JPH0322845A - Dc motor equipped with magnet rotor used for magnetic bearing - Google Patents
Dc motor equipped with magnet rotor used for magnetic bearingInfo
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- JPH0322845A JPH0322845A JP1154752A JP15475289A JPH0322845A JP H0322845 A JPH0322845 A JP H0322845A JP 1154752 A JP1154752 A JP 1154752A JP 15475289 A JP15475289 A JP 15475289A JP H0322845 A JPH0322845 A JP H0322845A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 軸受がないので、摩耗部分が除去されている。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] Since there are no bearings, wear parts are eliminated.
従って、プラシレス電動機とすることにより、長い耐用
時間と高速回転が得られる。Therefore, by using a plasticless electric motor, a long service life and high speed rotation can be obtained.
以上の理由により、ファン電動機、ポンプの駆動源とし
て利用できる。For the above reasons, it can be used as a drive source for fan motors and pumps.
又潤滑油が不要なので、クリーンルーム内の各種の部材
の駆動源として利用できる。Furthermore, since no lubricating oil is required, it can be used as a drive source for various parts in a clean room.
回転軸の両端にXY方向に配設した電磁石を設け、電磁
石の磁気吸引力を位置センサの出力kより制御して、回
転軸を所定位置に保持する磁気軸受が知られている。2. Description of the Related Art A magnetic bearing is known in which electromagnets arranged in the X and Y directions are provided at both ends of a rotating shaft, and the magnetic attraction force of the electromagnets is controlled by the output k of a position sensor to hold the rotating shaft at a predetermined position.
〔本発明が解決しようとしてL・る課題〕第lの課題
上述した従来の技術は、回転軸の両端の礎気軸受装置の
それぞれが、電動機本体より大型となり、又高価となる
問題点がある。[Problems to be solved by the present invention] Problem I The conventional technology described above has the problem that each of the base air bearing devices at both ends of the rotating shaft is larger than the motor itself and is expensive. .
第2の課題
一般のプラシレス電動機(半導体電動機)については.
軸受の耐用時間、発生する騒音に問題点がある0又毎分
2万回転以上となると、耐用時間は著しく減少する問題
点がある。Regarding the second issue, general plasticless motors (semiconductor motors).
There are problems with the service life of the bearing and the noise it generates.If the rotation speed exceeds 20,000 revolutions per minute, the service life will be significantly reduced.
複数相の細長型(本明細書では、径に対して回転軸方向
の長さが大きいものを細長型と呼称する。)マグネット
回転子を有する半導体電動機に次の手段が採用される。The following means is employed in a semiconductor motor having a multi-phase elongated magnet rotor (in this specification, a motor whose length in the rotational axis direction is larger than its diameter is referred to as an elongated type) magnet rotor.
第lの手段
マグネプト回転子の外周面に突出され、電気角で180
度の巾で、互いに磁極中だけ離間し、隣接する磁極が異
極と々るように配設された複数個のN、S磁極と、該N
、S磁極端而と空隙を介(,て対向するとともに、外周
部:l?:固定された固定電機子より突出された第1、
第2、…の相の磁極ならびに各磁極にそれぞれ捲着され
た第1.第2、…の相の電機子コイルと、第1、第2、
…の相のそれぞれの相の磁極巾を電気角で180度とし
、φ個l組の磁極となり、互いに機械角でタθ度離間し
て固定電機子に配設する手段と!マグネット回転子のN
、S磁極のそれぞれの位置を検知して、第l系列の第1
、第2、…の和の位置検知信号ならびに第2系列の第1
.第2、…の相の磁心と、第7,第2系列の第1、第2
、…の相の位置検知信号の巾だけ対応する第1、第2、
…の相の電機子コイルを通電して、対応する磁極なN.
B極に励磁し、マグネット回転子のN.S@極を反撥力
のみにより駆動して、一方向の駆動トルクを発生せしめ
る通電制御回路と、方向の駆動トルクを発生せしめる通
電制御回路と、7つの相の電機子コイルの通電が断たれ
たときに、該電機子コイルの蓄積磁気エネルギを急速に
消滅せしめ、次に通電すべき電機子コイルの磁気エネル
ギの蓄積を急速とする手段と、マグネット回転子の回転
軸方間の移動を抑止する手段と、7つの相の電機子コイ
ルの通電により磁極が、マグネット回転子の回転ととも
に交互にN、S極に励磁されるとき,前段の後段の磁極
の励磁の中間において、マグネット回転子の磁極による
磁気吸引力を打消すように磁極を励磁して保持する電機
子コイルの通電を行なう電気回路とより構或された手段
。The first means is protruded from the outer circumferential surface of the magneto rotor and has an electrical angle of 180
A plurality of N and S magnetic poles are spaced apart from each other only by the middle of the magnetic poles, and are arranged so that adjacent magnetic poles are different in polarity.
, facing the S magnetic pole through an air gap, and the outer circumferential portion: l?: the first protruding from the fixed armature;
The magnetic poles of the second, . . . phases and the first . . . armature coils of the second, ... phase, and the first, second, ... phase armature coils;
The magnetic pole width of each of the phases is 180 degrees in electrical angle, and there are l sets of φ magnetic poles, which are arranged on a fixed armature at a distance of θ degrees in mechanical angle! Magnet rotor N
, the positions of the S magnetic poles are detected, and the first
, second, ... as well as the first position detection signal of the second series.
.. The magnetic cores of the second and second series, and the first and second cores of the seventh and second series
, the first, second, corresponding to the width of the position detection signal of the phase of...
energize the armature coil of phase N.
The B pole is excited and the magnet rotor's N. The energization control circuit that drives the S@ pole only by repulsive force to generate driving torque in one direction, the energization control circuit that generates directional driving torque, and the armature coils of the seven phases were de-energized. In some cases, a means for rapidly extinguishing the magnetic energy accumulated in the armature coil and accelerating the accumulation of magnetic energy in the armature coil to be energized next, and a means for suppressing the movement of the magnet rotor in the rotational axis direction. When the magnetic poles are alternately excited to N and S poles as the magnet rotor rotates by energizing the seven phase armature coils, the magnetic poles of the magnet rotor are Means comprising an electric circuit for energizing an armature coil that excites and holds magnetic poles so as to cancel the magnetic attraction force caused by the magnetic poles.
第2の手段
マグネット回転子のl端において、外周面に突出され,
電気角で/♂θ度の巾で、互いに磁極巾だけ離間して配
設された複数個のN磁極と、マグネット回転子の他端に
おいて、外周面に突出され,電気角で180度の巾で、
互いに磁極巾だけ離間して、N磁極と同相となるように
配設されたS磁極と、2つの磁極面がマグネット回転子
の両端のN,S磁極面に空隙な介して対向し、捲着され
た電機子コイルにより対向するマグネット回転子の磁極
と同じ極性に磁化されるコ型の磁心により構或さのλつ
の磁極巾は電気角で/J’θ度で、q個l組の磁心とな
り、互いに機械角でqO度離間して,外側固定子側に固
定して配設する手段と、マグネット回転子のN磁極若し
くはS磁極の位置を検出しー〔、第1.第λ、…の相の
磁心と,第7,第1、…の相の位置検知信号の巾だけ対
応する第1、第2、…の相の磁心に捲着された電機子コ
イルを通電して、対応するN、S磁極を励磁し,マグネ
ット回転子σ)N,S磁極を反撥力のみにより駆動し回
転子のN、S磁極を発生せしめる通電制御回路と、7つ
の相の電機子コイルの通M1が断たれたときに、該電機
子コイルの蓄積磁気エネルギを急速に消滅せ1,め、次
に通電すべき電機子コイルの磁気エネルギの蓄積を急速
とする手段と、マグネット回転子の回転軸方向の移動を
抑止1゜る手段と2上述した電機子コイルの通電の休止
区間中において、同方向に所定の磁束を発生せしめ、マ
グネブト回転子の磁極による磁気吸引力を打消するよう
に磁心の2つの磁極を励磁して保持する電気回路とより
構或された手段。The second means is protruded from the outer peripheral surface at the l end of the magnet rotor,
A plurality of N magnetic poles with a width of /♂θ degree in electrical angle and spaced apart from each other by the magnetic pole width, and a magnetic rotor protruding from the outer peripheral surface at the other end of the magnet rotor and having a width of 180 degrees in electrical angle. in,
The S magnetic pole is spaced apart from each other by the width of the magnetic pole and is arranged to be in phase with the N magnetic pole, and the two magnetic pole surfaces face the N and S magnetic pole surfaces at both ends of the magnet rotor with no gap in between, and are wound. The width of the λ magnetic poles in the configuration is /J'θ degrees in electrical angle, and the magnetic cores are q pieces l sets , a means fixedly disposed on the outer stator side with a mechanical angle of qO degrees apart from each other, and a means for detecting the position of the N magnetic pole or the S magnetic pole of the magnet rotor. The armature coil wound around the magnetic core of the 1st, 2nd, . . . phases corresponding to the width of the position detection signal of the 7th, 1st, . . . phases is energized. The energization control circuit excites the corresponding N and S magnetic poles and drives the N and S magnetic poles of the magnet rotor only by repulsive force to generate the N and S magnetic poles of the rotor, and the armature coils of seven phases. means for rapidly dissipating the stored magnetic energy in the armature coil when the current flow M1 is cut off, and for rapidly storing the magnetic energy in the armature coil to be energized next; 1. Means for inhibiting the movement of the rotor in the direction of the rotation axis; and 2. Means for generating a predetermined magnetic flux in the same direction during the above-mentioned period when the armature coil is not energized to cancel the magnetic attraction force due to the magnetic poles of the magnet rotor. and an electric circuit for exciting and holding two magnetic poles of a magnetic core.
マグネット回転子の突出され7jN、S磁極と固定子側
に設けた磁極(電機子コイルが捲着されている。)との
磁気的反撥力のみにより駆動トルクを得ている。The driving torque is obtained only by the magnetic repulsion between the protruding 7jN, S magnetic poles of the magnet rotor and the magnetic poles provided on the stator side (around which the armature coil is wound).
更に、1つの相の電機子コイルの捲着された磁極はφ個
ノ組となり、それぞれは,轡械角で90度離間1一て固
定子側に固定されている。Furthermore, the magnetic poles of the armature coil of one phase are wound in sets of φ pieces, and each set is fixed to the stator side at a distance of 90 degrees in terms of mechanical angle.
従って,ラジアル方向の磁気的反撥力は、XY方向で常
にバランスして作動するので、マグネット目転子が浮上
し、磁気軸受と相似した作用を行八うことができる。Therefore, the magnetic repulsion force in the radial direction always operates in balance in the X and Y directions, so that the magnetic rotor floats and performs an action similar to that of a magnetic bearing.
このときに、マグネット回転子の回転軸方間の移動は、
別設したマグネットの磁気反撥力により抑止されている
。At this time, the movement of the magnet rotor between the rotational axes is as follows:
It is suppressed by the magnetic repulsion of a separate magnet.
