JP2002010600A - ロータリ式電動機器 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 信頼性があり、比較的高パワーで、製造コス
トが低い、ロータリ式電動機器を提供する。 【解決手段】 本発明は、磁極片の間に配置された永久
磁石を有する磁束集中式ロータ（２００）と、歯部に巻
線を有するステータ（１００）とを備えたロータリ式電
気機器に関する。
トが低い、ロータリ式電動機器を提供する。 【解決手段】 本発明は、磁極片の間に配置された永久
磁石を有する磁束集中式ロータ（２００）と、歯部に巻
線を有するステータ（１００）とを備えたロータリ式電
気機器に関する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ロータリ式電動機
器に関し、特に永久磁石ロータを含む同期モータに関す
る。
器に関し、特に永久磁石ロータを含む同期モータに関す
る。
【０００２】
【発明の背景】米国特許第４，３０２，６９３号と第
４，３３９，８７４号には、ステータの性質を条件とし
て指定しない、磁束集中型ロータが記載されている。こ
れらのロータにおいて、磁石は楔形状をしており、ロー
タのシャフトに溶接される磁極片の間に配置されてい
る。その結果、ロータの製造は比較的複雑である。ま
た、高速で回転するロータの場合、磁石は磁極片にせん
断力を生じ、それらの保持状態が弱い場合、分離し始め
ることがある。それらのロータは、非常に古く、出願人
が知る限り、顕著な商業的発展を得たものでない。
４，３３９，８７４号には、ステータの性質を条件とし
て指定しない、磁束集中型ロータが記載されている。こ
れらのロータにおいて、磁石は楔形状をしており、ロー
タのシャフトに溶接される磁極片の間に配置されてい
る。その結果、ロータの製造は比較的複雑である。ま
た、高速で回転するロータの場合、磁石は磁極片にせん
断力を生じ、それらの保持状態が弱い場合、分離し始め
ることがある。それらのロータは、非常に古く、出願人
が知る限り、顕著な商業的発展を得たものでない。
【０００３】欧州特許出願ＥＰ−Ａ−０ ８７２ ９４
３号には、ロータリ片電動機器が開示されている。この
電動機器において、ロータはその表面上に配置された複
数の磁石を有し、ステータの磁気回路は、個々のコイル
を収容している。そのような機器は、高速時におけるロ
ータの表面に誘導される電流が磁石を過熱し、しかも磁
石は高温に耐えるものでないことから、高速回転で回転
するように設計されていない。例として、そのような磁
石を細分化することなく表面上に設けた場合、限界回転
数は、例えば、１６極ロータの場合で毎分約２００回
（ｒｐｍ）、８極モータの場合で約４００ｒｐｍであ
り、適用場所によっては該値は不十分なものであること
が分かっている。磁石の過熱を解消する一方法は、それ
らを分割（細分化）することであるが、それは製造が複
雑になり、コストを上昇するものである。細分化する場
合の使用磁石数は、速度の２乗に比例して増加し、コス
トに加えて、必要な速度が比較的高い場合（例えば、数
千ｒｐｍ以上）、上述した解決方法は物理的に不適当で
ある。さらに、欧州特許出願ＥＰ‐Ａ‐０ ８７２ ９
４３号に記載の機器において、ロータの回転を検出する
ためだけの磁石がロータが設けてあり、そのために該機
器の製造が複雑になっている。ステータは、回転する正
反対の半径方向力をロータに与える。そのために、ステ
ータは機械的なストレスを受けて卵形になり、振動やノ
イズを発生する。最後に、歯部の幅は一定であり、その
ことが少なくとも２つの問題を生じる。一つは、ステー
タの磁性材料が歯部の根元で飽和するようになることで
ある。もう一つは、コイルをステータの所定場所に適正
に固定するように、コイル交換の際にステータを再装入
しなければならないことである。これは、当該機器は、
現場で修理することができず、製造元に返送しなければ
ならないことを意味する。
３号には、ロータリ片電動機器が開示されている。この
電動機器において、ロータはその表面上に配置された複
数の磁石を有し、ステータの磁気回路は、個々のコイル
を収容している。そのような機器は、高速時におけるロ
ータの表面に誘導される電流が磁石を過熱し、しかも磁
石は高温に耐えるものでないことから、高速回転で回転
するように設計されていない。例として、そのような磁
石を細分化することなく表面上に設けた場合、限界回転
数は、例えば、１６極ロータの場合で毎分約２００回
（ｒｐｍ）、８極モータの場合で約４００ｒｐｍであ
り、適用場所によっては該値は不十分なものであること
が分かっている。磁石の過熱を解消する一方法は、それ
らを分割（細分化）することであるが、それは製造が複
雑になり、コストを上昇するものである。細分化する場
合の使用磁石数は、速度の２乗に比例して増加し、コス
トに加えて、必要な速度が比較的高い場合（例えば、数
千ｒｐｍ以上）、上述した解決方法は物理的に不適当で
ある。さらに、欧州特許出願ＥＰ‐Ａ‐０ ８７２ ９
４３号に記載の機器において、ロータの回転を検出する
ためだけの磁石がロータが設けてあり、そのために該機
器の製造が複雑になっている。ステータは、回転する正
反対の半径方向力をロータに与える。そのために、ステ
ータは機械的なストレスを受けて卵形になり、振動やノ
イズを発生する。最後に、歯部の幅は一定であり、その
ことが少なくとも２つの問題を生じる。一つは、ステー
タの磁性材料が歯部の根元で飽和するようになることで
ある。もう一つは、コイルをステータの所定場所に適正
に固定するように、コイル交換の際にステータを再装入
しなければならないことである。これは、当該機器は、
現場で修理することができず、製造元に返送しなければ
ならないことを意味する。
【０００４】欧州特許出願ＥＰ−Ａ−０ ８２３ ７７
１号には、各歯部に一つの巻線を有するステータが記載
されている。ステータの磁気回路は複数のセクタを組み
立てて構成されており、これらのセクタは溝間を横切る
中央部分に空気ギャップを形成している。そのような機
器では、リラクタンス（磁気抵抗）効果が必要とされ、
それはＬｄ〔フォワード軸（直軸）インダクタンス〕と
Ｌｑ〔ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ軸（横軸又は直角位相軸）
インダクタンス〕〔これらは従来の標記法による。〕と
の差を最大化することによって得られる。その欠点は、
トルクリップル（脈動）が発生することである。また、
ＥＰ−Ａ−０ ８２３ ７７１号に記載されているよう
に、ステータを複数のセクタに分割することは、セクタ
間のベアリング面が比較的狭いので、ステータを脆弱化
する。さらに、磁束はセクタ間に存在する空気ギャップ
と同数の空気ギャップを通過し、そのために機器の効率
が低下する。
１号には、各歯部に一つの巻線を有するステータが記載
されている。ステータの磁気回路は複数のセクタを組み
立てて構成されており、これらのセクタは溝間を横切る
中央部分に空気ギャップを形成している。そのような機
器では、リラクタンス（磁気抵抗）効果が必要とされ、
それはＬｄ〔フォワード軸（直軸）インダクタンス〕と
Ｌｑ〔ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ軸（横軸又は直角位相軸）
インダクタンス〕〔これらは従来の標記法による。〕と
の差を最大化することによって得られる。その欠点は、
トルクリップル（脈動）が発生することである。また、
ＥＰ−Ａ−０ ８２３ ７７１号に記載されているよう
に、ステータを複数のセクタに分割することは、セクタ
間のベアリング面が比較的狭いので、ステータを脆弱化
する。さらに、磁束はセクタ間に存在する空気ギャップ
と同数の空気ギャップを通過し、そのために機器の効率
が低下する。
【０００５】米国特許第５，８２９，１２０号には、磁
石の配置を容易にするために複数の磁極片の間に連結部
を設けた磁束集中型ロータが開示されている。そのよう
なロータは、ある実施形態では、磁極片を保持するため
にロータの外側に狭い積層部が存在することから、製造
が比較的難しい。
石の配置を容易にするために複数の磁極片の間に連結部
を設けた磁束集中型ロータが開示されている。そのよう
なロータは、ある実施形態では、磁極片を保持するため
にロータの外側に狭い積層部が存在することから、製造
が比較的難しい。
【０００６】また、米国特許第５，０９１，６６８号に
は、磁束集中型ロータが記載されている。このロータで
は、磁極片はあり接合によってロータ軸に接続されてお
り、磁石は矩形の平行六面形をしている。そのロータ
は、遠心力がシャフトに形成された対応スプライン上に
締め付ける各磁極片の複数領域を引き離そうとするの
で、高速回転に不向きである。したがって、軸に固定さ
れる棒上の磁極片を係合する必要がある。しかし、その
ような解決策は、ロータの製造を複雑化することに加え
て、ロータが永く且つ／又はその速度が速いときに弓状
になるので、完全に満足のできるものでない。
は、磁束集中型ロータが記載されている。このロータで
は、磁極片はあり接合によってロータ軸に接続されてお
り、磁石は矩形の平行六面形をしている。そのロータ
は、遠心力がシャフトに形成された対応スプライン上に
締め付ける各磁極片の複数領域を引き離そうとするの
で、高速回転に不向きである。したがって、軸に固定さ
れる棒上の磁極片を係合する必要がある。しかし、その
ような解決策は、ロータの製造を複雑化することに加え
て、ロータが永く且つ／又はその速度が速いときに弓状
になるので、完全に満足のできるものでない。
【０００７】信頼性があり、比較的高パワーで、製造コ
ストが低く、上述の問題を完全に又は部分的に解消した
ロータリ式電動機器が必要とされている。
ストが低く、上述の問題を完全に又は部分的に解消した
ロータリ式電動機器が必要とされている。
【０００８】本発明は、このような必要性を満足するた
めになされたものである。
めになされたものである。
【０００９】
【発明の概要】本発明は、新規なロータリ式電動機器、
特に磁極片の間に配置された永久磁石を有する磁束集中
式ロータと、複数の歯部に巻線を設けたステータとから
なる新規な同期モータによって目的を達成している。
特に磁極片の間に配置された永久磁石を有する磁束集中
式ロータと、複数の歯部に巻線を設けたステータとから
なる新規な同期モータによって目的を達成している。
【００１０】歯部に巻線（集中化された巻線）を設けた
ステータにおいて、各歯部は巻線のコアとして機能す
る。また、歯部の数ｎｔｅｅｔｈは、ｎｔｅｅｔｈ＝ｎ
ｐａｉ ｒｓ・ｎｐｈａｓｅｓの関係を有する磁極対の数
ｎｐａｉｒｓと位相の数ｎｐｈ ａｓｅｓの関数であるこ
とが好ましい。この関係を満足することにより、欧州特
許出願ＥＰ−Ａ−０ ８７２ ９４３号について説明し
たものと違って、ステータは卵形になるストレスを受け
ることがなくなる。
ステータにおいて、各歯部は巻線のコアとして機能す
る。また、歯部の数ｎｔｅｅｔｈは、ｎｔｅｅｔｈ＝ｎ
ｐａｉ ｒｓ・ｎｐｈａｓｅｓの関係を有する磁極対の数
