JP3250860B2 - ６０〜１２０°の行程を有する単相電磁回転駆動装置 - Google Patents
６０〜１２０°の行程を有する単相電磁回転駆動装置Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K26/00—Machines adapted to function as torque motors, i.e. to exert a torque when stalled
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F7/00—Magnets
- H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
- H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
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- H01F7/145—Rotary electromagnets with variable gap
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、特にバルブ制御に使用
される単相電磁回転駆動装置に関する。
される単相電磁回転駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】回転子と固定子構造とを含んでいる駆動
装置は特に、本出願人によるフランス特許第８９，０
８，０５２号に記載されている。このような駆動装置
は、２極駆動装置の場合で理論的には１８０°、実際に
は約１２０°、４極駆動装置の場合で理論的には９０
°、実際には約６０°の限界値に近い大きな行程に対し
て最適化されている。
装置は特に、本出願人によるフランス特許第８９，０
８，０５２号に記載されている。このような駆動装置
は、２極駆動装置の場合で理論的には１８０°、実際に
は約１２０°、４極駆動装置の場合で理論的には９０
°、実際には約６０°の限界値に近い大きな行程に対し
て最適化されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、６０°
〜１２０°の行程と大きなトルクとを必要とする用途で
は、現状の駆動装置は特に重量及び寸法に関して幾つか
の欠点がある。
〜１２０°の行程と大きなトルクとを必要とする用途で
は、現状の駆動装置は特に重量及び寸法に関して幾つか
の欠点がある。
【０００４】特に用途によっては、当業者は、従来技術
の単相モータではなく、ハイブリッド型のステッピング
モータを選択している。このようなモータは二相型であ
り、一般に約５０個の極を含んでいる。これらのモータ
はトルク／質量比が高いという利点を有するが、複雑な
制御電子工学を必要とするために、全体のコストが上昇
し且つ信頼性が低下する。更には、このようなステッピ
ングモータでは機能的ギャップは０．１ミリメートル未
満であることから、製造及び組立の公差が非常に小さく
なって、このような駆動装置の価格及び信頼性が問題と
なる。
の単相モータではなく、ハイブリッド型のステッピング
モータを選択している。このようなモータは二相型であ
り、一般に約５０個の極を含んでいる。これらのモータ
はトルク／質量比が高いという利点を有するが、複雑な
制御電子工学を必要とするために、全体のコストが上昇
し且つ信頼性が低下する。更には、このようなステッピ
ングモータでは機能的ギャップは０．１ミリメートル未
満であることから、製造及び組立の公差が非常に小さく
なって、このような駆動装置の価格及び信頼性が問題と
なる。
【０００５】本発明の目的は、ステッピングモータに必
要な二相制御回路ほど複雑ではない単相電子制御回路に
よって制御され得、構造が簡単で、堅牢であり、高速角
運動が可能であり、且つ少なくともハイブリッドモータ
と同じ様に高い、即ち約１ニュートンのオーダーのピー
クトルク（ｃｏｕｐｌｅ−ｃｒｅｔｅ）の駆動装置の場
合で約１．５Ｎｍ／ｋｇのトルク／質量比を示す高性能
駆動装置を提供することによって、前記欠点を克服する
ことである。
要な二相制御回路ほど複雑ではない単相電子制御回路に
よって制御され得、構造が簡単で、堅牢であり、高速角
運動が可能であり、且つ少なくともハイブリッドモータ
と同じ様に高い、即ち約１ニュートンのオーダーのピー
クトルク（ｃｏｕｐｌｅ−ｃｒｅｔｅ）の駆動装置の場
合で約１．５Ｎｍ／ｋｇのトルク／質量比を示す高性能
駆動装置を提供することによって、前記欠点を克服する
ことである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このために、本発明は特
