JP2005224083A - Motor structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はモータ構造に係わり、特に放熱性に優れたモータ構造に関するものである。このモータ構造は、電動自動車、飛行船、タービンエンジン、タービン発電機、燃料電池、空調機、熱交換器、流体センサに例えば使用することができる。 The present invention relates to a motor structure, and more particularly to a motor structure with excellent heat dissipation. This motor structure can be used, for example, in electric vehicles, airships, turbine engines, turbine generators, fuel cells, air conditioners, heat exchangers, and fluid sensors.
電動モータは、磁気回路を有している為に、コイルボビン、ケースなどはフェライト及び鋼材など熱伝導性の悪い材料によって構成されていた。このモータでは、銅損失による熱エネルギがモータ内にこもり、永久磁石の熱降伏点に達してモータ機能が損なわれることがあった。そこで、冷却機能を持ったモータ構造として、特開平9−154272号公報記載のものが存在する。このものは、モータの定格推力の向上を図ることができると共に、位置決め精度や直進性能の向上を図ることができるリニアモータの冷却構造を提供するために、可動子側の突磁極部と、この突磁極部に巻回されるコイルとの間に該突磁極部より熱伝導率が高いアルミニウム等の非磁性金属からなるボビンを介在させ、コイルからボビンに伝達された熱を冷却部材内の冷却用配管を流れる冷却液を介して外部に逃がすように構成されている。
しかしながら、従来のモータ構造では冷却性能が十分でないという問題があった。そこで、この発明はモータ構造の冷却能を向上させることにより、永久磁石への損傷程度が少なく、高い値の電流を供給して、急始動及び急加速が可能で、高トルクが得られ、常温にて駆動できるモータ構造を提供することを目的とするものである。 However, the conventional motor structure has a problem that the cooling performance is not sufficient. Therefore, the present invention improves the cooling capacity of the motor structure, thereby reducing the degree of damage to the permanent magnet, supplying a high value of current, enabling quick start and acceleration, obtaining high torque, An object of the present invention is to provide a motor structure that can be driven by a motor.
前記目的を達成するために、本発明は、コイルボビンにコイルが巻回され、これがケースに収容されたモータ構造において、前記コイルボビン及びケースが熱伝導性の非磁性材料で形成されてなることを特徴とする。この構造によれば、ケースもアルミ材など熱伝導性が小さい非磁性材料で形成されているために、モータが冷却される程度がより向上される。さらに、本発明は、ケース内にロータとステータを収容し、当該ケースの内部を充満するように冷媒材を導入するようにしたので、冷媒材とコイルが巻回されたボビンが冷媒材で直接冷却される。 In order to achieve the above object, the present invention provides a motor structure in which a coil is wound around a coil bobbin, and the coil bobbin and the case are made of a thermally conductive nonmagnetic material. And According to this structure, since the case is also formed of a nonmagnetic material having a low thermal conductivity such as an aluminum material, the degree to which the motor is cooled is further improved. Further, in the present invention, the rotor and the stator are accommodated in the case, and the refrigerant material is introduced so as to fill the inside of the case. Therefore, the bobbin around which the refrigerant material and the coil are wound is directly formed of the refrigerant material. To be cooled.
さらに、本発明のように、前記ロータに前記冷媒材の攪拌用のフィンが設けられていることによって、冷媒材の循環効率が向上する。さらに、前記冷媒材を前記ケース内に強制循環させる手段を備えてなることにより、冷媒材の循環効率が向上する。前記コイルボビンに複数のスリッドが設けられていることにより、アルミ材が導電性材料であるが故に発生する渦電流を防止し、ロータ負荷の増加を防止している。前記コイルボビンとケースとの間に絶縁材が設けられていることも同様である。前記コイルボビンが絶縁層を間に介した複数の導電層から形成されてなることも同様である。 Furthermore, the circulation efficiency of the refrigerant material is improved by providing the rotor with the fins for stirring the refrigerant material as in the present invention. Further, by providing a means for forcibly circulating the refrigerant material in the case, the circulation efficiency of the refrigerant material is improved. Since the coil bobbin is provided with a plurality of slits, an eddy current generated because the aluminum material is a conductive material is prevented, and an increase in rotor load is prevented. Similarly, an insulating material is provided between the coil bobbin and the case. Similarly, the coil bobbin is formed of a plurality of conductive layers with an insulating layer interposed therebetween.
