JPH0965691A - 推進磁界発生装置及びエネルギ−変換装置 - Google Patents
推進磁界発生装置及びエネルギ−変換装置Info
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- JPH0965691A JPH0965691A JP24252595A JP24252595A JPH0965691A JP H0965691 A JPH0965691 A JP H0965691A JP 24252595 A JP24252595 A JP 24252595A JP 24252595 A JP24252595 A JP 24252595A JP H0965691 A JPH0965691 A JP H0965691A
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Landscapes
- Control Of Stepping Motors (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
- Induction Machinery (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 永久磁石を利用した効率のよい推進磁界発生
装置及びエネルギー変換装置を提供する。 【構成】 推進磁界の所要パターンに応じて間隔をあけ
て配置した複数の各永久磁石21,22…26に対応し
て電磁石31,32…36で構成した磁力制御器を設け
る。各磁力制御器によって永久磁石から作用空間11A
に形成する磁束の数を位相をずらせて変化させ、推進磁
界を発生させる。この推進磁界の作用空間11A内に回
転部材12を回転自在に設け、回転子に回転トルクを発
生させる。
装置及びエネルギー変換装置を提供する。 【構成】 推進磁界の所要パターンに応じて間隔をあけ
て配置した複数の各永久磁石21,22…26に対応し
て電磁石31,32…36で構成した磁力制御器を設け
る。各磁力制御器によって永久磁石から作用空間11A
に形成する磁束の数を位相をずらせて変化させ、推進磁
界を発生させる。この推進磁界の作用空間11A内に回
転部材12を回転自在に設け、回転子に回転トルクを発
生させる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、永久磁石を用いて各種
の推進磁界を発生させるようにした推進磁界発生装置
と、この推進磁界発生装置を用いて磁界エネルギーを運
動エネルギーに変換するエネルギー変換装置に関するも
のであり、殊に回転モータ或はリニアモータ等として実
施するに有用なエネルギー変換装置に関するものであ
る。
の推進磁界を発生させるようにした推進磁界発生装置
と、この推進磁界発生装置を用いて磁界エネルギーを運
動エネルギーに変換するエネルギー変換装置に関するも
のであり、殊に回転モータ或はリニアモータ等として実
施するに有用なエネルギー変換装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来より使用されている交流同期モータ
或は交流誘導モータにあっては、固定子の磁極に設けら
れた励磁巻線に所要の位相差をもって交流電圧を印加す
ることにより励磁電流を流して回転磁界を発生させ、こ
れに同期させて回転子を回転させるものである。
或は交流誘導モータにあっては、固定子の磁極に設けら
れた励磁巻線に所要の位相差をもって交流電圧を印加す
ることにより励磁電流を流して回転磁界を発生させ、こ
れに同期させて回転子を回転させるものである。
【0003】また、リニアモータも同様に、直線状に配
設された多数の励磁巻線に所定の位相差をもって交流電
圧を印加することにより励磁電流を流し、これにより直
進磁界を形成して磁性可動体に推進力を付与している。
設された多数の励磁巻線に所定の位相差をもって交流電
圧を印加することにより励磁電流を流し、これにより直
進磁界を形成して磁性可動体に推進力を付与している。
【0004】即ち、従来の回転モータやリニアモータ等
に用いられている回転磁界或は直進磁界を発生させるた
めの推進磁界発生装置は、複数の励磁コイルに位相をず
らせて励磁電流を供給することにより所要の方向に向い
た推進磁界を発生する構造になっている。
に用いられている回転磁界或は直進磁界を発生させるた
めの推進磁界発生装置は、複数の励磁コイルに位相をず
らせて励磁電流を供給することにより所要の方向に向い
た推進磁界を発生する構造になっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このため、従来の推進
磁界発生装置を用いた回転モータやリニアモータ等のエ
ネルギー変換装置では、推進磁界の位相差をもって回転
速度または位置移動速度を設定するため、交流電源の周
波数に依存しており、巻線型誘導モータなどの一部のモ
ータを除き回転速度を任意の値に設定するのが難しく、
一般的にインバータを用いて回転速度を制御している。
磁界発生装置を用いた回転モータやリニアモータ等のエ
ネルギー変換装置では、推進磁界の位相差をもって回転
速度または位置移動速度を設定するため、交流電源の周
波数に依存しており、巻線型誘導モータなどの一部のモ
ータを除き回転速度を任意の値に設定するのが難しく、
一般的にインバータを用いて回転速度を制御している。
【0006】しかし、該インバータは高周波を発生する
ため近傍の制御機器に障害を与えるといった問題を有し
ている。
ため近傍の制御機器に障害を与えるといった問題を有し
ている。
【0007】また、従来装置においては運動エネルギー
としての回転力または直進力が、印加する電流に比例す
るため、必要とするトルクに見合った電源容量を必要と
するようになり、エネルギー効率の改善が困難であっ
た。
としての回転力または直進力が、印加する電流に比例す
るため、必要とするトルクに見合った電源容量を必要と
するようになり、エネルギー効率の改善が困難であっ
