JP2002369467A - 回転電機及びこの回転電機を用いた滑車駆動装置 - Google Patents
回転電機及びこの回転電機を用いた滑車駆動装置Info
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Abstract
ことができ、また、トルク力を低下させることなく、ト
ルクリップルを低減することができる回転電機及びこの
回転電機を用いた滑車駆動装置を提供する。 【解決手段】 回転軸5に固定された回転子6のヨーク
部6aに固定された永久磁石3a,4aが、回転軸5の
中心軸と垂直な方向に直列に配列され、永久磁石3aに
対して固定子3bが対向配置され、永久磁石4aに対し
て固定子4bが対向配置されて構成された、回転子6と
固定子3b,4bとの組からなるモータA3及びモータ
Bと、モータA3及びモータBそれぞれを独立に駆動す
る可変電源2a,2bとを備えた回転電機とする。ま
た、この回転電機を滑車駆動装置に用いる。
Description
トルクリップルの要求が厳しい分野に用いられる回転電
機及びこの回転電機を用いた滑車駆動装置に関するもの
である。
トルク力に対して厳しい要求がある。限られたスペース
においてこの要求されるトルク力を達成するためには、
小型で大きなトルク力が得られる回転電機の開発が要求
される。
トルクリップルに対しても厳しい要求がある。例えば、
誘導電動機などの回転電機においては、固定子あるいは
回転子に、コイルを収めるための鉄心に打ち抜いた溝、
いわゆるスロットが空隙部近傍に形成され、このスロッ
ト部と鉄心部との磁気抵抗の差異により、空隙部に形成
される磁界の磁束密度には、疎密が生じる。このために
空隙部の磁束分布に多くの高調波成分が含まれ、誘導電
導機にトルクの大小が発生する。この誘導電導機に発生
するトルクの大小は、いわゆるトルクリップル(トルク
脈動)といわれるものであり、このトルクリップルの問
題を解決することが必要になる。
子または回転子に形成されたスロットを回転軸方向から
斜めにずらす、いわゆる斜めスロットが採用される。ま
た、実開平4−97459号公報に開示された回転電機
のように、1つの回転子に対して複数個の固定子を設け
て、この複数個の固定子に形成されるスロットの位置を
互いに回転方向にずらしたり、1つの固定子に対して回
転子を複数個設けて、この複数個の回転子のスロットの
位置を互いに回転方向にずらすとともに、スロット内に
納められた各巻線を直列に接続したものがある。
どの回転電機において、トルク力を大きくするために
は、回転軸の中心軸方向の軸長を長くする、あるいは回
転子及び固定子の径を大径にして、回転子と固定子との
間に形成される空隙の面積を大きくすることになり、ト
ルク力の増大と小型化とは両立させるのが困難であると
いう問題がある。
めに、斜めスロットを採用した回転電機あるいは実開平
4−97459号公報に開示された回転電機では、回転
子の磁極と固定子の磁極との対向面積が減少する等のた
め、トルク力が低下してしまうという問題がある。
ティースに巻線を集中的に巻回した、いわゆる磁極集中
巻の回転電機においては、上記のような従来のトルクリ
ップルの低減方法では、トルク力の低下が大きくなると
いう問題がある。
めになされたものであり、限られた軸長においてトルク
力を増大させることができる回転電機及びこの回転電機
を用いた滑車駆動装置を提供するものである。
ルクリップルを低減することができる回転電機及びこの
回転電機を用いた滑車駆動装置を提供するものである。
電機は、回転軸に固定されたヨーク部と該ヨーク部に固
定された永久磁石とからなる複数個の回転子が、上記回
転軸の中心軸と垂直な方向に直列に配列され、上記複数
個の回転子の永久磁石それぞれに固定子が対向配置され
て構成された、回転子と固定子との組からなる複数のモ
ータ部と、該複数のモータ部それぞれを独立に駆動する
電源とを備えたものである。
の回転電機において、モータ部における回転子及び固定
子の同一磁極の回転軸周方向における相対距離を、各モ
ータ部で互いに異なるようにしたものである。
の回転電機において、2組のモータ部それぞれが三相交
