, 스큐한 구조의 홈부를 설치한다.

도 12는 환형상체(13)의 원주 방향에 있어서 인접하고 있는 하나의 홈부의 시단의 위치와, 다른 홈부의 종단의 위치가 환형상체(13)의 원주 방향에 있어서 일치하고 있는 것이다. 도 13은 환형상체(13)의 원주 방향에 있어서 하나 걸러 인접하고 있는 하나의 홈부의 시단의 위치와, 다른 홈부의 종단의 위치가 환형상체(13)의 원주 방향에 있어서 일치하고 있는 것이다. 도 14는 환형상체(13)의 원주 방향에 있어서 2개 걸러 인접하고 있는 하나의 홈부의 시단의 위치와, 다른 홈부의 종단의 위치가 환형상체(13)의 원주 방향에 있어서 일치하고 있는 것이다.

이상 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 설명했는데, 본 발명은 이러한 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 특허청구의 범위의 기재로부터 파악되는 기술적 범위에 있어서 각종 형태로 변경 가능하다.

1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g…회전 전기 기계
1i…종래의 회전 전기 기계
2…회전 중심축
3, 14…허브
4…이너 로터
5…영구 자석
6…코일
7…아우터 로터
7a, 7b, 7c…지지부
8…하우징
9, 9a, 9b, 9d…베어링
10, 10a, 10b…베어링
11…보호 커버
13, 13a, 13b, 13c…환형상체
15, 15a, 15b, 16, 16a, 16b…베어링
20a, 20b, 21a, 21b…베어링
22…회전 중심축
24…제1 환형상체
24a…환형상 지지부
24b…자성체로 이루어진 환형상체
25…환형상의 영구 자석
26…코일
27, 27'…제2 환형상체
28…하우징
28c…하우징의 중앙벽
29…공극부
30a, 30b,…, 30f…얇은 링 형상의 부재
31a, 32a…얇은 링 형상의 부재(30a)가 구비하고 있는 홈부
31n, 32n…얇은 링 형상의 부재(30n)가 구비하고 있는 홈부
41, 42, 43, 44, 45…홈부
40a, 40b…가상선

