JPH087839Y2 - 可変空隙モータ装置 - Google Patents
可変空隙モータ装置Info
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- JPH087839Y2 JPH087839Y2 JP1987146471U JP14647187U JPH087839Y2 JP H087839 Y2 JPH087839 Y2 JP H087839Y2 JP 1987146471 U JP1987146471 U JP 1987146471U JP 14647187 U JP14647187 U JP 14647187U JP H087839 Y2 JPH087839 Y2 JP H087839Y2
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- Japan
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- rotor
- coil
- excitation
- stator
- air gap
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Links
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- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 7
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 claims description 5
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
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- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
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Landscapes
- Control Of Linear Motors (AREA)
- Linear Motors (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本考案は可変空隙モータ装置に関し、効率良く低速・
高トルク出力が得られるよう企図したものである。
高トルク出力が得られるよう企図したものである。
B.考案の概要 本考案は、可変空隙モータのロータの公転位置を検出
し、各公転位置で最大のトルクが得られるようにステー
タのコイルを励磁することにより、ロータをコイル励磁
位置に常に同期させて「すべり」なく回転させる可変空
隙モータ装置である。
し、各公転位置で最大のトルクが得られるようにステー
タのコイルを励磁することにより、ロータをコイル励磁
位置に常に同期させて「すべり」なく回転させる可変空
隙モータ装置である。
C.従来の技術 近年、ロボットが普及している。ロボットは、人間の
腕や手の動作と同程度に複雑で且つ精度良く動くことが
要求される。このようなロボット等の駆動装置として
は、低速・高トルク出力が得られるものが用いられる。
腕や手の動作と同程度に複雑で且つ精度良く動くことが
要求される。このようなロボット等の駆動装置として
は、低速・高トルク出力が得られるものが用いられる。
現在、低速・高トルク出力を得る装置としては、通常
のモータと減速ギヤとを組み合せたギアモータ駆動装置
がある。しかし、このギアモータ駆動装置では、モータ
とギアを組み合せるため小型化が難かしく、また減速ギ
ヤのバックラッシュがあるため精度向上に限界がある。
のモータと減速ギヤとを組み合せたギアモータ駆動装置
がある。しかし、このギアモータ駆動装置では、モータ
とギアを組み合せるため小型化が難かしく、また減速ギ
ヤのバックラッシュがあるため精度向上に限界がある。
低速・高トルク出力を得る他の装置としては、かって
開発された可変空隙モータがある。現在普通に用いられ
ているモータは、ロータとステータとの間隙は一定な固
定空隙型であり、磁界中に位置するロータコイルに電流
を流してフレミングの左手の法則により発生する電磁力
を回転力として出力するものである。これに対し、詳細
は後述するが、可変空隙モータでは、ロータがステータ
の内周面に沿いころがって公転しつつロータ自体は公転
方向とは逆方向にゆっくりと自転するためロータ−ステ
ータ間隙は変化していき、しかもその回転力は、ステー
タのコイルが電磁石となって、磁性材料で形成したロー
タを吸引することにより発生する。
開発された可変空隙モータがある。現在普通に用いられ
ているモータは、ロータとステータとの間隙は一定な固
定空隙型であり、磁界中に位置するロータコイルに電流
を流してフレミングの左手の法則により発生する電磁力
を回転力として出力するものである。これに対し、詳細
は後述するが、可変空隙モータでは、ロータがステータ
の内周面に沿いころがって公転しつつロータ自体は公転
方向とは逆方向にゆっくりと自転するためロータ−ステ
ータ間隙は変化していき、しかもその回転力は、ステー
タのコイルが電磁石となって、磁性材料で形成したロー
タを吸引することにより発生する。