に、７０°／Ｎ〜１１０°／Ｎの、好ましくは８０°／
Ｎ〜１００°／Ｎの角行程を有し、２Ｎ個（Ｎは１又は
２に等しい）の磁石、及び透磁率の高い材料製の鉄心を
有する回転子と、少なくとも１つのコイルを有し且つ少
なくとも１つの結合部分によって結合された２つの極性
部分を含んでいる固定子とを含み、極性部分と回転子鉄
心とが、２Ｎ個の孤Ｙa上に伸びている一定長さＥのギ
ャップをその間に限定している型の単相電磁回転駆動装
置に関する。
に、７０°／Ｎ〜１１０°／Ｎの、好ましくは８０°／
Ｎ〜１００°／Ｎの角行程を有し、２Ｎ個（Ｎは１又は
２に等しい）の磁石、及び透磁率の高い材料製の鉄心を
有する回転子と、少なくとも１つのコイルを有し且つ少
なくとも１つの結合部分によって結合された２つの極性
部分を含んでいる固定子とを含み、極性部分と回転子鉄
心とが、２Ｎ個の孤Ｙa上に伸びている一定長さＥのギ
ャップをその間に限定している型の単相電磁回転駆動装
置に関する。
【０００７】磁石の平均直径上で測定される各磁極の磁
化幅Ｙaと、磁石の平均直径上を回転子がたどる角孤
（ａｒｃ ａｎｇｕｌａｉｒｅ）の幅Ｃと、磁石の平均
直径上で測定される固定子の連続する２つの極間の幅Ｓ
と、ギャップの一定長さＥとの関係は、式： Ｙa＝Ｃ＋Ｓ＋２Ｅ’ （式中、Ｅ’はＥ／２〜Ｅである）で表される。
化幅Ｙaと、磁石の平均直径上を回転子がたどる角孤
（ａｒｃ ａｎｇｕｌａｉｒｅ）の幅Ｃと、磁石の平均
直径上で測定される固定子の連続する２つの極間の幅Ｓ
と、ギャップの一定長さＥとの関係は、式： Ｙa＝Ｃ＋Ｓ＋２Ｅ’ （式中、Ｅ’はＥ／２〜Ｅである）で表される。
【０００８】更には、（Ｃ＋２Ｅ’）／Ｅ＞６及びＬ／
Ｅ＞０．７５、好ましくは０．８＜Ｌ／Ｅ＜０．９（式
中、Ｌは磁化方向での磁石の長さを示す）である。
Ｅ＞０．７５、好ましくは０．８＜Ｌ／Ｅ＜０．９（式
中、Ｌは磁化方向での磁石の長さを示す）である。
【０００９】これらの構造式によって、回転子の行程の
ほぼ全体において一定電流で一定トルクを確保し、且つ
非常に小さい、更にはゼロの電流の不在下で、拘束すな
わち回転阻止トルク（ｃｏｕｐｌｅ ｄｅ ｄｅｔｅｎ
ｔｅ）を保証することができる。７０°／Ｎ〜１１０°
／Ｎの求められる行程を考慮すれば、１８０°／Ｎより
も僅かに小さい各磁極の開き角度（ｏｕｖｅｒｔｕｒｅ
ａｎ ｇｕｌａｉｒｅ）に関連する１８０°／Ｎより
も明らかに小さい固定子の各極の開き角度、又は１８０
°／Ｎよりも僅かに小さい固定子の各極の開き角度に関
連する１８０°／Ｎよりも明らかに小さい各磁極の開き
角度を規定して、前記式を確かめることができる。
ほぼ全体において一定電流で一定トルクを確保し、且つ
非常に小さい、更にはゼロの電流の不在下で、拘束すな
わち回転阻止トルク（ｃｏｕｐｌｅ ｄｅ ｄｅｔｅｎ
ｔｅ）を保証することができる。７０°／Ｎ〜１１０°
／Ｎの求められる行程を考慮すれば、１８０°／Ｎより
も僅かに小さい各磁極の開き角度（ｏｕｖｅｒｔｕｒｅ
ａｎ ｇｕｌａｉｒｅ）に関連する１８０°／Ｎより
も明らかに小さい固定子の各極の開き角度、又は１８０
°／Ｎよりも僅かに小さい固定子の各極の開き角度に関
連する１８０°／Ｎよりも明らかに小さい各磁極の開き
角度を規定して、前記式を確かめることができる。
【００１０】いずれの場合も、ギャップ内に位置する磁
石の角幅は８０°／Ｎ〜１２０°／Ｎである。
石の角幅は８０°／Ｎ〜１２０°／Ｎである。
【００１１】“明らかに小さい”とは、“少なくとも５
０°／Ｎよりも小さい”ことを意味し、“実質的に小さ
い”とは、“１０°よりも小さい”ことを意味せねばな
らない。
０°／Ｎよりも小さい”ことを意味し、“実質的に小さ
い”とは、“１０°よりも小さい”ことを意味せねばな
らない。
【００１２】本発明の駆動装置で得られるトルクは実質
的に、式： Ｎ・Ｄm・Ｂr・（Ｌ／Ｅ）・Ｚ・ｎＩ （式中、Ｎは極の対の数を示し、Ｄmは磁石の平均直径
を示し、Ｂrは磁石の残留磁気誘導（ｉｎｄｕｃｔｉｏ
ｎ ｒｅｍａｎａｎｔｅ）を示し、ｎＩは１つ又は複数
のコイルに適用されるアンペア回数を示し、Ｌは磁化方
向での磁石の長さを示し、Ｅはギャップの長さを示し、
Ｚは磁化及び移動方向に垂直な方向、即ち半管状の瓦状
磁石の構造の場合には軸（高さ）方向に、円板状磁石の
構造の場合には半径方向に測定された磁石の寸法を示
す）に等しい。
的に、式： Ｎ・Ｄm・Ｂr・（Ｌ／Ｅ）・Ｚ・ｎＩ （式中、Ｎは極の対の数を示し、Ｄmは磁石の平均直径
を示し、Ｂrは磁石の残留磁気誘導（ｉｎｄｕｃｔｉｏ
ｎ ｒｅｍａｎａｎｔｅ）を示し、ｎＩは１つ又は複数
のコイルに適用されるアンペア回数を示し、Ｌは磁化方
