JP2001204162A - 次同期リラクタンス電気機械 - Google Patents

次同期リラクタンス電気機械

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JP2001204162A
JP2001204162A JP2000008195A JP2000008195A JP2001204162A JP 2001204162 A JP2001204162 A JP 2001204162A JP 2000008195 A JP2000008195 A JP 2000008195A JP 2000008195 A JP2000008195 A JP 2000008195A JP 2001204162 A JP2001204162 A JP 2001204162A
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teeth
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Garcia Fernando
フエルナンド・ガルシア
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Inventio AG
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    • H—ELECTRICITY
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低い速度で高いトルクを与えるリラクタンス
電気機械を提供する。 【解決手段】 固定子１０は、回転子２０に向いて回転
する面に配置された縦方向の歯を有する、磁気的に分離
したまたは弱く結合した強磁性プレートのセクタのアセ
ンブリで構成されたコアを具備し、かつ巻線６を収容す
るための溝２を具備する。この巻線６は固定子１０の強
磁性材料の各セクタ１１を適正に分配する方法で取り囲
む複数のコイルを備え、巻線が通電されるたびに磁場を
生じる。また回転子２０を有し、これは固定子１０に向
けて回転する面に沿って均一に配置された縦方向の歯２
１を有する強磁性プレートのコアを具備し、前記歯２１
は数において固定子１０の歯１の数と相違する。機械は
さらに監視装置４を具備し、その結果最大トルクの達成
を可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、新しいリラクタン
ス電気機械に関し、詳細には回転またはリニア次同期リ
ラクタンス機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】当業者に知られているように、リラクタ
ンス電気機械の最も知られかつ最も使用される１つのタ
イプは、切替リラクタンスモータである。これは使用面
に限ると、トルクと速度の変動があり、電流を高い変化
速度にすることの困難さがある。この切替リラクタンス
モータの他の欠点は、特にハイパワーの機械に関して、
これらを制御し給電するために使用される回路が、きわ
めて複雑で高価になるという事実に関係する。上記の欠
点を解決する選択肢として、１９９５年１０月２４日に
公開の「リラクタンス電気機械」に関する特許出願ＰＩ
９４００８８０−９が提案された。これは回転子と固定
子で構成された電気機械を提供する。前記固定子は磁気
プレートで構成されたコアと、回転子に向かって突出す
る縦方向の歯を備えていた。前記固定子は、また多相巻
線を収容することができる複数の溝を備え、前記巻線が
固定子の磁気材料を均一に囲む複数のコイルで構成され
た。補足として、前記回転子が、固定子に向かって突出
する縦方向の歯を備える磁気プレートのコアによって形
成された。したがって、平衡多相電圧によって前記コイ
ルを作動させると、回転磁場が発生し、回転子と固定子
間に相対運動を生起する。
【０００３】しかし、そのような機械は、先行技術の欠
点を克服することができたが、特許出願ＰＩ９４００８
８０−９に述べられた電気機械は、低力率という特別の
欠点を有し、ある場合に、駆動系のコストを増大する可
