建物におけるシャッターまたは太陽光防護素子動作用電動機

专利摘要:
建物におけるシャッターまたは太陽光防護素子を動作させる電動機（１００）であって、少なくとも二つの相（１０；２０、３０；５０、６０）と、その二つの相の両方に共通する磁化ロータ（１６；４０；７０）とを有し、相のそれぞれはロータの軸方向におけるロータ部（４１、４２；７１、７２）と関連しており、かつ二つの巻き線（１４、１５）を有し、相のそれぞれは絶縁ヨークフレーム（１３）を有し、二つの巻き線がその絶縁ヨークフレーム上に形成され、その絶縁ヨークフレームは二つの巻き線を分離する中央部（１３１）を有し、その中央部（１３１）は相を貫通するロータ部を囲むことを可能とする第１の貫通凹部（１３４）を備える。
公开号:JP2011508587A
申请号:JP2010540200
申请日:2008-12-23
公开日:2011-03-10
发明作者:カバレック，ピエール−エマニュエル；ブルーノ，セルジュ
申请人:ソムフィ ソシエテ パ アクシオンス シンプリフィエ；
IPC主号:H02K1-14

专利说明:

[0001] 本発明は、建物におけるシャッターまたは太陽光防護素子を駆動するための低電力電子スイッチングを備えた同期電動機の分野に関する。]
背景技術

[0002] そのような電動機は、例えば、ベネシアンブラインドレールといった略矩形断面のボックスに組み込めるよう、小さな体積で高いトルクを提供することが求められる。これらの特定の大きさは、シャッターまたは太陽光防護素子を駆動するのに必要なパワーを得るために、モータの小さい断面について補償するモータ長を持つ、長いモータが製造されなければならないことを意味する。]
[0003] 織布業では、米国特許第6,105,630号または米国特許第6,237,213号に記載されているような、長い同期電動機を製造することが知られている。その中では、各相の巻き線のために非常に大きいスペースを備え、ロータは、第１相により、そして第２相により軸方向において覆われた長いシリンダである。同様の構成を、特開昭61-167360号公報においても見つけることができる。この構成は、各相がロータの一つの角度位置のみを覆うマグネットロータを備えたロータリーモータの通常の構成と非常に異なっている。上記の場合、ロータは二つの磁化されたセグメントを有する。第１の磁化セグメントは第１の相により覆われるシリンダ部に配置され、第２の磁化セグメントは第２の相により覆われるシリンダ部に配置される。その二つの磁化は直交している。また電動機が３相を有する場合、磁化は120°でオフセットされる。
これらのデバイスの一つの利点は、ロータの直径が非常に小さいことによる、慣性が非常に小さいことである。
しかし、それらの欠点は、米国特許第6,237,213号に示されているように、製造するのが難しく、本発明がターゲットとする用途に適さない、完全に偏心したロータを持つ。]
[0004] また、特開平9-247911号は、同一のロータに沿って複数の連続した相におけるモジュラー構造について述べている。この構造は、中心に合わせられる利点を持つ。しかし、この電動機は可変磁気抵抗モータであり、そのため、ステータの磁極がロータの直径に対して非常に小さいサイズとなる。この結果、ロータが無い場合に、例えば、同一の相に対する、それぞれを分離したヨークフレームで製造可能な二つの巻き線を別個に挿入することを可能とする、相内に非常に大きな利用可能な内部空間があるり、このようなことは小さな直径を持つ磁化モータの場合にはできないことである。]
[0005] 特開平9-247913号についても同じことが適用され、磁気回路の外側に広がる巻き線の欠点を持ち、そのため、電動機の体積が大きくなる。]
[0006] 磁化ロータ及び電気スイッチングを備えた電動機の製造により生じる他の問題は、相の巻き線における電流をスイッチするために、ロータの位置を正確に決定するセンサの位置である。]
[0007] センサが磁場に対して感度を持つならば、そのようなセンサを磁化ロータの直ぐ近くに持つことが論理的であるように思える。しかし、この構成は、センサが、電機子反作用、すなわち、巻き線により生じる磁場にも感度を持つことになる。この結果、センサの表示がロータの角度位置を反映しないものになってしまう。そのため、電気スイッチングを備えたマシーンには、例えば、特開昭60-121955号公報または仏国特許発明第2685355号に記載されているように、センサを磁気的にシールドすることが求められ、その結果マシーンが複雑になる。外部磁化ロータを備えた電動機について、米国特許第4,549,104号は、そのようなシールドについて記載している。また、米国特許第4,115,715号に記載されているように、ロータ磁束をセンサへ向けて集中させる分離した磁気回路を備えることも可能である。これらの解は全て複雑である。既知の他の解は、米国特許第6,105,630号のように、例えば、光学センサを用いることにより、マシーンの動作部の外側に、ロータ位置の検出機能を離して配置することである。これはモータ長をさらに長くし、その結果その体積が不利益となる。]
[0008] 本発明の目的は、これらの欠点を解決し、先行技術において知られている電動機を改良する電動機を提供することにある。特に、本発明による電動機は、与えられた体積に対して大きなパワーを得ることを可能とし、電動機の構造の中心に位置合わせされたロータを得ることを可能とし、かつ巻き線により生じる磁場に対してほとんど感度を持たないロータ位置センサを配置することを可能とする。]
[0009] 本発明の電動機は、請求項１により定義される。
また様々な実施形態は、従属請求項２〜１２により定義される。]
[0010] 添付の図面は、本発明による電動機の一つの実施形態を、例示として示す。]
図面の簡単な説明