た。
【0008】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、エネルギー効率を改善することができる永久磁石を
使用した新規推進磁界発生装置を提供することを目的と
するものである。
で、エネルギー効率を改善することができる永久磁石を
使用した新規推進磁界発生装置を提供することを目的と
するものである。
【0009】また本発明は、永久磁石の磁束を間歇的に
取り出して回転磁界または直進磁界等の推進磁界を作
り、これにより磁性体を稼動するエネルギー変換装置を
提供することを目的とするものである。
取り出して回転磁界または直進磁界等の推進磁界を作
り、これにより磁性体を稼動するエネルギー変換装置を
提供することを目的とするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明に係る推進磁界発
生装置は、推進磁界を所定の作用空間に発生させるため
の推進磁界発生装置において、推進磁界の所要発生パタ
ーンに応じて適宜間隔をもって配置した複数の永久磁石
部材と、該各永久磁石部材に対応して設けられた電磁石
からなる複数の磁束制御器とを具備し、上記永久磁石部
材から前記作用空間に形成する各磁束の数を、前記磁束
制御器によって位相をずらせて変化させるようにしたこ
とを要旨とするものである。
生装置は、推進磁界を所定の作用空間に発生させるため
の推進磁界発生装置において、推進磁界の所要発生パタ
ーンに応じて適宜間隔をもって配置した複数の永久磁石
部材と、該各永久磁石部材に対応して設けられた電磁石
からなる複数の磁束制御器とを具備し、上記永久磁石部
材から前記作用空間に形成する各磁束の数を、前記磁束
制御器によって位相をずらせて変化させるようにしたこ
とを要旨とするものである。
【0011】上記電磁石からなる磁束制御器は、磁芯に
コイルを捲回すると共に、磁芯の一端を対応する永久磁
石の一方の磁極端に密着または近接して配置し、コイル
に供給する電流を制御する構造にし、永久磁石の一方の
磁極端から所要の空間に形成する磁束密度を変化させる
構造にすることができる。
コイルを捲回すると共に、磁芯の一端を対応する永久磁
石の一方の磁極端に密着または近接して配置し、コイル
に供給する電流を制御する構造にし、永久磁石の一方の
磁極端から所要の空間に形成する磁束密度を変化させる
構造にすることができる。
【0012】上記推進磁界発生装置は、永久磁石を所定
の円周上に配置することにより回転磁界を形成し、また
永久磁石を直線上に配置することにより直進磁界を形成
することができる。
の円周上に配置することにより回転磁界を形成し、また
永久磁石を直線上に配置することにより直進磁界を形成
することができる。
【0013】また、本発明に係るエネルギー変換装置
は、上述した推進磁界発生装置の作用空間内に移動子部
材を回転自在または摺動自在に枢設し、上記推進磁界発
生装置によって形成された推進磁界により変位トルクを
該移動子部材に発生させるようにしたことを要旨とする
ものである。
は、上述した推進磁界発生装置の作用空間内に移動子部
材を回転自在または摺動自在に枢設し、上記推進磁界発
生装置によって形成された推進磁界により変位トルクを
該移動子部材に発生させるようにしたことを要旨とする
ものである。
【0014】
【作用】上記推進磁界発生装置では、所望の推進磁界発
生パターンに応じて配置された複数の永久磁石から作用
空間内に形成する磁束密度を、該各永久磁石に対応して
設けられた電磁石の磁束制御器により位相をずらして変
化せしめられ、これによって作用空間内に所望の推進磁
界を形成することになる。
生パターンに応じて配置された複数の永久磁石から作用
空間内に形成する磁束密度を、該各永久磁石に対応して
設けられた電磁石の磁束制御器により位相をずらして変
化せしめられ、これによって作用空間内に所望の推進磁
界を形成することになる。
【0015】従って、上記作用空間内に回転自在に軸設
した回転子、または摺動自在に枢設した摺動子等の移動
子を配置すると、該作用空間内に形成される変位する推
進磁界によって回転または移動のトルクが生じる。
した回転子、または摺動自在に枢設した摺動子等の移動
子を配置すると、該作用空間内に形成される変位する推
進磁界によって回転または移動のトルクが生じる。
【実施例】以下、本発明の推進磁界発生装置及びエネル
ギー変換装置の実施例を図面に従って詳細に説明する。
ギー変換装置の実施例を図面に従って詳細に説明する。
【0016】〔実施例1〕図1は、直流式の回転モータ
を示すものであり、回転モータ10は非磁性材からなる
円筒状のフレーム11を有しており、該フレーム11の
内側に回転磁界発生装置20が配設され、固定子側装置
を構成している。
を示すものであり、回転モータ10は非磁性材からなる
円筒状のフレーム11を有しており、該フレーム11の
内側に回転磁界発生装置20が配設され、固定子側装置
を構成している。
【0017】上記フレーム11の内腔は回転磁界発生装
置20によって回転する推進磁界が生じるように構成し
た作用空間11Aを形成し、該作用空間11Aに磁性材
料の軟鉄によって構成した回転子12を回転軸13を介
して回転自在に軸設した構造になる。
置20によって回転する推進磁界が生じるように構成し
た作用空間11Aを形成し、該作用空間11Aに磁性材
料の軟鉄によって構成した回転子12を回転軸13を介
して回転自在に軸設した構造になる。
【0018】該回転軸13は、上記フレーム11の中心
軸に位置して両端を回動自在に軸設してあり、回転自在
になると共に回転軸13方向に移動することがないよう
に軸設してなるもので、上記回転子12はフレーム11
内腔において該回転軸13と一体に回転する構造にな
る。
軸に位置して両端を回動自在に軸設してあり、回転自在
になると共に回転軸13方向に移動することがないよう
に軸設してなるもので、上記回転子12はフレーム11
内腔において該回転軸13と一体に回転する構造にな
