JPH04229059A - 回転子が磁極を備えたトルクモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、トルクモータに関す
る。トルクモータは、周知のように、小さな角移動で大
きなトルクを出せるようになっている。

【０００２】

【従来の技術】この種のモータでは、固定子は、一以上
の導線を複数回巻いた強磁性材料（例えば軟鉄）で構成
され、通常は方形の断面形状をした環状体からなる。

【０００３】回転子は、この環状体の内側で、回転自在
に、中央に設けた永久磁石からなる。

【０００４】この固定子巻線に適切に通電することによ
り、回転子は、小さい角度で、例えば９０°又は１２０
°で角移動を行わせられる。

【０００５】トルクモータが発生する大きなトルクと、
これによりもたらされる小さな運動とにより、トルクモ
ータは、中間歯車を設けることなく負荷（例えばバタフ
ライ弁）を直接操作出来る。

【０００６】公知のトルクモータは、このように構成さ
れているため、永久磁石と、この永久磁石に近接した環
状体の内側における巻線の部分だけとの間での電磁相互
作用を用いている。

【０００７】巻線の残りの部分の唯一の目的は、回路を
電気的に閉じる、つまり電流を通すことにある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このため、電流が流れ
る、環状体の外側、下側及び上側にある巻線の部分は、
何らの有効な仕事もすることなくジユール効果によりエ
ネルギを浪費している。

【０００９】この発明の目的は、巻線のこれらの部分に
も、永久磁石の運動を生じさせる力の発生に寄与させる
ことにある。

【００１０】もう１つの目的は、巻数が同じでも大きな
トルクが出せるようにすることにより、モータの性能を
向上させることにある。

【００１１】

【問題点を解決するための手段】これらの目的、及び以
下の説明から明らかとなる他の目的は、強磁性材料で形
成した磁極部材を、環状体の少なくとも一部を囲むよう
に、１個またはそれ以上の永久磁石の両極にとりつけた
、上述したタイプの本願発明によるトルクモータにより
達成される。

【００１２】

【作用】これらの磁極部材により、永久磁石の極から出
る磁束は、巻線全体と鎖交することになり、巻線の各部
分に作用する力の合計である総合力を発生する。

【００１３】

【実施例】本願発明について、添付図面に示した非限定
的な実施例を参照しながら行う説明によりさらに明らか
にする。

【００１４】図１に示すように、トルクモータは、強磁
性材料（好ましくは軟鉄）で出来た環状体１からなり、
この環状体の周りに、導線からなる巻線２が何回も巻か
れている。

【００１５】環状体の内側には、符号３で示す箇所で、
回転子が回転自在に設けられており、この回転子は、環
状体の内径よりも若干短い長さをした永久磁石４で形成
される。

【００１６】この永久磁石が作りだす磁束Ｆが、巻線２
の内側部分６を通る電流と互いに作用しあって、永久磁
石を動かすことの出来る力７を生み出す。

【００１７】巻線の水平方向部分（モータの軸線が垂直
である場合）は、何の力も生じさせない。これは、水平
方向部分を通る電流と、永久磁石が作りだす磁束とが、
互いに平行なためである。巻線の内側部分６とは反対側
の部分、即ち巻線の外側部分もまた、永久磁石を動かす
力には何ら寄与しない。

【００１８】図２及び図３に示すように、本願発明の回
転子４の両端９には、強磁性材料で好ましくは形成され
た環状突起１０，１０’の形をした２個の磁極部材が設
けられる。これら磁極部材は、公知の固定手段、例えば
ねじ１１等により回転子に固定される。

【００１９】環状突起１０，　　１０’には、穴１２が
開いていて、この穴は、環状突起と、環状体に巻いた巻
線との間の間隙が、相互接触を避けつつ出来るだけ小さ
くなるように、環状体とこの断面方向においてほぼ接合
しあった状態に形成される。

【００２０】基本的には、これら磁極部材により、環状
体とその巻線とによって形成される固定子とを取り囲む
。

【００２１】こうすると、永久磁石４と、環状突起１０
，　　１０’とにより、巻線全体と鎖交する磁束Ｆを生
じさせる。

【００２２】装置の構造を簡単にするためには、環状体
を２個のハーフリング（半環状体）１３，１４’で形成
し、これらに巻線を何回も巻きつける。

【００２３】ついで、２個の磁極部材１０，　　１０’
を２個のハーフリング１３，１４’を囲むように取り付
け、これらハーフリングを、完全なリングとなるように
結合して、公知のねじ１５により互いに固定する。

【００２４】ついで、永久磁石４を、環状体１の中に入
れ、磁極部材１０，　　１０’を、回転子（永久磁石）
の両端９，９’にねじ１１により固定する。

【００２５】環状突起は、永久磁石に、他の方法例えば
糊づけ、はめ込み（ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ　　　　　　ｆ
ｉｔ）により固定してもよい。

【００２６】さらに、磁極部材１０，　　１０’は、環
状体とその巻線とを完全に取り囲む物でなくてもよく、
即ち、閉じた磁極部材の代りに、開いた、即ち開放した
磁極部材を設けてもよい。

