JPS60207440A - 振動モータ - 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】 本発明は磁化できる固定子及び往復運動できる電機子を
具えてなり、２個のコイルを相互に対向配置して設ける
とともに、これらの両コイル間には磁化できる鉄心を延
在させ、磁極の一方が該鉄心に面するように磁石を設け
た固定子部分を前記鉄心に平行に配設し、両コイルの互
いに離間する端面位置で固定子と鉄心との間に空隙を形
成し、該空隙内で電機子の磁化できる摺動素子を移動可
能ならしめた振動モータに関するものである。

斯る振動モータは、雑誌「エレクトロテクニクウント　
マシキンパウ（ｇｌｅｋｔｒｏｔｅｃｈｎｉｋ　ｕｎｄ
Ｍａｓｃｈｉｎｅｎｂａｕ　）　Ｊ第９６巻、第１０号
に掲載された論文「共鳴−張力励磁機として永久磁石を
有する振動型同期モー　タ（ｐｅｒ　ｓｃｈｗｉｎｇｅ
ｎｄｅ　Ｓｙｎｃｈ−ｒｏｎｌｉｎｅａｒｍｏｔｏｒ　
ｍｉｔ　Ｄａｕｅｒｍａｇｎｅｔｅｎ　ａｌｓ　Ｒｅ５
ｏｎａｎｚ−Ｚｕｇｋｒａｆｔｅｒｒｅｇｅｒ　）　Ｊ
に記載サレティル◎この従来の振動モータは、２個の磁
石及び４個の相互に平行な空隙を有するリニアモータと
して構成されている。電機子の摺動素子は空隙内に配設
されて直線通路に沿って移動することができる。

作動時にはコイルを交流電圧源に接続し、コイルに発生
する磁界と磁石により発生される永久磁界とを共働させ
る。摺動素子に及ぼされる磁力の影響下で、電機子は固
定子に関して直線的に往復運動することができる。

従来の振動モータの電機子は弾性素子により支持されて
いる。この構造により、作動状態下の電機子は、摺動素
子に作用する保持力にて横方向に移動することができる
。この横方向の移動には、電機子の往復運動がもはや完
全な直線状ではなく、しかも再現性がないという欠点が
ある。さらにまた、摺動素子が固定子及び鉄心と接触す
るのを防止するため、摺動素子と、固定子と、鉄心との
間の間隙を比較的大きくとらなければならない。

これがため、かかる従来の振動モータは、電機子が正確
に所定の通路を通ることが所望される使用態様には適さ
ない。このような使用態様に対しては、電機子の移動を
完全に制御することが必要である。このため従来の振動
モータに、電機子に対する案内手段を設けなければなら
ない。リニアモータ用の案内手段自体は既知であるが、
ガイドロッド及び直線軸受を具える一般的な案内手段で
は、大きな荷重がかかると全体的なたわみが表われる。

既知の案内手段を有するリニア振動モータは保持力が小
さい場合にのみ満足し得る結果をもたらす。保持力が大
きい場合には、電機子の移動に諜する要求をあまりきび
しくすることはできない。さらに、十分に剛固であ貰り
適当な大きさを有する電機子用の直線的な案内機構を見
つけることは、リニア振動モータあ性質上極めて困難で
ある。

本発明の目的は、前述の振動モータを改良して電機子の
支持手段の問題を緩和せんとするにある。

本発明の振動モータは、摺動素子を、それらの移動中に
、円弧状空隙を通る円形通路の一部分に摺動させ、電機
子をモータ軸の周りに回動可能ならしめたことを特徴と
する。

本発明による振動モータの電機子は、構造が簡単でしか
も廉価な軸受装置、例えば既知のころ軸受、玉軸受など
によってモータ軸に取り付けることができる。斯る軸受
は、保持力によってもたらされる負荷を容易に取り除く
ことができる。この構造は、本発明の振動モータが、電
機子の、正確に限定された再現性ある運動の遂行能力を
極めて安定ならしめ得る利点を有する。

本発明による振動モータの電機子は、その動作状態にて
、電機子の中心位置、その振幅変位角及びその振動運動
の振動数を例えばｔ子制御装置によって制御されて、モ
ータ軸の周りの振動運動を行う。