る。
【0019】上記回転磁界発生装置20は、矩形断面を
有する棒状の6個の永久磁石21,22,…26を備え
ており、該各永久磁石21,22…26はそれぞれの軸
がフレーム11の径方向に整列する向きに、該フレーム
11の内周面に沿って等間隔に配設してなる。
有する棒状の6個の永久磁石21,22,…26を備え
ており、該各永久磁石21,22…26はそれぞれの軸
がフレーム11の径方向に整列する向きに、該フレーム
11の内周面に沿って等間隔に配設してなる。
【0020】符号41,42…46は、それぞれ上記フ
レーム11の内周面に沿って図示したように埋設固定し
たヨーク部材であり、軟磁性材料である板状のパーマロ
イから構成されている。該各ヨーク部材41,42…4
6は、上記永久磁石21,22…26の各配置位置P
1,P2…P6に設けられており、該永久磁石21,2
2…26の各一端が対応する該ヨーク部材41,42…
46と密着するようにフレーム11に固定(固定手段は
限定しない。)してなる。
レーム11の内周面に沿って図示したように埋設固定し
たヨーク部材であり、軟磁性材料である板状のパーマロ
イから構成されている。該各ヨーク部材41,42…4
6は、上記永久磁石21,22…26の各配置位置P
1,P2…P6に設けられており、該永久磁石21,2
2…26の各一端が対応する該ヨーク部材41,42…
46と密着するようにフレーム11に固定(固定手段は
限定しない。)してなる。
【0021】尚、ヨーク部材41,42…46を構成し
ている軟磁性材料は、パーマロイに限定されるものでは
なく、その他の磁性材料であってもよい。
ている軟磁性材料は、パーマロイに限定されるものでは
なく、その他の磁性材料であってもよい。
【0022】上記構成で、配置位置P1,P2及びP3
の永久磁石21,22,23の各N磁極が回転子12と
対向し、その他の配置位置P4,P5及びP6の永久磁
石24,25,26の各S磁極が回転子12と対向する
構成となっている。(但し、各配置における永久磁石の
磁極の向きは任意であってよく、図示実施例の構成に限
定されるものではない。)
の永久磁石21,22,23の各N磁極が回転子12と
対向し、その他の配置位置P4,P5及びP6の永久磁
石24,25,26の各S磁極が回転子12と対向する
構成となっている。(但し、各配置における永久磁石の
磁極の向きは任意であってよく、図示実施例の構成に限
定されるものではない。)
【0023】符号31,32…36は、永久磁石21,
22…26の各々から作用空間11Aに形成される磁束
を制御するための磁束制御手段として構成された電磁石
であり、永久磁石21,22…26に各対応して設けら
れている。
22…26の各々から作用空間11Aに形成される磁束
を制御するための磁束制御手段として構成された電磁石
であり、永久磁石21,22…26に各対応して設けら
れている。
【0024】該電磁石31,32…36は、それぞれパ
ーマロイのような軟磁性材料からなるL字形の磁芯31
A,32A…36Aとこれらの磁芯31A,32A…3
6Aに各捲回したコイル31B,32B…36Bとから
なっている。
ーマロイのような軟磁性材料からなるL字形の磁芯31
A,32A…36Aとこれらの磁芯31A,32A…3
6Aに各捲回したコイル31B,32B…36Bとから
なっている。
【0025】上記磁芯31A,32A…36Aは、その
各一端が対応する永久磁石の自由端の一側面にそれぞれ
密着され、磁芯31A,32A…36Aの各他端が対応
する上記ヨーク部材41,42…46とそれぞれ密着さ
れるようにして設けてなり、6個の固定子側磁極M1,
M2…M6がフレーム11に形成されるようになる。
各一端が対応する永久磁石の自由端の一側面にそれぞれ
密着され、磁芯31A,32A…36Aの各他端が対応
する上記ヨーク部材41,42…46とそれぞれ密着さ
れるようにして設けてなり、6個の固定子側磁極M1,
M2…M6がフレーム11に形成されるようになる。
【0026】上記構成の固定子側磁極をM1のものにつ
いて説明する。永久磁石21のN磁極とS磁極との間に
はヨーク部材41と電磁石31の磁芯31Aとからなる
磁路が形成されている。
いて説明する。永久磁石21のN磁極とS磁極との間に
はヨーク部材41と電磁石31の磁芯31Aとからなる
磁路が形成されている。
【0027】従って、コイル31Bに電流が流れていな
いか、またはコイル31Bに磁芯31Aの一端がS磁極
となるような電流が印加されている場合には、永久磁石
21からの磁束の殆どがヨーク部材41と磁芯31Aと
からなる閉鎖された磁路を通って、そのN磁極からS磁
極へ戻るように作用し、永久磁石31からの磁束による
磁場が作用空間11Aに形成されない。(以下この状態
を「磁束OFFの状態」と称する。)
いか、またはコイル31Bに磁芯31Aの一端がS磁極
となるような電流が印加されている場合には、永久磁石
21からの磁束の殆どがヨーク部材41と磁芯31Aと
からなる閉鎖された磁路を通って、そのN磁極からS磁
極へ戻るように作用し、永久磁石31からの磁束による
磁場が作用空間11Aに形成されない。(以下この状態
を「磁束OFFの状態」と称する。)
【0028】一方、磁芯31Aの一端がN磁極となるよ
うにコイル31Bに電流を印加すると、永久磁石21か
らの磁束はヨーク部材41と磁芯31Aとからなる閉鎖
された磁路を通ることができず、その磁束はN磁極から
作用空間11Aを経由してS磁極へ戻るように作用し、
永久磁石31からの磁束による磁場が作用空間11Aに
形成される。(以下この状態を「磁束ONの状態」と称
する。)
うにコイル31Bに電流を印加すると、永久磁石21か
らの磁束はヨーク部材41と磁芯31Aとからなる閉鎖
された磁路を通ることができず、その磁束はN磁極から
作用空間11Aを経由してS磁極へ戻るように作用し、
永久磁石31からの磁束による磁場が作用空間11Aに
形成される。(以下この状態を「磁束ONの状態」と称
する。)
