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埋込磁石型モータ、位置推定装置および位置推定方法 NEW

国内特許コード P210017514
整理番号 YNU18070
掲載日 2021年4月7日
出願番号 特願2019-088203
公開番号 特開2020-184834
出願日 令和元年5月8日(2019.5.8)
公開日 令和2年11月12日(2020.11.12)
発明者
  • 下野 誠通
  • 八田 禎之
  • 藤本 康孝
出願人
  • 国立大学法人横浜国立大学
発明の名称 埋込磁石型モータ、位置推定装置および位置推定方法 NEW
発明の概要 【課題】組立容易かつ高速回転可能な二自由度埋込磁石型モータ等を提供する。
【解決手段】二自由度埋込磁石型モータは、基準軸を中心とした第1螺旋方向に延びる第1導線を含む第1巻線体と、第1螺旋方向と交差する第2巻線体とを有する固定子と、固定子に対して、軸方向において相対的に移動可能かつ周方向において相対的に回動可能な可動子とを備える。可動子は、周方向において異なる磁極が交互に配置される第1磁石群と、第1磁石群の下流に配置され、周方向において異なる磁極が交互に配置される第2磁石群と、第1磁石群が埋設されるように第1磁石群を保持する第1磁石保持部と、第2磁石群が埋設されるように第2磁石群を保持する第2磁石保持部と、軸方向において第1磁石群及び第2磁石群の間に配置されると共に、第1磁石保持部及び第2磁石保持部より透磁率が低い磁束バリア部と、を有する。
【選択図】図5
従来技術、競合技術の概要 近年、直動および回転可能な二自由度モータが提案されている。例えば特許文献1に記載の電磁アクチュエータは、交差させた導線で生じる2つの起磁力の合力を駆動力として用いて駆動機構を構成する。この電磁アクチュエータは、交差させた導線に通電する電流の方向を調整することによって、2つの起磁力(ローレンツ力)の合力の方向を変更し、異なる駆動態様を独立して制御する。
産業上の利用分野 本発明は埋込磁石型モータ、位置推定装置および位置推定方法に関する。
特許請求の範囲 【請求項1】
基準軸を中心とした第1螺旋方向に延びる第1導線を含む第1巻線体と、前記第1螺旋方向と交差する方向であって前記基準軸を中心とした第2螺旋方向に延びる第2導線を含む第2巻線体と、を有する固定子と、
前記基準軸に直交する径方向において前記固定子の少なくとも一部と対向し、前記固定子に対して、前記基準軸に沿った軸方向において相対的に移動可能かつ前記基準軸を中心とした周方向において相対的に回動可能な可動子と、を備え、
前記可動子は、前記周方向において異なる磁極が交互に配置される第1磁石群と、
前記軸方向において前記第1磁石群の下流に配置され、前記周方向において異なる磁極が交互に配置される第2磁石群と、
前記第1磁石群が埋設されるように前記第1磁石群を保持し、空気より透磁率が高い第1磁石保持部と、
前記第2磁石群が埋設されるように前記第2磁石群を保持し、前記軸方向において隣り合う前記第1磁石群の磁極と前記第2磁石群の磁極とが異なるように配置され、空気より透磁率が高い第2磁石保持部と、
前記軸方向において前記第1磁石群及び前記第2磁石群の間に配置されると共に、前記第1磁石保持部及び前記第2磁石保持部より透磁率が低い磁束バリア部と、を有する、
埋込磁石型モータ。

【請求項2】
前記磁束バリア部は、円柱形状に形成されている、
請求項1に記載の埋込磁石型モータ。

【請求項3】
前記磁束バリア部は、前記軸方向において並んで配置される第1磁束バリア部及び第2磁束バリア部を有し、
前記可動子は、前記軸方向において前記第1磁束バリア部及び前記第2磁束バリア部の間に配置され前記第1磁束バリア部及び前記第2磁束バリア部より透磁率が高い中間部と、
前記第1磁石保持部及び前記中間部に連結し、前記径方向において前記第1巻線体及び前記第2巻線体の少なくとも一方との間に前記第1磁束バリア部を挟むように配置され、前記第1磁束バリア部より透磁率が高い第1磁束連結部と、
前記第2磁石保持部及び前記中間部に連結し、前記径方向において前記第1巻線体及び前記第2巻線体の少なくとも一方との間に前記第2磁束バリア部を挟むように配置され、前記第2磁束バリア部より透磁率が高い第2磁束連結部と、を有する、
請求項1又は2に記載の埋込磁石型モータ。

【請求項4】
前記中間部は、円柱形状に形成されている、
請求項3に記載の埋込磁石型モータ。

【請求項5】
前記第1磁束連結部及び前記第2磁束連結部の少なくともいずれか一方は、円柱形状に形成されている、
請求項3又は4に記載の埋込磁石型モータ。

【請求項6】
前記中間部と、前記第1磁束連結部及び前記第2磁束連結部の少なくとも一方とは、一体に形成されている、
請求項3乃至5のいずれか1項に記載の埋込磁石型モータ。

【請求項7】
前記可動子は、前記軸方向における前記第1磁石群の上流に配置されると共に、前記第1磁石保持部より透磁率が低い第3磁束バリア部と、
前記軸方向における前記第3磁束バリア部の上流に配置され、前記第3磁束バリア部よ
り透磁率が高い第3磁束ガイド部と、
前記第1磁石保持部及び前記第3磁束ガイド部に連結し、前記径方向において前記第1巻線体及び前記第2巻線体の少なくとも一方との間に前記第3磁束バリア部を挟むように配置され、前記第3磁束バリア部より透磁率が高い第3磁束連結部と、を有する、
請求項3乃至6のいずれか1項に記載の埋込磁石型モータ。

