WO2003049259A1 - Radial gap motor - Google Patents

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WO2003049259A1
WO2003049259A1 PCT/JP2001/010547 JP0110547W WO03049259A1 WO 2003049259 A1 WO2003049259 A1 WO 2003049259A1 JP 0110547 W JP0110547 W JP 0110547W WO 03049259 A1 WO03049259 A1 WO 03049259A1
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WO
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unit
permanent magnet
electromagnet
radial gap
gap motor
Prior art date
Application number
PCT/JP2001/010547
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French (fr)
Japanese (ja)
Inventor
Emil Nai Hong Lai
Akiko Aw
Kazuhiro Nagai
Kazuhiro Matsuyama
Atsushi Matsuyama
Original Assignee
Kabushiki Kaisha Shigen Kaihatsu Sha
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Filing date
Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/22Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating around the armatures, e.g. flywheel magnetos
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2786Outer rotors
    • H02K1/2787Outer rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/2788Outer rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of a single magnet or two or more axially juxtaposed single magnets
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K29/00Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
    • H02K29/06Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices

Definitions

  • the present invention relates to a radial gap motor that rotates an outer rotor using electromagnetic repulsion.
  • Radial gap motors are classified into an outer rotor motor having a rotor outside the stator, and an inner rotor motor having the rotor inside the stator.
  • Such a motor achieves energy saving by using a permanent magnet unit, and achieves maintenance-free by adopting a brushless motor.
  • the rotational torque is often obtained by a rotating magnetic field generated between a motor and a stator. For this reason, it is necessary to generate a rotating magnetic field assuming that energy is saved by using a permanent magnet unit. For this reason, the reduction in energy required to generate this rotating magnetic field is a key to achieving energy saving as a motor.
  • An object of the present invention is to provide a radial gap motor capable of achieving energy saving.
  • the above-mentioned object is achieved by the following radial gap motor.
  • the present invention provides a stator frame,
  • a plurality of electromagnet units arranged in this status frame
  • a rotor frame provided via a radial gap so as to rotate outside the stator frame
  • a plurality of permanent magnet units having a magnetic field center line intersecting a magnetic field center line of the electromagnet unit at a predetermined angle, the permanent magnet units being provided on the rotor frame;
  • the permanent magnet unit Based on the output of this sensor unit, the permanent magnet unit has reached a predetermined angle from a position where the magnetic pole of the electromagnet unit and the magnetic pole of the permanent magnet unit are substantially opposed. And supplying an exciting current to the electromagnet unit so that the magnetic pole of the electromagnet unit and the magnetic pole of the permanent magnet unit repel electromagnetically by a predetermined angle from the detected angle.
  • a radial gap motor having:
  • the electromagnet unit and the permanent magnet unit are so arranged that the center line of the magnetic field of the electromagnet unit and the center line of the magnetic field of the permanent magnet unit intersect at a predetermined angle. And the magnetic pole of the electromagnet cut and the magnetic pole of the permanent magnet cut are substantially opposed.
  • the permanent magnet unit reaches a predetermined angle from the position, and the magnetic unit of the electromagnet unit and the magnetic pole of the permanent magnet unit repel electromagnetically by a predetermined angle from the angle.
  • 11 is a period during which the exciting current is not supplied when the electromagnet unit and the permanent magnet unit are close to each other, and 01 is a period during which the exciting current is supplied.
  • the magnetic field of the unit and the magnetic field of the permanent magnet unit are set so as to repel each other.
  • Means for supplying an exciting current to the electromagnet unit based on the output of the unit may be provided.
  • 021 is a period during which the exciting current is not supplied when the electromagnet unit and the permanent magnet unit are close to each other, and 022 is a period during which the exciting current is supplied.
  • the detection unit is configured so that the repulsion period is a period during which the exciting current is not supplied, and the period 24 is a period during which the exciting current is supplied and the electromagnetic attraction is performed.
  • Means for supplying an exciting current to the electromagnet unit based on the output can be provided.
  • each of the plurality of electromagnet units has a magnetic pole surface, and the magnetic pole surface can be set to be directed in the radial direction. .
  • each of the plurality of electromagnet units is arranged at regular intervals, non-regular intervals, or non-regular intervals along the circumferential direction. Can be arranged on the stator frame in combination.
  • each of the plurality of electromagnet units is arranged on the stator frame in one or more stages along the axial direction. And can be.
  • each of the plurality of electromagnet units is wound around at least one of an I-shaped core and a U-shaped core. And a coil to be used.
  • the rotor frame includes a wall facing the status frame via the gap and an axial direction of the wall. And a plurality of grooves formed along and along which the permanent magnet unit is arranged.
  • each of the plurality of permanent magnet units has a magnetic pole surface, and the magnetic pole surface can be set to be directed in the radial direction.
  • each of the plurality of permanent magnet units is arranged along the circumferential direction and the adjacent magnetic poles have the same polarity, different polarity, or the same polarity. It can be arranged on the rotor frame so as to be a combination of and a different pole, and at equal intervals, non-equal intervals or a combination of equal intervals and unequal intervals.
  • each of the plurality of permanent magnet units is arranged along the axial direction and the adjacent magnetic poles have the same polarity, different polarity, or the same polarity as each other. They can be arranged on the rotor frame in one or more stages so as to be combined with different poles.
  • the radial gear motor further include a flywheel arranged on the rotor frame.
  • the radial gap motor further include a mechanism for integrally separating the rotor frame and the shaft from each other.
  • a transmission gear for shifting the rotation of the shaft is further provided.
  • FIG. 1 is a sectional view showing one embodiment of a radial gap motor according to the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a relationship among a stator frame, a rotor frame, and a shaft in the embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the direction min-in in FIG.
  • FIG. 4 is a schematic perspective view showing a relationship between a permanent magnet unit and an electromagnet unit in the embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram showing an electric circuit in the same embodiment.
  • FIG. 6 is a circuit diagram of an electromagnet unit according to the same embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of excitation of the electromagnet unit in the embodiment.
  • FIG. 8 is a waveform diagram of exciting currents of four magnet kits in the same embodiment.
  • FIG. 9 is a view showing another example of the excitation of the electromagnet unit in the embodiment.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line m--m in FIG. 1, which is different from FIG.
  • FIGS. 11A to 11E are diagrams showing the form of an electromagnet unit using an I-shaped core in the radial gap motor according to the present embodiment.
  • FIGS. 12A and 12B are diagrams showing an embodiment of an electromagnet unit using a U-shaped core in the radial gear motor according to the embodiment.
  • FIGS. 13A to 13D are development views of an electromagnet unit in the radial gap motor according to the present embodiment.
  • FIGS. 14A to 14D are development views of a permanent magnet unit in the radial gap motor according to the present embodiment.
  • FIG. 15 is a sectional view showing another embodiment of the radial gap motor of the present invention.
  • FIG. 16 is a sectional view showing still another embodiment of the radial gap motor according to the present invention.
  • FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the radial gap motor according to the present invention.
  • the radial gap motor As shown in FIG. 1, the radial gap motor according to the present embodiment generates an electromagnetic repulsion by applying an electromagnet of the same polarity to the magnetic poles of the permanent magnets, and the electromagnetic repulsion is generated by the electromagnetic repulsion. It is an electric motor that rotates the rotator and the shaft.
  • the radial gap motor according to the present embodiment includes a shaft 14, a stator frame 12 provided on a base 10, and a plurality of electromagnet units arranged on the stator frame 12. 19 and bearings 11A and 11B provided on the shaft 14 and the base 10 via a radial gap so as to rotate outside the stator frame 12. It has a rotor frame 13 provided on the bearings 11 A and 1 IB and a plurality of permanent magnet units 18 provided on the rotor frame 13. Further, the radial gap motor according to the present embodiment includes a rotary encoder 17 for detecting a relative position between the electromagnet unit 19 and the permanent magnet unit 18, and the rotor encoder 17.
  • a drive unit 22 for supplying an exciting current to the electromagnet unit 19 based on the output of the rear encoder 17, and a magnetic pole center of the electromagnet unit 19 on the stator side is provided.
  • the center line of the passing magnetic field intersects with the center line of the magnetic field passing through the center of the magnetic pole of the permanent magnet unit 8 on the rotor side at, for example, 50 degrees.
  • the radial gap motor has a base 10.
  • the base 10 includes a first wall plate 1 OA, a second wall plate 10 B that is spaced apart from and faces the first wall plate 1 OA, a first wall plate 1 OA and a second wall plate 10. B consists of a bottom plate 10 C connecting one end of each and a force.
  • the base 10 is made of a solid material or a plate-like first wall plate 10A, a second wall plate 10B, and a bottom plate 10C, each of which is manufactured by welding or screws. It can be made by assembling the three.
  • a flange 12A of the stator frame 12 is fixed to the second wall plate 10B with screws or the like.
  • the status frame 12 has a substantially bobbin shape, and has a flange portion 12A and a cylindrical portion 12B.
  • Status frame 1 2 Can be manufactured by fabricating a monolithic object or a flange .12A and a cylindrical portion 12B, respectively, and assembling the three members by welding or screws.
  • the open end on the side of the flange 12A of the cylindrical portion 12B of the stator frame 122 is positioned so as to face the bearing 11B.
  • one end of the tip 13A of the rotor frame 13 is inserted into the rotating part of the bearing 11A provided on the first wall plate 10A, as shown in FIG. .
  • the notch 13A of the rotor frame 13 and the rotating part of the bearing 11B provided on the second wall plate 10B are provided as shown in FIG.
  • a shaft 14 is provided.
  • the rotor frame 13 is provided via a radial gap so as to rotate outside the stator frame 12.
  • One end of the shaft 14 is an output shaft of the electric motor, and the other end is fitted with a disk 17A of a rotary encoder 17 as a sensor unit.
  • the detection section 17B of the rotary encoder 17 is provided on the first wall plate 1OA.
  • the rotary encoder 17 detects a slit or a light reflecting member formed on the disk 17A by an optical transmission / reception element built in the detection section 17B, and reads a lead wire 17A. Output an electric signal to C.
  • the rotary encoder 17 detects the relative position between the permanent magnet unit 18 and the electromagnet unit 19. Specifically, the rotational position of the rotor frame 13 and, consequently, the permanent magnet unit 18 provided inside the cylindrical portion 13B of the rotor frame 13 (18 A 1, 18 A 2, 18 B 1, 18 B 2, 18 C 1, 18 C 2, 18 D 1, 18 D 2) To detect.
  • the permanent magnet unit 18 in this example is arranged on the rotor frame 13 so that it is arranged along the circumferential direction and the axial direction, and the adjacent magnetic poles are mutually different. It has been done.
  • a permanent magnet unit 18 and an electromagnet unit 1 are formed by using a magnetic element such as a Hall element. The relative position with 9 can be detected.
  • the rotor frame 13 has a substantially concave shape, and includes a knot portion 13A and a cylindrical portion 13B.
  • the rotor frame 13 is manufactured by manufacturing an integral body made of a solid material, or a nozzle part 13A and a cylindrical part 13B, and assembling the three parts by welding or screws. Can be produced.
  • the permanent magnet unit 18 is arranged in the groove 15, and the fixing method is a pinning mechanism, a screwing mechanism, or a resin.
  • the fixing method is a pinning mechanism, a screwing mechanism, or a resin.
  • Various fixing methods can be adopted, such as fixing.
  • the shape of the groove 15 formed in the rotor frame 13 is a concave portion so as to face the rotating direction of the rotor frame 13, so that the permanent magnet unit is formed. In this way, it is possible to suppress the projection of the project 18.
  • the conditions under which the electromagnetic repulsion force in the electric motor of the present embodiment effectively works are set. Can be done.
  • a flywheel 21 is attached to the cylindrical portion 13B of the rotor frame 13.
  • the flywheel 21 has a function of contributing to smooth rotation, and can be installed as necessary. Especially, when the number of poles is small, it is preferable to install it in order to obtain smooth rotation.
  • Electromagnetic cuts 19 (19A1, 19A2, 19B1, 19B2, and 19B) are attached to the cylindrical portion 12B of the status frame 12. C 1, 19 C 2 and 19 D 1, 19 D 2) are installed, and these lead wires 19 E are led out of the base 10 and routed.
  • the magnetic field center line of the permanent magnet unit 18A1 and the magnetic field center line of the electromagnet unit 19A1 intersect at an angle of 0.
  • the magnetic field centerline of the permanent magnet unit 18A2 and the magnetic field centerline of the electromagnet unit 19A2 intersect at an angle of 6.
  • the center line of the magnetic field of the electromagnet unit 19 A 2 coincides with the radial direction of the shaft 14.
  • 0 is a position where the magnetic field of the permanent magnet unit 18 and the magnetic field of the electromagnet unit 19 effectively repel each other. °.
  • the rotor-side magnetic poles and the stator-side magnetic poles face each other, but the present embodiment is characterized in that the rotor-side magnetic poles and the stator-side magnetic poles do not face each other. Confuse.
  • FIG. 5 shows an electric circuit of the radial gap motor according to the present embodiment.
  • the electromagnet unit 19 is driven by the exciting current output from the switching section 22 A of the drive unit 22.
  • Switching section 22A is controlled by a switching control signal from control section 22B.
  • the control unit 22B inputs a signal from the rotary encoder 17.
  • the switching section 22 A receives the AC power supply 23 and generates a DC, and the DC is switched or shoved by a semiconductor switching element. Then, an exciting current to be applied to the electromagnet unit 19 is generated.
  • This excitation current has a pulse waveform of (360 ° / number of rotor poles) X 2 and is supplied to each electromagnet unit.
  • the electromagnet unit 19 has two electromagnet units whose magnetic field center lines coincide with the radial direction of the shaft 14 as a pair, and four such pairs are provided.
  • the coils are connected as shown in Fig. 6.
  • the drive unit 22 Based on the output of the rotary encoder 17, the drive unit 22 is moved from the position where the magnetic pole of the electromagnet unit 19 and the magnetic pole of the permanent magnet unit 18 are substantially opposed to each other. It is detected that the magnet unit 18 has reached the angle 01, and only from the angle 01 to the angle 02, the magnetic pole of the electromagnet unit 19 and the permanent magnet unit 18 An excitation current is supplied to the electromagnet unit 19 so that the magnetic poles and the magnetic poles repel each other.
  • 0 1 1 indicates the non-excitation current of the excitation current when the electromagnet unit 19 and the permanent magnet unit 18 are close
  • the supply period, 0 1 2 is the excitation current supply period, which is set so that the magnetic field of the electromagnet unit 19 and the magnetic field of the permanent magnet unit 18 repel 0 1
  • Reference numeral 3 denotes a configuration in which the excitation current is supplied to the electromagnet unit 19 based on the output of the rotary encoder 17 so that the excitation current is not supplied.
