米国特許情報 | 欧州特許情報 | 国際公開(PCT)情報 | Google の米国特許検索
 
     特許分類
A 農業
B 衣類
C 家具
D 医学
E スポ−ツ;娯楽
F 加工処理操作
G 机上付属具
H 装飾
I 車両
J 包装;運搬
L 化学;冶金
M 繊維;紙;印刷
N 固定構造物
O 機械工学
P 武器
Q 照明
R 測定; 光学
S 写真;映画
T 計算機;電気通信
U 核技術
V 電気素子
W 発電
X 楽器;音響


  ホーム -> 発電 -> 株式会社荏原製作所

発明の名称 多軸同期反転駆動モータ
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平8−98479
公開日 平成8年(1996)4月12日
出願番号 特願平6−254692
出願日 平成6年(1994)9月22日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】熊谷 隆 (外1名)
発明者 佐藤 源一 / 小島 善徳 / 眞武 幸三 / 久部 泰史
要約 目的
2つのロ−タの磁気カップリングによる偏心加重をバランスさせ、2つのロ−タを高速で安定に同期反転回転させることが出来る多軸同期反転駆動モ−タを提供すること。

構成
多軸同期反転駆動モータを空間移動磁界を発生する電機子2A,2Bと、該電機子2A,2Bの周りを該空間移動磁界により回転する永久磁石7を円筒状に配置したロータ3A,3Bとを具備するアウターロータ型ブラシレスDCモータを、2又はそれ以上ロータ3Aとロータ3Bとの間に所定の間隔tを保って並列に配置し、各ロータ3A,3Bの異磁極面が相対向吸引して磁気カップリングを構成し、隣接するロータ3A,3Bは互に反対方向に回転するように構成した。
特許請求の範囲
【請求項1】 空間移動磁界を発生する電機子と、該電機子の周りを該空間移動磁界により回転する永久磁石を円筒状に配置したロータとを具備するアウターロータ型ブラシレスDCモータを、2又はそれ以上ロータとロータとの間に所定の間隔を保って並列に配置し、各ロータの異磁極面が相対向吸引して磁気カップリングを構成し、隣接するロータは互に反対方向に回転することを特徴とする多軸同期反転駆動モータ。
【請求項2】 前記永久磁石を配置したロータの外周に薄い磁性材を用いたヨーク部を設けたことを特徴とする請求項1に記載の多軸同期反転駆動モ−タ。
【請求項3】 前記永久磁石を配置したロータの外周に非磁性材料を用いたヨーク部を設けたことを特徴とする請求項1に記載の多軸同期反転駆動モ−タ。
【請求項4】 前記永久磁石を配置したロータの外周にヨーク部を設け、該ヨーク部を切り欠いたことを特徴とする請求項1に記載の多軸同期反転駆動モ−タ。
【請求項5】 前記永久磁石を配置したロータの外周面に内周面と同様の永久磁石を周設し、同期反転することを特徴とする請求項1に記載の多軸同期反転駆動モ−タ。
【請求項6】 前記2つのロ−タ間の磁気カップリングの吸引力と反対方向の吸引力を作用させる一対の磁性体を前記2つのロータの対向面と反対側にロータと所定の間隙を保って固定配置することを特徴とする請求項1に記載の多軸同期反転駆動モ−タ。
【請求項7】 前記3つ以上のロータ間の磁気カップリングの吸引力と反対方向の吸引力を作用させる一対の磁性体を前記3つ以上のロータの対向面を持たない側にロータと所定の間隙を保って固定配置することを特徴とする請求項1に記載の多軸同期反転駆動モ−タ。
【請求項8】 前記ロータは、それぞれ異なる磁極数の永久磁石を有し、該ロータの磁極数比に応じて一定の回転数比で同期反転することを特徴とする請求項1に記載の多軸同期反転駆動モ−タ。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は2軸又はそれ以上の多軸同期反転駆動モ−タに関し、特に2軸ギアポンプ、ル−プブロア、スクリュウ圧縮機等の多軸を同時に反転して回転駆動させる機器の駆動モータとして好適な多軸同期反転駆動モ−タに関するものである。
