JPH11280664A - リラクタンスモータ一体型ポンプ - Google Patents
リラクタンスモータ一体型ポンプInfo
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- JPH11280664A JPH11280664A JP10085620A JP8562098A JPH11280664A JP H11280664 A JPH11280664 A JP H11280664A JP 10085620 A JP10085620 A JP 10085620A JP 8562098 A JP8562098 A JP 8562098A JP H11280664 A JPH11280664 A JP H11280664A
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- Japan
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- stator
- reluctance motor
- rotor
- integrated pump
- salient poles
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
- F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
- F04C2/12—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
- F04C2/14—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons
- F04C2/18—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons with similar tooth forms
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C15/00—Component parts, details or accessories of machines, pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C2/00 - F04C14/00
- F04C15/0057—Driving elements, brakes, couplings, transmission specially adapted for machines or pumps
- F04C15/008—Prime movers
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
- Synchronous Machinery (AREA)
- Rotary Pumps (AREA)
- Details And Applications Of Rotary Liquid Pumps (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 吐出量が多く、油圧ポンプ用途にも使用が可
能なリラクタンスモータ一体型ポンプを提供すること。 【解決手段】 ３相巻線を施した全１２極の固定子を二
分割した形の固定子１，３と、歯車形状をした８極の回
転子２，４と、固定子１及び３の周方向突極間の空間部
分をモールドする樹脂材料７と、流体の吸入路５と排出
路６が配設された固定子を収納するためのハウジング８
と、回転子と固定子の相対角度を計測するロータリエン
コーダ９と、ロータリエンコーダ９の角度信号から通電
すべき巻線を決定する分配回路２７と、巻線を通電する
駆動回路２８により構成する。
能なリラクタンスモータ一体型ポンプを提供すること。 【解決手段】 ３相巻線を施した全１２極の固定子を二
分割した形の固定子１，３と、歯車形状をした８極の回
転子２，４と、固定子１及び３の周方向突極間の空間部
分をモールドする樹脂材料７と、流体の吸入路５と排出
路６が配設された固定子を収納するためのハウジング８
と、回転子と固定子の相対角度を計測するロータリエン
コーダ９と、ロータリエンコーダ９の角度信号から通電
すべき巻線を決定する分配回路２７と、巻線を通電する
駆動回路２８により構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、リラクタンスモー
タの固定子内部にポンプ構造を有するリラクタンスモー
タ一体型ポンプに関する。
タの固定子内部にポンプ構造を有するリラクタンスモー
タ一体型ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のリラクタンスモータ一体型ポンプ
としては、例えば特開平５−１８０１９１号公報に開示
されているように、ポンプ一体型電動機があった。この
従来技術は、従来２つの構成要素であった流体に速度を
与える羽根車と、その羽根車を回転駆動するモータ部と
を一体にすることにより、電動ポンプの小型化を目的と
するものである。その構成は、リラクタンスモータの固
定子の周壁の一部に流体の吸入路と排出路を配設し、回
転子をポンプ羽根車と兼用するものであり、流体は吸入
路から回転子羽根車の突極間に吸入され、回転子羽根車
の回転に伴い固定子内を一周して排出路から排出され
る、という従来の円周流式粘性ポンプとして機能するも
のである。
としては、例えば特開平５−１８０１９１号公報に開示
されているように、ポンプ一体型電動機があった。この
従来技術は、従来２つの構成要素であった流体に速度を
与える羽根車と、その羽根車を回転駆動するモータ部と
を一体にすることにより、電動ポンプの小型化を目的と
するものである。その構成は、リラクタンスモータの固
定子の周壁の一部に流体の吸入路と排出路を配設し、回