冷媒材としては、水、油、ガスがある。ロータやステータの電気回路はこれら冷媒材に直接触れないように樹脂などでモールドされていることが良い。本発明におけるモータは例えば、第1の磁性体と、第2の磁性体と、この磁性体間に配置され、前記第1及び第2の磁性体に対して所定方向に相対的に移動可能な第3の磁性体と、から構成され、前記第1の磁性体及び第2の磁性体のそれぞれは、励磁可能な複数の電磁コイルを順番に配置してなる構成を備えており、前記第3の磁性体は、着磁された永久磁石を順番に配置してなる構成を備えており、前記第1の磁性体と前記第2の磁性体は、第1の磁性体の電磁コイルと第2の磁性体の電磁コイルとが互いに配列ピッチ差を持つように配置された構成を備え、かつ、前記ロータが前記第3の磁性体から構成され、当該第3の磁性体に前記羽根構造が一体に形成されてなる。 Examples of the refrigerant material include water, oil, and gas. The electric circuit of the rotor or stator is preferably molded with resin or the like so as not to directly touch these refrigerant materials. The motor according to the present invention is, for example, a first magnetic body, a second magnetic body, and the magnetic body, and is movable between the first and second magnetic bodies in a predetermined direction. A third magnetic body, and each of the first magnetic body and the second magnetic body has a configuration in which a plurality of excitable electromagnetic coils are arranged in order. The magnetic body has a configuration in which magnetized permanent magnets are arranged in order, and the first magnetic body and the second magnetic body include an electromagnetic coil of the first magnetic body and a second magnetic body. The magnetic coil and the electromagnetic coil are arranged so as to have an arrangement pitch difference, and the rotor is composed of the third magnetic body, and the blade structure is integrated with the third magnetic body. Formed.
図1は、本発明に係わるモータ構造の側面図を示すものである。(1)において、符号1はケースを示し、符号2はケース内に収容されるモータ本体を示し、符号3はモータ本体に回転自在に支持される回転軸を示す。モータ本体2とケース1との間に冷媒材4がモータ本体に直接触れるように充填されている。ケースは熱伝導性に優れたアルミ材で構成されていることが好ましいが、これに限定される訳ではない。符号5はケース内へ冷媒材2Aを充填するための管路であり、この管路は熱交換部6に接続されている。モータ本体で発生した熱は、冷媒材によって熱交換部まで運ばれ、熱交換部で空気/ガス6Aと熱交換されて冷却される。モータ本体はその内部に冷媒材が進入しないように樹脂などで冷媒材からモールドされている。(2)は、冷媒材が流れる管路の途中に強制循環手段7が設けられていることを示している。この強制循環手段としては、電気ポンプ、機械ポンプが存在する。(3)は、ステータ9に対するロータ8Aの周辺部にフィン8を敷設し、ロータが冷媒材内を回転する際に、フィンが冷媒材を攪拌できることを示している。
FIG. 1 is a side view of a motor structure according to the present invention. In (1),
図2乃至図5は、本発明に係わるモータ構造の模式図と動作原理を示したものである。この磁性体構造は、第1の磁性体(A相コイル)10及び第2の磁性体(B相コイル)12の間に第3の磁性体14を介在した構成を備えている。これら磁性体は環状(円弧状、円状)に構成されている。磁性体が環状に形成されているので、第3の磁性体又は第1・第2磁性体のいずれかがロータとして機能する。第1の磁性体10は、交互に異極に励磁可能なコイル16が、所定間隔、好適には、均等間隔を介して順番に配列された構成を備えている。この第1の磁性体の等価回路図を図6に示す。図2−図5によれば、後述のとおり、2相の励磁コイルには、始動回転中(2π)中常時全コイルを既述した極性で励磁させている。したがって、ロータやスライダ等の被駆動手段を高トルクで回転・駆動することが可能となる。第2の磁性体の等価回路図も図6と同じである。但し、第1と第2の磁性体の励磁パターンは、ロータが連続的に回転するように、後述のように、それぞれ制御される。
2 to 5 show a schematic diagram of the motor structure according to the present invention and the principle of operation. This magnetic structure has a configuration in which a third
図6(1)に示すように、複数の電磁コイル16(磁性単位)が等間隔に直列に接続されている。符号18Aはこの磁気コイルに周波数パルス信号を印加する励磁回路のブロックである。この励磁回路から電磁コイル16にコイルを励磁させるための励磁信号を流したとき、隣接するコイル間で交互に磁極の向きが変わるように、各コイルが励磁されるように予め設定されている。図6(2)に示すように、電磁コイル16が並列に接続されていても良い。
As shown in FIG. 6A, a plurality of electromagnetic coils 16 (magnetic units) are connected in series at equal intervals.