駆動トルク発生の為の励磁が行なわれていない磁極が、
マグネブト回転子のN,S磁極により吸引される力は、
該磁極なN、S磁極と同極で、吸引力が消滅する程度に
励磁しているので、誘導による磁気吸引力が殆んど紅く
なり、マグネット回転子の磁気浮上を完全とする作用が
ある。特Vこ電源投入時に、マグネット回転子のN、S
磁極が、固定子側の磁極に吸着されて℃・るときにマグ
ネット回転子の浮上を容易とし、起動を容易とする作用
がある。The magnetic poles that are not energized to generate driving torque are
The force attracted by the N and S magnetic poles of the magnet rotor is
Since the magnetic poles are the same as the N and S magnetic poles and are excited to the extent that the attractive force disappears, the magnetic attractive force due to induction becomes almost red, which has the effect of perfecting the magnetic levitation of the magnet rotor. . When the power is turned on, the N and S of the magnet rotor are
When the magnetic poles are attracted to the magnetic poles on the stator side and the magnetic poles reach ℃°C, the magnetic rotor has the effect of making it easier to levitate and start up the rotor.
以上の作用により、第1,第2の課題が解決されるもの
である。The above-described effects solve the first and second problems.
第1図以降について、本発明装置の実施例について説明
する。With reference to FIG. 1 and subsequent figures, embodiments of the apparatus of the present invention will be described.
図面の同一記号の部材は同一の部材を示しているので、
それ等の重複した説明は省略する。以降の角度表示はす
べて電気角とする。第1図(a)は、2相の電動機の断
面図である。Components with the same symbol in the drawings indicate the same component, so
Duplicate explanations will be omitted. All angles shown below are in electrical angles. FIG. 1(a) is a sectional view of a two-phase electric motor.
記号/は、マグネット回転子で、細長型となり、◆ 記号Vは回転中心に設けた回転軸である。The symbol / is a magnetic rotor, which is elongated and ◆ Symbol V is a rotation axis provided at the center of rotation.
マグネット回転子lの外周には、突出したN極/ a
, / b , / c ,−及び突出したS磁極.2
a.,2b,.2c,・・・が設げられている。The outer periphery of the magnet rotor l has a protruding N pole/a
, /b, /c, - and a prominent S magnetic pole. 2
a. ,2b,. 2c, . . . are provided.
円筒型の外筐タの内側には、固定電機子/6が圧入固定
され、突出した磁極/4a./&b.・・・が設けられ
る。各硯極には、電機子コイル/7a . /7b ,
・・・が捲着される。A fixed armature /6 is press-fitted into the inside of the cylindrical outer casing, and the protruding magnetic poles /4a. /&b. ... will be established. Each inkstone pole has an armature coil/7a. /7b,
...is wrapped.
電機子/6.磁極/Aa,/&b.・・・は、珪素鋼板
を積層固化する周知の手段により作られる。Armature/6. Magnetic pole /Aa, /&b. ... is made by a well-known method of laminating and solidifying silicon steel plates.
第1図(a)の展開図が第v図(a)に示されている。A developed view of FIG. 1(a) is shown in FIG. v(a).
第←図(a)において、N,S磁極/a.Ja./b、
…の巾はigo度で互いに180度離間している。In Fig. ←(a), N, S magnetic poles/a. Ja. /b,
The width of ... is igo degrees and they are 180 degrees apart from each other.
磁極/Aa./6b、…の巾も180度、等しいピッチ
で円周面に配設される。第lの相の磁極と電機子コイル
は2組となり、そのlつは、磁極/6a./Ae ,/
41 ,/Amとなり、電機子コイル/7a,/クe.
・・・が捲着される。Magnetic pole/Aa. The width of /6b, . . . is also 180 degrees, and they are arranged at equal pitches on the circumferential surface. There are two sets of magnetic poles and armature coils of the l-th phase, one of which is magnetic pole/6a. /Ae,/
41, /Am, and the armature coil /7a, /ku e.
...is wrapped.
他の/つは、磁極/6c , //sg, , /Ak
, /Aoとなり、電機子コイル/7c ,/7g,
・・・が捲着される。The other / are magnetic poles /6c, //sg, , /Ak
, /Ao, and the armature coil /7c, /7g,
...is wrapped.
第2の相の磁極と電機子コイルも2組と々り、それ等は
、磁極/6b ,/Af ,/Aj ,/Anとこれ等
に捲着された電機子コイルならびに磁極/Ad,/Ah
./41,/Apとこれ等に捲着された電機子コイル
となる。There are also two sets of second phase magnetic poles and armature coils, which are magnetic poles /6b, /Af, /Aj, /An, armature coils wound around these, and magnetic poles /Ad, /An. Ah
.. /41, /Ap and the armature coil wound around these.
上述した各磁極は等しいピッチで配設され、各1個/組
の伍極は、機械角で互いに90度離間している。The magnetic poles described above are arranged at equal pitches, and each set of five poles is spaced apart from each other by 90 degrees in mechanical angle.
電機子コイルの通電により、磁極/4d, /Ah 、
…のび組が図示の極性に励磁されると、マグネット回転
子/は,磁気反撥力により,矢印八方向の駆動トルクを
発生し、又ラジアル方向の磁気反撥力(XY方向)が平
衡して、マグネット回転子/は浮上して回転する。By energizing the armature coil, magnetic poles /4d, /Ah,
...When the stretch group is excited to the polarity shown, the magnet rotor generates driving torque in the eight directions of the arrows due to magnetic repulsion, and the magnetic repulsion in the radial direction (XY direction) is balanced. The magnetic rotor floats and rotates.
ダ5度回転すると、磁極/Aa,/be,・・・←組が
図示の極性に励磁されるので、磁気反撥力により、マグ
ネット回転子lの矢印方向の駆動と、ラジアル方向の反
撥力の平衡による浮上作用が発生する。When it rotates 5 degrees, the magnetic poles /Aa, /be, ...← are excited to the polarity shown in the figure, so the magnetic repulsion drives the magnet rotor l in the arrow direction and the repulsion in the radial direction. A floating effect occurs due to equilibrium.
9θ度回転すると、a極/Ab,/Af,・・・q組の
励磁により、更に90度回転すると、磁極/6c,/A
g,・・・グ組の励磁により、上述した場合と同じ作用
が行紅われて、マグネット回転子lは浮上して矢印八方
向に駆動される。When rotated 9θ degrees, due to the excitation of q pairs of a poles /Ab, /Af, ..., when rotated further 90 degrees, magnetic poles /6c, /A
By excitation of the groups g, .
かかる励磁サイクルにより、2相の反撥型の電動機とし
て回転する。This excitation cycle causes the motor to rotate as a two-phase repulsive motor.
磁極/6a ./lse ,/61 ,/Amが励磁さ
れて駆動トルクが発生しているときに、他の非励磁磁極
は、対向するマグネット回転子のN,E3磁極により吸
引され、正反方向のトルクは打消し合うが、ラジアル方
向の吸引力は、磁気浮上力を減少する不都合がある。Magnetic pole/6a. When /lse, /61, /Am are excited and a driving torque is generated, the other non-excited magnetic poles are attracted by the N and E3 magnetic poles of the opposing magnet rotor, and the torque in the opposite direction is canceled. However, the radial attraction force has the disadvantage of reducing the magnetic levitation force.
従って、対向するマグネット回転子と同極に励磁して磁
気吸引力を打消す必要がある。かかる励磁手段の詳細は
後述する。Therefore, it is necessary to excite the magnetic rotor to the same polarity as the opposing magnetic rotor to cancel the magnetic attraction force. Details of such excitation means will be described later.
次に、位置検知信号による各励磁コイルの通電制御につ
いて説明する。Next, energization control of each excitation coil based on the position detection signal will be explained.
第!図(a)において、ホール素子/4a,/4(bは
、第←図(a)の位置において、磁極/a,.2a,・
・・に対向して出力が得られている。直流電源/Sまり
供電されているホール素子/#a,/Il.bが磁極/
a,/b./c,・・・(N極)に対向すると、その出
力は、オペアンプJ?a,2クbで増巾、矩形波の出力
が得られ、この電気信号が第7図藻吹タイムチャ一トに
おいて、曲線110a.・・・.曲線4(/a,・・・
とじて示される。これ等の電気信号は、第よ図[a)の
電気回路29に入力される。第!図(a)のホール素子
/</a,/4bは、第ψ図f&)に示すように,出力
信号がqO度の位相差があるように固定電機子側に固定
されている。No.! In figure (a), Hall elements /4a, /4 (b are the magnetic poles /a, .2a, ·
The output is obtained in opposition to... Hall element/#a, /Il. DC power supply/S-mari power supplied. b is the magnetic pole/
a, /b. /c,... (N pole), its output is the operational amplifier J? An amplified rectangular wave output is obtained at a and 2c b, and this electrical signal is shown as a curve 110a.・・・. Curve 4 (/a,...
It is shown as closed. These electrical signals are input to the electrical circuit 29 shown in FIG. No.! The Hall elements /</a, /4b in Figure (a) are fixed on the fixed armature side so that the output signals have a phase difference of qO degrees, as shown in Fig. ψ f&).
ホール素子/4fa,/Qbが磁極.2 a , .2
b ,−・(S極)に対向すると、その出力は、オペ
アンプJ7C.Jクdで増巾、矩形波とされ,第7図f
a)の曲線IIOa,・・・と曲線←/a・・・となる
。Hall elements /4fa and /Qb are magnetic poles. 2 a, . 2
b, -. (S pole), its output is the operational amplifier J7C. Amplify the width with Jkud and make it a square wave, as shown in Fig. 7f.
The curve IIOa, . . . in a) becomes the curve ←/a .
これ等の出力信号は、電気回路.2qに入力されている
。These output signals are generated by electrical circuits. It is input in 2q.
電気回路コデの端子コ9 a + 29 b + 29
C + −29 (lの出力信号は、それぞれ第7図
(a)の曲線tI2a,4IJb.・・・,曲線ダ3a
,ダ3b.・・・,曲線tIダa.件b,・・・曲i/
Ija , +.tb ,−・・となる。例えば、曲線
ダθa.4lOa,・・・と曲線tI/a,tI/a、
…の電気信号をアンド回路を介して得る電気信号は曲線
#Ja , 4(3b ,・・・となる。Electric circuit code terminal 9 a + 29 b + 29
C + -29 (The output signals of l are curves tI2a, 4IJb..., curve da3a in FIG. 7(a), respectively)
, da3b. ..., curve tIda a. Item b,... song i/
Ija, +. tb , -... For example, the curve θa. 4lOa,... and curves tI/a, tI/a,
The electrical signal obtained by passing the electrical signal of ... through the AND circuit becomes the curve #Ja, 4(3b, . . . ).
位置検知信号とkる曲線4’2a + 4’−2 b
e・・・とその下段の3系統の電気信号は、90度の巾
で、図示のように互いに連続している。Position detection signal and curve 4'2a + 4'-2b
The electrical signals of e... and the three systems below are continuous with each other with a width of 90 degrees as shown.
上述した位置検知信号による電機子コイルの通電制御手
段については援述する。The armature coil energization control means based on the above-mentioned position detection signal will be described later.
電気回路2qより,第7図(b)のタイムチャートに示
す位置検知信号を得ることもできる。The position detection signal shown in the time chart of FIG. 7(b) can also be obtained from the electric circuit 2q.