  • the position where the permanent magnet unit 18 on the rotor side is closest to the electromagnet unit 19 on the stator side that is, the position of the permanent magnet unit 18 on the rotor side
  • the position where the center of the magnetic field is closest to the center of the magnetic field of the electromagnet unit 19 on the stator side is defined as 0 °. If this time is set as the starting point of ⁇ 11, no exciting current is supplied to the electromagnet unit 19 from the starting point to the ending point of ⁇ 11. Therefore, the magnetic force of the permanent magnet unit 18 only attracts the core, which is the magnetic material of the electromagnet unit 19.
  • the rotor-side permanent magnet unit 18 and the stator-side electromagnet unit 19 are connected to the electromagnet unit during the period from the end point of ⁇ 11, that is, from the start point to the end point of ⁇ 12. Excitation current is supplied to unit 19.
  • the permanent magnet unit 18 is an S pole
  • the exciting current and the coil winding direction of the electromagnet unit 19 are so set that the electromagnet unit 19 also has an S pole. Is set Te, ru.
  • Rotor frame 13 can be continuously rotated counterclockwise.
  • ⁇ 11 is, for example, approximately 20 °
  • ⁇ 12 is, for example, approximately 20 °
  • ⁇ 13 is, for example, approximately 50 °.
  • the electromagnetic repulsion generated by the magnetic field of the electromagnet unit 19 and the magnetic field of the permanent magnet unit 18 due to the excitation current supply period ⁇ 12 becomes the rotor frame 13. This is the force to rotate the.
  • FIG. 8 shows the electromagnet units 19 A 1, 19 A 2, 19 B 1, 19 B 2, 19 C 1, 19 C 2, 19 D 1, 19 D 2
  • the figure shows the excitation current to the electromagnet unit 19 and each part of the number of rotor poles in the circumferential direction of 360 ° (in this case, the number of poles is 4). Just flowing the excitation current by ⁇ 1 2
  • Rotor frame 13 can be rotated by electromagnetic repulsion. Moreover, since the rotor is a permanent magnet unit, energy is greatly reduced.
  • the magnetic field of the electromagnet unit 19 is such that the magnetic field of the electromagnet unit 19 and the magnetic field of the permanent magnet unit 18 repulse electromagnetically to rotate the mouth frame 13. Was to excite.
  • the permanent magnet units 18 adjacent to each other in the circumferential direction have different poles such as an S pole and an N pole.
  • the position where the permanent magnet unit 18 on the rotor side is closest to the electromagnet unit 19 on the stator side that is, the position of the permanent magnet unit 18 on the rotor side Magnetic field center and stay
  • the position at which the center of the magnetic field of the electromagnet unit 19 on the data side comes closest to is 0 °. If this time is set as the starting point of 0 21, the exciting current is not supplied to the electromagnet unit 19 from the starting point of 0 21 to the end point. Therefore, only the magnetic force of the permanent magnet unit 18 merely attracts the magnetic material core of the electromagnet unit 19.
  • the exciting current and the coil winding of the electromagnet unit 19 will be such that the electromagnet unit 19 also has the south pole.
  • the rotation direction is set.
  • the electromagnetic repulsion generated by the permanent magnet unit 18 and the electromagnet unit 19 both having the S pole is affected by the attractive force at the time of non-excitation, and the permanent magnet unit Rotate nit 18 and rotor frame 13 counterclockwise.
  • the permanent magnet unit 18 on the rotor side and the end point of the electromagnet unit 19 and the force 22 on the stator side that is, during the period from the start point to the end point of ⁇ 23, the electromagnetic magnet unit Excitation current is not supplied to the cut 1.9.
  • the permanent magnet unit 18 and the rotor frame 13 are rotated counterclockwise by the inertia force of the flywheel 21 and the like.
  • the permanent magnet unit 18 and the rotor frame 1 can be used. 3 can be continuously rotated counterclockwise.
  • the rotor frame 1 can be supplied only by supplying an exciting current to each of the electromagnet units 19 for a period ⁇ 22 contributing to electromagnetic repulsion and a period ⁇ 24 contributing to electromagnetic attraction.
  • 3 can be rotated by electromagnetic repulsion and electromagnetic attraction.
  • ⁇ 21 is, for example, approximately 20 °
  • 022 is, for example, approximately 20 °
  • 023 is, for example, approximately 30 °
  • 024 is, for example, approximately 20 °. .
  • each of the electromagnet cuts 19 has a pole face, and the pole faces are set so as to face the radial direction of the shaft 14.
  • Each of the permanent magnet units 23 in FIG. 10 has a magnetic pole surface, and the magnetic pole surface is set so as to face the radial direction of the shaft 14.
  • the permanent magnet unit 2 3 (23 A 1, 23 A 2 , 23 B 1, 23 B 2, 23 C 1, 23 C 2, 23 D 1, 23 D 2) have their magnetic pole faces It is arranged on the rotor frame 13 ′ so as to face the radial direction 4.
  • electromagnet units 24 (two pairs of 24A1, 24A2 and 24B1, 24B2) are respectively arranged in the stator frame 12 '.
  • the magnetic field center lines of the permanent magnet cuts 23A1, 23A2 and 23B1, 23B2, and the magnetic center lines of the electromagnet cuts 24A1, 24A2 Intersect at an angle of 0. Note that 0 is, for example, 50 °.
  • This ⁇ is a position where the magnetic field of the permanent magnet unit 23 and the magnetic field of the electromagnet unit 24 effectively repel each other.
  • the electromagnet unit 100 shown in FIG. 11A is obtained by winding a coil 120 around an I-shaped core 110, and one end of the I-shaped core 110. Are used as magnetic poles.
  • the electromagnet unit 101 shown in FIG. 11B is obtained by winding a coil 120 around an I-shaped core 110, and has an I-shaped core 110. Both ends are used as magnetic poles.
  • the electromagnet unit 102 shown in FIG. 11C is obtained by winding a coil 120 around two I-shaped cores 110 and has two coils. One end of each I-shaped core 110 is used as a magnetic pole, and both magnetic poles are oriented in opposite directions.
  • the electromagnet unit 103 shown in FIG. 11D is obtained by winding a coil 120 around two I-shaped cores 110 and has two I-shaped cores 1. 10 One end of each is used as a magnetic pole, and both magnetic poles are oriented in the same direction.
  • the electromagnet unit 104 shown in FIG. 11E is obtained by winding a coil 120 around two I-shaped cores 110, and has two I-shaped cores 111. 0 Both ends are used as magnetic poles.
  • the electromagnet cut 105 shown in Fig. 12A has a U-shaped core 111 wound with a coil 120, and both ends of the U-shaped core 112 are used as magnetic poles. ing.
  • the electromagnet unit 106 shown in Fig. 12B has two U-shaped cores 112 with a coil 120 wound around it, and two ends of each of the two U-shaped cores 112. Used as magnetic poles.
  • each of the plurality of electromagnet cuts is disposed on the stator frame along the circumferential direction at equal intervals, non-equal intervals, or a combination of equal intervals and unequal intervals.
  • each of the plurality of electromagnet units is arranged on the stator frame in one or more stages along the axial direction.
  • FIGS. 13A to 13D show the stator side. When opened, the layout and poles of the electromagnet unit are schematically shown.
  • FIG. 13A shows an example in which the electromagnet units are arranged on the stator frame at 180 ° intervals in the circumferential direction and in one stage in the axial direction.
  • FIG. 13B shows an example in which the electromagnet units are arranged on the stator frame at 90 ° intervals in the circumferential direction and in one stage in the axial direction.
  • FIG. 13C shows an example in which the electromagnet units are arranged on the stator frame at 180 ° intervals in the circumferential direction and in two stages in the axial direction.
  • FIG. 13D shows an example in which the electromagnet units are arranged on the stator frame at 90 ° intervals in the circumferential direction and in two stages in the axial direction.
  • the plurality of permanent magnet units are arranged along the circumferential direction, and the adjacent magnetic poles are mutually the same, different, or a combination of the same and different.
  • the rotor frames are arranged at equal intervals, non-equal intervals or a combination of equal and non-equal intervals.
  • the plurality of permanent magnet units are arranged along the axial direction, and the adjacent magnetic poles are the same, different, or a combination of the same and different poles. It is arranged on the rotor frame in one or more stages.
  • FIGS. 14A to 14D show the arrangement of the permanent magnet unit and the poles schematically, with the rotor side developed.
  • FIG. 14A shows an example in which permanent magnet units, which are circumferentially spaced at 180 ° and are one stage in the axial direction, are arranged on the rotor frame 12.
  • FIG. 14B shows an example in which a permanent magnet unit, which is 90 degrees in the circumferential direction and is one stage in the axial direction, is arranged on the rotor frame 12.
  • FIG. 14C shows an example in which permanent magnet units, which are arranged at 180 ° intervals in the circumferential direction and are one stage in the axial direction, are arranged on the rotor frame 12.
  • FIG. 14D shows an example in which permanent magnet units, each having a 90-degree interval in the circumferential direction and two stages in the axial direction, are arranged on the rotor frame 12.
  • FIG. 15 shows a case where a rotor frame 24 A and a shaft 24 B are integrally manufactured as the rotor 24.
  • the rotation of the rotor frame 13 and the rotation of the output shaft 25 A of the transmission 25 are performed by the rotation 2.
  • the system rotation can be obtained.
  • a fin is provided outside the rotor frame 13, a fan mechanism by the rotor frame 13 and a rotation mechanism by the shaft 14 may be obtained. it can.
  • FIG. 16 shows a case in which a transmission 25 is provided on the output shaft of the shaft 14 in FIG. 1 to increase the torque of the shaft 14.
  • a transmission 25 is provided on the output shaft of the shaft 14 in FIG. 1 to increase the torque of the shaft 14.
  • two rotations are performed by the rotation of the rotor frame 13 and the rotation of the output shaft 25 A of the transmission 25.
  • the high-speed, low-torque fan mechanism by the rotor frame 13 and the output shaft 25 of the transmission 25 A low-speed, high-torque rotation mechanism by A can be obtained.
  • the present invention is not limited to the embodiment shown and described above, and can be variously modified in an implementation stage without departing from the gist of the invention.
  • the number of poles and pole arrangement in the circumferential and axial directions can be appropriately selected in consideration of the number of poles on the stator side and the like.
  • the number of poles and pole arrangement in the circumferential and axial directions can be appropriately selected in consideration of the number of poles on the rotor side and the like.
  • the permanent magnet unit and the electromagnet unit can adopt various forms and shapes, and the connection form of the coil is adjusted so that the electromagnetic repulsive force and the attractive force of the present invention function. It can be selected as appropriate.
  • each of the above-described embodiments includes various stages of the invention, and is appropriately combined with a plurality of disclosed configuration requirements. Thus, various inventions can be extracted.
  • the present invention relates to a stator frame, and a plurality of electromagnet units disposed on the stator frame.
  • a rotor frame provided via a radial gap so as to rotate outside the stator frame
  • a plurality of permanent magnet units having a magnetic field center line intersecting the magnetic field center line of the electromagnet unit at a predetermined angle, provided on the rotor frame;
  • a radial gap motor comprising: a drive unit;
  • the center line of the magnetic field of the electromagnet unit and the center line of the magnetic field of the permanent magnet unit intersect at a predetermined angle.
  • the permanent magnet unit and the permanent magnet unit are arranged so that the magnetic poles of the permanent magnet unit and the permanent magnet unit are substantially opposed to each other.
  • an exciting current is supplied to the electromagnet unit so that the magnetic pole of the electromagnet unit and the magnetic pole of the permanent magnet unit repel electromagnetically by a predetermined angle from the angle. I will do it.

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Abstract

A radial gap motor comprising a base (10), a shaft (14), a stator frame (12), a plurality of electromagnet units (19), bearings (11A, 11B), a rotor frame (13), a plurality of permanent magnet units (19), bearings (11A, 11B), a rotor frame (13), a plurality of permanent magnet units (18) a rotary encoder (17), and a drive unit (22) for detecting that a permanent magnet unit (18) has reached a specified angle from a position where the pole of the electromagnet unit (19) substantially faces the pole of the permanent unit (18) based on the output from the rotary encoder (17) and supplying an exciting current to the electromagnet unit (19) such that the pole of the electromagnet unit (19) and the pole of the permanent magnet unit (18) repel electromagnetically by 20°, for example, from the detected angle, wherein the center line of a field passing through the center of pole of the electromagnet unit (19) intersects the center line of a field passing through the center of pole of the permanent magnet unit (18) at a specified angle.

Description

明 細 書'  Specification'
ラジアルギャ ップ電動機  Radial gap motor
技術分野 Technical field
本発明は、 電磁反発力を利用 してア ウ ターロ ータ を回転 させるラジアルギヤ ップ電動機に関する。  The present invention relates to a radial gap motor that rotates an outer rotor using electromagnetic repulsion.
背景技術 Background art
電動機には、 ラ ジアル方向にギヤ ップが存在するラ ジア ルギヤ ップ電動機と 、 アキシャル方向にギヤ ップが存在す るアキシャルギャ ップ電動機と がある。 また、 ラ ジアルギ ヤ ップ電動機には、 ロータがステータ の外側にあるァ ウ タ 一ロータ電動機 と 、 ロータがス テータ の内側にあるイ ンナ 一ロータ電動機と がある。  There are two types of motors: a radial gap motor having a gap in the radial direction, and an axial gap motor having a gap in the axial direction. Radial gap motors are classified into an outer rotor motor having a rotor outside the stator, and an inner rotor motor having the rotor inside the stator.
近時、 上述 した よ う な電動機を、 永久磁石ユニ ッ ト を用 い且つブラ シレ ス で構成したも のが多く 製作される よ う に なってきている。  Recently, many of the above-mentioned electric motors, which use permanent magnet units and are made of brushes, have been increasingly manufactured.
かかる電動機は、 永久磁石ュニ ッ ト を用いる こ とで省ェ ネルギーを達成 し、 ブラ シレス を採用する こ と でメ ンテナ ンス フ リ一を実現している。  Such a motor achieves energy saving by using a permanent magnet unit, and achieves maintenance-free by adopting a brushless motor.