[0011] 本発明による電動機の一つの相を示す斜視図である。
ロータの軸に直交する中央平面Ｐ１における断面において、電動機のロータ及び相を示す図である。
同一方向に向けられた二つの相を備えた電動機の第１の実施形態を示す図である。
二つの直交する方向に向けられた二つの相を備えた電動機の第２の実施形態を示す図である。]
実施例

[0012] 図１は、本発明による電動機の一つの相１０の部分図である。また相１０は、図２におけるロータの軸に直交する中央平面Ｐ１における断面においても示される。その相は、第１モジュール１１と第２モジュール１２との組み合わせにより形成される磁気回路を有する。この二つのＥ型モジュールのそれぞれは、三本のブランチ、すなわち、中央ブランチ（１１１、１２１）及び二つの側面ブランチ（１１２−１１３、１２２−１２３）を持つ。この二つのモジュールは、互いに対向して配置され、中央ブランチは互いの方へ向けられ、そしてそれぞれがステータ極を形成する。] 図１ 図２
[0013] 図２における見易さのため、第１モジュール１１とロータ１６は図示されていない。
またその相は、一部品タイプで変形しない、絶縁体からなるヨークフレーム１３を有する。「変形しない」という用語は、「肉眼で視認できる変形がないそれに巻き線が生成できるように製造される」ことを意味すると理解されたい。ヨークフレームは、第１巻き線１４及び第２巻き線１５を支持するものであり、第１巻き線１４及び第２巻き線１５の巻きは、中央平面に直交し、かつロータ１６の軸と平行な平均平面に位置する。同一相の二つの巻き線は、同一とすることが好ましく、同一の電流がその二つの巻き線を流れる。このことは、それらの巻き線が直列に接続されるか、または同一電源に並列に接続されることであると理解される。ロータを含む領域に強い磁気誘導を生じさせるのに十分な起磁力（アンペア回数）を持つために、巻き線の厚さ（またはその厚さの少なくとも平均）が、少なくともロータの直径と等しくなる。] 図２
[0014] ヨークフレーム１３は、中心部１３１と、第１側端ラミネーション１３２と、第２側端ラミネーション１３３とを有する。中心部及び各端ラミネーションは、各巻き線のコアとして働くヨークフレーム部（図示せず）によって接続されている。]
[0015] 中心部は、第１貫通凹部１３４を備える。第１貫通凹部１３４は、好ましくは円筒状であり、その相を通るロータの一部を収容できるようになっている。]
[0016] その略円筒部分に加えて、第１貫通凹部は、その第１貫通凹部の何れか一方の側に配置され、ロータ及びモジュールの中央ブランチ１１１、１２１と直交する第１相補部１３５及び第２相補部１３６を含むことが好ましい。]
[0017] 各相補部は多角形形状をしており、矩形とその矩形の長手サイズと等しい底辺を持つ台形との重ね合わせによって形成される。単一の三角形、台形、または多角形形状も適している。]
[0018] 図２はまた、ロータ１６の断面を示す。ロータは、非磁性チューブ１７を有する。非磁性チューブ１７はロータの剛性を確保する。各相の動作部分、すなわち、磁気回路のモジュールの中央ブランチと、特に中央平面において少なくとも対向している部分では、ロータは磁化材料１７、例えばネオジウム−鉄−ホウ素合金を有する。非磁性チューブはステンレスまたは真鍮からなる。誘導電流を制限するため、非磁性チューブに溝が形成されていてもよい。] 図２
[0019] 中央平面において、ヨークフレームは磁気センサ１９、例えば誘導巻き線またはホール効果センサを支持する。このセンサは、中央凹部の相補部の一つに滑り込ませることが好ましく、センサのサイズは相補部のサイズと合わせられることが好ましい。二つの異なるタイプの磁気センサを使用するために、相補部１３５と１３６は、異なる断面を有してもよい。]
[0020] センサ１９は、センサ面（この例では、中央平面に対して直交し、矩形の長手方向にて規定される）に対する法線の磁束成分に対して感度を持つ。一つのステータ極から他方のステータ極への磁場（点線で描かれた一本の磁力線により、図１の右側に示される）は、中央平面Ｐ１（及びセンサ面に直交する面）に対するこのデバイスの完全対称性により、この法線方向に対して両方向にセンサを通る。この結果、センサはステータにより生じる磁場には感度を持たなくなり、そのため、ロータにより生じた磁場のみを解釈する。そのため、この構造は、先行技術の仕組みを使用することなく、ロータの位置情報の検知を非常に簡単化することができる。なお、デバイスが完全な対称形をしているなら、センサの最適な位置を規定しているにもかかわらず、センサが中央平面に対してわずかにずれてもよいことは明らかである。] 図１