この励磁回路18Aから第1の磁性体10の電磁コイル16に、供給される励磁電流の極性の方向を所定の周期で交互に切り替えるための周波数を持った信号を印加すると、図2乃至図5に示すように、第3磁性体14の側の極性がN極→S極→N極と交互に変化する磁気パターンが形成される。周波数パルス信号が逆極性になると、第1磁性体の第3磁性体側の極性がS極→N極→S極と交互に変化する磁気パターンが発生する。この結果、第1の磁性体10に現れる励磁パターンは周期的に変化する。
When a signal having a frequency for alternately switching the polarity direction of the excitation current to be supplied is applied to the
第2の磁性体12の構造は、第1磁性体10と同様であるが、第2磁性体の電磁コイル18は第1磁性体の電磁コイル16に対して位置的にずれて配列されている点が異なる。すなわち、特許請求の範囲に記載されているように、第1磁性体のコイルの配列ピッチと第2磁性体のコイルの配列ピッチとが所定のピッチ差(角度差)を持つように設定されている。このピッチ差は、永久磁石(第3の磁性体)14がコイル16,18に対して励磁電流の周波数の1周期(2π)に対応して動く距離、すなわち、1対のN極とS極の合計距離、それの1/4であるπ/2に対応する距離が好適である。
The structure of the second
次に第3磁性体14について説明する。図2乃至図5に示されるように、この第3磁性体14は、第1の磁性体及び第2の磁性体の間に配置されており、交互に逆の極性を持った複数の永久磁石20(黒く塗り潰されている。)が線状(直線或いは円弧状)に、所定間隔、好適には均等間隔を介して配列されている。円弧状とは、完全な円、楕円など閉じられたループの他、不特定環状構造や、半円、扇型をも包含する。
Next, the third
第1の磁性体10と第2の磁性体12とは等距離を介して、例えば平行に配置されており、第1の磁性体と第2の磁性体との中心位置に第3の磁性体14が配置されている。第3の磁性体において個々の永久磁石の配列ピッチは、殆ど第1磁性体10及び第2磁性体12における磁気コイルの配列ピッチと同じである。
The first
次に第1磁性体10と第2磁性体12との間に既述の第3磁性体14が配置された磁気体構造の動作を、図2乃至図5を利用して説明する。既述の励磁回路(図618である。後に説明する。)によって、ある瞬間において第1磁性体及び第2磁性体の電磁コイル16,18には、図2の(1)に示すような励磁パターンが発生する。
Next, the operation of the magnetic body structure in which the above-described third
この時、第1磁性体10の第3磁性体14側に臨む表面の各コイル16には、→S→N→S→N→S→のパターンで磁極が生じ、第2磁性体12の第3磁性体14側に臨む表面のコイル18には、→N→S→N→S→N→のパターンで磁極が生じる。ここで、図中実線で表示される矢印は引力を示し、一点鎖線で表示される矢印は反力を示す。
At this time, a magnetic pole is generated in a pattern of → S → N → S → N → S → on each
次の瞬間、(2)に示すように、第1の磁性体に駆動回路18(図6)を介して印加されるパルス波の極性が反転すると、(1)の第1の磁性体10のコイル16に発生する磁極と第3の磁性体14の表面の永久磁石20の磁極との間に反発力が発生し、一方、第2の磁性体12のコイル18に発生している磁極と第3の磁性体14の永久磁石の表面の磁極との間に引力が発生しているために、(1)乃至(5)に示すように、第3の磁性体は、図示右方向に順次移動する。
At the next moment, as shown in (2), when the polarity of the pulse wave applied to the first magnetic body via the drive circuit 18 (FIG. 6) is reversed, the first