ｎｐａｉｒｓと位相の数ｎｐｈ ａｓｅｓの関数であるこ
とが好ましい。この関係を満足することにより、欧州特
許出願ＥＰ−Ａ−０ ８７２ ９４３号について説明し
たものと違って、ステータは卵形になるストレスを受け
ることがなくなる。
【００１１】磁束集中型ロータと歯部に巻線を設けたス
テータとの組み合わせにより、比較的小型高パワーの機
械を得ることができ、特に軸の端部の張り出し位置にモ
ータを設け、それによりベアリングの数を減少させるこ
とができる。ロータは、脈動する磁束から磁極片により
保護されるので、高速で回転できる。したがって、複数
の磁石を表面上に設けたロータのように、断片化した磁
石を高速で用いる必要がない。
テータとの組み合わせにより、比較的小型高パワーの機
械を得ることができ、特に軸の端部の張り出し位置にモ
ータを設け、それによりベアリングの数を減少させるこ
とができる。ロータは、脈動する磁束から磁極片により
保護されるので、高速で回転できる。したがって、複数
の磁石を表面上に設けたロータのように、断片化した磁
石を高速で用いる必要がない。
【００１２】磁束集中型ロータを用いることにより、Ｅ
Ｐ−Ａ−０ ８２３ ７７１号の目的とは違って、差Ｌ
ｄ−Ｌｑを最小化し、またリラクタンスを用いて駆動力
を発生させるのを避けるように機能する形状に、磁石と
磁極片とを容易にすることができ、その結果、トルクの
リップルは最小になる。ロータは、特にステータに対向
する磁極片の面を膨らみ形状とすることことで、Ｌｄが
ほぼＬｑに等しくなるように作るのが好ましい。
Ｐ−Ａ−０ ８２３ ７７１号の目的とは違って、差Ｌ
ｄ−Ｌｑを最小化し、またリラクタンスを用いて駆動力
を発生させるのを避けるように機能する形状に、磁石と
磁極片とを容易にすることができ、その結果、トルクの
リップルは最小になる。ロータは、特にステータに対向
する磁極片の面を膨らみ形状とすることことで、Ｌｄが
ほぼＬｑに等しくなるように作るのが好ましい。
【００１３】ロータマグネットは、該ロータをその回転
軸に沿って観察したとき、ロータの回転軸から反対側に
向かって幅が狭くなる楔形状であり、また磁極片は切り
欠きを有し且つ該切り欠きによって軸のスプラインに係
合し、対応形状によって軸に固定される。楔形状の磁石
と、対応形状によって軸に連結された磁極片との協働に
より、高速時に磁石が磁極片に圧縮力を作用させ、これ
により磁極片の係合するスプラインの両側に配置された
該磁極片の領域の広がりに対向する。これにより、上述
の米国特許５，０９１，６６８号に記載されたものと違
って、棒上の磁極片に係合させることを避けることがで
きる。
軸に沿って観察したとき、ロータの回転軸から反対側に
向かって幅が狭くなる楔形状であり、また磁極片は切り
欠きを有し且つ該切り欠きによって軸のスプラインに係
合し、対応形状によって軸に固定される。楔形状の磁石
と、対応形状によって軸に連結された磁極片との協働に
より、高速時に磁石が磁極片に圧縮力を作用させ、これ
により磁極片の係合するスプラインの両側に配置された
該磁極片の領域の広がりに対向する。これにより、上述
の米国特許５，０９１，６６８号に記載されたものと違
って、棒上の磁極片に係合させることを避けることがで
きる。
【００１４】上述のスプラインは、非磁性材料（例え
ば、アルミニウム、アルミニウム合金、非磁性鋼、又は
複合材料）から作られた軸の中央部分に一体的に形成す
るのが好ましい。
ば、アルミニウム、アルミニウム合金、非磁性鋼、又は
複合材料）から作られた軸の中央部分に一体的に形成す
るのが好ましい。
【００１５】磁極片の半径方向内側端部と軸との間に
は、磁石を所定の場所に容易に収めることができるよう
に、隙間を残すのが好ましい。そのような構造は、磁極
片が軸に載る円筒軸受面を有する欧州特許出願ＥＰ−Ａ
−０ ３２７ ４７０号に記載のものと異なるものであ
る。
は、磁石を所定の場所に容易に収めることができるよう
に、隙間を残すのが好ましい。そのような構造は、磁極
片が軸に載る円筒軸受面を有する欧州特許出願ＥＰ−Ａ
−０ ３２７ ４７０号に記載のものと異なるものであ
る。
【００１６】特に、楔形状の磁石を用いた実施形態にお
いて、各スプラインの横断面は、スプラインの中央を通
る半径に対して傾斜（例えば、角度（ｉｉ）で傾斜）し
た部分を両側に有する形状をしている。その角度は、磁
極片を作るために用いる材料のせん断強度よりも小さな
せん断強度の材料からスプラインを作ることができるよ
うに選択される。例えば、その角度（ｉｉ）は、軸をア
ルミニウムで作り、磁極片を鋼で作る場合、約７０°で
ある。上述の形状は、クラックが発生する危険を抑える
ように、丸みのある部分を含むことが好ましい。
いて、各スプラインの横断面は、スプラインの中央を通
る半径に対して傾斜（例えば、角度（ｉｉ）で傾斜）し
た部分を両側に有する形状をしている。その角度は、磁
極片を作るために用いる材料のせん断強度よりも小さな
せん断強度の材料からスプラインを作ることができるよ
うに選択される。例えば、その角度（ｉｉ）は、軸をア
ルミニウムで作り、磁極片を鋼で作る場合、約７０°で
ある。上述の形状は、クラックが発生する危険を抑える
ように、丸みのある部分を含むことが好ましい。
【００１７】上述のように、ステータに対向する各磁極
片の面は、ステータに向かって凸状に膨らませることが
好ましい。これにより、ロータはその周囲に円い突出部
を有し、これは上述のがたつきやトルクリップルを共に
減少させると共に、冷却空気の流れを形成する。
片の面は、ステータに向かって凸状に膨らませることが
好ましい。これにより、ロータはその周囲に円い突出部
を有し、これは上述のがたつきやトルクリップルを共に
減少させると共に、冷却空気の流れを形成する。
【００１８】特定の実施形態において、少なくとも一つ
の非磁性材料からなる端部側面板（チークプレート）を
有し、その端部側面板の周囲はステータに隣接する磁石
の端部から後退している。この配置により、以下に説明
するように、磁石の磁界を容易に検出できると共に、上
述した欧州特許出願ＥＰ−Ａ−０ ８７２ ９４３号に
記載のものと違って、ロータの回転を測定するためだけ
にロータに磁石を取り付けることを要することなく、磁
界検出器を利用できる。
の非磁性材料からなる端部側面板（チークプレート）を
有し、その端部側面板の周囲はステータに隣接する磁石
の端部から後退している。この配置により、以下に説明
するように、磁石の磁界を容易に検出できると共に、上
述した欧州特許出願ＥＰ−Ａ−０ ８７２ ９４３号に
記載のものと違って、ロータの回転を測定するためだけ
にロータに磁石を取り付けることを要することなく、磁
界検出器を利用できる。
【００１９】ある実施形態では、ステータは独立したコ
イルを有する。これにより、機器は容易に製造し維持で
きる。
イルを有する。これにより、機器は容易に製造し維持で
きる。
【００２０】ステータは、絶縁された電線の束からなる
少なくとも一つの独立したコイルを有するものであって
もよい。この束は、ほぼ平坦で、複数の重ねた巻を形成
するように巻回軸を中心に巻かれる。そして、重ねられ
た巻からなる束の断面は、コイルの巻回軸にほぼ垂直に
伸びる長い寸法を有する。電線は、例えば０．３ｍｍ〜
２．５ｍｍの範囲の径を有する円形断面であるのが好ま
しい。この形状により、ロータの高速回転時に銅の内部
における高周波損失を減少できる。
少なくとも一つの独立したコイルを有するものであって
もよい。この束は、ほぼ平坦で、複数の重ねた巻を形成
するように巻回軸を中心に巻かれる。そして、重ねられ
た巻からなる束の断面は、コイルの巻回軸にほぼ垂直に
伸びる長い寸法を有する。電線は、例えば０．３ｍｍ〜
２．５ｍｍの範囲の径を有する円形断面であるのが好ま
しい。この形状により、ロータの高速回転時に銅の内部
における高周波損失を減少できる。
【００２１】コイルの内側断面は、ほぼ矩形であるのが
好ましい。所定量の締付力をもって対応する形状の歯部
に装着できるように、一側部を他側部よりも広くするの
が好ましい。この締付効果は、絶縁樹脂の中にステータ
全体を再装入することなく、予め装入された交換コイル
をステータに一旦取り付けた後は該コイルが移動しない
ことを保証するいう点で特に有効である。そのような締
付効果は、歯部が一定の幅を有する欧州特許出願ＥＰ−
Ａ−０ ８７２ ９４３号に記載の機械では不可能であ
る。また、自由端部から所定距離の場所から始まる、ロ
ータから離れるに従って増加する幅の歯部を有する別の
利点は、磁力線の通過する断面が大きく取れ、それによ
り磁気薄板が飽和する危険が減少することにある。これ
により、安価な磁性材料を用いることができる。
好ましい。所定量の締付力をもって対応する形状の歯部
に装着できるように、一側部を他側部よりも広くするの
が好ましい。この締付効果は、絶縁樹脂の中にステータ
全体を再装入することなく、予め装入された交換コイル
をステータに一旦取り付けた後は該コイルが移動しない
ことを保証するいう点で特に有効である。そのような締
付効果は、歯部が一定の幅を有する欧州特許出願ＥＰ−
Ａ−０ ８７２ ９４３号に記載の機械では不可能であ
る。また、自由端部から所定距離の場所から始まる、ロ
ータから離れるに従って増加する幅の歯部を有する別の
利点は、磁力線の通過する断面が大きく取れ、それによ
り磁気薄板が飽和する危険が減少することにある。これ
により、安価な磁性材料を用いることができる。
【００２２】特定の実施形態において、ワイヤはコイル
との電気的接続のために端部が剥がれており、フック状
態に曲がられている。これにより、コイルの所定場所へ
の装着及びそこからの取り出しが容易になる。そのフッ
クは、巻き軸に垂直に、コイルの中央面に向けることが
できる。
との電気的接続のために端部が剥がれており、フック状
態に曲がられている。これにより、コイルの所定場所へ
の装着及びそこからの取り出しが容易になる。そのフッ
クは、巻き軸に垂直に、コイルの中央面に向けることが
できる。
【００２３】フック形状の曲がられた接続端部は、シー
ス付き（被覆で覆った）電気ケーブルの剥ぎ取り部には
んだ付けされる。
ス付き（被覆で覆った）電気ケーブルの剥ぎ取り部には
んだ付けされる。
【００２４】コイルは内側断面を有し、その長い側部は
歯部の軸方向の大きさよりも長く、そこに隙間をあけて
歯部が係合される。その隙間は、ロータの回転を示す信
号を送出する検出器が通過するために十分大きなもので
ある。
歯部の軸方向の大きさよりも長く、そこに隙間をあけて
歯部が係合される。その隙間は、ロータの回転を示す信
号を送出する検出器が通過するために十分大きなもので
ある。
【００２５】また、機器は、ロータの回転軸上から観察
したとき、ロータの外周領域に覆い被さる所定の場所か
らロータ磁石の磁界を検出するように、ステータ上に設
けた少なくとも一つの磁界検出器を有する。この外周領
域は、上述のように、磁石の半径方向外側縁部から後退
するように配置された端部側面板の回りに伸びる領域で
ある。
したとき、ロータの外周領域に覆い被さる所定の場所か
らロータ磁石の磁界を検出するように、ステータ上に設
けた少なくとも一つの磁界検出器を有する。この外周領
