WO1991018440A1 - Power servomotor - Google Patents

Description

明 糸田 パ ヮ サ ー ボ モ ー タ 一

技術分 野

モ ー タ と ド' ラ イ ブ エ レ ク ト ロ ニ ク ス 技 術

背 景技術

モ ー タ に は 過 負 荷 の 発 生 す る 用 途 が沢 山 あ り ま す 現 状 は 安 全 対策 と し て の 保 護機能 や 使 用 制 限 の み で あ り 根 本 的 に 過 負 荷 を 全 く 心 配 し な く て 良 い

0 方法 は 存在 し て い な い 。

過 負荷 が何故危 険 か と い え ば 、 出 力 軸 が ロ ッ ク さ れ る と 過 大 が 流 れ て モ ー タ 一 の 焼損 や 、 制 御 器 の 半 導 体 が破 壊す る 事故 が 発生 す る か ら で す 。

モ 一 タ 一 の 設 計 の 基本 的思想 か ら 改 め る 必要 が あ

5 る の で す

モ 一 タ 一 コ イ ル は 低電圧 、 大 電流 の 方 向 と し て 大 型化 が 計 ら れ て き ま し た 。 そ の 結果 、 過 負 荷 に 対 し て 無 能 に な る の で す 。

従来 の D C モ ー タ ー で は 、 ロ ー タ ー の 磁界 がス テ' 0 一 タ ー の コ イ ル を 直 角 に 切 る の で 、 そ の 逆起 電 力 は 高速 転 を 阻害 す る 。

. に 回 転 と 卜 ノレ ク の 関 係 は 、 ト ル ク は 、 低 速 で は 大 く 、 翕速 で は 小 さ い

更 に モ ー タ ー は 低速運 転 で は 、 熱損 失 が 大 き く 5 苦 手 で あ る 。

D C 一 タ ー は 、 力 は 有 る が 、 構造 的 に 大型 化 に 不 利 な た め 、 D C ブ ラ シ レ ス モ ー タ ー と は 、 構造 が 交 流 モ タ ー で 、 イ ン ノ 一 タ 一 で 制御 し て い る 。 交 流 タ イ プ の モ ー タ 一 は 回 転 磁 界 を 作 る 原 理 上 励 磁 コ イ ル の 使 用 効 率 が 悪 い 。

そ れ は 、 コ ィ ノレ に は 正 弦 波 を 流 す 必 要 が あ る か ら 、 直 流 を 流 す 場 合 に 比 べ て み れ ば 1 ノ ^ 2 で あ る 。

発 明 の 開 示

即 ち 、 従 来 の 技 術 の 解 決 で き な か っ た 課 題 を 改 善 す る わ け で す が 、 設 計 思 想 は 、 小 電 流 · 高 電 圧 で す 磁 界 の 強 さ は 、 電 流 * 巻 き 線 の 数 に 比 例 し ま す か ら 、 も し 、 同 等 の 磁 化 力 を 得 る 場 合 に 、 小 電 流 ， 多 層 卷 き の 方 向 に 思 想 転 換 し て 、 巻 き 線 抵 抗 を 大 き く す れ ば 、 過 電 流 に 対 し て 対 策 で き る の で す 。

構 造 も 、 電 気 を 動 力 に 変 換 す る に 、 最 も 単 純 で 効 率 の 良 い 方 法 と し て 、 実 験 し た 結 果 、 以 下 の 様 な も の が 完 成 し ま し た 。

ロ ー タ ー 極 は N と S 交 互 配 列 、 ス テ ー タ ー 極 は N N S S と 並 び 、 そ の 比 は 1 : 2 と す る 。

ス テ ー タ ー 極 は 2 グ ル ー プ を 1 極 分 ず ら せ て 嚙 み 合 わ せ 配 列 す る 。

磁 界 の 反 転 に は 、 矩 形 波 で 、 交 互 に 変 化 さ せ る 。 ' こ う す る と 、 ロ ー タ ー と ス テ ー タ 一 の 極 の 全 て が 直 接 対 向 し て 磁 界 が 有 効 に 作 用 す る と 同 時 に 、 切 れ 目 の 小 さ い 、 磁 気 作 用 を 連 続 し て 作 用 さ せ る 事 が 可 能 な る 。