この よ う な電動機において、 一般に、 回転 トルク は、 口 ータ と ステータ と の間で生成される回転磁界で得る も のが 多い。 こ のため、 永久磁石ユニ ッ ト を用いて省エネルギー を図っ た と して、 回転磁界を生成する必要がある。 こ の た め、 こ の回転磁界の生成に要するエネル ギーの節減が、 電 動機と しての省エネルギーの達成のキーと なってレヽる。  Generally, in such an electric motor, the rotational torque is often obtained by a rotating magnetic field generated between a motor and a stator. For this reason, it is necessary to generate a rotating magnetic field assuming that energy is saved by using a permanent magnet unit. For this reason, the reduction in energy required to generate this rotating magnetic field is a key to achieving energy saving as a motor.
発明の開示 本発明の 目 的は、 省エネルギーを達成 し得る ラ ジアルギ ヤ ップ電動機を提供する こ と にある。 Disclosure of the invention An object of the present invention is to provide a radial gap motor capable of achieving energy saving.
上記 目 的は、 次の よ う なラ ジアルギャ ップ電動機によ り 達成される。 本発明は、 ステータ フ レーム と 、  The above-mentioned object is achieved by the following radial gap motor. The present invention provides a stator frame,
こ のス テータ フ レーム に配置された複数の電磁石ュニ ッ 卜 と、  A plurality of electromagnet units arranged in this status frame;
前記ステータ フ レーム の外側を回転する よ う にラジアル ギヤ ップを介して設け られたロータ フ レーム と 、  A rotor frame provided via a radial gap so as to rotate outside the stator frame;
こ のロ ータ フ レーム に設け られる も のであっ て、 前記電 磁石ュニ ッ ト の磁場中心線と所定角度で交差する磁場中心 線を有する複数の永久磁石ュニッ ト と、  A plurality of permanent magnet units having a magnetic field center line intersecting a magnetic field center line of the electromagnet unit at a predetermined angle, the permanent magnet units being provided on the rotor frame;
前記電磁石ュ - ッ ト と 前記永久磁石ュニ ッ ト と の相対位 置を検出するセンサュニッ ト と、  A sensor unit for detecting a relative position between the electromagnet unit and the permanent magnet unit,
こ のセ ンサュニ ッ ト の出力に基づき 、 前記電磁石ュニ ッ ト の磁極 と前記永久磁石ユニ ッ ト の磁極と が略対向する位 置から前記永久磁石ュエ ツ トが所定角度に至ったこ と を検 出 し、 該検出角度から所定角度だけ、 前記電磁石ユニ ッ ト の磁極と 前記永久磁石ュニ ッ ト の磁極と が電磁反発する よ う に前記電磁石ュニ ッ ト に励磁電流を供給する駆動ュニ ッ 卜 と  Based on the output of this sensor unit, the permanent magnet unit has reached a predetermined angle from a position where the magnetic pole of the electromagnet unit and the magnetic pole of the permanent magnet unit are substantially opposed. And supplying an exciting current to the electromagnet unit so that the magnetic pole of the electromagnet unit and the magnetic pole of the permanent magnet unit repel electromagnetically by a predetermined angle from the detected angle. Drive unit and
を具備する ラ ジアルギャ ップ電動機、 である。  A radial gap motor having:
本発明に よれば、 電磁石ュ - ッ ト の磁場中心線と永久磁 石ュニ ッ ト の磁場中心線と が所定角度で交差する よ う に、 電磁石ュュ ッ ト及ぴ永久磁石ュニ ッ ト を配置して、 電磁石 ュ - ッ ト の磁極 と 永久磁石ュ - ッ ト の磁極と が略対向する 位置から前記永久磁石ユニ ッ ト が所定角度に至 り 、 該角度 か ら所定角度だけ電磁石ュニ ッ トの磁極 と 永久磁石ュニ ッ ト の磁極と が電磁反発する よ う に電磁石ュニ ッ ト に励磁電 流を供給する こ と で、 永久磁石ユニッ ト及びロ ータ フ レー ムを回転させる こ とができ る。 According to the present invention, the electromagnet unit and the permanent magnet unit are so arranged that the center line of the magnetic field of the electromagnet unit and the center line of the magnetic field of the permanent magnet unit intersect at a predetermined angle. And the magnetic pole of the electromagnet cut and the magnetic pole of the permanent magnet cut are substantially opposed The permanent magnet unit reaches a predetermined angle from the position, and the magnetic unit of the electromagnet unit and the magnetic pole of the permanent magnet unit repel electromagnetically by a predetermined angle from the angle. By supplying an exciting current to the rotor, the permanent magnet unit and the rotor frame can be rotated.
前述した構成のラ ジアルギャ ップ電動機において、 好ま し く は、 前記駆動ユニ ッ ト は、 0 1 1 + θ 1 2 + θ 1 3 = 3 6 0 ° /ロータ極数と したと き、 前記 0 1 1 は前記電磁石 ュニ ッ ト と前記永久磁石ュニ ッ ト と が接近 した状態におけ る前記励磁電流の非供給期間、 前記 0 1 2 は前記励磁電流 の供給期間であって、 前記電磁石ュニ ッ ト の磁場と前記永 久磁石ュニ ッ ト の磁場と が反発する よ う に設定されている、 前記 0 1 3 は前記励磁電流の非供給期間 と なる よ う に、 前 記検出ュニ ッ ト の出力に基づき前記電磁石ュニ ッ ト に励磁 電流を供給する手段を具備する こ とができ る。  In the radial gap motor having the above-described configuration, preferably, the drive unit is 0 11 + θ 12 + θ 13 = 360 ° / the number of rotor poles. 11 is a period during which the exciting current is not supplied when the electromagnet unit and the permanent magnet unit are close to each other, and 01 is a period during which the exciting current is supplied. The magnetic field of the unit and the magnetic field of the permanent magnet unit are set so as to repel each other. Means for supplying an exciting current to the electromagnet unit based on the output of the unit may be provided.
前述 した構成のラ ジアルギヤ ップ電動機において、 好ま し く は、 前記駆動ュュ ッ ト は、 0 2 1 + Θ 2 2 + 0 2 3 + Θ 2 4 = 3 6 0 ° Zロータ極数と したと き、 前記 0 2 1 は前 記電磁石ュニッ ト と前記永久磁石ュ - ッ ト と が接近した状 態における前記励磁電流の非供給期間、 前記 0 2 2 は前記 励磁電流の供給期間であっ て電磁反発する期間、 前記 Θ 2 3 は前記励磁電流の非供給期間、 前記 0 2 4 は前記励磁電 流の供給期間であって電磁吸引する期間 と なる よ う に、 前 記検出ュ - ッ ト の出力 に基づき前記電磁石ュニ ッ ト に励磁 電流を供給する手段を具備する こ とができ る。 前述 した構成のラジアルギャ ップ電動機において、 好ま し く は、 前記複数の電磁石ユニ ッ ト夫々 は磁極面を有 し、 該磁極面はラ ジアル方向を向 く よ う に設定する こ と ができ る。 In the radial gap motor having the above-described configuration, preferably, the drive cutout is set to 0 2 1 + Θ 2 2 + 0 2 3 + Θ 2 4 = 360 ° Z rotor poles. 021 is a period during which the exciting current is not supplied when the electromagnet unit and the permanent magnet unit are close to each other, and 022 is a period during which the exciting current is supplied. The detection unit is configured so that the repulsion period is a period during which the exciting current is not supplied, and the period 24 is a period during which the exciting current is supplied and the electromagnetic attraction is performed. Means for supplying an exciting current to the electromagnet unit based on the output can be provided. In the radial gap motor having the above-described configuration, preferably, each of the plurality of electromagnet units has a magnetic pole surface, and the magnetic pole surface can be set to be directed in the radial direction. .
前述 した構成のラ ジアルギヤ ップ電動機にぉレヽて、 好ま し く は、 前記複数の電磁石ユニ ッ ト夫々 は、 周方向に沿つ て、 等間隔、 非等間隔又は等間隔 と非等間隔と を組み合わ せてステータ フ レームに配置する こ とができ る。  In contrast to the radial gap motor having the above-described configuration, preferably, each of the plurality of electromagnet units is arranged at regular intervals, non-regular intervals, or non-regular intervals along the circumferential direction. Can be arranged on the stator frame in combination.
前述 した構成のラ ジアルギャ ッ プ電動機において、 好ま し く は、 前記複数の電磁石ユニ ッ ト夫々 は、 アキシャ ル方 向に沿っ て、 1 段又は 2 段以上にてステータ フ レーム に配 置する こ と ができる。  In the radial gap motor having the above-described configuration, preferably, each of the plurality of electromagnet units is arranged on the stator frame in one or more stages along the axial direction. And can be.
前述 した構成のラ ジアルギャ ッ プ電動機において、 好ま し く は、 前記複数の電磁石ユニ ッ ト夫々 は、 I 字形状コ ア 及び U字形状コアの う ち少な く と も一方と 、 該コアに巻か れる コイルと を具備する こ とができ る。  In the radial gap motor having the above-described configuration, preferably, each of the plurality of electromagnet units is wound around at least one of an I-shaped core and a U-shaped core. And a coil to be used.
前述 した構成のラ ジアルギャ ップ電動機において、 好ま し く は、 前記ロータ フ レームは、 前記ギャ ップを介して前 記ス テ ータ フ レームに臨む壁面 と 、 該壁面のアキシャ ル方 向に沿って形成され且つ前記永久磁石ュニ ッ ト を配置する 複数の溝と を有する こ と ができ る。  In the radial gap motor having the above-described configuration, preferably, the rotor frame includes a wall facing the status frame via the gap and an axial direction of the wall. And a plurality of grooves formed along and along which the permanent magnet unit is arranged.
前述 した構成のラ ジアルギヤ ップ電動機において、 好ま し く は、 前記複数の永久磁石ユニ ッ ト夫々 は磁極面を有 し 該磁極面はラ ジアル方向を向 く よ う に設定する こ と ができ る。 前述 した構成のラ ジアルギャ ップ電動機において、 好ま し く は、 複数の永久磁石ユニ ッ ト夫々 は、 周方向に沿って 配置され且つ隣 り 合 う 磁極が、 互いに同極、 異極又は同極 と異極 と の組合せと なる よ う に且つ等間隔、 非等間隔又は 等間隔 と 非等間隔と を組み合わせてロ ータ フ レームに配置 する こ と ができ る。 In the radial gap motor having the above-described configuration, preferably, each of the plurality of permanent magnet units has a magnetic pole surface, and the magnetic pole surface can be set to be directed in the radial direction. You. In the radial gap motor having the above-described configuration, preferably, each of the plurality of permanent magnet units is arranged along the circumferential direction and the adjacent magnetic poles have the same polarity, different polarity, or the same polarity. It can be arranged on the rotor frame so as to be a combination of and a different pole, and at equal intervals, non-equal intervals or a combination of equal intervals and unequal intervals.
前述 した構成のラ ジアルギャ ッ プ電動機において、 好ま し く は、 複数の永久磁石ユニ ッ ト夫々 は、 アキシャル方向 に沿っ て配置され且つ隣り 合 う 磁極が、 互いに同極、 異極 又は同極と 異極 と の組合せと な る よ う に且つ 1 段又は 2 段 以上にてロータ フ レームに配置する こ と ができ る。  In the radial gap motor having the above-described configuration, preferably, each of the plurality of permanent magnet units is arranged along the axial direction and the adjacent magnetic poles have the same polarity, different polarity, or the same polarity as each other. They can be arranged on the rotor frame in one or more stages so as to be combined with different poles.
前述 した構成のラ ジアルギャ ッ プ電動機において、 好ま し く は、 更に、 前記ロ ータ フ レーム に連結される シャ フ ト と、  In the radial gap motor having the above-described configuration, preferably, further, a shaft connected to the rotor frame,
このシャ フ ト を支持するベア リ ングと 、  Bearings that support this shaft,
このベア リ ングが設けられるベース と  The base on which this bearing is provided and
を具備する こ とができる。  Can be provided.
前述 した構成のラ ジアルギヤ ップ電動機において、 好ま し く は、 更に、 前記ロ ータ フ レームに配置される フラ イ ホ ィールを具備する こ とができ る。  In the radial gap motor having the above-described configuration, it is preferable that the radial gear motor further include a flywheel arranged on the rotor frame.
前述 した構成のラ ジアルギャ ッ プ電動機において、 好ま し く は、 更に、 前記ロ ータ フ レーム と 前記シャ フ ト と を一 体及び分離する機構を具備する こ とができ る。  In the radial gap motor having the above-described configuration, it is preferable that the radial gap motor further include a mechanism for integrally separating the rotor frame and the shaft from each other.
前述 した構成のラ ジアルギヤ ッ プ電動機において、 好ま し く は、 更に、 前記シャ フ ト の回転を変速する変速ギヤを 具備する こ とができ る。 In the radial gear motor having the above-described configuration, preferably, a transmission gear for shifting the rotation of the shaft is further provided. Can be provided.
図面の簡単な説明 BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
図 1 は、 本発明に係る ラ ジアルギャ ッ プ電動機の一実施 形態を示す断面図。  FIG. 1 is a sectional view showing one embodiment of a radial gap motor according to the present invention.
図 2 は、 同実施形態におけるステータ フ レーム、 ロータ フ レーム及ぴシャ フ ト の関係を示す斜視図。  FIG. 2 is a perspective view showing a relationship among a stator frame, a rotor frame, and a shaft in the embodiment.
図 3 は、 図 1 における m— in方向に見た断面図。  FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the direction min-in in FIG.
図 4 は、 同実施形態における永久磁石ュニ ッ ト と電磁石 ュニッ ト と の関係を示す概略斜視図。  FIG. 4 is a schematic perspective view showing a relationship between a permanent magnet unit and an electromagnet unit in the embodiment.
図 5 は、 同実施形態における電気回路を示す図。  FIG. 5 is a diagram showing an electric circuit in the same embodiment.
図 6 は、 同実施形態における電磁石ユニッ トの回路図。 図 7 は、 同実施形態における電磁石ユニ ッ ト の励磁の一 例を示す図。  FIG. 6 is a circuit diagram of an electromagnet unit according to the same embodiment. FIG. 7 is a diagram showing an example of excitation of the electromagnet unit in the embodiment.
図 8 は、 同実施形態における 4 つの磁石ュ - ッ ト の励磁 電流の波形図。  FIG. 8 is a waveform diagram of exciting currents of four magnet kits in the same embodiment.
図 9 は、 同実施形態における電磁石ュニ ッ ト の励磁の他 の例を示す図。  FIG. 9 is a view showing another example of the excitation of the electromagnet unit in the embodiment.