域は、上述のように、磁石の半径方向外側縁部から後退
するように配置された端部側面板の回りに伸びる領域で
ある。
【００２６】ｎ相交流に対し、機器は、該機器ケースの
開口部に近接した連続するｎ個の歯部に設けたｎ個の検
出器を有する。そのような検出器は、ステータの磁気回
路の前面に固定でき、それぞれ対応する歯部の半径方向
軸に沿って伸びる。それらは、上述のように、歯部に係
合したコイルを通るのが好ましい。これにより、機器は
更に小型になる。
開口部に近接した連続するｎ個の歯部に設けたｎ個の検
出器を有する。そのような検出器は、ステータの磁気回
路の前面に固定でき、それぞれ対応する歯部の半径方向
軸に沿って伸びる。それらは、上述のように、歯部に係
合したコイルを通るのが好ましい。これにより、機器は
更に小型になる。
【００２７】磁界センサに加えて、各検出器には温度セ
ンサを設けてもよい。コイルと歯部との間に温度センサ
を配置すると、対応する位相の電気回路の実温度を得る
ことができる。
ンサを設けてもよい。コイルと歯部との間に温度センサ
を配置すると、対応する位相の電気回路の実温度を得る
ことができる。
【００２８】特定の実施形態において、ステータの歯部
は、該歯部に装着されたコイルを保持するためにステー
タ上にシムを固定できる切り欠きを有する。各シムは、
対応するスロットのほぼ中央部に伸びる分離用仕切りを
有する。
は、該歯部に装着されたコイルを保持するためにステー
タ上にシムを固定できる切り欠きを有する。各シムは、
対応するスロットのほぼ中央部に伸びる分離用仕切りを
有する。
【００２９】また、特定の実施形態では、ステータの磁
気回路は、相互に組み合わされ、幅が半分の位置で歯部
と交差する空気ギャップ（隙間）を形成するセクタを有
する。セクタは、接合する側部に協働するレリーフ部分
を有するのが好ましい。分割されたセクタを用いてステ
ータの磁気回路を構成することにより、廃品が減少す
る。歯部の幅半分の位置にある空気ギャップは、同一セ
クタからなる２つの半歯部の間を通過する磁力線が中断
するのを防止する。また、ＥＰ−Ａ−０ ８２３７７１
号に記載された機器に適用されているように、空気ギャ
ップがスロットの幅半分の位置にあるときよりも、積載
面はサイズが大きい。これにより、セクタをより良く保
持できると共に、単に円筒ケースに押し込むことによっ
て結合力を保持できる。
気回路は、相互に組み合わされ、幅が半分の位置で歯部
と交差する空気ギャップ（隙間）を形成するセクタを有
する。セクタは、接合する側部に協働するレリーフ部分
を有するのが好ましい。分割されたセクタを用いてステ
ータの磁気回路を構成することにより、廃品が減少す
る。歯部の幅半分の位置にある空気ギャップは、同一セ
クタからなる２つの半歯部の間を通過する磁力線が中断
するのを防止する。また、ＥＰ−Ａ−０ ８２３７７１
号に記載された機器に適用されているように、空気ギャ
ップがスロットの幅半分の位置にあるときよりも、積載
面はサイズが大きい。これにより、セクタをより良く保
持できると共に、単に円筒ケースに押し込むことによっ
て結合力を保持できる。
【００３０】本発明は、ロータリ式電気機器のロータを
提供する。このロータは、複数の磁極部と、該磁極部に
固定される共にロータのハウジングに固定された複数の
磁石とを有し、ロータは以下の構成により特徴付けられ
ている。 （ａ） 上記ハウジングは、上記磁石を受けるために、
磁極部の間に形成されている。 （ｂ） 磁極部は、ロータが所定速度以上の速度で回転
すると、遠心力により上記ハウジングが拡大し、その拡
大は回転速度の減少により消滅するように、配置されて
いる。 （ｃ） 上記磁石は、ロータが所定速度以上の速度で回
転するときに拡大するハウジングによって形成されたギ
ャップに係合して配置されており、ロータの速度が上記
予め決められた速度以下に低下したときに、上記磁石に
上記磁極部を締め付ける（クランプする）。上記磁極部
は、シャフトのスプライン上に配置してもよいし、シャ
フトに固定した棒に取り付けてもよい。
提供する。このロータは、複数の磁極部と、該磁極部に
固定される共にロータのハウジングに固定された複数の
磁石とを有し、ロータは以下の構成により特徴付けられ
ている。 （ａ） 上記ハウジングは、上記磁石を受けるために、
磁極部の間に形成されている。 （ｂ） 磁極部は、ロータが所定速度以上の速度で回転
すると、遠心力により上記ハウジングが拡大し、その拡
大は回転速度の減少により消滅するように、配置されて
いる。 （ｃ） 上記磁石は、ロータが所定速度以上の速度で回
転するときに拡大するハウジングによって形成されたギ
ャップに係合して配置されており、ロータの速度が上記
予め決められた速度以下に低下したときに、上記磁石に
上記磁極部を締め付ける（クランプする）。上記磁極部
は、シャフトのスプライン上に配置してもよいし、シャ
フトに固定した棒に取り付けてもよい。
【００３１】各スプラインは、上述のように、磁極部に
形成された切り欠きに対応する形状により協働するのが
好ましい。これにより、磁極部は、磁石の楔形状により
磁極部に誘導される力で、ロータのシャフトに良好に保
持される。
形成された切り欠きに対応する形状により協働するのが
好ましい。これにより、磁極部は、磁石の楔形状により
磁極部に誘導される力で、ロータのシャフトに良好に保
持される。
【００３２】本発明の他の特徴及び利点は、本発明の非
限定的実施例の詳細な説明及び添付図面から明らかにな
るであろう。
限定的実施例の詳細な説明及び添付図面から明らかにな
るであろう。
【００３３】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の同期モータ１０
を示す。このモータは、ステータ１００と、ロータ２０
０を有する。モータ１０は、ブラシレスモータであり、
磁束集中型ロータを有し、そのステータは歯部上に巻線
を有し、三相交流で動作する。
を示す。このモータは、ステータ１００と、ロータ２０
０を有する。モータ１０は、ブラシレスモータであり、
磁束集中型ロータを有し、そのステータは歯部上に巻線
を有し、三相交流で動作する。
【００３４】ステータ１００は、鋼製ケース１１０を有
する。このケースは、ステータの巻線に電力を供給する
ために、電気導線が通過する側部開口部１１１を有す
る。ケースの外側には、固定タブ１１２と、持ち上げ用
のフック１１３を有する。
する。このケースは、ステータの巻線に電力を供給する
ために、電気導線が通過する側部開口部１１１を有す
る。ケースの外側には、固定タブ１１２と、持ち上げ用
のフック１１３を有する。
【００３５】図示する例において、ステータ１００は、
磁気回路を有する。この磁気回路は、複数の同一セクタ
１２０を有し、該セクタの一つが独立して図６に斜視図
で示してある。
磁気回路を有する。この磁気回路は、複数の同一セクタ
１２０を有し、該セクタの一つが独立して図６に斜視図
で示してある。
【００３６】各セクタ１２０は、同一の磁性薄板の積層
体により構成されている。これら薄板は重ねられてクリ
ップで留められ、一つのアセンブリを構成している。ク
リップ留めは従来の技術を用いて行われており、複数の
組立点１２１で部分的に変形されている。磁性薄板の積
層体を用いることにより、誘導電流による損失が防止さ
れる。他の形態において、ステータの磁気回路は、ほぼ
環状の形をした薄板を積層し、ステータの歯部１３０を
切り出して形成することが可能である。さらに別の形態
では、複数のセクタのそれぞれは複数の歯部を有するも
のであってもよい。組み合わせると、２つの隣接するセ
クタ１２０は、一定幅でない歯部１３０を形成する。そ
の歯部は、特に図５に示すように、個々のコイル３４０
を受けるために利用される。実施例において、歯部の数
ｎｔｅｅｔｈは１２個である。また、モータは、３相交
流により駆動し、ロータは８個の磁極を有するように設
計されている。当然、ロータの磁極数は違ってもよい
し、例えば１２個又は１６個であってもよい。上述の問
題を生じるが、ステータはｎｔｅｅｔｈ＝ｎｐａｉｒ ｓ
・ｎｐｈａｓｅｓ（ｎｐａｉｒｓ：ロータ磁極対の数、
ｎｐｈａｓｅｓ：位相数）の関係を満たさない多数の歯
部を有してもよい。
体により構成されている。これら薄板は重ねられてクリ
ップで留められ、一つのアセンブリを構成している。ク
リップ留めは従来の技術を用いて行われており、複数の
組立点１２１で部分的に変形されている。磁性薄板の積
層体を用いることにより、誘導電流による損失が防止さ
れる。他の形態において、ステータの磁気回路は、ほぼ
環状の形をした薄板を積層し、ステータの歯部１３０を
切り出して形成することが可能である。さらに別の形態
では、複数のセクタのそれぞれは複数の歯部を有するも
のであってもよい。組み合わせると、２つの隣接するセ
クタ１２０は、一定幅でない歯部１３０を形成する。そ
の歯部は、特に図５に示すように、個々のコイル３４０
を受けるために利用される。実施例において、歯部の数
ｎｔｅｅｔｈは１２個である。また、モータは、３相交
流により駆動し、ロータは８個の磁極を有するように設
計されている。当然、ロータの磁極数は違ってもよい
し、例えば１２個又は１６個であってもよい。上述の問
題を生じるが、ステータはｎｔｅｅｔｈ＝ｎｐａｉｒ ｓ
・ｎｐｈａｓｅｓ（ｎｐａｉｒｓ：ロータ磁極対の数、
ｎｐｈａｓｅｓ：位相数）の関係を満たさない多数の歯
部を有してもよい。
【００３７】隣接するステータ１２０と協働する側部
（側面）１２３ａと１２３ｂの上に、各ステータ１２０
はレリーフ（表面が平らでない部分）１２４ａと１２４
ｂの形をした部分を有する。これらのレリーフ１２４ａ
と１２４ｂの部分は補足的な形状をしており、上方から
眺めたときにほぼ三角形の輪郭を有し、一方は窪みで他
方は突起であり、ほぼ直線的な２つの側部を有し、円く
なった部分で相互に接続されている。レリーフ１２４ａ
と１２４ｂの部分とが協働することにより、セクタの磁
気回路を組み立てる際に、セクタ１２０を他のセクタに
対して正しく位置決めすることができる。各セクタ１２
０はまた、その側部１２３ａと１２３ｂに溝１２５ａと
１２５ｂを有する。各溝は、半円形断面を有し、レリー
フ１２４ａと１２４ｂの部分の近傍に配置されて、セク
タ１２０を相互に組み合わせたときに、２つの隣接する
溝が円形断面の穴１２５を形成するようにしてある。こ
れらの穴１２５は、以下に詳細に説明するように、３つ
の検出器１９０を受けるために利用される。
（側面）１２３ａと１２３ｂの上に、各ステータ１２０
はレリーフ（表面が平らでない部分）１２４ａと１２４
ｂの形をした部分を有する。これらのレリーフ１２４ａ
と１２４ｂの部分は補足的な形状をしており、上方から
眺めたときにほぼ三角形の輪郭を有し、一方は窪みで他
方は突起であり、ほぼ直線的な２つの側部を有し、円く
なった部分で相互に接続されている。レリーフ１２４ａ
と１２４ｂの部分とが協働することにより、セクタの磁
気回路を組み立てる際に、セクタ１２０を他のセクタに
対して正しく位置決めすることができる。各セクタ１２
０はまた、その側部１２３ａと１２３ｂに溝１２５ａと
