JP2004140882A - ベアリングレス回転機 - Google Patents

Abstract

【課題】従来電動機巻線や位置制御巻線は分布巻きで巻回していたが占積率の減少に伴う出力密度の低下やコイルエンドの増加につながり小型化に問題があり、また回転子を圧縮空気により非接触にて保持するための構造は複雑で精密加工を要した。これらを解決する短節巻きを用いた方法を提供する。
【解決手段】突極状の固定子鉄心を構成し、該鉄心には短節巻きの巻線を巻回し３相以上の巻線群を備えて電磁力を発生し、また主軸上に複数の永久磁石による回転子鉄心を対峙・配置させ、該固定子鉄心は、短節巻きのコイルが巻回され、コイルは独立又は他のコイルと接続されて複数の相の巻線を構成し、巻線の一端は変換器に接続され、他の一端は中性点又は変換器のリターン側に接続されてなる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ベアリングレス回転機に係り、特に短節巻線を巻回した電気機械において、コイルの接続を切り離し相数を増加して電磁力を発生するベアリングレス回転機に関する。
【０００２】
【従来の技術】ベアリングレス回転機の固定子鉄心に、従来と同じ回転機用の巻線に加えて、その極数とは異なるもう１組の巻線を巻き、この巻線に流す電流で、固定子と回転子の間の空間の磁束の分布を歪ませ、この磁束分布の歪みにより半径方向の力を回転子に発生させて回転子を磁気支持していた。
また、特に歯科診療に用いられる空気軸受けを利用したベアリングレス回転機における回転子の保持は、半径方向は、回転子スリーブと軸受けスリーブの周囲の隙間に圧縮空気を送って浮上させ非接触で保持していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前者の手段で電動機巻線や位置制御巻線に分布巻きを巻回すことは、占積率の減少に伴う出力密度の低下やコイルエンドの増加につながり、小型化するには問題があった。
したがって、位置制御巻線を巻回さずに１種類の巻線でトルク電流や、位置制御電流を発生させ、かつ占積率あるいは出力密度の増加のために短節巻きを用いた巻線方法を提供する。
また、後者の手段の回転子を圧縮空気により非接触にて保持するための圧縮空気の供給と回転子スリーブ及び軸受けスリーブの構造は、複雑で精密加工を要した。そして回転機の停止時には圧縮空気がないため固定子と回転子は接触しており、始動時空気制御回路に不具合があると接触しながら回転する恐れがあった。本発明はこれらのの課題を解決する新型のベアリングレス回転機を提供する。
【０００４】
【課題を解決しようとするための手段】上記に鑑み本発明者等は鋭意実験研究の結果下記の手段によりこの課題を解決した。
（１）複数の突極状の固定子鉄心を構成し、該固定子鉄心には短節巻きの巻線が巻回されてなることを特徴とするベアリングレス回転機。
（２）（１）項に記載のベアリングレス回転機において、３相以上の巻線群を備え、電磁力を発生することを特徴とするベアリングレス回転機。
（３）主軸上に回転子鉄心を配置し、該回転子鉄心には複数個の永久磁石が配置され、また回転子の外側には、空隙を介して複数の固定子鉄心が対峙・配置されれてなり、前記固定子鉄心には短節巻きのコイルが巻回され、コイルは独立に、あるいは他のコイルと接続されて複数の相の巻線を構成し、巻線の１端は変換器に接続され他の１端は複数コイルの中性点あるいは変換器のリターン側に結線されてなることを特徴とする前項（１）又は（２）に記載のベアリングレス回転機。
（４）相数を４ないし６とすることを特徴とする前項（１）〜（３）のいずれか１項に記載のベアリングレス回転機。
（５）変換器は巻線に電圧、電流を供給し、電流、電圧を不平衡にして電磁力を発生し、またトルクを発生することを特徴とする前項（１）〜（４）のいずれか１項記載のベアリングレス回転機。
【０００５】