流の電源で駆動され、該モータ部の相対距離の差を位相
差で表したとき、上記モータ部間の位相差が電気角で9
0度の奇数倍であるものである。
ないし第3のいずれかの回転電機において、モータ部に
おける永久磁石と固定子との間に形成される空隙の中心
と回転軸の中心軸との距離を空隙半径と定義し、各モー
タ部における回転軸の中心軸方向の長さである軸長と空
隙半径との積を相互に等しくしたものである。
ないし第4のいずれかの回転電機において、固定子は、
固定子を構成する固定子コアに形成されたティースそれ
ぞれに巻線を集中的に巻回した、磁極集中巻型であるも
のである。
の回転電機において、固定子を構成する固定子コアのテ
ィースは、個々に分割されている、またはティースのコ
イルを巻回する巻回部が隣合うティースとの間で広げる
ことができるように接続されているものである。
ないし第6のいずれかの回転電機において、固定子と回
転子の対向面が、回転軸の中心軸方向に対して平行に配
置されているラジアルギャップ型であるものである。
ないし第6のいずれかの回転電機において、固定子と回
転子の対向面が、回転軸の中心軸方向に対して垂直に配
置されているアキシャルギャップ型であるものである。
の回転電機において、固定子に設けられた磁極、または
回転子に設けられた磁極のいずれか一方または両方が回
転軸の中心軸方向に対して斜めに配置されているもので
ある。
8の回転電機において、固定子に設けられた磁極、また
は回転子に設けられた磁極のいずれか一方または両方が
回転軸の径方向に対して斜めに配置されているものであ
る。
軸に固定された滑車部と、該滑車部と一体に形成された
ヨーク部と該ヨーク部に固定された永久磁石とからなる
複数個の回転子が、上記回転軸の中心軸と垂直な方向に
直列に配列され、上記複数個の回転子の永久磁石それぞ
れに固定子が対向配置されて構成された、回転子と固定
子との組からなる複数のモータ部と、該複数のモータ部
それぞれを独立に駆動する電源とを備えたものである。
第1の滑車駆動装置において、モータ部における回転子
及び固定子の同一磁極の回転軸周方向における相対距離
を、各モータ部で互いに異なるようにしたものである。
の形態を説明する。実施の形態1.図1は、本発明にお
ける実施の形態1の構成を示す部分断面図である。図に
おいて、1は回転機部、2は回転機部1を駆動する駆動
部である。回転機部1は概略回転対称であるため、回転
軸の片側のみ示してある。
る。回転機部1には、モータA3及びモータB4が配置
されている。回転子6は、円筒状のヨーク部(鉄心部)
6aの外周に永久磁石3aが固定され、ヨーク部6aの
内周に永久磁石4aが固定され、永久磁石3aと永久磁
石4aが回転軸5の中心軸と垂直な方向に直列に配置さ
れてなる。フレーム7には、永久磁石3aに対向する固
定子3bと永久磁石4aに対向する固定子4bが固定さ
れ、永久磁石3aと固定子3bが組をなしてモータA3
を構成し、永久磁石4aと固定子4bが組をなしてモー
タB4を構成している。すなわち、モータA3及びモー
タB4は、ヨーク部6aを共有し、回転軸5の中心軸と
垂直な方向に直列に配置された構成になっている。フレ
ーム7及びブラケット8と回転軸5との間にはベアリン
グ9が配置され、回転軸5を回転可能に支持している。
ム7の内側には空間が形成され、この空間に、回転位置
検出装置として機能するエンコーダ10が配置され、エ
ンコーダ10の回転部10aは回転軸5に固定され、エ
ンコーダ10の固定部10bはフレーム7に固定されて
いる。
る。回転機部1の駆動用として、電圧及び周波数を可変
とする可変電源2a及び2bが設けられ、それぞれモー
タA3とモータB4に接続され、モータA3にはパワー
部Aより、また、モータB4にはパワー部Bよりそれぞ
れ電流が供給される。すなわち、モータA3とモータB
4はそれぞれ独立の可変電源2a及び可変電源2bによ
り駆動される。エンコーダ10から出力される回転位置
信号は、可変電源2bのコントローラBに伝えられ、こ
のコントローラBからさらに、可変電源2aのコントロ
ーラAに伝えられる。即ち、エンコーダ信号をコントロ
ーラA及びコントローラBで共有する構成となってい
る。