１２５ｂを有する。各溝は、半円形断面を有し、レリー
フ１２４ａと１２４ｂの部分の近傍に配置されて、セク
タ１２０を相互に組み合わせたときに、２つの隣接する
溝が円形断面の穴１２５を形成するようにしてある。こ
れらの穴１２５は、以下に詳細に説明するように、３つ
の検出器１９０を受けるために利用される。
【００３８】図７において、２つの隣接するセクタ１２
０の間の境界部の空気ギャップ（隙間）Ｅが対応する歯
部１３０の中央部を占めており、これにより機器の動作
中における磁気損失が減少する。その理由は、同一セク
タ１２０内における歯部の半部から隣接する歯部の半部
へと磁束が空気ギャップに出くわすことなく流れるから
である。また、セクタは、比較的小さな切断工具（すな
わち、高速処理の可能な工具）を用いて実際に削ること
なく切り出される部材を用いて得ることができる。
０の間の境界部の空気ギャップ（隙間）Ｅが対応する歯
部１３０の中央部を占めており、これにより機器の動作
中における磁気損失が減少する。その理由は、同一セク
タ１２０内における歯部の半部から隣接する歯部の半部
へと磁束が空気ギャップに出くわすことなく流れるから
である。また、セクタは、比較的小さな切断工具（すな
わち、高速処理の可能な工具）を用いて実際に削ること
なく切り出される部材を用いて得ることができる。
【００３９】セクタ１２０は、全体として円筒ケース１
１０の中に押し込まれ、セクタ１２０により形成された
磁気回路はケース１１０からセクタ１２０に加わる半径
方向の圧縮力によって相互に保持され、このとき隣接す
るセクタ間の支持面は比較的大きいものである。
１０の中に押し込まれ、セクタ１２０により形成された
磁気回路はケース１１０からセクタ１２０に加わる半径
方向の圧縮力によって相互に保持され、このとき隣接す
るセクタ間の支持面は比較的大きいものである。
【００４０】各セクタ１２０は溝１４０を形成してい
る。この溝の両側１４１ａと１４１ｂは、溝１４０の底
部の隣接領域１４２ａ、１４２ｂに対して９０°以上の
角度ｉを有する。領域１４２ａ、１４２ｂは、対応する
歯部が溝の底部に当たる場所の線を通る半径に垂直であ
る。図に示す実施形態において、角度ｉは９０．４°で
ある。ただし、この値は一例に過ぎない。
る。この溝の両側１４１ａと１４１ｂは、溝１４０の底
部の隣接領域１４２ａ、１４２ｂに対して９０°以上の
角度ｉを有する。領域１４２ａ、１４２ｂは、対応する
歯部が溝の底部に当たる場所の線を通る半径に垂直であ
る。図に示す実施形態において、角度ｉは９０．４°で
ある。ただし、この値は一例に過ぎない。
【００４１】レリーフ１２４ａと１２４ｂ、１２５ａと
１２５ｂの部分を無視すると、セクタの側部１２３ａと
１２３ｂはそれぞれ半径に一致している。そして、ロー
タに対向する自由端１３１に近接して形成された切り欠
き１４４ａ、１４４ｂを無視すると、各歯部１３０の幅
はロータから離れるにしたがって増加している。図７か
ら明らかなように、自由端部１３１の近傍で、半分を閉
じたスロットを備えた多くの従来のステータとは対称的
に、各歯部１３０は磁極の増大部を備えていない。図示
する実施例において、自由端１３１と切り欠き１４４ａ
又は１４４ｂとの間にある、各歯部１３０の端部１３１
ａと１３２ｂは、それぞれ側部１４１ａと１４１ｂに整
列している。
１２５ｂの部分を無視すると、セクタの側部１２３ａと
１２３ｂはそれぞれ半径に一致している。そして、ロー
タに対向する自由端１３１に近接して形成された切り欠
き１４４ａ、１４４ｂを無視すると、各歯部１３０の幅
はロータから離れるにしたがって増加している。図７か
ら明らかなように、自由端部１３１の近傍で、半分を閉
じたスロットを備えた多くの従来のステータとは対称的
に、各歯部１３０は磁極の増大部を備えていない。図示
する実施例において、自由端１３１と切り欠き１４４ａ
又は１４４ｂとの間にある、各歯部１３０の端部１３１
ａと１３２ｂは、それぞれ側部１４１ａと１４１ｂに整
列している。
【００４２】自由端部１３１は、ロータの回転軸と同一
の軸を中心とする円形円筒部であり、ロータに向かって
凹状となっている。
の軸を中心とする円形円筒部であり、ロータに向かって
凹状となっている。
【００４３】各スロットの底部は、領域１４２ａと１４
２ｂとをそれらの間で連結し且つスロット１４０の半幅
部で該スロットと交差する半径（図７に一点鎖線で示
す。）に垂直の中央領域１４２ｃを含む。
２ｂとをそれらの間で連結し且つスロット１４０の半幅
部で該スロットと交差する半径（図７に一点鎖線で示
す。）に垂直の中央領域１４２ｃを含む。
【００４４】上述のように、各歯部１３０は個々のコイ
ル３４０を受ける。このコイルは、当該歯部１３０に隣
接するスロット１４０の容積のほぼ半分を占める。
ル３４０を受ける。このコイルは、当該歯部１３０に隣
接するスロット１４０の容積のほぼ半分を占める。
【００４５】図８は、コイル３４０を独立して示す。こ
のコイルは、エナメル電線３４２の束３４１を巻き軸Ｗ
の回りに巻いて形成されている。その束は、図９に示す
ように、断面がほぼ平坦である。
のコイルは、エナメル電線３４２の束３４１を巻き軸Ｗ
の回りに巻いて形成されている。その束は、図９に示す
ように、断面がほぼ平坦である。
【００４６】束３４１の巻きを通る断面で観察したと
き、その長手方向の寸法は、巻き軸Ｗとほぼ平行であ
る。
き、その長手方向の寸法は、巻き軸Ｗとほぼ平行であ
る。
【００４７】図示する実施例において、束３４１は１０
個の円形断面導線３４２を有する。束３４１は、約２０
回重ねた巻き３４３を形成している。巻きの内部で、導
線３４２は、エナメル電線を用いることによって、相互
に絶縁されている。電線３４２は、端部の被覆が剥がさ
れており、電気接続端部３４４ａと３４４ｂが形成され
ている。これら接続端部は、巻き軸Ｗに垂直なコイルの
中央面に向けてフック（鉤状部）を形成するように曲げ
られている。コイル製造プロセスの最終段階で、これら
フックはそれぞれ、コイル本体に向けて開かれる。
個の円形断面導線３４２を有する。束３４１は、約２０
回重ねた巻き３４３を形成している。巻きの内部で、導
線３４２は、エナメル電線を用いることによって、相互
に絶縁されている。電線３４２は、端部の被覆が剥がさ
れており、電気接続端部３４４ａと３４４ｂが形成され
ている。これら接続端部は、巻き軸Ｗに垂直なコイルの
中央面に向けてフック（鉤状部）を形成するように曲げ
られている。コイル製造プロセスの最終段階で、これら
フックはそれぞれ、コイル本体に向けて開かれる。
【００４８】図８は、導線３４２のすべてが端部３４４
ａで上方に曲げられ、その後、コイル本体に向けて曲が
れている状態を示す。一方、電線３４４ｂの端部は下方
に曲がられ、その後、コイルの本体に向けて曲げられて
いる。端部３４４ａと３４４ｂは、２つのコイル端面を
越えて著しく突出していない。コイル本体を構成する巻
きは、樹脂で一体化する前に、クロス３４５の接着スト
リップによって重ねた状態で保持され得る。絶縁シース
のスリーブ３４６は、端部３４４ａ、３４４ｂとコイル
本体との間に伸びる束３４１の部分に係合される。
ａで上方に曲げられ、その後、コイル本体に向けて曲が
れている状態を示す。一方、電線３４４ｂの端部は下方
に曲がられ、その後、コイルの本体に向けて曲げられて
いる。端部３４４ａと３４４ｂは、２つのコイル端面を
越えて著しく突出していない。コイル本体を構成する巻
きは、樹脂で一体化する前に、クロス３４５の接着スト
リップによって重ねた状態で保持され得る。絶縁シース
のスリーブ３４６は、端部３４４ａ、３４４ｂとコイル
本体との間に伸びる束３４１の部分に係合される。
【００４９】コイル３４０の内側断面は、図１０に示す
ように、ほぼ矩形をしている。コイル３４０は重ねて巻
かれ、２つの対向する大きな面を有する。これら２つの
面は、それらの間に歯部の側面１４１ａと１４１ｂとの
間の角度と同一の角度を形成する。したがって、各コイ
ルの内側断面の幅は、一端面から反対面に向かって変化
している。これは、ステータ１００の歯部１３０にコイ
ルを誤って載せたときに知覚され得る。
ように、ほぼ矩形をしている。コイル３４０は重ねて巻
かれ、２つの対向する大きな面を有する。これら２つの
面は、それらの間に歯部の側面１４１ａと１４１ｂとの
間の角度と同一の角度を形成する。したがって、各コイ
ルの内側断面の幅は、一端面から反対面に向かって変化
している。これは、ステータ１００の歯部１３０にコイ
ルを誤って載せたときに知覚され得る。
【００５０】図１０において、ステータ１００の歯部１
３０に装着する前に、コイル３４０は電気接続端部３４
４ａ又は３４４ｂの一方又は他方を介して部分的に被覆
が剥がれたシース付き電気導線１５０に電気的に接続さ
れる。端部３４４ａと３４４ｂで形成されたフックは、
例えば剥ぎ取り部１５１の電気導線１５０の外周にほぼ
適合するように、配置される。これらの剥ぎ取り部は、
絶縁プラスチック材料のシース（被覆）を所定長さに亘
って除去することで、電気導線１５０の端部だけでな
く、それらの間に形成してもよい。
３０に装着する前に、コイル３４０は電気接続端部３４
４ａ又は３４４ｂの一方又は他方を介して部分的に被覆
が剥がれたシース付き電気導線１５０に電気的に接続さ
れる。端部３４４ａと３４４ｂで形成されたフックは、
例えば剥ぎ取り部１５１の電気導線１５０の外周にほぼ
適合するように、配置される。これらの剥ぎ取り部は、
絶縁プラスチック材料のシース（被覆）を所定長さに亘
って除去することで、電気導線１５０の端部だけでな
く、それらの間に形成してもよい。
【００５１】図示する実施例では、図１１に示すよう
に、２つのコイル３４０からなるセットが形成され、対
応する歯部１３０に順次装着される。絶縁材料からなる
シート３４９が、歯部の間とスロット底部とコイルとの
間に介在される。これらシート３４９の端部は、図５と
図１１に示されている。
に、２つのコイル３４０からなるセットが形成され、対
応する歯部１３０に順次装着される。絶縁材料からなる
シート３４９が、歯部の間とスロット底部とコイルとの
間に介在される。これらシート３４９の端部は、図５と
図１１に示されている。
【００５２】コイル３４０が歯部１３０に装着される
と、支持詰め木（シム）１６０が切り欠き１４４ａ、１
４４ｂにスライド挿入されて、スロット１４０を閉じ
る。図４から明らかなように、これらのシム１６０は、
対応するスロット１４０に収容された２つのコイル３４
０の間部分に伸びる部分１６１を有する。
と、支持詰め木（シム）１６０が切り欠き１４４ａ、１
４４ｂにスライド挿入されて、スロット１４０を閉じ
る。図４から明らかなように、これらのシム１６０は、
対応するスロット１４０に収容された２つのコイル３４
０の間部分に伸びる部分１６１を有する。
【００５３】全てのコイル３４０が所定の場所に装着さ
れた後、図１２に示すように、歯部の自由端から後退し
て、ステータの磁気回路の一側部に設けたほぼ円形の通
路に沿ってケーブル１５０が配置される。これらのケー
ブルは、カラーによって相互に取り付けられ、ステータ