（６）変換器がベアリングレス回転機駆動用インバータ又は、ベアリングレス発電機用のコンバータであって、変換器の主回路を４相、又は６相とすることを特徴とする前項（１）〜（５）のいずれか１項記載のベアリングレス回転機。
（７）各固定子鉄心に巻回されたコイルをいくつかのグループに分け、グループごとに並列、あるいは直列接続を行い、トルクと半径方向力を同時に発生できることを特徴とする前項（１）〜（６）のいずれか１項記載のベアリングレス回転機。
（８）３つ以上の突極状の固定子鉄心、並びに３つ以上の回転子極を備え、３つ以上の相数の固定子巻線を備えてなることを特徴とする前項（１）〜（７）のいずれか１項記載のベアリングレス回転機。
（９）前項（１）〜（８）のいずれか１項に記載のベアリングレス回転機を備えてなる電気機械器具。
（１０）前項（１）〜（８）のいずれか１項に記載のベアリングレス回転機を備えてなる歯科用機械器具。
（１１）前項（１）〜（８）のいずれか１項に記載のベアリングレス回転機を備えてなる工作機械。
（１２）前項（１）〜（８）のいずれか１項に記載のベアリングレス回転機を備えてなる情報処理機械。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１５は、従来のベアリングレス回転機の電動機巻線及び位置制御巻線の構成を示す収納部の横断面図である。
図において、１ａは回転子に埋没されたＮ極の永久磁石、１ｂは回転子に埋没されたＳ極の永久磁石、２は固定子、３は突極状の固定子鉄心、４は回転子、５は主軸、６は回転方向、７は電動機のトルク用巻線、８は半径方向力、２０は２極位置制御巻線、ＮＵはＵ相の電動機回転のトルク用巻線、ＮＶはＶ相の電動機回転のトルク用巻線、ＮＷはＷ相の電動機回転のトルク用巻線、ＮＵｂはＵ相の半径方向力を得るための巻線、ＮＶｂはＶ相の半径方向力を得るための巻線、ＮＷｂはＷ相の半径方向力を得るための巻線、Ｓ１〜Ｓ１２はスロットの番号、○に・点の印しは、向こう側から手前への通線方向、○に×の印は、手前側から向こう側への通線方向を示す。
そして前記Ｓ１〜Ｓ１２の各スロットの中の、外側の大きな○はトルク用巻線の通線を、また内側の小さな○は半径方向力を得るための巻線の通線を示す。
また、前記各巻線の内側への矢印は入力電流の方向、外側への矢印は出力電流の方向を示す。そして本器の巻線方法は分布巻きである。
なお、上記電動機回転のトルク用巻線ＮＵ、ＮＶ、ＮＷ及び半径方向力を得るための巻線ＮＵｂ、ＮＶｂ、ＮＷｂの各巻き線端末は、駆動供給源の変換器（例えば後記図４又は図５）に接続され、１端は変換器の出力端へ、他の１端はコイルの中性点又は変換器のリターン側へ接続される（図示せず）。
【０００７】
そして、まず前記トルク用巻線ＮＵ，ＮＶ、ＮＷの各巻線は、図１５の場合３相４極であるから、例えば前記Ｖ相のＮＶ巻線は、内側への矢印入力電流の方向より、図のようにスロット８の外側の大きな○に×印より、スロットＳ１１の○に・印に通線してＳ８〜Ｓ１１間が所要回数巻回され、その端末はスロットＳ８の前記の○に×印に隣接する○に×印に通線され、
次に、そこからスロットＳ５の○に・印に通線して、Ｓ８〜Ｓ５間が所定回数巻回され、その端末は隣接する５の○に・印に通線し、Ｓ５〜Ｓ２間が所定回数巻回され、さらにその端末は隣接するＳ２の○に×印に通線し、Ｓ２〜Ｓ１１間が所定回数巻回される。
以上で４極を巻き終え最後の巻線端末は、スロット１１の○に・印から前記外側への矢印の出力電流方向のトルク用巻線ＮＶとして出される。
前記のように、上記巻線の入出力用各端末は図示しないＮＶ駆動供給源に接続される。
【０００８】
同様にして、Ｗ相のＮＷ巻き線は、スロットＳ６〜Ｓ９、Ｓ６〜Ｓ３、Ｓ３〜Ｓ１２及びＳ１２〜Ｓ９の各間を巻回し、その入出力用端末は図示しないＮＷ駆動供給源に接続される。
同じく、Ｕ相のＮＵ巻き線は、スロットＳ１０〜Ｓ１、Ｓ１０〜Ｓ７、Ｓ７〜Ｓ４及びＳ４〜Ｓ１の各間を巻回し、その入出力用端末は図示しないＮＵ駆動供給源に接続される。
以上で３相４極のトルク用巻線が終わる。
【０００９】