転子をポンプ羽根車と兼用するものであり、流体は吸入
路から回転子羽根車の突極間に吸入され、回転子羽根車
の回転に伴い固定子内を一周して排出路から排出され
る、という従来の円周流式粘性ポンプとして機能するも
のである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のポンプ一体型電動機にあっては、流体を圧縮
する機構がないため、空気等の圧縮性流体の搬送に限ら
れる上、吐出量が少なく、低圧用に使用するか、あるい
は圧力を高めるためには大型にせざるを得ない、という
問題点があった。
うな従来のポンプ一体型電動機にあっては、流体を圧縮
する機構がないため、空気等の圧縮性流体の搬送に限ら
れる上、吐出量が少なく、低圧用に使用するか、あるい
は圧力を高めるためには大型にせざるを得ない、という
問題点があった。
【０００４】本発明は、このような従来の問題点に着目
してなされたもので、例えば、車両における各種油圧ポ
ンプへの適用を鑑み、油圧ポンプとしてよく知られてい
る歯車ポンプと、駆動源であるリラクタンスモータとを
一体構造にすることにより、上記問題点を解決すること
を目的としている。
してなされたもので、例えば、車両における各種油圧ポ
ンプへの適用を鑑み、油圧ポンプとしてよく知られてい
る歯車ポンプと、駆動源であるリラクタンスモータとを
一体構造にすることにより、上記問題点を解決すること
を目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を解
決するために、外径方向に突極構造が形成された２つの
回転子と、それら２つの回転子の周囲に同軸に設けら
れ、少なくとも一方は内径方向に突極構造が形成された
半円弧状の固定子と、固定子の突極の周囲に巻回された
巻線と、巻線を収めた固定子の突極間のすきまをモール
ドする樹脂材料と、固定子と回転子を収納し、回転子の
円周付近に流体の吸入路と排出路を備えるハウジング部
材と、固定子と回転子との相対角度を計測する相対角度
計測手段と、巻線の電流を相対角度計測手段により得ら
れた信号をもとに順次切り替えるモータ駆動回路とを有
することを特徴とするリラクタンスモータ一体型ポンプ
とする。
決するために、外径方向に突極構造が形成された２つの
回転子と、それら２つの回転子の周囲に同軸に設けら
れ、少なくとも一方は内径方向に突極構造が形成された
半円弧状の固定子と、固定子の突極の周囲に巻回された
巻線と、巻線を収めた固定子の突極間のすきまをモール
ドする樹脂材料と、固定子と回転子を収納し、回転子の
円周付近に流体の吸入路と排出路を備えるハウジング部
材と、固定子と回転子との相対角度を計測する相対角度
計測手段と、巻線の電流を相対角度計測手段により得ら
れた信号をもとに順次切り替えるモータ駆動回路とを有
することを特徴とするリラクタンスモータ一体型ポンプ
とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明によるリラクタンス
モータ一体型ポンプの実施の形態を添付図面を参照して
詳細に説明する。 （第１の実施の形態）図１は、本発明によるリラクタン
スモータ一体型ポンプの第１の実施の形態を示す構成図
である。
モータ一体型ポンプの実施の形態を添付図面を参照して
詳細に説明する。 （第１の実施の形態）図１は、本発明によるリラクタン
スモータ一体型ポンプの第１の実施の形態を示す構成図
である。
【０００７】まず、構成を説明すると、第１の実施の形
態によるリラクタンスモータ一体型ポンプは、３相巻線
を施した全１２極の固定子を二分割した形の固定子１，
３と、歯車形状をした８極の回転子２，４と、流体の吸
入路５と排出路６が配設された固定子を収納するための
ハウジング８と、回転子と固定子の相対角度を計測する
ロータリエンコーダ９と、ロータリエンコーダ９の角度
信号から通電すべき巻線を決定する分配回路２７と、巻
線を通電する駆動回路２８により構成されている。
態によるリラクタンスモータ一体型ポンプは、３相巻線
を施した全１２極の固定子を二分割した形の固定子１，
３と、歯車形状をした８極の回転子２，４と、流体の吸
入路５と排出路６が配設された固定子を収納するための
ハウジング８と、回転子と固定子の相対角度を計測する
ロータリエンコーダ９と、ロータリエンコーダ９の角度
信号から通電すべき巻線を決定する分配回路２７と、巻
線を通電する駆動回路２８により構成されている。
【０００８】各構成要素の詳細を説明する。ハウジング
８は、固定子１，３の周囲を取り囲むように、リラクタ
ンスモータ一体型ポンプの最外郭を成し、回転子２，４
の回転軸１０，１１を固定子１，３とそれぞれ同軸に支
持する軸受けと、ロータリエンコーダ９と、図面の上か
ら下方向に流体が流通できるように開けられた吸入路５
と排出路６とを備える。
８は、固定子１，３の周囲を取り囲むように、リラクタ
ンスモータ一体型ポンプの最外郭を成し、回転子２，４
の回転軸１０，１１を固定子１，３とそれぞれ同軸に支
持する軸受けと、ロータリエンコーダ９と、図面の上か
ら下方向に流体が流通できるように開けられた吸入路５
と排出路６とを備える。
【０００９】固定子１，３は、同一プレス型で打ち抜い
た鋼板を軸方向に積層して形成される。本発明による固
定子１，３は、従来のリラクタンスモータの固定子を半
円弧状に左右二分割した形状であり、図面右側の固定子
１については、その内周に３０度おきに配置された６つ
の突極の周囲に、それぞれ巻線を図面上時計まわりにＢ
１，Ａ１，Ｃ１，Ｂ２，Ａ２，Ｃ２の順に集中巻きで配
置してある。
た鋼板を軸方向に積層して形成される。本発明による固
定子１，３は、従来のリラクタンスモータの固定子を半
円弧状に左右二分割した形状であり、図面右側の固定子
１については、その内周に３０度おきに配置された６つ
の突極の周囲に、それぞれ巻線を図面上時計まわりにＢ