は従来と同様に絶縁樹脂によって覆われる。１２個のコ
イルの間の特定の電気的接続状態が図２０に示されてい
るが、それは単に一例に過ぎない。
れた後、図１２に示すように、歯部の自由端から後退し
て、ステータの磁気回路の一側部に設けたほぼ円形の通
路に沿ってケーブル１５０が配置される。これらのケー
ブルは、カラーによって相互に取り付けられ、ステータ
は従来と同様に絶縁樹脂によって覆われる。１２個のコ
イルの間の特定の電気的接続状態が図２０に示されてい
るが、それは単に一例に過ぎない。
【００５４】コイル３４０の交換を容易にするために、
上述のようにして非一定幅の歯部に据え付けられたコイ
ル３４０を用いるのが特に好ましい。コイル３４を交換
するために、ロータ２００が取り除かれると、コイルの
端部３４４ａと３４４ｂを対応する剥ぎ取り部１５１か
らはんだ付けを外し、対応するシム１６０を除去する。
これにより、コイル３４０を取り出すことができる。次
に、先に取り除いた歯部１３０に、樹脂で覆われた交換
コイル３４０を係合して所定場所に取り付け、その後、
端部３４４ａと３４４ｂが剥ぎ取り部１５１にはんだ付
けされる。ロータに向けて歯部１３０の側面１４１ａと
１４１ｂが先細りになっていること、またコイルの内側
断面の形状がそれに対応していることにより、コイルは
歯部１３０上で移動することがない。機器を製造元に返
送することなく、またステータを再び一体化することな
く、現場で修理が行える。そのため、修理時間が短縮さ
れる。モータ１０は、１以上の交換コイル３４０と共に
出荷される。
上述のようにして非一定幅の歯部に据え付けられたコイ
ル３４０を用いるのが特に好ましい。コイル３４を交換
するために、ロータ２００が取り除かれると、コイルの
端部３４４ａと３４４ｂを対応する剥ぎ取り部１５１か
らはんだ付けを外し、対応するシム１６０を除去する。
これにより、コイル３４０を取り出すことができる。次
に、先に取り除いた歯部１３０に、樹脂で覆われた交換
コイル３４０を係合して所定場所に取り付け、その後、
端部３４４ａと３４４ｂが剥ぎ取り部１５１にはんだ付
けされる。ロータに向けて歯部１３０の側面１４１ａと
１４１ｂが先細りになっていること、またコイルの内側
断面の形状がそれに対応していることにより、コイルは
歯部１３０上で移動することがない。機器を製造元に返
送することなく、またステータを再び一体化することな
く、現場で修理が行える。そのため、修理時間が短縮さ
れる。モータ１０は、１以上の交換コイル３４０と共に
出荷される。
【００５５】ロータ２００は、図１３から図１８を参照
して説明する。ロータは、図１５に単独でその端部を示
す、非磁性軸（シャフト）２１０を有する。シャフト
は、ほぼ環状の中央部２１１を有し、外周部に複数のス
プライン２２０を有する。スプラインは、磁極片２３０
を固定するためのものである。磁極片は、積層されてク
リップで留められた同一の磁性薄板の積層物で構成され
ている。積層された磁性薄板を用いることにより、誘導
電流による損失が減少する。断面において、スプライン
２２０は、ほぼＴ形をしている。シャフトは非磁性材料
で形成されているので、磁極片２３０は磁気的に接続さ
れていない。
して説明する。ロータは、図１５に単独でその端部を示
す、非磁性軸（シャフト）２１０を有する。シャフト
は、ほぼ環状の中央部２１１を有し、外周部に複数のス
プライン２２０を有する。スプラインは、磁極片２３０
を固定するためのものである。磁極片は、積層されてク
リップで留められた同一の磁性薄板の積層物で構成され
ている。積層された磁性薄板を用いることにより、誘導
電流による損失が減少する。断面において、スプライン
２２０は、ほぼＴ形をしている。シャフトは非磁性材料
で形成されているので、磁極片２３０は磁気的に接続さ
れていない。
【００５６】図１６は、磁極片２３０を単独で上方から
見た図である。各磁極片２３０は、所定形状の切り欠き
２５０を有する。この切り欠きは、ロータの回転軸に平
行にスライドさせて、スプライン２２０に係合する形と
してある。スプライン２２０は、本実施例において機械
加工によりアルミニウムから中央部２１１と一体的に形
成される。しかし、その他の技術、例えば引き抜き又は
射出を用いてもよい。図示する実施例において、磁極片
２３０は、シャフトのスプライン以外に係合しない。ス
プライン２２０は、ロータが比較的短く且つ以下に説明
するように高速で回転しない場合、端部部品に固定され
た別の棒で置換することができる。
見た図である。各磁極片２３０は、所定形状の切り欠き
２５０を有する。この切り欠きは、ロータの回転軸に平
行にスライドさせて、スプライン２２０に係合する形と
してある。スプライン２２０は、本実施例において機械
加工によりアルミニウムから中央部２１１と一体的に形
成される。しかし、その他の技術、例えば引き抜き又は
射出を用いてもよい。図示する実施例において、磁極片
２３０は、シャフトのスプライン以外に係合しない。ス
プライン２２０は、ロータが比較的短く且つ以下に説明
するように高速で回転しない場合、端部部品に固定され
た別の棒で置換することができる。
【００５７】図示する実施例では、切り欠き２５０は、
その中央を通り且つ半径を含む中央平面について対称で
ある。それは、対応するスプライン２２０の半径方向外
側面２２１に接触する底部２５１を有する。底部２５１
は、両側２５２を接続している。各側は、曲率半径Ｒａ
の第１の円い部分２５２ａと、底部２５１の中央を通る
半径とゼロでない角度ｉｉをなす直線状の斜め中央部分
２５２ｂと、曲率半径Ｒｃを有する第２の円い部分２５
２ｃを有する。本実施例において、Ｒａは３ｍｍ、Ｒｃ
は５ｍｍ、角度ｉｉは７０°である。切り欠き２５０
は、狭い開口部を有し、スプライン２２０と係合するよ
うにしてある。
その中央を通り且つ半径を含む中央平面について対称で
ある。それは、対応するスプライン２２０の半径方向外
側面２２１に接触する底部２５１を有する。底部２５１
は、両側２５２を接続している。各側は、曲率半径Ｒａ
の第１の円い部分２５２ａと、底部２５１の中央を通る
半径とゼロでない角度ｉｉをなす直線状の斜め中央部分
２５２ｂと、曲率半径Ｒｃを有する第２の円い部分２５
２ｃを有する。本実施例において、Ｒａは３ｍｍ、Ｒｃ
は５ｍｍ、角度ｉｉは７０°である。切り欠き２５０
は、狭い開口部を有し、スプライン２２０と係合するよ
うにしてある。
【００５８】一般に、角度ｉｉは、シャフト２１０と磁
極片２３０を形成するために用いる材料の性質に依存
し、有限要素法を用いてコンピュータ計算で決められ
る。各スプライン２２０の断面形状は、切り欠き２５２
の断面形状にほぼ対応している。ただし、スプライン２
２０の半径方向外側面２２１の縁部には、面取り部２２
１ａが存在している点で異なる。したがって、スプライ
ンの各側部２２２は、円い部分２５２ａと同一の曲率半
径Ｒａを有する円い部分２２２ａと、磁極片２３０がシ
ャフト２１０の所定場所に取り付けられたときに部分２
５２ｂに平行な直線部分２２２ｂと、部分２５２ｃと同
一の曲率半径Ｒｃを有する円い部分２２２ｃとを有す
る。スロット２５０の両側に設けた磁極片２３０の半径
方向内側縁部２３３は、特に図１７と図１８から明らか
なように、スプライン２２０の間に設けたシャフト２１
０の領域２１３から後退している。したがって、２つの
隣接するスプライン２２０と、スプラインに係合した磁
極片２３０と、シャフト２１２０との間には、隙間（ギ
ャップ）２６０が残る。
極片２３０を形成するために用いる材料の性質に依存
し、有限要素法を用いてコンピュータ計算で決められ
る。各スプライン２２０の断面形状は、切り欠き２５２
の断面形状にほぼ対応している。ただし、スプライン２
２０の半径方向外側面２２１の縁部には、面取り部２２
１ａが存在している点で異なる。したがって、スプライ
ンの各側部２２２は、円い部分２５２ａと同一の曲率半
径Ｒａを有する円い部分２２２ａと、磁極片２３０がシ
ャフト２１０の所定場所に取り付けられたときに部分２
５２ｂに平行な直線部分２２２ｂと、部分２５２ｃと同
一の曲率半径Ｒｃを有する円い部分２２２ｃとを有す
る。スロット２５０の両側に設けた磁極片２３０の半径
方向内側縁部２３３は、特に図１７と図１８から明らか
なように、スプライン２２０の間に設けたシャフト２１
０の領域２１３から後退している。したがって、２つの
隣接するスプライン２２０と、スプラインに係合した磁
極片２３０と、シャフト２１２０との間には、隙間（ギ
ャップ）２６０が残る。
【００５９】僅かに台形の断面を有する永久磁石２７０
は、図１８に示すように、磁極片２３０の間に挿入され
て、半径方向に向けて配置されている。ロータの回転軸
に沿って見たとき、各磁石２７０はその幅が半径方向外
側に向かって先細りになるように、僅かに楔形をしてい
る。各磁石２７０は、横断方向に磁化されており、単一
部品として形成されるか又は複数の磁石要素をそれらの
端部を当てて形成される。２つの隣接する磁石２７０の
同一極性の磁極が、図１８に示すように、磁石２７０間
に設けた磁極片２３０に向けられている。図示する実施
例において、各磁石２７０は、図３に示すように、ロー
タの回転軸Ｘに沿って端部と端部を当てて配置された３
つの磁石要素２７０ａ、２７０ｂ、２７０ｃで形成され
ている。図示する実施例において、磁石２７０は、磁極
片２３０の側面２３８の半径方向側部のほぼ全体に伸び
てそれと接触している。
は、図１８に示すように、磁極片２３０の間に挿入され
て、半径方向に向けて配置されている。ロータの回転軸
に沿って見たとき、各磁石２７０はその幅が半径方向外
側に向かって先細りになるように、僅かに楔形をしてい
る。各磁石２７０は、横断方向に磁化されており、単一
部品として形成されるか又は複数の磁石要素をそれらの
端部を当てて形成される。２つの隣接する磁石２７０の
同一極性の磁極が、図１８に示すように、磁石２７０間
に設けた磁極片２３０に向けられている。図示する実施
例において、各磁石２７０は、図３に示すように、ロー
タの回転軸Ｘに沿って端部と端部を当てて配置された３
つの磁石要素２７０ａ、２７０ｂ、２７０ｃで形成され
ている。図示する実施例において、磁石２７０は、磁極
片２３０の側面２３８の半径方向側部のほぼ全体に伸び
てそれと接触している。
【００６０】磁極片２３０と接触する磁石２７０の対向
する平面の間に形成される角度は非常に小さく、僅か数
度である。図１６に示す実施例において、磁極片２３０
の側部２３８と隣接する縁部２３３との角度ｉｉｉは９
２．４°に等しい。
する平面の間に形成される角度は非常に小さく、僅か数
度である。図１６に示す実施例において、磁極片２３０
の側部２３８と隣接する縁部２３３との角度ｉｉｉは９
２．４°に等しい。
【００６１】磁極片２３０の半径方向外側面２３５は、
ロータの最大半径よりも小さな曲率半径の円形断面とし
てある。その結果、各磁極片２３０は、図１８に示すよ
うに、僅かに外側に膨らんだ丸い突出部を形成する外側
面２３５を形成している。磁極片２３０の膨らみ形状に
より、トルクリップルが減少し、冷却空気の流れが形成
される。説明に係る実施例において、円い突出部２３５