説明する。モータA3及びモータB4は、永久磁石3
a,4aに対向する固定子3b,4bが、電機子巻線と
固定子コアを有する、いわゆる回転界磁型の同期電動機
である。
巻線省略)を示す図であり、図3は、図2の巻線の様子
を説明するための部分拡大図であり、図4は、電機子巻
線の結線を示す図であり、図5は、固定子コアを構成す
るティースを示す平面図である。これらの図を用いて、
モータA3およびモータB4の構成を説明する。
転子6のヨーク6aに固定された永久磁石3a,4aの
極数を32、固定子3b,4bに形成されたスロット数
を36としている。また、図3に示したように、固定子
3b,4bに配置された電機子巻線3c,4cは、それ
ぞれの固定子コア3d,4dのティース3f,4fに集
中的に巻回された、いわゆる磁極集中巻により構成され
ている。
ス3f,4fは、1個ずつに分割され、巻線工程の後に
リング状に形成される、分割構造のコアとなっている。
この分割構造については、各ティース3f,4fが完全
に分離していてもよいし、例えば図5(a)に示したよ
うに、分割されたティース3f,4fが薄肉部3h,4
hで連結された構造、あるいは図5(b)に示したよう
に、分割されたティース3f,4fがジョイント部3
j,4jによりつながった構造でもよい。すなわち、各
ティース3f,4fのコイル巻回部3k,4kの間隔を
コイル巻回時には広げ、コイル巻回後に狭めて円形状に
するための薄肉部3h,4hあるいはジョイント部3
j,4jといった接続部を設けるものである。なお、図
3は正確には固定子3b、即ち対向面よりも半径方向外
側に固定子がある場合の図であるが、固定子4bについ
ても考え方は同様であるため併せて記述した。
c,4cの結線については同相の集中巻きコイルが3つ
ずつ直列につながったものがさらに4組並列につながっ
た三相星型結線としている。
ので、ある定められた回転軸5の軸長に対し、トルクを
発生する空隙面を2箇所設けることになり、その結果、
回転軸5の中心軸方向の厚みが薄く、かつトルクの大き
い回転電機が得られる。
いずれも回転界磁型の永久磁石式同期電動機とすること
によって、回転子6側へ給電する必要がなく、ブラシや
整流子、スリップリングなどが不要で信頼性の高いモー
タとすることができる。
ることによって、コイルエンド部の長さが短くなり、回
転軸5方向の長さを短くすることができる。
積率も高くなり、さらにモータA3及びモータB4の回
転軸の中心軸方向長さである軸長を短くすることができ
る。
施の形態2の構成を示す断面図であり、図1におけるI
I−II断面を示している。
タB4の回転子6のヨーク6aに固定された永久磁石3
a,4aは、同一の極性の磁極が回転軸5の周方向にお
ける同一位置に配置され、モータA3の固定子3bの磁
極(+U1)とモータB4の固定子4bの磁極(+U
1)は、回転軸5の周方向の位置をずらして配置してい
る。例えば、ある基準位置θを定めたときに、回転子6
に固定された永久磁石3a,4aのN極中心が、モータ
A3及びモータB4の双方においてθ=0゜の位置にき
ている。一方、固定子3b,4bについては、モータA
3における1つのU相巻線軸の中心がθ=0゜の位置に
置かれるが、モータB4における同じU相巻線軸の中心
がθ=5.625°の位置に置かれている。すなわち、
回転子6の永久磁石3a,4aは回転軸5に対して回転
軸5の周方向が同じ位置に取り付けられているのに対
し、固定子3b,4bの設置角度は機械角で5.625
°の位相差が生じるようにしている。本実施の形態では
32極機なので、設置角度のずれは、後述するように電
気角5.625×(32/2)=90°に相当する。こ
のように、本発明では、モータ部A3,B4における回
転子6及び固定子3b,4bの同一磁極の回転軸5の周
方向における相対距離を、モータ部A3,B4で互いに
異なるようにするものである。
るトルクリップルについて説明する。永久磁石モータに
おいては、永久磁石が形成する磁界分布に含まれる空間
高調波成分に起因してトルクリップル(トルクの脈動)
が発生することが知られている。本実施の形態のように
三相星型結線により駆動されるモータにおいては、3n