能性があるという事実が残っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の一目的は、従
来の切替リラクタンス電気機械の代わりに使用されるこ
とが有利な、低い速度で高いトルクを与えるリラクタン
ス電気機械を提供することである。
【０００５】本発明の一目的は、トルクを増し速度を減
じる従来の機械的減速機械の代わりに使用されることが
コストと保守に関して有利な、低い速度で高いトルクを
与えるリラクタンス電気機械を提供することである。
【０００６】本発明の一目的は、複雑で高価なパワーお
よび制御回路の必要なしに、回転とトルクの広範な制御
が可能なリラクタンス電気機械を提供することである。
【０００７】本発明の別の目的は、構造的特徴のため
に、結果として生じるトルクと速度の変動を与えないリ
ラクタンス電気機械を提供することである。
【０００８】本発明の別の目的は、高力率の特性を有
し、上述の特許出願ＰＩ９４００８８０−９によるリラ
クタンス電気機械の改善を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の上記その他の目
的と利点は、回転子に対面する表面に配置された縦方向
の歯を有する、磁気的に分離したまたは弱く結合した強
磁性プレートの複数のセクタで構成されたコアを具備
し、かつ巻線を収容するための溝を具備した固定子を備
えた次同期リラクタンス電気機械によって達成される。
巻線は強磁性材料を取り囲む複数のコイルを備え、その
結果このように規定された巻線が通電されると磁場を生
じる。前記回転子は機械の必須の部分であり、また固定
子に向けて回転する面に沿って、均一に配置された縦方
向の歯を有する強磁性プレートで構成されたコアを具備
する。加えて、回転子の歯数が固定子の歯数と必然的に
相違する。
【００１０】機械は、さらに固定子と回転子の歯間の相
対位置を監視し識別するための装置を具備し、その結
果、回転子と固定子間の最大の透磁率の領域の識別を可
能にし、固定子コイルの適正な給電を可能にし、これに
よって可能な最大のトルクを得る。
【００１１】本発明は、特許出願ＰＩ９４００８８０−
９に記載された機械の構造的特性に類似の構造的特性を
有するが、基本的につぎの項目においてそれと相違す
る。
【００１２】一体の磁気プレートを使用する、文献ＰＩ
９４００８８０−９に記載の機械と反対に、固定子コア
は、磁気的に分離したまたは弱く結合したセクタで構成
される。
【００１３】コイルが、固定子と回転子の歯間の相対位
置を識別する装置によって制御され監視される電流を個
別に給電されるのに対して、文献ＰＩ９４００８８０−
９では、コイルが多相でありかつ平衡多相電圧によって
作動される。
【００１４】これらの相違により本発明の機械の主題
は、その動作中、機械が小電流を吸収することを意味す
る高力率をもつことができる。
【００１５】したがって、強磁性プレートで形成され、
一様に分配された複数の歯を具備する少なくとも１つの
回転子と、一様に配置された第２の複数の歯を前記回転
子に対面する表面に具備し、巻線を付加した少なくとも
１つの固定子とを備え、前記巻線が電流源より選択的に
給電されるタイプの次同期リラクタンス電気機械であっ
て、少なくとも１つの固定子が、磁気的に分離したまた
は弱く結合した強磁性プレートの一連のセクタで形成さ
れ、各セクタが少なくとも１つの巻線を備え、各セクタ
の少なくとも１つの巻線が監視装置によって制御される
パワーを有し、固定子の歯の数が回転子の歯の数と相違
する次同期リラクタンス電気機械を提供することが本発
明の目的である。
【００１６】本発明の範囲は、例示目的で示すだけで、
本発明の範囲を限定するものではない添付の図面を参照
しながら、以下の説明に照らせば最もよく理解されよ
う。
【００１７】
【発明の実施の形態】上記の図によれば、本発明のリラ
クタンス電気機械は、回転子２０に向いて回転する表面
に配置された縦方向の歯１を有する、磁気的に分離しま
たは弱く結合した強磁性プレートセクタ１１で構成され
るコアを備え、１つまたは複数の巻線６を収容するため
の溝２を備える固定子１０によって概念的に規定され
る。
【００１８】これらの巻線６は、固定子１０の磁気材料
を囲む複数のコイルで構成され、これによりこの巻線が