図 1 0 は、 図 3 と 異なる図 1 におけ る m— m方向に見た 断面図。  FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line m--m in FIG. 1, which is different from FIG.
図 1 1 A〜図 1 1 E は、 本実施形態の ラ ジアルギャ ップ 電動機における I 字形状コ アを用いた電磁石ュニ ッ ト の形 態を示す図。  FIGS. 11A to 11E are diagrams showing the form of an electromagnet unit using an I-shaped core in the radial gap motor according to the present embodiment.
図 1 2 A及び図 1 2 B は、 本実施形態のラ ジアルギヤ ッ プ電動機における U字形状コアを用いた電磁石ユニ ッ ト の 形態を示す図。 図 1 3 A〜図 1 3 D は、 本実施形態のラ ジアルギャ ップ 電動機における電磁石ュニッ トの展開図。 FIGS. 12A and 12B are diagrams showing an embodiment of an electromagnet unit using a U-shaped core in the radial gear motor according to the embodiment. FIGS. 13A to 13D are development views of an electromagnet unit in the radial gap motor according to the present embodiment.
図 1 4 A〜図 1 4 D は、 本実施形態のラ ジアルギャ ップ 電動機における永久磁石ュニッ トの展開図。  FIGS. 14A to 14D are development views of a permanent magnet unit in the radial gap motor according to the present embodiment.
図 1 5 は、 本発明のラ ジアルギャ ップ電動機における他 の実施形態を示す断面図。  FIG. 15 is a sectional view showing another embodiment of the radial gap motor of the present invention.
図 1 6 は、 本発明に係る ラ ジアルギャ ッ プ電動機の さ ら に他の実施形態を示す断面図。  FIG. 16 is a sectional view showing still another embodiment of the radial gap motor according to the present invention.
発明を実施するための最良の態様 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
以下、 本発明の実施の形態を説明する。  Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
図 1 は本発明に係る ラ ジアルギヤ ップ電動機の一実施形 態を示す断面図である。  FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the radial gap motor according to the present invention.
本実施形態のラ ジアルギヤ ップ電動機は、 図 1 に示すよ う に、 永久磁石の磁極に、 同極の電磁石を作用 させて電磁 反発力を発生させ、 こ の電磁反発力によ り ア ウ ターロ ータ と 、 シャ フ ト と を回転させる電動機である。  As shown in FIG. 1, the radial gap motor according to the present embodiment generates an electromagnetic repulsion by applying an electromagnet of the same polarity to the magnetic poles of the permanent magnets, and the electromagnetic repulsion is generated by the electromagnetic repulsion. It is an electric motor that rotates the rotator and the shaft.
本実施形態のラ ジアルギャ ップ電動機は、 シャ フ ト 1 4 と 、 ベース 1 0 に設け られたステータ フ レーム 1 2 と 、 こ のステータ フ レーム 1 2 に配置された複数の電磁石ュエ ツ ト 1 9 と 、 シャ フ ト 1 4及びベース 1 0 に設け られたベア リ ング 1 1 A, 1 1 B と 、 ステータ フ レーム 1 2 の外側を 回転する よ う にラ ジアルギャ ップを介 してべァ リ ング 1 1 A , 1 I B に設け られたロ ータ フ レーム 1 3 と 、 こ の ロ ー タ フ レーム 1 3 に設け られた複数の永久磁石ュニ ッ ト 1 8 と を有する。 また本実施形態のラ ジアルギャ ップ電動機は、 電磁石ュ ニ ッ ト 1 9 と 永久磁石ュニ ッ ト 1 8 と の相対位置を検出す る ロータ リ エ ン コーダ 1 7 と 、 こ のロ ータ リ エ ン コーダ 1 7 の出力に基づき電磁石ュ エ ツ ト 1 9 に励磁電流を供給す る駆動ュ - ッ ト 2 2 と を具備 し、 ステータ側の電磁石ュニ ッ ト 1 9 の磁極中心を通る磁場中心線と 、 ロータ側の永久 磁石ュニ ッ ト 8 の磁極中心を通る磁場中心線と が例えば 5 0度で交差している。 The radial gap motor according to the present embodiment includes a shaft 14, a stator frame 12 provided on a base 10, and a plurality of electromagnet units arranged on the stator frame 12. 19 and bearings 11A and 11B provided on the shaft 14 and the base 10 via a radial gap so as to rotate outside the stator frame 12. It has a rotor frame 13 provided on the bearings 11 A and 1 IB and a plurality of permanent magnet units 18 provided on the rotor frame 13. Further, the radial gap motor according to the present embodiment includes a rotary encoder 17 for detecting a relative position between the electromagnet unit 19 and the permanent magnet unit 18, and the rotor encoder 17. A drive unit 22 for supplying an exciting current to the electromagnet unit 19 based on the output of the rear encoder 17, and a magnetic pole center of the electromagnet unit 19 on the stator side is provided. The center line of the passing magnetic field intersects with the center line of the magnetic field passing through the center of the magnetic pole of the permanent magnet unit 8 on the rotor side at, for example, 50 degrees.
以下、 図 1 乃至図 8 を参照 して本実施形態のラ ジアルギ ャ ップ電動機を詳細に説明する。  Hereinafter, the radial gap motor according to the present embodiment will be described in detail with reference to FIGS.
本実施形態のラジアルギャ ッ プ電動機は、 ベー ス 1 0 を 有する。 ベース 1 0 は、 第 1 壁板 1 O A と 、 こ の第 1 壁板 1 O Aに離間 し且つ向かい合 う 第 2壁板 1 0 B と 、 第 1 壁 板 1 O A及び第 2壁板 1 0 B夫々 の一端部を連結する底板 1 0 C と 力 ら なる。 こ のベース 1 0 は、 鎳物に よ る一体物 又は、 板状の第 1 壁板 1 0 A、 第 2壁板 1 0 B及び底板 1 0 C を夫々製作し、 溶接又はネジによ り 三者を組み立て る こ と によ り 、 製作され得る。  The radial gap motor according to the present embodiment has a base 10. The base 10 includes a first wall plate 1 OA, a second wall plate 10 B that is spaced apart from and faces the first wall plate 1 OA, a first wall plate 1 OA and a second wall plate 10. B consists of a bottom plate 10 C connecting one end of each and a force. The base 10 is made of a solid material or a plate-like first wall plate 10A, a second wall plate 10B, and a bottom plate 10C, each of which is manufactured by welding or screws. It can be made by assembling the three.
ベー ス 1 0 の第 1 壁板 1 O A及び第 2壁板 1 O B夫 々 の 他端部には、 ベア リ ング 1 1 A, 1 1 B の静止部が固定さ れてレ、る。  At the other end of each of the first wall plate 1OA and the second wall plate 1OB of the base 10, stationary parts of the bearings 11A and 11B are fixed.
第 2 壁板 1 0 B には、 ス テータ フ レー ム 1 2 の鍔部 1 2 Aが ビス等に よ り 固定されている。 なお、 ス テ ータ フ レー ム 1 2 は、 図 2 に示すよ う に、 略ボビ ン形状をな し、 鍔部 1 2 A及び円筒部 1 2 B を有する。 ス テー タ フ レーム 1 2 は、 铸物によ る一体物又は、 鍔部 .1 2 A及び円筒部 1 2 B を夫々製作し、 溶接又はネジに よ り 三者を組み立てる こ と によ り 、 製作され得る。 A flange 12A of the stator frame 12 is fixed to the second wall plate 10B with screws or the like. As shown in FIG. 2, the status frame 12 has a substantially bobbin shape, and has a flange portion 12A and a cylindrical portion 12B. Status frame 1 2 Can be manufactured by fabricating a monolithic object or a flange .12A and a cylindrical portion 12B, respectively, and assembling the three members by welding or screws.
ステータ フ レーム 1 2 の円筒部 1 2 B の鍔部 1 2 A側の 開 口端部は、 ベア リ ング 1 1 B に向かい合った位置と なつ てレヽる。  The open end on the side of the flange 12A of the cylindrical portion 12B of the stator frame 122 is positioned so as to face the bearing 11B.
第 1 壁板 1 0 Aに設けたベア リ ング 1 1 Aの回転部には、 図 2 に示すよ う に、 ロータ フ レーム 1 3 のノ ィ プ部 1 3 A の一端側が挿入されている。 また、 こ の ロータ フ レー ム 1 3 のノ ィ プ部 1 3 A と 、 第 2壁板 1 0 B に設けたベア リ ン グ 1 1 B の回転部 と には、 図 2 に示すよ う に、 シャ フ ト 1 4が揷通されている。  As shown in FIG. 2, one end of the tip 13A of the rotor frame 13 is inserted into the rotating part of the bearing 11A provided on the first wall plate 10A, as shown in FIG. . As shown in FIG. 2, the notch 13A of the rotor frame 13 and the rotating part of the bearing 11B provided on the second wall plate 10B are provided as shown in FIG. In addition, a shaft 14 is provided.
また、 ステータ フ レーム 1 2 の外側を回転する よ う にラ ジアルギャ ッ プを介 してロータ フ レーム 1 3 が設け られた 構造となっている。  Further, the rotor frame 13 is provided via a radial gap so as to rotate outside the stator frame 12.
こ のシャ フ ト 1 4 の一端部は、 こ の電動機の出力軸であ り 、 他端部にはセンサュニッ ト である ロ ータ リ エンコーダ 1 7 の円盤 1 7 Aが嵌め込まれている。 ロータ リ エン コ ー ダ 1 7 の検出部 1 7 B は、 第 1 壁板 1 O Aに設け られてい る。 ロータ リ エンコーダ 1 7 は、 円盤 1 7 Aに形成された ス リ ッ トや光反射部材等を、 検出部 1 7 B に内蔵された光 送受信素子に よ り 検出 し、 リ ー ド線 1 7 Cに電気信号を出 力する。  One end of the shaft 14 is an output shaft of the electric motor, and the other end is fitted with a disk 17A of a rotary encoder 17 as a sensor unit. The detection section 17B of the rotary encoder 17 is provided on the first wall plate 1OA. The rotary encoder 17 detects a slit or a light reflecting member formed on the disk 17A by an optical transmission / reception element built in the detection section 17B, and reads a lead wire 17A. Output an electric signal to C.
こ の よ う に ロ ータ リ エ ンコーダ 1 7 は、 永久磁石ュニ ッ ト 1 8 と 電磁石ュニ ッ ト 1 9 と の相対位置を検出する こ と が で き 、 具体的には、 ロ ー タ フ レー ム 1 3 の回転位置、 ひ いてはロータ フ レー ム 1 3 の円筒部 1 3 B の内側に設け ら れた永久磁石ユニ ッ ト 1 8 ( 1 8 A 1 , 1 8 A 2 と 、 1 8 B 1 , 1 8 B 2 と 、 1 8 C 1 , 1 8 C 2 と 、 1 8 D 1 , 1 8 D 2 ) の磁極の相対位置を検出する。 In this way, the rotary encoder 17 detects the relative position between the permanent magnet unit 18 and the electromagnet unit 19. Specifically, the rotational position of the rotor frame 13 and, consequently, the permanent magnet unit 18 provided inside the cylindrical portion 13B of the rotor frame 13 (18 A 1, 18 A 2, 18 B 1, 18 B 2, 18 C 1, 18 C 2, 18 D 1, 18 D 2) To detect.
なお、 本例における永久磁石ュニ ッ ト 1 8 は、 周方向及 びアキシャ ル方向に沿って配置され且つ隣り 合 う 磁極が互 いに異極と なる よ う に ロータ フ レーム 1 3 に配置されてい る。  Note that the permanent magnet unit 18 in this example is arranged on the rotor frame 13 so that it is arranged along the circumferential direction and the axial direction, and the adjacent magnetic poles are mutually different. It has been done.
なお、 センサユニ ッ ト と しては、 上述 した光学式ロ ータ リ エンコーダのほかに、 磁気を用いた例えばホール素子等 によ り 、 永久磁石ュニ ッ ト 1 8 と 電磁石ュニ ッ ト 1 9 と の 相対位置を検出する こ とができ る。  As the sensor unit, in addition to the optical rotary encoder described above, a permanent magnet unit 18 and an electromagnet unit 1 are formed by using a magnetic element such as a Hall element. The relative position with 9 can be detected.
ロータ フ レー ム 1 3 は、 図 2 に示すよ う に、 略凹形状を な し、 ノ ィ プ部 1 3 A及ぴ円筒部 1 3 B 力 ら なる。 ロ ータ フ レーム 1 3 は、 鎳物によ る一体物又は、 ノ ィ プ部 1 3 A 及び円筒部 1 3 B を夫々製作し、 溶接又はネジによ り 三者 を組み立てる こ と によ り 、 製作され得る。  As shown in FIG. 2, the rotor frame 13 has a substantially concave shape, and includes a knot portion 13A and a cylindrical portion 13B. The rotor frame 13 is manufactured by manufacturing an integral body made of a solid material, or a nozzle part 13A and a cylindrical part 13B, and assembling the three parts by welding or screws. Can be produced.
ロータ フ レー ム 1 3 の円筒部 1 3 B の内周側には、 周方 向に 3 6 0 ° ノ 4 = 9 0 ° 間隔でアキシャ ル方向に永久磁石 ユニ ッ ト 1 8 を取 り 付けるための溝 1 5 が形成されている。 従って、 図 3 に示すよ う に、 溝 1 5 は円筒部 1 3 B の周方 向且つラジアル方向に臨んで 4 ケ所形成されている。  At the inner peripheral side of the cylindrical part 13 B of the rotor frame 13, attach the permanent magnet unit 18 in the axial direction at an interval of 360 ° in the circumferential direction 4 = 90 ° Grooves 15 are formed. Therefore, as shown in FIG. 3, four grooves 15 are formed in the circumferential direction and the radial direction of the cylindrical portion 13B.
永久磁石ユニ ッ ト 1 8 は、 溝 1 5 内に配置されるが、 そ の固定法は、 ピ ン止め機構、 ネジ止め機構や樹脂によ る固 定等、 各種の固定法を採用する こ とができ る。 The permanent magnet unit 18 is arranged in the groove 15, and the fixing method is a pinning mechanism, a screwing mechanism, or a resin. Various fixing methods can be adopted, such as fixing.
ま た、 ロ ータ フ レー ム 1 3 に形成される溝 1 5 の形状は、 ロータ フ レー ム 1 3 の回転方向に向力 う よ う に凹部 と なつ てい る ので、 永久磁石ュニ ッ ト 1 8 の飛び出 しを抑制する こ と ができ る。  Further, the shape of the groove 15 formed in the rotor frame 13 is a concave portion so as to face the rotating direction of the rotor frame 13, so that the permanent magnet unit is formed. In this way, it is possible to suppress the projection of the project 18.
