(57)【要約】【課題】駆動軸などの出力変換機構を持たず、低速から高速までの運転が可能で、かつ高トルクが得られる公転式アクチュエータを提供する。【解決手段】自転を拘束された可動子部材５が、固定子３の回転磁界により、所定の公転半径で公転運動することによって駆動する公転式アクチュエータにおいて、可動子部材５の公転半径の円周上に、複数の永久磁石5aを環状に配置して磁気回路を形成し、可動子部材５と隙間を隔てて対向する位置に、円板状の保持部材２を設け、保持部材２の永久磁石5aに相対向する同心円上に、円柱状の鉄心3aに巻線3bを巻回した複数の固定子３を配置して環状の磁気回路を形成し、鉄心3aの配列半径を可動子部材５の公転半径以上とし、各巻線3bへの通電を順次切替えて、公転軌道面に対して垂直方向に形成された回転磁界にて生じる磁束により、可動子部材を所定の偏心軸を中心として偏心公転運動させる。【選択図】  図１
2004194469.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自転を拘束された可動子部材が、固定子の回転磁界により、所定の公転半径で公転運動することによって駆動する公転式アクチュエータにおいて、
前記可動子部材の前記公転半径の円周上に、複数の永久磁石を環状に配置して磁気回路を形成し、前記可動子部材と隙間を隔てて対向する位置に、少なくとも１枚の円板状の保持部材を設け、同保持部材の前記永久磁石に相対向する同心円上に、円柱状の鉄心に巻線を巻回した複数の固定子を配置して環状の磁気回路を形成し、
前記鉄心の配列半径を前記可動子部材の公転半径以上とし、前記固定子の前記各巻線への通電を順次切替えて、公転軌道面に対して垂直方向に形成された回転磁界にて生じる磁束により、前記可動子部材を所定の偏心軸を中心として偏心公転運動させてなることを特徴とする公転式アクチュエータ。
【請求項２】
前記可動子部材の自転拘束が、同前記可動子部材の磁気回路の中心部にピンを立設し、前記保持部材の前記ピンに対向する位置に環状のピン溝を設け、同ピン溝に前記ピンを嵌入してなる自転拘束からなることを特徴とする請求項１記載の公転式アクチュエータ。
【請求項３】
前記可動子部材に渦巻き状の羽を有する旋回スクロールを結合させ、前記旋回スクロールと固定スクロールとを渦巻き部にて互いに組み合わせて、前記旋回スクロールを前記偏心軸の周りに一定の半径で公転させることにより、前記両スクロールの組み合わせにより形成される密閉空間を渦巻き部の外側から中心側へと移動させて前記密閉空間の容積を逐次縮小させて圧縮するスクロール型圧縮機を構成することを特徴とする請求項１または２記載の公転式アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スクロール圧縮機などに用いられる公転式アクチュエータに係り、詳しくは、アキシャルギャップ型電動機を用いた磁気回路の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、公転運動を出力として得るためには、ステッピングモータやＤＣモータ等の自転運動を出力変換機構により公転運動へと変換するのが一般的であった。一方、可動部を直接、偏心公転運動させる可変ギャップ型モータ、または可変リラクタンス型モータ等が知られている（例えば、特許文献１および、特許文献２参照。）。
これらは、主磁束と同じ方向に発生する電磁力を利用しているために、低速高トルク回転が得られるという特徴を有している。
【０００３】
ところで、空調用のスクロール圧縮機などに使用する場合、駆動軸などの出力変換機構を持たず、低速から高速までの運転が可能で、かつ高トルクが得られる公転式アクチュエータが望まれていた。
【０００４】
しかしながら、上記のステッピングモータやＤＣモータ等の自転運動を出力変換機構により公転運動へと変換する方法では出力変換機構部での摩擦の発生による効率の低下や、装置の小型化が難しいという問題を生じていた。一方、上記の可変ギャップ型モータ、または可変リラクタンス型モータ等では、従来のＤＣモータ等と比較するとギャップ長が大きいために磁束の漏れが多く、ギャップ変動も大きいことから高速回転が困難であるという問題を有していた。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−２０５５１５号公報（第２−５頁、第１−２図）