第2の磁性体12のコイル18に、第1の磁性体の励磁電流とは位相がずれたパルス波が印加されており、(6)乃至(8)に示すように、第2の磁性体12のコイル18の磁極と第3の磁性体14の永久磁石20の表面の磁極とが反発して第3の磁性体14をさらに右方向に移動させる。(1)乃至(8)は永久磁石がπに対応する距離を移動した場合を示しており、(9)乃至(16)が残りのπに対応する距離を移動した場合、すなわち、(1)乃至(16)で電磁コイル16,18に供給される周波数信号の1周期分(2π)に相当する距離を第3の磁性体が第1・第2磁性体に対して相対的に移動する。
A pulse wave that is out of phase with the exciting current of the first magnetic body is applied to the
このように、第1の磁性体(A相)と第2の磁性体(B相)とに互いに位相が異なる周波数信号をそれぞれ供給することにより、第3の磁性体14をロータとして回転させることができる。
In this manner, the third
第1の磁性体、第2の磁性体、及び第3の磁性体を円弧状にすると、図1に示す磁気構造は回転モータを構成するものとなる。ケース、ロータ等の永久磁石と電磁コイルを除く部分は、導体で形成することもできるが、非磁性体である樹脂、アルミニウム、マグネシウム等の軽量体から形成することがより好ましく、こうすることにより軽量であり、かつ磁気回路が開放された、磁気効率に優れたモータ等の回転駆動体を実現できる。 When the first magnetic body, the second magnetic body, and the third magnetic body are formed in an arc shape, the magnetic structure shown in FIG. 1 constitutes a rotary motor. The parts excluding permanent magnets and electromagnetic coils, such as cases and rotors, can be formed of a conductor, but it is more preferable to form a non-magnetic material such as resin, aluminum, magnesium, etc. It is possible to realize a rotary drive body such as a motor that is lightweight and has an open magnetic circuit and excellent in magnetic efficiency.
この磁気構造によれば、第3の磁性体には第1の磁性体及び第2の磁性体から磁力を受けて動くことができるために、第3の磁性体を動かす際のトルクが大きくなり、トルク/重量バランスが優れたものになるので、高トルクで駆動可能な小型軽量モータを提供することが可能となる。 According to this magnetic structure, since the third magnetic body can move by receiving a magnetic force from the first magnetic body and the second magnetic body, the torque when moving the third magnetic body is increased. Since the torque / weight balance is excellent, it is possible to provide a small lightweight motor that can be driven with high torque.