こ の場合、 溝 1 5 内における永久磁石ュニ ッ ト 1 8 の向 き を変える こ と ができ る機構を付設する こ と に よ り 、 永久 磁石ュニ ッ ト 1 8 の向き を適宜変えて、 本実施形態の電動 機における電磁反発力が効果的に作用する位置を選定する こ と ができ る。  In this case, by installing a mechanism that can change the direction of the permanent magnet unit 18 in the groove 15, the direction of the permanent magnet unit 18 can be changed appropriately. Thus, it is possible to select a position where the electromagnetic repulsion in the electric motor of the present embodiment acts effectively.
ま た、 形状が異なる永久磁石ュ - ッ ト 1 8 を溝 1 5 内に 配置する こ と に よ り 、 本実施形態の電動機における電磁反 発力が効果的に作用する条件を設定する こ とができ る。  Further, by arranging the permanent magnet cutouts 18 having different shapes in the grooves 15, the conditions under which the electromagnetic repulsion force in the electric motor of the present embodiment effectively works are set. Can be done.
ま た、 ロ ー タ フ レーム 1 3 の円筒部 1 3 B には、 フ ライ ホイ ール 2 1 が取 り 付け られている。 こ のフ ライ ホイ ール 2 1 は、 円滑な回転に寄与する機能を有する も の であ り 、 必要に応 じて設置する こ と ができ る。 も っ と も 、 極数が小 さい場合は円滑な回転を得る ために、 設置する こ と が好ま しい。  Further, a flywheel 21 is attached to the cylindrical portion 13B of the rotor frame 13. The flywheel 21 has a function of contributing to smooth rotation, and can be installed as necessary. Especially, when the number of poles is small, it is preferable to install it in order to obtain smooth rotation.
ス テ ー タ フ レー ム 1 2 の円筒部 1 2 B に は、 電磁石ュ - ッ ト 1 9 ( 1 9 A 1 , 1 9 A 2 と 、 1 9 B 1 , 1 9 B 2 と 、 1 9 C 1 , 1 9 C 2 と 、 1 9 D 1 , 1 9 D 2 ) が設置され、 こ れ ら の リ ー ド線 1 9 E は、 ベース 1 0 の外部に導出 され てレヽる。  Electromagnetic cuts 19 (19A1, 19A2, 19B1, 19B2, and 19B) are attached to the cylindrical portion 12B of the status frame 12. C 1, 19 C 2 and 19 D 1, 19 D 2) are installed, and these lead wires 19 E are led out of the base 10 and routed.
ロ ータ フ レー ム 1 3 のパイ プ部 1 3 A と 、 該パイ プ部 1 3 Aに揷通 されたシャ フ ト 1 4 と には ピン 2 0 が嵌め込ま れ、 ロータ フ レーム 1 3 と シャ フ ト 1 4 と が一体で回転す る よ う になってレヽる。 も ち ろん、 ピン 2 0 を外すこ と によ り 、 ロ ータ フ レーム 1 3 が回転して も、 シャ フ ト 1 4 は静 止 したままである。 Pipe section 13 A of rotor frame 13 and pipe section 1 3 A pin 2 0 is fitted to the shut-off sheet 1 4 which is揷通in a rotor frame 1 3 and Shah oice 1 4 are taken Let 's you rotate integrally Rereru. Of course, by removing pin 20, even if rotor frame 13 rotates, shaft 14 remains stationary.
—方、 図 3 に示すよ う に、 永久磁石ユニ ッ ト 1 8 の磁場 中心線と電磁石ユニッ ト 1 9 の磁場中心線と は、 角度 0 で 交差している。  On the other hand, as shown in Fig. 3, the magnetic field center line of the permanent magnet unit 18 and the magnetic field center line of the electromagnet unit 19 intersect at an angle of 0.
ま た、 図 3 及び図 4 に示すよ う に、 例えば、 永久磁石ュ ニ ッ ト 1 8 A 1 の磁場中心線と電磁石ュ - ッ ト 1 9 A 1 の 磁場中心線 と は角度 0 で交差し、 同様に、 永久磁石ュニ ッ ト 1 8 A 2 の磁場中心線と 電磁石ュニ ッ ト 1 9 A 2 の磁場 中心線と は角度 6 で交差している。  Also, as shown in FIGS. 3 and 4, for example, the magnetic field center line of the permanent magnet unit 18A1 and the magnetic field center line of the electromagnet unit 19A1 intersect at an angle of 0. Similarly, the magnetic field centerline of the permanent magnet unit 18A2 and the magnetic field centerline of the electromagnet unit 19A2 intersect at an angle of 6.
こ の例の場合、 電磁石ュニ ッ ト 1 9 A 2 の磁場中心線は、 シャ フ ト 1 4 のラ ジアル方向に一致している。 なお、 0 は、 永久磁石ュニ ッ ト 1 8 の磁場と 電磁石ュニ ッ ト 1 9 の磁場 と が効果的に反発 し合 う位置であ り 、 発明者らは、 0 を例 えば 5 0 ° と している。  In this case, the center line of the magnetic field of the electromagnet unit 19 A 2 coincides with the radial direction of the shaft 14. Note that 0 is a position where the magnetic field of the permanent magnet unit 18 and the magnetic field of the electromagnet unit 19 effectively repel each other. °.
従って、 通常の電動機では、 ロ ータ側磁極と ステータ側 の磁極と が対向 しているが、 本実施形態ではロータ側磁極 と ステータ側の磁極と が非対向 と なっ ている こ と が特徴で める。  Therefore, in a normal electric motor, the rotor-side magnetic poles and the stator-side magnetic poles face each other, but the present embodiment is characterized in that the rotor-side magnetic poles and the stator-side magnetic poles do not face each other. Confuse.
次に、 図 5 乃至図 8 を参照 して本実施形態のラ ジアルギ ャ ップ電動機の電気システムについて説明する。  Next, an electric system of the radial gap motor according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
図 5 は、 本実施形態のラ ジアルギヤ ップ電動機の電気回 路図であ り 、 電磁石ユニ ッ ト 1 9 は、 駆動ユニ ッ ト 2 2 の スイ ッチング部 2 2 Aから出力 される励磁電流によ り 駆動 される。 FIG. 5 shows an electric circuit of the radial gap motor according to the present embodiment. In the circuit diagram, the electromagnet unit 19 is driven by the exciting current output from the switching section 22 A of the drive unit 22.
ス イ ッ チ ン グ部 2 2 Aは、 制御部 2 2 B 力 ら のス ィ ッ チ ング制御信号に よ り ス ィ ッチ ング制御される。 制御部 2 2 Bは、 ロ ータ リ エ ン コーダ 1 7 からの信号を入力する。  Switching section 22A is controlled by a switching control signal from control section 22B. The control unit 22B inputs a signal from the rotary encoder 17.
ス イ ッ チ ン グ部 2 2 Aは、 交流電源 2 3 を入力 して直流 を生成 し、 該直流を半導体ス イ ッ チ ン グ素子に よ り スイ ツ チング又はチ ヨ ッ ビングする こ と で、 電磁石ユニ ッ ト 1 9 に与える励磁電流を生成する。 こ の励磁電流は、 ( 3 6 0 ° /ロータ極数) X 2 の周期のパルス波形であ り 、 各電磁石ュ ニッ トそれぞれに供給される。  The switching section 22 A receives the AC power supply 23 and generates a DC, and the DC is switched or shoved by a semiconductor switching element. Then, an exciting current to be applied to the electromagnet unit 19 is generated. This excitation current has a pulse waveform of (360 ° / number of rotor poles) X 2 and is supplied to each electromagnet unit.
また、 電磁石ユニ ッ ト 1 9 は、 その磁場中心線がシ ャ フ ト 1 4 の ラ ジアル方向に一致している 2 つの電磁石ュニ ッ ト を対と し、 該対が 4 ケ設けてあ り 、 図 6 の よ う にコイ ル が接続されている。  The electromagnet unit 19 has two electromagnet units whose magnetic field center lines coincide with the radial direction of the shaft 14 as a pair, and four such pairs are provided. The coils are connected as shown in Fig. 6.
駆動ユ ニ ッ ト 2 2 は、 ロ ータ リ エンコーダ 1 7 の出力に 基づき、 電磁石ュ - ッ ト 1 9 の磁極と永久磁石ュ ニ ッ ト 1 8 の磁極 と が略対向する位置か ら永久磁石ュニ ッ ト 1 8 が 角度 0 1 に至っ たこ と を検出 し、 該角 0 1 から角度 0 2 だ け.、 電磁石ュニ ッ ト 1 9 の磁極 と 永久磁石ュニ ッ ト 1 8 の 磁極と が電磁反発する よ う に電磁石ュニ ッ ト 1 9 に励磁電 流を供給する構成である。  Based on the output of the rotary encoder 17, the drive unit 22 is moved from the position where the magnetic pole of the electromagnet unit 19 and the magnetic pole of the permanent magnet unit 18 are substantially opposed to each other. It is detected that the magnet unit 18 has reached the angle 01, and only from the angle 01 to the angle 02, the magnetic pole of the electromagnet unit 19 and the permanent magnet unit 18 An excitation current is supplied to the electromagnet unit 19 so that the magnetic poles and the magnetic poles repel each other.
さ ら に具体的に説明する と 、 図 7 に示すよ う に、 駆動ュ ニッ ト 2 2 は、 0 1 1 + 0 1 2 + 0 1 3 = 3 6 0 ° /周方向 のロータ極数 (本例の場合は極数は 4 ) と した と き、 0 1 1 は電磁石ュニ ッ ト 1 9 と永久磁石ュ - ッ ト 1 8 と が接近 した状態における励磁電流の非供給期間、 0 1 2 は励磁電 流の供給期間であって電磁石ュニ ッ ト 1 9 の磁場と永久磁 石ュニ ッ ト 1 8 の磁場と が反発する よ う に設定されている 0 1 3 は励磁電流の非供給期間 と なる よ う に、 ロ ータ リ エ ンコーダ 1 7 の出力に基づき電磁石ュニ ッ ト 1 9 に励磁電 流を供給する構成である。 More specifically, as shown in FIG. 7, the drive unit 22 has a relation of 0 1 1 + 0 1 2 + 0 1 3 = 360 ° / peripheral direction. Assuming that the number of rotor poles is 4 (in this example, the number of poles is 4), 0 1 1 indicates the non-excitation current of the excitation current when the electromagnet unit 19 and the permanent magnet unit 18 are close The supply period, 0 1 2, is the excitation current supply period, which is set so that the magnetic field of the electromagnet unit 19 and the magnetic field of the permanent magnet unit 18 repel 0 1 Reference numeral 3 denotes a configuration in which the excitation current is supplied to the electromagnet unit 19 based on the output of the rotary encoder 17 so that the excitation current is not supplied.
図 7 に示す励磁法を、 ロータ側が反時計方向に 3 6 0 ° Z ロータ極数 4 = 9 0 ° 回転する経緯を説明する。  The following describes how the excitation method shown in Fig. 7 rotates the rotor side counterclockwise by 360 ° Z and the number of rotor poles 4 = 90 °.
図 7 において、 ロ ータ側の永久磁石ユニ ッ ト 1 8 と 、 ス テータ側の電磁石ュニ ッ ト 1 9 と が最接近 した位置、 つま り ロ ータ側の永久磁石ュニッ ト 1 8 の磁場中心 と 、 ステー タ側の電磁石ュニ ッ ト 1 9 の磁場中心 と が最接近した位置 を 0 ° とする。 この と き を Θ 1 1 の始点とする と 、 Θ 1 1 の 始点から終点までは、 電磁石ュニ ッ ト 1 9 に励磁電流は供 給されない。 従っ て、 永久磁石ユニ ッ ト 1 8 の磁力だけで 電磁石ュニ ッ ト 1 9 の磁性材である コ アを吸引するだけで ある。  In FIG. 7, the position where the permanent magnet unit 18 on the rotor side is closest to the electromagnet unit 19 on the stator side, that is, the position of the permanent magnet unit 18 on the rotor side The position where the center of the magnetic field is closest to the center of the magnetic field of the electromagnet unit 19 on the stator side is defined as 0 °. If this time is set as the starting point of Θ11, no exciting current is supplied to the electromagnet unit 19 from the starting point to the ending point of Θ11. Therefore, the magnetic force of the permanent magnet unit 18 only attracts the core, which is the magnetic material of the electromagnet unit 19.
次に、 ロ ータ側の永久磁石ユニ ッ ト 1 8 と 、 ステータ側 の電磁石ュニ ッ ト 1 9 と が θ 1 1 の終点、 つま り θ 1 2 の 始点から終点ま で期間では、 電磁石 ニ ッ ト 1 9 に励磁電 流が供給される。 こ の場合、 永久磁石ユニ ッ ト 1 8 が S極 であ る と 、 電磁石ユニ ッ ト 1 9 も S 極 と なる よ う に、 励磁 電流及ぴ電磁石ュ - ッ ト 1 9 の コイル卷回方向が設定され てレ、る。 Next, the rotor-side permanent magnet unit 18 and the stator-side electromagnet unit 19 are connected to the electromagnet unit during the period from the end point of θ11, that is, from the start point to the end point of θ12. Excitation current is supplied to unit 19. In this case, if the permanent magnet unit 18 is an S pole, the exciting current and the coil winding direction of the electromagnet unit 19 are so set that the electromagnet unit 19 also has an S pole. Is set Te, ru.
従っ て、 永久磁石ュニ ッ ト 1 8 と電磁石ュニ ッ ト 1 9 と が共に S極であ る こ と によ る電磁反発力は、 前記非励磁時 の吸引力に打ちかっ て 、 永久磁石ユニ ッ ト 1 8 及ぴロ ータ フ レーム 1 3 を反時計方向に回転させる。  Therefore, the electromagnetic repulsive force caused by the permanent magnet unit 18 and the electromagnet unit 19 both having the S pole, Rotate magnet unit 18 and rotor frame 13 counterclockwise.