【0002】
【従来技術】従来この種の技術としては特開平4−178143号公報に開示されたものがある。図6は従来の2軸同期反転モ−タの構造を示す図で、(A)は側断面図、(B)は正断面図を示す。図示するようにこの方式のモ−タは永久磁石を外周に設置した2つのロ−タ23、ロ−タ24を接触させるか、又は、所定の間隙を保ち、かつ、各ロ−タの異磁極面が相対向吸引する磁気カップリングを構成するように配置し、前記各ロ−タの外周に所定の隙間を保って電機子27を配置し、各ロ−タの電機子27は互いに反対方向に回転する空間移動磁界(回転磁界)を発生し、前記各ロ−タ23、ロ−タ24を互いに反対方向に回転する。
【0003】この他に、このような2軸(または多軸)を同時に反転回転させることを必要とする機器には一台のモ−タ(一軸)でギアを使用して2軸(又は多軸)を機械的に同期反転駆動する方法が採られる場合もある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記ギヤ等を使用する方法はタイミングギヤを必要とし小型化が困難で騒音が大きいという問題がある。
【0005】また、図6で示すように2つのロ−タ23、ロ−タ24を接触させて並列させて軸21、22を支えた場合も同様に騒音が大きくなる。また、隙間を設けて軸21、22を支えた場合は、2つのロ−タ23、ロ−タ24の間には、磁気カップリング作用による吸引力が働き、軸受25、軸受26はラジアル方向に過大な偏心加重がかかり高速で安定して回転させることは困難である。また、外周に電機子27が設置してあるので、過大な偏心加重を打ち消すような逆方向の一定の磁気吸引力を作用させてロ−タ23、24のバランスをとることは構造的に困難であると云う問題がある。
【0006】更に、上記方式のモ−タによれば2つのロ−タ23、ロ−タ24のそれぞれの外周に電機子27が360度配置されないので駆動力が劣り、また、各ロ−タ23、ロ−タ24においては偏った駆動力が生じる。このため、上記特開平4−178143号公報に開示されたモ−タでは特に駆動力の割りには形状が大きいモ−タとなる。従って、大きな駆動力を必要とする機器には不向きであると云う問題もある。
【0007】本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、上記問題点を除去し、2つのロ−タの磁気カップリングによる偏心加重をバランスさせ、2つのロ−タを高速で安定に同期反転回転させることが出来る多軸同期反転モ−タを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため本発明は、図1に示すように、多軸同期反転駆動モータを空間移動磁界を発生する電機子(2A),(2B)と、該電機子(2A),(2B)の周りを該空間移動磁界により回転する永久磁石(7)を円筒状に配置したロータ(3A),(3B)とを具備するアウターロータ型ブラシレスDCモータを、2又はそれ以上ロータ(3A)とロータ(3B)との間に所定の間隔(t)を保って並列に配置し、各ロータ(3A),(3B)の異磁極面が相対向吸引して磁気カップリングを構成し、隣接するロータ(3A),(3B)は互に反対方向に回転するように構成した。
【0009】また、永久磁石(7)を配置したロータ(3A),(3B)の外周に薄い磁性材を用いたヨーク部(6A),(6B)を設けたことを特徴とする。
【0010】また、永久磁石(7)を配置したロータ(3A),(3B)の外周に非磁性材料を用いたヨーク部(6A),(6B)を設けたことを特徴とする。
【0011】また、永久磁石(7)を配置したロータ(3A),(3B)の外周にヨーク部(6A),(6B)を設け該ヨーク部(6A),(6B)に、図2に示すように切り欠き部を設けたことを特徴する。
【0012】また、永久磁石(7)を配置したロータ(3A),(3B)の外周面に、図3に示すように内周面と同様の永久磁石(7’)を周設し、同期反転することを特徴とする。