図7は第1の磁性体の電磁コイル(A相電磁コイル)16、及び第2の磁性体の電磁コイル(B相電磁コイル)18に励磁電流を印加するための励磁回路18Aの一例を示すブロック図である。
FIG. 7 shows an example of an
この励磁回路は、A相電磁コイル16及びB相電磁コイル18にそれぞれ制御されたパルス周波数信号を供給するように構成されている。符号30は水晶発振器であり、符号31はこの発振周波数信号をM分周して基準パルス信号を発生させるためのM−PLL回路31である。
This excitation circuit is configured to supply controlled pulse frequency signals to the A-phase
符号34は第3の磁性体(この場合はロータ)14の回転位置に対応した位置検出信号を発生するセンサである。このセンサとしてはホールセンサ(磁気センサ)、光学式のものが好適に選択できる。ロータには永久磁石の数に対応する数のホールが形成され(磁気センサ時は、光学センサ部に対してロータの各永久磁石に反応する磁気センサを設けることによりホールは不要となる。)、このホールがセンサに対応すると、センサはホールの箇所を通過する毎にパルスを発生させる。符合34Aは、A相電磁コイルのドライバ回路に検出信号を供給するためのA相側センサであり、符号34Bは、B相電磁コイルのドライバ回路に検出信号を供給するためのB相側センサである。
Reference numeral 34 is a sensor that generates a position detection signal corresponding to the rotational position of the third magnetic body (in this case, the rotor) 14. As this sensor, a Hall sensor (magnetic sensor) or an optical sensor can be suitably selected. The number of holes corresponding to the number of permanent magnets is formed in the rotor (when a magnetic sensor is used, holes are not necessary by providing a magnetic sensor that reacts to each permanent magnet of the rotor in the optical sensor unit). When this hole corresponds to a sensor, the sensor generates a pulse each time it passes through the hole.
このセンサ34A,Bからのパルス信号はそれぞれ、第1・第2の磁性体に励磁電流を供給するためのドライバ32に出力されている。符号33はCPUであり、M―PLL回路31及びドライバ32に所定の制御信号を出力する。
The pulse signals from the
図8は、ドライバ部の詳細構成を示すブロック図である。このドライバ部は、A相側極性切替部32Aと、B相側極性切替部32Bと、A相側位相補正部32Cと、B相側位相補正部32Eと、A相バッファ32Gと、B相バッファ32Hと、D−PLL回路32Iと、正転/逆転切替部32Jと、を備えて構成されている。
FIG. 8 is a block diagram illustrating a detailed configuration of the driver unit. The driver unit includes an A-phase side
このドライバ32には、水晶発振器の発振周波数をM分周した基本波31が入力される。この基本波は、A相コイル(第1磁性体)用の極性切替部32Cによって極性が切り替えられ、A相コイル用位相補正部32Cに入力される。また、この基本波31は、B相コイル(第2磁性体)用位相切替部32Bによって位相が制御され、B相コイル用位相補正部32Eに出力される。
A
CPU33の制御信号は、ロータ又はスライダの正転(前進)/逆転(後進)の切替部32Jに出力され、切替部32JはCPU33による制御の下、正転/逆転に合わせて、前記A、B相極性切替部32A,32Bを制御する。
The control signal of the
A相センサ34Aからの出力は、A相コイル用位相補正部32Cに出力され、B相センサ34Bからの出力は、B相コイル用位相補正部32Eに出力される。また、A相極性切替部32Aから出力された、極性が切り替えられた基本波がA相位相補正部32Cに出力され、B相極性切替部からの基本波がB相位相補正部32Eに出力される。なお、基本波がさらにD−PLL回路32Iにおいて位相ロック後分周率(D)で逓倍された周波数信号がA相位相補正部32CとB相位相補正部32Eにそれぞれ入力される。
The output from the
前記CPU33は、図示しない運転入力手段からの入力情報に基づき、第3の磁性体であるロータの回転速度、又は、スライダの速度を制御するために、既述のM分周率を所定のメモリから読み出してこの読み出し値(M)によって基本波の周波数を変化させる。また、後述するが、D−PLLの分周率(D)についても同様である。これら分周率はロータの回転速度、スライダの移動速度等磁性体の動作特性の値に応じて変化するが、この変化特性がメモリテーブルの形式で所定のメモリ領域に予め設定記憶されている。