ここで可変空隙ロータを図面を参照しつつ説明する。
第５図に示すようにステータ１内には磁性材で形成した
ロータ２が配置されている。ロータ２の両端は特殊な軸
受で支持されており、ロータ２がステータ１の内周面上
を矢印Ｉ方向にころがって自転することにより矢印II方
向に公転できるようにしている。ステータ１には６組の
コイルC1，C2，C3，C4，C5，C6が備えられており、これ
らコイルC1，C2，C3，C4，C5，C6はダイオードD1，D2，
D3，D4，D5，D6を介して三相商用電源に接続されてい
る。そこで第６図のt0の位相のときには電流はコイル
C6，C1，C2に流れコイルC3，C4，C5には流れない。この
ためロータ２は電磁力によりステータ１のうちコイル
C6，C1，C2側に吸引される。このような吸引状態が時間
とともに回転するので回転吸引力が得られ、その同期速
度は三相２極巻線と同じである。かくてロータ２は矢印
II方向に公転しつつ公転方向と逆方向に自転する。この
場合、ステータ１の内径とロータ２の径の差が小さいほ
ど、ロータ２の自転速度が小さくなり、公転速度に対す
る自転速度の比（減速比）は大きな値が得られる。
第５図に示すようにステータ１内には磁性材で形成した
ロータ２が配置されている。ロータ２の両端は特殊な軸
受で支持されており、ロータ２がステータ１の内周面上
を矢印Ｉ方向にころがって自転することにより矢印II方
向に公転できるようにしている。ステータ１には６組の
コイルC1，C2，C3，C4，C5，C6が備えられており、これ
らコイルC1，C2，C3，C4，C5，C6はダイオードD1，D2，
D3，D4，D5，D6を介して三相商用電源に接続されてい
る。そこで第６図のt0の位相のときには電流はコイル
C6，C1，C2に流れコイルC3，C4，C5には流れない。この
ためロータ２は電磁力によりステータ１のうちコイル
C6，C1，C2側に吸引される。このような吸引状態が時間
とともに回転するので回転吸引力が得られ、その同期速
度は三相２極巻線と同じである。かくてロータ２は矢印
II方向に公転しつつ公転方向と逆方向に自転する。この
場合、ステータ１の内径とロータ２の径の差が小さいほ
ど、ロータ２の自転速度が小さくなり、公転速度に対す
る自転速度の比（減速比）は大きな値が得られる。
次に、このような可変空隙モータの各種特性を説明す
る。
る。
可変空隙モータのサイクロ運動について： 第７図に概略図で示すように、ロータ２（その半径
ｒ）がステータ１（その半径Ｒ）に添って動くとき、ロ
ータ２の中心の軌跡は半径が（Ｒ−ｒ）でステータ１と
同心の円となる。ロータ２がｎ回転だけ自転すると、ロ
ータ２、ステータ１間のすべりが無いとすると、ロータ
２の中心は２πｒ・ｎだけ動く。またｍ回転だけ公転し
たときのロータ２の中心の移動距離は２π（Ｒ−ｒ）・
ｍである。両者は等しいから、 ２πrn＝２π（Ｒ−ｒ）ｍ …（１） となる。故に公転と自転の速度比は次のようになる。
ｒ）がステータ１（その半径Ｒ）に添って動くとき、ロ
ータ２の中心の軌跡は半径が（Ｒ−ｒ）でステータ１と
同心の円となる。ロータ２がｎ回転だけ自転すると、ロ
ータ２、ステータ１間のすべりが無いとすると、ロータ
２の中心は２πｒ・ｎだけ動く。またｍ回転だけ公転し
たときのロータ２の中心の移動距離は２π（Ｒ−ｒ）・
ｍである。両者は等しいから、 ２πrn＝２π（Ｒ−ｒ）ｍ …（１） となる。故に公転と自転の速度比は次のようになる。
公転力T1と自転力T2の関係は仕事率Ｐが一定であるか
ら、 となる。
ら、 となる。
可変空隙モータのトルクについて： 第８図のロータ位置において、磁極P1を励磁した時に
発生するトルクを計算する。第９図は動きを判り易くす
るために角度αを大きくして描いたものである。第９図
において歯とロータ間に力Ｆが働いているとすると、ロ
ータに働く接線力Frは、同図の三角形の相似の関係から
次式となる。
発生するトルクを計算する。第９図は動きを判り易くす
るために角度αを大きくして描いたものである。第９図
において歯とロータ間に力Ｆが働いているとすると、ロ
ータに働く接線力Frは、同図の三角形の相似の関係から
次式となる。
Ｆは次式となる。
ｌは第９図より （５），（６）式を（４）式に代入し 自転力トルクT2は となる。
磁束密度を基準にしてトルクを表わすと次のようにな
る。自転力T2＝ｒ・Frであり、（４），（５）式を代入
することにより、 公転力T1は上式と（３）より となる。
る。自転力T2＝ｒ・Frであり、（４），（５）式を代入
することにより、 公転力T1は上式と（３）より となる。
上に述べたことから、可変空隙モータのトルクは、極
めて大きいことがわかる。
めて大きいことがわかる。
D.考案が解決しようとする問題点 ところで従来の可変空隙モータでは、三相商用電源に
よる回転磁界を利用して駆動しているため、ロータ２は
スリップしながら回転する。このようなスリップが生ず
ると、回転位置精度を向上することが難かしく、また、
トルク特性は第10図に示すように回転とともに減少し高
トルク特性という長所を削減してしまう。更にスリップ
により騒音が大きくなる。
よる回転磁界を利用して駆動しているため、ロータ２は
スリップしながら回転する。このようなスリップが生ず
ると、回転位置精度を向上することが難かしく、また、
トルク特性は第10図に示すように回転とともに減少し高