通電されるとき常に磁場を発生する。
【００１９】次同期リラクタンス電気機械の必須の部分
が、前記回転子２０であり、回転子は今度は固定子１０
に向いて回転する面に沿って一様に配置された縦方向の
歯２１を有する強磁性プレートのコアを備え、前記歯２
１は固定子１０の歯１の数と相違する数である。より具
体的には、図１、図２ａは次同期回転モータを示し、モ
ータのシェルが固定子１０を固定して収容し、固定子内
に軸５に支持された回転子２０が配置される。
【００２０】図示のように、固定子１０は、磁気的に分
離したまたは弱く結合した複数のセクタ１１によって形
成され、かつ強磁性プレートで形成され、回転子２０に
向く面は複数の歯１を備える。加えて、前記固定子は、
巻線６を配置する一連の溝２を備える。
【００２１】強磁性プレートで形成される回転子２０
は、補足するように、固定子１０に向く表面に複数の歯
２１を備え、回転子２０の歯２１の数は固定子１０の歯
１の数と相違する。
【００２２】図３、図４ａは、固定子１０が内側であり
軸５によって支持され、それに対して回転子２０がモー
タシェル３に取り付けられるという点でのみ相違する、
上記のものに類似のモータを図示する。
【００２３】図５、図６は、固定子１０と回転子２０が
それぞれの歯１と２１によって互いに向き合うリニアモ
ータをきわめて概略的に図示する。本発明による固定子
１０は、分離したまたは弱く結合したセクタで形成さ
れ、巻線６が各セクタ内に収容される。
【００２４】つぎに図７、図８も、回転子２０がモータ
軸５に取り付けられ、それぞれの歯２１と１によって固
定子１０に対面する、次同期ディスクモータを概略的に
図示する。この場合固定子１０は、２つのセクタ１１の
み図示されているが、複数の分離したセクタ１１で形成
され、それぞれ巻線６を収容する溝を備える。前記巻線
は、固定子１０の各セクタ１１内、とくに各溝２の内側
に保持される。
【００２５】最後に、図９は本発明の特徴に従って製作
された、２つの固定子１０、１０’および２つの巻線
６、６’の次同期リラクタンスモータを示す。
【００２６】より詳しくは、前記モータは、シェル３に
取り付けられた第１の外部固定子１０で構成され、シェ
ル３は知られた方法で軸５に取り付けられた回転子２０
をとり囲む。前記固定子１０は一連の内部の歯１を備
え、歯１は回転子２０の一連の外部歯２１に対面する。
前記回転子２０はその内部に一連の第２の歯２１’を備
え、これは第２の固定子１０’の一連の歯１’に対面す
る。この場合、固定子１０、１０’は固定され、各巻線
６、６’が協働するとき、ある角度位置で協働する各セ
クタ１１、１１’を有する。
【００２７】機械は、図１０に示すように、回転子２０
の歯と固定子１０の歯の相対的な識別のための監視装置
４をさらに備える。この装置の知られたタイプのもの、
例えばレゾルバまたはエンコーダとすることができ、固
定子１０の歯１と回転子２０の歯２１との間の相対位置
を決定することができる。
【００２８】代替として、この監視装置４を、例えば固
定子に適正に取り付けられた、ホール効果に基づく位置
検出器で構成することができる。
【００２９】現特許請求の範囲に記載している本発明の
概念のよりよい理解のため、次同期リラクタンス電気機
械の動作について、図５に示した次同期リニアモータを
参照してより詳細な方法で説明する。
【００３０】回転子２０の歯２１と固定子１０の歯１の
相対位置の識別のための監視装置４によって、図１１ａ
（一直線になった歯１ａと２１ａ）に示された条件が特
定され、そしてコイル６ａと６ｂが通電され、すなわち
磁場が最高の透磁率の領域から磁気角９０§に常に保持
され、これによって、これらが図１１ｂに示す平衡位置
に到達するまで回転子２０の歯２１の変位を生じさせ
る。固定子歯１ｅが回転子歯２１ｅと一直線の状態で見
られるこの条件で、コイル６ａが通電されなくなり、つ
ぎのコイル６ｃがコイル６ｂと共に通電され、これによ
って図１１ｃに示す位置に向けて回転子歯２１の新しい
変位を生ずる。同じシーケンスで、コイル６ｂが通電さ
れなくなり、コイル６ｃと６ｄが通電され、これによっ
て歯１ｌが歯２１ｌと一直線に見られ、図１１ｄに示さ
れる位置に向けて回転子２０の変位を得る等々。