第!図(a)の端子.2Jraの入力信号をアンド回路
の1つの入力とし、端子2ざbと端子.iJdの出力を
オア回路で合算し、その出力を反転したものを他の7つ
の入力とすると、アンド回路の出力は、第7図(b)の
曲線62a.・・・となり、qo度の巾で、次の電気信
号は720度離間しているので図示されない。No.! Terminal in figure (a). The input signal of 2Jra is used as one input of the AND circuit, and terminal 2b and terminal . If the outputs of iJd are summed up by an OR circuit, and the inverted output is used as the other seven inputs, the outputs of the AND circuit will be the curves 62a. ..., and the next electrical signal is separated by 720 degrees with a width of qo degrees, so it is not shown.
端子.2ffaの入力信号をアンド回路のlつの入力と
し、端子Haの入力信号を他の/つの入力とすると、ア
ンド回路の出力信号は、第7図(1,)の曲線63a,
・・・となる。Terminal. If the input signal of 2ffa is one input of the AND circuit, and the input signal of the terminal Ha is the other input, the output signal of the AND circuit will be the curve 63a of FIG. 7(1,).
...becomes...
同様な手段により、曲線6ψa.・・・.曲線6!a.
・・・を得ることができる。By similar means, curve 6ψa.・・・. Curve 6! a.
... can be obtained.
端子J?a . 29o , 29c , :29dよ
り、上述した曲線62a .AJa, 444a ,
&jaの位置検知信号が出力される。Terminal J? a. 29o, 29c, :29d, the above-mentioned curve 62a. AJa, 444a,
A position detection signal of &ja is output.
端子xgbの入力信号をアンド回路のlつの入力とし、
端子.2gCと2g6の入力信号なオア回路の入力とし
、その出力信号を反転したものをアンド回路の他の7つ
の入力とすると、その出力信号は、第7図(b)の曲線
62a,・・・どなる。これが第s図(a)の端子29
aより出力される。The input signal of the terminal xgb is used as one input of the AND circuit,
Terminal. If the input signals of 2gC and 2g6 are input to the OR circuit, and the inverted output signals are used as the other seven inputs of the AND circuit, the output signals will be the curves 62a, . . . in FIG. 7(b). bawl. This is the terminal 29 in Figure s (a).
It is output from a.
同様な手段により,端子コ9b.コタc,.2タdより
、第7図(b)の曲線ワ;,・・・.曲線石躍,・・・
,曲線Aja ,・・・を得ることができる。By similar means, terminal 9b. Kota c,. From 2ta d, the curve wa in Fig. 7(b);,... Curved stone dance...
, the curve Aja, . . . can be obtained.
上述した位置検知信号による電機子コイルの通電制御を
第6図(a)につき次に説明する。The energization control of the armature coil based on the above-mentioned position detection signal will now be explained with reference to FIG. 6(a).
電機子コイルKは、電機子コイル/?a , /7e
,/?i,/7mの直列若しくは並列接続されたもので
、第lの相の電機子コイルである。Armature coil K is armature coil/? a, /7e
,/? i,/7m connected in series or in parallel, and is the l-th phase armature coil.
電機子コイルLは、電機子コイル/71) , /7f
、…のび個で,直列若しくは並列接続されたもので、
第2の相の電機子コイルである。Armature coil L is armature coil /71), /7f
,...are connected in series or in parallel,
This is the second phase armature coil.
電機子コイルM,Nは、それぞれ電機子コイル/?c
,/7g、…のφ個及び電機子コイル/Ad,/l,h
、…のグ個で、直列若しくは並列に接続されている。そ
れぞれ第1.第2の相の電機子コイルである、記号/j
f,/jgは基準電圧で,後者の方が高い電圧と紅って
いる。Armature coils M and N are armature coils/? c.
, /7g, ... and armature coil /Ad, /l,h
,... are connected in series or in parallel. 1st each. The armature coil of the second phase, symbol /j
f, /jg are reference voltages, and the latter is highlighted as a higher voltage.
端子3クaには、第7図(blの曲線A3a, 44<
a ,6!aが入力される。端子,?7bには、曲線4
Jaが入力されている。これ等の入力信号は、第s図(
a)の電気回路29の所要の出力端子より得られている
。For terminal 3 a, the curve A3a in Figure 7 (bl, 44<
a, 6! a is input. Terminal,? 7b, curve 4
Ja is input. These input signals are shown in Figure s (
It is obtained from the required output terminals of the electric circuit 29 in a).
抵抗?4.33は、電機子電流に比例する電圧降下があ
り、この電圧は、絶対値回路3Qc,3ダdにより整流
されて、オペアンプj4(b,,?Faの一端子の入力
信号となっている。resistance? 4.33, there is a voltage drop proportional to the armature current, and this voltage is rectified by the absolute value circuits 3Qc and 3d, and becomes an input signal to one terminal of the operational amplifier j4 (b, ?Fa). There is.
オペアンプ34Iaの十端子の入力電圧が設定値に保持
されていると、電機子電売が小さいときには、オペアン
ブjQaの出力はハイレベルとなり、トランジスタ?ユ
a,?Jdが導通し、電機子コイルKは右方に通電され
る。通電電流が増大して、オペアンブjlaの一端子の
入力電圧が十端子のそれを越えると、出力がローレベル
となり、トランジスタ32a,3コdが不導通となり、
電機子コイルKの蓄積磁気エネルギは、ダイオード33
c.電源端子/3a,/5b,抵抗33,ダイオード3
3bを介して放電される。トランジスタJ!;a,3!
;bの導通制御は、端子3ta。.??1)の入力信号
により行kわれているものである。放電電流が降下する
と、オペアンプ.7&aのヒステリシス特性により、オ
ペアンプ,?4iaの出力は再びハイレベルに転化して
、電機子電流が増大する。When the input voltage of the ten terminal of the operational amplifier 34Ia is held at the set value, when the armature voltage is small, the output of the operational amplifier jQa becomes high level, and the transistor ? Yua,? Jd becomes conductive, and the armature coil K is energized to the right. When the conducting current increases and the input voltage at one terminal of the operational amplifier jla exceeds that at the tenth terminal, the output becomes low level and the transistors 32a and 3d become non-conductive.
The stored magnetic energy of the armature coil K is transferred to the diode 33.
c. Power terminal /3a, /5b, resistor 33, diode 3
3b. Transistor J! ;a, 3!
;B conduction control is through terminal 3ta. .. ? ? This is done using the input signal of 1). When the discharge current drops, the operational amplifier. Due to the hysteresis characteristics of 7&a, the operational amplifier, ? The output of 4ia changes to high level again and the armature current increases.
かかるサイクルを繰返すチョッパ回路とkり、電機子電
流値は、オペアンブ311aの十端子の入力電圧に対応
して規制される。端子≧■転基準電圧により、第7図f
b)の曲al=Aaの最高値の電機子電流が流れ、第q
図(a)の磁極/aは、N極に磁化された磁極/Aaに
より反撥力を受けて90度回転する。Since the chopper circuit repeats such cycles, the armature current value is regulated in accordance with the input voltage at the terminal of the operational amplifier 311a. By terminal ≧ ■ reference voltage, Fig. 7 f
In curve b), the armature current with the highest value of al=Aa flows, and the qth
The magnetic pole /a in Figure (a) is rotated by 90 degrees under the repulsion of the magnetic pole /Aa magnetized to the north pole.
同じく磁極/Ae ,/Ai ,/Amに対向する磁極
も反撥力により90度回転する。又その前後において、
端子/Sfの基準電圧に規制された電機子電流(第7図
(b)の記号7θa , 7(7bで示す巾がqo度と
l♂θ度の区間の電流)が電機子コイルKに通電さ唄る
ので、前述したように、マグネット回転子の磁、極によ
る誘導磁気吸引力が打消されろ。Similarly, the magnetic poles facing the magnetic poles /Ae, /Ai, /Am are also rotated by 90 degrees due to the repulsive force. Also, before and after that,
The armature current regulated by the reference voltage of terminal /Sf (the current in the section whose width is qo degrees and l♂θ degrees, indicated by symbols 7θa and 7 (7b) in Fig. 7(b)) is energized by the armature coil K. As mentioned above, the induced magnetic attraction force due to the magnet rotor's magnetism and poles must be canceled out.
従って、磁気浮上が良好となる。Therefore, magnetic levitation is improved.
第よ図(alの端子2qaの出力は、第乙図(a)の端
子,?lK入力され、端子2qc , 2q6 , 2
qbの出力は,端子3gaに入力される。The output of terminal 2qa of Fig. 2 (al) is input to the terminal 2qa of Fig.
The output of qb is input to terminal 3ga.
記号/j hは端子/よgと同じ電圧の基準電圧であー
ド.?Ja . .?Jd .絶対値回路311cとと
もに構成している。トランジスタ3Aa,JAbの導通
制御は端子Jga..Hbの入力信号により行なわれて
いる。The symbol /j h is the reference voltage of the same voltage as the terminal /yog. ? Ja. .. ? Jd. It is configured together with an absolute value circuit 311c. The conduction of transistors 3Aa and JAb is controlled by terminals Jga. .. This is done using an Hb input signal.
従って,電機子電流は第7図(b)の曲線:となり、マ
グネット回転子lが340度回転したときに,電機子電
流の方向が反転して磁極/4a , /Ae 、…の励
磁極性も反転して,磁気反撥カにょり、同方向の駆動ト
ルクが得られる。その前後の区間において、磁極が励磁
されるので、磁気浮上を良好とする作用があることも前
述した場合と同様である3,電機子コイルL,M,Nに
つぃ℃も、ブロック回路jqa , J91) , .
79(!により、電機子コイルKと全く同様な通電制御
回路が構威されている。従って、位置検知信号により、
同じ作用効果のある通電制御が行なわれている。Therefore, the armature current becomes the curve shown in Fig. 7(b), and when the magnet rotor l rotates 340 degrees, the direction of the armature current is reversed and the excitation polarity of the magnetic poles /4a, /Ae,... By reversing the magnetic repulsion, a driving torque in the same direction can be obtained. In the sections before and after the magnetic poles are excited, the effect of improving magnetic levitation is similar to the case described above. , J91), .
79 (!), an energization control circuit that is exactly the same as that of the armature coil K is configured. Therefore, the position detection signal
Current control with the same effect is performed.
第7図(b)の曲線IP7a ,47aは、電機子コイ
ルLの正反方向の通電電流を示している。Curves IP7a and 47a in FIG. 7(b) indicate the current flowing through the armature coil L in the opposite direction.
電源端子/!ra../jbの電圧を高くすると、ダイ
オードJJa , 3:Ib ,・・・により、電機子
コイルの蓄積磁気エネルギが電源に還流され゜〔急速に
消滅し、又磁気エネルギの蓄積も急速となる。Power terminal/! ra. .. When the voltage of /jb is increased, the magnetic energy accumulated in the armature coil is returned to the power supply by the diodes JJa, 3:Ib, . . . and disappears rapidly, and the accumulation of magnetic energy also becomes rapid.
従って、反トルクと減トルクの発生がなく、高速(毎分
数万回転)とすることができる効果がある。Therefore, there is no occurrence of counter torque or reduced torque, and there is an effect that high speed (tens of thousands of revolutions per minute) can be achieved.