The
A相位相補正部32CとB相位相補正部32Eは、第3の磁性体であるロータやスライダを回転又は直進させるために、A相コイルとB相コイルのそれぞれに互いに適切に位相差を持たせた励磁用周波数信号を出力するために、A相用励磁周波数信号とB相用励磁周波数信号の位相をそれぞれ既述のセンサ34A、34Bの信号に同期させるようにして補正する。
The A-phase
A相バッファ部32Gは、A相コイルに位相補正された周波数信号を供給するための回路手段であり、B相バッファ部32Hは、B相コイルに位相補正された周波数信号を供給するための回路手段である。
The
このモータは、ステータに相当する一対のA相磁性体10とB相磁性体12を備え、そしてロータを構成する既述の第3の磁性体14とを備え、A相磁性体とB相磁性体との間にロータ14が中心点Oを中心に回転自在に配置されている。ロータには6つの永久磁石20が円周方向に均等に設けられ、そして永久磁石の極性は交互に反対になるようになっており、ステータ10,12には6つの電磁コイル16,18が円周方向に均等に設けられている。
This motor includes a pair of A-phase
図9は、本発明が適応されるモータの実構造を示したものであり、(1)は当該モータの斜視図、(2)はロータ(第3磁性体)の概略平面図、(3)はその側面図、(4)はA相電磁コイル(第1磁性体)、(5)はB相電磁コイル(第2磁性体)を示したものである。図8に付された符号は、既述の図において対応する構成部分と同じものである。符号16は、コイルが巻回されたステータとしてのコイルボビンを示している。
FIG. 9 shows the actual structure of a motor to which the present invention is applied. (1) is a perspective view of the motor, (2) is a schematic plan view of a rotor (third magnetic body), (3) Is a side view thereof, (4) is an A phase electromagnetic coil (first magnetic body), and (5) is a B phase electromagnetic coil (second magnetic body). The reference numerals given in FIG. 8 are the same as the corresponding components in the above-described drawings.
このモータは、ステータに相当する一対のA相磁性体10とB相磁性体12を備え、そしてロータを構成する既述の第3の磁性体14とを備え、A相磁性体とB相磁性体との間にロータ14が軸37を中心に回転自在に配置されている。ロータと回転軸は一体に回転するように、回転軸37はロータの中心にある回転軸用開口孔に圧入されている。図8の(2)、(4)、(5)に示すように、ロータには6つの永久磁石が円周方向に均等に設けられ、そして永久磁石の極性は交互に反対になるようになっており、ステータには6つの電磁コイルが円周方向に均等に設けられている。
This motor includes a pair of A-phase
A相センサ34AとB相センサ34Bとが、特定の距離T(π/2に相当する距離)を介してA相磁性体(第1磁性体)のケース内面側壁に設けられている。A相センサ34AとB相センサ34Bとの距離には、A相コイル16に供給される周波数信号とB相コイル18に供給される周波数信号とに所定の位相差を設けるために相当する値が適用される。
The
既述のとおり、円状に形成されたロータの円周方向の縁には、均等に複数(例えば、ロータの円周方向に均等に配置してある永久磁石の数分、この実施例では6個)のホール35が形成されている。センサは、発光部と受光部からなる。このホールにはセンサの発光部からの赤外光を常時反射して位置検出時に吸収する部材が適用されている。 As described above, the circumferentially formed edge of the rotor formed in a circular shape has a plurality of equally (for example, the number of permanent magnets equally arranged in the circumferential direction of the rotor, 6 in this embodiment). Holes) 35 are formed. The sensor includes a light emitting unit and a light receiving unit. A member that constantly reflects infrared light from the light emitting part of the sensor and absorbs it when detecting the position is applied to the hole.