【0013】また、図示するように2つのロ−タ(3A),(3B)間の磁気カップリングの吸引力と反対方向の吸引力を作用させる一対の磁性体(5A),(5B)を2つのロータの対向面と反対側にロータと所定の間隙を保って固定配置することを特徴とする。
【0014】また、図5に示すように3つ以上のロータ(3A),(3B),(3C)間の磁気カップリングの吸引力と反対方向の吸引力を作用させる一対の磁性体(5A),(5B)を3つ以上のロータの対向面を持たない側にロータと所定の間隙を保って固定配置することを特徴とする。
【0015】また、図4に示すようにロータは(3A),(3B)、それぞれ異なる磁極数の永久磁石を有し、該ロータの磁極数比に応じて一定の回転数比で同期反転することを特徴とする。
【0016】
【作用】本発明はロータ(3A)、(3B)の内周に所定の間隙を保って電機子(2A)、(2B)を配置することにより、電機子(2A)、(2B)によって生じる空間移動磁界がロータ全周にわたって働き、空間移動磁界の漏れも極力少なくなり効率よく、且つバランスよく、隣同士のロ−タ(3A)、(3B)が同期反転回転する。
【0017】また、複数のロータ(3A)、(3B)の外周面にあるヨーク部(6A)、(6B)を薄い磁性材や非磁性材にしたり、図2に示すように切り欠き部を設けることにより、ロータ(3A)、(3B)の永久磁石の外周面の漏れ磁束の作用で、各々隣り合った複数のロータ(3A)、(3B)間の磁気カップリングの吸引力が強化され、複数のロータ(3A)、(3B)のどちらか1つのロータに偏って負荷トルクが加わった場合でも残りの1つの(3A)、(3B)による磁気カップリングの吸引力で同期反転駆動を容易に維持できる。
【0018】また、2つのロ−タ(3A)、(3B)に周設された永久磁石の異磁極間の吸引力とバランスする反対方向の吸引力を得ることのできる一対の磁性体を、2つの各ロータの対向面の反対側にロータと所定の間隙を保って固定配置することにより、磁気カップリングの吸引力が打ち消され、各ロ−タ(3A)、(3B)の軸心に対して対象なバランスしたトルクを得ることができる。従って、ロ−タ(3A)、(3B)は非接触の状態で静止時においても高速回転時においても、それぞれ各(3A)、(3B)及び軸受にはアンバランスな荷重が取り除かれる。ロ−タ(3A)、(3B)は所定の間隙を保って配置されているので高速回転で同期反転させても騒音が少なく寿命も長くなる。
【0019】また、図5に示すように3つ以上(図では3つ)のロータに周設された永久磁石の異磁極間の吸引力とバランスする反対方向の吸引力を得ることのできる一対の磁性体(5A)、(5B)を、3つ以上のロータの対向面を持たない側にロータと所定の間隙を保って固定配置することにより、磁気カップリングの吸引力が打ち消され、各ロータ(3A)、(3B)、(3C)の軸心に対して対称なバランスしたトルクを得ることができる。従って、ロータ(3A)、(3B)、(3C)は非接触の状態で静止時においても高速回転時においても、それぞれ各ロータ(3A)、(3B)、(3C)及び軸受にはアンバランスな荷重が取り除かれる。3つ以上のロータは所定の間隙を開けて配置されているので高速回転で同期反転させても長寿命が得られる。
【0020】また、図3に示すようにロ−タ(3A)、(3B)のヨ−ク(6A)、(6B)の外周面にも内周面と同様に永久磁石(7´)を設置することにより、各々隣合った2つのロ−タ(3A)、(3B)間の磁気カップリングの吸引力が強化され、複数のロ−タ(3A)、(3B)にアンバランスな偏った負荷がかかった場合でも隣りのロ−タ(3A)、(3B)による磁気カップリング作用で同期反転回転が容易に維持できる。
【0021】また、図4に示すように、ロータ(3A)、(3B)に周設する永久磁石(7)の極数を同一とせず異ならせることにより、隣合ったロ−タ(3A)、(3B)を磁極数比に応じて一定の回転数比で反転回転させることが出来る。2軸が同一回転数でなく、スクリュウ圧縮機を駆動する場合等のように一定の回転数比を保って2軸を高速同期反転回転させることが出来る。