又正トルク発生の区間はlざ0度であるが,その中央部
の90度の通電のみとなるように,ポール素子/lIa
,/&bの固定位置が調整されているので高効率となる
。In addition, although the positive torque generation section is at 0 degrees, the pole element/lIa is designed so that only the 90 degrees in the center are energized.
, /&b are adjusted, resulting in high efficiency.
第3図(a)は、上述した実施例の構成を示すものであ
る。第3図(a)において、記号/は,第1図(a)の
マグネット回転子を示しているが、外周部の磁極th,
2a,/b.・・・は省略して図示してぃな(・。FIG. 3(a) shows the configuration of the embodiment described above. In FIG. 3(a), the symbol / indicates the magnet rotor of FIG. 1(a), but the magnetic poles th,
2a,/b. ... is omitted from the illustration (・.
マグネット回転子lの外周部には、固定電機子/6が外
筐7により固定されている。A fixed armature/6 is fixed to the outer circumference of the magnet rotor l by an outer casing 7.
電機子l6の磁極(第1図(a)の磁極/4a,/6b
,・・)と電機子コイルは省略され断面図とし℃示され
ている。Magnetic poles of armature l6 (magnetic poles /4a, /6b in Fig. 1(a)
,...) and the armature coil are omitted, and the cross-sectional view is shown in °C.
回転軸!の右端には負荷B例えばファンが固定されてい
る。円板状のマグネット/qa,/9bは,マグネット
回転子/の両側面に固着され、これ等と空隙を介して、
円板状のマグネット//a。7lbが、側板/.3a.
/Jbに固着されている。Axis of rotation! A load B, such as a fan, is fixed to the right end. Disc-shaped magnets /qa, /9b are fixed to both sides of the magnet rotor /, and through a gap between them,
Disc-shaped magnet //a. 7lb is the side plate/. 3a.
/Jb is fixed.
マグネッ} ii aと/9aは互いに反撥するように
対向面が同極に、軸方向に着磁されている。回転軸!は
マグネット//a,//bの中央円孔を貫挿し孜
テイる。マグネット7lbと/八′も同じ構或となり、
互いに反撥するように構成されている。Magnet} ii a and /9a are magnetized in the axial direction with opposing surfaces having the same polarity so as to repel each other. Axis of rotation! Insert through the central circular holes of magnets //a and //b. Magnet 7lb and /8' have the same structure,
They are designed to repel each other.
従って、マグネット回転子/が左右に脱出することが防
止されている。Therefore, the magnet rotor is prevented from escaping from side to side.
回転軸!には、マグネット回転子/二が固定され、外周
部には,第l図(.)のマグネット回転子/ど全く同じ
構成のN.S磁極が設けられている。該N,S磁極に対
向してホール素子/IIa , zo,b (点線/2
山で示す部分に収納されている。)が側板i3bK固定
されている。Axis of rotation! A magnet rotor/2 is fixed to the magnet rotor/2, and a magnet rotor/N.2 having the same structure as the magnet rotor/2 shown in FIG. An S magnetic pole is provided. Opposing the N and S magnetic poles are Hall elements/IIa, zo, b (dotted line/2
It is stored in the area indicated by the mountain. ) is fixed to the side plate i3bK.
従って、ホール素子/<za./4bより得られる位置
検知信号により,第6図(a)の電機子コイルの通電制
御を行なうことにより、マグネット回転子lの磁極は,
電機子/6の磁極と設定された空隙を保持して回転し、
コ相の直流電動機と々る。Therefore, the Hall element/<za. By controlling the energization of the armature coil shown in FIG. 6(a) using the position detection signal obtained from /4b, the magnetic poles of the magnet rotor l are
It rotates while maintaining the magnetic pole of armature/6 and the set air gap,
Co-phase DC motor.
軸受が除去されるので、マグネット回転子lは駆動トル
クを発生するとともに磁気軸受を兼ねる作用がある。こ
の為に細長型のマグネット回転子とする必要がある。Since the bearing is removed, the magnet rotor l generates driving torque and also functions as a magnetic bearing. For this reason, it is necessary to use an elongated magnetic rotor.
起動時において、マグネット回転子/の磁極は、電機子
/6の磁極に吸着し、この吸着力が大きいので、起動時
にマグネット回転子/を磁気的に浮上せしめることに失
敗することがある。At the time of startup, the magnetic poles of the magnet rotor/ are attracted to the magnetic poles of the armature/6, and since this attraction force is large, it may fail to magnetically levitate the magnet rotor/ at the time of startup.
この不都合を除去する為に、次((示す手段を採用する
ことがよい。In order to eliminate this inconvenience, it is recommended to adopt the following means.
回転軸!が貫挿する側板/.3a,/3bの円孔の径を
回転軸!の径より0.2ミリメートル位太きくし、てお
くと、停止時にマグネット同転子/が電機子/Aの磁極
に@着されることが防止される。Axis of rotation! The side plate /. The diameter of the circular hole 3a, /3b is the axis of rotation! By making the comb about 0.2 mm thicker than the diameter of the armature, it is possible to prevent the magnet rotor from being attached to the magnetic pole of the armature when the armature is stopped.
マグネット回転子/と電機子/tの磁極間の空隙長が/
ミリメ・一トルとすると 透接し,た部分の空隙長は0
.7ミリメートルとなり、磁気吸引力が大きくならない
ので,起動時のラジアル方向の反撥力の方が大きく、マ
グネット回転子lを浮上して回転することができる。The air gap length between the magnetic poles of magnet rotor/ and armature/t is/
If it is millimeters and one tor, the gap length of the transparent part is 0.
.. 7 mm, and since the magnetic attraction force does not become large, the repulsive force in the radial direction at the time of startup is greater, and the magnet rotor l can float and rotate.
本発明による手段は、3相の電動機にも適用できる。The measures according to the invention can also be applied to three-phase electric motors.
次にその説明をする。Next, I will explain it.
構或は、第7図(a)と同様であるが、電機子とマグネ
ット回転子が異なっている。第V図(b)の展開図に示
すように構成が変更される。The structure is the same as that in FIG. 7(a), but the armature and magnet rotor are different. The configuration is changed as shown in the developed view of FIG. V(b).
第ψ図(1))において、マグネット回転子/の構成は
、第V図(a)と全く同じである3、{7かし電機子/
6の磁極/6a,/4b、…の構成が異なっている。In Fig. ψ (1)), the configuration of the magnet rotor / is exactly the same as in Fig. V (a).
The configurations of the 6 magnetic poles /6a, /4b, . . . are different.
マグネット回転子lが、図示の位置より、30度矢印A
方向に回転1,、たときに、捲着された電機子コイルの
通電が開始されると、磁極/4a ,/bd./Ag,
/6jは図示の極性に磁化されて、対向する磁極/a,
ノC,・・・を反撥して、ケ印A方向に回転する。/2
0度回転1−たときに、−L述した通電を停止し、磁極
/AC , /l,f . /Ai. /乙〕を捲着さ
れた電機子コイルの通電により、図示の極性に励磁ずる
と、対向する磁極ub,/e,・は反撥されて矢印八方
向に回転する。The magnet rotor l is rotated 30 degrees from the position shown by arrow A.
When the wound armature coil starts to be energized when it rotates in the direction 1,..., the magnetic poles /4a, /bd. /Ag,
/6j is magnetized to the polarity shown, and the opposing magnetic poles /a,
It repulses C, . . . and rotates in the direction of A. /2
When the rotation is 1-0 degrees, the current supply as described above is stopped, and the magnetic poles /AC, /l,f . /Ai. When the armature coil wound with /B is energized to the polarity shown in the figure, the opposing magnetic poles ub, /e, · are repelled and rotate in the eight directions indicated by the arrows.
7.20度回転したときに通電を停止し、磁極/6b,
/48 ,/Ah ,/Akが捲着された電機子コイル
の通電により図示の極性に励磁されると、対向する磁極
2a,/d,・・・を反撥して矢印入方向に駆動1る0
/20度回転したときに通電を停止すると、3zυ度回
転する。7. Stop energizing when it rotates 20 degrees, and magnetic pole /6b,
When /48, /Ah, /Ak are excited to the illustrated polarity by energizing the armature coil wound around them, they repel the opposing magnetic poles 2a, /d,... and are driven in the direction of the arrow 1. If the power is turned off after it has rotated 0/20 degrees, it will rotate 3zυ degrees.
次の36υ度の回転も同様に行fjわれるが、各電機子
コイルの通電方向が反転される。The next rotation of 36 υ degrees is carried out in the same manner fj, but the direction of energization of each armature coil is reversed.
以上の説明より理解されるように,3相片波の電動機と
なり、励磁される磁極はXY方向となるので、ラジアル
方向の磁気反撥力により、マグネット回転子lは浮上し
て回転する。As can be understood from the above explanation, the motor is a three-phase, single-wave motor, and the excited magnetic poles are in the X and Y directions, so the magnetic rotor l floats and rotates due to the magnetic repulsion in the radial direction.
次に電機子コイルの通電手段の詳細を説明する。Next, details of the armature coil energizing means will be explained.
第s図(1))のホール素子#a , /4b , /
ll.cは、第←図(b)に示すように,磁極/a,.
2a,・・・に対向して出力が得られるように、電機子
/6の側に固定され、それぞれの出力はl2υ度の位相
差があるように配設されている。Hall elements #a, /4b, / in Fig. s (1))
ll. c is the magnetic pole /a, .
2a, . . . are fixed to the armature/6 side so that the outputs are obtained opposite to them, and the respective outputs are arranged so that there is a phase difference of 12υ degrees.
第!図(1))において,ホール素子/tIa,/lI
b./QcがN極に対向したときの出力は、オペアンプ
27a,コクb,27cにより増巾され、矩形波の出力
が得られ、電気回路3/に入力される。No.! In Figure (1)), Hall elements /tIa, /lI
b. The output when /Qc faces the N pole is amplified by the operational amplifiers 27a, 27c, and 27c to obtain a rectangular wave output, which is input to the electric circuit 3/.
この電気信号が.第7図(a)のタイムチャートでそれ
ぞれ曲線Q7a,・・・.曲線qざa,・・・.曲@4
’9al・・・として示されている。This electrical signal. In the time chart of FIG. 7(a), curves Q7a, . . . Curve qza,... Song @4
'9al...
次の信号は、7.20度離間しているので図示されてい
ない。ホール素子/4Ia , /ttb . /tI
cがS極に対向したときの出力は、オペアンプ27d,
27e,J7fにより増巾され、矩形波の出力が得られ
、電気回路3/に入力される。The next signal is not shown because it is 7.20 degrees apart. Hall element /4Ia, /ttb. /tI
The output when c faces the S pole is the operational amplifier 27d,
27e and J7f to obtain a rectangular wave output, which is input to the electric circuit 3/.
この電気信号が、第7図(a)で,それぞれ曲線されて
いる。These electrical signals are each curved in FIG. 7(a).