の形状及び幅に対する磁石の半径方向幅の比率は、Ｌｑ
＝Ｌｄの関係を有するように選択される。これにより、
モータは磁気抵抗効果を生じることなく回転する。
ロータの最大半径よりも小さな曲率半径の円形断面とし
てある。その結果、各磁極片２３０は、図１８に示すよ
うに、僅かに外側に膨らんだ丸い突出部を形成する外側
面２３５を形成している。磁極片２３０の膨らみ形状に
より、トルクリップルが減少し、冷却空気の流れが形成
される。説明に係る実施例において、円い突出部２３５
の形状及び幅に対する磁石の半径方向幅の比率は、Ｌｑ
＝Ｌｄの関係を有するように選択される。これにより、
モータは磁気抵抗効果を生じることなく回転する。
【００６２】ロータ２００が予め決められた速度以上の
速度で回転する場合、使用されている材料の弾性によ
り、磁極片２３０の間に形成されて磁石２７０を収容す
るハウジングは、遠心力により広がり始める。そして、
その広がりは、回転速度が再び減少したときに消滅す
る。
速度で回転する場合、使用されている材料の弾性によ
り、磁極片２３０の間に形成されて磁石２７０を収容す
るハウジングは、遠心力により広がり始める。そして、
その広がりは、回転速度が再び減少したときに消滅す
る。
【００６３】磁石２７０の半径方向の大きさは、ロータ
の対応するハウジングに収容されたときに、それらの半
径方向外側端部が、磁石に隣接する磁極片の半径方向外
側縁部から後退するように、選択される。
の対応するハウジングに収容されたときに、それらの半
径方向外側端部が、磁石に隣接する磁極片の半径方向外
側縁部から後退するように、選択される。
【００６４】磁石２７０は、ロータが予め決められた速
度以上の速度で回転する際に、上述ようにハウジングが
大きくなることにより形成される隙間と係合するよう
に、取り付けられる。その結果、ロータの速度が上述し
た予め決められた速度以下に戻ったとき、磁極片２３０
が磁石２７を締め付ける。隙間２６０が存在することに
より、磁石２７０は容易に所定の場所に取り付けること
ができる。これは、磁極片２３０に対して磁石２７０を
押圧するために簡単で且つ効果的な手段を提供するもの
と理解できる。磁石２７０を固定するために、公称回転
速度よりも例えば１０％大きな速度で、又は公称回転速
度よりも２０％大きな速度で、ロータ２００を回転して
もよい。磁石２７０は、非常に大きな力で磁極片２３０
の間に当初挿入する必要がないので、容易に取り付ける
ことができる。この場合、磁石２７０の最終位置決め
は、ロータ２００を回転することにより、自動的に行わ
れる。また、ロータをより高速又は低速で回転すること
により、必要ならば磁極片２３０と磁石２７０をロータ
の外径に対して大きく又は小さく移動させることができ
る。これにより、より大きな製造公差を用いて、磁石２
７０と磁極片２３０、及びステータ１００を、製造でき
る。その理由は、より高速又は低速で回転することによ
り、ロータ２００の外径を所望の値に調整できるからで
ある。
度以上の速度で回転する際に、上述ようにハウジングが
大きくなることにより形成される隙間と係合するよう
に、取り付けられる。その結果、ロータの速度が上述し
た予め決められた速度以下に戻ったとき、磁極片２３０
が磁石２７を締め付ける。隙間２６０が存在することに
より、磁石２７０は容易に所定の場所に取り付けること
ができる。これは、磁極片２３０に対して磁石２７０を
押圧するために簡単で且つ効果的な手段を提供するもの
と理解できる。磁石２７０を固定するために、公称回転
速度よりも例えば１０％大きな速度で、又は公称回転速
度よりも２０％大きな速度で、ロータ２００を回転して
もよい。磁石２７０は、非常に大きな力で磁極片２３０
の間に当初挿入する必要がないので、容易に取り付ける
ことができる。この場合、磁石２７０の最終位置決め
は、ロータ２００を回転することにより、自動的に行わ
れる。また、ロータをより高速又は低速で回転すること
により、必要ならば磁極片２３０と磁石２７０をロータ
の外径に対して大きく又は小さく移動させることができ
る。これにより、より大きな製造公差を用いて、磁石２
７０と磁極片２３０、及びステータ１００を、製造でき
る。その理由は、より高速又は低速で回転することによ
り、ロータ２００の外径を所望の値に調整できるからで
ある。
【００６５】磁石２７０は、低電気抵抗を有するが、高
速時に脈動する磁束に対して磁極片２３０により付与さ
れる保護によって、それらを非磁性化する加熱作用を受
けることがない。
速時に脈動する磁束に対して磁極片２３０により付与さ
れる保護によって、それらを非磁性化する加熱作用を受
けることがない。
【００６６】楔形状の磁石２７０により、スプライン２
２０を収容する磁極片２３０の部分に圧縮力が作用し、
スプライン２２０に対して切り欠き２５０を閉鎖するよ
うになる。この効果は、速度の上昇に応じて増加し、ア
センブリは自分自身でロックする。上述の圧縮力によ
り、スプラインの両側にある磁極片の幅が減少し、スプ
ラインとシャフトとの間の接続部の幅が大きいことによ
る利点が得られ、アルミニウムのような、非磁性鋼ほど
機械的に強くない安価で軽量な材料でシャフトを作るこ
とができる。
２０を収容する磁極片２３０の部分に圧縮力が作用し、
スプライン２２０に対して切り欠き２５０を閉鎖するよ
うになる。この効果は、速度の上昇に応じて増加し、ア
センブリは自分自身でロックする。上述の圧縮力によ
り、スプラインの両側にある磁極片の幅が減少し、スプ
ラインとシャフトとの間の接続部の幅が大きいことによ
る利点が得られ、アルミニウムのような、非磁性鋼ほど
機械的に強くない安価で軽量な材料でシャフトを作るこ
とができる。
【００６７】必要ならば、端部側面板（チークプレー
ト）２８０と２９０がシャフト２１０の両端に固定さ
れ、磁極片２３０と磁石２７０の軸方向移動を防止す
る。側面板は、機械の一部を形成する。ロータ２００
は、複数の中間側面板によって複数の部分に分解しても
よい。また、各部分の磁石２７０の数は、４個から６４
個（例えば８極モータについて示す例の場合は８個）の
範囲にあればよい。複数の部分を用いると共に中間の側
面板によって分離する場合、側面板の数は部分の数に１
を加えた数とするのが好ましい。
ト）２８０と２９０がシャフト２１０の両端に固定さ
れ、磁極片２３０と磁石２７０の軸方向移動を防止す
る。側面板は、機械の一部を形成する。ロータ２００
は、複数の中間側面板によって複数の部分に分解しても
よい。また、各部分の磁石２７０の数は、４個から６４
個（例えば８極モータについて示す例の場合は８個）の
範囲にあればよい。複数の部分を用いると共に中間の側
面板によって分離する場合、側面板の数は部分の数に１
を加えた数とするのが好ましい。
【００６８】側面板２８０，２９０は、例えばアルミニ
ウム、または非磁性鋼材から作られる。側面板２８０，
２９０は、ボルト２８１によりシャフト２１０に固定さ
れる。側面板５００の周囲には、複数のタッピング穴５
００が形成され、釣り合いねじが嵌め込まれる。
ウム、または非磁性鋼材から作られる。側面板２８０，
２９０は、ボルト２８１によりシャフト２１０に固定さ
れる。側面板５００の周囲には、複数のタッピング穴５
００が形成され、釣り合いねじが嵌め込まれる。
【００６９】特に図１３に示すように、側面板２８０は
円形の半径方向外側縁部２８２を有する。この縁部は、
磁極片２３０の半径方向外側縁部２３５と、膨らみ面の
端部２３５ａとほぼ同一の位置にある磁石２７０の半径
方向外側縁部から後退している。
円形の半径方向外側縁部２８２を有する。この縁部は、
磁極片２３０の半径方向外側縁部２３５と、膨らみ面の
端部２３５ａとほぼ同一の位置にある磁石２７０の半径
方向外側縁部から後退している。
【００７０】これにより、側面板２８０の周囲に環状領
域Ａが形成されており、そこでは図４に示す種類の検出
器１９０によってロータの磁石２７０の磁界を読み取る
ことができる。図４において、検出器１９０は、僅かだ
けロータ２００に重なることができることが分かる。何
故ならば、側面板２８０は、僅かに後退した位置にある
からである。
域Ａが形成されており、そこでは図４に示す種類の検出
器１９０によってロータの磁石２７０の磁界を読み取る
ことができる。図４において、検出器１９０は、僅かだ
けロータ２００に重なることができることが分かる。何
故ならば、側面板２８０は、僅かに後退した位置にある
からである。
【００７１】説明に係る実施例では、モータが３相モー
タであることから、３つの検出器１９０が設けてある。
各検出器は、側面板２８０の周りでロータ２００の外周
領域Ａにおける磁界を検出するように配置されたホール
効果センサを備えている。磁界は、ロータの回転軸に平
行な軸に沿って読まれ、ホール効果センサは外周領域Ａ
を部分的に覆っている。図示する実施例において、開口
部１１１の近傍に配置された３つの連続した歯部１３０
上に、検出器１９０は設けてある。
タであることから、３つの検出器１９０が設けてある。
各検出器は、側面板２８０の周りでロータ２００の外周
領域Ａにおける磁界を検出するように配置されたホール
効果センサを備えている。磁界は、ロータの回転軸に平
行な軸に沿って読まれ、ホール効果センサは外周領域Ａ
を部分的に覆っている。図示する実施例において、開口
部１１１の近傍に配置された３つの連続した歯部１３０
上に、検出器１９０は設けてある。
【００７２】各検出器１９０は、穴１２５にねじ１９１
を係合して、ステータ１３０の歯部１３０に固定され
る。各検出器１９０は、関係する歯部の半径方向軸Ｚ
ｕ，Ｚｖ，又はＺｗに沿って伸びており、歯部に係合す
るコイル３４０を通過している。コイル３４０は、その
目的から、検出器１９０が通過できるために十分大きな
長さの内側断面が設けてある。コイルと検出器が通過す
る対応歯部との間に残された空間は、例えば約５ｍｍで
あり、コイルを絶縁物３４９の無い歯部から絶縁するた
めに利用される。
を係合して、ステータ１３０の歯部１３０に固定され
る。各検出器１９０は、関係する歯部の半径方向軸Ｚ
ｕ，Ｚｖ，又はＺｗに沿って伸びており、歯部に係合す
るコイル３４０を通過している。コイル３４０は、その
目的から、検出器１９０が通過できるために十分大きな
長さの内側断面が設けてある。コイルと検出器が通過す
る対応歯部との間に残された空間は、例えば約５ｍｍで
あり、コイルを絶縁物３４９の無い歯部から絶縁するた
めに利用される。
【００７３】永久磁石２７０の磁界を直接読み取ること
が好ましい。それにより、ロータの回転位置を読み取る
ことが唯一の目的である特別な構成をロータに付加する
必要が無くなるからである。これは、ロータの製造を簡
素化し、信頼性を向上する。また、コイル３４０と歯部
１３０との間の隙間に検出器１９０を設けることが非常
にコンパクトに行えると共に、必要に応じて検出器１９
０を交換するために該検出器に容易にアクセスできる。
が好ましい。それにより、ロータの回転位置を読み取る
ことが唯一の目的である特別な構成をロータに付加する
必要が無くなるからである。これは、ロータの製造を簡
素化し、信頼性を向上する。また、コイル３４０と歯部
