JPS5845517Y2 - 有極モ−タ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は有極モータに関し、更に詳細に述べると、電流
の極性に応じて発生トルクの方向を逆にすることが可能
な特性をもたせるようにした有極モータに関する。

パルスモータはディジタル制御に最適なアクチュエータ
・モータとして広く用いられている。

しかし乍ら、この種の従来のモータの最大の欠点は、目
的位置に停止するに際し、振動を伴なって停止すること
があり、従って高速、高精度の用途、例えば高精度の位
置決めを要求される高速位置決め装置、特に用いる際こ
れが欠点となって種々の多くの利点を有しているにも拘
わらず、このような場合にはＤｅＯ，サーボモータが用
いられているのが現状である。

本考案の目的は、前記従来技術の問題点にかんがみ、ト
ルク発生効率が向上されかつ回転の立上り、立下り特性
が改善されることができる有極モータを提供することに
ある。

前記目的を達成するために、本考案においては、対向空
隙を介してそれぞれモータ回転軸と同軸に配設され、そ
れぞれ軸方向に沿って形成された第１ネ・よび第２の歯
形の対向部を有する単位の固定子と単位の回転子と、該
第トおよび第２の歯形の間にモータ回転軸と同軸に巻回
されそのループ磁路が該第１および第２の歯形により形
成される駆動コイルと、該第１および第２の歯形との間
の対向空隙に一定のバイアス磁界を形成するために径方
向に磁化されて単位の固定子側に同軸円筒状に形成され
た永久磁石と、から成る駆動部組立体の２組を１対とし
て同軸上に直列に設けられ、１方の組の永久磁石が径方
向外側に磁化され他方の組の永久磁石が径方向内側に磁
化される磁気組立体を少なくとも１組具備し、該固定子
側に形成された永久磁石の外側に設けられそれぞれの永
久磁石に共通の磁路を形成する固定子側ヨーク部材と該
単位の回転子の共通回転軸を形成する回転子側ヨーク部
材とにより該駆動組立体のループ磁路が形成されるとと
もに、該励磁コイルのループ磁路を形成する第１および
第２の歯形対向部の軸回転方向から見た対向位相角を所
定角だけずらして形成しかつ磁気組立体を形成する１対
の駆動組立体の間のそれぞれの第１および第２歯形対向
部の対向位相角を互いにずらして形威し、さらに磁気組
立体が複数個ある場合には該磁気組立体の間の対向位相
角を互いにずらして構成しこれらのずらされた対向位相
角の総和が位相角３６０となるようにしたことを特徴と
する、有極モータが提供される。

以下図示の実施例により本考案を詳細に説明する。

第１図には本考案による有極モータの一実施例の内部構
成が示されており、モータ１は固定子か取付けられるハ
ウジング２と、ハウジング２内に同軸に配置され回転子
が取付けられる回転軸３とを有している。

本考案にれるモータ１は、ハウジング２内に組立てられ
る磁気組立体４が同一構成の駆動部組立体５，６から成
っている。

駆動部組立体５は外部から供給される電流によって回転
軸３に任意の方向に回転トルクを与えるものである。

第１図において、７はハウジング２の内周面に固着され
径方向（矢印Ａ方向）に磁化された円筒形の永久磁石、
８は固定子として構成される第１の歯形、９は第１の歯
形８に対向して回転軸３に設けられ回転子を構成する第
２の歯形、１０及び１１は夫々該第２の歯形を構成する
左歯形円板及び右歯形円板、１２は上記第１と第２の歯
形８，９により形成される分割溝、１３は該分割溝に巻
回され固定子側に取付けられた駆動コイルである。

第２の歯形９は回転軸方向に間隔をあけて回転軸に固着
された左歯形円板１０及び右歯形円板１１で構成されて
いる。

各歯形円板１０，１１は夫々周囲に突起１０′、及び突
起１１′を有してかり、上記両者円板１０，１１は、モ
ータ回転方向に位５相ずれを持つようにその突起１０
、１０’が構成されている（第２図参照）。

一方、第１の歯形８は、第２の歯形９に対向して固定子
側に設けられて釦り、回転軸方向に分割されている。

そして該第１の歯形８を構成する突起ｓ’、ｆｆは夫々
左歯形円板１０の突起１０′及び右歯形円板１１の突起
１１′に対向しており、モータ回転方向に位相ずれをも
たないように構成されている（第２図参照）。