【請求項8】
前記第3磁束バリア部、前記第3磁束ガイド部及び前記第3磁束連結部の内少なくともいずれか一つは、円柱形状に形成されている、
請求項7に記載の埋込磁石型モータ。

【請求項9】
前記可動子は、前記軸方向における前記第2磁石群の下流に配置されると共に、前記第2磁石保持部より透磁率が低い第4磁束バリア部と、
前記軸方向における前記第4磁束バリア部の下流に配置され、前記第4磁束バリア部より透磁率が高い第4磁束ガイド部と、
前記第2磁石保持部及び前記第4磁束ガイド部に連結し、前記径方向において前記第1巻線体及び前記第2巻線体の少なくとも一方との間に前記第4磁束バリア部を挟むように配置され、前記第4磁束バリア部より透磁率が高い第4磁束連結部と、を有する、
請求項3乃至8のいずれか1項に記載の埋込磁石型モータ。

【請求項10】
前記第4磁束バリア部、前記第4磁束ガイド部及び前記第4磁束連結部の内少なくともいずれか一つは、円柱形状に形成されている、
請求項9に記載の埋込磁石型モータ。

【請求項11】
前記固定子は、前記第1巻線体又は前記第2巻線体を構成する導線が巻回され、前記軸方向において、前記第1巻線体を構成する導線同士が互いに連結されるとともに、前記第2巻線体を構成する導線同士が互いに連結される複数のヨーク単位を有する、
請求項1乃至10のいずれか1項に記載の埋込磁石型モータ。

【請求項12】
複数の前記ヨーク単位は、前記軸方向に投影した場合にそれぞれ同一の形状を有する、
請求項11に記載の埋込磁石型モータ。

【請求項13】
前記第1巻線体は、前記第1螺旋方向に沿って絶縁状態で並行して延びる複数の第1導線部材を有し、
前記第2導線は、前記第2螺旋方向に沿って絶縁状態で並行して延びる複数の第2導線部材を有する、
請求項11又は12に記載の埋込磁石型モータ。

【請求項14】
前記可動子は、前記径方向において前記固定子より内周側に配置される、
請求項1乃至13のいずれか1項に記載の埋込磁石型モータ。

【請求項15】
前記第1巻線体は、前記径方向において前記第2巻線体と前記可動子との間に配置されている、
請求項1乃至14のいずれか1項に記載の埋込磁石型モータ。

【請求項16】
前記第2巻線体は、前記軸方向において前記第1巻線体の下流に配置される、
請求項1乃至14のいずれか1項に記載の埋込磁石型モータ。

【請求項17】
前記第1巻線体および前記第2巻線体に対して駆動用の交流電圧よりも高い位置推定用周波数を有する位置推定信号を印加するドライバ回路と、
前記第1巻線体および前記第2巻線体に流れる電流から前記位置推定信号を検出するた
めのフィルタ回路と、
検出された前記位置推定信号の電流値を測定する電流計と、
前記電流値に基づいて、前記第1巻線体又は前記第2巻線体と前記可動子との相対的な位置関係を推定する演算回路と、をさらに備える
請求項1乃至16のいずれか一項に記載の埋込磁石型モータ。

【請求項18】
基準軸を中心とした第1螺旋方向に延びる第1導線を含む第1巻線体と、前記第1螺旋方向と交差し、前記基準軸を中心とした第2螺旋方向に延びる第2導線を含む第2巻線体
と、を有する固定子と、
前記固定子に対して、前記基準軸に沿った直線方向において相対的に移動可能かつ前記基準軸を中心とした周方向において相対的に回動可能な可動子と、を備える埋込磁石型モータの、前記固定子と前記可動子との相対的な位置関係を推定する位置推定装置であって、
前記第1巻線体および前記第2巻線体に対して駆動用の交流電流よりも高い位置推定用周波数を有する位置推定信号を印加するドライバ回路と、
前記第1巻線体および前記第2巻線体に流れる電流から前記位置推定信号を検出するためのフィルタ回路と、
検出された前記位置推定信号の電流値を測定する電流計と、
前記電流値に基づいて、前記第1巻線体又は前記第2巻線体と前記可動子との相対的な位置関係を推定する演算回路と、を備える
位置推定装置。

【請求項19】
基準軸を中心とした第1螺旋方向に延びる第1導線を含む第1巻線体と、前記第1螺旋方向と交差し、前記基準軸を中心とした第2螺旋方向に延びる第2導線を含む第2巻線体
と、を有する固定子と、
前記固定子に対して、前記基準軸に沿った直線方向において相対的に移動可能かつ前記基準軸を中心とした周方向において相対的に回動可能な可動子と、を備える埋込磁石型モータの、前記固定子と前記可動子との相対的な位置関係を推定する位置推定方法であって、
前記第1巻線体および前記第2巻線体に対して駆動用の交流電流よりも高い位置推定用周波数を有する位置推定用電圧を印加する印加ステップと、
前記第1巻線体および前記第2巻線体に流れる電流から前記位置推定用周波数の位置推定用電流を検出するためのフィルタリングステップと、
検出された前記位置推定用電流の電流値を測定する電流測定ステップと、
前記電流値に基づいて、前記第1巻線体又は前記第2巻線体と前記可動子との相対的な位置関係を推定する推定ステップと、を備える
位置推定方法。
画像

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thum_JPA 502184834_i_000002.jpg
出願権利状態 公開
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