１，Ａ１，Ｃ１，Ｂ２，Ａ２，Ｃ２の順に集中巻きで配
置してある。
【００１０】ここで、Ａ，Ｂ，Ｃは３相の巻線の種別
を、その後の数字は巻線の巻かれる突極の位置を表して
いる。それぞれの突極における巻線に電流を与えたとき
の電流の巻き方向は、巻線Ａ１，Ｂ１，Ｃ１が固定子１
の中心から見て時計まわり、巻線Ａ２，Ｂ２，Ｃ２が反
時計まわりとなる。
を、その後の数字は巻線の巻かれる突極の位置を表して
いる。それぞれの突極における巻線に電流を与えたとき
の電流の巻き方向は、巻線Ａ１，Ｂ１，Ｃ１が固定子１
の中心から見て時計まわり、巻線Ａ２，Ｂ２，Ｃ２が反
時計まわりとなる。
【００１１】図面左側の固定子３は、右側の固定子１に
対して７．５度角度をずらして配置れ、且つ、巻線の配
置は右側固定子１のものとは逆に、反時計まわりにＢ
４，Ａ４，Ｃ４，Ｂ３，Ａ３，Ｃ３としてある。後で詳
しく説明するが、このことは２つの回転子が互いに逆方
向に回転することに起因する。そして、巻線Ａ１〜Ａ
４，Ｂ１〜Ｂ４，Ｃ１〜Ｃ４はそれぞれ直列に結線さ
れ、３相の励磁巻線Ａ相２０、Ｂ相２１、Ｃ相２２を構
成する。
対して７．５度角度をずらして配置れ、且つ、巻線の配
置は右側固定子１のものとは逆に、反時計まわりにＢ
４，Ａ４，Ｃ４，Ｂ３，Ａ３，Ｃ３としてある。後で詳
しく説明するが、このことは２つの回転子が互いに逆方
向に回転することに起因する。そして、巻線Ａ１〜Ａ
４，Ｂ１〜Ｂ４，Ｃ１〜Ｃ４はそれぞれ直列に結線さ
れ、３相の励磁巻線Ａ相２０、Ｂ相２１、Ｃ相２２を構
成する。
【００１２】また、固定子１及び３の周方向突極間の空
間部分は、樹脂材料７によりモールドされており、巻線
内への流体の新入を防ぐとともに、円筒円弧形の流路外
壁として機能される。
間部分は、樹脂材料７によりモールドされており、巻線
内への流体の新入を防ぐとともに、円筒円弧形の流路外
壁として機能される。
【００１３】回転子２及び４は、固定子１，３の形成方
法と同様、４５度おきに８つの突極形状を有する同一形
状の鋼板を積層して形成される。２つの回転子２，４
は、その回転中心が、それぞれの固定子１，３の中心に
一致するように配置される。このとき、この回転子２，
４の外周の突極は互いに噛み合い、互いに接触する部分
において流体の流通を遮断する。
法と同様、４５度おきに８つの突極形状を有する同一形
状の鋼板を積層して形成される。２つの回転子２，４
は、その回転中心が、それぞれの固定子１，３の中心に
一致するように配置される。このとき、この回転子２，
４の外周の突極は互いに噛み合い、互いに接触する部分
において流体の流通を遮断する。
【００１４】また、回転子２，４には、図２に示すよう
に、その軸方向端部に補強端板３０を配してもよい。補
強端板３０は、歯車に適したインボリュート曲線等を有
する形状に、非磁性材料を用いて形成され、且つ、その
歯幅は回転子２，４の突極幅に比較して広い寸法に設定
される。リラクタンスモータの発生トルクは、回転子
２，４の突極形状に大きく左右されるが、補強端板３０
を配設したことにより歯車の噛み合いはこの補強端板３
０でのみ起こるので、回転子２，４は摩耗することがな
く、モータの発生トルクが経時劣化することはない。ま
た、回転子２，４の突極形状は、補強端板３０の歯幅よ
り小さい寸法内で任意に設定すればよいので、所望のト
ルクになるような回転子形状に設定することができる。
さらに、歯車噛み合わせ部分における流体のシール性を
高めるため、回転子の突極幅と補強端板の歯幅の差によ
って生じる段差を、樹脂材料でモールドしてもよい。
に、その軸方向端部に補強端板３０を配してもよい。補
強端板３０は、歯車に適したインボリュート曲線等を有
する形状に、非磁性材料を用いて形成され、且つ、その
歯幅は回転子２，４の突極幅に比較して広い寸法に設定
される。リラクタンスモータの発生トルクは、回転子
２，４の突極形状に大きく左右されるが、補強端板３０
を配設したことにより歯車の噛み合いはこの補強端板３
０でのみ起こるので、回転子２，４は摩耗することがな
く、モータの発生トルクが経時劣化することはない。ま
た、回転子２，４の突極形状は、補強端板３０の歯幅よ
り小さい寸法内で任意に設定すればよいので、所望のト
ルクになるような回転子形状に設定することができる。
さらに、歯車噛み合わせ部分における流体のシール性を
高めるため、回転子の突極幅と補強端板の歯幅の差によ
って生じる段差を、樹脂材料でモールドしてもよい。
【００１５】駆動回路２８は、定電圧源のバッテリ２６
と、バッテリ２６と３相の巻線２０，２１，２２を電気
的に接続するスイッチング素子２３，２４，２５と、ロ
ータリエンコーダ９からの角度信号を基に、スイッチン
グ素子２３，２４，２５のオンオフ時期を決定する分配
回路２７とで構成されている。
と、バッテリ２６と３相の巻線２０，２１，２２を電気
的に接続するスイッチング素子２３，２４，２５と、ロ
ータリエンコーダ９からの角度信号を基に、スイッチン
グ素子２３，２４，２５のオンオフ時期を決定する分配
回路２７とで構成されている。
【００１６】次に、図３を用いて、第１の実施の形態の
作用を説明する。図３（ａ）〜（ｃ）は、図１のＡ相２
０，Ｂ相２１，Ｃ相２２の巻線を、スイッチング素子２
３，２４，２５によって順番に通電することにより、回
転子２，４が回転駆動されることを示しており、以下順
を追って詳しく説明する。
作用を説明する。図３（ａ）〜（ｃ）は、図１のＡ相２
０，Ｂ相２１，Ｃ相２２の巻線を、スイッチング素子２
３，２４，２５によって順番に通電することにより、回
転子２，４が回転駆動されることを示しており、以下順
を追って詳しく説明する。
【００１７】（ａ）は、Ａ相巻線２０を通電する期間の
終了時点であり、Ａ相巻線２０の結線のみを描き加えて
ある。Ａ相巻線２０を通電するこの期間において、磁束
は、右側固定子１では、巻線Ａ１→固定子１のヨーク→