次の信号は7!υ度離間しているので図示されていない
。電気回路3/の出力端子3/ a * 3/ b *
J/ cの出力は、第!図(a)の電気回路=9で説
明した手段と同様な手段により、/20度の巾で、互い
に隣接した第7図(c)のタイムチャートの曲線jja
, jjb,・・・.曲線jAa , stb, ”
’ ,曲線j7a , ib , −で示す位置検知信
号が得られる。The next signal is 7! They are not shown because they are separated by υ degrees. Output terminal 3/a*3/b* of electrical circuit 3/
The output of J/c is the th! By means similar to the means explained in section 9 of the electrical circuit in Figure (a), the curves jja of the time chart in Figure 7(c) that are adjacent to each other with a width of /20 degrees are
, jjb,... Curve jAa, stb, ”
', position detection signals shown by curves j7a, ib, - are obtained.
又同様な手段により、端子J/ a * J/ b *
J/ cより、それぞれ曲線!3aN・・・,曲線j
’Aa・・・,曲線F玉,・・・が得られ、各曲線の巾
は720度で互ち・に隣接している。Also, by similar means, terminal J/ a * J/ b *
From J/c, each curve! 3aN..., curve j
'Aa..., curve F ball,... are obtained, and the width of each curve is 720 degrees and they are adjacent to each other.
例えば、端子茶玩入力をアンド回路の7つの入力とし、
端子30bと3θeの入力を合算したものを反転して、
アンド回路の他のlつの入力とすると、その出力が曲線
!!aN!;310@・・・となるものである。For example, if the terminal tea input is set as the 7 inputs of the AND circuit,
Inverting the sum of the inputs of terminals 30b and 3θe,
If we take one other input of the AND circuit, its output is a curve! ! aN! ;310@...
上述した位置検知信号により電機子コイルの通電制御が
行々われるものであるが、その詳細を第6図(a)につ
き説明する。The armature coil is energized by the above-mentioned position detection signal, and details thereof will be explained with reference to FIG. 6(a).
第t図(alにおいて、電機子コイルKは、電機子コイ
ル/?a ,/?d ,77g./7jの直列若しくは
並列に接続されたものである。電機子コイルL,Mはそ
れぞれ電機子コイル/7c , /?f . /クL,
/71及び電機子コイル/? b , /?e . /
7h , /7kの直列若しくは並列に接続されたもの
である。In FIG. Coil /7c, /?f./kuL,
/71 and armature coil/? b, /? e. /
7h, /7k connected in series or in parallel.
ブロック回路J9cは除去されるO
端子31’0.3g’Dには、第7図(C)の曲線35
34jjb.・・・及び曲線石1.・・・がそれぞれ入
力される。The block circuit J9c is removed and the terminal 31'0.3g'D has the curve 35 in
34jjb. ...and curved stone 1. ... are input respectively.
端子37tL*3ざaには、それぞれ第7図(c)の曲
線s6a * ・・・と曲線j?a,=−及び曲iiI
j7a . .1−7k+ . −・・と曲線豆1.・
・・が入力される。Terminal 37tL*3zaa has curves s6a*... and j? of FIG. 7(c), respectively. a,=- and song iii
j7a. .. 1-7k+. -... and curved beans 1.・
... is input.
前実施例と同じく、電機子コイルKの右方の通電波形は
、曲線#atjざb,・・・となり、左方の通電波形は
,曲線羅1.・・・どなる。As in the previous embodiment, the energization waveform on the right side of the armature coil K is curve #atjzab, . . . , and the energization waveform on the left side is curve #atjzab, . ···bawl.
同様な手段によるブロック回路j9aによる電機子コイ
ルLの往復通電の波形は、曲線jVae&9b.・・・
と曲線j?a,・・・となる。The waveform of the reciprocating energization of the armature coil L by the block circuit j9a using similar means is the curve jVae&9b. ...
and curve j? a,...
ブロック回路39bによる電機子コイルMの往復通電に
よる波形は,曲線AOeL * l>Ob,・・・と曲
線ωa,・・・となる。The waveforms due to the reciprocating energization of the armature coil M by the block circuit 39b are curves AOeL*l>Ob, . . . and curves ωa, .
従って前実施例と同じ作用効果があり、マグネット回転
子lは磁気反撥力により浮上して回転し、本発明の目的
が達成されるものである。Therefore, the same effect as in the previous embodiment is obtained, and the magnet rotor 1 floats and rotates due to magnetic repulsion, thereby achieving the object of the present invention.
電機子コイルの通電巾は/M)度で、マグネット回転子
lの磁極が、対向する電機子/6の磁極と完全に対向し
てから30度回転した点で通電が開始されるように、ホ
ール素子lμa , /4(b , /41cの固定位
置が調整されている。The energization width of the armature coil is /M) degrees, and the energization is started at the point where the magnetic pole of the magnet rotor 1 has rotated 30 degrees after completely opposing the magnetic pole of the opposing armature /6. The fixed positions of the Hall elements lμa, /4(b, /41c) are adjusted.
次に、第l図(b)に示す断面図の実施例につき説明す
る。Next, an embodiment of the cross-sectional view shown in FIG. 1(b) will be described.
第l図(b)において、回転軸!には,マグネット回転
子7が固定され、その外周には、磁極7a.7b,・・
・が突出して配設されている。この詳細については第3
図(b)につき後述する0記号/4a . //>1)
.・・・は、固定電機子となるものであるが,そのl
つを例として、第2図(a)につき説明する。磁極を有
する珪素鋼板積層体よりなるコ型の磁心/Aaには、電
機子コイル/7aが矢印で示すように捲着されている。In Figure 1(b), the axis of rotation! A magnet rotor 7 is fixed to the magnet rotor 7, and magnetic poles 7a . 7b,...
・is placed prominently. For more details on this, please refer to the third section.
0 symbol/4a, which will be described later in Figure (b). //>1)
.. ... is a fixed armature, and its l
One example will be explained with reference to FIG. 2(a). An armature coil /7a is wound around a U-shaped magnetic core /Aa made of a silicon steel plate laminate having magnetic poles as shown by the arrow.
他のコ型の磁心#>b,/4c,・・・も全く同じ構成
で、電機子コイル/?b , /7c ,・・・がそれ
ぞれ捲着されている。The other U-shaped magnetic cores #>b, /4c,... have exactly the same configuration, and the armature coil /? b, /7c, . . . are wrapped around each other.
上述した磁心が、第l図(b)に示すように外筐タの内
面に/二個が等しいピッチで固定されて℃・る。Two of the above-mentioned magnetic cores are fixed at an equal pitch on the inner surface of the outer casing, as shown in FIG. 1(b).
磁心/Aa * /&b 、…の磁極面は,同一円周面
にあり,しかも磁極7 a * 7 b +・・・と空
隙(lミ1ノメートル)を介して対向している。The magnetic pole faces of the magnetic cores /Aa*/&b, . . . are located on the same circumferential surface, and face the magnetic poles 7a*7b+, . . . via a gap (l×1 nm).
従って、磁心を配置固定する為の精度良く、しかも量産
性のある手段が必要となる。次にその手段を説明する。Therefore, a means for positioning and fixing the magnetic core with high precision and mass production is required. Next, the method will be explained.
第3図(b)は、本実施例の機構の説明図である。FIG. 3(b) is an explanatory diagram of the mechanism of this embodiment.
第3図(b)において、外筐デの両側には、非磁性体の
側板1a.rbが嵌着されている。In FIG. 3(b), side plates 1a of non-magnetic material are provided on both sides of the outer casing. rb is fitted.
側板1h,Ibには突出部Ird,♂eが設けられてい
る。両者とも同一の構成なので、側板raにつき第2図
(1))の正面図について説明する。側板taの円環状
の突出部rdには.凹孔9a ,?b.・・・が設けら
れている。Projections Ird and ♂e are provided on the side plates 1h and Ib. Since both have the same configuration, the front view of the side plate RA shown in FIG. 2 (1) will be explained. The annular protrusion rd of the side plate ta has a. Recessed hole 9a,? b. ...is provided.
凹孔5’ a * F 1) t・・・には、磁極を構
成する磁心/A& ,/4b ,−=の側面(例えば第
2図ta+の記号/6一l部)が嵌着される。The side surfaces of the magnetic cores /A&, /4b, -= (for example, the symbol /6l part of ta+ in Fig. 2) constituting the magnetic poles are fitted into the recessed holes 5'a*F1)t... .
磁心/4aの側面が突出部fdの空孔に嵌着した状態の
みが、第2図(b)に図示されている。同様な手段によ
り、他の磁心/6b,/Ac,・・・が空孔ヂa,タb
,・・・に嵌着され、第3図<b)に示すように、マグ
ネット回転子7の外周部の磁極7a,7b,・・・(点
線として省略してある6)と空隙を介して、磁心/6I
L , /Ab 、…の片方の磁極が対向している。Only the state in which the side surface of the magnetic core/4a is fitted into the hole of the protrusion fd is shown in FIG. 2(b). By similar means, other magnetic cores /6b, /Ac,...
, . . . As shown in FIG. 3<b), the magnetic poles 7a, 7b, . , magnetic core/6I
One of the magnetic poles of L, /Ab, . . . is opposed to each other.
マグネット回転子7は、細長型(径に対して回転軸方向
が長いという意味である。)となり、第3図(’b)V
C示すように、マグネット回転子7のl端の突出部には
、それぞれ磁極7a,7b,・・・が等しい巾と等しい
ピッチで配設され、他端には、同相で同じ構成の突出部
に焦1磁極7a,7b,・・・が配設されている。The magnet rotor 7 is of an elongated type (meaning that the direction of the rotational axis is longer than the diameter), as shown in Fig. 3('b)V.
As shown in C, magnetic poles 7a, 7b, . Focus 1 magnetic poles 7a, 7b, .
マグネット回転子7悼は、回転軸方向に図示のN,S極
に着磁されている。従って磁極7a,7磁心/Aa./
Ab,・・・側面(例えば第2図(a)の記号/6−2
部)が嵌着されている。The magnet rotor 7 is magnetized to the N and S poles shown in the figure in the direction of the rotation axis. Therefore, magnetic pole 7a, 7 magnetic core/Aa. /
Ab, ... side (for example, symbol/6-2 in Fig. 2(a))
part) is fitted.
以上の構戒で、磁心/Aa,/4b、…の固定が精度良
く行紅5ことができる。With the above precautions, the magnetic cores /Aa, /4b, . . . can be fixed with high precision.
マグネット円板//a,//bは軸方向に着磁され、マ
グネット回転子7を左右から反撥して、脱出を防止する
為のものである。The magnet discs //a and //b are magnetized in the axial direction and are used to repel the magnet rotor 7 from the left and right sides to prevent it from escaping.
側板rbの右側の点線IOは、第3図(.1のマグネッ
ト回転子7.2とホール素子を含む部材/2hと同じ構
威のもので、位置検知信号を得る為の装置である。回転
軸!の右端には、負荷Bが設けられているO
第ψ図(c)は,マグネット回転子7と磁心/Aaの展
開図である。The dotted line IO on the right side of the side plate rb is of the same structure as the member /2h including the magnet rotor 7.2 and Hall element in Fig. 3 (.1), and is a device for obtaining a position detection signal. A load B is provided at the right end of the shaft!O. Figure ψ (c) is a developed view of the magnet rotor 7 and the magnetic core/Aa.
位置検知素子/#a,/4bは、磁極7a,7k+.・
・・に対向して、2相のタθ度位相差のある位置検知信
号が得られる。The position sensing elements /#a, /4b have magnetic poles 7a, 7k+ .・
. . , a two-phase position detection signal with a phase difference of θ degrees is obtained.