[0021] 図１は中央平面Ｐ１と、側面ブランチ１２３のみが見える第２のモジュール１２の中央平面の線（点線）を示す。中央平面の線は、第１側端ラミネーション１３２上に現れる。より正確には、相の中央平面Ｐ１は、巻き線を形成する巻きの平均面とロータの軸の両方に直交する。] 図１
[0022] ヨークフレーム１３は、矩形断面の第２の貫通凹部１３９を備える。この第２の貫通凹部１３９は、対応するモジュールの中央ブランチを収容するために使用される。]
[0023] 磁気回路モジュールは、それぞれ、単一部品（例えば、焼結強磁性体パウダーを用いて）として製造でき、あるいは、ラミネーションを組み立てることにより製造されてもよい。
図１は、単一部品の場合に相当する。] 図１
[0024] また電動機の一つの相に３個のエアギャップが存在する。中央エアギャップは各モジュールの中央ブランチを分離する。またＡＧ１及びＡＧ２で示された二つのエアギャップは、二つのモジュールの側面ブランチを分離する。エアギャップＡＧ１とＡＧ２の厚さは中央エアギャップの厚さよりも小さいので、エアギャップＡＧ１とＡＧ２の存在は電動機の性能を低下させない。]
[0025] またモジュールは、それぞれが中央平面Ｐ１の一方の側において'E'の字を形成するラミネーションを積層することによって製造されてもよい。ラミネーションが側面ブランチにおいて交互配置され、あるいは重ね合わされるように、ラミネーションの組み付け方向を交互に入れ替えることが好ましい。そのような重ね合わせは、ラミネーションの側面ブランチのそれぞれの長さが異なる、すなわち、ヨークフレームの半分を正確に覆うのに必要とされる長さよりも、あるものは長く、あるものは短いという事実に起因する。]
[0026] ラミネーションを重ね合わせることで、個々のエアギャップＡＧ１及びＡＧ２は同一の面に位置するラミネーション間にはあるものの、側面ブランチのエアギャップの全てが消失し、重ねあわせ領域により短絡される。
このため、まるで中央エアギャップのみが存在するかのように全てのことが起こる。]
[0027] 交互配置構成は、電動機の性能に対する寄与は小さい（上述したように、側面エアギャップの役割は無視できる）ものの、全体としてより良好な機械的結合を与え、寄生振動を減少させることができる。]
[0028] 図３は、二つの平行な相２０及び３０と、円筒状ロータ４０とを有する第１の電動機１００を示す。電動機１００全体は、図示されていない、平行６面体状（parallelpipedal）ケーシングに収容されており、そのケーシングは、特に磁気モジュールを保護するのに使用され、ベアリングを支持し、またはロータをガイドするベアリングを回転させる。図１のように、第２凹部を隠すモジュールは図示されていない。第１凹部内に図示されるロータ４０は、磁化を必要とするロータの領域を識別するために、その筺体から抽出されている。] 図１ 図３
[0029] 先行技術において述べたように、少なくとも一つの第１の磁化領域４１と少なくとも一つの第２の磁化領域４２とがあり、それぞれは一つの相部分に対応する。各相に対応する磁化領域は、ステータ極と対向するロータの部分に対応する。二つの相２０と３０とが一列に配置され、そのため二つの領域４１と４２の磁化方向Ｆ１とＦ２は互いに直交しなければならない。]
[0030] ヨークフレーム１３は、他のヨークフレームに取り付けるための手段を備える。これらの取付け手段は、例えば、図１に示された中央部１３１に形成された、ロータの軸と平行な孔１３７及び１３８を有する。図３は、貫通孔３３７及び３３８で表される、二つの相についての相互取付け手段も示す。図示されない、ネジとナットが、二つの相をともに保護するようこれらの孔に固定される。] 図１ 図３
[0031] 図４は、同様の、第２の電動機２００を示す。第２の電動機２００は、二つの交差相５０及び６０と円筒状ロータ７０とを有する。この場合、ロータの二つの磁化領域７１及び７２は、互いに平行な方向Ｆ３及びＦ４において磁化される。] 図４
[0032] それらの相についての相互取付け手段は、先のケースのものと異なる。保持ノッチ２０１と２０２が、それぞれの中央部を他方の相の側面フランジ及び／または相互スナップフィッテング手段２０３及び２０４にロックするのに用いられる。
そのようなスナップフィッティング手段は、図３のケースについて使用されてもよい。] 図３
[0033] 孔に強固にオーバーモールドされることを可能にする固定部材に二つの相を配置することによって、その二つの相を一列に配置すること（または交差配置すること）も可能である。]
[0034] ロータ４０及び７０の変形例では、磁化材料は、ロータのチューブ全体、または少なくとも相に挿入されるチューブの部分全体を占め、それは磁化領域において所望の方向Ｆ１−Ｆ２またはＦ３−Ｆ４を確立する磁化操作を簡単化する。]

