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JPH065981B2 - モ−タ - Google Patents

モ−タ

Info

Publication number
JPH065981B2
JPH065981B2 JP14151284A JP14151284A JPH065981B2 JP H065981 B2 JPH065981 B2 JP H065981B2 JP 14151284 A JP14151284 A JP 14151284A JP 14151284 A JP14151284 A JP 14151284A JP H065981 B2 JPH065981 B2 JP H065981B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gear
motor
oscillating
fixed
output
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP14151284A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS6122752A (ja
Inventor
康男 上野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kokusai Gijutsu Kaihatsu Co Ltd
Original Assignee
Kokusai Gijutsu Kaihatsu Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kokusai Gijutsu Kaihatsu Co Ltd filed Critical Kokusai Gijutsu Kaihatsu Co Ltd
Priority to JP14151284A priority Critical patent/JPH065981B2/ja
Publication of JPS6122752A publication Critical patent/JPS6122752A/ja
Publication of JPH065981B2 publication Critical patent/JPH065981B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
    • H02K41/06Rolling motors, i.e. motors having the rotor axis parallel to the stator axis and following a circular path as the rotor rolls around the inside or outside of the stator ; Nutating motors, i.e. having the rotor axis parallel to the stator axis inclined with respect to the stator axis and performing a nutational movement as the rotor rolls on the stator
    • H02K41/065Nutating motors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
  • Linear Motors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電力を機械回転力に変換する為のモータに関す
るものであり、特に一つの電気パルス信号によつて極め
て微少な角度回転し、大きな回転力を発揮するモータに
関するものである。
従来各種産業部門におけるモータの用途は増々拡大しつ
つある。特に従来任意の速度で回転していれば良いとい
うのがモータに対する要望であつたが、最近は任意の角
度回転して停止するという事が重要な項目となつて来
た。もちろん停止状態でその位置を保つ必要があり、そ
の為にはいわゆるパルスモータが適当であり、この種の
モータの需要は急速に増加しつつある。又最小回転角度
は出来る丈微小なもの、トルクは大きなもの、パルス応
答性は速いものが望まれるのは当然なことである。現在
はモータ自体は構造的に限界に達しており、更に上記三
つの特性を向上させるのは困難であるとして、特殊な減
速歯車装置を用いたり電気回路上の工夫により性能の向
上を計つている。しかるに減速装置を用いると構造部品
が増加し、モータを含めた駆動部の体積,重量,価格が
増加する上、一般に減速装置のバツクラツシユによる回
転角度の誤差や振動を生ずることがある。又電気回路の
工夫では、最小回転角を小さくすることは出来るが、ト
ルクを増すことは出来ない。
以上のごとき状況の下で本発明は、出力歯車と固定歯車
の間で揺動回転する揺動歯車の揺動運動を複数の電磁石
で行なうごとき構造により上記欠点を排し、従来のモー
タの約1/100程度の微小回転角度での運動・停止が可能
であり、又10倍以上の回転力を発揮することの出来る極