Claims

코일을 사이에 개재시켜 서로 대향하고, 어느 일방이 영구 자석을 구비하고 있는 제1 환형상체와 제2 환형상체를 구비하고 있고,
상기 제1 환형상체 및 상기 제2 환형상체의 쌍방이, 상기 제1 환형상체와 상기 제2 환형상체에 공통되어 있는 회전축의 축심을 중심으로 하여 회전 가능하며,
상기 영구 자석에 의해 상기 제1 환형상체와 상기 제2 환형상체 사이에 자계가 형성되어 있어서 상기 코일에 통전함으로써 상기 영구 자석이 배치되어 구비되어 있는 상기 제1 환형상체 또는 상기 제2 환형상체가 상기 영구 자석과 함께 상기 회전축의 축심을 중심으로 하여 회전하고,
당해 회전하는 제1 환형상체 또는 상기 제2 환형상체를 통하여 모터의 구동력이 취출되는 방식의 회전 전기로서, 다음의 (1) 또는 (2)의 구조를 구비하고 있는 회전 전기로서,
(1) 상기 제1 환형상체의 상기 회전을 통하여 상기 모터의 구동력이 취출되는 방식으로서, 상기 제2 환형상체가 상기 회전축에 대하여 회전 가능하게 배치되어 있다
(2) 상기 제2 환형상체의 상기 회전을 통하여 상기 모터의 구동력이 취출되는 방식으로서, 상기 제1 환형상체가 상기 회전축에 대하여 회전 가능하게 배치되어 있다
상기 회전축이 하우징에 지지되고,
상기 제1 환형상체는 상기 회전축에 동심원 형상으로 배치되고, 상기 회전축에 대하여 회전 가능하게 지승되고,
상기 제2 환형상체는 상기 제1 환형상체에 대하여 상기 회전축의 직경 방향에서 내측 또는 외측에서, 상기 회전축에 동심원 형상으로 배치되고, 상기 회전축에 대하여 회전 가능하게 지승되고,
상기 코일은 상기 제1 환형상체와 상기 제2 환형상체 사이에서, 상기 회전축에 동심원 형상으로 배치되고,
상기 영구 자석은 상기 제1 환형상체 또는 상기 제2 환형상체의 어느 일방에 있어서의 타방에 대향하는 둘레측에 배치되어 구비되고,
상기 영구 자석을 구비하고 있지 않은 상기 제1 환형상체 또는 상기 제2 환형상체는 상기 영구 자석을 구비하고 있는 상기 제2 환형상체 또는 상기 제1 환형상체에 대면하는 면으로부터 당해 대면하는 면에 대하여 대향하는 측인 상기 대면하는 면과 반대측의 면을 향하는 방향에서 적층되어 있는 복수층의 적층 구조로 이루어지고, 당해 적층 구조 중의 적어도 일층이 자성체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 회전 전기.
코일을 사이에 개재시켜 서로 대향하고, 어느 일방이 영구 자석을 구비하고 있는 제1 환형상체와 제2 환형상체를 구비하고 있고,
상기 제1 환형상체 및 상기 제2 환형상체의 쌍방이, 상기 제1 환형상체와 상기 제2 환형상체에 공통되어 있는 회전축의 축심을 중심으로 하여 회전 가능하며,
상기 영구 자석에 의해 상기 제1 환형상체와 상기 제2 환형상체 사이에 자계가 형성되어 있어서 상기 코일에 통전함으로써 상기 영구 자석이 배치되어 구비되어 있는 상기 제1 환형상체 또는 상기 제2 환형상체가 상기 영구 자석과 함께 상기 회전축의 축심을 중심으로 하여 회전하고,
당해 회전하는 제1 환형상체 또는 상기 제2 환형상체와 함께 회전하는 상기 회전축을 통하여 모터의 구동력이 취출되는 방식의 회전 전기로서, 다음의 (3) 또는 (4)의 구조를 구비하고 있는 회전 전기로서,
(3) 상기 회전하는 상기 제1 환형상체와 함께 회전하는 상기 회전축을 통하여 모터의 구동력이 취출되는 방식으로서, 상기 제2 환형상체가 상기 회전축에 대하여 회전 가능하게 배치되어 있다
(4) 상기 회전하는 상기 제2 환형상체와 함께 회전하는 상기 회전축을 통하여 모터의 구동력이 취출되는 방식으로서, 상기 제1 환형상체가 상기 회전축에 대하여 회전 가능하게 배치되어 있다
상기 회전축이 하우징에 회전 가능하게 지승되고,
상기 제1 환형상체는 상기 회전축에 동심원 형상으로 배치되고,
상기 제2 환형상체는 상기 제1 환형상체에 대하여 상기 회전축의 직경 방향에서 내측 또는 외측에서, 상기 회전축에 동심원 형상으로 배치되고,
상기 코일은 상기 제1 환형상체와 상기 제2 환형상체 사이에서, 상기 회전축에 동심원 형상으로 배치되고,
상기 영구 자석은 상기 제1 환형상체 또는 상기 제2 환형상체의 어느 일방에 있어서의 타방에 대향하는 둘레측에 배치되어 구비되고,
상기 영구 자석을 구비하고 있지 않은 상기 제1 환형상체 또는 상기 제2 환형상체는 상기 회전축에 회전 가능하게 지승되어 있고,
상기 영구 자석을 구비하고 있지 않은 상기 제1 환형상체 또는 상기 제2 환형상체는 상기 영구 자석을 구비하고 있는 상기 제2 환형상체 또는 상기 제1 환형상체에 대면하는 면으로부터 당해 대면하는 면에 대하여 대향하는 측인 상기 대면하는 면과 반대측의 면을 향하는 방향에서 적층되어 있는 복수층의 적층 구조로 이루어지고, 당해 적층 구조 중의 적어도 일층이 자성체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 회전 전기.
제 2 항에 있어서, 상기 회전축이 하우징에 회전 가능하게 지승되고,
상기 코일이 상기 하우징에 지지되고,
상기 회전축이 뻗는 축 방향에 있어서, 상기 코일을 사이에 개재시켜 상기 제1 환형상체와 상기 제2 환형상체가 대향하여 배치되어 구비되고,
상기 제1 환형상체와 상기 제2 환형상체의 어느 일방은 상기 회전축에 대하여 회전 가능하게 지승되고, 타방은 상기 회전축에 지지되고,
상기 회전축에 지지되어 있는 상기 제1 환형상체 또는 상기 제2 환형상체가 회전축의 축심을 중심으로 하여 회전함으로써 상기 회전축이 회전하고,
상기 회전하는 상기 회전축을 통하여, 모터의 구동력이 취출되는 방식인 것을 특징으로 하는 회전 전기.
제 1 항에 있어서, 상기 회전축이 하우징에 지지되고,
상기 코일이 상기 하우징에 지지되고,
상기 회전축이 뻗는 축 방향에 있어서, 상기 코일을 사이에 개재시켜 상기 제1 환형상체와 상기 제2 환형상체가 대향하여 배치되어 구비되고,
상기 제1 환형상체와 상기 제2 환형상체는 모두 상기 회전축에 대하여 회전 가능하게 지승되고,
상기 제1 환형상체 또는 상기 제2 환형상체의 어느 일방이 상기 회전축의 축심을 중심으로 하여 회전하고,
상기 회전하는 상기 제1 환형상체 또는 상기 제2 환형상체를 통하여, 모터의 구동력이 취출되는 방식인 것을 특징으로 하는 회전 전기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 하우징은 상기 회전축의 직경 방향에 있어서 외측에 위치하고 있는 상기 제1 환형상체 또는 제2 환형상체를, 상기 회전축의 직경 방향에 있어서 외측으로부터 덮는 보호 커버를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 회전 전기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 자성체로 이루어지는 층을 구성하는 환형상체의 둘레벽면에 홈부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 회전 전기.
제 6 항에 있어서, 상기 홈부는 상기 회전축이 뻗는 축 방향에 교차하는 방향에서 나선 형상으로 상기 환형상체의 둘레벽면에, 상기 환형상체의 둘레 방향에 인접하는 상기 홈부마다 미리 정해진 간격을 두고 복수개 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 회전 전기.
제 7 항에 있어서, 상기 환형상체의 상기 회전축이 뻗는 축 방향의 일방의 단부에 있어서의 복수개의 상기 홈부 중 하나의 홈부의 당해 일방의 단부에 있어서의 홈부 단부의 상기 환형상체의 둘레 방향에 있어서의 위치와, 상기 환형상체의 상기 회전축이 뻗는 축 방향의 타방의 단부에 있어서의 복수개의 상기 홈부 중 다른 홈부의 당해 타방의 단부에 있어서의 홈부 단부의 상기 환형상체의 둘레 방향에 있어서의 위치가 일치하는 것을 특징으로 하는 회전 전기.
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