【００３１】したがって、制御された方法でコイルを通
電するおよび通電しない動作を連続して繰り返すことに
よって、回転子２０の制御された移動が得られる。
【００３２】図１１ａに示すように、固定子１０の巻線
６ａと６ｂが通電されるとき、固定子１０と回転子２０
の間の最も高い透磁率の領域が、磁場と一直線にとどま
ろうとする傾向となり、磁場が最も高い透磁率の前記領
域を引き寄せ、これによって回転子２０と固定子１０間
の相対変位を生ずる。
【００３３】巻線が連続して通電されおよび通電されな
いと、回転子２０と固定子１０間の連続動作が行われ、
その結果、磁場の変位の電気角３６０を完了すると、回
転子２０が固定子１０の２つの歯だけ通過したことにな
る。
【００３４】磁場が反対方向に９０§位相ずれしている
場合、４つの四半分の動作を得ることができ、すなわち
加速またはブレーキトルクが、機械方向の回転（時計方
向または反時計方向）の両方で得ることができる。
【００３５】回転子２０の歯２１の数と固定子１０の歯
１の数の適正な組み合わせは、トルクの実現と次同期リ
ラクタンス電気機械の同期速度の決定を可能にする。既
に述べたように、回転子２０の歯の数は、固定子１０の
歯１の数と相違すべきである。例として、図１に示した
実際的な構成は、１４４歯の固定子と１４６歯の回転子
を示す。
【００３６】回転子２０の速度は、前記回転子２０の歯
の数に応じて、また電源（図示せず）のトリガ周波数に
応じて、すなわちより特定の方法では、回転子２０の速
度が、電源のトリガ速度に正比例し回転子２０の歯２１
の数に逆比例する。したがって、回転子２０の歯２１の
数の適正な選択により、周波数を切り換える電源の変化
で任意の回転または速度をさらに達成して、ゼロから定
格値まで任意の定格回転または速度を得ることが容易で
あると結論できる。
【００３７】次同期電気機械用のいくつかの構成上のモ
デルを記載し図示したが、本発明の概念が、任意のタイ
プの構成に応用でき、また固定子１０の巻線６用の任意
のタイプの電源に使用できることを強調しなければなら
ない。
【００３８】特に、前記電源（図示せず）は、その特徴
として監視装置４によって直接または間接に制御される
可能性を持つべきであり、これにより固定子１０と回転
子２０間の相対位置に従って、セクタ１１の巻線６に給
電する。好ましい上記のタイプに加えて、監視装置４に
関して、固定子１０と回転子２０間の相対位置を正確に
決定することができる任意の装置を使用でき、また監視
装置は巻線６用電源を直接またはインタフェースを介し
て制御できる。
【００３９】他方、巻線６用に採る内部位置を例えば固
定子１０の歯１の周りに１つまたは複数の巻線６を配置
することなどで修正することもできる。別の代替は、各
セクタ１１の周りに巻線６を配置しており、これにより
各前記セクタ１１を完全に取り囲む。加えて、各セクタ
は、各電源によって別々に給電される１よりも多い巻線
を備えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】固定子が回転子の外部にある、固定子に１つの
巻線を有する次同期電気機械用に規定された本発明の概
念によって製造した次同期リラクタンス回転モータの部
分断面の斜視図である。
【図２ａ】図１に示されるモータの断面図である。
【図２ｂ】図２ａのモータの断面の拡大詳細図である。
【図２ｃ】図２ｂに類似しているが、回転子が固定子歯
のピッチの１／６変位した図である。
【図３】図１に示されるものに等しいが、回転子の内側
に固定子をもつ、次同期リラクタンス回転モータの部分
断面の斜視図である。
【図４ａ】図３に示されるモータの断面図である。
【図４ｂ】図４ａのモータの断面の拡大詳細図である。
【図５】次同期リラクタンス電気機械用に規定された本
発明の概念によって製造した次同期リラクタンスリニア
モータの概略的斜視図である。
【図６】図５に示されるモータの縦断面図である。
【図７】次同期リラクタンス電気機械用に規定された本
発明の概念によって製造した次同期リラクタンスディス
クモータの斜視図である。
【図８】図７のモータの断面図である。
【図９】次同期電気機械用に規定された本発明の概念に