向での磁石の長さを示し、Ｅはギャップの長さを示し、
Ｚは磁化及び移動方向に垂直な方向、即ち半管状の瓦状
磁石の構造の場合には軸（高さ）方向に、円板状磁石の
構造の場合には半径方向に測定された磁石の寸法を示
す）に等しい。
【００１３】第１の実施例によれば、本発明の単相電磁
回転駆動装置は、その磁化が実質的に半径方向であり、
円筒瓦状であり且つ磁石の平均直径上で測定された外周
幅Ｙaを有する磁石を有する。固定子の部分は、磁石と
協働し且つＵ字形の結合部分によって結合された２Ｎ個
の極性部品を含んでいる。励磁コイルは前記結合部分に
よって支持されている。変形例は、それぞれが固定子の
極の一方を包囲する２つのコイルを設けることにある。
回転駆動装置は、その磁化が実質的に半径方向であり、
円筒瓦状であり且つ磁石の平均直径上で測定された外周
幅Ｙaを有する磁石を有する。固定子の部分は、磁石と
協働し且つＵ字形の結合部分によって結合された２Ｎ個
の極性部品を含んでいる。励磁コイルは前記結合部分に
よって支持されている。変形例は、それぞれが固定子の
極の一方を包囲する２つのコイルを設けることにある。
【００１４】第２の実施例によれば、回転子の磁石は円
板扇形であり且つ横断方向に磁化され、固定子の部分
は、磁石と協働し且つ励磁コイルを支持するＵ字形の結
合部分によって結合された２Ｎ個の極性部品を含んでい
る。変形例は、それぞれが固定子の極の一方を包囲する
２つのコイルを設けることにある。
板扇形であり且つ横断方向に磁化され、固定子の部分
は、磁石と協働し且つ励磁コイルを支持するＵ字形の結
合部分によって結合された２Ｎ個の極性部品を含んでい
る。変形例は、それぞれが固定子の極の一方を包囲する
２つのコイルを設けることにある。
【００１５】第３の実施例によれば、Ｕ字形の結合部分
の中央断面は回転子の回転軸に垂直である。
の中央断面は回転子の回転軸に垂直である。
【００１６】他の変形例によれば、Ｕ字形の結合部分の
中央断面は、回転子の回転軸を含む各極性部分の対称面
に平行である。
中央断面は、回転子の回転軸を含む各極性部分の対称面
に平行である。
【００１７】特定変形例によれば、固定子の極性部分
は、直径方向に対して反対側にあり且つそれぞれが励磁
コイルを担持している２つの結合部分によって結合され
ている。変形例は、それぞれが固定子の極の一方を包囲
する２つのコイルを設けることにある。
は、直径方向に対して反対側にあり且つそれぞれが励磁
コイルを担持している２つの結合部分によって結合され
ている。変形例は、それぞれが固定子の極の一方を包囲
する２つのコイルを設けることにある。
【００１８】好ましい第１の実施例によれば、磁石の平
均直径上で測定される固定子の連続する２つの極間の幅
Ｓは、ギャップの長さＥに実質的に等しい。各磁極の孤
の幅Ｙaは、式：
均直径上で測定される固定子の連続する２つの極間の幅
Ｓは、ギャップの長さＥに実質的に等しい。各磁極の孤
の幅Ｙaは、式：
【００１９】
【数３】
【００２０】で表される。２つの磁石は８０°／Ｎ〜１
３０°／Ｎの孤上に伸びている。
３０°／Ｎの孤上に伸びている。
【００２１】他の有利な実施例によれば、磁石の平均直
径上で測定される固定子の極の孤の幅Ｙsは、式：
径上で測定される固定子の極の孤の幅Ｙsは、式：
【００２２】
【数４】
【００２３】（式中、Ｔは回転子の２つの磁石間の遷移
領域（ｚｏｎｅ ｄｅ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ）を示
す）に等しい。固定子の極は８０°／Ｎ〜１３０°／Ｎ
の孤上に伸びている。
領域（ｚｏｎｅ ｄｅ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ）を示
す）に等しい。固定子の極は８０°／Ｎ〜１３０°／Ｎ
の孤上に伸びている。
【００２４】好ましくは、Ｌ／Ｅ比（Ｌは磁石の磁化方
向での長さを示す）は、固定子部分の励磁が、０テスラ
と、鉄の透磁率が低い値に相当する最大誘導、即ち約
１．７テスラとの間の大きな行程（ｅｘｃｕｒｓｉｏ
ｎ）で、動作点（ｐｏｉｎｔ ｄｅ ｆｏｎｃｔｉｏｎ
ｎｅｍｅｎｔ）を変動させ得るように、曲線Ｂ（Ｈ）の
第２象限で高い平均動作点を得るために、０．８よりも
大きい。
向での長さを示す）は、固定子部分の励磁が、０テスラ
と、鉄の透磁率が低い値に相当する最大誘導、即ち約
１．７テスラとの間の大きな行程（ｅｘｃｕｒｓｉｏ
ｎ）で、動作点（ｐｏｉｎｔ ｄｅ ｆｏｎｃｔｉｏｎ
ｎｅｍｅｎｔ）を変動させ得るように、曲線Ｂ（Ｈ）の
第２象限で高い平均動作点を得るために、０．８よりも
大きい。
【００２５】有利には、磁界線（ｌｉｇｎｅ ｄｅ ｃ
ｈａｍｐｓ）に垂直な固定子の結合部分の断面積は実質