次高調波磁束(n=1,2,3…)に起因する誘起電圧
はキャンセルされるので、5次、7次、11次、13
次、…の誘起電圧高調波成分が発生する。この誘起電圧
と電流との積がトルクになるが、三相巻線の機械的な配
置を考慮すると、一般にトルクは次式(1)であらわさ
れる。 T=T_0+T_6・cos(6・ω・t+δ_6)+T_12・cos(1 2・ω・t+δ_12)+… (1) ただし、T_0は平均トルク、ωは電源電流の角周波
数、T_nはn次のトルク脈動成分の振幅、δ_nはn
次成分トルクリップルの初期位相である。
で、より低次の成分のほうが絶対値が大きいことが知ら
れており、実用上問題となるのは6次成分である。
に2n次のトルクリップルが発生することが知られてい
る。すなわち、この時のトルクTは、次式(2)とあら
わされ、式の中で、特に2次の成分の値が大きい。 T=T_0+T_2・cos(2・ω・t+δ_2)+T_4・cos(4・ ω・t+δ_4)+T_6・cos(6・ω・t+δ_6)+T_8・c os (8・ω・t+δ_8)+T_10・cos(10・ω・t+ δ_10)+T_12・cos(12・ω・t+δ_12)+… (2) ただし、T_0は平均トルク、ωは電源の角周波数、T
_nはn次のトルク脈動成分の振幅、δ_nはn次成分
トルクリップルの初期位相である。
石の作る高調波に起因する成分と、固定子の工作誤差に
起因する成分とが合成されて、トルクリップルが発生
し、そのうち、特に、2次と6次の成分が大きくなる。
としては、各相巻線のアンバランス、偏心、固定子内径
歪などが挙げられる。これらの要因のうち、特に、分割
構造のコアを用いた場合において、固定子の内径の歪が
トルクリップルに対して大きく影響する。
位置でほぼ規定される傾向にあり、特に分割構造のコア
の場合は、その傾向が顕著であることがわかっている。
例えば、図7に例示(但し実際とティース数は異なる)
したように、複数のティース部3f,4fからなる2つ
のコアブロック3g,4gを溶接することで円形のコア
に仕上げた場合、図8に模式的に示したように2箇所の
溶接部3y,4yにより上下矢印の方向に歪が生じ、楕
円形状に変形してしまう。溶接点数が異なる場合も同様
である。従って、モータA3とモータB4において、溶
接部3y,4yの位置を同一としておけば、上記説明の
位相差をモータA3とモータB4の間で設けることによ
って、安定に再現性よく、トルクリップルを低減するこ
とができる。
可変電源2a,2bで駆動し、独立に制御した場合のト
ルクリップル抑制方法について説明する。
プルおよび2次トルクリップルの位相を反転させること
によって、トルクリップルを相殺することが可能であ
る。反転させるための角度は、6次トルクリップルにつ
いては、基本波成分(電源周波数)の1/6であるか
ら、電気角で180/6=30°の奇数倍(30°、9
0°、150°、…)であればよい。また、2次トルク
リップルについては、基本波成分(電源周波数)の1/
2であるから、電気角で180/2=90°の奇数倍
(90°、270°、450°、…)であればよい。す
なわち、これらの電気角度に共通する位相差として、電
気角で90°の奇数倍であれば、6次および2次の双方
のトルクリップルを相殺することが可能である。
A3,モータB4それぞれに最適な通電位相で通電され
ることになる。即ち、モータA3とモータB4とでは、
通電タイミングが電気角90°分だけずれるようにな
る。
b,4b、回転子6のヨーク部6a及びヨーク部6aに
固定された永久磁石3a,4aの組からなるモータA3
及びモータB4における、固定子3b,4bと永久磁石
3a,4aの磁極の位置関係を互いに回転軸5の周方向
にずらし、モータA3及びモータB4それぞれを独立に
可変電源2a,2bで駆動することによって、トルク力
が低下しないようにするとともに、トルクリップルを低
減することができる。
トルク力の低下が大きくなった集中巻モータに対して、
本実施の形態のモータA3及びモータB4を備えた場
合、トルク力を低下させず、かつトルクリップルを抑制
する効果が顕著になる。
が三相交流の可変電源で駆動される回転電機において、