磁心/4a . /Ab 、…の表示を改めて、コ型の
磁心のλつの磁極を/Aa,/6a及び/Ab , /
6b . −と表示する。Magnetic core/4a. /Ab , ... has been changed to represent the λ magnetic poles of the U-shaped magnetic core as /Aa, /6a and /Ab , /
6b. - is displayed.
磁極/Aa ./To ,−は、磁極7 a , 7
b , ・・・に対向し、磁極/Aa , #+b ,
−は、磁極7a,7b.・・・に対向している。Magnetic pole/Aa. /To, - is the magnetic pole 7a, 7
Opposed to b, ..., magnetic pole /Aa, #+b,
- indicates magnetic poles 7a, 7b. ...is facing...
図示の位置より、矢印A方向に4f5度回転したときに
、電機子コイルの通電により、磁極/Aa,/6e ,
/41 ./AmがN極、磁極/乙B , ibe ,
・”のび個が8極に磁化されるので、対向するマグネ
ット回転子7の磁極7 a .7 b ,−と磁極7’
a,7b.?・・は,反撥力により、矢印入方向に駆動
される。When rotated 4f5 degrees in the direction of arrow A from the illustrated position, the armature coil is energized to produce magnetic poles /Aa, /6e,
/41. /Am is N pole, magnetic pole/B, ibe,
・Since the "stretched pieces are magnetized into eight poles, the magnetic poles 7 a , 7 b , - and the magnetic poles 7' of the opposing magnet rotor 7
a, 7b. ? ... is driven in the direction of the arrow by the repulsive force.
?0度回転すると、上述した電機子コイルの通電が停止
され、磁極/Ab ,/Af ,/Aj ,/AnはN
極、磁極π下,云1、…のダ個はS極((電機子コイル
の通電により励磁され、反撥力により、同方向に駆動さ
れる。? When it rotates 0 degrees, the above-mentioned armature coil is de-energized and the magnetic poles /Ab, /Af, /Aj, /An become N.
The poles, magnetic poles π below, 云1, .
qo度回転すると、電機子コイルの通電が停止され、次
の所定の磁極の励■が行なわれて引続いて回転する2相
の電動機となる。When the motor rotates by qo degrees, the armature coil is de-energized, and the next predetermined magnetic pole is excited, resulting in a two-phase motor that continues to rotate.
上述した電機子コイルの通電制御手段を次に説明する。The above-mentioned armature coil energization control means will now be described.
第3図(a)において、ホール素子/4a,/4(bの
N極に対向したときの出力のみが利用される。In FIG. 3(a), only the outputs when facing the N poles of Hall elements /4a, /4(b) are used.
従って、オペアンブu7a.27bの出力のみが利用さ
れ、オペアンプコ7aの出力は、第7図(a)において
、曲線II(7a , ’I(1)a .・・・と?2
る。オペアンブコ7bの出力は、曲線lI/a,Q/a
.・・・となり、両者の位相差は90度である。Therefore, operational amplifier u7a. Only the output of the operational amplifier 7a is used, and the output of the operational amplifier 7a is shown in FIG.
Ru. The output of the operational amplifier 7b is the curve lI/a, Q/a
.. ...and the phase difference between the two is 90 degrees.
上述した電気信号より、周知の電気回路により、曲線ク
コa9クコb,・・1曲slI3a.ダ3b,・・・.
曲線グダa * ’l’l b *・・・,曲線ia,
Fタb,・・・で示す位置検知信号を得ることができる
。From the above-mentioned electric signals, a well-known electric circuit generates the curves Kuko a9 Kuko b, . . . 1 song slI3a. Da3b,...
Curve guda a * 'l'l b *..., curve ia,
Position detection signals indicated by Fta b, . . . can be obtained.
例えば、曲線グθa,4(&a.、…の電気信号を7つ
の入力とし、他の7つの入力を曲線Q/a,4/a,・
・・を反転した電気信号とするアンド回路の出力は、曲
線uua.4(.2b、…の電気信号となる。曲線9j
a,113a. ua , <Z!aの巾は90度で互
いに連続しているO
上述した曲線112a, tl2b 、…の電気信号は
、第6図(b)の電気回路の端子j6aに入力され、下
段の3段の電気信号はそれぞれ端子2Ab, 2bc
, 2Adに入力されろ。For example, the electrical signals of the curve θa, 4(&a.,...
The output of the AND circuit which uses . . . as an inverted electric signal is the curve uua. 4(.2b,... becomes an electrical signal.Curve 9j
a, 113a. ua, <Z! The width of a is 90 degrees and the electrical signals of the curves 112a, tl2b, ... mentioned above are input to the terminal j6a of the electrical circuit in FIG. Terminals 2Ab and 2bc respectively
, input to 2Ad.
電機子コイルのは、第ψ図(Clの電機子コイル/7a
,/7e ,/71 ,/7mの直列若L. <は並
列接続されたものである。The armature coil is shown in Figure ψ (Cl armature coil/7a
, /7e, /71, /7m series young L. < is connected in parallel.
電機子コイルDは、電機子コイル/7b ,/’)f,
/7j,/?nの同様に接続されたらのである。Armature coil D is armature coil /7b, /')f,
/7j, /? n are connected in the same way.
電機子コイルFi.Fはそれぞれ電機子コイル/7c
,/7g,/7k ,/7o及び電機子コイル/7d,
/7h ,/71 ,/7pの同様に接続されたものを
示している。端子2Aaに第7図(a)の曲線4(.2
aの電気信号が入力されると5 トランジスタX)a.
2ρbが導通して、電機子コイルCが通電され、抵抗M
の電圧降下が増大し、オペアンプ社の一端子の入力電圧
が、一ト端子(基準電圧/ta)を越えると出力がロー
レベルとt仁り、トランジスタlaは、アンド回路jJ
aの下側の入力もローレベル9ヒたるので、不導通と々
り、電板子コイルCの蓄積彰気エネルギは、トランジス
タ20b,抵抗M.ダイオー’r2/ aを介して放電
される。Armature coil Fi. F is each armature coil/7c
, /7g, /7k, /7o and armature coil /7d,
/7h, /71, and /7p are shown connected in the same way. Curve 4 (.2
When the electrical signal of a is input, 5 transistors X) a.
2ρb conducts, the armature coil C is energized, and the resistance M
When the voltage drop increases and the input voltage at one terminal of the operational amplifier exceeds the one terminal (reference voltage/ta), the output becomes low level, and the transistor la becomes an AND circuit jJ.
Since the lower input of the transistor 20b is also at low level 9, there is no conduction, and the energy stored in the electric plate coil C is transferred to the transistor 20b and the resistor M. It is discharged through the diode 'r2/a.
放電電流が所定値だけ降下すると、オペアンプ社のヒス
テリシス特性により出力がノ・イレベルとなり、電機子
コイルCは再び通電され始める。設定値の電機子電流と
なると、オペアンプ社の出力は再び口・−レ・−!花と
なり、電機子電流は降下する。When the discharge current drops by a predetermined value, the output becomes a noise level due to the hysteresis characteristic of the operational amplifier, and the armature coil C starts to be energized again. When the armature current reaches the set value, the output of the operational amplifier is again ! It becomes a flower and the armature current drops.
かかるサイ、クルを繰返すチョッパ回路と々り、電機子
電流は、基準電圧isa.により規制される。The chopper circuit repeats such cycles, and the armature current is controlled by the reference voltage isa. regulated by.
曲線11.2aの末端で、端子2Atsの入力が無くな
るので、トラン:>スタ2Da,It)bは不導通に転
化し、電機子コイAf)蓄積磁気エネルギは、グイオ・
−ドu/b.2/aを介して放電されるが、ダイオード
ココがある為に放電が不可能と々る。しかし同時に曲線
tI3aの電気信号が端子.2Abに入力されるので、
”アンド回路23bを介して、トランジスタ20c,2
0dが導通する。At the end of curve 11.2a, the input to terminal 2Ats disappears, so transformer 2Da, It)b becomes non-conducting, and the stored magnetic energy in armature coil Af) becomes guio.
-do u/b. Although it is discharged through 2/a, it is impossible to discharge because of the presence of the diode here. However, at the same time, the electrical signal of curve tI3a is applied to the terminal. Since it is input to 2Ab,
"Through the AND circuit 23b, the transistors 20c, 2
0d becomes conductive.
従って、放電しようとする高電圧により、電機子フイル
Dの磁気エネルギの蓄積は急速となり、又電機子コイル
Cの蓄積硼気エネルギの放電も急速となる。Therefore, due to the high voltage that is about to be discharged, the storage of magnetic energy in the armature film D is rapid, and the discharge of the stored boron energy in the armature coil C is also rapid.
電機子コ1゜ルCの放電がおくれると、反トルクを発生
し、電機子コイルDの電流の立上りがおくれるとトルク
が減少する。従って一般の通電制御手段では、/ Kw
クラスの出力の電動機でも、効率の良い回転速度は毎分
2000回位である。When the discharge of the armature coil 1°C is delayed, a counter torque is generated, and when the rise of the current in the armature coil D is delayed, the torque decreases. Therefore, with general energization control means, / Kw
Even for an electric motor with a class output, the efficient rotational speed is about 2000 revolutions per minute.
本実施例の手段によると、電機子コイルCの電流の降下
部の巾と電機子コイルDの電流の立上り部の巾はともに
/θマイクロセコンド位で極めて迅速となる。According to the means of this embodiment, both the width of the falling part of the current in the armature coil C and the width of the rising part of the current in the armature coil D are extremely rapid, on the order of /θ microseconds.
従って、毎分/θ万回転とすることができる特徴がある
。Therefore, it has the characteristic that it can be rotated at θ million revolutions per minute.
?機子コイルDの電機子電流値は,基準電圧/Sdによ
り規制された設定値となる。? The armature current value of the armature coil D becomes a set value regulated by the reference voltage/Sd.
曲線qダa9ダ4タaの電気信号が、端子21,c.2
Adに入力さh六一場合の電機子コイルFi,Fの通電
制御も全く同I:W行なわれ、ダイオードujの作用も
同じである。The electrical signal of the curve qdaa9da4taa is transmitted to the terminals 21, c. 2
The energization control of armature coils Fi and F when input to Ad is performed in exactly the same way as I:W, and the action of diode uj is also the same.
従って、2相の電動機として高速回転を行なうことがで
■ろ5、電機子コイルの蓄積磁気エネルギの処理の為に
、前実施例で説明したように高い電源電圧が不要と々る
効果がある。Therefore, it is possible to perform high-speed rotation as a two-phase electric motor5, and there is a great effect that a high power supply voltage is not required as explained in the previous embodiment in order to process the magnetic energy stored in the armature coil. .
コンデンサ,l,laは必ずしも必要なものでないが、
トランジスタ.20 a , X) bの不導通転化と
トランジスタ.2/7 c , .2/7 dの導通転
化のタイごングにずれがあったときに、・一時的に磁気
エネルギの/部をコンデンサ:u a k?:充電して
トランジスタの破損を防止する為のもので、小容量のイ
)のである。Capacitors l and la are not necessarily necessary, but
Transistor. 20 a, X) Non-conducting conversion of b and transistor. 2/7 c, . 2/7 When there is a deviation in the timing of conduction conversion, / part of the magnetic energy is temporarily transferred to the capacitor: u a k? : This is to prevent damage to the transistor due to charging, and has a small capacity.