もう一方の駆動部組立体６も同様の構成であり、対応す
る部分には同一の符号を付して説明を省略する。

２つの駆動部組立体５，６は回転軸３の軸線上に同軸と
なるように直列に配置され、且つモータ回転方向に位相
をずらせて配置されている。

第２図には各組立体５，６における突起の位置関係及び
各組立体５，６間における回転方向の相対位置関係を説
明するための図が示しである。

第２図から判るように、各突起ｓ’、ｇ、１ｏ’及び１
１′の周方向の歯巾は等しく、且つ各突起の間隔は歯巾
と等しくなるように各歯形が形成されている。

そして突起８′は突起１０′に、突起「は突起１１′に
夫々対向するようになっており、突起８沁突起１０′に
対向してその対向面積が最大のときに、突起「と突起１
１との対向面積は最小となるようになっている。

従って、第２の歯形が回転しても各突起を介しての第１
の歯形との磁気抵抗は常に一定に保たれることになる。

各組立体５と６との間の位相ずれは、突起の周方向の巾
の１／２である。

駆動部組立体５においては、駆動コイル１３に駆動電流
が供給されていない場合、永久磁石７のＮ極から第１の
歯形８、突起ヒ、キ、空隙２０゜２１これらの突起に対
向する突起１０’、１１’、第２の歯形９を介して駆動
部組立体６に磁束が流れる。

この磁束は、駆動部組立体６において、第２の歯形１０
，１１．突起１０′、１１′、空隙２０゜２１、これら
の突起に対向する突起Ｃ２ｇ、永久磁石７のＳ極、その
Ｎ極に流れる。

そしてこの磁束は更にケーシング２を帰路ヨークとして
駆動組立体５の永久磁石７に流れ込む。

すでに述べたように、各駆動部組立体５，６に釦いて、
空隙２０゜２１の磁気抵抗は、回転軸３の位置のいかん
に拘わらず等しいので、１駆動コイル１３に電流が流れ
ていなければ回転子にはトルクが発生しない。

このときの各空隙にお−ける磁束の方向を矢印Ａ 、
Ｂ。

Ｃ，Ｄにて示す。

第２図の突起の位置関係からすぐ判るように、各磁束Ａ
、Ｂ、Ｃ，Ｄが通る各空隙の磁気抵抗ａ。

ｂ、ｃ、ｄは第３図に示すように、回転子の回転角度θ
と共に変化することになる。

この状態において、駆動コイル１３の１つ又は２つにパ
ルス電流が供給されると、駆動コイル１３を囲んで磁界
が発生し、回転子に回転トルクが発生する。

即ち、例えば、組立体５の駆動コイル１３にその発生磁
束方向が第１図中Ｂ１となるような方向に電流を流すと
、磁束Ａに電流による磁束が加えられ、一方磁束Ｂには
電流による磁束が方向反対で加えられるため、磁気抵抗
ａが減少する方向に回転トルクが発生することになる。

従って、駆動コイルと、電流の方向とを選択することに
より、図示の場合はａ、ｂ、ｃ、ｄのうちのいずれかの
磁気抵抗を小さくするように回転トルクを働かせること
ができ、若し、各磁気抵抗をａｂ、ｃ、ｄ）ａ）・・・
の順に小さくするように駆動コイルと電流の方向とを選
択すれば、４Ｎ相のパルスモータとして働くことになる
（ここでＮは各歯形の突起の数で決まる整数である）。

このモータ１の磁気回路は各起磁力を電池とみなすと、
第４図に示すような等何回路で表現することができる。

図中、αは組立体６の永久磁石７を示す電池、βは組立
体５の永久磁石７を示す電池、ｒ及びδは夫々組立体６
及び５の駆動コイル１３により発生する起磁力を表わす
電池、ａ乃至ｄは各空隙の磁気抵抗を表わす抵抗器であ
り、符号ｒ、δ中のスイッチ５１ｐＳ２は各駆動コイル
に流す電流のオン、オフ及びその方向の切換を表わすた
めのスイッチである。

例えば組立体５のコイル７をＢ１なる磁束が発生するよ
うに付勢することはスイッチＢ２を上側に剥すことに相
当し、電池δによる電流、１１が図中矢印方向に流れる
ので抵抗器ａに大きな電流が流れることになり、磁気抵
抗ａが小さくなるようにモータ１が回転することになる
。

上記説明からすぐ判るように、このモータ１は駆動コイ
ルに流す電流の向きを逆転して、回転方向と逆方向のト
ルクを働かせ、減速させることもできるものであり、従
って、モータ停止動作を行なわせる際に、このブレーキ
トルクを働かせて速度零にて目的位置に被駆動体を到達
せしめる制御か可能となる。