【0029】上記のように電磁石31に印加する電流を
制御することにより、永久磁石21から作用空間11A
に出力される磁束密度を制御することができ、電磁石3
1によって永久磁石21から作用空間11Aに出力され
る磁束をON/OFFスイッチングすることができる。
制御することにより、永久磁石21から作用空間11A
に出力される磁束密度を制御することができ、電磁石3
1によって永久磁石21から作用空間11Aに出力され
る磁束をON/OFFスイッチングすることができる。
【0030】以上、固定子側磁極M1について説明した
が、他の固定子側磁極M2,M3…M6においても、永
久磁石22,23…26から作用空間11Aに出力する
磁束を、それぞれ電磁石32,33…36に流す電流に
よって同様に制御し、ON/OFFスイッチングするこ
とができる。
が、他の固定子側磁極M2,M3…M6においても、永
久磁石22,23…26から作用空間11Aに出力する
磁束を、それぞれ電磁石32,33…36に流す電流に
よって同様に制御し、ON/OFFスイッチングするこ
とができる。
【0031】符号50は、上記電磁石31,32…36
の各コイル31B,32B…36Bに印加する励磁電流
のスイッチング制御を行う制御ユニットであり、固定子
側磁極M1,M2…M6の各々における永久磁石からの
磁束のON/OFFを所定の位相差をもって実行するこ
とにより、作用空間11A内に回転磁界を形成すべく制
御してなる。
の各コイル31B,32B…36Bに印加する励磁電流
のスイッチング制御を行う制御ユニットであり、固定子
側磁極M1,M2…M6の各々における永久磁石からの
磁束のON/OFFを所定の位相差をもって実行するこ
とにより、作用空間11A内に回転磁界を形成すべく制
御してなる。
【0032】本実施例では、該制御ユニット50はアー
ス端子50Gと3対の出力端子50A,50B,50C
とを有しており、該各出力端子50A,50B,50C
からは、相互に位相を異にする第1励磁電圧A1、第2
励磁電圧A2、第3励磁電圧A3を1組とする三組の励
磁電圧を出力する構成としている。
ス端子50Gと3対の出力端子50A,50B,50C
とを有しており、該各出力端子50A,50B,50C
からは、相互に位相を異にする第1励磁電圧A1、第2
励磁電圧A2、第3励磁電圧A3を1組とする三組の励
磁電圧を出力する構成としている。
【0033】また、回転磁界発生装置20は、コイル3
1Bとコイル34B、コイル32Bとコイル35B、コ
イル33Bとコイル36Bがそれぞれ直列に接続されて
いる。そして、コイル31Bとコイル34Bに第1励磁
電流が、コイル32Bとコイル35Bに第2励磁電流
が、コイル33Bとコイル36Bに第3励磁電流がそれ
ぞれ供給される構成になっている。
1Bとコイル34B、コイル32Bとコイル35B、コ
イル33Bとコイル36Bがそれぞれ直列に接続されて
いる。そして、コイル31Bとコイル34Bに第1励磁
電流が、コイル32Bとコイル35Bに第2励磁電流
が、コイル33Bとコイル36Bに第3励磁電流がそれ
ぞれ供給される構成になっている。
【0034】図2は、制御ユニット50によって位相制
御した励磁電圧を示すものであり、第1励磁電圧A1、
第2励磁電圧A2、第3励磁電圧A3は、何れも周期T
の繰り返しパルス電圧であり、それぞれが1周期の1/
3の期間だけ位相をずらせて何れか1つの相に正方向の
励磁電圧を供給し、残りの2つの相には負方向の励磁電
圧を供給することを示している。
御した励磁電圧を示すものであり、第1励磁電圧A1、
第2励磁電圧A2、第3励磁電圧A3は、何れも周期T
の繰り返しパルス電圧であり、それぞれが1周期の1/
3の期間だけ位相をずらせて何れか1つの相に正方向の
励磁電圧を供給し、残りの2つの相には負方向の励磁電
圧を供給することを示している。
【0035】第1励磁電圧A1が時間T1〜T2の期
間、コイル31B,34Bに正の極正で印加されると、
電磁石31の磁芯31Aの一端がN極となるように励磁
され、これにより対応する永久磁石21の磁束が作用空
間11Aに形成される。このとき電磁石34の磁芯34
Aの一端はS極となるように励磁され、これにより対応
する永久磁石24の磁束が作用空間11Aに形成され
る。即ち、固定子側磁極M1,M4は共に磁束ONの状
態となっている。
間、コイル31B,34Bに正の極正で印加されると、
電磁石31の磁芯31Aの一端がN極となるように励磁
され、これにより対応する永久磁石21の磁束が作用空
間11Aに形成される。このとき電磁石34の磁芯34
Aの一端はS極となるように励磁され、これにより対応
する永久磁石24の磁束が作用空間11Aに形成され
る。即ち、固定子側磁極M1,M4は共に磁束ONの状
態となっている。
【0036】このとき他のコイル32B,35B、及び
33B,36Bには第2及び第3励磁電圧がそれぞれ負
の極正で印加される。これにより電磁石32の磁芯32
Aの一端がS極となり、電磁石35の磁芯35Aの一端
がN極となるように両電磁石32,35に励磁電流が流
れる。
33B,36Bには第2及び第3励磁電圧がそれぞれ負
の極正で印加される。これにより電磁石32の磁芯32
Aの一端がS極となり、電磁石35の磁芯35Aの一端
がN極となるように両電磁石32,35に励磁電流が流
れる。
【0037】また、電磁石33の磁芯33Aの一端がS
極となり、電磁石36の磁芯36Aの一端がN極となる
ように両電磁石33,36に励磁電流が流れる。即ち、
固定子側磁極M2,M3,M5,M6では何れも磁束O
FFの状態となっているため、永久磁石22,23,2
5,26から磁束がそれぞれ作用空間11Aに出力され
ることがない。
極となり、電磁石36の磁芯36Aの一端がN極となる
ように両電磁石33,36に励磁電流が流れる。即ち、
固定子側磁極M2,M3,M5,M6では何れも磁束O
FFの状態となっているため、永久磁石22,23,2
5,26から磁束がそれぞれ作用空間11Aに出力され
ることがない。