電機子コイルG!,D,llu,Fの通電によるラジア
ル方向の磁気反撥力のXY方向のバランス点で、マグネ
ット回転子7は浮上して回転するので本発明の目的が達
成されるものである。Armature coil G! , D, Ilu, F, the magnet rotor 7 floats and rotates at the balance point in the XY direction of the magnetic repulsion in the radial direction due to the energization of the magnets 2, D, llu, and F, so that the object of the present invention is achieved.
第7図(a)の点線#Aa,4(Ab,・・・は電機子
電流を示している。励磁コイルG,H.I,,rはそれ
ぞれ電機子コイルC,D,K,Fと同じ場所に捲着され
同方向の励磁を行なっている。Dotted lines #Aa, 4 (Ab, . . . in Fig. 7(a) indicate armature currents. Excitation coils G, HI, , r are armature coils C, D, K, F, respectively. They are wound in the same place and are excited in the same direction.
従って,無励磁磁極が、マグネット回転子7のぜ、8磁
極1/C ....Kり吸引されて磁気浮上力を減少す
ることを防止ずろ作用を有するものである。Therefore, the non-excited magnetic poles are 8 magnetic poles 1/C . .. .. .. It has a shearing effect that prevents the magnetic levitation force from decreasing due to magnetic attraction.
励磁コイルi3 , H .工,Jは直列に接続され、
定電流回路.2</により、直流電源端子/!;C,/
!;eより供電されている。Excitation coil i3, H. , J are connected in series,
Constant current circuit. 2</> allows the DC power terminal /! ;C,/
! ; Power is supplied from e.
第6図(a)でi1 律. t..たトランジスタ.?
ja 4.7&b .・・・・と基準電圧./5f./
jgと端子J? a , 37 b + Jg a ,
.?sbによる′罵気K]1路を利用しても同じ目的が
達戒できる。In Figure 6(a), i1 law. t. .. Transistor. ?
ja 4.7&b. ...and the reference voltage. /5f. /
jg and terminal J? a, 37 b + Jga,
.. ? The same purpose can be achieved by using sb's 'expletive K] 1 route.
第3図(b)の則肋fa,ffbの円孔には、回転軸!
が貫挿1−“で.い・5、、該円孔の径は回転軸!の径
より僅か大きくされ゛〔いる。The circular holes of the regular ribs fa and ffb in Fig. 3(b) contain the rotation axes!
The diameter of the circular hole is slightly larger than the diameter of the rotating shaft.
従って起動時に、固定子の磁極が、マグネット回転子7
の!曙28磁極に吸着され,起動困難となることを防I
L−(、でいる。Therefore, during startup, the magnetic poles of the stator are
of! Akebono 28 Prevents from being attracted to the magnetic pole and becoming difficult to start.
L-(, is.
本実施例の技術を3相片波通電の電動機に適用したとき
のマグネット回転子7と磁極/Aa,/Ab.・・・,
磁極/6a,/6b、…の展開図が第q図(a)に示さ
れている。Magnet rotor 7 and magnetic poles /Aa, /Ab when the technology of this embodiment is applied to a three-phase single-wave current motor. ...,
A developed view of the magnetic poles /6a, /6b, . . . is shown in FIG. q (a).
ホール素子/Ila./tlb ./llcは、磁極7
a,7b.・・一に対向して位置検知信号が得られる。Hall element/Ila. /tlb. /llc is magnetic pole 7
a, 7b. ...A position detection signal can be obtained from the opposite side.
ホール素子/II a b′−N極に対向したときの出
力は、第!図(b)のオペアンプ=7aより、又ホール
素子/tIb,/lcがN極に対向したときの出力は、
オペアンプ=クb,27cより得られ、これ等の出力は
、第7図(a)において、曲線tI7a,4Z?a−,
曲線11ga,qざa・・・,曲線4(9a,49a,
一・・とじて示されている。The output when facing the Hall element/II a b'-N pole is the !th! From the operational amplifier = 7a in figure (b), the output when the Hall elements /tIb, /lc face the N pole is:
The outputs of the operational amplifiers are obtained from the curves tI7a, 4Z? in FIG. 7(a). a-,
Curve 11ga, qzaa..., curve 4 (9a, 49a,
One... is shown all together.
3相の位置検知信号の位相差はi.2o度と々る。The phase difference between the three-phase position detection signals is i. It reaches 2o degrees.
これ等の電気信号より、周知の電気回路により、曲線!
;Oa , !;Ob . ・= ,曲線j/a .&
/b .−,曲線!i2a + !2 b 、…の位置
検知信号が得られる。From these electrical signals, a well-known electrical circuit is used to create a curve!
;Oa,! ;Ob.・= , curve j/a . &
/b. −,Curve! i2a+! 2 b , . . . position detection signals are obtained.
各曲線の巾は7.20度で、互いに連続している。The width of each curve is 7.20 degrees and they are continuous with each other.
例えば、曲線4”7 a − 万tb +・・・と曲線
Ra.QA’a,・・・を反転したものをアンド回路の
2つの入力とすると,その出力は、曲線k(7a,.’
;θb.・・・となるものである。For example, if the curve 4''7 a - 10,000 tb +... and the inverted curve Ra.QA'a,... are used as the two inputs of an AND circuit, the output will be the curve k(7a,.'
;θb. ....
曲線30a.!;θb.・・・とその下段の2係列の曲
線の電気信号は、第6図(c)の端子21,a, 2A
b. .2/.cに入力される。Curve 30a. ! ;θb. . . . and the electrical signals of the two-coupled curve at the bottom are the terminals 21, a, 2A in FIG. 6(c).
b. .. 2/. c.
第2図(Clにおいて,電機子コイルCは、第φ図(d
)の電機子コイル/?a ./7d ,/7g,/?j
の直列若しくは並列に接続されたものを示し、電機子コ
イルDjCは、それぞれ電機子コイル/7b , /?
e ./7h,/7k及び電機子コイル/?c , /
7f , /?i ./71の同じく接続されたものを
示している。In Fig. 2 (Cl, the armature coil C is
) armature coil/? a. /7d, /7g, /? j
are connected in series or in parallel, and the armature coils DjC are armature coils /7b, /?, respectively.
e. /7h, /7k and armature coil/? c, /
7f, /? i. /71 also connected.
第q図(d)のマグネット回転子7が矢印八方向に3θ
度回転したときに、電機子コイルCが通電されると、磁
極/Aa .//.d ,・・・が対向する磁極7a,
7e,・・・を反撥力により矢印A方向に回転する。The magnet rotor 7 in Fig. q (d) is rotated 3θ in the direction of the arrow 8.
When the armature coil C is energized when the armature coil C is rotated, the magnetic pole /Aa . //. d,... are opposing magnetic poles 7a,
7e, . . . are rotated in the direction of arrow A by repulsive force.
7.20度回転すると、通電が停止され,電機子コイル
Dが通電される。磁極/6b,/Ae.・・・が対向す
る磁極7b,7f,・・・を反撥力により同方向にl.
20度回転する。7. When rotated 20 degrees, the current is stopped and the armature coil D is energized. Magnetic pole /6b, /Ae. ... move the opposing magnetic poles 7b, 7f, ... in the same direction by repulsive force.
Rotate 20 degrees.
次の!.20度の回転は,電機子コイルEの通電により
同様に行々われる。next! .. A rotation of 20 degrees is similarly performed by energizing the armature coil E.
磁極/6a . /Ab ,−と磁極7 a.7 b*
”’の反撥力による回転も同方向に同様に行々ゎれる
。Magnetic pole/6a. /Ab, - and magnetic pole 7 a. 7 b*
The rotation due to the repulsive force of ``'' also occurs in the same direction.
次に第t図(C)につき、電機子コイルC,D,Eの上
述した通電制御につき説明する。Next, referring to FIG. t(C), the above-mentioned energization control of the armature coils C, D, and E will be explained.
トランジスタxa.20b,・・コダイオード2/a,
.2/kl,・・・,オペアンプ社.基準電圧/!d,
アンド回路.2.?a , 23b, 2.3cの作用
は,同一記号の第6図fb)の場合と同様である。Transistor xa. 20b,...codiode 2/a,
.. 2/kl,..., Op-Amp Company. Reference voltage/! d,
AND circuit. 2. ? The actions of a, 23b, and 2.3c are the same as in the case of FIG. 6 fb) having the same symbol.
従って,端子2Aa .2Ab.Bcより入力される位
置検知信号である第7図(a1σ)曲線!rOa,3;
Ob,・・・.曲線.t/a .j/b .++,曲線
1a , !;2b . ・・・の巾(720度)だけ
、それぞれ電機子コイル(!,D,Eが順次に通電され
て、3相片波の電動機として作動する。電機子電流は、
基準電圧/5(lに対応して変更することができる。Therefore, terminal 2Aa. 2Ab. Figure 7 (a1σ) curve is the position detection signal input from Bc! rOa, 3;
Ob,... curve. t/a. j/b. ++, curve 1a, ! ;2b. The armature coils (!, D, and E are sequentially energized by the width (720 degrees) of ..., and operate as a three-phase single-wave motor.The armature current is
It can be changed corresponding to the reference voltage/5(l).
第7図(a)の点線j,?a . SJb . j−.
7cは電機子電流を示している。Dotted line j, ? in Figure 7(a)? a. SJb. j-.
7c shows the armature current.
ダ・イオード22.コンデンサUaの作用効果も第6図
(b)の場合と同様で、電機子電流の立上り部と降下部
の巾が著しく小さくなり、高速高効率の直流電動機が得
られる効果がある。Da iode 22. The effect of the capacitor Ua is similar to that shown in FIG. 6(b), and the widths of the rising and falling portions of the armature current are significantly reduced, which has the effect of providing a high-speed, highly efficient DC motor.
電機子コイルの磁気エネルギの移動は、それ自身の持つ
瞬間的な力により行なっているので、電源電圧は逆起電
力に打勝つものでよい。Since the magnetic energy of the armature coil is transferred by its own instantaneous force, the power supply voltage need only overcome the back electromotive force.
従って電源電圧は、第6図(,)の実施例のものに比較
して低電圧とすることができる特徴がある。Therefore, the power supply voltage can be lower than that of the embodiment shown in FIG. 6(,).
電機子コイルC,D,Eが通電されたときに、XY方向
のラジアル方向の磁気反撥力がバランスした点で、マグ
ネット回転子7は浮上して回転するので本発明の目的が
達成される。When the armature coils C, D, and E are energized, the magnetic rotor 7 floats and rotates when the magnetic repulsion forces in the radial direction in the XY direction are balanced, so that the object of the present invention is achieved.
電機子コイルC,D,Eのそれぞれと同じ位置に捲着さ
れた励磁コイルG,1{,Iには,定電流回路2</に
より、直流電源/.tc,/&eより通電され、同じ方
向の励磁が行なわれ、この励磁は,電機子コイルの通電
による励磁より小さい設定値に保持されでいる。The excitation coils G, 1{, I, which are wound at the same positions as the armature coils C, D, and E, are connected to a DC power supply /. tc, /&e, excitation is performed in the same direction, and this excitation is maintained at a set value smaller than the excitation due to energization of the armature coil.
