JPH10505998A - 電子的に切り換えられる反作用電動機 - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1. 脈動する磁界を発生させるため磁気的に相互に分離されたコイルの巻かれ たヨーク(11)と、該ヨーク(11)に対して回転可能で該ヨークの磁極(1 11)により引き付けられ得る回転子磁極(121)を有する回転子(12)と を備え、前記引き付けは前記ヨーク(11)の磁極(111)に対する前記回転 子磁極(121)の位置に依存して電子的に制御可能であり、前記ヨーク(11 )の少なくとも一つのコイル(112)は直流電圧源と直列のパワー半導体(2 1)により切換え可能であり、該パワー半導体(21)は前記ヨーク(11)の 磁極(111)に対する前記回転子磁極(121)の位置に依存して制御可能で あり、前記回転子磁極(121)と同様に前記ヨーク(11)の磁極(111) は対をなして電動機回転軸(52)に対して直径方向に対称に配置されており、 且つ前記回転子磁極(121)間には非磁性の間隙が存在し、前記回転子磁極( 121)はヨーク(123)により連結されている、電子的に切り換えられる反 作用電動機において、 前記ヨーク(11)はU字形をなしていてその数は四個であり、コイル(11 2)を担持していて、円形の周辺に八つの磁極(111)を形成しており、前記 回転子(12)の磁極(121)の数は六つで、隣接するヨークの磁極(111 X,111Y)の外側角間の空気間隙領域内での距離は、ヨーク(11)の内側 角間の空気間隙領域内での距離よりも小さくなるように構成されていることを特 徴とする反作用電動機。 2. 前記ヨーク(11)のコイル(112,113)は、前記ヨーク(11) の磁気的作用長さの少なくとも50%に達する長さを有していることを特徴とす る請求項1に記載の電動機。 3. 該電動機は、電子的に切り換えられる二相(X,Y)用電動機であること を特徴とする請求項1又は2に記載の電動機。 4. 前記隣接するヨークの磁極(111X,111Y)の外側角間の空気間隙 領域内での距離は、磁気損失に対して最適化されるように小さく選定されるが、 前記空気間隙の少なくとも3倍に大きくなっていることを特徴とする請求項1乃 至3の何れかに記載の電動機。 5. 前記コイル(112)と前記回転子(12)間の領域内におけるヨーク( 11X,11Y)は、相関的に取付けられていて、半径方向に並べて配置される ようになっていることを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の電動機。 6. 前記ヨーク(11)は凹部又は凸部(116)を有していて、前記コイル (112)と前記ヨーク(111)を確実に取り付けるための回転子(12)と の間に配置されている補い片(55)における相当する凹部又は凸部に係合して いることを特徴とする請求項1乃至5の何れかに記載の電動機。 7. 前記補い片(55)は、固定された非磁性枠(51)の基板(57)に固 着されている取り付け片(56)の構成部品を形成し、磁気作用部(11,12 )は前記枠(5)によって互いに位置決めされていることを特徴とする請求項6 に記載の電動機。 8. 該電動機は、少なくとも一つの螺旋状に巻かれた金属テープから構成され たコイル(112,113)を有しており、前記コイルは、絶縁シート又は前記 テープに施された絶縁層により互いに絶縁されていることを特徴とする請求項1 乃至7の何れかに記載の電動機。 9. 該電動機は、二次コイル(113)を有する少なくとも一つの主コイル( 112)を有し、前記コイルは金属テープから成っていて、互いに間隔をおいて 平行に巻かれていることを特徴とする請求項8に記載の電動機。 10. 該電動機は、前記回転子(12)に固着されている多極磁気円盤(32) とデジタル又はアナログの出力端を有する唯一のホールセンサー(31)とを有 していて、その前部において、前記磁気円盤(32)が前記電動機コイルに対し て回転可能であって電流供給を制限していることを特徴とする請求項1乃至9の 何れかに記載の電動機。 11. 回転子位置検出センサー(31)のデジタル出力は、コイルを選定するた めのパワートランジスタ(21Y)のゲート電極を直接トリガーし、間接的には 、相補型論理状態を供給するスイッチングトランジスタ(28)によって、他方 のコイル用のもう一つのパワートランジスタ(21Y)をトリガーすることを特 徴とする請求項1乃至10の何れかに記載の電動機。 