【0038】この結果、固定子側磁極M1の永久磁石2
1のN磁極からの磁束が、回転子12を通って固定子側
磁極M4の永久磁石24のS磁極に入るので、例えば回
転子12の突極12Aが固定子側磁極M1に吸引され、
回転子12の突極12Cが固定子側磁極M4に吸引され
るようになり、回転子12が図1において時計方向に回
転する。
1のN磁極からの磁束が、回転子12を通って固定子側
磁極M4の永久磁石24のS磁極に入るので、例えば回
転子12の突極12Aが固定子側磁極M1に吸引され、
回転子12の突極12Cが固定子側磁極M4に吸引され
るようになり、回転子12が図1において時計方向に回
転する。
【0039】図2において理解されるように、次のT2
〜T3の期間においては固定子側磁極M2とM5のみが
磁束ONの状態となり、突極12Aは固定子側磁極M2
に吸引され、突極12Cは固定子側磁極M5に吸引され
る。この結果、回転子12は更に時計方向に回転する。
〜T3の期間においては固定子側磁極M2とM5のみが
磁束ONの状態となり、突極12Aは固定子側磁極M2
に吸引され、突極12Cは固定子側磁極M5に吸引され
る。この結果、回転子12は更に時計方向に回転する。
【0040】その次のT3〜T4の期間においては、固
定子側磁極M3とM6のみが磁束ONの状態となり、突
極12Aは固定子側磁極M3に吸引され、突極12Cは
固定子側磁極M6に吸引され、回転子12は時計方向の
回転を継続する。
定子側磁極M3とM6のみが磁束ONの状態となり、突
極12Aは固定子側磁極M3に吸引され、突極12Cは
固定子側磁極M6に吸引され、回転子12は時計方向の
回転を継続する。
【0041】個のように、固定子側磁極M1,M2…M
6が所定のパターンに従って磁束ONの状態になること
により、作用空間11A内に回転磁界が発生し、これに
より回転子12に回転トルクが生じ、該回転子12を所
定の方向に連続的に回転するようになる。
6が所定のパターンに従って磁束ONの状態になること
により、作用空間11A内に回転磁界が発生し、これに
より回転子12に回転トルクが生じ、該回転子12を所
定の方向に連続的に回転するようになる。
【0042】図3は、前記図2に示した一組の励磁電圧
を出力するための具体的な回路図を示すものである。こ
の図3において、符号51は正電圧供給用の正電源、符
号52は負電圧供給用の負電源、符号53,54及び5
5は切換スイッチ、符号56はパルス発生器であり、図
4に示す周期Tでそのうちの1/3だけ高レベルとなる
パルスCLを出力している。
を出力するための具体的な回路図を示すものである。こ
の図3において、符号51は正電圧供給用の正電源、符
号52は負電圧供給用の負電源、符号53,54及び5
5は切換スイッチ、符号56はパルス発生器であり、図
4に示す周期Tでそのうちの1/3だけ高レベルとなる
パルスCLを出力している。
【0043】該パルスCLは、第1スイッチ制御信号C
Aとして切換スイッチ53に供給されており、第1スイ
ッチ制御信号CAが高レベルとなっているときに端子5
0Aが正電源51に接続され、第1スイッチ制御信号C
Aが低レベルとなっているときに端子50Aが負電源5
2に接続される。この結果、端子50Aから図2に示す
第1励磁電圧A1を供給することができる。
Aとして切換スイッチ53に供給されており、第1スイ
ッチ制御信号CAが高レベルとなっているときに端子5
0Aが正電源51に接続され、第1スイッチ制御信号C
Aが低レベルとなっているときに端子50Aが負電源5
2に接続される。この結果、端子50Aから図2に示す
第1励磁電圧A1を供給することができる。
【0044】図4に示すように、パルスCLは周期Tの
1/3の時間だけの遅延を与える第1遅延回路57によ
って遅延した第2スイッチ制御信号CBとされ、切換ス
イッチ54に切換制御の信号として与えられる。切換ス
イッチ54も上記切換スイッチ53と同様にして、第2
スイッチ制御信号CBのレベルに応じて切換動作を行
い、図2に示す第2励磁電圧A2を端子50Bから供給
することができる。
1/3の時間だけの遅延を与える第1遅延回路57によ
って遅延した第2スイッチ制御信号CBとされ、切換ス
イッチ54に切換制御の信号として与えられる。切換ス
イッチ54も上記切換スイッチ53と同様にして、第2
スイッチ制御信号CBのレベルに応じて切換動作を行
い、図2に示す第2励磁電圧A2を端子50Bから供給
することができる。
【0045】第2遅延回路58はパルスCLを周期Tの
2/3の時間だけ遅延させ、図4に示している第3スイ
ッチ制御信号CCを出力する。切換スイッチ55は、該
第3スイッチ制御信号CCに応答して他の切換スイッチ
と同様に作動し、図2に示している第3励磁電流A3を
端子50Cから供給することができる。
2/3の時間だけ遅延させ、図4に示している第3スイ
ッチ制御信号CCを出力する。切換スイッチ55は、該
第3スイッチ制御信号CCに応答して他の切換スイッチ
と同様に作動し、図2に示している第3励磁電流A3を
端子50Cから供給することができる。
【0046】以上の説明から判るように、図3の各切換
スイッチ53,54,55は、図2に示す時間T1〜T
2の期間における切換状態を示すものである。
スイッチ53,54,55は、図2に示す時間T1〜T
2の期間における切換状態を示すものである。
【0047】ここで、各固定子側磁極M1,M2…M6
の磁束のON/OFFに必要な電磁石31,32…36
の強さを決める磁束数Φは、そのコイルの巻数Nと該コ
イルに流す電流Iの積に比例するから、Φ=kNIとな
る。
の磁束のON/OFFに必要な電磁石31,32…36
の強さを決める磁束数Φは、そのコイルの巻数Nと該コ
イルに流す電流Iの積に比例するから、Φ=kNIとな
る。
【0048】永久磁石21,22…26の磁束のON/
OFFスイッチングに必要な磁束数Φの値は所定の一定
値であるから、電磁石のコイルの巻数Nを大きくすれば
励磁のための電流Iの値は小さくすることが可能であ