巻線Ａ２→回転子２を通り、巻線Ａ１に戻る閉磁路とな
る。このとき回転子２は、８つの突極のうち２つの突極
が固定子１の巻線Ａ１及びＡ２の巻かれた突極とそれぞ
れ完全に対向する位置まで電磁吸引力により回転駆動さ
れる。同図では、黒丸印を付けた突極とその２つ右隣の
突極がそれに相当する。
終了時点であり、Ａ相巻線２０の結線のみを描き加えて
ある。Ａ相巻線２０を通電するこの期間において、磁束
は、右側固定子１では、巻線Ａ１→固定子１のヨーク→
巻線Ａ２→回転子２を通り、巻線Ａ１に戻る閉磁路とな
る。このとき回転子２は、８つの突極のうち２つの突極
が固定子１の巻線Ａ１及びＡ２の巻かれた突極とそれぞ
れ完全に対向する位置まで電磁吸引力により回転駆動さ
れる。同図では、黒丸印を付けた突極とその２つ右隣の
突極がそれに相当する。
【００１８】同時刻に、左側固定子３の磁束は、巻線Ａ
３→固定子３のヨーク→巻線Ａ４→回転子４を通り、巻
線Ａ３に戻る閉磁路となり、回転子４は回転子２の場合
と同様に、２つの突極が固定子１の巻線Ａ３及びＡ４の
巻かれた突極とそれぞれ完全に対向する位置まで電磁吸
引力により回転駆動される。
３→固定子３のヨーク→巻線Ａ４→回転子４を通り、巻
線Ａ３に戻る閉磁路となり、回転子４は回転子２の場合
と同様に、２つの突極が固定子１の巻線Ａ３及びＡ４の
巻かれた突極とそれぞれ完全に対向する位置まで電磁吸
引力により回転駆動される。
【００１９】次に、Ｂ相巻線２１を通電し、回転子が回
転して、（ａ）の状態から（ｂ）の状態になる間は、右
側固定子１において、磁路は巻線Ｂ１→固定子１のヨー
ク→巻線Ｂ２→回転子２→巻線Ｂ１であり、巻線Ｂ１が
巻かれた固定子の突極には回転子２の黒丸印を付けた突
極の左隣の突極が吸引され、巻線Ｂ２が巻かれた固定子
の突極にはその２つ右隣の突極が吸引される。したがっ
て、この過程で回転子２は、（ａ）で示した位置から時
計まわりに１５度回転駆動される。
転して、（ａ）の状態から（ｂ）の状態になる間は、右
側固定子１において、磁路は巻線Ｂ１→固定子１のヨー
ク→巻線Ｂ２→回転子２→巻線Ｂ１であり、巻線Ｂ１が
巻かれた固定子の突極には回転子２の黒丸印を付けた突
極の左隣の突極が吸引され、巻線Ｂ２が巻かれた固定子
の突極にはその２つ右隣の突極が吸引される。したがっ
て、この過程で回転子２は、（ａ）で示した位置から時
計まわりに１５度回転駆動される。
【００２０】同時刻に、左側固定子３でも、巻線Ｂ３→
固定子３のヨーク→巻線Ｂ４→回転子４→巻線Ｂ３の磁
路が形成され、回転子４を反時計まわりに１５度回転駆
動する。
固定子３のヨーク→巻線Ｂ４→回転子４→巻線Ｂ３の磁
路が形成され、回転子４を反時計まわりに１５度回転駆
動する。
【００２１】更に、Ｃ相巻線２２を通電し、（ｃ）の状
態になる間は、右側固定子１において、磁路は巻線Ｃ１
→固定子１のヨーク→巻線Ｃ２→回転子２→巻線Ｃ１で
あり、巻線Ｃ１が巻かれた固定子の突極には回転子２の
黒丸印を付けた突極が吸引され、巻線Ｃ２が巻かれた固
定子の突極にはその２つ右隣の突極が吸引されるので、
回転子２は時計まわりに１５度回転駆動される。
態になる間は、右側固定子１において、磁路は巻線Ｃ１
→固定子１のヨーク→巻線Ｃ２→回転子２→巻線Ｃ１で
あり、巻線Ｃ１が巻かれた固定子の突極には回転子２の
黒丸印を付けた突極が吸引され、巻線Ｃ２が巻かれた固
定子の突極にはその２つ右隣の突極が吸引されるので、
回転子２は時計まわりに１５度回転駆動される。
【００２２】同時刻に、左側固定子３でも、巻線Ｃ３→
固定子３のヨーク→巻線Ｃ４→回転子４→巻線Ｃ３の磁
路が形成され、回転子４を反時計まわりに１５度回転駆
動する。
固定子３のヨーク→巻線Ｃ４→回転子４→巻線Ｃ３の磁
路が形成され、回転子４を反時計まわりに１５度回転駆
動する。
【００２３】以上の過程を電気的な一周期として、以降
（ａ）〜（ｃ）を繰り返すことにより、右側回転子２は
時計まわり、左側回転子４は反時計まわりに連続的に回
転駆動される。このとき、図面の上から下方向に流入す
る流体は、回転子２，４の突極間の空間に封入され、回
転子の回転に伴い、周囲をまわって一周した後、歯車の
噛み合い部分３５で圧縮されて下方向に排出される。
（ａ）〜（ｃ）を繰り返すことにより、右側回転子２は
時計まわり、左側回転子４は反時計まわりに連続的に回
転駆動される。このとき、図面の上から下方向に流入す
る流体は、回転子２，４の突極間の空間に封入され、回
転子の回転に伴い、周囲をまわって一周した後、歯車の
噛み合い部分３５で圧縮されて下方向に排出される。
【００２４】図１におけるロータリエンコーダ９は、通
電の切り替え時期を得るために必要な角度検出の１つの
手段であり、その代わりとして、ポテンショメータ等の
回転角度検出器を回転子軸上に配設しても良いし、電気
回路で巻線電圧と電流とを計測して角度を計算して求め
ても良い。また、２つの回転子２，４は歯車として連動
して動くものであるから、ロータリエンコーダ９はどち
らか１つの回転子の軸上に配置すれば良い。
電の切り替え時期を得るために必要な角度検出の１つの
手段であり、その代わりとして、ポテンショメータ等の
回転角度検出器を回転子軸上に配設しても良いし、電気
回路で巻線電圧と電流とを計測して角度を計算して求め
ても良い。また、２つの回転子２，４は歯車として連動
して動くものであるから、ロータリエンコーダ９はどち
らか１つの回転子の軸上に配置すれば良い。
【００２５】分配回路２７は、このロータリエンコーダ
９の角度信号を基に、回転に最適な通電相と電流の大き
さを決定し、スイッチング素子２３，２４，２５のオン
オフ信号を生成する。
９の角度信号を基に、回転に最適な通電相と電流の大き
さを決定し、スイッチング素子２３，２４，２５のオン
オフ信号を生成する。
【００２６】以上説明してきたように、第１の実施の形
態では、片側の固定子の突極数を（３相）×（２組）＝