次に半径方向力を得るための巻線ＮＵｂ、ＮＶｂ、ＮＷｂの各巻線を行う。
図１５の場合３相２極であるから、例えば前記ＮＶ相のＮＶｂ巻線は、内側への矢印入力電流の方向より、図のようにスロットＳ２の内側の小さな○に×印よりスロットＳ９の小さな○に・印に通線し、Ｓ２〜Ｓ９間が巻回され、
次にその端末はスロットＳ９の小さな○に・印からＳ３の小さな○に×印に通線し、さらにその端末はＳ８の小さな○に・印に通線し、Ｓ３〜Ｓ８間が巻回され、
最後にスロットＳ８から前記外側への矢印の出力電流方向の半径方向力を得るための巻線ＮＶｂが出される。
そして、上記巻線の入出力用端末は図示しないＮＶｂ駆動供給源に接続される。
【００１０】
同様にして、Ｗ相のＮＷ巻き線は、スロットＳ６から入力されＳ６〜Ｓ１、Ｓ７〜Ｓ１２の各間を巻回し、Ｓ１２から出力される。
上記入出力用端末は図示しないＮＷ駆動供給源に接続される。
同じく、Ｕ相のＮＵ巻き線は、
スロットＳ１０〜Ｓ５、Ｓ１１〜Ｓ４の各間を巻回し、その入出力用端末は図示しないＮＵｂ駆動供給源に接続される。
以上で半径方向力を得るための巻線が終わる。
図示したように、固定子の、電動機のトルク用巻線７（４極巻線）に加えて、前記の極数とは異なるもう１組の位置制御巻線２０（２極）を巻き、この巻線に流す電流で、固定子２と、回転子４間の空隙の磁束の分布を歪ませ、磁束分布の歪みにより半径方向力を回転子に発生させて、回転子を磁気保持している。
また、上記電動機回転のトルク用巻線７の端末及び半径方向力を得るための巻線２０の各巻き線端末は、駆動供給源の変換器に接続され、一端は変換器の出力端へ、他の一端はコイルの中性点又は変換器のリターン側へ接続される（図示せず）。
【００１１】
図１は本発明の小型のベアリングレス回転機のトルク及び半径方向力を得るための巻線方法（Ｕ相）の構成を示す収納部の横断面図である。
図において、Ｕ１はトルク用巻線、Ｕ２は半径方向力を得るための巻線、内側への矢印は入力電流の方向、外側への矢印は出力電流の方向を示す。なお、通線記号○に×及び○に・は前記と同様である。
また、上記電動機回転のトルク用巻線Ｕ１及び半径方向力を得るための巻線Ｕ２の各巻き線端末は、駆動供給源の変換器（後記図４又は図５）に接続され、一端は変換器の出力端へ、他の一端は複数コイルの中性点又は変換器のリターン側へ接続される（図示せず）。
前記１種類の巻線でトルク電流及び位置制御電流を発生させ、かつ占積率あるいは出力密度の増加のために短節巻きを用いた巻線方法として、
図のように、前記電動機巻線のＵ相巻線を、回転用巻線Ｕ１及び半径方向力を得るための巻線Ｕ２のように、上記Ｕ１、Ｕ２の２つに分割し、図の方向に通線する。
図において巻線の方向は、Ｕ１に対しＵ２は逆方向となっている。
【００１２】
まず、電動機として回転させる時は、Ｕ相の、トルク用巻線Ｕ１及び半径方向力を得るための巻線Ｕ２に同方向の電流を流すことで、トルクを発生し、前記回転方向６のように時計回りに回転する。
また、半径方向力を発生させるには、前記Ｕ１に対しＵ２には逆の方向に電流を流す。
図のように、Ｕ１、Ｕ２に通電すると、上部と左側の磁石部（Ｎ極の永久磁石１ａ及びＳ極の永久磁石１ｂ）では磁界が強めあい、下部と右側の磁石部（Ｎ極の永久磁石１ａ及びＳ極の永久磁石１ｂ）では弱めあう。したがって左上部に矢印の半径方向力８を発生させることができる。
【００１３】
同様にしてＶ相巻線、Ｗ相巻線による、トルク用巻線及び半径方向力を得るための巻線方法を示す。
図２はトルク及び半径方向力を得るためのＶ相の巻線方法、
図３はトルク及び半径方向力を得るためのＷ相の巻線方法、である。
図において、Ｖ１はトルク用巻線、Ｖ２は半径方向力用巻線、Ｗ１はトルク用巻線、Ｗ２は半径方向力用巻線を示す。
前記、Ｕ相巻線と同様に、Ｖ相巻線及び、Ｗ相巻線を、をＶ１とＶ２及び、Ｗ１とＷ２にそれぞれ分割し、図の方向に電流を流すことでそれぞれ回転方向６のように回転し、また半径方向力８を発生させることができる。