る。このことは、各電磁石31,32…36へ供給する
正電源51と負電源52の直流供給エネルギーを省力化
することができる。
OFFスイッチングに必要な磁束数Φの値は所定の一定
値であるから、電磁石のコイルの巻数Nを大きくすれば
励磁のための電流Iの値は小さくすることが可能であ
る。このことは、各電磁石31,32…36へ供給する
正電源51と負電源52の直流供給エネルギーを省力化
することができる。
【0049】尚、前記実施例では、通常の電磁石を用い
た場合について説明したが、電磁石31,32…36を
超電動磁石を用いることにより一層の効率化を図ること
ができることはいうまでもない。
た場合について説明したが、電磁石31,32…36を
超電動磁石を用いることにより一層の効率化を図ること
ができることはいうまでもない。
【0050】上述のように本発明の回転モータ10は、
永久磁石からの磁束をON/OFFスイッチングするこ
とにより回転磁界を発生して回転子12に回転トルクを
与える構成であるから、回転子12と固定子側の間隙の
設計がきわめて容易にできる。誘導モータは一種のトラ
ンスであるため、該間隙を小さくすることによってモー
タの効率を改善することが可能であるが、むしろ本発明
の回転モータ10では初期吸引力を大きくする目的から
該間隙を充分にとった設計が望まれる。
永久磁石からの磁束をON/OFFスイッチングするこ
とにより回転磁界を発生して回転子12に回転トルクを
与える構成であるから、回転子12と固定子側の間隙の
設計がきわめて容易にできる。誘導モータは一種のトラ
ンスであるため、該間隙を小さくすることによってモー
タの効率を改善することが可能であるが、むしろ本発明
の回転モータ10では初期吸引力を大きくする目的から
該間隙を充分にとった設計が望まれる。
【0051】このことは、結果として回転モータ10の
回転子12と固定子側の間隙を大きくして、温度上昇に
対して強いモータを製作することが可能となる。
回転子12と固定子側の間隙を大きくして、温度上昇に
対して強いモータを製作することが可能となる。
【0052】また図5は、各固定側磁極における永久磁
石と電磁石の具体的な結合手段の実施例を示すものであ
る。前記図1の実施例において、磁束ON時に電磁石の
磁芯と永久磁石に作用する反発力により両者に強く離反
力が働くので、固定子側磁極M1について説明すると、
永久磁石21の自由端部21aとこれに密着する電磁石
31の磁芯31Aの端部31aとを非磁性材料からなる
クランプ部材60によって固縛し、両者の密着状態が確
実に保持されるように構成する。
石と電磁石の具体的な結合手段の実施例を示すものであ
る。前記図1の実施例において、磁束ON時に電磁石の
磁芯と永久磁石に作用する反発力により両者に強く離反
力が働くので、固定子側磁極M1について説明すると、
永久磁石21の自由端部21aとこれに密着する電磁石
31の磁芯31Aの端部31aとを非磁性材料からなる
クランプ部材60によって固縛し、両者の密着状態が確
実に保持されるように構成する。
【0053】〔実施例2〕図6は、本発明による回転モ
ータの他の実施例を示すものである。この回転モータ7
0は、固定軸71に回転磁界発生装置80を構成したも
のであり、固定軸71に対して同軸となるように磁性材
料の筒状可動体72を回転自在に軸設すると共に、該可
動体72に磁性突極72A,72B…72Dを突設して
いる。
ータの他の実施例を示すものである。この回転モータ7
0は、固定軸71に回転磁界発生装置80を構成したも
のであり、固定軸71に対して同軸となるように磁性材
料の筒状可動体72を回転自在に軸設すると共に、該可
動体72に磁性突極72A,72B…72Dを突設して
いる。
【0054】また、8個の固定子側磁極N1,N2…N
8が固定軸71の周方向に等間隔に配置してあり、磁性
突極72A,72B…72Dが可動体72と一体に設け
られている。
8が固定軸71の周方向に等間隔に配置してあり、磁性
突極72A,72B…72Dが可動体72と一体に設け
られている。
【0055】固定側磁極N1は、図7に示すように、図
1において前記第一の実施例で説明した永久磁石と同様
の角柱棒状の永久磁石81を、その軸が固定軸71の軸
と直交するように固定軸71上に固設すると共に、コ字
状の磁芯91Aにコイル91Bを捲回してなる電磁石9
1を磁束制御器として設けた構成になっている。
1において前記第一の実施例で説明した永久磁石と同様
の角柱棒状の永久磁石81を、その軸が固定軸71の軸
と直交するように固定軸71上に固設すると共に、コ字
状の磁芯91Aにコイル91Bを捲回してなる電磁石9
1を磁束制御器として設けた構成になっている。
【0056】上記磁芯91Aの両脚の端面91C,91
Dは、それぞれ永久磁石81のN極部分とS極部分とに
密着してあり、これによりヨーク部材を用いることなく
永久磁石81の一方の磁極と他方の磁極との間の磁路を
確保している。尚、他の固定側磁極N2,N3…N8の
構成も同様である。
Dは、それぞれ永久磁石81のN極部分とS極部分とに
密着してあり、これによりヨーク部材を用いることなく
永久磁石81の一方の磁極と他方の磁極との間の磁路を
確保している。尚、他の固定側磁極N2,N3…N8の
構成も同様である。
【0057】この実施例の構成においても、コイル91
Bに、例えば図2において説明したような何れかの励磁
電圧を印加することにより、同様にして永久磁石81か
ら磁束のON/OFFを作用空間である可動体72の内
部で行うことができる。この磁束のON/OFFを固定
側磁極N1,N2…N8において位相差をもって実行す
ることにより回転磁界を生じさせることができることは
前記第一の実施例の場合と同様である。
Bに、例えば図2において説明したような何れかの励磁
電圧を印加することにより、同様にして永久磁石81か
ら磁束のON/OFFを作用空間である可動体72の内
部で行うことができる。この磁束のON/OFFを固定
側磁極N1,N2…N8において位相差をもって実行す