12. 前記電動機出力は、前記コイル(112)を選定するための回転角とみな し得る前記パワートランジスタ(21)の導通により、又は前記パワートランジ スタ(21)の制御パルスのパルス幅(L)を変えることにより制御可能であり 、この場合、制御パルスは回転子位置センサー(31)の論理状態における二つ の変化間で繰り返し発生することを特徴とする請求項1乃至11の何れかに記載 の電動機。 13. 前記パワートランジスタ(21)への電流通過の中断は、電流又は回転速 度が限界に達すると行われることを特徴とする請求項12に記載の電動機。 14. 電力又は速度制御は、前記コイル(112)をトリガーするための前記パ ワートランジスタ(21)からのトリガー信号の位相のずれによって行われ、前 記位相のずれは、ホールセンサー(31)の位置の局部的変位によって、又は磁 場の作用により行われ得ることを特徴とする請求項1乃至13の何れかに記載の 電動機。 15. 該電動機の回転方向は、ホールセンサー(31)の論理信号の反転により 、又は前記ヨーク(11)に対して異なる角度位置に配置されている二つのホー ルセンサー(31)間の切り換えによって生じることができることを特徴とする 請求項1乃至14の何れかに記載の電動機。 16. 前記回転子(12)に対する磁気回路(1)の電導性の論理比較処理によ って回転子位置が検出でき、この電子的情報は、該電動機の駆動又は始動を制御 して、前記コイル(112)をトリガーするためのパワートランジスタ(21) を連続的にトリガーするために利用され得ることを特徴とする請求項1乃至15 の何れかに記載の電動機。 17. 少なくとも一つのコイル(112X)の遮断は、電流等の作動パラメータ ーに基づき、又は連続コイル(112Y)に誘導される電圧に基づいて実施可能 であり、遮断作動は電子的プログラムにより制御可能であることを特徴とする請 求項1乃至16の何れかに記載の電動機。 18. コイル(112X)が遮断されると、電子切換え回路により機械的に従う コイル(112Y)を遅延して始動させるか又は即時始動せしめ、該電動機が電 動位相の周期的自動制御装置を有しているようになっていることを特徴とする請 求項1乃至17の何れかに記載の電動機。 19. 前記コイル(112)をトリガーするための前記トランジスタ(21)の 制御は、回転子位置の検出を含まない一定のプログラムを有する電子回路によっ て行われることを特徴とする請求項1乃至18の何れかに記載の電動機。 20. 該電動機は、かご形コイル付回転子を有していることを特徴とする請求項 1乃至19の何れかに記載の電動機。 21. 該電動機は、プラスチック、或いは重合体又はエラストマーの層、或いは 適当な磁気又は電気的特性を有する合金からなっている薄い外皮(512)によ って外部に対し密封されている回転子室を有していて、前記外皮は、小さな中間 領域においてのみ圧縮力として作用し、その表面積の大きな部分では、外部磁極 (111)又は前記外部磁極(111)間に配置されている非磁性充填物に支持 されていることを特徴とする請求項1乃至20の何れかに記載の電動機。 22. 該電動機の回転子(12)は、電動機駆動用ポンプのポンプ回転子(62 )に確実に接続されており、前記電動機の回転子(12)及び前記ポンプ回転子 (62)は、軸受(54)間で回転可能な、好ましくはセラミック材料から成る 軸(52)に取付けられ、前記軸(52)は、ポンプ回転子の回転力応力を前記 電動機の回転子(12)に全く伝達しないようになっていることを特徴とする請 求項1乃至21の何れかに記載の電動機。 23. 前記回転子軸(52)と前記回転子(12)との間に、弾性部材(53) が取付けられていることを特徴とする請求項1乃至22の何れかに記載の電動機 。 24. 該電動機は、弾性特性を有する絶縁接着剤によって互いに固着されている 薄層を有していることを特徴とする請求項1乃至23の何れかに記載の電動機。 25. 前記電子構成部品は、コイルの巻かれたヨークに接続されている単一プリ ント回路基板に一体化されていることを特徴とする請求項1乃至24の何れかに 記載の電動機。 26. 