今、A相・B相センサは、ロータ14が回転している間既述のホール35がこのセンサを通過する都度、パルスを発生する。すなわち、ホール35には光を吸収する凹溝又は光吸収材が設けられ、ホールがセンサを通過する都度、センサの受光部は発光部から発光された光を受光しない。したがって、センサは、ロータ14の回転速度とホールの数に応じて所定の周波数でパルス波を発生する。
Now, the A-phase / B-phase sensor generates a pulse each time the above-described
図10は、ドライバ32において成されるコイル励磁用周波数信号のための信号処理に係わる波形図を示すものである。以下の説明においては、必要に応じて図8を参照すると良い。(1)は基本周波数波形であり、(2)はA相センサ34Aからの信号、(3)はB相センサ34Bからの信号である。既述のとおり、A相センサとB相センサとは特定の位相差(この場合π/2)を出すようにしてモータに設置されている(図8参照)。
FIG. 10 shows a waveform diagram related to signal processing for the coil excitation frequency signal formed in the
前記A相位相補正部32Cは公知のPLL制御を実行して、A相センサの出力波形(2)の位相と基本波(1)の位相とを同期させ、(4)のようなA相コイル16を励磁するためのパルス波をA相コイル用バッファ回路32Gに出力する。このバッファ回路構成については後述する。
The
バッファ回路は周波数を持った入力パルスによって、A相コイルに励磁電流を通電するための、このバッファ回路にあるトランジスタをPWM制御する。B相位相補正部32Eの動作も同じである。(5)はB相位相補正部32EからB相電磁コイル用バッファ回路32Hに出力される駆動波形である。(4)と(5)を比較して分かるように、A相コイル16へ供給される励磁信号とB相コイル18へ供給される励磁信号とは互いに位相が異なり、位相差はπ/2である。
The buffer circuit performs PWM control of a transistor in the buffer circuit for supplying an exciting current to the A-phase coil by an input pulse having a frequency. The operation of the B
図11はロータやスライダを逆転させるときの信号波形を示したものである。この波形と図10の波形とを比較すると、B相電磁コイル18に供給される励磁用パルス波の極性が図11では逆転されている点のみが異なる。図10の(5)と図11(5)を比較されたい。図10から図11に切り換えた際には、図10の回転方向に対し制動を行っていることになる。
FIG. 11 shows signal waveforms when the rotor and slider are reversed. When this waveform is compared with the waveform of FIG. 10, the only difference is that the polarity of the excitation pulse wave supplied to the B-phase
図12は既述のA相・B相バッファ回路(32G,H)の詳細図を示すものである。この回路は、A相電磁コイル又はB相電磁コイルにパルス波からなる励磁電流を印加する際のスイッチングトランジスタTR1乃至TR4を含んでいる。また、インバーター35Aを含んでいる。
FIG. 12 shows a detailed view of the A-phase / B-phase buffer circuit (32G, H) described above. This circuit includes switching transistors TR1 to TR4 for applying an exciting current made of a pulse wave to the A phase electromagnetic coil or the B phase electromagnetic coil. In addition, an
今、信号として「H」がバッファ回路に印加されると、TR1がオフ、TR2がオン、TR3がオン、TR4がオフになり、Ibの向きを持った励磁電流がコイルに印加される。一方、信号として「L」がバッファ回路に印加されると、TR1がオン、TR2がオフ、TR3がオフ、TR4がオンとなり、Ibとは反対のIaの向きを持った電流がコイルに印加される。したがって、A相の電磁コイルとB相の電磁コイルのそれぞれの励磁パターンを交互に変化することができる。このことは図2において説明したとおりである。 Now, when “H” is applied as a signal to the buffer circuit, TR1 is turned off, TR2 is turned on, TR3 is turned on, TR4 is turned off, and an exciting current having the direction of Ib is applied to the coil. On the other hand, when “L” is applied to the buffer circuit as a signal, TR1 is turned on, TR2 is turned off, TR3 is turned off, TR4 is turned on, and a current having a direction of Ia opposite to Ib is applied to the coil. The Accordingly, the excitation patterns of the A-phase electromagnetic coil and the B-phase electromagnetic coil can be changed alternately. This is as explained in FIG.