的に、 ＣｘＺ （式中、Ｃは磁石の平均直径上で測定された回転子の行
程を示し、Ｚは移動及び磁化方向に垂直な寸法に応じて
測定された磁石の高さを示す）に等しい。
ｈａｍｐｓ）に垂直な固定子の結合部分の断面積は実質
的に、 ＣｘＺ （式中、Ｃは磁石の平均直径上で測定された回転子の行
程を示し、Ｚは移動及び磁化方向に垂直な寸法に応じて
測定された磁石の高さを示す）に等しい。
【００２６】特定の変形例によれば、固定子の構造は、
２つの平行な鋼板束からなっている。これらの鋼板束は
垂直方向に組み立てられている。
２つの平行な鋼板束からなっている。これらの鋼板束は
垂直方向に組み立てられている。
【００２７】固定子の極性部分を限定する第１の鋼板束
は、回転軸に対して垂直方向に配置された鋼板からなっ
ている。
は、回転軸に対して垂直方向に配置された鋼板からなっ
ている。
【００２８】Ｕ字形の結合部分を限定する第２の鋼板束
は、回転子の回転軸を含む固定子の対称面に平行な鋼板
からなっている。
は、回転子の回転軸を含む固定子の対称面に平行な鋼板
からなっている。
【００２９】鋼板は、鋼板束の相対的な嵌合及び位置決
定のために切断部を有する。
定のために切断部を有する。
【００３０】有利には、極性部分を限定する第１の鋼板
束は、駆動装置の中央面に対して対称な形状の２群の極
性鋼板からなり且つ２Ｎ個の飽和可能狭窄部（ｉｓｔｈ
ｍｅｓ ｓａｔｕｒａｂｌｅｓ）によって結合された極
性鋼板に相当する単一鋼板を各端部に備えている。
束は、駆動装置の中央面に対して対称な形状の２群の極
性鋼板からなり且つ２Ｎ個の飽和可能狭窄部（ｉｓｔｈ
ｍｅｓ ｓａｔｕｒａｂｌｅｓ）によって結合された極
性鋼板に相当する単一鋼板を各端部に備えている。
【００３１】
【実施例】添付図面を参照して以下の説明を読めば、本
発明が更に良く理解されるであろう。
発明が更に良く理解されるであろう。
【００３２】図１は本発明の駆動装置の第１の実施例の
断面図を示す。
断面図を示す。
【００３３】この実施例の駆動装置は、回転子１と固定
子２とを有する。回転子１は軸３の周りに回転移動す
る。回転子は、２つの磁石５，６を支持する円筒形の軟
鉄心４からなっている。これらの磁石５，６は瓦状、即
ち薄い円筒扇形である。これらの磁石は半径方向を反対
の向きに磁化される。磁石は、接着させるか又はカラー
をはめることによって軟鉄心４に固定されている。
子２とを有する。回転子１は軸３の周りに回転移動す
る。回転子は、２つの磁石５，６を支持する円筒形の軟
鉄心４からなっている。これらの磁石５，６は瓦状、即
ち薄い円筒扇形である。これらの磁石は半径方向を反対
の向きに磁化される。磁石は、接着させるか又はカラー
をはめることによって軟鉄心４に固定されている。
【００３４】磁石５，６の各々は約１２０°／Ｎの円孤
上に伸びている。図示する場合（Ｎ＝１）、磁石は約１
２０°に伸びている。磁石５，６は端と端とが合わさっ
ているのではなく、それぞれが約６０°の円弧上に伸び
ている円筒形空間７，８をそれらの間に保持している。
磁石の半径方向厚さＬは約２．５ミリメートルである。
回転子の磁石５，６の高さは約２５ミリメートルであ
る。
上に伸びている。図示する場合（Ｎ＝１）、磁石は約１
２０°に伸びている。磁石５，６は端と端とが合わさっ
ているのではなく、それぞれが約６０°の円弧上に伸び
ている円筒形空間７，８をそれらの間に保持している。
磁石の半径方向厚さＬは約２．５ミリメートルである。
回転子の磁石５，６の高さは約２５ミリメートルであ
る。
【００３５】固定子２は、コイル１２を支持する固定子
の結合部分１１によって結合された２つの極性部分９，
１０を有する。固定子は、回転子の軸３に垂直な軟鉄又
は鉄−ケイ素鋼板の積層部分からなっている。回転子鉄
心４及び固定子の極９，１０は、一部分が磁石５，６に
よって占められている半径方向長さＥのギャップをその
間に限定している。
の結合部分１１によって結合された２つの極性部分９，
１０を有する。固定子は、回転子の軸３に垂直な軟鉄又
は鉄−ケイ素鋼板の積層部分からなっている。回転子鉄
心４及び固定子の極９，１０は、一部分が磁石５，６に
よって占められている半径方向長さＥのギャップをその
間に限定している。
【００３６】説明する実施例では、ギャップの半径方向
長さは３ミリメートルである。図１に示す実施例では、
極性部分９，１０は非常にエンベローピングであり、端
部は、磁石の平均直径上で測定された幅Ｓを有する２つ
の隙間によって離されている。説明する実施例では、隙
間の幅Ｓは約２ミリメートルに等しい。
長さは３ミリメートルである。図１に示す実施例では、
極性部分９，１０は非常にエンベローピングであり、端
部は、磁石の平均直径上で測定された幅Ｓを有する２つ