2 系 銃 の ス テ 一 タ ー 電 磁 石 を 2 つ の 独 立 し た イ ン ノ ー タ 一 に 鈉 め る 事 に よ つ て 、 α — タ ー 極 と ス テ 一 タ ー 極 の 全 て が 、 同 時 に 、 か つ 常 に 、 連 続 的 に 回 転 作 用 さ せ る 事 が 可 能 に な つ た 。

動 作 は 全 て 電 磁 石 で あ る た め 、 低 速 運 転 も 高 速 運 転 も 可 能 に な つ た 。 し か も 、 回 転 ト ル ク と 速 度 が 比 例 す る 事 に な っ た た め 、 ト ル ク を 失 わ ず に 高 速 運 転 が で き る 様 に な っ た

巻 き 線 使 用 効 率 と 、 π ― タ ー 極 と ス テ 一 タ ー 極 の 全 て が 同 時 に 常 に 連 続 的 に 回 転 作 用 す る 理 由 か ら も 、 回 転 力 を 大 き く で き 、 正 転 、 逆 転 、 ブ レ ー キ 、 解 放 、 ス ピ 一 ド コ ン 卜 ロ ー ル 等 、 従 来 で き な か っ た 、 ι¾ 速 心 答 が 可 能 に な つ た 。

0 ス テ ー タ 一 の 電 磁 石 を 耐 熱 - 耐 電 圧 処 理 し て 、

チ ヨ ッ パ ー で 周 波 数 制 御 す る と 、 た と え ロ ッ ク し て 、 過 負 荷 に な っ て も 、 電 流 は一定 に 制 限 さ れ て

安 全 で あ る 。 こ の た め 過 負 荷 制 限 が な く な っ た 。

小 型 モ ー タ ー か ら 大 型 モ ー タ ー ま で 応 用 可 能 で す 。 5 こ の 様 に 従 来 よ リ 難 問 で あ つ た 技 術 的 課 題 が

解 決 す る 事 に な り ま し た 。

ス 卜 モ ー タ 一 で は 、 ス ピ ー ド 0 か ら 1 万 2 千 r p m ， 高 速 可 変 で き 、 し か も 、 例 え ば 1 0 0 0 0 r p m で の 正 転 、 逆 転 、 停 止 、 解 放 が 瞬 時 に 切 リ 換 0 え で き ま す 。

そ の 時 の 電 流 変 化 も 僅 か で あ り 、 卜 ゾレ ク は 、 1 0 k g · c m 以 上

電 圧 は 1 0 0 V , 電 流 は 0 . 7 A で す 。

ロ ー タ 一 極 に 住 友 金 属 製 W E L L M A X を 使 用 す れ 5 ば 、 1 0 K O e 以 上 の 永 久 磁 石 が 保 有 し て い る 電 磁 エ ネ ゾレ ギ 一 が 使 え る の で 省 エ ネ ル ギ ー と 小 型 軽 量 化 が で き ま す 。 図 面 の 筒 単 な 説 明