従って、第6図(b)の場合と同じ作用効果がある。Therefore, there is the same effect as in the case of FIG. 6(b).
構成は、第3図(b)と同じものとなり構或上の作用効
果も第2図(b)の場合と全く同様となる。The configuration is the same as that shown in FIG. 3(b), and the operational effects of the structure are also exactly the same as those shown in FIG. 2(b).
第lの効果
マグネット回転子が、磁気軸受を兼ねているので、構或
が簡素化され廉価となり、量産性を有するものが得られ
る。First effect: Since the magnet rotor also serves as a magnetic bearing, the structure is simplified, the cost is low, and the device can be mass-produced.
第2の効果
毎分/θ万回転位の高速回転ができ、騒音の発生が少な
く、長い耐用時間が得られる。The second effect is that it can rotate at a high speed of about 0,000 revolutions per minute, generates little noise, and has a long service life.
高速度においても高効率となる。High efficiency even at high speeds.
第1図は、本発明装置の構成の断面図、第2図(a)は
、コ型磁心の斜視図、第2図(b)は、磁心な保持する
部材の説明図、第3図は、本発明装置の全体の構成の説
明図、第ψ図は、マグネット回転子と固定電機子の展開
図、第!図は、位置検知信号を得る為の電気回路図、第
2図は電機子コイルの通電制御回路図、第7図は、位置
検知信号、電機子電流のタイムチャートをそれぞれ示す
。Fig. 1 is a sectional view of the configuration of the device of the present invention, Fig. 2(a) is a perspective view of the U-shaped magnetic core, Fig. 2(b) is an explanatory view of the member holding the magnetic core, and Fig. 3 is , Fig. ψ is an explanatory diagram of the overall configuration of the device of the present invention, and Fig. ψ is a developed view of the magnet rotor and fixed armature. The figure shows an electric circuit diagram for obtaining a position detection signal, FIG. 2 shows an energization control circuit diagram of the armature coil, and FIG. 7 shows a time chart of the position detection signal and armature current.
Claims (2)
電動機において、マグネット回転子の外周面に突出され
、電気角で180度の巾で、互いに磁極巾だけ離間し、
隣接する磁極が異極となるように配設された複数個のN
、S磁極と、該N、S磁極端面と空隙を介して対向する
とともに、外周部に固定された固定電機子より突出され
た第1、第2、…の相の磁極ならびに各磁極にそれぞれ
捲着された第1、第2、…の相の電機子コイルと、第1
、第2、…の相のそれぞれの相の磁極巾を電気角で18
0度とし、4個1組の磁極となり、互いに機械角で90
度離間して固定電機子に配設する手段と、マグネット回
転子のN、S磁極のそれぞれの位置を検知して、第1系
列の第1、第2、…の相の位置検知信号ならびに第2系
列の第1、第2、…の相の位置検知信号を得る位置検知
装置と、第1、第2系列の第1、第2、…の相の位置検
知信号の巾だけ対応する第1、第2、…の相の電機子コ
イルを通電して、対応する磁極をN、S極に励磁し、マ
グネット回転子のN、S磁極を反撥力のみにより駆動し
て、一方向の駆動トルクを発生せしめる通電制御回路と
、1つの相の電機子コイルの通電が断たれたときに、該
電機子コイルの蓄積磁気エネルギを急速に消滅せしめ、
次に通電すべき電機子コイルの磁気エネルギの蓄積を急
速とする手段と、マグネット回転子の回転軸方向の移動
を抑止する手段と、1つの相の電機子コイルの通電によ
り磁極が、マグネット回転子の回転とともに交互にN、
S極に励磁されるとき、前段の後段の磁極の励磁の中間
において、マグネット回転子の磁極による磁気吸引力を
打消すように磁極を励磁して保持する電機子コイルの通
電を行なう電気回路とより構成されたことを特徴とする
マグネット回転子が磁気軸受を兼ねる直流電動機。(1) In a multi-phase DC motor having an elongated magnet rotor, the magnet rotor is protruded from the outer peripheral surface, has a width of 180 degrees in electrical angle, and is spaced apart from each other by the width of the magnetic poles.
Multiple N arranged so that adjacent magnetic poles are different
, S magnetic pole and the first, second, ... phase magnetic poles that face the N, S magnetic pole end faces via a gap and protrude from the fixed armature fixed to the outer periphery, and are wound around each magnetic pole, respectively. The armature coils of the first, second, ... phases attached to the
The magnetic pole width of each phase of , second, ... is 18 in electrical angle.
0 degrees, and there are 4 magnetic poles in a set, and the mechanical angle is 90 degrees.
means arranged on the fixed armature at a distance from each other, and detecting the respective positions of the N and S magnetic poles of the magnet rotor, and detecting the position detection signals of the first, second, ... phases of the first series and the A position detection device that obtains two series of first, second, ... phase position detection signals, and a first position detection device that corresponds to the width of the first, second, ... phase position detection signals of the first and second series. , the second, ... phase armature coils are energized to excite the corresponding magnetic poles to N and S poles, and the N and S magnetic poles of the magnet rotor are driven only by repulsive force to generate a unidirectional driving torque. an energization control circuit that causes the armature coil to rapidly dissipate the stored magnetic energy of the armature coil when the armature coil of one phase is de-energized;
Next, there is a means for rapidly accumulating magnetic energy in the armature coil to be energized, a means for inhibiting movement of the magnet rotor in the rotational axis direction, and a means for energizing the armature coil of one phase to cause the magnetic poles to rotate. N, alternately as the child rotates.
An electric circuit that energizes an armature coil that excites and holds the magnetic poles so as to cancel the magnetic attraction force by the magnetic poles of the magnet rotor in the middle of the excitation of the magnetic poles of the preceding and subsequent stages when the magnetic poles are excited to the S pole. A DC motor in which a magnetic rotor also serves as a magnetic bearing.
電動機において、マグネット回転子の1端において、外
周面に突出され、電気角で180度の巾で、互いに磁極
巾だけ離間して配設された複数個のN磁極と、マグネッ
ト回転子の他端において、外周面に突出され、電気角で
180度の巾で、互いに磁極巾だけ離間して、N磁極と
同相となるように配設されたS磁極と、2つの磁極面が
マグネット回転子の両端のN、S磁極面に空隙を介して
対向し、捲着された電機子コイルにより対向するマグネ
ット回転子の磁極と同じ極性に磁化されるコ型の磁心に
より構成された第1、第2、…の相の磁心と、該磁心の
2つの磁極巾と、第1、第2、…の相のそれぞれの磁心
の2つの磁極巾は電気角で180度で、4個1組の磁心
となり、互いに機械角で90度離間して、外側固定子側
に固定して配設する手段と、マグネット回転子のN磁極
若しくはS磁極の位置を検出して、第1、第2、…の相
の位置検知信号を得る位置検知装置と、第1、第2、…
の相の位置検知信号の巾だけ対応する第1、第2、…の
相の磁心に捲着された電機子コイルを通電して、対応す
るN、S磁極を励磁し、マグネット回転子のN、S磁極
を反撥力のみにより駆動して一方向の駆動トルクを発生
せしめる通電制御回路と、1つの相の電機子コイルの通
電が断たれたときに、該電機子コイルの蓄積磁気エネル
ギを急速に消滅せしめ、次に通電すべき電機子コイルの
磁気エネルギの蓄積を急速とする手段と、マグネット回
転子の回転軸方向の移動を抑止する手段と、上述した電
機子コイルの通電の休止区間中において、同方向に所定
の磁束を発生せしめ、マグネット回転子の磁極による磁
気吸引力を打消するように磁心の2つの磁極を励磁して
保持する電気回路とより構成されたことを特徴とするマ
グネット回転子が磁気軸受を兼ねる直流電動機。(2) In a multi-phase DC motor having an elongated magnetic rotor, one end of the magnetic rotor is protruded from the outer peripheral surface, has a width of 180 degrees in electrical angle, and is spaced apart from each other by the width of the magnetic poles. At the other end of the magnet rotor, a plurality of N magnetic poles are protruded from the outer peripheral surface, and are arranged to have a width of 180 degrees in electrical angle, separated from each other by the width of the magnetic poles, and in phase with the N magnetic poles. The S magnetic pole and the two magnetic pole surfaces face the N and S magnetic pole surfaces at both ends of the magnet rotor through an air gap, and are magnetized to the same polarity as the opposing magnetic poles of the magnet rotor by the wound armature coil. The magnetic cores of the first, second, ... phases are composed of U-shaped magnetic cores, the two magnetic pole widths of the magnetic cores, and the two magnetic pole widths of the respective magnetic cores of the first, second, ... phases. is 180 degrees in electrical angle, and constitutes a set of four magnetic cores, which are spaced apart from each other by 90 degrees in mechanical angle and are fixedly disposed on the outer stator side, and the N magnetic pole or S magnetic pole of the magnet rotor. a position detection device that detects a position and obtains position detection signals of first, second, ... phases;
The armature coils wound around the magnetic cores of the first, second, ... phases corresponding to the width of the position detection signal of the phase are energized to excite the corresponding N and S magnetic poles, and the N of the magnet rotor is energized. , an energization control circuit that drives the S magnetic pole only by repulsive force to generate a unidirectional driving torque, and when the armature coil of one phase is de-energized, the magnetic energy stored in the armature coil is rapidly transferred. means for quickly accumulating magnetic energy in the armature coil to be energized next; means for inhibiting movement of the magnet rotor in the rotational axis direction; A magnet characterized by comprising an electric circuit that excites and holds two magnetic poles of a magnetic core so as to generate a predetermined magnetic flux in the same direction and cancel the magnetic attraction force caused by the magnetic poles of a magnet rotor. A DC motor whose rotor also serves as a magnetic bearing.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1154752A JPH0322845A (en) | 1989-06-19 | 1989-06-19 | Dc motor equipped with magnet rotor used for magnetic bearing |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1154752A JPH0322845A (en) | 1989-06-19 | 1989-06-19 | Dc motor equipped with magnet rotor used for magnetic bearing |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0322845A true JPH0322845A (en) | 1991-01-31 |
Family
ID=15591135
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1154752A Pending JPH0322845A (en) | 1989-06-19 | 1989-06-19 | Dc motor equipped with magnet rotor used for magnetic bearing |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0322845A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1996035257A1 (en) * | 1995-03-30 | 1996-11-07 | Nikkiso Company Limited | Switched-reluctance rotary machine |
WO2011114912A1 (en) * | 2010-03-15 | 2011-09-22 | 学校法人東京理科大学 | Bearingless motor |
-
1989
- 1989-06-19 JP JP1154752A patent/JPH0322845A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1996035257A1 (en) * | 1995-03-30 | 1996-11-07 | Nikkiso Company Limited | Switched-reluctance rotary machine |
US5880549A (en) * | 1995-03-30 | 1999-03-09 | Akira Chiba | Switched reluctance rotator |
WO2011114912A1 (en) * | 2010-03-15 | 2011-09-22 | 学校法人東京理科大学 | Bearingless motor |
JP5732695B2 (en) * | 2010-03-15 | 2015-06-10 | 学校法人東京理科大学 | Bearingless motor |
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