の隙間によって離されている。説明する実施例では、隙
間の幅Ｓは約２ミリメートルに等しい。
【００３７】説明する実施例では、磁石の平均直径Ｄは
２８ミリメートルである。磁化領域の幅Ｙaは（１２０
／３６０）ｘπｘＤm＝２９．３ミリメートルである。
２８ミリメートルである。磁化領域の幅Ｙaは（１２０
／３６０）ｘπｘＤm＝２９．３ミリメートルである。
【００３８】電流不在下で回転阻止トルクゼロの条件下
での行程は約Ｙａ−２Ｅ’−Ｓに、即ち２２ミリメート
ルに等しい。これは約９０°の回転幅に相当する。行程
は、公知の手段、例えばストッパによって制限される。
での行程は約Ｙａ−２Ｅ’−Ｓに、即ち２２ミリメート
ルに等しい。これは約９０°の回転幅に相当する。行程
は、公知の手段、例えばストッパによって制限される。
【００３９】図２は駆動装置の概略図であって、種々の
寸法を示す。これは、固定子の極が幅広で、従って隙間
Ｓが狭く、また固定子の極が明らかに１８０°／Ｎ未満
に伸びている瓦状磁石と協働する実施例である。行程途
中の中間角位置の回転子が示されている。
寸法を示す。これは、固定子の極が幅広で、従って隙間
Ｓが狭く、また固定子の極が明らかに１８０°／Ｎ未満
に伸びている瓦状磁石と協働する実施例である。行程途
中の中間角位置の回転子が示されている。
【００４０】回転子は図示する位置から±４５°移動す
る。全ての寸法Ｃ／２、Ｅ’、Ｓ、Ｔ、Ｙs、Ｙaは、そ
の直径が薄い磁石５，６の厚さの中央から測定された平
均直径Ｄmに相当する円上で測定される。
る。全ての寸法Ｃ／２、Ｅ’、Ｓ、Ｔ、Ｙs、Ｙaは、そ
の直径が薄い磁石５，６の厚さの中央から測定された平
均直径Ｄmに相当する円上で測定される。
【００４１】図３に示す実施例では、駆動装置は、結合
され且つそれぞれが１８０°／Ｎに伸びている２つの磁
石５，６を含んでいる。固定子の極性部分９，１０はそ
れほどエンベローピングではなく、その端部は、図１に
示す実施例よりも明らかに幅の広い隙間Ｓによって離さ
れている。
され且つそれぞれが１８０°／Ｎに伸びている２つの磁
石５，６を含んでいる。固定子の極性部分９，１０はそ
れほどエンベローピングではなく、その端部は、図１に
示す実施例よりも明らかに幅の広い隙間Ｓによって離さ
れている。
【００４２】変形例によれば、磁石５，６は、等方性の
純粋金属構造を有する“ＭＱＩＩ”（Ｇｅｎｅｒａｌ
Ｍｏｔｏｒｓから市販されている材料の商品名）型材料
の単一リング状に製造され得る。この材料は１８０°／
Ｎに近い円筒扇形に磁化される。
純粋金属構造を有する“ＭＱＩＩ”（Ｇｅｎｅｒａｌ
Ｍｏｔｏｒｓから市販されている材料の商品名）型材料
の単一リング状に製造され得る。この材料は１８０°／
Ｎに近い円筒扇形に磁化される。
【００４３】図３に示す実施例では、駆動装置の種々の
構成部分の寸法は以下の通りである。
構成部分の寸法は以下の通りである。
【００４４】磁石の平均直径Ｄｍは２８ミリメートルで
ある。
ある。
【００４５】回転子の角行程は９０°であり、従って、
Ｃ＝（９０／３６０）ｘＤmｘπ＝２２ミリメートルが
得られる。
Ｃ＝（９０／３６０）ｘＤmｘπ＝２２ミリメートルが
得られる。
【００４６】ギャップの半径方向長さＥは３ミリメート
ルである。
ルである。
【００４７】磁石の半径方向長さＬは２．５ミリメート
ルである。
ルである。
【００４８】隙間の幅Ｓは２．４ミリメートルである。
【００４９】磁石１５，１６の高さＨは２５ミリメート
ルである。
ルである。
【００５０】結合部分１１の幅ｌは２５ミリメートルで
ある。
ある。
【００５１】このような駆動装置では、１つ又は複数の
コイルに適用されるアンペア回数は、 ±（Ｂr・Ｌ／μ0・μr） （式中、Ｂrは残留磁気誘導を示し、Ｌは磁石の半径方
向長さを示し、μ0は真空透磁率を示し、μrは磁石の可
逆透磁率を示す）に近い値をとり得る。
コイルに適用されるアンペア回数は、 ±（Ｂr・Ｌ／μ0・μr） （式中、Ｂrは残留磁気誘導を示し、Ｌは磁石の半径方
向長さを示し、μ0は真空透磁率を示し、μrは磁石の可
逆透磁率を示す）に近い値をとり得る。
【００５２】図４は、固定子２が２つの結合部分２１，
２２を有する他の実施例を示している。この実施例で
は、駆動装置は２つのコイル２３，２４を備えている。
回転子は図１に示す実施例と同様に、円筒形空間７，８
によって離された２つの磁石５，６を含んでいる。
２２を有する他の実施例を示している。この実施例で
は、駆動装置は２つのコイル２３，２４を備えている。
回転子は図１に示す実施例と同様に、円筒形空間７，８
によって離された２つの磁石５，６を含んでいる。
【００５３】図５は、それぞれが固定子の極９，１０の