本発明の振動モータは、前述した特性に併せて高い効率
及び高い実効出力をもたらすことができるので、様々な
用途に適用することができる。この振動モータは、例え
ば、駆動制御弁、冷凍機内の連続的に可変な圧縮機のよ
うな往復動圧縮機及びひけ剃り機の切断部材のために使
用することができる。

本発明の好適実施例では、構造的理由から１ｉ機子を担
持するモータ軸を、磁石の磁軸線及びコイルの共通軸線
を横切る方向へ延゛在させる。

この実施例又は他の実施例では、磁石を設けた固定子部
分を、その固定子部分に対向させて配置した鉄心と共働
させ、固定子に、摺動素子の位置で溝穴を設けることが
好適である。この実施例の利点は、モータの効率が良く
、かつ、上述したステップによってモータの寸法に重大
なる影響を受けることなく、高い実効出力を得ることが
可能となることにある。

この実施例ではさらに、電機子が２個の摺動素子を具え
、各摺動素子に、モータ軸と平行に延在する溝穴を設け
ることが好適である。これにより電機子と固定子との間
の磁気短終による磁束の不必要な損失を防止することが
できる。また鉄心に、摺動素子と対応する位置で溝穴を
形成するのが好ましい。

さらに他の実施例では、電機子が、相互に独立して回動
できる２個の電機子部分を具えるとともに、これらの各
ＫＩｉｉＡ子部分が、２個の摺動素子を具え、磁石を逆
極性に磁化するよう構成することができる。この場合、
電機子部分が、同一モータ磁軸に取り付けられて互いに
逆方向へｌ￥ｉＩ動運動することができる。この実施例
の利点は、２つの駆動可能性があることであり、例えば
２個のピストンを具える圧縮機を駆動するため、または
せん断機もしくは切断装置を駆動するためなどのような
特殊な用途に有利である。

さらに、摺動素子を、モータ軸に対して直径方向に対向
する対として設けることが好適である。

これにより、つりあいおもりのような設備を追加するこ
と７：Ｃ＜モータ装置の機械的振動が最小になる利点が
ある。

これもしくは他の実施例ではさらに電機子の摺動素子の
運動方向を、コイルの共通軸線を実質的に横切る方向と
し、モータ軸をモータの中心に取り付ける。この実施例
は、振動モータの寸法が小さくなり、その結果として、
小型機器へ用いるのに好適であるという利点を有する。

加えて、小さな寸法は、磁気通路の長さを減少させ、従
って磁気損失を減少させる。

図面につき本発明の詳細な説明する。

第１図には本発明の振動モータを線図的に示す。

ｌとして示すこの振動モータは磁化し得る固定子８と、
モータ軸５の周りで往復運動できる電機子７とを具える
。振動モータ１はさらに２個のコイル９及び１１（図面
の明瞭のため断面にて示す）を具え、それらの間には磁
化し得る鉄心１８が延在する。磁石１５を、鉄心１８と
、この鉄心と平行に延在する固定子部分８Ａとの間に配
設し、磁石の一方の磁極は鉄心１８に面し他方の磁極は
固定子部分８Ａに面するようにする。コイル９及び１１
の相互に離れた端面１７位置で、固定子８と鉄心１８と
の間に空隙１９及び２１を形成し、これらの空隙内に電
機子７の摺動素子２８及び２５を配置する。電機子７は
モータ軸６の周りで回動できるので、摺動素子２８及び
２５はそれらの運動に際し、破線Ａに示されるような円
形路をたどり、円形路の曲率中心をモータ軸５の軸線と
する。

空隙１９及び２１は円形路Ａの形状と一致する弓形形状
を有する。

コイル９及び１１の巻線に適当な交流電流を流してコイ
ル９及び１１を励磁すると、交番磁界がコイル９及び１
１の回りに発生し、この交番磁界は磁石１５により発生
された磁界と共働する。この磁力が摺動素子２３及び２
６に働きかけて、電機子７をモータ軸５の回りに振動さ
せ、摺動素子２３及び２５を、磁力によって空隙１９及
び２１内へ夫々交互に引き込む。