トルク特性という長所を削減してしまう。更にスリップ
により騒音が大きくなる。
本考案は、上記従来技術に鑑み、可変空隙モータを、
すべりが無くて出力トルクの効率が良くしかも精度良く
運転することのできる可変空隙モータ装置を提供するも
のである。
すべりが無くて出力トルクの効率が良くしかも精度良く
運転することのできる可変空隙モータ装置を提供するも
のである。
E.問題点を解決するための手段 上記問題点を解決する本考案の構成は、 通電することにより電磁吸引力を発生する独立したコ
イルが周方向に亘り多数設置されたステータ内に、磁性
材で形成されておりステータの内周面上をころがって自
転することによりステータの周方向に沿い自転とは逆方
向に公転するロータを配した可変空隙モータと、 可変空隙モータのロータの公転位置を検出して公転位
置信号を出力する位置検出器と、 ステータのコイルによるロータの電磁吸引が最大とな
るように、ロータがステータに接している接触点からロ
ータの公転方向に沿う複数本のコイルを励磁し且つ各コ
イルの励磁力は前記接触点から公転方向に進むにつれて
段階状に増加した後に段階状に減少するコイル励磁パタ
ーンが、それぞれロータの各公転位置に対応してあらか
じめ記憶されており、前記公転位置信号が入力されると
そのときのロータ公転位置に応じたコイル励磁パターン
で特定されるコイル及び各コイルの励磁値を情報として
含む励磁指令を出力するメモリ装置と、 メモリ装置から入力される励磁指令の励磁値に、外部
から入力されるトルク指令を乗算し、乗算して得た乗算
励磁値と励磁すべき特定のコイルとを情報として含む乗
算励磁指令を出力する乗算器と、 乗算器から入力される乗算励磁指令で示されるステー
タの特定のコイルを個別にそれぞれ乗算励磁値に応じて
励磁するよう通電制御するドライバ回路と、 を有することを特徴とする。
イルが周方向に亘り多数設置されたステータ内に、磁性
材で形成されておりステータの内周面上をころがって自
転することによりステータの周方向に沿い自転とは逆方
向に公転するロータを配した可変空隙モータと、 可変空隙モータのロータの公転位置を検出して公転位
置信号を出力する位置検出器と、 ステータのコイルによるロータの電磁吸引が最大とな
るように、ロータがステータに接している接触点からロ
ータの公転方向に沿う複数本のコイルを励磁し且つ各コ
イルの励磁力は前記接触点から公転方向に進むにつれて
段階状に増加した後に段階状に減少するコイル励磁パタ
ーンが、それぞれロータの各公転位置に対応してあらか
じめ記憶されており、前記公転位置信号が入力されると
そのときのロータ公転位置に応じたコイル励磁パターン
で特定されるコイル及び各コイルの励磁値を情報として
含む励磁指令を出力するメモリ装置と、 メモリ装置から入力される励磁指令の励磁値に、外部
から入力されるトルク指令を乗算し、乗算して得た乗算
励磁値と励磁すべき特定のコイルとを情報として含む乗
算励磁指令を出力する乗算器と、 乗算器から入力される乗算励磁指令で示されるステー
タの特定のコイルを個別にそれぞれ乗算励磁値に応じて
励磁するよう通電制御するドライバ回路と、 を有することを特徴とする。
F.実施例 以下に本考案の実施例を図面に基づき詳細に説明す
る。
る。
第１図は実施例に用いる可変空隙モータ10であり、ス
テータ11内に磁性材で形成したロータ12が配置されてい
る。ステータ11内には多数のコイルC0，C1，C2，C3，
C4，…Cn-1，Cnが設置されており、各コイルC0〜Cnには
独立して電流が流される。各コイルC0〜Cnを通電すると
磁極P0，P1，P2，P3，…Pn-1，Pnが磁化されロータ12を
吸引する。励磁されている磁極が順次反時計方向にずれ
ていくと、ロータ12は矢印Ｉ方向に自転しつつ矢印II方
向に公転していく。この可変空隙ロータ10ではロータ12
の自転力を外部出力として取り出し負荷に作用させる。
テータ11内に磁性材で形成したロータ12が配置されてい
る。ステータ11内には多数のコイルC0，C1，C2，C3，
C4，…Cn-1，Cnが設置されており、各コイルC0〜Cnには
独立して電流が流される。各コイルC0〜Cnを通電すると
磁極P0，P1，P2，P3，…Pn-1，Pnが磁化されロータ12を
吸引する。励磁されている磁極が順次反時計方向にずれ
ていくと、ロータ12は矢印Ｉ方向に自転しつつ矢印II方
向に公転していく。この可変空隙ロータ10ではロータ12
の自転力を外部出力として取り出し負荷に作用させる。
第２図は、前述した可変空隙モータ10を用いた第１の
実施例を示す。同図において、位置検出器20は、レゾル
バ等により形成されており、可変空隙モータ10のロータ
12の公転位置を検出してその検出値である公転位置信号
ａを出力する。メモリ装置30はメモリ（ROM）31とアド
レス変換器32とで構成されている。メモリ31には、ロー
タ12の公転位置ごとに、その公転位置においてロータ12
を電磁吸引するのが最大になるようにするために通電す
る特定のコイル及び各コイルに流す電流値の比がコイル
励磁パターンとして記憶されている。例えば第１図に示
す公転位置、即ちロータ12が磁極P0に接しているときに
は、コイルC0，C1，C2，C3，C4，C5に通電し他のコイル
には電流を流さず、しかもコイルC0，C1，C2，C3，C4，
C5に流す電流値の比はC0：C1：C2：C3：C4：C5＝0.2:0.