第 1 図 の （ 1 ) か ら （ 4 ) は 、 実 旌 例 の 動 作 説 明 の 模 式 図 で あ る 。

磁 極 番 号 8 、 2 、 4 、 6 、 は A グ ル ー プ 、 1 、 3 、

5 、 7 、 は B グ ル ー プ の ス テ 一 タ ー 電 極 で あ る 。

記 号 a は A グ ル ー プ 担 当 の ロ ー タ 一 角 度 位 置 セ ン サ 一 で あ る 。

記 号 b は B グ ル ー プ 担 当 の 口 ー タ 一 角 度 位 置 セ ン サ ー で あ る 。

記 号 N l ， N 2 , S 1 , S 2 , は 口 — タ ー 極 で あ る 。

第 2 囡 は 、 ド ラ イ バ ー 回 路 の 喀 図 で あ る 。

A と B は 各 グ ル ー プ の ス テ 一 タ ー 卷 き 線

C は ロ ー タ ー の 回 磁 卷 き 線 で あ る 。 尚 、 半 導 体 は 、 S C R で 書 い て い る が 、 ノヽ。 ヮ 一 M O S · F E T や I G B T で 実 旃 さ れ て い る 。 第 3 国 は 、 A グ ル ー プ と B グ ル ー プ の ロ ー タ 一 角 度 に 対 す る ス テ ー タ 一 極 の 極 性 関 係 の 説 明 を す る た め の も の で あ る 。 発 明 を 実 施 す る た め の 最 良 の 形 籮

図 面 1 で 示 す も の が 基 本 で あ り 、 実 施 化 し や す い 産 業 上 の 利 用 可 能 性

実 施 化 す る に 当 り 、 現 在 の モ ー タ ー の 巻 き 線 の み 改 造 す る だ け で 良 い の で 、 難 問 は 無 い 。 小 型 か ら 大 型 ま で 、 D C ブ ラ シ レ ス ィヒ で き る 。

従 来 モ ー タ ー の 難 点 で あ っ た 、 低 速 運 転 （ 1 0 0 0 r p m 以 下 ） 、 高 速 運 転 （ 3 0 0 0 — 2 0 0 0 0 r p m ) が 滑 ら か に 自 由 に 変 速 が 行 え る 。

電 源 は 、 交 流 、 直 流 、 パ ル ス 、 い ず れ で も 直 接 使 用 で き る 。 電 圧 も 1 0 V か ら 1 0 0 0 V ま で 使 用 可 。

工 作 機 械 、 ロ ボ ッ ト 、 電 車 、 リ ニ ヤ モ ー タ — 電 気 自 動 車 、 e t c

Claims

請 求 の 範 囲 、 ロ ー タ ー 極 は N と S を 交 互 に 配 列 し 、

ス テ 一 タ ー 極 は N a · N b · S a · S b と 並 び 、 そ の 比 は 、 1 : 2 と す る 。 ， ス テ 一 タ ー の 電 磁 石 を 2 系 統 に 嚙 み 合 わ せ 、 各 各 の グ ル ー プ を 、 口 一 タ ー 極 と ス テ 一 タ ー 極 の 全 て が 同 時 に 、 常 に 連 続 的 に 回 転 作 用 さ せ る た め に 、 2 つ の 独 立 し た イ ン ノ、' 一 タ ー に 鈉 め る 方 法 。

補正された請求の範囲

[1991年 10月 8日（08.10.91)国際事務局受理；出顧当初の請求の範囲 1および 2は補正され た請求の範囲 1に き換えられた。 （1頁)]

ロータ一極は Nと Sを交互に配列し、

ステーター極は N · N · S · Sと並び、

その比は、 1 ： 2 とする。

ステーターの電磁石を 2系統として、 嚙み合わせ

ロータ一極とステーター極の全てが同時に、 常に連続的に 回転作用させるために、 ローターの回転角度位置と 2つの グループのステーターの極性は常に同期させ、 クローズド ループとして、 2つの独立したインバーターに鈉め、 パルス列電流駆動することとしたモーター。

条約第 19条に基づく説明蒈

国際調査報告書に述べられている文献に対する簡単な意見書

J P , A , 50— 140 80 7および、 J P， B 2， 5 7 - 1 2 3 86 に対し、 まず、 クローポール . ステーターでは 2極はできない。

また、 作用極の有効面積には 2倍の違いがある。

この事からも、 顏初より極の比を念頭に意図し創作したものとは全く性質が 異なる。

作用極同志の全てが、 常に、 同時に、 連続して作用させるために

ィンバーター回路が 2組必要になるものであリ、 单に逆極性に磁化する事を 目的としているものとは根本的に相違する。

総合的に、 制御方法が違うため、 パワーの増大に於て大きな違いが生じる。 従来の動力出力に要する入力電力が 1 / 3以下である事は事実である。

したがって、 特許請求の範囲の文面を誤解の無いように補足修正いたします,