【００１４】
以上の方法において、電流をインバータで供給する場合、（図４）に示すように一つのコイルにおいて、Ｕ１とＵ２を切り離し、別々の電流を供給するためには、単相インバータの１台で４つのスイッチング素子が必要となる。
したがって、全ての６つのコイルに電流を供給するには、２４のスイッチング素子が必要となる。
図４は、各相別々に電流を流すときのインバータでＵ１のみの構成図である。図において、２１は単相インバータ、１６はスイッチング素子、１７はダイオード、１８は直流電源を示す。
また、図示しないＵ２（半径方向力を得るための巻線）用のインバータも同様な構成となる。
【００１５】
しかし、次図（図５）のように各相の２つの巻線間に中性点をとり、接続することで半数のスイッチング素子での制御が可能となる。
図５は、中性点をとったときのインバータの構成図である。
図において、１５は中性点、２２はインバータ、Ｕ１ｐはＵ相のトルク用駆動回路、Ｕ２ｐはＵ相の半径方向力用駆動回路、同様にＶ１ｐはＶ相のトルク用駆動回路、Ｖ２ｐはＶ相の半径方向力用駆動回路、Ｗ１ｐはＷ相のトルク用駆動回路、Ｗ２ｐはＷ相の半径方向力用駆動回路を示す。
図のように、Ｕ１、Ｕ２の巻線の間に中性点１５をとり、各相をＶ１、Ｖ２の巻線と、Ｗ１、Ｗ２の巻線で別々に接続することで、１つの相を４つ、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相合わせて計１２個のスイッチング素子１６で制御することができる。
【００１６】
前記の変換器（インバータ）は、巻線に電圧、電流を供給し、電流、電圧を不平衡にして電磁力を発生し、またトルクを発生するものであり、
前記スイッチング素子１６である出力トランジスタ（図５）の制御回路は、
高周波の正弦波電圧あるいはＰＷＭによる高周波電圧の発生回路を有し、そして回転子の回転角度位置を検出する機能及び、検出した回転角度に基づいて、インバータ回路を駆動する機能を備えている（図示せず）
また、ベアリングレス回転機駆動用インバータ、あるいはベアリングレス発電機用のコンバータ等の変換器の主回路を４相、又は６相とすることができる。
【００１７】
そして、前記短節巻きの巻線を持つ回転機において、各突極状の固定子鉄心３に巻回されたコイルをいくつかのグループに分け、グループごとに並列、あるいは直列接続を行い、トルクと半径方向力を同時に発生することができる。
以上記載した構成により、構造が簡単で、堅牢、小型軽量となり、また軸出力の向上を図ることができる。
【００１８】
図６は３相コイル、４極ロータの図である。突極状の固定子鉄心３の数は６個で、固定子鉄心数２個で１相を構成し、３相コイルを巻回した図を示す。
図において、ｎは中性点を示す。
突極状の固定子鉄心３には、短節巻きコイルが巻回され、前記トルク用巻線、Ｕ１及び半径方向力を得るための巻線Ｕ２が構成されて、電圧、電流が供給される（図示せず）。前記コイルの一端は中性点ｎに接続される。
また、他にＶ１、Ｖ２及びＷ１、Ｗ２の各巻線が各突極状の固定子鉄心３に巻回される。
前記回転子４の極数は、４極の他にも２，３，４，５，６，７，等の自然数であればよい。
さらに、突極状の固定子鉄心３の数も１，２，３，４，５，６，７・・・・等の自然数であればよい。上記図６にその事例を示す。
図において、回転子４は円筒状の回転子内に前記１ａ及び１ｂ各２個、計４個の永久磁石が埋め込まれており、これらの永久磁石は４極を構成するように外側がＮＳＮＳに着磁されている。
そして、上記永久磁石の形状は、ブレッドローフ型を描いているが、後に示すように，ＩＰＭ型、ＳＰＭ型、スポーク型、インセット型等の各種の形式のいずれであってもよい。例えば電気学会の技術報告７１９号（１９９９）や、武田洋次他「埋込同期モータの設計と制御、２００１年オーム社」等に記載されている形式のいずれも適用できる。
【００１９】
図７は、４相コイル、４極ロータの図で、
突極状の固定子鉄心３の数は４個で、固定子鉄心１個で１相を構成し、４相コイルを施した図を示す。