一方を包囲している２つのコイル２３，２４を備えてい
る本発明の駆動装置の変形例を示している。
一方を包囲している２つのコイル２３，２４を備えてい
る本発明の駆動装置の変形例を示している。
【００５４】図６は円板状磁石を備えている駆動装置の
断面図を示している。この駆動装置は、回転軸３を備え
た回転子１と、固定子の結合部分１１及び２つの極性部
分９，１０を備えた固定子とからなっている。固定子の
結合部分１１はコイル１２を支持している。
断面図を示している。この駆動装置は、回転軸３を備え
た回転子１と、固定子の結合部分１１及び２つの極性部
分９，１０を備えた固定子とからなっている。固定子の
結合部分１１はコイル１２を支持している。
【００５５】図７は、図６の駆動装置のＡＡ’での断面
図を示している。回転子は、横断方向に磁化され且つ８
０°／Ｎ〜１３０°／Ｎの円弧上に伸びている２つの磁
石４０，４１を備えている。磁石４０，４１は透磁率の
高い材料からなる鉄心４に固定されている。磁石４０，
４１は空間４２，４３によって離されている。この実施
例の駆動装置の寸法は以下の通りである。
図を示している。回転子は、横断方向に磁化され且つ８
０°／Ｎ〜１３０°／Ｎの円弧上に伸びている２つの磁
石４０，４１を備えている。磁石４０，４１は透磁率の
高い材料からなる鉄心４に固定されている。磁石４０，
４１は空間４２，４３によって離されている。この実施
例の駆動装置の寸法は以下の通りである。
【００５６】固定子の結合部分１１の高さＺは１７ミリ
メートルである。
メートルである。
【００５７】磁石の厚さＬは２．５ミリメートルであ
る。
る。
【００５８】ギャップの長さＥは３ミリメートルであ
る。
る。
【００５９】磁石の平均直径Ｄmは３５ミリメートルで
ある。
ある。
【００６０】回転子の角行程は９０°である。
【００６１】磁石の平均直径上で測定された回転子の行
程は２７．５ミリメートルである。
程は２７．５ミリメートルである。
【００６２】磁石の平均直径Ｄm上で測定された磁石４
０，４１の弧の幅Ｙaは３７ミリメートルである。
０，４１の弧の幅Ｙaは３７ミリメートルである。
【００６３】図８は、固定子の結合部分１１が回転子の
回転軸３を含む面に平行な駆動装置の断面図を示してい
る。コイル１２は回転子１の後方に配置されている。回
転子は、前述した実施例と同様に、半径方向に磁化され
る瓦状の半管状磁石５，６を支持する軟鉄心４からなっ
ている。
回転軸３を含む面に平行な駆動装置の断面図を示してい
る。コイル１２は回転子１の後方に配置されている。回
転子は、前述した実施例と同様に、半径方向に磁化され
る瓦状の半管状磁石５，６を支持する軟鉄心４からなっ
ている。
【００６４】固定子は、嵌合した状態にある２つの垂直
方向び鋼板束からなっている。固定子の極を形成する第
１の鋼板束は、回転子の軸３に対して垂直方向に配向さ
れた２群２３，２４の鋼板２７，３０からなっている。
これらの鋼板の形状は駆動装置の平面図を示す図９の方
がよくわかる。軸３に垂直な第１群２３の鋼板束は、ギ
ャップ２６の外側縁部に相当する円弧状凹部分２５を有
する。回転子の軸に平行な方向で測定された鋼板束２
７，３０の厚さはほぼＺに等しい。鋼板２７，３０の外
側部分は、第２の鋼板束２９を嵌合させるために切断部
２８を有する。中央面３１に対して対称な第２群の鋼板
３０は固定子の第２の極を構成している。ギャップを正
確に限定し得るように、第１の鋼板束２４，２３の最初
の鋼板及び最後の鋼板はそれぞれ、２つの飽和可能狭窄
部によって結合された部分を有する。
方向び鋼板束からなっている。固定子の極を形成する第
１の鋼板束は、回転子の軸３に対して垂直方向に配向さ
れた２群２３，２４の鋼板２７，３０からなっている。
これらの鋼板の形状は駆動装置の平面図を示す図９の方
がよくわかる。軸３に垂直な第１群２３の鋼板束は、ギ
ャップ２６の外側縁部に相当する円弧状凹部分２５を有
する。回転子の軸に平行な方向で測定された鋼板束２
７，３０の厚さはほぼＺに等しい。鋼板２７，３０の外
側部分は、第２の鋼板束２９を嵌合させるために切断部
２８を有する。中央面３１に対して対称な第２群の鋼板
３０は固定子の第２の極を構成している。ギャップを正
確に限定し得るように、第１の鋼板束２４，２３の最初
の鋼板及び最後の鋼板はそれぞれ、２つの飽和可能狭窄
部によって結合された部分を有する。
【００６５】第２の鋼板束２９は、第１の鋼板束に対し
て垂直方向に配置された鋼板からなっている。第２の鋼
板束の鋼板の全体形状は図８に示す。各鋼板はＵ字形の
全体形状を有し、且つ２つのアーム３４，３５によって
延長される結合部分を備えている。
て垂直方向に配置された鋼板からなっている。第２の鋼
板束の鋼板の全体形状は図８に示す。各鋼板はＵ字形の