（６極）、回転子の突極数を２×（片側固定子の突極数
６極）−４＝（８極）としたので、片側固定子内で閉磁
路を形成することができ、安定して駆動することができ
る。
態では、片側の固定子の突極数を（３相）×（２組）＝
（６極）、回転子の突極数を２×（片側固定子の突極数
６極）−４＝（８極）としたので、片側固定子内で閉磁
路を形成することができ、安定して駆動することができ
る。
【００２７】一般的には、 （片側固定子突極数）＝（駆動相数）×（２ｎ） （回転子突極数）＝２×（片側固定子突極数）±４ とすれば、第１の実施の形態同様の効果が得られる。こ
れ以外の突極数の組み合わせでは、磁路が左右の回転子
間を、歯車として噛み合っている部分を介してまたがっ
てしまうため、この噛み合い部分に磁気吸引力が発生し
てしまい、さらに、回転に伴いこの噛み合い部分の磁気
抵抗が変化するため、本来必要な回転トルクが脈動し、
且つ、低下してしまう。
れ以外の突極数の組み合わせでは、磁路が左右の回転子
間を、歯車として噛み合っている部分を介してまたがっ
てしまうため、この噛み合い部分に磁気吸引力が発生し
てしまい、さらに、回転に伴いこの噛み合い部分の磁気
抵抗が変化するため、本来必要な回転トルクが脈動し、
且つ、低下してしまう。
【００２８】（第２の実施の形態）次に、本発明による
リラクタンスモータ一体型ポンプの第２の実施の形態を
説明する。まず、左右２つの固定子の組み付け角度を詳
しく説明し、その後にトルク脈動の低減を目的とする本
実施の形態を説明する。
リラクタンスモータ一体型ポンプの第２の実施の形態を
説明する。まず、左右２つの固定子の組み付け角度を詳
しく説明し、その後にトルク脈動の低減を目的とする本
実施の形態を説明する。
【００２９】図４において、（ａ）は固定子突極数が１
２、回転子突極数が８の通常のリラクタンスモータ構造
を示している。既に説明したように、本発明による固定
子構造は、この固定子５０を左右に二分割したものであ
り、（ｂ）に示すように、回転子５７，５８の軸間距離
だけ話して配置される。同図において、回転子に着目す
ると、左側の回転子５８と右側の回転子５７はギヤとし
て噛み合っているので、互いの回転子角度は突極ピッチ
角の２分の１、つまり２２．５度ずれている。したがっ
て、通常のリラクタンスモータ（ａ）同等のトルクを発
生させるには、片側の固定子を２２．５度ずらして配置
する必要がある。（ｃ）はこのことを示す図であり、右
側固定子を反時計まわりに２２．５度ずらして配置して
ある。このとき巻線の結線は、１２ヶ所の固定子突極の
うち、今、回転子突極が完全に対向しているところをＡ
相として、Ａ相は図から６０，６３，６６，６９であ
り、Ｂ相は次に対向する突極、つまり左側回転子５８が
反時計まわりに１５度、右側回転子５７が時計まわりに
１５度回転したときに対向する５９，６２，６７，７０
とし、同様にＣ相は６１，６４，６５，６８と決められ
る。ここで、それぞれの相の巻線を直列に結線して、Ａ
相→Ｂ相→Ｃ相→Ａ相と３相駆動することで、見かけ
上、通常のリラクタンスモータ（ａ）と同等となる。
２、回転子突極数が８の通常のリラクタンスモータ構造
を示している。既に説明したように、本発明による固定
子構造は、この固定子５０を左右に二分割したものであ
り、（ｂ）に示すように、回転子５７，５８の軸間距離
だけ話して配置される。同図において、回転子に着目す
ると、左側の回転子５８と右側の回転子５７はギヤとし
て噛み合っているので、互いの回転子角度は突極ピッチ
角の２分の１、つまり２２．５度ずれている。したがっ
て、通常のリラクタンスモータ（ａ）同等のトルクを発
生させるには、片側の固定子を２２．５度ずらして配置
する必要がある。（ｃ）はこのことを示す図であり、右
側固定子を反時計まわりに２２．５度ずらして配置して
ある。このとき巻線の結線は、１２ヶ所の固定子突極の
うち、今、回転子突極が完全に対向しているところをＡ
相として、Ａ相は図から６０，６３，６６，６９であ
り、Ｂ相は次に対向する突極、つまり左側回転子５８が
反時計まわりに１５度、右側回転子５７が時計まわりに
１５度回転したときに対向する５９，６２，６７，７０
とし、同様にＣ相は６１，６４，６５，６８と決められ
る。ここで、それぞれの相の巻線を直列に結線して、Ａ
相→Ｂ相→Ｃ相→Ａ相と３相駆動することで、見かけ
上、通常のリラクタンスモータ（ａ）と同等となる。
【００３０】ここまでの説明は、片側固定子の配置角度
を２２．５度とした場合であったが、（ｄ）に示すよう
に、７．５度としても同様の効果が得られる。これは、
固定子突極のピッチ角が３０度であるためであり、前述
の配置角度（２２．５度）に対して固定子突極１極分
（３０度）ずらして７．５度としたことにほかならな
い。ただし、この場合の巻線の結線は２２．５度で配置
した場合とは異なるので、前述の考え方で各相の結線を
決め直さなければならない。
を２２．５度とした場合であったが、（ｄ）に示すよう
に、７．５度としても同様の効果が得られる。これは、
固定子突極のピッチ角が３０度であるためであり、前述
の配置角度（２２．５度）に対して固定子突極１極分
（３０度）ずらして７．５度としたことにほかならな
い。ただし、この場合の巻線の結線は２２．５度で配置
した場合とは異なるので、前述の考え方で各相の結線を
決め直さなければならない。
【００３１】さらに、付け加えると、（ｄ）において、
この位置から左右の固定子をそれぞれ逆方向に同じ角度
ずつ回転させた位置に配置してもよい。つまり、（ｅ）
に示すように、（ｄ）の配置から左側固定子５６を反時
計まわりに３．７５度、右側固定子５５を時計まわりに
３．７５度回転させた場合である。
この位置から左右の固定子をそれぞれ逆方向に同じ角度
ずつ回転させた位置に配置してもよい。つまり、（ｅ）
に示すように、（ｄ）の配置から左側固定子５６を反時
計まわりに３．７５度、右側固定子５５を時計まわりに