次に、 ロータ側の永久磁石ユニ ッ ト 1 8 と 、 ス テータ側 の電磁石ュ - ッ ト 1 9 と 力 1 2 の終点、 つま り 0 1 3 の 始点から終点ま で期間では、 電磁石ユニ ッ ト 1 9 に励磁電 流は供給されない。 こ の期間は、 フ ライ ホイ ール 2 1 の慣 性力等によ り 、 永久磁石ュニ ッ ト 1 8 及びロ ータ フ レーム 1 3 を反時計方向に回転させる。  Next, during the period from the start point to the end point of the permanent magnet unit 18 on the rotor side and the end point of the electromagnet unit 19 and the force 12 on the stator side, that is, the electromagnetic unit 1 No excitation current is supplied to point 19. During this period, the permanent magnet unit 18 and the rotor frame 13 are rotated counterclockwise by the inertia of the flywheel 21 and the like.
以上の励磁法を、 ロータ側が 9 0 ° 回転する毎に、 その極 性を反転させて各電磁石ュ - ッ ト 1 9 に適用する こ と によ り 、 永久磁石ュ - ッ ト 1 8 及ぴロータ フ レー ム 1 3 を連続 的に反時計方向に回転させる こ とが可能と なる。  By applying the above-described excitation method to each electromagnet unit 19 by inverting its polarity every time the rotor rotates 90 °, a permanent magnet unit 18 and the like can be obtained. Rotor frame 13 can be continuously rotated counterclockwise.
なお、 図 7 に示す励磁法では、 θ 1 1 は例えば略 2 0 ° 、 θ 1 2 は例えば略 2 0 ° 、 θ 1 3 は例えば略 5 0 ° である。 こ こで、 励磁電流の供給期間 θ 1 2 に よ る電磁石ュニ ッ ト 1 9 の磁場と永久磁石ュニ ッ ト 1 8 の磁場と に よ る電磁反 発力が、 ロータ フ レーム 1 3 を回転させる力と なる。  In the excitation method shown in FIG. 7, θ 11 is, for example, approximately 20 °, θ 12 is, for example, approximately 20 °, and θ 13 is, for example, approximately 50 °. Here, the electromagnetic repulsion generated by the magnetic field of the electromagnet unit 19 and the magnetic field of the permanent magnet unit 18 due to the excitation current supply period θ 12 becomes the rotor frame 13. This is the force to rotate the.
図 8 は、 電磁石ユニ ッ ト 1 9 A 1 , 1 9 A 2 と 、 1 9 B 1 , 1 9 B 2 と 、 1 9 C 1 , 1 9 C 2 と 、 1 9 D 1 , 1 9 D 2 への励磁電流を示 したも の であ り 、 電磁石ュニ ッ ト 1 9 夫々に、 3 6 0 ° ノ周方向のロータ極数 (本例の場合は極 数は 4 ) の一部の期間 θ 1 2 だけ励磁電流を流すだけで、 ロ ータ フ レーム 1 3 を電磁反発力によ り 回転させる こ と が でき る。 しかも、 ロ ータ側は永久磁石ユニ ッ ト である こ と から、 エネルギーを大き く 節減している。 FIG. 8 shows the electromagnet units 19 A 1, 19 A 2, 19 B 1, 19 B 2, 19 C 1, 19 C 2, 19 D 1, 19 D 2 The figure shows the excitation current to the electromagnet unit 19 and each part of the number of rotor poles in the circumferential direction of 360 ° (in this case, the number of poles is 4). Just flowing the excitation current by θ 1 2 Rotor frame 13 can be rotated by electromagnetic repulsion. Moreover, since the rotor is a permanent magnet unit, energy is greatly reduced.
次に、 図 9 を参照 して図 7 と異なる電磁石ュュ ッ ト 1 9 の励磁について説明する。 図 7 では、 電磁石ユニ ッ ト 1 9 の磁場と 永久磁石ュ ニ ッ ト 1 8 の磁場と が電磁反発 して 口 一タ フ レー ム 1 3 を回転させる よ う に、 電磁石ユニ ッ ト 1 9 を励磁する ものであった。  Next, the excitation of the electromagnet cut 19 different from that in FIG. 7 will be described with reference to FIG. In FIG. 7, the magnetic field of the electromagnet unit 19 is such that the magnetic field of the electromagnet unit 19 and the magnetic field of the permanent magnet unit 18 repulse electromagnetically to rotate the mouth frame 13. Was to excite.
これに対し、 図 9 においては、 電磁反発力 と 電磁吸引力 と をロ ータ フ レー ム 1 3 の回転に用いる。 すなわち、 0 2 1 + Θ 2 2 + 0 2 3 + 0 2 4 = 3 6 0 ° /周方向のロータ極 数と した と き、 0 2 1 は電磁石ュニ ッ ト 1 9 と 永久磁石ュ ニ ッ ト 1 8 と が接近 した状態における励磁電流の非供給期 間、 Θ 2 2 は励磁電流の供給期間 と して電磁反発が発生す る期間、 Θ 2 3 は励磁電流の非供給期間、 0 2 4 は励磁電 流の供給期間 と して電磁吸引が発生する期間 と な る よ う に ロータ リ エ ン コーダ 1 7 の出力に基づき電磁石ュ ニ ッ ト 1 9 に励磁電流を供給する構成である。  On the other hand, in FIG. 9, the electromagnetic repulsion force and the electromagnetic attraction force are used for the rotation of the rotor frame 13. That is, assuming that 0 2 1 + Θ 2 2 + 0 2 3 + 0 2 4 = 360 ° / number of rotor poles in the circumferential direction, 0 2 1 is an electromagnet unit 19 and a permanent magnet unit. 822 is the period during which the electromagnetic repulsion occurs as the excitation current supply period, Θ23 is the period during which the excitation current is not supplied, and 0 Reference numeral 24 denotes a configuration in which the excitation current is supplied to the electromagnet unit 19 based on the output of the rotary encoder 17 so that the electromagnetic current is generated during the excitation current supply period. is there.
図 9 に示す励磁法を、 ロータ側が反時計方向に 3 6 0 ° / ロータ極数 4 = 9 0 ° 回転する経緯を説明する。 こ の励磁法 が適用 される電動機は、 周方向に隣り 合 う 永久磁石ュニ ッ ト 1 8 は、 S極、 N極とレヽ う よ う に異極と なっている。  The excitation method shown in Fig. 9 will be described in the context of how the rotor rotates 360 ° counterclockwise / number of rotor poles 4 = 90 ° counterclockwise. In the motor to which this excitation method is applied, the permanent magnet units 18 adjacent to each other in the circumferential direction have different poles such as an S pole and an N pole.
図 9 において、 ロ ータ側の永久磁石ユニ ッ ト 1 8 と 、 ス テータ側の電磁石ュニ ッ ト 1 9 と が最接近 した位置、 つま り ロータ側の永久磁石ュニ ッ ト 1 8 の磁場中心と 、 ス テ ー タ側の電磁石ュニ ッ ト 1 9 の磁場中心 と が最接近 した位置 を 0 ° とする。 この と きを 0 2 1 の始点とする と 、 0 2 1 の 始点か ら終点までは、 電磁石ユニ ッ ト 1 9 は励磁電流は供 給されない。 従って、 永久磁石ユニ ッ ト 1 8 の磁力だけで 電磁石ュニ ッ ト 1 9 の磁性材である コアを吸引するだけで ある。 In FIG. 9, the position where the permanent magnet unit 18 on the rotor side is closest to the electromagnet unit 19 on the stator side, that is, the position of the permanent magnet unit 18 on the rotor side Magnetic field center and stay The position at which the center of the magnetic field of the electromagnet unit 19 on the data side comes closest to is 0 °. If this time is set as the starting point of 0 21, the exciting current is not supplied to the electromagnet unit 19 from the starting point of 0 21 to the end point. Therefore, only the magnetic force of the permanent magnet unit 18 merely attracts the magnetic material core of the electromagnet unit 19.
次に、 ロ ータ側の永久磁石ユニ ッ ト 1 8 と 、 ス テータ側 の電磁石ュニ ッ ト 1 9 と 力 0 2 1 の終点、 つま り 0 2 2 の 始点か ら終点までの期間では、 電磁石ユニ ッ ト 1 9 に励磁 電流が供給される。 こ の場合、 永久磁石ュニ ッ ト 1 8 が S 極である と 、 電磁石ユニ ッ ト 1 9 も S極と なる よ う に、 励 磁電流及び電磁石ュニ ッ ト 1 9 の コ イ ル卷回方向が設定さ れている。  Next, the rotor permanent magnet unit 18, the stator magnet unit 19 and the end point of force 0 21, that is, the period from the start point to the end point of 0 22, Then, an exciting current is supplied to the electromagnet unit 19. In this case, if the permanent magnet unit 18 has the south pole, the exciting current and the coil winding of the electromagnet unit 19 will be such that the electromagnet unit 19 also has the south pole. The rotation direction is set.
従って、 永久磁石ュエ ツ ト 1 8 と電磁石ュエ ツ ト 1 9 と が共に S 極である こ と に よ る電磁反発力は、 前記非励磁時 の吸引力に打ちかっ て、 永久磁石ュニ ッ ト 1 8 及ぴロ ータ フ レーム 1 3 を反時計方向に回転させる。  Therefore, the electromagnetic repulsion generated by the permanent magnet unit 18 and the electromagnet unit 19 both having the S pole is affected by the attractive force at the time of non-excitation, and the permanent magnet unit Rotate nit 18 and rotor frame 13 counterclockwise.
次に、 ロータ側の永久磁石ユニ ッ ト 1 8 と 、 ス テータ側 の電磁石ユ ニ ッ ト 1 9 と 力 2 2 の終点、 つま り Θ 2 3 の 始点か ら終点までの期間では、 電磁石ュエ ツ ト 1 . 9 に励磁 電流は供給されない。 こ の期間は、 フ ライ ホイ ール 2 1 の 慣性力等によ り 、 永久磁石ュニ ッ ト 1 8 及びロ ータ フ レー ム 1 3 を反時計方向に回転させる。  Next, the permanent magnet unit 18 on the rotor side and the end point of the electromagnet unit 19 and the force 22 on the stator side, that is, during the period from the start point to the end point of Θ23, the electromagnetic magnet unit Excitation current is not supplied to the cut 1.9. During this period, the permanent magnet unit 18 and the rotor frame 13 are rotated counterclockwise by the inertia force of the flywheel 21 and the like.
次に、 ロータ側の永久磁石ユニ ッ ト 1 8 と 、 ス テータ側 の電磁石ュニ ッ ト 1 9 と 力 2 3 の終点、 つま り 0 2 4 の 始点か ら終点まで期間では、 電磁石ュニ ッ ト 1 9 に励磁電 流を供給する。 こ の期間は、 次の永久磁石ユニ ッ ト 1 8 と 電磁石ュ - ッ ト 1 9 と が S 極, N極である こ と に よ る電磁 吸引力が、 永久磁石ユニ ッ ト 1 8 に作用 し、 永久磁石ュ - ッ ト 1 8 及びロータ フ レー ム 1 3 を反時計方向に回転させ る。 Next, the permanent magnet unit 18 on the rotor side, the electromagnet unit 19 on the stator side and the end point of the force 23, that is, During the period from the start point to the end point, the excitation current is supplied to the electromagnet unit 19. During this period, the electromagnetic attraction due to the S pole and N pole of the next permanent magnet unit 18 and the electromagnet unit 19 acting on the permanent magnet unit 18 Then, rotate the permanent magnet cutout 18 and the rotor frame 13 counterclockwise.
以上の励磁法を、 極性を 9 0 ° 毎に反転させて各電磁石ュ ニ ッ ト 1 9 に適用する こ と によ り 、 永久磁石ュニ ッ ト 1 8 及ぴロ ータ フ レー ム 1 3 を連続的に反時計方向に回転させ る こ と が可能と なる。  By applying the above-described excitation method to each electromagnet unit 19 with the polarity inverted every 90 °, the permanent magnet unit 18 and the rotor frame 1 can be used. 3 can be continuously rotated counterclockwise.
こ の励磁法によれば、 電磁石ユニ ッ ト 1 9 夫々 に、 電磁 反発に寄与する期間 Θ 2 2 と 、 電磁吸引に寄与する期間 Θ 2 4 だけ励磁電流を流すだけで、 ロータ フ レー ム 1 3 を電 磁反発力及び電磁吸引によ り 回転させる こ とができ る。  According to this excitation method, the rotor frame 1 can be supplied only by supplying an exciting current to each of the electromagnet units 19 for a period Θ22 contributing to electromagnetic repulsion and a period Θ24 contributing to electromagnetic attraction. 3 can be rotated by electromagnetic repulsion and electromagnetic attraction.
図 9 に示す励磁法では、 Θ 2 1 は例えば略 2 0 ° 、 0 2 2 は例えば略 2 0 ° 、 0 2 3 は例えば略 3 0 ° 、 0 2 4 は例え ば略 2 0 ° である。  In the excitation method shown in FIG. 9, Θ21 is, for example, approximately 20 °, 022 is, for example, approximately 20 °, 023 is, for example, approximately 30 °, and 024 is, for example, approximately 20 °. .
次に、 図 1 0 を参照 して図 3 と 異なる電磁石ユエ ッ ト及 ぴ永久磁石ユニ ッ ト の配置例を説明する。 先ず、 図 3 にお いて、 電磁石ュュ ッ ト 1 9 夫々 は磁極面を有 し、 該磁極面 はシ ャ フ ト 1 4 のラ ジアル方向を向 く よ う に設定されてい る のに対し、 図 1 0 の永久磁石ユニ ッ ト 2 3 夫々 は磁極面 を有し、 該磁極面はシャ フ ト 1 4 のラ ジアル方向を向 く よ う に設定されている。  Next, an example of the arrangement of the electromagnet unit and the permanent magnet unit different from that of FIG. 3 will be described with reference to FIG. First, in FIG. 3, each of the electromagnet cuts 19 has a pole face, and the pole faces are set so as to face the radial direction of the shaft 14. Each of the permanent magnet units 23 in FIG. 10 has a magnetic pole surface, and the magnetic pole surface is set so as to face the radial direction of the shaft 14.
この場合、 永久磁石ユエ ッ ト 2 3 ( 2 3 A 1 , 2 3 A 2 と 、 2 3 B 1 , 2 3 B 2 と 、 2 3 C 1 , 2 3 C 2 と 、 2 3 D 1 , 2 3 D 2 と の 4 対) は、 それ ら の磁極面がシャ フ ト 1 4 の ラ ジアル方向を向 く よ う に、 ロータ フ レー ム 1 3 ' に配置されている。 In this case, the permanent magnet unit 2 3 (23 A 1, 23 A 2 , 23 B 1, 23 B 2, 23 C 1, 23 C 2, 23 D 1, 23 D 2) have their magnetic pole faces It is arranged on the rotor frame 13 ′ so as to face the radial direction 4.