１３０との間の隙間に検出器１９０を設けることが非常
にコンパクトに行えると共に、必要に応じて検出器１９
０を交換するために該検出器に容易にアクセスできる。
【００７４】各検出器１９０は、所定の位相（ｕ、ｖ、
及びｗ）を有するコイル３４０の内側に配置される。各
検出器１９０は、ロータのどの極性がコイル（そして、
対応する位相）と同期しているか所定時間ごとに検出で
きる。各検出器１９０は、検出する極性に応じて高圧信
号又は低圧信号を送出する。各検出器１９０は、干渉に
対する感度を低下するように、ホール効果センサにより
送出される信号を成形する電気回路を有する。ロータの
位置に応じて、検出器１９０から送出される種々の信号
は６つの組み合わせを採り、検出器１９０の状態によっ
て構成される３つのうちのそれぞれの変化がロータの所
定角度位置に対応している。これにより、ロータの角度
位置を所定時間ごとに求めることができると共に、速度
が与えれると、補間によってそれらの時間のロータの位
置を計算することができる。したがって、コイル３４０
は、所望量の位相シフトをもって、最適状態で励起可能
である。各コイルにより運ばれる電流は、ゼロまで減少
できると共に、磁石が対応する歯部の軸上にあるとき、
方向を変えることができる。吸引力だけで動作するリダ
クタンスモータと違って、上述のモータはリラクタンス
無し（実施例では、Ｌｄ＝Ｌｑ）で、吸引と反発の両方
で動作し、大きなトルクが得られる。
及びｗ）を有するコイル３４０の内側に配置される。各
検出器１９０は、ロータのどの極性がコイル（そして、
対応する位相）と同期しているか所定時間ごとに検出で
きる。各検出器１９０は、検出する極性に応じて高圧信
号又は低圧信号を送出する。各検出器１９０は、干渉に
対する感度を低下するように、ホール効果センサにより
送出される信号を成形する電気回路を有する。ロータの
位置に応じて、検出器１９０から送出される種々の信号
は６つの組み合わせを採り、検出器１９０の状態によっ
て構成される３つのうちのそれぞれの変化がロータの所
定角度位置に対応している。これにより、ロータの角度
位置を所定時間ごとに求めることができると共に、速度
が与えれると、補間によってそれらの時間のロータの位
置を計算することができる。したがって、コイル３４０
は、所望量の位相シフトをもって、最適状態で励起可能
である。各コイルにより運ばれる電流は、ゼロまで減少
できると共に、磁石が対応する歯部の軸上にあるとき、
方向を変えることができる。吸引力だけで動作するリダ
クタンスモータと違って、上述のモータはリラクタンス
無し（実施例では、Ｌｄ＝Ｌｑ）で、吸引と反発の両方
で動作し、大きなトルクが得られる。
【００７５】各検出器１９０はまた、温度センサを有す
る。種々の位相におけるコイル３４の温度を知ることに
より、モータの動作不良を検出できる。
る。種々の位相におけるコイル３４の温度を知ることに
より、モータの動作不良を検出できる。
【００７６】少なくとも一つの側面板２８０と２９０上
に、ロータ２００は、特に図１に示す冷却フィン（羽
根）２９１を有する。ロータの外周に設けた磁極片２３
０により形成される膨らみ部２３５の存在により、更な
る冷却効果が得られる。そのため、モータの内部に冷却
空気の流れが形成される。
に、ロータ２００は、特に図１に示す冷却フィン（羽
根）２９１を有する。ロータの外周に設けた磁極片２３
０により形成される膨らみ部２３５の存在により、更な
る冷却効果が得られる。そのため、モータの内部に冷却
空気の流れが形成される。
【００７７】上述のように、図１から図１９のモータ
は、以下の数々の利点を有する。特にコンパクトは構成
により、シャフトの端部に張り出し状態で取り付けるこ
とができる。そのため、ベアリングの数が減少し、摩擦
による機械的損失が減少し、潤滑の問題が減少する。磁
石は表面に誘導される電流に殆ど曝されることがないの
で、マグネットが分離したり過熱したりすることなく、
ロータは高速で回転できる。個々のコイルは、容易に据
え付け及び交換ができる。また、ステータを再含浸させ
る必要がない。磁石の質量は非常に小さく、分割する必
要がない。歯部の数及びコイルの数は比較的小さく、そ
のために製造が容易である。コイルのヘッド部は非常に
短く、そのために軸方向に小型の構造が得られる。位相
は接点無しに又は渡り線（クロスオーバ）無しで、電気
的に分離できる。コイルの巻きは接触させることができ
るので、スロットが十分に満たされる。トルクリップル
は、無視できる。
は、以下の数々の利点を有する。特にコンパクトは構成
により、シャフトの端部に張り出し状態で取り付けるこ
とができる。そのため、ベアリングの数が減少し、摩擦
による機械的損失が減少し、潤滑の問題が減少する。磁
石は表面に誘導される電流に殆ど曝されることがないの
で、マグネットが分離したり過熱したりすることなく、
ロータは高速で回転できる。個々のコイルは、容易に据
え付け及び交換ができる。また、ステータを再含浸させ
る必要がない。磁石の質量は非常に小さく、分割する必
要がない。歯部の数及びコイルの数は比較的小さく、そ
のために製造が容易である。コイルのヘッド部は非常に
短く、そのために軸方向に小型の構造が得られる。位相
は接点無しに又は渡り線（クロスオーバ）無しで、電気
的に分離できる。コイルの巻きは接触させることができ
るので、スロットが十分に満たされる。トルクリップル
は、無視できる。
【００７８】以上の実施例を通じて、標準的な歯部を有
する異なる径のステータと共に予め作られたステータと
ロータの磁気回路からロータリ式電気機器を製造するこ
とができる。ロータとステータの磁気回路の軸方向の寸
法は、より多くの数の又はより少ない数のセクタと磁極
片を積層することにより、取り出すパワーの関数として
選択することができる。コイルの巻き数、平坦な束にお
ける導線の径、電線の数を機器に対する需要者の要求す
る性能の関数として求めることで、予め決められた要素
から作られたステータの磁気回路に対し、コイルだけを
評価すればよい。
する異なる径のステータと共に予め作られたステータと
ロータの磁気回路からロータリ式電気機器を製造するこ
とができる。ロータとステータの磁気回路の軸方向の寸
法は、より多くの数の又はより少ない数のセクタと磁極
片を積層することにより、取り出すパワーの関数として
選択することができる。コイルの巻き数、平坦な束にお
ける導線の径、電線の数を機器に対する需要者の要求す
る性能の関数として求めることで、予め決められた要素
から作られたステータの磁気回路に対し、コイルだけを
評価すればよい。
【００７９】本発明は、同期モータに限るものでなく、
発電機にも適用可能である。ロータは、内部にあっても
よいし、外部にあってもよい。
発電機にも適用可能である。ロータは、内部にあっても
よいし、外部にあってもよい。
【００８０】機器の電気パワーは、例えば１ｋＷから７
５０ｋＷの範囲にある。ロータの回転速度は、例えば
１，０００ｒｐｍから１０，０００ｒｐｍである。本発
明の機械は、速度が１０００ｒｐｍ以下の場合でも、適
用可能である。機械の外径は、例えば５０ｍｍ〜１ｍで
あり、最も広汎な適用において外径は１００ｍｍ〜６０
０ｍｍである。
５０ｋＷの範囲にある。ロータの回転速度は、例えば
１，０００ｒｐｍから１０，０００ｒｐｍである。本発
明の機械は、速度が１０００ｒｐｍ以下の場合でも、適
用可能である。機械の外径は、例えば５０ｍｍ〜１ｍで
あり、最も広汎な適用において外径は１００ｍｍ〜６０
０ｍｍである。
【００８１】本発明は、特定の磁極数に限定されるもの
でないし、３相交流で駆動されるステータに限るもので
ない。電流はｎ相（３相以外）の多相であってもよい。
でないし、３相交流で駆動されるステータに限るもので
ない。電流はｎ相（３相以外）の多相であってもよい。
【００８２】シャフトは、アルミニウム以外の非磁性材
料（例えば、アルミニウム合金）で作ることができる。
料（例えば、アルミニウム合金）で作ることができる。
【００８３】若干有利性に欠けるが、楔形状の磁石と組
み合わせて、平行六面体又はその他の形の磁石も使用で
きる。ステータの歯部はロータに対向する面に、ロータ
の軸を中心とする円筒形以外の形を有することもある。
み合わせて、平行六面体又はその他の形の磁石も使用で
きる。ステータの歯部はロータに対向する面に、ロータ
の軸を中心とする円筒形以外の形を有することもある。
【００８４】スロットは、半分を閉鎖することもでき
る。
る。
【００８５】他の実施例において、磁極片２３０’は、
図２０に示すように、シャフトに固定された端部側面板
に保持された棒２２０’に積層してもよい。この図にお
いて、楔形状の磁石２７０’は、棒２２０’に係合され
た磁極片２３０’の間に配置されている。磁極片は、図
２１に示すように、遠心力を作用させる前に、磁石２７
０’を保持するように、段部を含むものであってもよ
い。
図２０に示すように、シャフトに固定された端部側面板
に保持された棒２２０’に積層してもよい。この図にお
いて、楔形状の磁石２７０’は、棒２２０’に係合され
た磁極片２３０’の間に配置されている。磁極片は、図
２１に示すように、遠心力を作用させる前に、磁石２７
０’を保持するように、段部を含むものであってもよ
い。
【図１】 本発明の実施形態を構成する同期モータの斜
視図。
視図。
【図２】 図１の矢印ＩＩに沿って見た平面図。
【図３】 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿ったモータの軸
方向断面図。
方向断面図。
【図４】 図２の細部ＩＶの拡大図。
【図５】 ステータを単独で示す斜視図。
【図６】 ステータの磁気回路のセクタを単独で示す斜
視図。
視図。
【図７】 図６のセクタを他のセクタと組み合わせる方
法を示す図。
法を示す図。
【図８】 コイルを単独で示す斜視図。
【図９】 図８のＩＸ−ＩＸ線に沿った断面図。
【図１０】 ステータを製造するために用いるコイルを
示す図。
示す図。
【図１１】 製造中にコイルをステータに取り付ける状
態を示す図。
態を示す図。
【図１２】 全てのコイルを所定の場所に取り付け、電
流供給ケーブルの環状通路を示す図１１と同様の図。
流供給ケーブルの環状通路を示す図１１と同様の図。
【図１３】 ロータの正面図。
【図１４】 ロータシャフトの端部を示す図。
【図１５】 図１４のＸＶ−ＸＶに沿った軸方向断面
図。
図。
【図１６】 ロータの磁極片を示す平面図。
【図１７】 ロータシャフトに磁極片を組み付ける状態
を示す図。
を示す図。
【図１８】 磁石と磁極片を所定の場所に取り付けた後
の、ロータシャフトの断面図。
の、ロータシャフトの断面図。
【図１９】 コイル（符号１〜１２のコイル）が電気的
に接続された状態を示す非限定的な図。
に接続された状態を示す非限定的な図。
【図２０】 ロータの他の形態を示す断面図。
【図２１】 図２０の詳細図。
１００：ステータ １３０：歯部 ２００：ロータ ２１０：シャフト ２２０：スプライン ２３０：磁極片 ２５０：切り欠き ２７０：永久磁石