【特許文献２】
特開平１１−２７５８５１号公報（第３−６頁、第１−２図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題点に鑑みなされたもので、駆動軸などの出力変換機構を持たず、低速から高速までの運転が可能で、かつ高トルクが得られる公転式アクチュエータを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の課題を解決するためなされたもので、自転を拘束された可動子部材が、固定子の回転磁界により、所定の公転半径で公転運動することによって駆動する公転式アクチュエータにおいて、
前記可動子部材の前記公転半径の円周上に、複数の永久磁石を環状に配置して磁気回路を形成し、前記可動子部材と隙間を隔てて対向する位置に、少なくとも１枚の円板状の保持部材を設け、同保持部材の前記永久磁石に相対向する同心円上に、円柱状の鉄心に巻線を巻回した複数の固定子を配置して環状の磁気回路を形成し、
前記鉄心の配列半径を前記可動子部材の公転半径以上とし、前記固定子の前記各巻線への通電を順次切替えて、公転軌道面に対して垂直方向に形成された回転磁界にて生じる磁束により、前記可動子部材を所定の偏心軸を中心として偏心公転運動させてなる構成となっている。
【０００８】
また、前記可動子部材の自転拘束が、同可動子部材の磁気回路の中心部にピンを立設し、前記保持部材の前記ピンに対向する位置に環状のピン溝を設け、同ピン溝に前記ピンを嵌入してなる自転拘束からなる構成となっている。
【０００９】
また、前記可動子部材に渦巻き状の羽を有する旋回スクロールを結合させ、前記旋回スクロールと固定スクロールとを渦巻き部にて互いに組み合わせて、前記旋回スクロールを前記偏心軸の周りに一定の半径で公転させることにより、前記両スクロールの組み合わせにより形成される密閉空間を渦巻き部の外側から中心側へと移動させて前記密閉空間の容積を逐次縮小させて圧縮するスクロール型圧縮機を構成している。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例について添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の公転式アクチュエータの実施例を示す図で、（Ａ）は公転式アクチュエータの断面図、（Ｂ）は可動子部材を保持部材方向から見た正面の断面図、（Ｃ）は固定子を可動子部材方向から見た正面の断面図である。
図１において、公転式アクチュエータは、ブラケット１の内面に保持された円板状の保持部材２と、同保持部材２に少なくとも一端が固定された固定子３と、自転が拘束されて所定の公転半径で公転運動する可動子部材５とで主に構成されている。
【００１１】
前記固定子３は、前記可動子部材５の前記公転半径の円周上に、複数の孔２ａを穿設した環状の保持部材２を、前記複数の孔２ａの位置が合致するように相対向して配設し、円柱状の鉄心３ａに巻線３ｂを巻回した複数の固定子３の両端を、対応する前記孔２ａに嵌着することにより前記保持部材２の間に、複数の固定子列を形成して環状の磁気回路3cを構成している。
尚、鉄心３ａは、少なくとも１枚の前記保持部材２に一端を嵌合して固定してもよい。
【００１２】
また、前記可動子部材５は、同可動子部材５の背面の前記鉄心３ａの端部と所定の隙間を隔てて対向する位置に、複数の永久磁石５ａを９０°毎にＮ極とＳ極を配置して、環状の磁気回路５ｂを構成している。そして、前記固定子３の各巻線３ｂの通電を制御し、前記各鉄心３ａへの通電を順次切換えることで回転磁界を発生させ、その磁束（図１Ａに示す実線矢印Ｇ１）により、（前記可動子部材５を公転軌跡上（図１Ｂに示す破線５ｃ）を回転して、前記可動子部材５を自転を拘束して公転運動させている。
【００１３】