モータA3とモータB4との間の位相差を電気角で90
度の奇数倍とすることによって、高調波磁束に起因して
発生するトルクリップル(電源周波数の6倍の周期)、
及び固定子の工作誤差(回転子との対向面の歪、あるい
は偏心など)に起因して発生するトルクリップル(電源
周波数の2倍の周期)の両者を相殺することができる。
は、2つのモータ部の位相関係を用いてトルクリップル
を低減し、斜めスロット構成を採用しない場合について
説明してきたが、さらに、それぞれのモータ部に斜めス
ロット(スキュー)構成を採用してもよい。スキュー構
成を採用することによって、トルクリップルをより確実
に除去できる。また、高調波磁束に起因して発生するト
ルクリップルおよび固定子の工作誤差に起因して発生す
るトルクリップル以外のトルクリップルをも除去するこ
とができる。
子側の永久磁石(磁極)をスキュー構成とした例につい
て示したものであり、図9(a)は、回転子と固定子の
対向面が回転軸の軸方向と平行に配置されたラジアルギ
ャップ型における回転子の永久磁石を平面展開図で示し
ており、図9(b)は、後述のアキシャルギャップ型の
回転子の永久磁石を示す平面図である。図9(a)にお
いて、永久磁石3a,4aは回転軸の軸方向を示す矢印
に対して斜めになるように設置されている。このよう
に、永久磁石3a,4aを軸方向に対して斜めになるよ
うに設置することによって、固定子に鎖交する磁束の位
相が軸方向でずれることになり、その結果、トルクリッ
プルを相殺することができる。
いる割合であり、図9(a)中に示したa(軸方向から
傾けたときの下端のずれ量),b(S+N磁石の幅)を
用いて定義すると、電気角で360×a/b(deg)
で表される。このスキュー角を適当に調整することで、
以下のような効果を得ることができる。すなわち、スキ
ュー角を電気角で180°相当にすることによって、電
源周波数の6倍の周期を持つ成分と、電源周波数の2倍
の周期をもつ成分の両者を相殺することが可能となり、
2つの独立したモータを設け、位相をずらすことと相俟
って、より確実にトルクリップルを低減することができ
る。
の値にした場合であっても、上記電源周波数と関係した
成分以外の成分が発生した場合に、この成分を相殺する
ことも可能になる。例えば、回転子の工作誤差(界磁磁
極の位置ずれ等)に起因して、1回転当りのスロット数
と同数のトルク脈動(本実施の形態では1回転あたり3
6回のトルク脈動となる)が発生する場合があるが、こ
の場合、スキュー角を電気角で160°とすることによ
って、上記36回のトルク脈動を低減することが可能に
なる。
の場合には、スキューなしの場合に比較して、永久磁石
の回転軸径方向の角度をずらせばよく、このずらした角
度がスキュー角であり、このスキュー角を調整すること
によって、図9(a)のラジアルギャップ型の場合と同
様の効果が得られる。
石3a,4aを2段に構成し、各段を横方向にずらすス
キュー構成としても、図9(a)のように斜めにしたス
キュー構成と同様の効果が得られる。
ー構成にした例について示したが、固定子側の磁極をス
キュー構成にしてもよく、また、回転子側および固定子
側両方の磁極を互いに逆方向になるようなスキュー構成
としてもよい。
実施の形態3の構成を示す断面図であり、図1と同一符
号は同一部分または相当部分を示す。また、回転機部1
のみを示し、駆動部は省略している。
タA3とモータB4との軸長を変えたものである。即
ち、モータA3、モータB4における回転軸5の中心か
ら永久磁石3a,4aと固定子3b,4bとの間に形成
される空隙の中心までの距離を空隙径と定義し、モータ
A3の空隙径をRa、モータB4の空隙径をRb、モー
タの回転軸5の中心軸方向の長さである軸長をモータA
3ではLa、モータB4ではLbとしたとき、次式
(3)の関係を満たすように軸長を調整している。 Ra・La=Rb・Lb (3)
タA3とモータB4で互いに等しくなるように調整する
ことによって、モータA3及びモータB4が同一のトル
クを発生している状態において、各モータA3,B4の
電流密度すなわち磁束密度をほぼ同等にすることができ
る。すなわち、磁気飽和の度合いがほぼ等しくなるた