权利要求:

請求項1
建物におけるシャッターまたは太陽光防護素子を動作させる電動機（１００）であって、少なくとも二つの相（１０；２０、３０；５０、６０）と、前記相の両方に共通する磁化ロータ（１６；４０；７０）とを有し、前記相のそれぞれは前記ロータの軸方向におけるロータ部（４１、４２；７１、７２）と関連しており、かつ二つの巻き線（１４、１５）を有し、前記相のそれぞれは絶縁ヨークフレーム（１３）を有し、前記二つの巻き線が該絶縁ヨークフレーム上に形成され、該絶縁ヨークフレームは前記二つの巻き線を分離する中央部（１３１）を有し、当該中央部（１３１）は前記相を貫通するロータ部を囲むことを可能とする第１の貫通凹部（１３４）を備える、電動機。
請求項2
前記相のそれぞれは、第１のモジュール（１１）と第２のモジュール（１２）とを有する磁気回路を有し、該第１のモジュールと該第２のモジュールは前記ヨークフレーム上で互いに対向して配置され、前記第１及び第２のモジュールのそれぞれは、３個のブランチを備えたＥ字型をしており、モジュールの中央ブランチはステータ極を形成し、かつ前記ロータの直径は前記中央ブランチの長さよりも短い、請求項１に記載の電動機。
請求項3
モジュールの各側面ブランチ（１１２、１１３；１２２、１２３）は、同一の前記巻き線を少なくとも部分的に覆い、前記中央ブランチ（１１１、１２１）は、前記ヨークフレームの第２の凹部（１３９）に固定され、前記第１の貫通凹部に対して直交し、前記巻き線を貫通する、請求項２に記載の電動機。
請求項4
前記第１及び第２のモジュールのそれぞれは、一部品であり、前記第１及び第２のモジュールが組み立てられると前記第１及び第２のモジュール間に３個のエアギャップがある、請求項２に記載の電動機。
請求項5
前記第１及び第２のモジュールのそれぞれは、交互配置されたラミネーションにより形成され、前記第１及び第２のモジュールが組み立てられると前記第１及び第２のモジュール間に単一のエアギャップがあり、前記ラミネーションは前記第１及び第２のモジュールの前記側面ブランチの重なる二つのエリアにおいて交互配置される、請求項２に記載の電動機。
請求項6
前記第２の凹部は略矩形の断面を持つ、請求項３に記載の電動機。
請求項7
前記相のそれぞれは、前記ロータによって作動可能な少なくとも一つの磁気センサ（１９）を有し、該磁気センサは前記巻き線を形成する巻きの平均面と前記ロータの軸の両方に直交する当該相の中央平面に配置される、請求項１に記載の電動機。
請求項8
前記第１の貫通凹部は、前記磁気センサを収容可能な多角形断面を持つ、請求項７に記載の電動機。
請求項9
前記ヨークフレームは、相互取付け手段（３３７、３３８）を有する、請求項１に記載の電動機。
請求項10
前記ロータは、少なくとも相によって囲まれる当該ロータの部分において磁化材料（１８）を収容する非磁性体円筒チューブ（１７）を有する、請求項１に記載の電動機。
請求項11
相の前記二つの巻き線の厚さの平均値は前記ロータの直径と少なくとも等しい、請求項１に記載の電動機。
請求項12
相の前記二つの巻き線は同一であり、かつ同一の電流が流れる、請求項１に記載の電動機。