また、 電磁石ユニ ッ ト 2 4 ( 2 4 A 1 , 2 4 A 2 と 、 2 4 B 1 , 2 4 B 2 と の 2対) は、 夫々 ステータ フ レー ム 1 2 ' に配置されている。  Further, the electromagnet units 24 (two pairs of 24A1, 24A2 and 24B1, 24B2) are respectively arranged in the stator frame 12 '.
例えば、 永久磁石ュ - ッ ト 2 3 A 1 , 2 3 A 2及び 2 3 B 1 , 2 3 B 2 の磁場中心線と電磁石ュュ ッ ト 2 4 A 1 , 2 4 A 2 の磁場中心線と は角度 0 で交差している。 なお、 0 は例えば 5 0 ° である。  For example, the magnetic field center lines of the permanent magnet cuts 23A1, 23A2 and 23B1, 23B2, and the magnetic center lines of the electromagnet cuts 24A1, 24A2 Intersect at an angle of 0. Note that 0 is, for example, 50 °.
なお、 こ の Θ は、 永久磁石ュ ニ ッ ト 2 3 の磁場と 電磁石 ュニッ ト 2 4 の磁場と が効果的に反発し合う位置である。 次に、 図 1 1 A〜図 1 1 E及び図 1 2 A及び図 1 2 B を 参照 して上述した例で用いる こ と ができ る電磁石ュニ ッ ト について詳細に説明する。  This Θ is a position where the magnetic field of the permanent magnet unit 23 and the magnetic field of the electromagnet unit 24 effectively repel each other. Next, an electromagnet unit that can be used in the above-described example will be described in detail with reference to FIGS. 11A to 11E, 12A, and 12B.
図 1 1 Aに示す電磁石ュニ ッ ト 1 0 0 は、 I 字形状コア 1 1 0 に コ イ ル 1 2 0 を卷装 したも の であ り 、 I 字形状コ ァ 1 1 0 の一端を磁極と して用いて.いる。  The electromagnet unit 100 shown in FIG. 11A is obtained by winding a coil 120 around an I-shaped core 110, and one end of the I-shaped core 110. Are used as magnetic poles.
図 1 1 B に示す電磁石ュニ ッ ト 1 0 1 は、 I 字形状コ ア 1 1 0 にコ イ ル 1 2 0 を巻装したも の であ り 、 I 字形状コ ァ 1 1 0 の両端を磁極と して用いている。  The electromagnet unit 101 shown in FIG. 11B is obtained by winding a coil 120 around an I-shaped core 110, and has an I-shaped core 110. Both ends are used as magnetic poles.
図 1 1 C に示す電磁石ユニ ッ ト 1 0 2 は、 2 つの I 字形 状コ ア 1 1 0 にコイル 1 2 0 を卷装したも のであ り 、 2 つ の I 字形状コア 1 1 0 夫々 の一端を磁極と して用い且つ両 磁極が反対向き と なる よ う に している。 The electromagnet unit 102 shown in FIG. 11C is obtained by winding a coil 120 around two I-shaped cores 110 and has two coils. One end of each I-shaped core 110 is used as a magnetic pole, and both magnetic poles are oriented in opposite directions.
図 1 1 D に示す電磁石ュニ ッ ト 1 0 3 は、 2 つの I 字形 状コ ア 1 1 0 にコ イ ル 1 2 0 を卷装したも のであ り 、 2 つ の I 字形状コア 1 1 0 夫々 の一端を磁極と して用い且つ両 磁極が同 じ向き と なる よ う に している。  The electromagnet unit 103 shown in FIG. 11D is obtained by winding a coil 120 around two I-shaped cores 110 and has two I-shaped cores 1. 10 One end of each is used as a magnetic pole, and both magnetic poles are oriented in the same direction.
図 1 1 E に示す電磁石ュニ ッ ト 1 0 4 は、 2 つの I 字形 状コ ア 1 1 0 にコイ ル 1 2 0 を卷装したも のであ り 、 2 つ の I 字形状コア 1 1 0 夫々 の両端を磁極と して用いている。  The electromagnet unit 104 shown in FIG. 11E is obtained by winding a coil 120 around two I-shaped cores 110, and has two I-shaped cores 111. 0 Both ends are used as magnetic poles.
図 1 2 Aに示す電磁石ュ - ッ ト 1 0 5 は、 U字形状コア 1 1 2 に コイル 1 2 0 を巻装し、 U字形状コ ア 1 1 2 の両 端を磁極と して用いている。  The electromagnet cut 105 shown in Fig. 12A has a U-shaped core 111 wound with a coil 120, and both ends of the U-shaped core 112 are used as magnetic poles. ing.
図 1 2 B に示す電磁石ユエ ッ ト 1 0 6 は、 2 つの U字形 状コ ア 1 1 2 にコイ ル 1 2 0 を卷装 し、 2 つの U字形状コ ァ 1 1 2夫々の両端を磁極と して用いている。  The electromagnet unit 106 shown in Fig. 12B has two U-shaped cores 112 with a coil 120 wound around it, and two ends of each of the two U-shaped cores 112. Used as magnetic poles.
次に、 上述した例で用いる こ と ができ る電磁石ュニ ッ ト の周方向配置の例を説明する。 すなわち、 本発明において、 複数の電磁石ュュ ッ ト夫々 は、 周方向に沿っ て、 等間隔、 非等間隔又は等間隔と 非等間隔 と を組み合わせてステータ フ レームに配置される。  Next, an example of a circumferential arrangement of electromagnet units that can be used in the above-described example will be described. That is, in the present invention, each of the plurality of electromagnet cuts is disposed on the stator frame along the circumferential direction at equal intervals, non-equal intervals, or a combination of equal intervals and unequal intervals.
本発明において、 複数の電磁石ユニ ッ ト夫々 は、 アキシ ャル方向に沿って、 1 段又は 2 段以上にてステータ フ レー ムに配置される。  In the present invention, each of the plurality of electromagnet units is arranged on the stator frame in one or more stages along the axial direction.
電磁石ュエツ ト の具体例を図 1 3 A〜図 1 3 D を参照 し て説明する。 こ の図 1 3 A〜図 1 3 Dは、 ステータ側を展 開 し、 電磁石ユ ニ ッ ト の配置及び極を模式的に示 した も の である。 A specific example of an electromagnetic magnet unit will be described with reference to FIGS. 13A to 13D. Figures 13A to 13D show the stator side. When opened, the layout and poles of the electromagnet unit are schematically shown.
図 1 3 Aは、 周方向に 1 8 0 ° 間隔を置き且つアキシャル 方向に 1 段にて電磁石ュニ ッ ト がステータ フ レーム に配置 した例である。  FIG. 13A shows an example in which the electromagnet units are arranged on the stator frame at 180 ° intervals in the circumferential direction and in one stage in the axial direction.
図 1 3 Bは、 周方向に 9 0 ° 間隔を置き且つアキシャル方 向に 1 段にて電磁石ュニ ッ ト がステータ フ レームに配置し た例である。  FIG. 13B shows an example in which the electromagnet units are arranged on the stator frame at 90 ° intervals in the circumferential direction and in one stage in the axial direction.
図 1 3 Cは、 周方向に 1 8 0 ° 間隔を置き且つアキシャル 方向に 2 段にて電磁石ユニ ッ ト がステータ フ レーム に配置 した例である。  FIG. 13C shows an example in which the electromagnet units are arranged on the stator frame at 180 ° intervals in the circumferential direction and in two stages in the axial direction.
図 1 3 Dは、 周方向に 9 0 ° 間隔を置き且つアキシャル方 向に 2 段にて電磁石ュニ ッ ト がステータ フ レームに配置し た例である。  FIG. 13D shows an example in which the electromagnet units are arranged on the stator frame at 90 ° intervals in the circumferential direction and in two stages in the axial direction.
次に、 永久磁石ュ - ッ トの周方向配置の例を説明する。 本発明において、 複数の永久磁石ュ - ッ ト夫々 は、 周方 向に沿って配置され且つ隣 り 合 う 磁極が、 互いに同極、 異 極又は同極と異極と の組合せと なる よ う に且つ等間隔、 非 等間隔又は等間隔と 非等間隔と を組み合わせてロータ フ レ ームに配置される。  Next, an example of the circumferential arrangement of the permanent magnet units will be described. In the present invention, the plurality of permanent magnet units are arranged along the circumferential direction, and the adjacent magnetic poles are mutually the same, different, or a combination of the same and different. The rotor frames are arranged at equal intervals, non-equal intervals or a combination of equal and non-equal intervals.
また、 複数の永久磁石ュニ ッ ト夫々 は、 アキシ ャ ル方向 に沿って配置され且つ隣り 合 う 磁極が、 互いに同極、 異極 又は同極と異極と の組合せ と なる よ う に且つ 1 段又は 2段 以上にてロータフ レームに配置される。  Also, the plurality of permanent magnet units are arranged along the axial direction, and the adjacent magnetic poles are the same, different, or a combination of the same and different poles. It is arranged on the rotor frame in one or more stages.
上述 した例で用いる こ と ができ る永久磁石ユニ ッ ト の具 体例を、 図 1 4 A〜図 1 4 D を参照 して説明する。 こ の図 1 4 〜図 1 4 0は、 ロータ側を展開 し、 永久磁石ュニ ッ トの配置及び極を模式的に示したものである。 Permanent magnet unit tool that can be used in the above example A body example will be described with reference to FIGS. 14A to 14D. FIGS. 14 to 140 show the arrangement of the permanent magnet unit and the poles schematically, with the rotor side developed.
図 1 4 Aは、 周方向に 1 8 0 ° 間隔を置き且つアキシャル 方向に 1 段である永久磁石ュニ ッ ト を ロータ フ レーム 1 2 に配置した例である。  FIG. 14A shows an example in which permanent magnet units, which are circumferentially spaced at 180 ° and are one stage in the axial direction, are arranged on the rotor frame 12.
図 1 4 B は、 周方向に 9 0 ° 間隔を置き且つアキシャル方 向に 1 段である永久磁石ュニ ッ ト をロ ータ フ レーム 1 2 に 配置した例である。  FIG. 14B shows an example in which a permanent magnet unit, which is 90 degrees in the circumferential direction and is one stage in the axial direction, is arranged on the rotor frame 12.
図 1 4 Cは、 周方向に 1 8 0 ° 間隔を置き且つアキシャル 方向に 1 段である永久磁石ユニ ッ ト を ロータ フ レーム 1 2 に配置した例である。  FIG. 14C shows an example in which permanent magnet units, which are arranged at 180 ° intervals in the circumferential direction and are one stage in the axial direction, are arranged on the rotor frame 12.
図 1 4 Dは、 周方向に 9 0 ° 間隔を置き且つアキシャル方 向に 2 段である永久磁石ュニッ ト をロ ータ フ レー ム 1 2 に 配置した例である。  FIG. 14D shows an example in which permanent magnet units, each having a 90-degree interval in the circumferential direction and two stages in the axial direction, are arranged on the rotor frame 12.
図 1 5 は、 ロ ータ 2 4 と して、 ロータ フ レー ム 2 4 A と シャ フ ト 2 4 B と を一体で製作した場合である。  FIG. 15 shows a case where a rotor frame 24 A and a shaft 24 B are integrally manufactured as the rotor 24.
こ の よ う な構成の本実施形態のラ ジアルギヤ ップ電動機 に よれば、 ロ ータ フ レー ム 1 3 の回転と 、 変速機 2 5 の出 力軸 2 5 Aの回転と に よ る 2 系統の回転を得る こ と ができ る。 この場合、 例えば、 ロータ フ レー ム 1 3 の外側にフ ィ ンを設ける と 、 ロータ フ レー ム 1 3 に よ る フ ァ ン機構 と 、 シャ フ ト 1 4 による回転機構と を得る こ と ができ る。  According to the radial gear motor of the present embodiment having such a configuration, the rotation of the rotor frame 13 and the rotation of the output shaft 25 A of the transmission 25 are performed by the rotation 2. The system rotation can be obtained. In this case, for example, if a fin is provided outside the rotor frame 13, a fan mechanism by the rotor frame 13 and a rotation mechanism by the shaft 14 may be obtained. it can.
図 1 6 は、 図 1 の シ ャ フ ト 1 4 の出力軸に、 変速機 2 5 を設けて、 シャ フ ト 1 4 の トルク 上昇を図っ たものである。 こ の よ う な構成の本実施形態のラ ジアルギヤ ップ電動機 によれば、 ロータ フ レーム 1 3 の回転と 、 変速機 2 5 の出 力軸 2 5 Aの回転と に よ る 2 系統の回転を得る こ と ができ る。 この場合、 例えば、 ロ ータ フ レーム 1 3 の外側にフ ィ ンを設ける と 、 ロータ フ レーム 1 3 に よ る高速、 低 トルク の フ ァ ン機構と 、 変速機 2 5 の出力軸 2 5 Aに よ る低速、 高 トルク の回転機構と を得る こ と ができ る。 FIG. 16 shows a case in which a transmission 25 is provided on the output shaft of the shaft 14 in FIG. 1 to increase the torque of the shaft 14. According to the radial gear motor of the present embodiment having such a configuration, two rotations are performed by the rotation of the rotor frame 13 and the rotation of the output shaft 25 A of the transmission 25. Can be obtained. In this case, for example, if a fin is provided outside the rotor frame 13, the high-speed, low-torque fan mechanism by the rotor frame 13 and the output shaft 25 of the transmission 25 A low-speed, high-torque rotation mechanism by A can be obtained.
なお、 本願発明は、 上記図示 し且つ説明 した実施形態に 限定される も のでな く 、 実施段階ではその要旨を逸脱しな い範囲で種々 に変形する こ とが可能である。  The present invention is not limited to the embodiment shown and described above, and can be variously modified in an implementation stage without departing from the gist of the invention.
例えば、 ロータ側の永久磁石ユニ ッ ト に関 し、 周方向及 びアキシャル方向の極数及び極配列は、 ステータ側の極数 等を考慮して適宜選定でき る。  For example, for the permanent magnet unit on the rotor side, the number of poles and pole arrangement in the circumferential and axial directions can be appropriately selected in consideration of the number of poles on the stator side and the like.
同様に、 ステータ側の電磁石ュニ ッ ト に関 し、 周方向及 びアキシャル方向の極数及び極配列は、 ロータ側の極数等 を考慮して適宜選定でき る。  Similarly, with regard to the electromagnet unit on the stator side, the number of poles and pole arrangement in the circumferential and axial directions can be appropriately selected in consideration of the number of poles on the rotor side and the like.