4:0.8:1.0:0.4:0.2としている。ロータ12の公転位置が
ずれたときにも同様な励磁パターンが記憶されている。
つまりロータ12が接触している磁極から公転方向前方に
沿い６つのコイルのみに通電をし、各コイルの電流値の
比は、接触した磁極に近い方から順に0.2:0.4:0.8:1.0:
0.4:0.2となるようにしている。一方、アドレス変換器3
2は、公転位置信号ａをアドレス変換しこの公転位置の
コイル励磁パターンを記憶しているメモリ31上のアドレ
スを示すリードアドレスｂを出力する。メモリ31はリー
ドアドレスｂが入力されるとリードアドレスｂで示すア
ドレスの励磁パターンを読み出して励磁指令ｄを出力す
る。よって励磁指令ｄは、励磁すべき特定のコイルを示
す特定コイル情報d1（第１図の公転位置ではコイルC0，
C1，C2，C3，C4，C5）と各コイルの電流値の比を示す電
流値比情報d2（この実施例ではC0：C1：C2：C3：C4：C5
＝0.2:0.4:0.8:1.0:0.4:0.2）を有することとなる。
実施例を示す。同図において、位置検出器20は、レゾル
バ等により形成されており、可変空隙モータ10のロータ
12の公転位置を検出してその検出値である公転位置信号
ａを出力する。メモリ装置30はメモリ（ROM）31とアド
レス変換器32とで構成されている。メモリ31には、ロー
タ12の公転位置ごとに、その公転位置においてロータ12
を電磁吸引するのが最大になるようにするために通電す
る特定のコイル及び各コイルに流す電流値の比がコイル
励磁パターンとして記憶されている。例えば第１図に示
す公転位置、即ちロータ12が磁極P0に接しているときに
は、コイルC0，C1，C2，C3，C4，C5に通電し他のコイル
には電流を流さず、しかもコイルC0，C1，C2，C3，C4，
C5に流す電流値の比はC0：C1：C2：C3：C4：C5＝0.2:0.
4:0.8:1.0:0.4:0.2としている。ロータ12の公転位置が
ずれたときにも同様な励磁パターンが記憶されている。
つまりロータ12が接触している磁極から公転方向前方に
沿い６つのコイルのみに通電をし、各コイルの電流値の
比は、接触した磁極に近い方から順に0.2:0.4:0.8:1.0:
0.4:0.2となるようにしている。一方、アドレス変換器3
2は、公転位置信号ａをアドレス変換しこの公転位置の
コイル励磁パターンを記憶しているメモリ31上のアドレ
スを示すリードアドレスｂを出力する。メモリ31はリー
ドアドレスｂが入力されるとリードアドレスｂで示すア
ドレスの励磁パターンを読み出して励磁指令ｄを出力す
る。よって励磁指令ｄは、励磁すべき特定のコイルを示
す特定コイル情報d1（第１図の公転位置ではコイルC0，
C1，C2，C3，C4，C5）と各コイルの電流値の比を示す電
流値比情報d2（この実施例ではC0：C1：C2：C3：C4：C5
＝0.2:0.4:0.8:1.0:0.4:0.2）を有することとなる。
乗算器40には、励磁指令ｄとトルク指令ｔが入力され
る。トルク指令ｔの値は、可変空隙モータ10の負荷の大
きさに応じて増減する。そして乗算器40では、電流値比
情報d2とトルク指令ｔとを乗算する。トルク指令ｔの値
が３であるときには、本実施例では、乗算電流値比情報
d2′はC0：C1：C2：C3：C4：C5＝0.6:1.2:2.4:3.0:1.2:
0.6となる。そして乗算器40は、励磁すべき特定のコイ
ルを示す特定コイル情報d1と乗算電流値比情報d2′を含