【0022】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
〔実施例1〕図1は本発明の2軸同期反転駆動モ−タの構造を示す断面図である。2つの回転自在なロ−タ3A、3Bは、それぞれ2n極(図ではn=2)の永久磁石7が軸心に対称に等間隔で磁束a,bがラジアル方向に発生するように、円筒状のヨ−ク6A、6Bの内周に設置されている。即ち、本2軸同期反転駆動モ−タにおいては2つのロ−タ3A、3Bの永久磁石7の極数はそれぞれn=2であり、S、N、S、Nの4極をそれぞれのロ−タ3A、3Bのヨ−ク6A、6Bの内周に設けてある。2つのロ−タ3A、3B間には所定の間隙t(クリアランス)が設けられている。
【0023】ロ−タ3Aの内側にはステ−タコア1A及びコイル4からなる電機子2Aが固定配置されている。同様にロ−タ3Bの内側にはステ−タコア1B及びコイル4からなる電機子2Bが固定配置されている。ステ−タコア1A、1Bにはそれぞれコイル4を備えた電機子2A、2Bがロ−タ3A、3Bの磁極面と所定の間隙をもって内側に固定配置されている。電機子2A、2BはそれぞれU、V、W、X、Y、Zの合計6磁極歯を有し、それぞれのコイル4には例えば三相交流の電流が供給される。電機子2Aと電機子2Bは中心線mに対して対称に配置されている。
【0024】ロ−タ3A、3Bがそれぞれ反対方向に回転すると、それぞれのロ−タ3A、3BのN極及びS極には異磁極面が相対向吸引して磁束cにより磁気カップリングが構成される。この時の2つのロ−タ3A、3B間の吸引力は間隙tの大きさに反比例する。この吸引力を打ち消すためには、それぞれのロ−タ3A、3Bを該吸引力と反対方向に同じ力の大きさで吸引すればよい。このために2つのロ−タ3A、3Bの外側にバランス用磁性体5A、5Bが設けられている。
【0025】上記バランス用磁性体5A、5Bは例えば鉄心等を用いロ−タ3A、3Bの永久磁石7に対して磁力線d、eにより吸引力を発生させるものであればよい。バランス用磁性体5A、5Bと各ロ−タ3A、3B間の磁束d、eはロ−タ3A、3Bの磁気カップリングの磁束cによる吸引力と同じ大きさで外向きの吸引力を発生するようにその大きさ及びロ−タ3A、3B面との間隔が調整されている。
【0026】上記構造の2軸同期反転駆動モ−タにおいて、電機子2Aとロ−タ3A、及び電機子2Bとロータ3Bはそれぞれ同期モ−タを構成している。図1に示すように、電機子2Aには磁極歯U、V、W、X、Y、Zに各々コイル4が施されており、電機子2Bにも磁極歯u、v、w、x、y、zに各々コイル4が施されている。電機子2Aのコイル4と電機子2Bのコイル4に互いに反対方向の空間移動磁界(回転磁界)が発生するように三相交流電流を供給し、ロ−タ3B、ロ−タ3Aと異磁極面が相対向し同期反転回転するように駆動させる。
【0027】この時、ロ−タ3Aとロ−タ3Bとは異磁極面が相対向吸引して磁気カップリングが構成されるのでより強力に同期性が保たれ互いに反対方向に回転する。また、磁気カップリングの磁束cによる吸引力はバランス用磁性体5A、5Bの磁束d、eによる吸引力でキャンセルされる。尚、ロ−タ3A及び、ロ−タ3Bの回転速度は三相交流電源の周波数を上げることにより空間移動磁界の回転速度を上げ、高速で同期反転して回転することが出来る。
【0028】上記説明したように上記構造の2軸同期反転駆動モータは非接触なので騒音も低く、バランス用磁性体5A、5Bの磁束により各ロ−タ3A、3Bの軸にかかる偏心加重も軽減され、トルクも360度平均して強く、従って小型で安定し高速運転が可能となる。
【0029】〔実施例2〕図2は本発明の2軸同期反転駆動モ−タの構造を示す図である。本2軸同期反転駆動モ−タにおいて、ロ−タ3Aとロータ3Bは図示するように、外周部のヨ−ク6A、6Bの一部を切り欠いている。この様にすることにより、ロ−タ3A、ロ−タ3Bの永久磁石7からの外方向への磁束漏れが増え、磁束cによる磁気カップリングの吸引力が強化される。