摺動素子２８，２５と固定子８との間に働く鉄心１８に
対する保持力は、モータ軸５に対して放射方向に向き、
この力は回転軸受により簡単にうち消すことができる。

本発明の振動モータの数例を第２〜６図に示す。

上述した部分には第１図と同一の符号を付している。

第２，８及び４図には第１実施例を示す。図に示す振動
モータ８１は固定子８の２個の対向する固定子部分３Ａ
及び３Ｂを具え、磁石１６を強磁性鉄心１８と固定子部
分８Ａとの間に配設し１磁石１６を鉄心１８と固定子部
分８Ｂとの間に配設する。磁石１６の磁軸線１ａａｆ磁
石１５の磁軸線１６Ａと同一線上に配置する。２個のコ
イル９及び１１を鉄心１８上に巻回し、これらの両コイ
ルの共通−軸線１０を、磁軸線１５Ａ、１６Ａを横切る
方向へ延在させる。鉄心１８に取り付けられたモータ軸
６はそれぞれの軸線１０，１５Ａｔ１６Ａを横切る方向
へ延在させ４゜ ２個の摺動素子２８及び２５を具える電機子７を既知の
回転軸受８２によりモータ軸５に枢着する。摺動素子２
８及び２５の位置で、固定子８に貫通溝８８を形成し、
この貫通溝８８で、固定子を互いに離間した２個の固定
子部分８Ａ及び８Ｂに分割する。この貫通溝８８は磁気
短絡を防止する役目を果たす。この例において鉄心１８
には溝８８Ａを形成する。もちろん、この貫通溝８８及
び溝８８Ａをプラスチック材料のような非磁性材料で満
たすこともできる。

コイル９及び１１の相互に離間した各端面の近傍で、２
個の円弧状空ｌｌｒ！１９，２０Ｚｉｌ’２１ｔ２２を
固定子８と鉄心１８との間に夫々形成し、これらの空隙
内で、電機子７の各摺動素子２８及びｚＩｌｌを移動可
能ならしめる。各摺動素子２８及び２５は、モータ軸５
に平行に延在する溝穴８５及び８７を夫々有し、°これ
らの溝穴は磁束の損失を妨げるべく作用する。

図では、ＷＬ機子フを中心に位置させて示す。作動時に
は本例の電機子７は最大振幅変位角α；７０となる。

第５図は本発明の第２実施例の軸方向断面図である。前
例と同様に、振動モータ４１は、溝穴によって相互に離
間された２個の固定子部分８Ａ及び８Ｂを有する固定子
８を具え、これらの両固定子部分の間には、軟鉄鉄心１
３、モータ軸５．２個のコイル９，１１、および２個の
磁石１５．１６を配設する。二個の空［１９，２０およ
び２１゜２２はコイル９，１１にそれぞれ隣接する。

この例において、磁石１５及び１６を、２個の磁極の同
じ極どうしが対向するように、すなわち磁石１５及び１
６を反対方向に磁化して配設する。

２部分から成る電機子をモータ軸５に取り付け、電機子
部分７Ａ及び７Ｂを互いに独立して回動できるようにす
る。電機子部分７Ａ及び７Ｂをボールレイズ８２により
モータ軸５に装着することができる・各電機子部分７Ａ
及び７Ｂに、２個の摺動素子を設け、電機子部分７Ａの
摺動素子４８及び４９を空＠１９及び２１内で、また、
電機子部分７Ｂの摺動素子４）及び４５を空隙２０及び
２２内で夫々移動可能ならしめる。　。

コイル９及び１１を附勢すると、互いに逆方向へ移動す
る電機子部分７Ａ及び７Ｂは、駆動される装置に、互い
に独立させてもしくは組み合せて連結することができる
。

無振動モータを得るため、電機子部分７Ａ及び７Ｂの重
心をモータ軸すの軸線上に位置させるつりあいおもりを
用いることもできる。

第６図には第８実施例の軸方向断面図を示す。

前例と同様に、振動モータ５１は、固定子８．２個のコ
イル９及び１１を有する鉄心１８．２個の磁石１５及び
１６．４個所の空隙１９．２０及び２１．２２ならびに
鉄心１８に取り付けられて電機子を担持するモータ軸５
を具える。

