JPH0574189U - 可変空隙形モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 ロータ１１として円錐形状のものを使用す
る。ロータ１１が電磁石２で吸引された姿勢で稜線１１
ａが電磁石２の上面と平行となる傾斜とする。ロータ１
１とライニング９を線接触させて摩擦力を高める。ロー
タ１１と電磁石２との間隔を均一化・縮小化する。扇形
状の６個の磁石片１２をフレーム３および電磁石２間に
介装する。各磁石片１２の極性を対応する電磁石２と同
極性とし、磁石片１２の磁束が電磁石２の磁束を弱める
ことを回避する。 【効果】 ロータ１１およびライニング９間のすべりを
生じにくくなり、ロータ１１および電磁石２間の吸引力
が増大するので、回転速度や回転トルク、静止トルクが
向上する。電磁石２および磁石片１２の磁束利用効率が
向上する。高い静止トルクを得るために磁石片１２とし
て強い磁石を使用できる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、ロータにこま擦り回転を行わせて回転力を得る可変空隙形モータ に関し、特にロータ（回転子）とステータ（固定子）の間の摩擦力を高めると共 に、電磁石の磁束の利用効率を向上させたものに係る。

【０００２】

【従来の技術】

一般に、低速・高トルクを得る用途に使用されるモータの１つに可変空隙形モ ータがある。従来のこの種のモータを図２に示す。ステータ１は、たとえば６個 の電磁石２をフレーム３に環状に配置してなる（図３参照）。この電磁石２は、 扇形の鉄心４に巻線５を巻回して構成される。円板状のロータ６は、ユニバーサ ルジョイント７を介してシャフト８に支持されている。一方、フレーム３の上端 縁部には、ライニング９が環状に形成されている。電磁石２を順に励磁させるこ とにより、ロータ６にこま擦り回転を行わせる。

【０００３】 図３は電磁石２の励磁についての説明図である。図（ａ）に示すように各電磁 石２について符号＃１〜＃６を付すると、図（ｂ）に示すように各電磁石＃１〜 ＃６には方形波電流が所定のタイミングで印加される。これによりロータは、図 （ａ）でみると左回りに回転力が印加されてこま擦り回転を行う。

【０００４】 図２に戻ってこま擦り回転について説明すると、ロータ６はライニング９に接 触しながらロータ６の軸心を中心として自転を行うと共に、シャフト８の軸心を 中心として公転を行う。このときロータ６とライニング９には径差があるので、 ロータ６が公転するに従ってシャフト８が公転方向と逆方向に回転する。これに より低速・高トルクの回転力が得られる。

【０００５】 また、上記の構成では、静止トルクを得るために電磁石２を励磁し続けなけれ ばならない不都合があるため、図４に示すように、ステータ１にリング状の永久 磁石１０を貼付し、この上に電磁石２を固定するモータが提案されている。この モータによれば、電磁石２を励磁しなくとも、永久磁石１０の磁力により静止ト ルクを得ることができる。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら従来の可変空隙形モータは、次のような問題点があった。

【０００７】 （１）ロータ６とライニング９との接触が点接触であるため、両者の接触部にお いて十分な摩擦力を得られず、速度やトルクを上げるとすべりを生じる。

【０００８】 （２）ロータ６が円形の平板であるため、ロータ６と電磁石２との間隔がロータ ６の中心に向かう程に大きくなり、電磁石２の磁束を有効に利用することができ ない。

【０００９】 （３）６個の電磁石２のうち３個は、永久磁石１０と逆極性に動作するため、発 生した磁束が永久磁石１０の磁束により弱められることとなり、電磁石２の磁束 の利用効率が阻害される。

【００１０】 この考案は、これらの問題点に鑑み、ロータにこま擦り回転を行わせて回転力 を得る可変空隙形モータにおいて、ロータおよびステータ間の摩擦力を高めると 共に、電磁石による磁束の利用効率を向上させることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

この考案は、極性が交互に並ぶように複数の電磁石が環状に設置されたステー タと、このステータの軸心を公転中心としてこま擦り回転自在のロータとを備え 、各電磁石の吸引力によりロータにこま擦り回転を行わせてロータとステータと の径差により回転力を得るモータであって、電磁石の非駆動時にロータをこま擦 り回転の際の姿勢に吸引保持する永久磁石を電磁石に重畳して装着した可変空隙 形モータにおいて、次の手段を講じたものである。

【００１２】 （１）ロータは円錐形状をとるものとする。この円錐形状の錐面は、次の条件を 満たすような傾斜とする。すなわち、こま擦り回転の際の姿勢をロータがとると きに、ステータに対する錐面の最近接部が、ステータの軸心とほぼ垂直になる傾 斜とする。