【0030】上記のような構造とすることにより、隣り合ったロ−タのどちらか1つのロ−タ(ロータ3A又はロータ3B)に偏って負荷が加わった場合でも残りの1つのロ−タによる磁気カップリングの吸引力で同期反転して回転させることが出来る。その他の構成は第1実施例と同じで、同一または相当の構成要素には同一の符号を付して重複した説明は省略する。
【0031】〔実施例3〕図3は本発明の2軸同期反転駆動モ−タの構造を示す断面図である。本2軸同期反転駆動モ−タは図示するように、ロ−タ3Aのヨ−ク6Aの外周部及びロ−タ3Bのヨ−ク6Bの外周部に内周部と同様に永久磁石7´を設置したものである。
【0032】上記の構造とすることにより、ロ−タ3Aとロ−タ3Bとの磁束cの吸引力が強くなり、磁気カップリングが強化される。従って、隣り合ったロ−タのどちらか1つのロ−タ(ロータ3A又はロータ3B)に偏って負荷トルクが加わった場合でも残りの1つのロ−タによる磁気カップリングの吸引力で同期反転して回転させることが出来る。その他の構成は図1に示す構造と同じで、同一または相当の構成要素には同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【0033】〔実施例4〕図4は本発明の2軸同期反転駆動モ−タの構造を示す断面図である。本実施例はロ−タ3Aとロ−タ3Bの永久磁石7の磁極数を変えて、例えばロ−タ3Aを4極、ロ−タ3Bを6極のように、ロータ3Aの磁極とロ−タ3Bの磁極比を4:6とする。
【0034】上記の構造とすることにより、ロ−タ3A、3Bの回転数を3:2に一定の回転数比で同期反転して回転させることが出来る。その他の構成は第1実施例と同じで、同一または相当の構成要素には同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【0035】上記のように本発明の実施例4の2軸同期反転駆動モ−タはロ−タ3A、ロ−タ3Bの磁極比を2n:2mとすることにより、任意の回転数比の2軸同期反転モ−タを構成することが出来る。
【0036】〔実施例5〕図5は本発明の多軸同期反転駆動モ−タの構造を示す断面図である。本多軸同期反転駆動モ−タは軸数が3の場合を示す。ロ−タ3A、ロ−タ3B、ロ−タ3Cはそれぞれ隣り合ったロ−タと同期反転して回転する。この時の電機子2A、2B、2Cの通電方法は実施例1において説明した通りで、隣同士の電機子の空間移動磁界(回転磁界)が反対方向になるように各電機子2A、2B、2Cのコイル4に三相交流電流を供給する。その他の構成は第1実施例と同じで、同一または相当の構成要素には同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【0037】上記構造の3軸同期反転駆動モ−タは、2軸同期反転駆動モ−タと同様にそれぞれ隣り合ったロ−タと同期反転して回転する。なお、この軸数は3軸にこだわるものではなく、軸数を更に増やしてもよいことは当然である。また、本発明の多軸同期反転駆動モータは本発明の主旨を逸脱することがない範囲で種々の変形実施例が可能である。
【0038】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明によれば、複数のロータにそれぞれラジアル方向にバランスのとれた均等な荷重をかけることができるので、複数軸を高速で安定に同期反転駆動することができ、且つ長寿命の多軸同期反転駆動モ−タを提供できる。




 

 


     NEWS
会社検索順位 特許の出願数の順位が発表

URL変更
平成6年
平成7年
平成8年
平成9年
平成10年
平成11年
平成12年
平成13年


 
   お問い合わせ info@patentjp.com patentjp.com   Copyright 2007-2013