め、トルク脈動の大きさが両者でほぼ等しくなり、トル
クリップルの相殺をより容易に実現することができる。
場合について説明したが、3つ以上の場合についても同
様に、空隙径と軸長との積が複数のモータで互いに等し
くなるように調整すればよい。
実施の形態4の構成を示す部分断面図であり、上記実施
の形態1、2または3の回転電機を用いたモータ一体形
の滑車駆動装置の例である。図において、実施の形態
1,2及び3と同一符号は同一部分または相当部分を示
し、その詳細説明は省略する。
A3及びモータB4の回転子6のヨーク部(鉄心部)6
aと滑車部12とが一体に構成され、この一体構成され
たものが回転軸5に固定されている。すなわち、ヨーク
部6aがヨーク部6aと一体化された滑車部12を介し
て回転軸5に固定されている。
の形態1,2及び3と同様、2つの可変電源2a,2b
が設けられ、それぞれモータA3とモータB4に接続さ
れる。すなわち、モータA3とモータB4はそれぞれ独
立した可変電源2a,2bによって駆動される。
回転軸5に対する固定を回転軸5に固定された滑車部1
2と一体化することによって行っているので、部品点数
の削減により生産性が向上し、コンパクトになるほか、
モータA3,B4で発生する回転トルクを、ヨーク6a
と一体化された滑車部12に直接伝達することができ、
機械強度を得やすいという利点がある。
は、図2に示したように、回転子6のヨーク部6aに固
定した永久磁石3a,4aの同一磁極が回転軸5の周方
向において同一位置になるように取り付け、固定子3
b,4bの磁極が回転軸5の周方向に電気角90°ずれ
るようにした例について示したが、トルクリップル(ト
ルク脈動)を相殺できる配置であればこれに限られるも
のではない。図12はその一例であり、図1のII−I
I断面を示している。図12に示したように、この例で
は固定子3b,4bの同一の磁極が回転軸5の周方向に
おける同一位置になるように取り付け、回転子6に固定
された永久磁石3a,4aの同一極性の磁極が回転軸5
の周方向に電気角90°ずれるように構成している。
b,4bのスロット数を36とした例について示した
が、これに限られるものではない。
10を用いた例を示したが、これに限られるものではな
く、レゾルバなどでもよい。
は、センサ信号のまま共有し、双方のコントローラにお
いて演算処理を行っても良いし、マスタースレーブのよ
うにして、一方(マスター側)のみで信号処理を行い、
他方(スレーブ側)はスイッチングのタイミング情報の
みをマスター側から受け取っても良い。
合を示したが、3つ以上のモータとしてもよい。この場
合も、2つのモータの場合と同様に、モータ部における
回転子のヨーク部に固定された永久磁石及び固定子の同
一磁極の回転軸周方向における相対距離を、各モータ部
でずらすようにして設ければよい。
と回転子6に固定された永久磁石3a,4aの対向面が
円筒面となった、いわゆるラジアルフラックス型のモー
タであるので、固定子3b,4bと回転子6との間に働
く電磁力を周方向で相殺し、ベアリング9に働く力を小
さく抑えることができ、ベアリング寿命を延ばすことが
できるという効果がある。
形態5を示す断面図であり、図1と同一符号は同一部分
または相当部分を示す。本実施の形態においては、図に
示したように、モータA3,B4が、固定子3b,4b
と回転子6に固定された永久磁石3a,4aの対向面が
円筒面ではなく側面(すなわち平面部)になった、いわ
ゆるアキシャルフラックス型のモータである。
久磁石3a,4aとの対向面にかかる電磁力に抗して空
隙長を保持することが必要となるため、支持構造をより
強固にする必要があるが、機械的な面精度は円筒面に比
べて向上するので、面精度に起因するトルクリップルを
低減させることができる。
回転軸に固定されたヨーク部と該ヨーク部に固定された
永久磁石とからなる複数個の回転子が、上記回転軸の中
心軸と垂直な方向に直列に配列され、上記複数個の回転
子の永久磁石それぞれに固定子が対向配置されて構成さ
れた、回転子と固定子との組からなる複数のモータ部
と、該複数のモータ部それぞれを独立に駆動する電源と
を備えたものであるので、一定の軸長の回転電機に対し