【００２７】幾つかの点で、上述した実施例よりも好ま
しい実施例を、図４に断面図で概略的に示してある。図
４では、同一の又は対応する部材を、同じ符号で示して
ある。この実施例では、環状体は、連続した形状をして
いる（即ち、先に述べた実施例のように、２個のハーフ
リング１３，１４’で構成してはいない）。この実施例
は、次のような利点を備えている。ａ）必要な適正接合
を得るのに、ハーフリングの相互の接合面を重ねる必要
がない。ｂ）２以上の固定子巻線を、同一の連続式巻付
機で形成出来る。ｃ）磁極部材１０Ａ，　　１０’Ａ（
この場合、図に示すように一側が開放している）が、１
またはそれ以上の固定子巻線２Ａから絶縁物を擦り落と
す恐れを生ずることなく、回転子磁石に取り付けること
ができる。ｄ）環状体１Ａの一面を、放熱部材Ｚと接触
するように設けることにより、巻線により生ずる熱を放
熱出来る。

【００２８】この実施例では、放熱部材Ｚと接触してい
る側の巻線より発生するトルク効果は、失われるが、こ
の損失は、方形の断面において側面Ｂよりも側面Ａがか
なり長さが短い環状体１Ａを用いることにより制限出来
る。

【００２９】このトルクモータにはセンサを設けて、固
定即ちゼロ位置に対するモータの位置を検出出来るよう
にし、このセンサによって得られモータの動作をを制御
する制御ユニツト（公知のタイプのもの）に送られるデ
ータによりモータを制御することが可能である。

【００３０】好ましくは、公知のタイプのホール効果型
トランジスタ１６，１６Ａをトルクモータに取り付ける
。このトランジスタは、永久磁石によってもたらされる
磁界の磁力線の方向に応じて、即ち、永久磁石４又は４
Ａが、適切に選択されたゼロ位置に対して占める位置に
応じて、アナログ信号を発生する。アナログ信号は、図
２に示す通常の電気接続部材３５を介して公知の制御ユ
ニツト（図示せず）、好ましくはマイクロプロセツサに
送られ、マイクロプロセツサは、入力したアナログ信号
と公知の比較アルゴリズムとに基づいて、トルクモータ
内での回転子の位置を計算して、公知の方法でトルクモ
ータを操作する。

【００３１】このため、トランジスタ１６，１６Ａは、
永久磁石の一面４０，４０Ａと対応する、永久磁石の直
径方向面における固定位置（例えば、放熱部材Ｚに形成
した受部３８，３８Ａ）に設ける。

【００３２】こうすることにより、トルクモータの永久
磁石をトランジスタの励磁器（ｅｘｃｉｔｅｒ）として
用いるので、極めて経済的な位置センサが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】公知のトルクモータの概略平面図である。

【図２】本願発明のトルクモータの平面図である。

【図３】図２の線３−３における本願発明のトルクモー
タの部分断面図である。

【図４】変形実施例における直径方向断面図である。

【符号の説明】

符号１　　　　環状体（固定子） 符号２　　　　巻線 符号４　　　　回転子 符号１０　　　　磁極部材

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　導電巻線（２）を巻いた強磁性材料か
   らなる環状体（１）で形成した固定子と、この固定子の
   内側に設けられ回転自在な少なくとも１個の永久磁石で
   形成した回転子（４）とからなり、強磁性材料からなる
   磁極部材（１０，１０’；　　１０Ａ，１０’Ａ）を、
   固定子（１，１Ａ）の少なくとも一部を囲むように、回
   転子の両端に設けることを特徴とするトルクモータ。
2. 【請求項２】　　請求項１の記載において、前記磁極部
   材（１０，　　１０’）が、前記固定子の断面輪郭と整
   合した穴を有する部材からなり、前記回転子は、これら
   磁極部材と共に回転自在であることを特徴とするトルク
   モータ。
3. 【請求項３】　　請求項１又は２の記載において、前記
   磁極部材（１０，　　１０’；　　１０Ａ，１０’Ａ’
   ）は、前記回転子とは別体であり、公知の手段（１１）
   により回転子に結合される部品からなることを特徴とす
   るトルクモータ。
4. 【請求項４】　　請求項１ないしは３のいずれかの記載
   において、前記固定子（１）は、公知の手段により互い
   に結合された２個の別体の半環状体（１３及び１４）か
   らなり、又は一体部品（１Ａ）として形成されることを
   特徴とするトルクモータ。
5. 【請求項５】　　請求項１の記載において、前記磁極部
   材は、断面図で見ると、閉じた環状体（１０，　　１０
   ’）又は一部が開いた環状体（１０Ａ，　　１０’Ａ）
   のいずれかの形をしていることを特徴とするトルクモー
   タ。
6. 【請求項６】　　前記請求項１の記載において、前記磁
   極部材（１０Ａ，　　１０’Ａ）は、前記固定子の巻線
   の一側部がフリーになっていて、この部分に、放熱部材
   （Ｚ）が設けられることを特徴とするトルクモータ。
7. 【請求項７】　　請求項１の記載において、固定又はゼ
   ロ位置に対する前記回転子の位置を検出するように設け
   たセンサ機構（１６；１６Ａ’）を備え、このセンサ機
   構により出され、モータの動作を制御する公知の制御部
   材に供給されたデータに基づいて作動することを特徴と
   するトルクモータ。
8. 【請求項８】　　請求項７の記載において前記センサ機
   構は、前記回転子（４，４’）の一面（４０；４０’）
   と対応して、回転子の直径方向面における固定位置に設
   けられたホール効果トランジスタであることを特徴とす
   るトルクモータ。