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｋ 1/27 ５０１ Ｈ０２Ｋ 1/27 ５０１Ｋ 1/28 1/28 Ａ 3/18 3/18 Ｊ 3/50 3/50 Ａ // Ｈ０２Ｋ 1/16 1/16 Ａ (72)発明者 ジャック・サン−ミシェル フランス16330ヴーアルト、リュ・オート、 ル・クロス (72)発明者 クリストフ・ジル フランス16000アングーレム、アヴニュ・ ガンベッタ155番 (72)発明者 アンドレ・エイデリー フランス16710サン・イリエ、リュ・ア・ ダーニャ (72)発明者 ロダン・ジャド フランス16110ラ・ロシュフーコール、リ ュ・イザベル・ターユフェ12番 (72)発明者 フィリップ・オージエ フランス16430シャンプニエ、レ・ジロー ディエール (72)発明者 ジャン−マリー・グイヨット フランス16320ブランザグウェ−サン・シ バール、サン−シバール、ル・ブール Ｆターム(参考） 5H002 AA01 AA08 AB08 AC01 AC08 AD04 AE07 AE08 5H603 AA09 BB01 BB02 BB09 BB12 CA01 CA05 CB04 CB17 CC03 CD22 EE02 EE13 5H604 AA10 BB01 BB10 BB14 CC01 CC16 DA03 DB18 QA06 QB15 5H621 BB07 BB10 GA04 GA14 GA16 GB14 HH01 JK01 JK11 JK14 JK17 5H622 AA03 CA02 CA07 CA09 CB04 CB05 PP10
Claims (35)
- 【請求項１】 磁極片（２３０；２３０’）の間に配置
された永久磁石（２７０；２７０’）を有する磁束集中
式ロータ（２００）と、歯部に巻線を有するステータ
（１００）とを備えたロータリ式電気機器。 - 【請求項２】 磁極片（２３０）の形と磁石（２７０）
の形は、Ｌｄ（直軸インダクタンス）とＬｑ（横軸イン
ダクタンス）との差Ｌｄ−Ｌｑが最小となるように選択
されることを特徴とする請求項１の機器。 - 【請求項３】 上記歯部（１３０）は、その自由端から
所定の距離から始まり、ロータからの距離の増加に応じ
て幅が増加するように、一定でない幅を有することを特
徴とする請求項１又は２の機器。 - 【請求項４】 磁石（２７０）は、ロータの回転軸に沿
って観察したとき、ロータの回転軸から遠ざかるにした
がって先細りとなる幅の楔形状を有することを特徴とす
る請求項１又は３のいずれかの機器。 - 【請求項５】 磁極片（２３０）は切欠（２５０）を有
し、上記切欠を介してシャフト（２１０）のスプライン
（２２０）に係合することを特徴とする請求項１から４
のいずれか一の機器。 - 【請求項６】 スプライン（２２０）は、シャフト（２
１０）の中央部（２１１）と一体に形成されている請求
項５の機器。 - 【請求項７】 シャフト（２１０）のスプライン（２２
０）と中央部（２１１）は、非磁性材料、特にアルミニ
ウムで形成されていることを特徴とする請求項６の機
器。 - 【請求項８】 磁極片（２３０）の半径方向内側端部と
シャフト（２１０）との間には、隙間（２６０）が残さ
れていることを特徴とする請求項５又は７のいずれかの
機器。 - 【請求項９】 各スプライン（２２０）の断面は、スプ
ライン（２２０）の中央部を通る半径と所定角度（ｉ
ｉ）をもって傾斜した部分を備えた両側部（２２２）を
有する輪郭をしており、上記角度は各スプラインが磁極
片（２３０）を作るために用いる材料よりも弱いせん断
強度を有する材料から作られるように選択されることを
特徴とする請求項５から８のいずれか一の機器。 - 【請求項１０】 上記角度（ｉｉ）は約７０度である請
求項９の機器。 - 【請求項１１】 上記輪郭は、円い部分（２２２ａ、２
２２ｃ）を有することを特徴とする請求項９又は１０の
いずれか一の機器。 - 【請求項１２】 上記円い部分（２２２ａ、２２２ｃ）
は異なる曲率半径（Ｒａ，Ｒｃ）を有することを特徴と
する請求項１１の機器。 - 【請求項１３】 各磁極片（２３０）は、ステータに対
向する側面に、ステータに向かって凸状に膨らむ面（２
３５）を有する請求項１〜１２のいずれかの機器。 - 【請求項１４】 ロータは非磁性材料からなる少なくと
も一つの端部側面板（２８０）を有し、その外周はステ
ータに隣接する磁石（２７０）の縁部から後退している
請求項１〜１３のいずれかの機器。 - 【請求項１５】 ステータはｎｔｅｅｔｈの歯部を有
し、ロータはｎｐａｉ ｒｓの磁極を有し、電流はｎ
ｐｈａｓｅｓの交流であり、歯部の数ｎｔｅｅｔｈがｎ
ｔｅｅｔｈ＝ｎｐａｉｒｓ・ｎｐｈａｓｅｓの関係を満
足するように選択されていることを特徴とする請求項１
〜１４のいずれかの機器。 - 【請求項１６】 ロータは、１，０００ｒｐｍ〜１０，
０００ｒｐｍの速度で回転するように配置されている請
求項１〜１５のいずれかの機器。 - 【請求項１７】 半径方向の外側寸法が、５０ｍｍから
１ｍの範囲にある請求項１〜１６のいずれかの機器。 - 【請求項１８】 ステータ（１００）は複数のコイル
（３４０）を有することを特徴とする請求項１〜１７の
いずれかの機器。 - 【請求項１９】 ステータは少なくとも一つのコイル
（３４０）を有し、コイル（３４０）は巻き軸（Ｗ）を
中心に積層された複数の巻きを形成するように巻回され
た絶縁電線（３４２）からなるほぼ平坦な束（３４１）
を有し、巻きが積層された上記束の断面はコイルの巻き
軸（Ｗ）にほぼ垂直に伸びる長い寸法の部分を有する請
求項１〜１８のいずれか一の機器。 - 【請求項２０】 電線（３４２）は、０．３ｍｍ〜２．
５ｍｍの範囲の径を有する円形断面を有することを特徴
とする請求項１９の機器。 - 【請求項２１】 コイル（３４０）の内側断面はほぼ矩
形である請求項１９又は２０の機器。 - 【請求項２２】 コイル（３４０）の内側断面は一端側
が他端側よりも大きく、対応する輪郭を有する歯部（１
３０）に所定の締め付け力をもって装着できることを特
徴とする請求項１９又は２０の機器。 - 【請求項２３】 電線（３４２）は、コイル（３４０）
の電気接続端部で剥がれ、フック状に曲げられているこ
とを特徴とする請求項１９〜２２のいずれか一の機器。 - 【請求項２４】 上記フックは、巻き軸（Ｗ）に垂直
に、コイルの中央平面に向けられていることを特徴とす
る請求項２３の機器。 - 【請求項２５】 コイル（３４０）は、該コイルが係合
される歯部の軸方向寸法よりも大きな側部を有する内側
断面を備えており、ロータの回転を示す信号を送出する
ために適した検出器（１９０）を収容するために十分な
隙間を残していることを特徴とする請求項１９〜２４の
いずれかの機器。 - 【請求項２６】 少なくとも一つの検出器（１９０）を
有し、該検出器はステータ上に設けた磁界センサを有
し、機器をロータの回転軸上から見たとき、ロータの外
周領域（Ａ）を覆う場所からロータの磁石（２７０）の
磁界を検出するようにしてあることを特徴とする請求項
１〜２５の機器。 - 【請求項２７】 ｎ相交流に対し、機器のケース（１１
０）にある開口部（１１１）に近接する連続した歯部に
設けたｎ個の検出器（１９０）を有することを特徴とす
る請求項２６の機器。 - 【請求項２８】 検出器（１９０）は、歯部の半径方向
軸（Ｚｕ；Ｚｖ、Ｚｗ）に沿って伸びるように、ステー
タの磁気回路に固定されていることを特徴とする請求項
２６又は２７の機器。 - 【請求項２９】 検出器（１９０）は、磁界センサと共
に、温度センサを有することを特徴とする請求項２６〜
２８のいずれか一の機器。 - 【請求項３０】 ロータは非磁性材料からなる少なくと
も一つの側面板（２８０）を有し、上記側面板の半径方
向外側縁部は上記磁石と磁極片の半径方向外側縁部から
後退しており、磁石（２７０）の磁界が一以上の検出器
で読み取れる環状領域（Ａ）を残している請求項１〜２
９のいずれかの機器。 - 【請求項３１】 コイル（３４０）を有し、該コイルの
接続端部は、フック状に曲がられて剥がれた電線の平坦
な束（３４１）で形成されており、上記接続端部（３４
４ａ、３４４ｂ）はシース付き電気ケーブル（１５０）
の剥ぎ取り部（１５１）に局部的にはんだ付けされてい
ることを特徴とする請求項１〜３０のいずれか一の機
器。 - 【請求項３２】 ステータの磁気回路は、中央部で歯部
（１３０）と交差する空気ギャップ（Ｅ）を形成するセ
クタ（１２０）のアセンブリからなることを特徴とする
請求項１〜３１のいずれかの機器。 - 【請求項３３】 セクタは、接合する側部（１２３ａ、
１２３ｂ）に、協働するレリーフ（１２４ａ、１２４
ｂ）の部分を有することを特徴とする請求項３２の機
器。 - 【請求項３４】 セクタの磁気回路は、円筒ケース（１
１０）に押し込まれていることを特徴とする請求項１〜
３３のいずれかの機器。 - 【請求項３５】 同期モータを構成することを特徴とす
る請求項１〜３４のいずれかの機器。
Applications Claiming Priority (6)
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|---|---|---|---|
| FR0005639A FR2808627B1 (fr) | 2000-05-03 | 2000-05-03 | Rotor de machine tournante electrique et procede de fabrication |
| FR0102263A FR2821023A1 (fr) | 2001-02-20 | 2001-02-20 | Roue motrice a moteur synchrone |
| EP01400981A EP1152516B1 (fr) | 2000-05-03 | 2001-04-17 | Machine tournante électrique à rotor à concentration de flux et à stator bobiné sur dents |
| EP0102263 | 2001-04-17 | ||
| EP0005639 | 2001-04-17 | ||
| EP01400981-5 | 2001-04-17 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006262849A Division JP2007049898A (ja) | 2000-05-03 | 2006-09-27 | ロータリ式電動機器 |
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|---|---|
| JP2002010600A true JP2002010600A (ja) | 2002-01-11 |
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Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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