む乗算励磁指令ｄ′を出力する。
る。トルク指令ｔの値は、可変空隙モータ10の負荷の大
きさに応じて増減する。そして乗算器40では、電流値比
情報d2とトルク指令ｔとを乗算する。トルク指令ｔの値
が３であるときには、本実施例では、乗算電流値比情報
d2′はC0：C1：C2：C3：C4：C5＝0.6:1.2:2.4:3.0:1.2:
0.6となる。そして乗算器40は、励磁すべき特定のコイ
ルを示す特定コイル情報d1と乗算電流値比情報d2′を含
む乗算励磁指令ｄ′を出力する。
ドライバ回路50は、アンプA0，A1，A2，…An-1，A
n（一部のみ図示している）と電流検出器CT0，CT1，C
T2，…CTn-1，CTn（一部の図示している）と直流電源51
とを有している。各アンプA0〜Anは、可変空隙モータ10
のコイルC0〜Cnのうち、同じ添数字のものに個別に電流
を供給する。このドライバ回路50に乗算励磁指令ｄ′が
入力されると、特定コイル情報d1で示すコイルに通電を
するアンプが作動状態となり、しかも作動状態にある各
アンプの出力電流値の比は乗算電流値比情報d2′で示す
ものとなるようフィードバック制御がかかる。したがっ
て第１図の公転位置にあるときには、アンプA0，A1，
A2，A3，A4，A5によりコイルC0，C1，C2，C3，C4，C5に
通電がなされ、トルク指令ｔの値が「３」であると、各
電流の比はC0から順に0.6:1.2:2.4:3.0:1.2:0.6とな
る。かくて、ロータ12は各公転位置において、すべり無
くしかも最大の電磁吸引力が生ずる方向に吸引されて回
転（自転及び公転）することとなる。なお本実施例では
コイルC0，C1，C2，C3，C4，C5に流す電流値の比（コイ
ル励磁パターン）を、C0：C1：C2：C3：C4：C5＝0.2:0.
4:0.8:1.0:0.4:0.2として、ステータ11のコイルC0〜C5
によるロータ12の電磁吸引力が最大になるようにしてい
るが、コイル励磁パターンは上述した例に限定されるも
のではない。要は、ロータ12がステータ11に接している
接触点からロータ12の公転方向に沿う複数のコイルの励
磁パターンが、接触点から公転方向に進むにつれて段階
状に増加した後に段階状に減少するようになっていれば
よい。
n（一部のみ図示している）と電流検出器CT0，CT1，C
T2，…CTn-1，CTn（一部の図示している）と直流電源51
とを有している。各アンプA0〜Anは、可変空隙モータ10
のコイルC0〜Cnのうち、同じ添数字のものに個別に電流
を供給する。このドライバ回路50に乗算励磁指令ｄ′が
入力されると、特定コイル情報d1で示すコイルに通電を
するアンプが作動状態となり、しかも作動状態にある各
アンプの出力電流値の比は乗算電流値比情報d2′で示す
ものとなるようフィードバック制御がかかる。したがっ
て第１図の公転位置にあるときには、アンプA0，A1，
A2，A3，A4，A5によりコイルC0，C1，C2，C3，C4，C5に
通電がなされ、トルク指令ｔの値が「３」であると、各
電流の比はC0から順に0.6:1.2:2.4:3.0:1.2:0.6とな
る。かくて、ロータ12は各公転位置において、すべり無
くしかも最大の電磁吸引力が生ずる方向に吸引されて回
転（自転及び公転）することとなる。なお本実施例では
コイルC0，C1，C2，C3，C4，C5に流す電流値の比（コイ
ル励磁パターン）を、C0：C1：C2：C3：C4：C5＝0.2:0.