【００１３】 （２）永久磁石は、各電磁石に対応した複数の磁石片からなるものとする。さら に各磁石片は、各電磁石の極性と同極性を有するものとする。

【００１４】

【作用】

この考案によれば、ロータが所定傾斜の錐面を有する円錐形状であるため、ロ ータとライニングの接触が線接触となり、安定した摩擦力を得ることができる。 しかもロータとステータとの間隔が一定となり、従来の構造のように中心に向か うに従って間隔が大きくなるようなことがなくなるので、電磁石およびロータの 間隔の均一化・縮小化が可能となり、吸引力の向上につながる。

【００１５】 また静止トルク発生用の永久磁石として、各電磁石の極性と同極性の磁石片を 各電磁石に重畳して備えている。すなわち発生する磁束が対応する電磁石の磁束 と一致する位置に各磁石片を装着している。このため各電磁石の駆動時において 、磁石片の磁束は常に電磁石の磁束を強める方向に働くこととなる。

【００１６】

【実施例】

以下、図面を用いてこの考案の実施例を説明する。

【００１７】 図１は、この考案の一実施例に係る可変空隙形モータの概要を示す。図におい て、従来と同一あるいは相当する部分には同じ符号を付して説明を省略する。こ の実施例ではロータとして、円板状のロータ６の代わりに、中がくり抜かれた円 錐形状のロータ１１を使用する。このロータ１１は、次の条件を満たすものとす る。すなわち、図に示すように電磁石２で吸引された姿勢をとるとき、ロータ１ １を真横から見た稜線１１ａが電磁石２の上面と平行となるように、ロータ１１ の錐面の傾斜が設定される。これによりロータ１１とライニング９が線接触によ り接触するので、摩擦力が安定して両者間ですべりを生じにくくなる。またロー タ１１と電磁石２との間隔がロータ１１の半径方向について均一となるので、両 者の間隔を従来に比べて小さく設定でき、これにより吸引力の増大を図れる。こ れらの点から回転速度や回転トルク、静止トルクを向上することができる。

【００１８】 また静止トルク発生用の永久磁石として、リング状の永久磁石１０に代わりに 、複数の磁石片１２を使用する。つまり、鉄心４と同様の扇形状の６個の磁石片 １２を環状にフレーム３上に貼着し、各磁石片１２上に電磁石２を固着する。こ の実施例では各電磁石２の駆動電圧として図３（ｂ）に示す電圧パターンを採用 する。したがって各電磁石２の極性はそれぞれ１つに定まる。各磁石片１２は、 対応する電磁石２の極性と同一極性となるように配置される。このことにより各 電磁石２の駆動時において、電磁石２が発生する磁束と磁石片１２の磁束とは常 に同じ方向となり、磁石片１２の磁束が電磁石２の磁束を強める方向に働くこと となる。したがって磁石片１２として強い磁石を使用し、高い静止トルクを得る ことができる。

【００１９】

【考案の効果】

以上説明したように、この考案によれば、ロータとステータの接触が線接触と なって摩擦力が高まり両者間のすべりを生じにくくなるため、回転速度・回転ト ルクが増大する利点がある。またロータおよびステータの間隔がロータ半径方向 について一定となるので、電磁石およびロータの間隔を均一化・縮小化でき、磁 束を利用度を高めて吸引力向上を実現できる利点がある。

【００２０】 また静止トルク発生用の永久磁石が電磁石の磁束を弱めることがなく、常に電 磁石の磁束を強める方向に働くので、磁束の利用効率の面で有利である。しかも 強い永久磁石を使用しても支障がなくなるので、高い静止トルクを得ることが可 能となる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の一実施例に係る可変空隙形モータの
概要を示す縦断面図。

【図２】従来の可変空隙形モータの１例を示す説明図。

【図３】図２のモータにおける電磁石の励磁についての
説明図。

【図４】従来の可変空隙形モータの１例を示す説明図。

【符号の説明】

１…ステータ ２…電磁石 ３…フレーム ９…ライニング １１…円錐形状のロータ １２…磁石片

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 極性が交互に並ぶように複数の電磁石が
   環状に設置されたステータと、このステータの軸心を公
   転中心としてこま擦り回転自在のロータとを備え、各電
   磁石の吸引力によりロータにこま擦り回転を行わせてロ
   ータとステータとの径差により回転力を得るモータであ
   って、前記電磁石の非駆動時にロータをこま擦り回転の
   際の姿勢に吸引保持する永久磁石を電磁石に重畳して装
   着した可変空隙形モータにおいて、 前記ロータは円錐形状をとるものとし、この円錐形状の
   錐面はロータが前記姿勢をとるときにステータに対する
   最近接部がステータの軸心とほぼ垂直になる傾斜とし、 前記永久磁石は各電磁石に対応した複数の磁石片からな
   るものとし、各磁石片は各電磁石の極性と同極性を有す
   るものとしたことを特徴とする可変空隙形モータ。