３．７５度回転させた場合である。
【００３２】以上の説明は、リラクタンスモータとして
トルクを最大限引き出すための固定子の配置方法であ
り、既に示した第１の実施の形態は、この方法により配
置されたものである。これに対し、第２の実施の形態で
は、固定子を全くずらさず、図４（ｂ）で示した、この
ままの配置とする。このように配置された固定子を、図
５以降に説明する方法で駆動することにより、リラクタ
ンスモータ特有のトルク脈動が低減される。図５に、第
２の実施の形態の構成を示す。
トルクを最大限引き出すための固定子の配置方法であ
り、既に示した第１の実施の形態は、この方法により配
置されたものである。これに対し、第２の実施の形態で
は、固定子を全くずらさず、図４（ｂ）で示した、この
ままの配置とする。このように配置された固定子を、図
５以降に説明する方法で駆動することにより、リラクタ
ンスモータ特有のトルク脈動が低減される。図５に、第
２の実施の形態の構成を示す。
【００３３】右側固定子８０の巻線Ａ１とＡ２をＡ′相
８７、Ｂ１とＢ２をＢ′相８８，Ｃ１とＣ２をＣ′相８
９、また同様に、左側固定子８１の巻線Ａ３とＡ４を
Ａ″相９０、Ｂ３とＢ４をＢ″相９１、Ｃ３とＣ４を
Ｃ″相９２として、それぞれの巻線相はスイッチング素
子９３〜９８に結線される。他の構成は、第１の実施の
形態と同様である。
８７、Ｂ１とＢ２をＢ′相８８，Ｃ１とＣ２をＣ′相８
９、また同様に、左側固定子８１の巻線Ａ３とＡ４を
Ａ″相９０、Ｂ３とＢ４をＢ″相９１、Ｃ３とＣ４を
Ｃ″相９２として、それぞれの巻線相はスイッチング素
子９３〜９８に結線される。他の構成は、第１の実施の
形態と同様である。
【００３４】次に、図６を用いて、第２の実施の形態の
作用を説明する。第２の実施の形態におけるトルク脈動
低減の効果を比較するため、まず初めに、第１の実施の
形態におけるトルク波形（図６（ａ）〜（ｄ））を説明
する。
作用を説明する。第２の実施の形態におけるトルク脈動
低減の効果を比較するため、まず初めに、第１の実施の
形態におけるトルク波形（図６（ａ）〜（ｄ））を説明
する。
【００３５】（ａ）は、第１の実施の形態におけるＡ相
２０のインダクタンス（Ｌ）波形である。横軸は回転子
の回転角θであり、電気角で表してある。ここで、Ａ相
に（ｂ）のタイミングで電圧を印加すると、（ｃ）の電
流が流れる。この電流ｉにより、（１／２）・（ｄＬ／
ｄθ）・ｉ2 で表されるトルク（（ｄ）の実線）が発生
する。さらに、説明を省略したが、Ｂ相、Ｃ相のトルク
波形について同様であり、（ｄ）に同時に示すと、位相
の１２０度ずつずれた点線の波形となる。したがって、
総合トルクは１００の部分で谷となる脈動の大きな波形
となる。このことは、第１の実施の形態に限られるもの
ではなく、通常のリラクタンスモータでも発生するリラ
クタンスモータ特有の性質である。
２０のインダクタンス（Ｌ）波形である。横軸は回転子
の回転角θであり、電気角で表してある。ここで、Ａ相
に（ｂ）のタイミングで電圧を印加すると、（ｃ）の電
流が流れる。この電流ｉにより、（１／２）・（ｄＬ／
ｄθ）・ｉ2 で表されるトルク（（ｄ）の実線）が発生
する。さらに、説明を省略したが、Ｂ相、Ｃ相のトルク
波形について同様であり、（ｄ）に同時に示すと、位相
の１２０度ずつずれた点線の波形となる。したがって、
総合トルクは１００の部分で谷となる脈動の大きな波形
となる。このことは、第１の実施の形態に限られるもの
ではなく、通常のリラクタンスモータでも発生するリラ
クタンスモータ特有の性質である。
【００３６】そこで、次に、第２の実施の形態のトルク
波形（図（ｅ）〜（ｈ））を説明する。（ｅ）は、Ａ″
相９０とＡ′相８７のインダクタンス波形である。図５
において、Ａ″相９０は左側の固定子８１、Ａ′相８７
は右側の固定子８０の巻線であり、第１の実施の形態の
ように、一方の固定子を７．５度ずらして配置していな
い分、このインダクタンス波形が７．５度ずれる。電気
角で表すと６０度である。図６に戻り、Ａ″相および
Ａ′相には前述と同様、（ｆ）の電圧が印加され、この
ときのトルク波形が（ｇ）となる。さらに（ｈ）で示す
ように、Ｂ″相９１とＢ′相８８、Ｃ″相９２とＣ′相
８９によるトルク波形は、位相が１２０度ずつずれた形
となる。したがって、各相によるトルク波形の重なり幅
が大きいため、（ｄ）で見られたトルクの谷１００がな
くなり、トルク脈動の少ない運転ができるようになる。
波形（図（ｅ）〜（ｈ））を説明する。（ｅ）は、Ａ″
相９０とＡ′相８７のインダクタンス波形である。図５
において、Ａ″相９０は左側の固定子８１、Ａ′相８７
は右側の固定子８０の巻線であり、第１の実施の形態の
ように、一方の固定子を７．５度ずらして配置していな
い分、このインダクタンス波形が７．５度ずれる。電気
角で表すと６０度である。図６に戻り、Ａ″相および
Ａ′相には前述と同様、（ｆ）の電圧が印加され、この
ときのトルク波形が（ｇ）となる。さらに（ｈ）で示す
ように、Ｂ″相９１とＢ′相８８、Ｃ″相９２とＣ′相
８９によるトルク波形は、位相が１２０度ずつずれた形
となる。したがって、各相によるトルク波形の重なり幅
が大きいため、（ｄ）で見られたトルクの谷１００がな
くなり、トルク脈動の少ない運転ができるようになる。
【００３７】（第３の実施の形態）第３の実施の形態
は、図１に示した第１の実施の形態の構成において、左
側固定子を取り除いた構成としている。第１の実施の形
態で説明したように、本発明による固定子、回転子の構
成によれば、片側の固定子内で閉磁路を形成できるの
で、第３の実施の形態のように、片側のみ固定子を配置
すれば、片側の回転子のみを回転駆動できる。したがっ
て、図７において回転トルクを発生するのは右側回転子
４１だけであり、回転自由に支持された左側回転子４２
は、歯車の作用によって回転させられる。このときの流