4:0.8:1.0:0.4:0.2として、ステータ11のコイルC0〜C5
によるロータ12の電磁吸引力が最大になるようにしてい
るが、コイル励磁パターンは上述した例に限定されるも
のではない。要は、ロータ12がステータ11に接している
接触点からロータ12の公転方向に沿う複数のコイルの励
磁パターンが、接触点から公転方向に進むにつれて段階
状に増加した後に段階状に減少するようになっていれば
よい。
段階状に増加する割合及び段階状に減少する割合は、
各モータの特性に応じて決める。このようにモータ特性
により励磁パターンを決めることができるので、最大ト
ルクを発生するよう運転ができるのである。
各モータの特性に応じて決める。このようにモータ特性
により励磁パターンを決めることができるので、最大ト
ルクを発生するよう運転ができるのである。
なお、励磁パターンを規定の関数（一次式や二次式や
サイン関数）に応じて決めたのでは、モータ特性に応じ
て最大トルクを発生させることはできない。
サイン関数）に応じて決めたのでは、モータ特性に応じ
て最大トルクを発生させることはできない。
第３図は、前述した可変空隙モータ10を用いた第２の
実施例を示す。同図において、位置検出器120は、レゾ
ルバ等により形成されており、可変空隙モータ10のロー
タ12の公転位置を検出してその検出値である公転位置信
号Ａを出力する。メモリ装置130はメモリ（ROM）131と
アドレス変換器132とで構成されている。メモリ131に
は、ロータ12の公転位置ごとに、その公転位置において
ロータ12を電磁吸引するのが最大になるようにするため
に通電する特定のコイル及び各コイルに印加する電圧値
の比がコイル励磁パターンとして記憶されている。例え
ば第１図に示す公転位置、即ちロータ12が磁極P0に接し
ているときには、コイルC0，C1，C2，C3，C4，C5に通電
し他のコイルには通電をせず、しかもコイルC0，C1，
C2，C3，C4，C5に印加する電圧値の比はC0：C1：C2：
C3：C4：C5＝0.2:0.4:0.8:1.0:0.4:0.2としている。ロ
ータ12の公転位置がずれたときにも同様な励磁パターン
が記憶されている。つまりロータ12が接触している磁極
から公転方向前方に沿い６つのコイルのみに通電をし、
各コイルの印加電圧値の比は、接触した磁極に近い方か
ら順に0.2:0.4:0.8:1.0:0.4:0.2となるようにしてい
る。一方、アドレス変換器132は、公転位置信号Ａをア
ドレス変換しこの公転位置のコイル励磁パターンを記憶
しているメモリ131上のアドレスを示すリードアドレス
Ｂを出力する。メモリ131はリードアドレスＢが入力さ
れるとリードアドレスＢで示すアドレスの励磁パターン
を読み出して励磁指令Ｄを出力する。よって励磁指令Ｄ
は、励磁すべき特定のコイルを示す特定コイル情報D
1（第１図の公転位置ではコイルC0，C1，C2，C3，C4，C
5）と各コイルの印加電圧値の比を示す電圧値比情報d2
（この実施例ではC0：C1：C2：C3：C4：C5＝0.2:0.4:0.
8:1.0:0.4:0.2）を有することとなる。
実施例を示す。同図において、位置検出器120は、レゾ
ルバ等により形成されており、可変空隙モータ10のロー
タ12の公転位置を検出してその検出値である公転位置信
号Ａを出力する。メモリ装置130はメモリ（ROM）131と
アドレス変換器132とで構成されている。メモリ131に
は、ロータ12の公転位置ごとに、その公転位置において
ロータ12を電磁吸引するのが最大になるようにするため
に通電する特定のコイル及び各コイルに印加する電圧値
の比がコイル励磁パターンとして記憶されている。例え
ば第１図に示す公転位置、即ちロータ12が磁極P0に接し
ているときには、コイルC0，C1，C2，C3，C4，C5に通電
し他のコイルには通電をせず、しかもコイルC0，C1，
C2，C3，C4，C5に印加する電圧値の比はC0：C1：C2：
C3：C4：C5＝0.2:0.4:0.8:1.0:0.4:0.2としている。ロ
ータ12の公転位置がずれたときにも同様な励磁パターン
が記憶されている。つまりロータ12が接触している磁極
から公転方向前方に沿い６つのコイルのみに通電をし、
各コイルの印加電圧値の比は、接触した磁極に近い方か
ら順に0.2:0.4:0.8:1.0:0.4:0.2となるようにしてい
る。一方、アドレス変換器132は、公転位置信号Ａをア
ドレス変換しこの公転位置のコイル励磁パターンを記憶
しているメモリ131上のアドレスを示すリードアドレス
Ｂを出力する。メモリ131はリードアドレスＢが入力さ
れるとリードアドレスＢで示すアドレスの励磁パターン
を読み出して励磁指令Ｄを出力する。よって励磁指令Ｄ
は、励磁すべき特定のコイルを示す特定コイル情報D
1（第１図の公転位置ではコイルC0，C1，C2，C3，C4，C
5）と各コイルの印加電圧値の比を示す電圧値比情報d2
（この実施例ではC0：C1：C2：C3：C4：C5＝0.2:0.4:0.
8:1.0:0.4:0.2）を有することとなる。
乗算器140には、励磁指令Ｄとトルク指令Ｔが入力さ
れる。トルク指令Ｔの値は、可変空隙モータ10の負荷の
大きさに応じて増減する。そして乗算器140では、電圧
値比情報D2とトルク指令Ｔとを乗算する。トルク指令Ｔ
の値が３であえるときには、本実施例では、乗算電圧値
比情報D2′はC0：C1：C2：C3：C4：C5＝0.6:1.2:2.4:3.
0:1.2:0.6となる。そして乗算器140は、励磁すべき特定
のコイルを示す特定コイル情報D2と乗算電圧値比情報
D2′を含む乗算励磁指令Ｄ′を出力する。
れる。トルク指令Ｔの値は、可変空隙モータ10の負荷の
大きさに応じて増減する。そして乗算器140では、電圧
値比情報D2とトルク指令Ｔとを乗算する。トルク指令Ｔ
の値が３であえるときには、本実施例では、乗算電圧値
比情報D2′はC0：C1：C2：C3：C4：C5＝0.6:1.2:2.4:3.