ることにより回転磁界を生じさせることができることは
前記第一の実施例の場合と同様である。
【0058】本実施例の場合には、例えば180゜間隔
の固定子側磁極を一組として一方の固定子側磁極をN
極、他方の固定子側磁極をS極として働かせるように制
御を行い、このような制御を1回転方向に順次実施する
ことで可動体72を回転させるための回動磁界を発生さ
せることができる。
の固定子側磁極を一組として一方の固定子側磁極をN
極、他方の固定子側磁極をS極として働かせるように制
御を行い、このような制御を1回転方向に順次実施する
ことで可動体72を回転させるための回動磁界を発生さ
せることができる。
【0059】〔実施例3〕図8は本発明の更に別の実施
例を示すものである。この実施例は、本発明による推進
磁界発生装置を用いて籠形誘導モータを構成した場合の
一例を示すものである。
例を示すものである。この実施例は、本発明による推進
磁界発生装置を用いて籠形誘導モータを構成した場合の
一例を示すものである。
【0060】図8に示す誘導モータ100は、回転軸1
3に籠形回転子101が設けられている点を除いては基
本的に図1に示した回転モータ10と同様に構成されて
おり、前記図1の各部と対応する構成の部分には同一の
符号を付してその節名を省略する。
3に籠形回転子101が設けられている点を除いては基
本的に図1に示した回転モータ10と同様に構成されて
おり、前記図1の各部と対応する構成の部分には同一の
符号を付してその節名を省略する。
【0061】フレーム11に設けられている回転磁界発
生装置120は、その基本的構成において図1に示す第
一の実施例の回転磁界発生装置20と同一であるが、固
定子側磁極M1,M2…M6と籠形回転子101との内
の間隙幅をなるべく小さくする目的で、永久磁石21,
22…26の各自由端に補助磁極片21K,22K…2
6Kをそれぞれ設けた点が前述の回転磁界発生装置20
と異なっている。
生装置120は、その基本的構成において図1に示す第
一の実施例の回転磁界発生装置20と同一であるが、固
定子側磁極M1,M2…M6と籠形回転子101との内
の間隙幅をなるべく小さくする目的で、永久磁石21,
22…26の各自由端に補助磁極片21K,22K…2
6Kをそれぞれ設けた点が前述の回転磁界発生装置20
と異なっている。
【0062】補助磁極片21K,22K…26Kは、そ
れぞれ籠形回転子101の外周面の曲率と同一の曲率の
面を有する対向部21L,22L…26Lを有する突極
部として形成されており、これらの補助磁極片21K,
22K…26Kから作用空間11Aに対応する永久磁石
からの磁束が出力する構成になる。
れぞれ籠形回転子101の外周面の曲率と同一の曲率の
面を有する対向部21L,22L…26Lを有する突極
部として形成されており、これらの補助磁極片21K,
22K…26Kから作用空間11Aに対応する永久磁石
からの磁束が出力する構成になる。
【0063】固定子側磁極M1,M2…M6の各電磁石
31,32…36には、制御ユニット50から三相の励
磁電圧、即ち第1励磁電圧A1,第2励磁電圧A2,第
3励磁電圧A3が図1の場合と同様に供給されており、
これにより作用空間11Aに回転磁界が発生する。
31,32…36には、制御ユニット50から三相の励
磁電圧、即ち第1励磁電圧A1,第2励磁電圧A2,第
3励磁電圧A3が図1の場合と同様に供給されており、
これにより作用空間11Aに回転磁界が発生する。
【0064】誘導モータ100は、この回転磁界により
籠形回転子101内に誘導電流が生じ、この誘導電流に
より生じた磁界と各固定子側磁極M1,M2…M6によ
る磁界との相互作用により籠形回転子101が回転する
構成になる。この回転原理自体は従来の籠形誘導モータ
の原理と同様である。
籠形回転子101内に誘導電流が生じ、この誘導電流に
より生じた磁界と各固定子側磁極M1,M2…M6によ
る磁界との相互作用により籠形回転子101が回転する
構成になる。この回転原理自体は従来の籠形誘導モータ
の原理と同様である。
【0065】しかし本実施例の誘導モータ100は、フ
レーム11に設けられた永久磁石の磁力エネルギーを利
用して回転磁界発生装置120が作用空間11A内に所
要の回転磁界を発生させる構成になっているため、電磁
石のコイルの巻数を多くすることにより僅かな直流電流
をコイルに流すだけで磁束のON/OFFスイッチング
を行うことができる。
レーム11に設けられた永久磁石の磁力エネルギーを利
用して回転磁界発生装置120が作用空間11A内に所
要の回転磁界を発生させる構成になっているため、電磁
石のコイルの巻数を多くすることにより僅かな直流電流
をコイルに流すだけで磁束のON/OFFスイッチング
を行うことができる。
【0066】また、従来型の誘導モータでは外部電源か
らの供給エネルギーとして、固定子鉄芯の励磁電流I0
と回転子トルクに伝達する磁束を作るトルク電流I1 と
が必要であったが、本発明の場合には、励磁電流I0 を
供給する必要がないため、高効率の運転を期待すること
ができる。
らの供給エネルギーとして、固定子鉄芯の励磁電流I0
と回転子トルクに伝達する磁束を作るトルク電流I1 と
が必要であったが、本発明の場合には、励磁電流I0 を
供給する必要がないため、高効率の運転を期待すること
ができる。
【0067】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、永久
磁石からの磁束を磁束制御器によって制御することによ
り回転磁界等の所要の推進磁界を発生させる構成であ
り、永久磁石の磁力エネルギーを利用しているため、極
めて高効率の推進磁界発生装置を得ることができる。
磁石からの磁束を磁束制御器によって制御することによ
り回転磁界等の所要の推進磁界を発生させる構成であ
り、永久磁石の磁力エネルギーを利用しているため、極
めて高効率の推進磁界発生装置を得ることができる。
【0068】また、該推進磁界発生装置を利用したエネ
ルギー変換装置においては、極めて高効率で発生した推