体への作用は、第１の実施の形態と同様である。第３の
実施の形態は、第１の実施の形態に比較して、ポンプと
しての吐出量は低下してしまうが、更なる小型化と簡素
化が図れる。
は、図１に示した第１の実施の形態の構成において、左
側固定子を取り除いた構成としている。第１の実施の形
態で説明したように、本発明による固定子、回転子の構
成によれば、片側の固定子内で閉磁路を形成できるの
で、第３の実施の形態のように、片側のみ固定子を配置
すれば、片側の回転子のみを回転駆動できる。したがっ
て、図７において回転トルクを発生するのは右側回転子
４１だけであり、回転自由に支持された左側回転子４２
は、歯車の作用によって回転させられる。このときの流
体への作用は、第１の実施の形態と同様である。第３の
実施の形態は、第１の実施の形態に比較して、ポンプと
しての吐出量は低下してしまうが、更なる小型化と簡素
化が図れる。
【００３８】なお、これまで説明してきた実施の形態に
おいては、固定子、回転子のいずれも積層鋼板の場合で
あったが、一体物の磁性体ブロックを用いて、削り出
し、鋳造等で一体成形しても構わない。
おいては、固定子、回転子のいずれも積層鋼板の場合で
あったが、一体物の磁性体ブロックを用いて、削り出
し、鋳造等で一体成形しても構わない。
【００３９】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、歯車形状をした２つの回転子と、その周囲に、
磁束が閉磁路を形成するように突極数と駆動巻線相数と
を選んだ半円弧状の固定子を配してリラクタンスモータ
一体型ポンプを構成したので、従来技術と比べて、吐出
量が多く、油圧ポンプ用途にも使用が可能となった。
よれば、歯車形状をした２つの回転子と、その周囲に、
磁束が閉磁路を形成するように突極数と駆動巻線相数と
を選んだ半円弧状の固定子を配してリラクタンスモータ
一体型ポンプを構成したので、従来技術と比べて、吐出
量が多く、油圧ポンプ用途にも使用が可能となった。
【００４０】また、第１の実施の形態で示したように、
６極３相の半円弧状固定子を２つ組み合わせた構成にお
いても、ロータリエンコーダを含む駆動回路側から見れ
ば、１２極３相の従来のリラクタンスモータの駆動と等
価であるので、駆動回路に特別な追加回路や変更を加え
ないで済む。
６極３相の半円弧状固定子を２つ組み合わせた構成にお
いても、ロータリエンコーダを含む駆動回路側から見れ
ば、１２極３相の従来のリラクタンスモータの駆動と等
価であるので、駆動回路に特別な追加回路や変更を加え
ないで済む。
【００４１】さらに、第２の実施の形態で示したよう
に、２つの半円弧状固定子の角度をずらさず配置するこ
とにより、トルク脈動を低減することもできる。
に、２つの半円弧状固定子の角度をずらさず配置するこ
とにより、トルク脈動を低減することもできる。
【図１】本発明によるリラクタンスモータ一体型ポンプ
の第１の実施の形態の構成を示す図である。
の第１の実施の形態の構成を示す図である。
【図２】回転子の形状を説明する図である。
【図３】リラクタンスモータ一体型ポンプの作動を説明
する図である。
する図である。
【図４】固定子の配置を説明する図である。
【図５】第２の実施の形態の構成を示す図である。
【図６】リラクタンスモータ一体型ポンプの作動を説明
する図である。
する図である。
【図７】第３の実施の形態の構成を示す図である。
１，３ 固定子 ２，４ 回転子 ５ 吸入路 ６ 排出路 ７ 樹脂材料 ８ ハウジング ９ ロータリエンコーダ １０，１１ 回転軸 ２０ Ａ相励磁巻線 ２１ Ｂ相励磁巻線 ２２ Ｃ相励磁巻線 ２３ Ａ相スイッチング素子 ２４ Ｂ相スイッチング素子 ２５ Ｃ相スイッチング素子 ２６ バッテリ ２７ 分配回路 ２８ 駆動回路 ３０ 補強端板
Claims (11)
- 【請求項１】 外径方向に突極構造が形成された２つの
回転子と、 前記２つの回転子の周囲に同軸に設けられ、少なくとも
一方は内径方向に突極構造が形成された半円弧状の固定
子と、 前記固定子の突極の周囲に巻回された巻線と、 前記巻線を収めた前記固定子の突極間のすきまをモール
ドする樹脂材料と、 前記固定子と前記回転子を収納し、該回転子の円周付近
に流体の吸入路と排出路を備えるハウジング部材と、 前記固定子と前記回転子との相対角度を計測する相対角
度計測手段と、 前記巻線の電流を前記相対角度計測手段により得られた
信号をもとに順次切り替えるモータ駆動回路とを有する
ことを特徴とするリラクタンスモータ一体型ポンプ。 - 【請求項２】 請求項１に記載のリラクタンスモータ一
体型ポンプにおいて、 前記半円弧状の固定子は、前記２つの回転子とそれぞれ
同軸に２つ配設することを特徴とするリラクタンスモー
タ一体型ポンプ。 - 【請求項３】 請求項２に記載のリラクタンスモータ一
体型ポンプにおいて、 前記２つ配設される半円弧状の固定子は、双方とも同一
突極形状であり、且つ、前記２つ配設される半円弧状の
固定子は、前記２つの回転子の回転軸中心を結ぶ線分の
直角二等分線に対して線対称に配設されることを特徴と
するリラクタンスモータ一体型ポンプ。 - 【請求項４】 請求項２に記載のリラクタンスモータ一
体型ポンプにおいて、 前記２つ配設される半円弧状の固定子のいずれか一方
は、該半円弧状の固定子の突極数をＮｓ、前記回転子の
突極数をＮｒとしたとき、 ３６０／Ｎｒ／２ （度） あるいは、 （３６０／Ｎｓ／２）−（３６０／Ｎｒ／２） （度） のいずれかの角度分、線対称の位置から回転した位置に
配設されることを特徴とするリラクタンスモータ一体型
ポンプ。 - 【請求項５】 請求項３または４に記載のリラクタンス
モータ一体型ポンプにおいて、 前記２つ配設される半円弧状の固定子は、それぞれの中
心軸に対して、互いに逆方向に等しい角度だけ回転した
位置に配設されることを特徴とするリラクタンスモータ