0:1.2:0.6となる。そして乗算器140は、励磁すべき特定
のコイルを示す特定コイル情報D2と乗算電圧値比情報
D2′を含む乗算励磁指令Ｄ′を出力する。
ドライバ回路150は、トランジスタTr0，Tr1，Tr2，…
Trn-1，Trn（一部のみ図示）と、比較器CP0，CP1，C
P2，…CPn-1，CPn（一部のみ図示）と、直流電源151と
三角波発生器152とを有している。ドライブ用の各トラ
ンジスタTr0〜Trnは導通状態になると、可変空隙モータ
10のコイルのうち、同じ添数字のものを個別に給電す
る。このドライバ回路150に乗算励磁指令Ｄ′が入力さ
れると、特定コイル情報D1で示すコイルに給電をするト
ランジスタが作動状態となり、しかも作動状態にある各
トランジスタTrの出力電圧の平均値の比は乗算電圧値比
情報D2′で示すものとなるようPWM（パルス周波数変
調）制御される。
Trn-1，Trn（一部のみ図示）と、比較器CP0，CP1，C
P2，…CPn-1，CPn（一部のみ図示）と、直流電源151と
三角波発生器152とを有している。ドライブ用の各トラ
ンジスタTr0〜Trnは導通状態になると、可変空隙モータ
10のコイルのうち、同じ添数字のものを個別に給電す
る。このドライバ回路150に乗算励磁指令Ｄ′が入力さ
れると、特定コイル情報D1で示すコイルに給電をするト
ランジスタが作動状態となり、しかも作動状態にある各
トランジスタTrの出力電圧の平均値の比は乗算電圧値比
情報D2′で示すものとなるようPWM（パルス周波数変
調）制御される。
ここでこのPWM制御について第３図及び第４図を参照
して説明する。三角波発生器152は、第４図（ａ）に示
すような三角波信号Ｅを出力する。そこで乗算電圧値比
情報D2′のレベルがL1であるとコンパレータCPのコンパ
レータ出力Ｆは第４図（ｂ）のようになり、レベルがL2
であるとコンパレータ出力Ｆは第４図（ｃ）のようにな
り、レベルL3であるとコンパレータ出力Ｆは第４図
（ｄ）のようになる。トランジスタTrはコンパレータ出
力Ｆがハイレベルのときのみに導通状態となって可変空
隙モータ10のコイルＣに給電をする。よって、乗算電圧
値比情報D2′のレベルに応じてトランジスタTrのON時間
が決まりPWM制御が行なわれるのである。
して説明する。三角波発生器152は、第４図（ａ）に示
すような三角波信号Ｅを出力する。そこで乗算電圧値比
情報D2′のレベルがL1であるとコンパレータCPのコンパ
レータ出力Ｆは第４図（ｂ）のようになり、レベルがL2
であるとコンパレータ出力Ｆは第４図（ｃ）のようにな
り、レベルL3であるとコンパレータ出力Ｆは第４図
（ｄ）のようになる。トランジスタTrはコンパレータ出
力Ｆがハイレベルのときのみに導通状態となって可変空
隙モータ10のコイルＣに給電をする。よって、乗算電圧
値比情報D2′のレベルに応じてトランジスタTrのON時間
が決まりPWM制御が行なわれるのである。
したがって第１図の公転位置にあるときには、トラン
ジスタTr0，Tr1，Tr2，Tr3，Tr4，Tr5によりコイルC0，
C1，C2，C3，C4，C5に給電がなされ、トルク指令Ｔの値
が「３」であると、各電圧の平均値の比はC0から順に0.
6:1.2:2.4:3.0:1.2:0.6となる。かくて、ロータ12は各
公転位置において、すべり無くしかも最大の電磁吸引力
が生ずる方向に吸引されて回転（自転及び公転）するこ
ととなる。
ジスタTr0，Tr1，Tr2，Tr3，Tr4，Tr5によりコイルC0，
C1，C2，C3，C4，C5に給電がなされ、トルク指令Ｔの値
が「３」であると、各電圧の平均値の比はC0から順に0.