また、 永久磁石ュニ ッ ト及ぴ電磁石ュニ ッ ト は、 各種の 形態及び形状を採用する こ と ができ 、 コイルの結線形態も 本発明の電磁反発力及び吸引力が機能する よ う に適宜選定 でき る ものである。  Further, the permanent magnet unit and the electromagnet unit can adopt various forms and shapes, and the connection form of the coil is adjusted so that the electromagnetic repulsive force and the attractive force of the present invention function. It can be selected as appropriate.
さ ら に、 上記図示 し且つ説明 した実施形態は可能な限 り 適宜組み合わせて実施 して も よ く 、 その場合、 組み合わさ れた効果が得られる。  Furthermore, the illustrated and described embodiments may be combined as appropriate as much as possible, in which case the combined effects are obtained.
さ ら に、 上記各実施形態には種々 の段階の発明が含まれ てお り 、 開示される複数の構成用件における適宜な組み合 わせによ り種々 の発明が抽出され得る。 Furthermore, each of the above-described embodiments includes various stages of the invention, and is appropriately combined with a plurality of disclosed configuration requirements. Thus, various inventions can be extracted.
例えば実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成 要件が省略される こ と で発明が抽出 された場合には、 その 抽出 された発明 を実施する場合には省略部分が周知慣用技 術で適宜補われる ものである。  For example, if an invention is extracted by omitting some of the constituent elements from all the constituent elements described in the embodiment, when implementing the extracted invention, the omitted part is a well-known common technique. It will be supplemented as appropriate.
産業上の利用の可能性 Industrial applicability
以上述べたよ う に、 本発明は、 ステータフ レーム と、 こ のステータ フ レーム に配置された複数の電磁石ュニ ッ 卜 と、  As described above, the present invention relates to a stator frame, and a plurality of electromagnet units disposed on the stator frame.
前記ステータ フ レームの外側を回転する よ う に ラ ジアル ギャ ップを介して設けられたロータフ レーム と、  A rotor frame provided via a radial gap so as to rotate outside the stator frame;
このロータ フ レームに設け られる も のであっ て、 前記電 磁石ュニ ッ ト の磁場中心線と所定角度で交差する磁場中心 線を有する複数の永久磁石ュエツ ト と 、  A plurality of permanent magnet units having a magnetic field center line intersecting the magnetic field center line of the electromagnet unit at a predetermined angle, provided on the rotor frame;
前記電磁石ュニッ ト と前記永久磁石ュニ ッ ト と の相対位 置を検出するセンサュニ ッ ト と、  A sensor unit for detecting a relative position between the electromagnet unit and the permanent magnet unit;
こ のセンサュニッ ト の出力に基づき 、 前記電磁石ュ - ッ ト の磁極と前記永久磁石ュエ ツ ト の磁極と が略対向する位 置から前記永久磁石ュニ ッ トが所定角度に至っ たこ と を検 出 し、 該検出角度か ら所定角度だけ、 前記電磁石ユニ ッ ト の磁極と前記永久磁石ュニ ッ ト の磁極 と が電磁反発する よ う に前記電磁石ュニ ッ ト に励磁電流を供給する駆動ュュッ ト と を具備する ラジアルギャ ップ電動機である。  Based on the output of the sensor unit, it is determined that the permanent magnet unit has reached a predetermined angle from a position where the magnetic pole of the electromagnet unit and the magnetic pole of the permanent magnet unit are substantially opposed to each other. Detection is performed, and an exciting current is supplied to the electromagnet unit so that the magnetic pole of the electromagnet unit and the magnetic pole of the permanent magnet unit repel electromagnetically by a predetermined angle from the detection angle. A radial gap motor comprising: a drive unit;
このよ う に構成したこ と によ り 、 電磁石ユニ ッ ト の磁場 中心線と 永久磁石ュニ ッ ト の磁場中心線と が所定角度で交 差する よ う に、 電磁石ュエ ツ ト及ぴ永久磁石ュニ ッ ト を配 置して、 電磁石ュニ ッ ト の磁極と永久磁石ユニ ッ ト の磁極 と が略対向する位置から前記永久磁石ュニ ッ ト が所定角度 に至 り 、 該角度か ら所定角度だけ電磁石ユニ ッ ト の磁極と 永久磁石ュニ ッ ト の磁極と が電磁反発する よ う に電磁石ュ ニッ トに励磁電流を供給する よ う になる。 With this configuration, the center line of the magnetic field of the electromagnet unit and the center line of the magnetic field of the permanent magnet unit intersect at a predetermined angle. The permanent magnet unit and the permanent magnet unit are arranged so that the magnetic poles of the permanent magnet unit and the permanent magnet unit are substantially opposed to each other. When the unit reaches a predetermined angle, an exciting current is supplied to the electromagnet unit so that the magnetic pole of the electromagnet unit and the magnetic pole of the permanent magnet unit repel electromagnetically by a predetermined angle from the angle. I will do it.
よって、 本発明によれば、 少ない電流で永久磁石ュニ ッ ト及ぴロータ フ レームを回転させる こ と が可能と な り 、 省 エネルギー の観点か ら優れた特性を有する ラ ジアルギヤ ッ プ電動機を提供する こ とができる ものである。  Therefore, according to the present invention, it is possible to rotate the permanent magnet unit and the rotor frame with a small amount of current, and to provide a radial gear motor having excellent characteristics from the viewpoint of energy saving. It can be provided.

Claims

請 求 の 範 囲 The scope of the claims
1. ステータ フ レーム と 、  1. The stator frame and
こ のステータ フ レームに配置された複数の電磁石ュニ ッ 卜 と、  A plurality of electromagnet units arranged in this stator frame;
前記ステータ フ レームの外側を回転する よ う にラジアル ギャ ップを介して設けられたロータ フ レーム と 、  A rotor frame provided through a radial gap so as to rotate outside the stator frame;
この ロータ フ レーム に設け られる も のであっ て、 前記電 磁石ュニ ッ ト の磁場中心線と所定角度で交差する磁場中心 線を有する複数の永久磁石ュニッ ト と、  A plurality of permanent magnet units having a magnetic field center line intersecting at a predetermined angle with a magnetic field center line of the electromagnet unit, provided on the rotor frame;
前記電磁石ュニ ッ ト と前記永久磁石ュニ ッ ト と の相対位 置を検出するセンサュニッ ト と、  A sensor unit for detecting a relative position between the electromagnet unit and the permanent magnet unit;
こ のセンサュニ ッ ト の出力に基づき、 前記電磁石ュュ ッ ト の磁極と前記永久磁石ュニ ッ ト の磁極と が略対向する位 置から前記永久磁石ュニッ トが所定角度に至ったこ と を検 出 し、 該検出角度から所定角度だけ、 前記電磁石ユニ ッ ト の磁極と前記永久磁石ユニ ッ ト の磁極と が電磁反発する よ う に前記電磁石ュ - ッ ト に励磁電流を供給する駆動ュニ ッ 卜 と  Based on the output of the sensor unit, it is detected that the permanent magnet unit has reached a predetermined angle from a position where the magnetic pole of the electromagnet unit and the magnetic pole of the permanent magnet unit are substantially opposed. A drive unit that supplies an exciting current to the electromagnet unit so that the magnetic pole of the electromagnet unit and the magnetic pole of the permanent magnet unit repel electromagnetically by a predetermined angle from the detected angle. And
を具備する ラジアルギャ ップ電動機。  A radial gap motor having:
2 . 前記駆動ユニ ッ ト は、 0 1 1 + 6 1 2 + 0 1 3 = 3 6 0 ° /ロータ極数と したと き、 前記 0 1 1 は前記電磁石 ュニッ ト と 前記永久磁石ュュ ッ ト と が接近 した状態におけ る前記励磁電流の非供給期間、 前記 0 1 2 は前記励磁電流 の供給期間であって、 前記電磁石ュ - ッ ト の磁場と前記永 久磁石ュ - ッ ト の磁場と が反発する よ う に設定されている 、 前記 0 1 3 は前記励磁電流の非供給期間 と なる よ う に、 前 記検出ュニ ッ ト の出力に基づき前記電磁石ュニ ッ ト に励磁 電流を供給する手段を具備する請求項 1 記載のラ ジアルギ ヤ ップ電動機。 2. When the drive unit is set to 0 1 1 + 6 1 2 + 0 1 3 = 360 ° / number of rotor poles, 0 11 is the electromagnet unit and the permanent magnet unit. A period during which the exciting current is not supplied in a state in which the magnets are close to each other, and a reference numeral 112 denotes a period during which the exciting current is supplied. And are set to repel, 2. The apparatus according to claim 1, further comprising: a unit that supplies an exciting current to the electromagnet unit based on an output of the detection unit so that the 013 is a period during which the exciting current is not supplied. 3. Radial gap motor.
3 . 前記駆動ユニ ッ ト は、 0 2 1 + 0 2 2 + 6 2 3 + Θ 2 4 = 3 6 0 ° ノロータ極数と した と き、 前記 0 2 1 は前 記電磁石ュュ ッ ト と 前記永久磁石ュニ ッ ト と が接近した状 態における前記励磁電流の非供給期間、 前記 Θ 2 2 は前記 励磁電流の供給期間であって電磁反発する期間、 前記 0 2 3 は前記励磁電流の非供給期間、 前記 0 2 4 は前記励磁電 流の供給期間であっ て電磁吸引する期間 と なる よ う に、 前 記検出ュ - ッ ト の出力に基づき前記電磁石ュニ ッ ト に励磁 電流を供給する手段を具備する請求項 1 記載のラ ジアルギ ヤ ップ電動機。  3.When the drive unit has the number of 0 2 1 + 0 2 2 + 6 2 3 + Θ 2 4 = 360 ° rotor poles, the 0 2 1 is the electromagnet unit and the The period during which the exciting current is not supplied when the permanent magnet unit is in close proximity, the period 、 22 is the period during which the exciting current is supplied, and the period during which electromagnetic repulsion occurs. The excitation current is supplied to the electromagnet unit on the basis of the output of the detection unit so that the supply period is such that the excitation current is a supply period of the excitation current and is a period of electromagnetic attraction. 2. The radial gap motor according to claim 1, further comprising:
4 . 前記複数の電磁石ユニ ッ ト夫々 は磁極面を有し、 該磁極面はラ ジアル方向を向 く よ う に設定されている請求 項 1記載のラジアルギャ ップ電動機。  4. The radial gap motor according to claim 1, wherein each of the plurality of electromagnet units has a magnetic pole surface, and the magnetic pole surface is set so as to face a radial direction.
5 . 前記複数の電磁石ユニ ッ ト夫々 は、 周方向に沿つ て前記ス テ ータ フ レームに配置される請求項 1 記載のラ ジ アルギャ ップ電動機。  5. The radial gap motor according to claim 1, wherein each of the plurality of electromagnet units is disposed on the stator frame along a circumferential direction.
6 . 前記複数の電磁石ユニ ッ ト夫々 は、 アキシャル方向 に沿って複数の磁極を有する よ う に前記ステータ フ レー ム に配置される請求項 1 記載のラジアルギヤ ップ電動機。  6. The radial gap motor according to claim 1, wherein each of the plurality of electromagnet units is arranged on the stator frame so as to have a plurality of magnetic poles along an axial direction.
7 . 前記複数の電磁石ユニ ッ ト夫々 は、 I 字形状コア 及び U字形状コ アの う ち少な く と も一方と 、 該コ アに巻か れる コイルと を具備する請求項 1 記載のラ ジアルギャ ップ 電動機。 7. Each of the plurality of electromagnet units is wound around at least one of an I-shaped core and a U-shaped core. The radial gap motor according to claim 1, comprising:
8 . 前記 ロ ータ フ レームは、 前記ギャ ッ プを介 して前 記ステータ フ レーム に臨む壁面と 、 該壁面のアキシャル方 向沿って形成 され且つ前記永久磁石ュニ ッ ト を配置する複 数の溝と を有する請求項 1 記載のラ ジアルギャ ップ電動機。  8. The rotor frame has a wall facing the stator frame via the gap, and a plurality of rotor frames formed along the axial direction of the wall and arranging the permanent magnet unit. 2. The radial gap motor according to claim 1, comprising a number of grooves.
9 . 前記複数の永久磁石ュニ ッ ト夫々 は磁極面を有し、 該磁極面はラ ジアル方向を向 く よ う に設定されている請求 項 1 記載のラジアルギヤ ップ電動機。  9. The radial gap motor according to claim 1, wherein each of the plurality of permanent magnet units has a magnetic pole surface, and the magnetic pole surface is set so as to face a radial direction.
1 0 . 前記複数の永久磁石ュュ ッ ト夫々 は、 周方向に 沿って前記ロ ータ フ レームに配置される請求項 1 記載のラ ジアルギャ ッ プ電動機。  10. The radial gap motor according to claim 1, wherein each of the plurality of permanent magnet cutouts is arranged on the rotor frame along a circumferential direction.
1 1 . 前記複数の永久磁石ユニ ッ ト夫々 は、 複数の磁極 を有する よ う に前記ロ ータ フ レーム に配置 される請求項 1 記載のラ ジアルギヤ ップ電動機。  11. The radial gap motor according to claim 1, wherein each of the plurality of permanent magnet units is arranged on the rotor frame so as to have a plurality of magnetic poles.
1 2 . 更に、 前記ロータ フ レーム に連結される シャ フ 卜 と 、  12. Further, a shaft connected to the rotor frame,
このシャ フ ト を支持するベア リ ングと 、  Bearings that support this shaft,
このべァ リ ングが設けられるベース と  The base on which this baling is provided and
を具備する請求項 1記載のラジアルギヤ ップ電動機。  The radial gap motor according to claim 1, comprising:
1 3 . 更に、 前記ロ ータ フ レーム に配置される フ ライ ホイ ールを具備する請求項 1 記載のラ ジアルギャ ップ電動 機。  13. The radial gap motor according to claim 1, further comprising a flywheel arranged on the rotor frame.
1 4 . 更に、 前記ロータ フ レーム と前記シャ フ ト と を 一体及び分離する機構を具備する請求項 1 2 記載のラ ジア ルギャ ップ電動機。 14. The radius according to claim 12, further comprising a mechanism for integrating and separating said rotor frame and said shaft. Leg gap motor.
1 5 . 更に、 前記シャ フ ト の回転を変速する変速ギヤ を具備する請求項 1 4記載のラジアルギャ ップ電動機。  15. The radial gap motor according to claim 14, further comprising: a shift gear that shifts the rotation of the shaft.
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