JP5545053B2 - ベアリングレスモータ - Google Patents
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Description
2×D<L
の関係を有する、ことも好ましい。このような構成を採れば、回転子の4自由度の運動の受動的な抑制効果をより強固にすることができる。
図1は、本発明の好適な一実施形態であるベアリングレスモータ1を示す斜視図、図2は、図1のベアリングレスモータ1の分解斜視図、図3は、図1の回転子4の両端面の構造を示す平面図、図4(a)及び図4(b)は、それぞれ、図1の一方の固定子2の側面図及び平面図、図5は、図1の他方の固定子3の平面図である。これらの図に示すように、ベアリングレスモータ1は、図示しない固定部材によって固定された2つの固定子2,3の間に回転子4が磁気力によって支持されて構成されている。このベアリングレスモータ1は、回転子に回転力を付与するものであり、この回転子の回転力は、固定子の中心部に貫通孔を設けると共に、回転子と結合され上記貫通孔を通した軸を設け、その軸の結合部に対して反対側の端部に取り付けた回転皿を回転することにより利用される。また、回転子の回転力は、回転子の軸にインペラを取り付け流体を駆動するなどの方法によって利用されることも考えられる。
2×D<L …(1)
の関係を有するように設定されていることが好適である。このように設定することにより、回転子4の4自由度運動に対して、磁気結合によって回転子4の位置が確実に安定化される。例えば、固定子2,3及び回転子4の直径Dが25mm、回転子4の長さLが75mm、永久磁石9,10の厚さが5mm、左右の固定子2,3と回転子4とのギャップが0.6mmに設計される。
上記構成のベアリングレスモータ1においては、回転子4の4自由度の運動は受動的に安定化(抑制)させることが可能である。すなわち、固定子2の突起部12と回転子4の永久磁石9,10との間には所定の磁束密度で磁界が発生し、この磁界により磁気結合が形成されている。同時に、固定子3の突起部14と回転子4の永久磁石9,10との間は、複数のコイル15に永久磁石9,10の位置に対応した電流を流すことにより、固定子2と回転子4との間の中心軸方向の吸引力とつり合う吸引力を発生させる磁気結合が形成されている(詳細は後述する)。ここで、回転子4の中心軸に沿ってZ軸を設定し、Z軸に垂直にX軸及びY軸を設定すると(図2)、回転子4のX軸方向又はY軸方向に沿った並進運動に対しては、固定子2,3と回転子4の間で復元力FRが働く(図6)。また、回転子4の中心点を回転中心とし、X軸又はY軸を回転軸とした回転子4のθx,θy方向の回転運動に対しても、固定子2,3と回転子4の間に復元トルクTRが働く(図7)。その結果、回転子4のX,Y,θx,θyの4自由度運動は、回転子4と2つの固定子2,3との間の磁気結合によって受動的に安定化される。
次に、ベアリングレスモータ1に用いられるインバータを含む制御回路20の構成について説明する。図12は、制御回路20の概略構成を示すブロック図である。
同時に、変換器27は、現在ベアリングレスモータ1に供給されている三相交流電流IU,IV,IWをモニタし、それらの値をX軸成分値及びY軸成分値に変換する(下記式(2)参照)。
変換器24から出力されたX軸電流目標値及びY軸電流目標値をもとにして、変換器27から出力されたX軸成分値及びY軸成分値との差分が算出されて、それらの差分値はPI制御器28,29にそれぞれ入力される。
そして、インバータ31が、変換器30から入力された設定値に応じて、三相交流電流IU,IV,IWを生成して、ベアリングレスモータ1のコイル15に供給する。
Claims (4)
- 互いに平行な面が形成された2つの回転部材が、前記面に垂直な軸方向に沿って延在する連結部材によって連結されて成る回転子と、
前記2つの回転部材のうちの一方の回転部材の前記面に設けられた第1の永久磁石と、
前記2つの回転部材のうちの他方の回転部材の前記面上において、円周に沿って複数配列された第2の永久磁石と、
前記一方の回転部材の前記面に対面するように設けられた磁性材料を含む第1の固定子と、
前記他方の回転部材の前記面に対面するように設けられた磁性材料を含む第2の固定子と、
前記第2の固定子に対して、前記第2の永久磁石の配列方向に複数分割して巻き付けられ、前記他方の回転部材の前記面に向けて磁界を発生させるコイルと、
を備えることを特徴とするベアリングレスモータ。 - 前記回転子は、円板状の前記2つの回転部材が、前記軸方向に沿って延在する柱状の前記連結部材によって連結されて成る、
ことを特徴とする請求項1記載のベアリングレスモータ。 - 前記第1の永久磁石は、前記一方の回転部材の前記面の縁部に沿ってリング状に設けられ、
前記第2の永久磁石は、前記他方の回転部材の前記面の縁部に沿ってリング状に並ぶように複数設けられ、
前記第1の固定子は、前記第1の永久磁石に向けて伸びる突起部を有し、
前記第2の固定子は、前記第2の永久磁石に向けて伸びる複数の突起部を有し、
前記コイルは、前記第2の固定子の前記複数の突起部に巻き付けられている、
ことを特徴とする請求項2記載のベアリングレスモータ。 - 前記回転子の前記軸方向に沿った長さL、及び前記回転子の前記面の前記軸方向に対して垂直な方向の幅Dが、下記式;
2×D<L
の関係を有する、
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のベアリングレスモータ。
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