JP2002510953A - 電気機械要素 - Google Patents
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- H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
- H02K1/16—Stator cores with slots for windings
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Abstract
Description
気機械の固定子組立体または回転子組立体の構造に関するものある。
線形可動要素である。静止要素と可動要素の間の相互作用は、静止要素または可
動要素の発生する磁場と、可動要素または静止要素の巻線内のそれぞれの電流と
の相互作用に基づく。この相互作用において、電流の方向と磁場の方向と動作方
向とが互いにほぼ直角であり、例えば直交座標系のx軸方向、y軸方向、z軸方
向に沿っている。
の歯の周りに巻かれた複数のコイルを有している。
要素の一部分に巻きつけられた巻線に限定されている。
た。鋼積層体を用いる代わりに、固定子コアを鉄粉から形成してもよく、これは
一体成形された固定子を開示する米国特許第4,947,065、および実質的
に同一且つ分離した複数の部品を有する固定子を開示する国際特許出願WO95
/12912に例示されている。
来用いられていた軟鉄粉が、鋼積層体によって得られる透磁率よりも小さい透磁
率を有することを意味する。しかしながら、磁性粉末混合材料は、等方的な磁性
作用、高周波数での鉄損の減少、改良された熱特性、および自由度のある設計お
とび組立てといった利点を提供することができる。
、特に固定子組立体を提供することにある。本発明の電気機械要素は、特許請求
の範囲の請求項1に記載の構成によって特徴づけられている。特許請求の範囲の
従属項にはこの電気機械要素の好適例が記載されている。
ヨークと、ヨークに沿って第1の方向に離間し且つヨークから第2の方向に延び
る複数の歯とを有している。ここで、各歯の間の空間が離間した巻線溝を画定し
ている。さらに、コアによって支持される巻線は、各歯の周りであって巻線溝内
に位置するコイル折返し部を有している。
所望または最適な磁束密度に調節するために、各歯とヨークの接続部分とが、前
記第1方向と前記第2方向によって規定される平面を横断する方向に可変の寸法
を有することを特徴としている。
ている。従って、コアは環状ヨークと、環状ヨーク上で円周方向に離間した複数
の歯とを有し、各歯の間の空間が円周方向に離間した巻線溝を画定している。
部分は可変の軸線方向寸法を有している。
部分は可変の半径方向寸法を有している。
ことがなく、角部における絶縁貫通の危険性が減少される。このことは、より薄
い絶縁の適用を可能とし、それによって多くの熱的な利点がもたらされる。
を備えた分離ユニットあるいはセグメントを形成している。
る。従って、漂遊損失が減少され、より効率的な機械装置が得られる。また、特
に巻線溝の外側でコイル巻き部分を接続しているヨークの軸線方向延長部によっ
て、より良好な熱移送が行われる。
おり、このコアは長手方向のヨークとこの長手方向のヨークに沿って離間した複
数の歯とを有し、各歯の間の空間が長手方向に離間した巻線溝を画定している。
これは、動作方向が直交座標系のx軸方向に沿い、磁場の方向がy軸方向に沿い
、各歯とヨークの接続部分との可変寸法の方向がz軸方向に沿っているというこ
とである。効率を改良することによって、溝面積を増大させ、および/またはヨ
ークの巾を減少させることができる。このことは、性能を維持しながら電気機械
の寸法を減少させるか、あるは寸法を維持しながら性能を改良することができる
ことを意味している。
または歯3からなるコアを有するものとして図示されている。各歯3とヨーク2
の接続部分4が分離ユニットあるいはセグメント5を形成している。各々の接続
部分4はその歯3の両側部から円周方向に突出しており、各歯3の両側に溝6が
形成されている。さらに、各々の歯3の内端7は円周方向に拡大されており、一
方、各歯3のその他の部分はほぼ一定の巾を有している。
5の巻線作業が簡易化される。
中へ充填され、所望の形状に押し固められ、さらに粉末粒子間の必要な絶縁層を
破壊しないように比較的低い温度で熱処理される。これは、分離ユニット5の大
量生産を可能とし、材料廃棄物をなくし、且つ高い許容誤差を有する最終的な押
型ユニットを実現し、機械加工を殆どまたは全く必要としないことを意味する。
は接続部分4の軸線方向長さより短い。ヨーク2のこの延長部分は歯の両方の軸
線側部において軸線方向に歯3を越えて延びていて、巻線の有効長さを増加させ
且つ漂遊損失を減少させて、より効率的な機械装置を提供する。さらに、巻線か
ら固定子への熱移送は、巻線溝の外側でコイル巻き部分を接続する前記ヨークの
軸線方向延長部分によって改良される。
って性能を維持しながら電気機械の寸法が減少される。
れ得ることにあり、それによってコイル折返し部がきつく曲げられることがなく
、その角部における絶縁貫通の危険性が減少されている。これによって、より薄
い絶縁を用いることができ、その結果相当な熱的利点が得られることになる。巻