めて高性能なモータを提供するものである。
以下図について、その構造を説明する。
第1図は本発明の一実施例の構造を示す側断面図であ
り、第2図はその正断面図である。
第1図、第2図において、ケース1に固定歯車2及び複
数個の磁極3−1〜3−6が固着され、各々の磁極3−
1〜3−6の外周にはコイル4−1〜4−6が嵌挿され
ている。又、ケース1の中心には軸受5を介して出力軸
6が回転自在に設けられており、該出力軸6には出力歯
車7が前記固定歯車と互いに歯面を対向するごとく取付
けられている。更に固定歯車2と出力歯車7との間には
第1の歯面8と第2の歯面9をその両面に有する揺動歯
車10が設けられている。揺動歯車10の中心部には穴11を
有し、該穴11に輪環状のボール溝12が揺動歯車10の中心
面上に設けられ、出力軸6にニードルローラー13を介し
て回転自在に嵌合する回転子14の球面外形部15には回転
軸と一定角度傾斜した輪環状のボール溝16が設けられ、
該ボール溝16と揺動歯車10の穴11に設けられたボール溝
12とは複数個のボール17を介して回転自在に嵌合してい
る。
又、揺動歯車10の一方の面は輪環状の平面部18を形成し
磁極3と対向しており、外形部19は球面状をなし、ケー
ス1の内面に近接している。尚ケース1、揺動歯車10及
び磁極3−1〜3−6は磁性材料で形成されている。又
固定歯車2と常に噛合つている揺動歯車10の第1の歯面
8及び第2の歯面9と常に噛合つている出力歯車7の歯
面は、全ての回転子14の球面外形部15の中心Oを中心と
する傘歯車を形成しており、各々の歯数はA,B,C,
Dと定められている。
次に第1図及び第2図に示す実施例について本発明の動
作を説明する。
今、磁極3−1は揺動歯車10の平面部18が最も近接した
状態となつている。この状態でとなりの磁極3−2に設
けられたコイル4−2に通電すると、磁極3−2と平面
部18の間に吸引力が生じる。そうすると回転子14が磁極
3−2の方向に60゜回転し、そのボール溝16の傾斜によ
り揺動歯車10の傾斜方向が同じく60゜変化して、平面部1
8と磁極3−2とが最も近接した状態で停止する。
この様にしてコイル4−3,4−4…4−6,4−1と
順次通電していくと、回転子14が一回転する間に揺動歯
車10はその傾斜方向が一回転することとなる。そうする
と、固定歯車2と噛合つている第1の歯面との間に各々
の歯数AとBの差だけの回転変位を生ずる。この時の回
転角θ1は、 となる。更に、同時に第2の歯面9(歯数C)と出力歯
車7(歯数D)との間にも揺動歯車10の揺動運動の結果
の回転変位が生ずる。その時の回転角θ2は出力歯車7
を規準にして考えれば、 となる。全体として考えた場合の回転角θはθ1とθ2
和であるから である。今、一例としてA=100,B=101,C=102,
D=101とした場合、 即ち回転子14が一回転すると、出力軸は逆方向に約1万
分の1回転することとなる。コイル4−1〜4−6の数
が6ケであるから出力軸を一回転させるに必要なパルス
数は約6万パルスとなり、従来のパルスモータが200〜4
00パルスであるのに比べて数百倍の値となる。このこと
は1パルスで得られる回転角度が従来のモータの数百分
の1の微小なものまで可能であることを意味する。しか
もこの微小角度は揺動歯車10の運動による機械的な減速
によるものであるので、もし機械効率が著しく悪くなけ
れば回転トルクは減速比に反比例して強くなるので従来
モータの数百倍となる可能性を持つている。実用状態で
種々の損失を含めた場合でも数10倍のトルクは充分に保
証することが出来る。更にこの場合、減速機構はケース
1の内部にモータの一部として内蔵されてしまつている
ので別途に減速機を用いる時と比べてスペース及び重量
の大巾な減少となり、本発明のモータを使用した場合装
置自体が大巾に小型化される可能性を持つている。又、
機構部分は全て剛性の高いものであり材料のたわみを利
用した構造は採用していないので回転角の精度は高く、
又振動を生ずる可能性もない。一方この様な大巾な減速
を必要としない場合には、回転子14の球面外形部15の中
心Oの位置を変えることにより、歯数AとB又はCとD
を同数とすることでその部分の減速比を1とし、全体の
減速比を数百分の1程度にすることも出来る。又、回転
子14に設けられたボール溝16は回転軸と一定角度傾
斜して設けられており、この傾斜により揺動歯車10は
常に一定角度傾斜して回転し、歯面8,9は夫々常に、
固定歯車2及び出力歯車7と噛み合っており、コイルの
通電を断ってもこの状態は保たれる。従って、通電を断
っても、出力軸6が空転することはなく、又、再通電し
た時に一旦はずれた歯車が衝突し動作不良及び破損する
ごとき問題も生じない。
第3図は本発明の他の一実施例の構造を示す側断面図で
あり、第4図はその正断面図である。第3図及び第4図
において回転子14−1及び14−2は互いに逆方向に傾い
たボール溝16−1、16−2を有した状態でパイプ20で結
合されている。固定歯車2−1、2−2、出力歯車7−
1、7−2、揺動歯車10−1、10−2は第1図、第2図
に示す実施例のものを左右対称に設けたものであり、磁