全体形状を有し、且つ２つのアーム３４，３５によって
延長される結合部分を備えている。
【００６６】本発明を非制限的な実施例として説明して
きたが、当業者は本発明の範囲を逸脱することなく変形
例を製造することができる。
きたが、当業者は本発明の範囲を逸脱することなく変形
例を製造することができる。
【図１】本発明の駆動装置の第１の実施例の横断面図で
ある。
ある。
【図２】図１の駆動装置の概略図である。
【図３】本発明の駆動装置の第２の実施例の横断面図で
ある。
ある。
【図４】２つのコイルを備えた駆動装置の変形例の横断
面図である。
面図である。
【図５】第３の実施例の横断面図である。
【図６】円板状磁石を備えた駆動装置の断面図である。
【図７】図６の駆動装置のＡＡ’での垂直断面図であ
る。
る。
【図８】駆動装置の他の実施例の断面図である。
【図９】図８の駆動装置のＢＢ’での断面図である。
１ 回転子 ２ 固定子 ３ 軸 ５，６，４０，４１ 磁石 ９，１０ 極性部分 １１，２１，２２ 結合部分
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02K 33/00 H02K 7/00 H02K 37/16
Claims (16)
- 【請求項１】 ７０°／Ｎ〜１１０°／Ｎの角行程を有
し、 ２Ｎ個（Ｎは１又は２に等しい）の磁石（５，６；４
０，４１）、及び透磁率の高い材料製の鉄心（４）を有
する回転子（１）と、 少なくとも１つのコイルを支持する少なくとも１つの結
合部分（１１）によって結合された２Ｎ個の極性部分
（９，１０）を有する固定子（２）とを含み、 極性部分（９，１０）と回転子（１）の鉄心（４）と
が、２Ｎ個の孤Ｙｓにわたって伸びている一定長さのギ
ャップＥをその間に画定している型の単相電磁回転駆動
装置であって、 磁石（５，６）が、Ｂ（Ｈ）曲線の第２象限で線形特性
を有し且つ可逆透磁率が１に近い型であり、磁石（５，
６；４０、４１）の平均直径上で測定される磁化幅Ｙａ
と、磁石（５，６；４０，４１）の平均直径上を回転子
（１）がたどる角孤の幅Ｃと、磁石（５，６；４０，４
１）の平均直径上で測定される固定子の隣接する２つの
極（９，１０）間の幅Ｓと、ギャップの一定長さＥとの
関係が、次式で表され、 Ｙａ＝Ｃ＋Ｓ＋２Ｅ’ （式中、Ｅ’はＥ／２〜Ｅ
である） （Ｃ＋２Ｅ’）／Ｅ＞６であり、Ｌ／Ｅ＞０．７５（ 式中、Ｌは磁石の半径方向長さを示
す）であり、それによって高いトルク／質量比と、回転
子（１）の角位置とは実質的に無関係なトルクとが得ら
れることを特徴とする単相電磁回転駆動装置。 - 【請求項２】 回転子（１）の２Ｎ個の磁石（５，６）
が、半径方向に磁化され且つ磁石（５，６）の平均直径
Ｄｍ上で測定された周方向幅Ｙａを有する円筒瓦状の磁
石（５，６）からなり、該磁石（５，６）が、８０°／
Ｎ〜１３０°／Ｎの角度領域にわたって伸びており、固
定子の部分が、磁石と協働し且つＵ字形の結合部分（１
１）によって結合された２Ｎ個の極性部分（９，１０）
を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の単相電
磁回転駆動装置。 - 【請求項３】 回転子（１）の２Ｎ個の磁石（４０，４
１）が、横断方向に磁化され且つ８０°／Ｎ〜１３０°
／Ｎの開きを有する円板扇形の磁石（４０，４１）から
なり、固定子の部分が、磁石と協働し且つＵ字形の結合
部分（１１）によって結合された２Ｎ個の極性部分
（９，１０）を含んでいることを特徴とする請求項１に
記載の単相電磁回転駆動装置。 - 【請求項４】 Ｕ字形の結合部分（１１）の中央断面が
回転子（１）の回転軸に垂直であることを特徴とする請
求項２又は３に記載の単相電磁回転駆動装置。 - 【請求項５】 Ｕ字形の結合部分（１１）の中央断面
が、回転子（１）の回転軸（３）を含む極性部分（９，
１０）の対称面に平行であることを特徴とする請求項２
又は３に記載の単相電磁回転駆動装置。 - 【請求項６】 固定子の部分が、それぞれが極性部分
（９，１０）の一方を包囲する２つのコイルを含み、該
極性部分（９，１０）が１つ又は２つの結合部分によっ
て結合されていることを特徴とする請求項１から５のい
ずれか一項に記載の単相電磁回転駆動装置。 - 【請求項７】 固定子（２）の極性部分（９，１０）
が、直径方向に対して反対側にあり且つそれぞれが励磁
コイルを担持している２つの結合部分（１１）によって
結合されていることを特徴とする請求項２から６のいず
れか一項に記載の単相電磁回転駆動装置。 - 【請求項８】 磁石（５，６；４０，４１）の平均直径
Ｄｍ上で測定される固定子の連続する２つの極（９，１
０）間の幅ＳがＥ／２〜Ｅ（Ｅは磁化方向で測定される