図２は本発明における固定子の鉄心３ａの配列半径と、可動子部材の公転半径との関係を示したもので、（Ａ）は４極の場合で、（Ｂ）は６極の場合である。前記鉄心３ａの配列半径Ｒを可動子部材の公転半径ｒ以上とすることにより、本公転式アクチュエータを後述するスクロール型圧縮機に用いた場合、旋回スクロールと固定スクロールとを渦巻ラップを互いに組み合わせたとき、ラップ間の隙間を小さくでき、ガス漏れの少ない効率よいスクロール型圧縮機となる。
【００１４】
上記構成において、前記永久磁石５ａは、可動子部材５の公転軌道面上に配置され、前記固定子３とにより、アキシャルギャップ型電動機を構成し、前記固定子３の前記各鉄心３ａへの通電を順次切替えて、前記公転軌道面に対して垂直方向に形成された回転磁界にて生じた磁束Ｇ１により、前記可動子部材５を所定の偏心軸を中心として偏心公転運動させてなる構成となっている。
【００１５】
また、図１に示すように、前記可動子部材５の自転拘束が、前記可動子部材５の磁気回路の中心部にピン８を立設し、前記保持部材２の前記ピン８に対向する位置に環状のピン溝8aを設け、同ピン溝8aに前記ピン８を嵌入してなる自転拘束機構により構成とすることにより、従来のオルダムリングより、構造が簡単でコスト的に有利となる。
【００１６】
図３は本発明による公転式アクチュエータをスクロール圧縮機に使用した場合の側断面図である。
前記可動子部材５に渦巻き状の羽を有する旋回スクロール６を結合させ、前記旋回スクロール６と固定スクロール７とを渦巻き部にて互いに組み合わせて、前記旋回スクロール６を前記偏心軸の周りに一定の半径で公転させることにより、前記両スクロール６、７の組み合わせにより形成される密閉空間を渦巻き部の外側から中心側へと移動させて前記密閉空間の容積を逐次縮小させて圧縮するスクロール型圧縮機を構成している。
【００１７】
以上に説明したように、  前記可動子部材５の前記公転半径の円周上に、複数の永久磁石５ａを環状に配置して磁気回路を形成し、前記可動子部材５と隙間を隔てて対向する位置に、少なくとも１枚の円板状の保持部材２を設け、同保持部材２の前記永久磁石５ａに相対向する同心円上に、円柱状の鉄心３ａに巻線３ｂを巻回した複数の固定子３を配置して環状の磁気回路を形成し、前記鉄心３ａの配列半径を前記可動子部材５の公転半径以上とし、前記各巻線３ｂへの通電を順次切替えて、公転軌道面に対して垂直方向に形成された回転磁界にて生じる磁束Ｇ１により、前記可動子部材５を所定の偏心軸を中心として偏心公転運動させてなる構成とすることにより、駆動軸などの出力変換機構を持たず、低速から高速までの運転が可能で、かつ高トルクが得られる公転式アクチュエータとなる。
【００１８】
【発明の効果】
以上のように本発明においては、アキシャルギャップ型電動機を構成して固定子の各鉄心への通電を順次切替えることにより、公転軌道面に対して垂直方向に形成された回転磁界により発生した磁束により、可動子部材を所定の偏心軸を中心として偏心公転運動させてなる構成とすることにより、駆動軸などの出力変換機構を持たず、低速から高速までの運転が可能で、かつ高トルクが得られる公転式アクチュエータとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は本発明における公転式アクチュエータの側断面図、（Ｂ）は可動子部材の裏面図、（Ｃ）は固定子の上面図である。
【図２】本発明の固定子鉄心の配列半径と、可動子部材の公転半径との関係を示した説明図で、（Ａ）は４極の場合で、（Ｂ）は６極の場合である。
【図３】本発明による公転式アクチュエータをスクロール圧縮機に使用した場合の側断面図である。
【符号の説明】
１  ブラケット
２  保持部材
３  固定子
3a  鉄心
3b  巻線
４  自転拘束機構
５  可動子部材
６  旋回スクロール
７  固定スクロール
８  ピン
8a  ピン溝
G1  磁束
【図１】
2004194469.tif 000003
【図２】
2004194469.tif 000004
【図３】
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