図13は、コイルがボビンに巻回されたステータに対してロータが回転自在に臨んでいる状態を示している模式図である。(1)はその概略平面図であり、(2)はその概略側面図である。ここで、ボビン16A及びケースを熱伝導性を優先した非磁性導電性材料体であるアルミ材等を用いた場合、渦電流が発生しロータ負荷を来たす。符号1Aは渦電流発生領域である。なお、図13にいて16Bはボビンに巻かれた導体を示し、矢印はロータ14(永久磁石20)の回転方向を示している。
FIG. 13 is a schematic view showing a state in which the rotor faces the stator with the coil wound around the bobbin so as to freely rotate. (1) is a schematic plan view thereof, and (2) is a schematic side view thereof. Here, when the
この渦電流の発生を防止するために、ボビンに複数のスリッドを形成した。図14はボビン16Aの平面図(1)、A−A断面図(2)、側面図(3)及びB−B断面図(4)を示すものである。ボビンの両端フランジ302間の平行部分にはコイルを形成する導電線が巻回される。スリッド300は(1)にあるように円周方向に沿って均等に複数形成されている。スリッドのボビン端面に示す形状は短冊状であり、半径方向に沿って放射状に形成されている。(2)及び(3)に示すように、スリッド300はボビン16Aの軸方向にも、径方向に沿って均等間隔で複数形成されている。ボビンは全体がアルミ材で形成されているが、これに代えて図15に示すように、導電層310と絶縁層320が交互になった複数層の層からなる材料から構成しても良い。ここで説明したボビンの構造により、渦電流の発生が抑制されることによってロータ負荷を低減させている。この導電層はアルミニウム、チタン,SUS、ステンレスなどからなり、絶縁層は熱伝導性に優れた絶縁性樹脂からなる。また、ボビンに複数のスリッドが形成された非磁性金属を形成する代わりに、図16に示すようにボビンを熱伝導性樹脂によって構成しても良い。(1)はボビンの平面図、(2)は側面図、(3)はA−A断面図である。熱伝導性樹脂としてはカーボンを含有したエポキシ樹脂からなり、その他ガラス材、セラミック材でも良い。また、図17に示すように、コイルボビンとケースとの間に熱伝導性絶縁材16Tを介在させるようにしても同様な効果が得られる。(1)はコイルボビンの平面図であり、(2)はコイルボビンの側面図である。図17に示す実施形態では、コイルボビン16Aを図14で示した渦電流損の少ないAl構造とし、ケース1と絶縁層16Tを同一の熱伝導性樹脂(カーボン含有)で複合した構成でもよい。
In order to prevent the generation of this eddy current, a plurality of slits were formed on the bobbin. FIG. 14 shows a plan view (1), an AA sectional view (2), a side view (3) and a BB sectional view (4) of the
1:ケース、2:モータ本体、3:回転軸、5:冷媒材の循環経路、6:熱交換部、2A:冷媒材、10:第1磁性体、12:第2磁性体、14:第3磁性体(ロータ)、16,18:電磁コイル、20:永久磁石 1: case, 2: motor body, 3: rotating shaft, 5: circulation path of refrigerant material, 6: heat exchange section, 2A: refrigerant material, 10: first magnetic body, 12: second magnetic body, 14: first 3 magnetic body (rotor), 16, 18: electromagnetic coil, 20: permanent magnet
Claims (9)
前記第1の磁性体及び第2の磁性体のそれぞれは、励磁可能な複数の電磁コイルを順番に配置してなる構成を備えており、
前記第3の磁性体は、着磁された永久磁石を順番に配置してなる構成を備えており、前記第1の磁性体と前記第2の磁性体は、第1の磁性体の電磁コイルと第2の磁性体の電磁コイルとが互いに配列ピッチ差を持つように配置された構成を備え、
かつ、前記ロータが前記第3の磁性体から構成され、当該第3の磁性体に前記羽根構造が一体に形成されてなる請求項1乃至7のいずれか1項記載のモータ構造。 A third magnetic body disposed between the first magnetic body, the second magnetic body, and the magnetic body, and movable relative to the first and second magnetic bodies in a predetermined direction; A magnetic body,
Each of the first magnetic body and the second magnetic body has a configuration in which a plurality of excitable electromagnetic coils are arranged in order,
The third magnetic body has a configuration in which magnetized permanent magnets are arranged in order, and the first magnetic body and the second magnetic body are electromagnetic coils of the first magnetic body. And an electromagnetic coil of the second magnetic body are arranged so as to have an arrangement pitch difference from each other,
The motor structure according to any one of claims 1 to 7, wherein the rotor is composed of the third magnetic body, and the blade structure is formed integrally with the third magnetic body.
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