ギャップの長さを示す）であり、磁石（５，６；４０，
４１）の平均直径Ｄｍ上で測定される磁石の周方向幅Ｙ
ａが 【数１】 であり、２つの磁石（５，６；４０，４１）が１８０°
／Ｎよりも著しく小さい弧上に伸びていることを特徴と
する請求項１から７のいずれか一項に記載の単相電磁回
転駆動装置。 - 【請求項９】 磁石（５，６；４０，４１）の平均直径
Ｄｍ上で測定される固定子の極の幅Ｙｓが、 【数２】 （式中、Ｔは回転子（１）の隣接する２つの磁石（５，
６；４０，４１）間の遷移領域を示し、Ｅよりも小さ
い）に等しく、２つの磁石（５，６；４０，４１）が１
８０°／Ｎよりも著しく小さい弧上に伸びていることを
特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の単相
電磁回転駆動装置。 - 【請求項１０】 Ｌ／Ｅ比（Ｌは磁石（５，６；４０，
４１）の磁化方向で測定された長さを示す）が０．７５
よりも大きいことを特徴とする請求項１から９のいずれ
か一項に記載の単相電磁回転駆動装置。 - 【請求項１１】 磁界線に垂直な固定子の結合部分（１
１）の断面積が実質的に、Ｃ×Ｚに等しく、Ｃは磁石
（５，６；４０，４１）の平均直径上で測定された回転
子（１）の行程を示し、Ｚは移動及び磁化方向に垂直な
寸法に応じて測定された磁石（５，６；４０，４１）の
高さを示すことを特徴とする請求項１から１０のいずれ
か一項に記載の単相電磁回転駆動装置。 - 【請求項１２】 固定子の構造が２つの平行な鋼板束か
らなり、該鋼板束が垂直方向に組み立てられ、固定子の
極性部分（９，１０）を画定する第１の鋼板束が回転軸
（３）に対して垂直方向に配置された鋼板からなり、Ｕ
字形の結合部分（１１）を画定する第２の鋼板束が、固
定子の極（９，１０）の中央を通過し、回転子（１）の
回転軸（３）を含み且つ固定子の極を通過する固定子
（２）の対称面に平行な鋼板からなり、該鋼板が、鋼板
束の相対的な嵌合及び位置決定のための切断部を有する
ことを特徴とする請求項１から６、８及び９のいずれか
一項に記載の単相電磁回転駆動装置。 - 【請求項１３】 極性部分（９，１０）を画定する第１
の鋼板束が、駆動装置の中央面に対して対称な形状の２
群の極性鋼板（９，１０）からなり且つ２Ｎ個の飽和可
能狭窄部によって結合された極性鋼板に相当する単一鋼
板を各端部に備えていることを特徴とする請求項１２に
記載の単相電磁回転駆動装置。 - 【請求項１４】 ８０°／Ｎ〜１００°／Ｎの角行程を
有することを特徴とする請求項１から１３に記載の単相
電磁回転駆動装置。 - 【請求項１５】 ０．８＜Ｌ／Ｅ＜０．９であることを
特徴とする請求項１から１４に記載の単相電磁回転駆動
装置。 - 【請求項１６】 Ｌ／Ｅ比が０．８〜０．９であること
を特徴とする請求項１０又は１１に記載の単相電磁回転
駆動装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9202435A FR2688105B1 (fr) | 1992-02-28 | 1992-02-28 | Actionneur rotatif electromagnetique monophase de course entre 60 et 120 degres. |
| FR9202435 | 1992-02-28 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH066964A JPH066964A (ja) | 1994-01-14 |
| JP3250860B2 true JP3250860B2 (ja) | 2002-01-28 |
Family
ID=9427222
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03878093A Expired - Lifetime JP3250860B2 (ja) | 1992-02-28 | 1993-02-26 | ６０〜１２０°の行程を有する単相電磁回転駆動装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5334893A (ja) |
| EP (1) | EP0558362B1 (ja) |
| JP (1) | JP3250860B2 (ja) |
| DE (1) | DE69304223T2 (ja) |
| FR (1) | FR2688105B1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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