電動機の回転方向に互いに角度をもって配置されているコイル(112) を担持している少なくとも二つの磁気的に分離されたヨーク(11)を有してい て、前記コイル(112)の接続が解かれた時生じる消磁エネルギーが結合ダイ オード(22)により相関的に前記ヨーク(11)によって伝達可能である、特 に請求項1乃至25の何れかに記載の、電子的に切り換えられる直流電動機にお いて、 前記コイル(112)からの自己誘導電圧(Ua)が前記コイルと前記コイル (112)をトリガーするためのパワートランジスタ(21)との接合部におい て接続され、且つ、結合ダイオード(22)によって、機械的に従うヨーク(1 1)に配設されているコイル(112)の先端に直接接続され得るようになって いることを特徴とする直流電動機。 27. 少なくとも一つのパワートランジスタ(21)がコイル(112)と直列 に接続されていることを特徴とする請求項26に記載の電動機。 28. 前記自己誘導電圧(Ua)は、時間的ずれを生じる消磁エネルギーを一時 的に記憶することなしに、機能的に従うヨーク(11)に配設されているコイル (112)に印加されるようになっていることを特徴とする請求項26又は27 に記載の電動機。 29. 前記ヨーク(11)は、主コイル(112)として作用するコイルに加え て、二次コイル(113)を有しており、主コイル(112)からの前記自己誘 導電圧(Ua)は、前記主コイルと前記主コイル(112)をトリガーするため のパワートランジスタ(21)との接合部において接続され、且つ機能的に従う ヨーク(11)に取り付けられた二次コイル(113)の先端に導かれることが でき、前記二次コイル(113)の端部が前記主コイル(112)の先端に接続 されていることを特徴とする請求項26乃至28の何れかに記載の電動機。 30. 回転子位置センサー(31)によって論理状態が変えられていない期間に 、制御トランジスタ(21)の接続が解かれる時発生する前記自己誘導電圧(U a)は、他の制御可能なトランジスタ(211)によって、元の主コイル(11 2)に戻され得る、請求項29に記載の電動機。 31. 前記位相(X,Y)のパワートランジスタ(21,211)は同時に導通 状態になるが、他方のトランジスタ(211)のみの遮断は、前記回転子位置セ ンサー(31)の出力端における論理状態の変化により行われることを特徴とす る請求項30に記載の電動機。 32. 主コイル(112,113)のパワートランジスタ(21)とトリガーす るために必要な電圧は、該電動機の電圧より高く、前記主コイル(112,11 3)の自己誘導電圧から得られることを特徴とする請求項30又は31に記載の 電動機。 33. 前記自己誘導電圧(Ua)のピークは、パワートランジスタ(21)の制 御電圧を得るためのコンデンサー(25)に記憶され得ることを特徴とする請求 項32に記載の電動機。 34. コイルの巻かれたヨーク(11)から成る回転子(12)及び外部回転子 は支持部材(S)と共に組立てられ、各々が利用可能な電動機出力の一部を発生 するために反対方向に回転可能であることを特徴とする、特に請求項1乃至33 の何れかに記載の、電子的に切り換えられる電動機。 35. 前記支持部材(S)は回転軸(52)を支持するための二つの軸受(54 1,542)を有し、前記回転軸(52)と共同して回転可能な外部回転子(1 1)用外部回転子支持部材(5)が前記回転軸(52)に取付けられており、前 記回転軸(52)は、その両端部において、該電動機が必要とするエネルギー伝 達用の刷子(521+,521−)を有していることを特徴とする請求項34に 記載の電動機。 36. 前記回転子は流体置換部材(641)を有し、前記外部回転子(11)又 は前記外部回転子支持部材(5)の内部へ挿入可能であり、且つ後者に対して軸 受(543)により回転可能であることを特徴とする請求項35に記載の電動機 。 37. 前記回転子(12)及び前記外部回転子(11)は共に、反転送風機又は 反転ポンプの流体置換部材(64,641)を駆動することを特徴とする請求項 34に記載の電動機。 38. 電動機出力の制御は、電気的接触のない固定部によって、特に光電手段に よって、又は該電動機の電子的回転モジュールへの磁場の作用によって行われ得 ることを特徴とする請求項34に記載の電動機。
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