進磁界を利用して回転子等を運動させることができるた
め、モータ等の効率を改善することができる等の特徴を
有するものであり、本発明実施後の効果は極めて大き
い。
ルギー変換装置においては、極めて高効率で発生した推
進磁界を利用して回転子等を運動させることができるた
め、モータ等の効率を改善することができる等の特徴を
有するものであり、本発明実施後の効果は極めて大き
い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による回転モータの第一の実施例を示す
構成図である。
構成図である。
【図2】図1に示す第1乃至第3励磁電圧の波形を示す
波形図である。
波形図である。
【図3】図1に示す制御ユニットの詳細回路図である。
【図4】図3に示した各切換制御信号の波形図である。
【図5】図1の固定電極における永久磁石と電磁石の磁
芯との結合状態を示す要部構成図である。
芯との結合状態を示す要部構成図である。
【図6】本発明の第二の実施例を示す構成図である。
【図7】図6における要部拡大図である。
【図8】本発明の第三の実施例を示す誘導モータの構成
図である。
図である。
10,70 回転モータ 11 フレーム 11A 作用空間 12 回転子 13 回転軸 20,80,120 回転磁界発生装置 21,22…26,81 永久磁石 31,32…36,91 電磁石 41,42…46 ヨーク部材 50 制御ユニット 71 回転軸 72 可動体 100 誘導モータ 101 籠形回転子 A1 第1励磁電圧 A2 第2励磁電圧 A3 第3励磁電圧 M1,M2…M6 固定子側磁極 N1,N2…N8 固定子側磁極
Claims (2)
- 【請求項1】 推進磁界を所定の作用空間に発生させる
ための推進磁界発生装置において、 推進磁界の所要発生パターンに応じて適宜間隔をもって
配置した複数の永久磁石部材と、 該各永久磁石部材に対応して設けられた電磁石からなる
複数の磁束制御器とを具備し、 前記永久磁石部材から前記作用空間に形成する各磁束の
数を、前記磁束制御器によって位相をずらせて変化させ
るようにしたことを特徴とする推進磁界発生装置。 - 【請求項2】 推進磁界を所定の作用空間に発生させる
ための推進磁界発生装置と、前記作用空間に設けられた
移動子部材とを備え、前記推進磁界発生装置によって前
記作用空間内に形成された推進磁界により変位トルクを
前記移動子部材に発生させるようにしたエネルギー変換
装置において、 前記推進磁界発生装置が、推進磁界の所要発生パターン
に応じて適宜間隔をもって配置した複数の永久磁石部材
と、該各永久磁石部材に対応して設けられた電磁石から
なる複数の磁束制御器とを具備し、前記永久磁石部材か
ら前記作用空間に形成する各磁束の数を、前記磁束制御
器によって位相をずらせて変化させるようにしたことを
特徴とするエネルギー変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24252595A JPH0965691A (ja) | 1995-08-28 | 1995-08-28 | 推進磁界発生装置及びエネルギ−変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24252595A JPH0965691A (ja) | 1995-08-28 | 1995-08-28 | 推進磁界発生装置及びエネルギ−変換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0965691A true JPH0965691A (ja) | 1997-03-07 |
Family
ID=17090416
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24252595A Pending JPH0965691A (ja) | 1995-08-28 | 1995-08-28 | 推進磁界発生装置及びエネルギ−変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0965691A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999066627A1 (en) * | 1998-06-18 | 1999-12-23 | Micronasa Di Patarchi Alberto | Universal electric motor with variable air gap |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61128761A (ja) * | 1984-11-27 | 1986-06-16 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | ステツピングモ−タ |
-
1995
- 1995-08-28 JP JP24252595A patent/JPH0965691A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61128761A (ja) * | 1984-11-27 | 1986-06-16 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | ステツピングモ−タ |
Cited By (1)
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| WO1999066627A1 (en) * | 1998-06-18 | 1999-12-23 | Micronasa Di Patarchi Alberto | Universal electric motor with variable air gap |
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