6:1.2:2.4:3.0:1.2:0.6となる。かくて、ロータ12は各
公転位置において、すべり無くしかも最大の電磁吸引力
が生ずる方向に吸引されて回転（自転及び公転）するこ
ととなる。
G.考案の効果 以上実施例に基づき説明したように本考案によれば、
次のような効果を得る。
次のような効果を得る。
（イ）ロータの電磁吸引力が最大となるようにステータ
のコイルを励磁するので出力トルクが大きい。
のコイルを励磁するので出力トルクが大きい。
（ロ）ロータが常に回転吸引磁界に同期して回転するの
で効率良く、しかも、回転位置精度が向上する。
で効率良く、しかも、回転位置精度が向上する。
（ニ）すべり無く回転駆動できるので、電磁吸引力を利
用してトルクが大きいという可変空隙モータの長所を最
大限に発揮することができる。
用してトルクが大きいという可変空隙モータの長所を最
大限に発揮することができる。
（ホ）すべりが無いので騒音が低減する。
第１図は本考案の実施例に用いる可変空隙モータを示す
概略構成図、第２図は本考案の第１の実施例を示す回路
図、第３図は本考案の第２の実施例を示す回路図、第４
図はPWM制御を説明するための波形図、第５図は従来の
可変空隙モータを示す概略構成図、第６図は従来の可変
空隙モータに入力する三相交流電流を示す波形図、第７
図〜第９図は可変空隙モータの特性を説明するための説
明図、第10図は従来の可変空隙モータのトルク特性を示
す特性図である。 図面中、 10は可変空隙モータ、11はステータ、12はロータ、20,1
20は位置検出器、30,130はメモリ装置、40,140は乗算
器、50,150はドライバ回路、C0，C1，C2…Cnはコイル、
a,Aは公転位置信号、d,Dは励磁指令、t,Tはトルク指
令、ｄ′,D′は乗算励磁指令である。
概略構成図、第２図は本考案の第１の実施例を示す回路
図、第３図は本考案の第２の実施例を示す回路図、第４
図はPWM制御を説明するための波形図、第５図は従来の
可変空隙モータを示す概略構成図、第６図は従来の可変
空隙モータに入力する三相交流電流を示す波形図、第７
図〜第９図は可変空隙モータの特性を説明するための説
明図、第10図は従来の可変空隙モータのトルク特性を示
す特性図である。 図面中、 10は可変空隙モータ、11はステータ、12はロータ、20,1
20は位置検出器、30,130はメモリ装置、40,140は乗算
器、50,150はドライバ回路、C0，C1，C2…Cnはコイル、
a,Aは公転位置信号、d,Dは励磁指令、t,Tはトルク指
令、ｄ′,D′は乗算励磁指令である。
Claims (1)
- 【請求項１】通電することにより電磁吸引力を発生する
独立したコイルが周方向に亘り多数設置されたステータ
内に、磁性材で形成されておりステータの内周面上をこ
ろがって自転することによりステータの周方向に沿い自
転とは逆方向に公転するロータを配した可変空隙モータ
と、 可変空隙モータのロータの公転位置を検出して公転位置
信号を出力する位置検出器と、 ステータのコイルによるロータの電磁吸引が最大となる
ように、ロータがステータに接している接触点からロー
タの公転方向に沿う複数本のコイルを励磁し且つ各コイ
ルの励磁力は前記接触点から公転方向に進むにつれて段
階状に増加した後に段階状に減少するコイル励磁パター
ンが、それぞれロータの各公転位置に対応してあらかじ
め記憶されており、前記公転位置信号が入力されるとそ
のときのロータ公転位置に応じたコイル励磁パターンで
特定されるコイル及び各コイルの励磁値を情報として含
む励磁指令を出力するメモリ装置と、 メモリ装置から入力される励磁指令の励磁値に、外部か
ら入力されるトルク指令を乗算し、乗算して得た乗算励
磁値と励磁すべき特定のコイルとを情報として含む乗算
励磁指令を出力する乗算器と、 乗算器から入力される乗算励磁指令で示されるステータ
の特定のコイルを個別にそれぞれ乗算励磁値に応じて励
磁するよう通電制御するドライバ回路と、 を有することを特徴とする可変空隙モータ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1987146471U JPH087839Y2 (ja) | 1987-09-28 | 1987-09-28 | 可変空隙モータ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1987146471U JPH087839Y2 (ja) | 1987-09-28 | 1987-09-28 | 可変空隙モータ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6454777U JPS6454777U (ja) | 1989-04-04 |
| JPH087839Y2 true JPH087839Y2 (ja) | 1996-03-04 |
Family
ID=31415991
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1987146471U Expired - Lifetime JPH087839Y2 (ja) | 1987-09-28 | 1987-09-28 | 可変空隙モータ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH087839Y2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0716313B2 (ja) * | 1983-09-13 | 1995-02-22 | 株式会社日立製作所 | ブラシレス電動機の始動方法 |
| JPS6070994A (ja) * | 1983-09-27 | 1985-04-22 | Fujitsu Ltd | 転動モ−タの励磁方法 |
-
1987
- 1987-09-28 JP JP1987146471U patent/JPH087839Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6454777U (ja) | 1989-04-04 |
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