てトルク力を増大させることができ、小型化とトルク力
の増大とを両立させることができる。
ータ部における回転子及び固定子の同一磁極の回転軸周
方向における相対距離を、各モータ部で互いに異なるよ
うにしたものであるので、トルクを低下させることな
く、トルクリップルを低減することができ、高性能な回
転電機を提供することができる。
組のモータ部それぞれが三相交流の電源で駆動され、該
モータ部の相対距離の差を位相差で表したとき、上記モ
ータ部間の位相差が電気角で90度の奇数倍であるの
で、高調波磁束に起因して発生するトルクリップル(電
源周波数の6倍の周期)、及び固定子の工作誤差(回転
子との対向面の歪、あるいは偏心など)に起因して発生
するトルクリップル(電源周波数の2倍の周期)の両者
を相殺できるという効果がある。
ータ部における永久磁石と固定子との間に形成される空
隙の中心と回転軸の中心軸との距離を空隙半径と定義
し、各モータ部における回転軸の中心軸方向の長さであ
る軸長と空隙半径との積を相互に等しくしたものである
ので、複数のモータ部が同一のトルク力を発生している
状態で、電流密度すなわち磁束密度を同等にでき、トル
クリップルの相殺をより容易に実現することができる。
定子は、固定子を構成する固定子コアに形成されたティ
ースそれぞれに巻線を集中的に巻回した、磁極集中巻型
であるものであり、従来、トルクリップル対策によって
トルク特性の低下が大きくなった集中巻モータに対し
て、トルク特性を低下させず、かつトルクリップルを抑
制することができる。また、生産性が向上するという効
果がある。
定子を構成する固定子コアのティースは、個々に分割さ
れている、またはティースのコイルを巻回する巻回部が
隣合うティースとの間を広げることができるように接続
されているので、巻線時の生産性が向上することがで
き、また、各モータ部の軸長を短くすることができると
いう効果がある。
定子と回転子の対向面が、回転軸の中心軸方向に対して
平行に配置されているラジアルギャップ型であるもので
あるので、固定子と回転子との間に働く電磁力を周方向
で相殺し、ベアリングに働く力を小さく抑えることがで
き、ベアリング寿命を延ばすことができるという効果が
ある。
定子と回転子の対向面が、回転軸の中心軸方向に対して
垂直に配置されているアキシャルギャップ型であるの
で、対向面の面精度を円筒面に比べて高めることがで
き、工作誤差に起因するトルクリップルを抑制できると
いう効果がある。
定子に設けられた磁極、または回転子に設けられた磁極
のいずれか一方または両方が回転軸の軸方向に対して斜
めに配置されているものであるので、より確実にトルク
リップルを低減することができる。また、電源周波数の
種々の成分と関係したトルクリップル、あるいは電源周
波数の成分以外の成分が発生した場合に、この成分を相
殺することも可能になる。
固定子に設けられた磁極、または回転子に設けられた磁
極のいずれか一方または両方が回転軸の径方向に対して
斜めに配置されているものであるので、より確実にトル
クリップルを低減することができる。また、電源周波数
の種々の成分と関係したトルクリップル、あるいは電源
周波数の成分以外の成分が発生した場合に、この成分を
相殺することも可能になる。
軸に固定された滑車部と、該滑車部と一体に形成された
ヨーク部と該ヨーク部に固定された永久磁石とからなる
複数個の回転子が、上記回転軸の中心軸と垂直な方向に
直列に配列され、上記複数個の回転子の永久磁石それぞ
れに固定子が対向配置されて構成された、回転子と固定
子との組からなる複数のモータ部と、該複数のモータ部
それぞれを独立に駆動する電源とを備えたものであるの
で、一定の軸長の回転電機部に対してトルク力を増大さ
せることができ、滑車駆動装置の小型化とトルク力の増
大とを両立させることができる。
ば、モータ部における回転子及び固定子の同一磁極の回
転軸周方向における相対距離を、各モータ部で互いに異
なるようにしたものであるので、トルクを低下させるこ
となく、トルクリップルを低減することができ、高性能
な滑車駆動装置を提供することができる。
分断面図である。
説明するための部分拡大図である。