図において、ａはａ相巻線、ｂはｂ相巻線、ｃはｃ相巻線、ｄはｄ相巻線、１９は中性点ｎ又はインバータへの出力（接続）を示す。
各相のコイルはａ、ｂ、ｃ、ｄ相を構成し、コイルの一端は駆動用変換器（インバータ）の各相の出力端に、他の一端は独立に変換器に接続されても、中性点としてｎ点に接続されてもよい。
いずれの場合も各相の電流は独立に制御され、中性点ｎが接続された場合は、各相の電流の和が０になる拘束条件が適用される。
また、回転子４は４極の場合が描かれているが、回転子４の極数は自然数であればよい。
そして、図には１コイルが１相を構成する場合が描かれているが、もし固定子２が、突極状の固定子鉄心３の数が８個であれば、直列、あるいは並列接続を行い、２コイルで１相を構成してもよい。
また、回転子４には４個のブレッドローフ型磁石が埋め込まれているが、
前記各種の回転子構成の適用が可能である。
【００２０】
図８は、３相コイル、４極ロータの図で、
図において、ＵはＵ相巻線、ＶはＶ相巻線、ＷはＷ相巻線を示す。
突極状の固定子鉄心数３の数は３個で、３相コイルを施した構成図を示す。
上記、突極状の固定子鉄心３には短節巻線が巻回されている。
そして、３つの電流はそれぞれ制御され、前記半径方向力８とトルク方向力６を発生する。また、前記固定子鉄心３の突極状の先端は半径スロットが描かれているが、閉スロット、開スロットであってもよい。スロットの形状は実施例全ての場合についていずれの方式も適用可能である。
【００２１】
図９は、５相コイル、４極ロータの図である。
図において、ｅはｅ相巻線を示す。
突極状の固定子鉄心３の数は５個で、ａ〜ｅのそれぞれ短節巻きのコイルが巻回され、５相巻線を構成している。
以上の図６〜図９に明らかなように、固定子２の極数は、３以上の自然数であればよい。
固定子２の極数が多い場合は、前記図１に示したように、２つのコイルを直列に接続して相数を低減することが可能である。
図１〜図３では、１２のコイルがあるが、直列接続することで６相コイルを構成している。また、３つのコイルを直列接続すれば４相コイルを構成することも可能である。
一方、回転子４の極数も任意の自然数を選択することができる。
【００２２】
図１０は、５相コイル、８極ロータ（回転子）の図である。
図１１〜１３は回転子のバリエーションを示しており、
図１１はスポーク型、６突極状固定子鉄心４極スポークロータの構成図、
図１２はＩＰＭ型、６突極状固定子鉄心４極ＩＰＭロータの構成図、
図１３はインセット型、６突極状固定子鉄心４極インセットロータの構成図である。
上記、図１１〜１３の構成図は固定子２は６個の突極状固定子鉄心３の場合を示しているが、図１４等に示すように３，４，５，６，７，８，９，１０，１１，１２等の自然数であればよい。
図１４は１２突極状固定子鉄心４極インセットロータの構成図を示す。
【００２３】
以上述べたベアリングレス回転機は、各種の電気機械に利用することができる。
該ベアリングレス回転機を、歯科医療のスピンドルに利用すると、
従来の空気軸受けを利用したベアリングレス回転機における回転子の保持は、半径方向は回転子スリーブと軸受けスリーブの周囲の隙間に圧縮空気を送って浮上させ非接触で保持しており、複雑で精密加工を要したが、前記のように構造が簡単で堅牢であり小型軽量となり、かつ軸出力の向上を図ることができる。
また、工作機械又は、情報処理機械などのスピンドルに利用すると、同様に構造が簡単で堅牢であり小型軽量となり、かつ軸出力の向上を図ることができる。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば次のような優れた効果が発揮される。
１、本発明の請求項１の発明によれば、
突極状の固定子鉄心を構成し、該固定子鉄心には短節巻きの巻線が巻回されてなるため、占積率あるいは出力密度の増加を図ることができる。また短節巻線を巻回したベアリングレス回転機において、コイルの接続を切り離して相数を増加して電磁力を発生することができる。