よって製造した、２つの固定子と２つ（内および外）の
次同期リラクタンス巻線を有するモータの部分断面斜視
図である。
【図１０】回転子と固定子の歯間の相対位置を監視し特
定するための装置に結合された上図のモータのいずれか
の軸端の正面図である。
【図１１ａ】図５に示すタイプのリニアモータの移動を
概略的に示す図である。
【図１１ｂ】図５に示すタイプのリニアモータの移動を
概略的に示す図である。
【図１１ｃ】図５に示すタイプのリニアモータの移動を
概略的に示す図である。
【図１１ｄ】図５に示すタイプのリニアモータの移動を
概略的に示す図である。
【符号の説明】 １、１’、２１、２１’ 歯 １ｅ 固定子歯 ２ 溝 ３ モータシェル ４ 監視装置 ５ 軸 ６、６’ 巻線 ６ａ、６ｂ、６ｃ コイル １０、１０’ 固定子 １１ セクタ ２０ 回転子 ２１ｅ 回転子歯
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フエルナンド・ガルシア ブラジル国、05717−230・サン・パウロ− エシ・ペー、ルア・フアビオ・ロペス・ド ス・サントス・ルス、60、アパルタメン ト・113 Ｆターム(参考） 5H019 AA04 BB01 BB05 CC03 DD01 EE04 5H619 AA13 BB01 BB06 BB13 BB24 PP01 PP02 PP05 5H641 BB06 GG02 GG04 GG08 GG26 GG28 HH08 HH10 HH15 JA07

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 強磁性プレートで形成され、一様に分配
    された複数の歯２１を具備する少なくとも１つの回転子
    ２０と、一様に分配された第２の複数の歯１を具備し巻
    線６を付加した少なくとも１つの固定子１０とを備え、
    前記巻線６が電流源より選択的に給電されるタイプの次
    同期リラクタンス電気機械であって、少なくとも１つの
    固定子１０が、磁気的に分離したまたは弱く分離した強
    磁性プレートの一連のセクタ１１で形成され、各セクタ
    １１が少なくとも１つの巻線６を備え、各セクタ１１の
    少なくとも１つの巻線６が、監視装置４によって制御さ
    れるパワーを有し、固定子１０の歯１の数が回転子２０
    の歯２１の数と相違することを特徴とする次同期リラク
    タンス電気機械。
  2. 【請求項２】 各巻線６が、固定子１０のセクタ１１の
    溝２中に優先的に配置されることを特徴とする請求項１
    に記載の機械。
  3. 【請求項３】 巻線６用の電流源が、固定子１０の歯１
    と回転子２０の歯２１との間の相対位置を監視する装置
    ４によって制御され、前記監視装置４がホール型検出器
    であることを特徴とする請求項１に記載の機械。
  4. 【請求項４】 前記監視装置がエンコーダまたはレゾル
    バであることを特徴とする請求項３に記載の機械。
  5. 【請求項５】 次同期リラクタンス回転モータであるこ
    とを特徴とする請求項１に記載の機械。
  6. 【請求項６】 次同期リラクタンスリニアモータである
    ことを特徴とする請求項１に記載の機械。
  7. 【請求項７】 次同期リラクタンスディスクモータであ
    ることを特徴とする請求項１に記載の機械。
  8. 【請求項８】 ２つ以上の固定子１０、１０’と２つ以
    上の次同期リラクタンス巻線６とを備えるモータである
    ことを特徴とする請求項１に記載の機械。
JP2000008195A 1998-10-16 2000-01-17 次同期リラクタンス電気機械 Pending JP2001204162A (ja)

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DE69917557T DE69917557T2 (de) 1998-10-16 1999-10-06 Untersynchrone elektrische Reluktanzmaschine
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