態を説明する図である。
の接続状態を示す平面図である。
ある。
子を説明するための図である。
定子内径変形の様子を説明するための図である。
平面図である。
断面図である。
断面図である。
置関係の別例を示す断面図である。
断面図である。
モータA、3a,4a 永久磁石、3b,4b 固定
子、3c,4c 電機子巻線、3d,4d 固定子コ
ア、3f,4f ティース、3g,4g コアブロッ
ク、3h,4h 薄肉部、3j,4j ジョイント部、
3k,4k コイル巻回部、3y,4y 溶接部、4
モータB、5 回転軸、6 回転子、6a ヨーク部、
7 フレーム、8 ブラケット、9 ベアリング、10
エンコーダ、10a 回転部、10b 固定部、11
巻上機、12 滑車部。
Claims (12)
- 【請求項1】 回転軸に固定されたヨーク部と該ヨーク
部に固定された永久磁石とからなる複数個の回転子が、
上記回転軸の中心軸と垂直な方向に直列に配列され、上
記複数個の回転子の永久磁石それぞれに固定子が対向配
置されて構成された、回転子と固定子との組からなる複
数のモータ部と、該複数のモータ部それぞれを独立に駆
動する電源とを備えたことを特徴とする回転電機。 - 【請求項2】 モータ部における回転子及び固定子の同
一磁極の回転軸周方向における相対距離を、各モータ部
で互いに異なるようにしたことを特徴とする請求項1記
載の回転電機。 - 【請求項3】 2組のモータ部それぞれが三相交流の電
源で駆動され、該モータ部の相対距離の差を位相差で表
したとき、上記モータ部間の位相差が電気角で90度の
奇数倍であることを特徴とする請求項2記載の回転電
機。 - 【請求項4】 モータ部における永久磁石と固定子との
間に形成される空隙の中心と回転軸の中心軸との距離を
空隙半径と定義し、各モータ部における回転軸の中心軸
方向の長さである軸長と上記空隙半径との積を相互に等
しくしたことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか
に記載の回転電機。 - 【請求項5】 固定子は、固定子を構成する固定子コア
に形成されたティースそれぞれに巻線を集中的に巻回し
た、磁極集中巻型であることを特徴とする請求項1ない
し4のいずれかに記載の回転電機。 - 【請求項6】 固定子を構成する固定子コアのティース
は、個々に分割されている、またはティースのコイルを
巻回する巻回部が隣合うティースとの間で広げることが
できるように接続されていることを特徴とする請求項5
記載の回転電機。 - 【請求項7】 固定子と回転子の対向面が、回転軸の中
心軸方向に対して平行に配置されているラジアルギャッ
プ型であることを特徴とする請求項1ないし6のいずれ
かに記載の回転電機。 - 【請求項8】 固定子と回転子の対向面が、回転軸の中
心軸方向に対して垂直に配置されているアキシャルギャ
ップ型であることを特徴とする請求項1ないし6のいず
れかに記載の回転電機。 - 【請求項9】 固定子に設けられた磁極、または回転子
に設けられた磁極のいずれか一方または両方が回転軸の
中心軸方向に対して斜めに配置されていることを特徴と
する請求項7記載の回転電機。 - 【請求項10】 固定子に設けられた磁極、または回転
子に設けられた磁極のいずれか一方または両方が回転軸
の径方向に対して斜めに配置されていることを特徴とす
る請求項8記載の回転電機。 - 【請求項11】 回転軸に固定された滑車部と、該滑車
部と一体に形成されたヨーク部と該ヨーク部に固定され
た永久磁石とからなる複数個の回転子が、上記回転軸の
中心軸と垂直な方向に直列に配列され、上記複数個の回
転子の永久磁石それぞれに固定子が対向配置されて構成
された、回転子と固定子との組からなる複数のモータ部
と、該複数のモータ部それぞれを独立に駆動する電源と
を備えたことを特徴とする滑車駆動装置。 - 【請求項12】 モータ部における回転子及び固定子の
同一磁極の回転軸周方向における相対距離を、各モータ
部で互いに異なるようにしたことを特徴とする請求項1
1記載の滑車駆動装置。
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