線の配置は、各歯において非重複巻線とすることができ、これは巻線作業を簡素
化し、大きなパッキング係数(packing factor)を達成する。
計であり、コギングを減少させるために好ましくは磁気的なスキューを備えた表
面磁石が設けられていることに留意すべきである。
固定子11は、ヨーク12と2つの極すなわち歯13とを備えたコアを有するも
のとして示されている。回転子は従来型のものであり、示されていない。コアは
鉄粉で形成され、一体成形される。
面形状(図4に示す)は、図2に例示したサーボモータの固定子の歯3の軸線方
向断面形状と似ていて、ヨーク12の軸線方向長さが極13との接続部分の軸線
方向長さより長い。しかしながら、前記交直両用モータの固定子11の極13の
内端14は軸線方向に延びており、ヨーク12とほぼ同じ長さになっている。従
って、低エアギャップ磁束密度は短い方の電機子巻線に集中し、また固定子の鉄
容積が減少されている。
発明の精神から逸脱することなしに、幾つかの修正例が可能であることは明らか
である。
タ、ステッパ・モータ、およびハイブリッド・ステッパ・モータや、これに対応
する形式の発電機、すなわち回転電気機械全般に適用することができる。また、
本発明は例示した内部回転子の代わりに外部回転子を有する機械装置に用いるこ
とができる。
構成されていてもよく、あるいは固定子が鋳造によって製作されてもよい。
ヨーク)の先端よりも軸線方向に長くなっていてもよいことに注目すべきであり
、それによって歯における磁気飽和の危険性が減少される。
に調節するために、実質的に従来の電気機械における積層体の面を横断する方向
において、各々の歯の寸法およびヨークの接続部分の寸法を変更することを可能
にする材料あるいは材料の組み合わせを用いることにある。言い換えると、各歯
とヨークの接続部分は前記横断方向において寸法を変えること、すなわち一定の
巾から変化させることができるということである。
要素と可動要素の、その他の組み合わせからなる電気機械にも適用することがで
きることを強調すべきである。
による固定子のコアのヨークと歯の軸線方向の輪郭を示す図である。
による固定子の極の軸線方向の輪郭を示す図である。
Claims (11)
- 【請求項1】 磁気粉末材料でできたコアであって、ヨーク(2;12)と
、ヨークに沿う第1方向に離間し且つ実質的に前記第1方向を横断する第2方向
にヨークから延びる複数の歯(3;13)とを有し、各歯の間の空間が離間した
巻線溝(6)を規定しているコアと、該コアによって担持された巻き線であって
、歯の周囲且つ巻線溝内にコイル折返し部を有する巻線とを有する、電気機械に
おける組み合わせであって、 コアおよびヨークにおける磁束通路の各部分の磁束密度を調節するために、各
歯(3;13)とヨーク(2;12)の接続部分(4)とが、前記第1方向と第
2の方向とによって画定される平面を横断する方向において可変の寸法を有して
いることを特徴とする組み合せ。 - 【請求項2】 コアと巻線が回転電気機械のための固定子組立体を構成して
おり、前記コアが環状ヨーク(2;12)と、該環状ヨーク上で円周方向に離間
した複数の歯(3;13)とを有し、該歯の間の空間が円周方向に離間した巻線
溝(6)を規定している請求項1に記載の組み合せ。 - 【請求項3】 前記歯(3;13)がヨーク(2;12)から半径方向に延
び、各歯とヨークの接続部分とが変動した軸線方向寸法を有している請求項2に
記載の組み合せ。 - 【請求項4】 環状ヨーク(2;12)が、各歯(3;13)の少なくとも
1つの軸線方向側部において、該歯を越えて軸線方向に延びていることを特徴と
する請求項3に記載の電気機械のための固定子組立体。 - 【請求項5】 各歯(13)が該歯の主要部分を越えて軸線方向に延びる先
端部(14)を有している請求項3または請求項4に記載の電気機械のための固
定子組立体。 - 【請求項6】 各歯がヨークから軸線方向に延び、各歯とヨークの接続部分
とが変動した半径方向寸法を有している請求項2に記載の組み合せ。 - 【請求項7】 環状ヨークが前記歯の少なくとも1つの軸線方向側部におい
て前記歯を越えて半径方向に延びている請求項6に記載の電気機械のための固定
子組立体。 - 【請求項8】 前記歯が該歯の主要部分を越えて半径方向に延びる先端部を
有している請求項6または請求項7に記載の電気機械のための固定子組立体。 - 【請求項9】 コアと巻線が線形電気機械のための固定子組立体を構成して
おり、該コアが長手方向のヨークと、該長手方向ヨークに沿って離間した複数の
歯とを有し、該歯の間の空間が長手方向に離間した巻線溝を画定している請求項
1に記載の電気機械のための固定子組立体。 - 【請求項10】 コアの歯(3;13)が丸い輪郭を有し、それによってコ
イル折返し部をきつく曲げることがなく、角部における絶縁貫通の危険性を減少
させている請求項1から請求項9までのいずれか1項に記載の電気機械のための
固定子組立体。 - 【請求項11】 各歯(3)がヨーク(2)の接続部分(4)を備えた分離
セグメント(5)を形成している請求項1から請求項10までのいずれか1項に
記載の電気機械のための固定子組立体。
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