この電機子は、２個の独立して移動できる電機子部分７
Ｃ及び７Ｄを具え、これらの電機子部分には直径方向に
配置された二個の摺動素子５８゜５５及び５７．５９を
夫々設ける。摺動素子５３５５．５７及び５９の位置で
、固定子８は溝穴８Ｂを有する。

この例では、振動モータ５１の構体は、溝穴８８を非対
称に配置したため、非対称となっている。溝穴８８の一
方を空＠２１と２２との間に配置し、他方の２個の溝穴
３８を、瞬接する空隙１９及び２０の一方側に夫々配置
する。

前述したところと同様にして、磁石１５及び１６を逆極
性で磁化させることにより、作動状態では２個の電機子
部分７Ｃ及び７Ｄは、モータ軸５の周りで逆位相で往復
運動する。

バランスのとれた対称なる電機子をもたらす振、動モー
タ５１の特別の構造としてつりあいおもりを適用するこ
ともできる。

本発明は以上説明した実施例に限定されず種々の変更例
が考えられることもちろんである。

【図面の簡単な説明】

第１図哄本発明の振動モータの線図、 第２図大本発明の振動モータの第１実施例を示す軸方向
断面図、 第８図は、第２図の振動モータのＩ−１線上の断面図、 第４図は、第８図の振動モータの■−■線上の断面図、 第５図は、本発明の振動モータの第２実施例を示す軸方
向断面図、 第６図は、本発明の振動モータの第８実施例を示す軸方
向断面図である。 １　、８１　、４１　、５１・・・振動モータ８・・・
固定子　８Ａ　、　８Ｂ・・・固定子部分５・・・モー
タ軸　７・・・電機子 、７Ａ、７Ｂ　、　７０　、７Ｄ・・・電機子部分”ｖ
ｌｌ・・・コイル　１５　、１１３・・・磁石１７・・
・コイル端面 １９　、２０　、２１　、２２・・・空隙２８　、２５
・・・摺動素子 ８８　、１３８Ａ　、　８５　、８７・・・溝穴特許出
願人　エヌ・ベー・フィリップス・ブルーイランペンフ
ァブリケン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　磁化できる固定子及び往復運動できる電機子を具え
   てなり、２個のコイルを相互に対向配置して設けるとと
   もに、これらの両コイル間には磁化できる鉄心を延在さ
   せ、磁極の一方が該鉄心に面するように磁石を設けた固
   定子部分を前記鉄心に平行に配設し、両コイルの互いに
   離間する端面位置で、固定子と鉄心との間に空隙を形成
   し、該空隙内で電機子の磁化できる摺動素子を移動可能
   ならしめた振動モータにおいて、前記摺動素子を、それ
   らの移動中に、円弧状空隙を通る円形通路の一部分に摺
   動させ、電機子をモータ軸の周りに回動可能ならしめた
   ことを特徴とする振動モータ。 ム　前記電機子を担持するモータ軸を、磁石の磁軸線及
   びコイルの共通軸線を横切る方向へ延在させてなること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の振動モータ。 ＆　磁石を設けた固定子部分を、その固定子部分に対向
   させて配置した鉄心と共働させ、固定子に、摺動素子と
   の位置で溝穴を設けてなることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項または第２項記載の振動モータ。 ４　電機子が２個の摺動素子を具え、各摺動素子に、モ
   ータ軸と平行に延在する溝穴を設けてなることを特徴と
   する特許請求の範囲第８項記載の振動モータ。 Ｆ、、電機子が、相互に独立して回動できる２個の電機
   子部分を具えるとともに、これらの各電機子部分が、２
   個の摺動素子を具え、磁石を逆極性に磁化してなること
   を特徴とする特許請求の範囲第８項記載の振動モータ。 ＆　摺動素子を、モータ軸に対して直径方向に対向する
   対としてなることを特徴とする特許請求の範囲第５項記
   載の振動モーＩｔ　０′Ｌ　電機子の摺動素子の運動方
   向を、コイルの共通軸線を実質的に横切る方向とし、モ
   ータ軸をモータの中心に取り付けてなることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項乃至第６項の何れかに記載の振
   動モータ。