第３図を再び参照すると、各空隙の磁気抵抗の回転角度
に対する傾きはトルクの方向を示していることになるが
、いずれの回転角度においても２つの駆動コイル１３．
１３に関して、いずれカ一方の空隙に働く回転トルクの
方向が一致している。

従って駆動コイル１３，１３に流す電流Ｉ□、■３を第
５図に示すように制御することによシ、２つの駆動コイ
ルにより働く２つのトルクの方向を常時一致させること
ができ、回転トルクを２倍とすることができる。

上記実施例では、駆動部組立体は２つだけ直列に設けた
場合について述べたが、２つ以上任意の数とすることが
できる。

また、上記では、各歯形の突起の歯巾を１／２としたが
、これは上記説明からすぐ判るように、１／２に限定さ
れるものではなく、適宜に定めることができ、好ましく
は１／２〜２／３ となるように定められる。

本考案によれば、上記の如く、駆動コイルに流す電流の
極性を制御することにより、回転トルクの方向を容易に
変えることができ、従ってこれによりブレーキ力を与え
ることができるので目的位置に振動を伴なうことなく停
止させることができる。

更に、各駆動部組立体にて発生するトルクを各駆動コイ
ルに流す電流の制御により加え合せることが極めて容易
にでき、トルク発生効率を著しく向上させることができ
る。

又このモータではコイルはステータに固着されており給
電ブラシは用いられていない。

従ってこのモータの回転角度位置検出機構をもうけこの
信号によシコイルを選択し又その極性を選択指定する電
子回路を附加すればブラシレスＤＣモータとして作動す
る。

一般のブラシレスＤＣモータはロータ自体に永久磁石を
組み込むので、必然的に慣性が犬となり、これを嫌うと
フェライト系磁石のようなものは使えないが、本構造で
は永久磁石もステータ側にあるのでフェライト系でも使
用可となりしかも歯先磁束密度が高いのでトルク／慣性
比の大きいモータとなり得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例の断面斜祝図、第２図は第１の
歯形と第２の歯形との位置関係を表わした説明図、第３
図は回転子の回転角度０に対する各空隙の磁気抵抗の変
化を示すグラフ、第４図は第１図に示すモータの磁気回
路の等価回路図、第５図は第１図に示すモータの一駆動
方法を行うための駆動電流波形図である。 １・・・モータ、２・・・ハウジング、３・・・回転軸
、４・・・磁気組立体、５，６・・・駆動部組立体、７
・・・永久磁石、８・・・第１の歯形、８′２ｇ・・・
突起、９・・・第２の歯形、１０・・・左歯形円板、１
０′・・・突起、１１・・・右歯形円板、１１′・・・
突起、１２・・・分割溝、１３・・・駆動コイル、２０
，２１・・・空隙、ａ、ｂ、ｃ、ｄ・・・磁気抵抗。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 対向空隙を介してそれぞれモータ回転軸と同軸に配設さ
   れ、それぞれ軸方向に沿って形成された第１および第２
   の歯形の対向部を有する単位の固定子と単位の回転子と
   、該第１および第２の歯形の間にモータ回転軸と同軸に
   巻回されそのループ磁路が該第１および第２の歯形によ
   り形成される駆動コイルと、該第１および第２の歯形と
   の間の対向空隙に一定のバイアス磁界を形成するために
   径方向に磁化されて単位の固定子側に同軸円筒状に形成
   された永久磁石と、から成る駆動部組立体の２組を１対
   として同軸上に直列に設けられ、１方の組の永久磁石が
   径方向外側に磁化され他方の組の永久磁石が径方向内側
   に磁化される磁気組立体を少なくとも１組具備し、該固
   定子側に形成された永久磁石の外側に設けられそれぞれ
   の永久磁石に共通の磁路を形成する固定子側ヨーク部材
   と該単位の回転子の共通回転軸を形成する回転子側ヨー
   ク部材とにより該駆動組立体のループ磁路が形成される
   とともに、該励磁コイルのループ磁路を形成する第１訃
   よび第２の歯形対向部の軸回転方向から見た対向位相角
   を所定角だけずらして形成しかつ磁気組立体を形成する
   １対の駆動組立体の間のそれぞれの第１お・よび第２歯
   形対向部の対向位相角を互いにずらして形成し、さらに
   磁気組立体が複数個ある場合には該磁気組立体の間の対
   向位相角を互いにずらして構成し、これらのずらされた
   対向位相角の総和が位相角３６０ となるようにしたこ
   とを特徴とする、有極モータ。