一体型ポンプ。 - 【請求項６】 請求項１に記載のリラクタンスモータ一
体型ポンプにおいて、 前記半円弧状の固定子は、前記２つの回転子のいずれか
一方に同軸に１つ配設することを特徴とするリラクタン
スモータ一体型ポンプ。 - 【請求項７】 請求項２乃至６のいずれかに記載のリラ
クタンスモータ一体型ポンプにおいて、 前記半円弧状の固定子の突極数をＮｓ、前記回転子の突
極数をＮｒ、駆動巻線相数をＰとしたとき、 Ｎｓ＝２・ｎ・Ｐ （ｎ＝１，２，３，…） Ｎｒ＝２・Ｎｓ±４ とすることを特徴とするリラクタンスモータ一体型ポン
プ。 - 【請求項８】 請求項７に記載のリラクタンスモータ一
体型ポンプにおいて、 前記半円弧状の固定子の突極数Ｎｓ＝６、前記回転子の
突極数Ｎｒ＝８、駆動巻線相数Ｐ＝３とすることを特徴
とするリラクタンスモータ一体型ポンプ。 - 【請求項９】 請求項２乃至８のいずれかに記載のリラ
クタンスモータ一体型ポンプにおいて、 前記回転子及び前記固定子は、一体物の磁性体ブロック
を用いて一体成形されることを特徴とするリラクタンス
モータ一体型ポンプ。 - 【請求項１０】 請求項２乃至９のいずれかに記載のリ
ラクタンスモータ一体型ポンプにおいて、 前記回転子の軸方向端部には歯車形状をした非磁性材料
の端板を配設し、且つ、前記端板の歯幅は前記回転子の
突極幅より広いことを特徴とするリラクタンスモータ一
体型ポンプ。 - 【請求項１１】 請求項１０に記載のリラクタンスモー
タ一体型ポンプにおいて、 前記回転子の突極幅と、前記端板の歯幅の差により生じ
る段差を、樹脂材料でモールドすることを特徴とするリ
ラクタンスモータ一体型ポンプ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10085620A JPH11280664A (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | リラクタンスモータ一体型ポンプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10085620A JPH11280664A (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | リラクタンスモータ一体型ポンプ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11280664A true JPH11280664A (ja) | 1999-10-15 |
Family
ID=13863900
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10085620A Pending JPH11280664A (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | リラクタンスモータ一体型ポンプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11280664A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20000030665A (ko) * | 2000-03-10 | 2000-06-05 | 고재섭 | 유체정량분배장치 |
| GB2385381A (en) * | 2002-02-15 | 2003-08-20 | Alfa Laval Lkm As | Synchronised rotary lobed pump |
| DE10251846A1 (de) * | 2002-11-07 | 2004-05-19 | Netzsch-Mohnopumpen Gmbh | Pumpenantrieb |
| CN107769411A (zh) * | 2017-10-10 | 2018-03-06 | 抚顺三平科技开发有限公司 | 一种高功率密度的磁阻电机 |
| WO2020020577A1 (de) * | 2018-07-26 | 2020-01-30 | Ebm-Papst St. Georgen Gmbh & Co. Kg | Pumpe mit absoluter drehwinkel-erfassung |
-
1998
- 1998-03-31 JP JP10085620A patent/JPH11280664A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20000030665A (ko) * | 2000-03-10 | 2000-06-05 | 고재섭 | 유체정량분배장치 |
| GB2385381A (en) * | 2002-02-15 | 2003-08-20 | Alfa Laval Lkm As | Synchronised rotary lobed pump |
| DE10251846A1 (de) * | 2002-11-07 | 2004-05-19 | Netzsch-Mohnopumpen Gmbh | Pumpenantrieb |
| CN107769411A (zh) * | 2017-10-10 | 2018-03-06 | 抚顺三平科技开发有限公司 | 一种高功率密度的磁阻电机 |
| CN107769411B (zh) * | 2017-10-10 | 2019-12-13 | 抚顺三平科技开发有限公司 | 一种高功率密度的磁阻电机 |
| WO2020020577A1 (de) * | 2018-07-26 | 2020-01-30 | Ebm-Papst St. Georgen Gmbh & Co. Kg | Pumpe mit absoluter drehwinkel-erfassung |
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