極3−1〜3−6は非磁性体のホルダー21を介してケー
ス1に固定されている。又、パイプ20の外周には60゜ご
とにS−N−S−N−O−Oと着磁されたマグネツトリ
ング22を有する。尚、Oは無着磁を示す。又、該マグネ
ツト22に近接して磁気感知素子23−1、23−2が180゜ご
とに配置され、間接的にケース1に固定されている。
第3図及び第4図に示す実施例において、その動作原理
は第1図及び第2図に示す実施例のものと大略同じであ
るが、第1図、第2図に示す実施例の場合には駆動パル
スの周波数が高く、回転子14の回転が高速になると揺動
歯車10の揺動運動による振動が発生するおそれがある。
これに対し第3図、第4図に示す実施例においては、揺
動歯車10−1と10−2が対称の運動をするので、前記振
動を完全に打消すことが出来る。又、回転子14−1及び
14−2はパイプ20で結合されているので回転力を互いに
半分づつ受け持つこととなり、歯車等各部に加わる応力
を半減させることが出来る上回転を滑らかにすることが
出来る効果を有する。又、パイプ20に設けたマグネツト
22と磁気検知素子23−1、23−2により回転子14−1、
14−2の回転位置を検知することが出来る。表はその検
知状態を示す。
このことにより回転子14−1、14−2がパルス駆動によ
り正しく回転しているか否か、即ちいわゆる脱調状態の
有無を検知することが出来る。このことは従来のパルス
モータにはない特徴であり、駆動装置全体の信頼性を大
巾に向上することが出来る。更に前記磁気検知素子22−
1、22−2の出力信号によつて各コイル4−1〜4−6
の通電回路を制御すれば、いわゆるブラシレスモータと
して一般のDCモータのごとき使用方法も可能になる。
この場合の駆動回路の一実施例を第5図に示す。
第5図において、24は電源、25はコイル制御回路、26は
正転、停止、逆転切換回路である。切換回路26を正転に
セツトしておけば、磁気検知素子23−1、23−2によつ
て検知した回転子14−1、14−2の位置より常に1つ先
のコイルに通電する様にコイル制御回路25に信号を送つ
てやれば、連続的に正方向に回転する。又、逆転にセツ
トしておけば1つ後のコイルに通電するごとくなり、連
続的に逆方向に回転する。又、停止にセツトしておけば
停止位置を強いトルクで保持することが出来るごときも
のである。
尚、第1図〜第5図までの説明において磁極3−1〜3
−6、コイル4−1〜4−6の数を6ケとしているが、
その数は3ケ以上であれば何個でも良い。又、歯数A,
B,C,Dも任意に選択して良い。又、マグネツト22及
び磁気検知素子23−1、23−2の着磁方法及び数につい
ても本実施例に限定するものではない。更に第1図、第
2図に示す実施例に第3図、第4図に示すマグネツト22
及び磁気検知素子23−1、23−2を設けることが出来る
こともいうまでもない。
以上の説明のごとく、本発明のモータは全く新規な駆動
原理に基づくものであり通電を断っても歯車の噛み合い
が外れることがないので、再通電時に動作不良及び破損
することもなく、その微少なステツプ回転角、強大な回
転トルク及び回転位置検知機能等、独自の極めて優れた
特徴を有するものであり、更に小型軽量であるので、産
業界における本発明の効果は極めて著しい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の構造を示す側断面図、第2
図はその正断面図、第3図は本発明の他の一実施例の構
造を示す側断面図、第4図はその正断面図、第5図は駆
動回路図である。 1……ケース、2……固定歯車、3……磁極、4……コ
イル、6……出力軸、7……出力歯車、10……揺動歯
車、22……マグネツト、23……磁気検知素子。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】出力軸と共に回転する出力歯車と、本体に
    固定された固定歯車を互いに歯面が対向するごとく設
    け、該両歯車の間に、両面に歯面を有する揺動歯車を、
    出力軸に対し常に一定角度傾斜した状態を維持せしめる
    溝を回転子を介して回転自在に設け、該揺動歯車の第1
    の歯面を固定歯車に噛み合わせ、第2の歯面を出力歯車
    に噛み合わせ、各々の歯車の歯面は傘歯車を形成せし
    め、更に揺動歯車の揺動方向を、複数個の電磁石の吸引
    力によって行わしめるごとくなしたことを特徴とするモ
    ータ。
JP14151284A 1984-07-10 1984-07-10 モ−タ Expired - Lifetime JPH065981B2 (ja)

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JP14151284A JPH065981B2 (ja) 1984-07-10 1984-07-10 モ−タ

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JPS6122752A JPS6122752A (ja) 1986-01-31
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