２、請求項２の発明によれば、
短節巻線を施したベアリングレス回転機において、３相以上の巻線群を備え、電磁力を発生することができる。
３、請求項３の発明によれば、
主軸上に回転子鉄心を配置し、該回転子鉄心には永久磁石が配置され、また空隙を介して複数の固定子鉄心が対峙・配置され、該複数の固定子鉄心は固定子ヨークに連結されてなり、固定子鉄心には短節巻きのコイルが巻回され、コイルは独立にあるいは他のコイルと接続されて複数の相の巻線を構成し、巻線の１端は中性点あるいはインバータに結線され、他の１端は電源としての変換器に接続されてなるため、用途に適合する相数の選択が可能であり、また、構造が簡単で堅牢であり小型軽量となり、かつ軸出力の向上を図ることができる。
【００２５】
４、請求項４の発明によれば、
相数を４ないし６とすることで用途に応じて選択でき、構造を簡略化することができる。
５、請求項５〜６の発明によれば、
変換器は巻線に電圧、電流を供給し、電流、電圧を不平衡にして電磁力を発生し、またトルクを発生するものであり、ベアリングレス回転機駆動用インバータ、あるいはベアリングレス発電機用のコンバータ等の上記変換器の主回路を、４相、又は６相とすることにより、前項４あるいは６の相数に合わせることができる。
６、請求項７の発明によれば
各突極状固定子鉄心に巻回されたコイルをいくつかのグループに分け、グループごとに並列、あるいは直列接続を行いトルクと半径方向力を同時に発生できるため、位置制御巻線を巻回さずに１種類の巻線でトルク電流や、位置制御電流を発生させ、かつ占積率あるいは出力密度を増加することができ、構造が簡単で堅牢で小型軽量となりまた、軸出力の向上を図ることができる。
【００２６】
７、請求項８の発明によれば、
３つ以上の突極状の固定子鉄心、並びに３つ以上の回転子極を備え、３つ以上の相数の固定子巻線を備えてなるため、用途に応じて選択し効率よく使用できる。８、請求項９の発明によれば、
前記ベアリングレス回転機は各種の電気機械器具に応用でき、利用範囲が広い。９、請求項１０の発明によれば、
歯科用の機械器具に利用することにより、従来の空気軸受けを利用したベアリングレス回転機における回転子の保持は複雑で精密加工を要したが、本回転機は構造が簡単で堅牢であり小型軽量となり、かつ軸出力の向上を図ることができる。１０、請求項１１の発明によれば、
工作機械のスピンドルに利用することにより、構造が簡単で堅牢であり小型軽量、かつ軸出力の向上を図ることができる。
１１、請求項１２の発明によれば、
情報処理機械のスピンドルに利用することにより、構造が簡単で堅牢であり小型軽量となり、かつ軸出力の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の小型のベアリングレス回転機のトルク及び半径方向力を得るための巻線方法の構成を示す収納部の横断面図。
【図２】トルク及び半径方向力を得るためのＶ相の巻線方法。
【図３】トルク及び半径方向力を得るためのＷ相の巻線方法。
【図４】各相別々に電流を流すときのインバータでＵ１のみの構成図。
【図５】中性点をとったときのインバータの構成図。
【図６】３相コイル、４極ロータの図。
【図７】４相コイル、４極ロータの図。
【図８】３相コイル、４極ロータの図。
【図９】５相コイル、４極ロータの図。
【図１０】５相コイル、８極ロータの図。
【図１１】スポーク型、６突極状固定子鉄心４極スポークロータの構成図。
【図１２】ＩＰＭ型、６突極状固定子鉄心４極ＩＰＭロータの構成図。
【図１３】インセット型、６突極状固定子鉄心４極インセットロータの構成図。
【図１４】１２突極状固定子鉄心４極インセットロータの構成図。
【図１５】従来のベアリングレス回転機の電動機巻線の構成を示す収納部の横断面図。
【符号の説明】
１ａ：回転子に埋没されたＮ極の永久磁石
１ｂ：回転子に埋没されたＳ極の永久磁石
２：固定子　　　　　　　　　　　　　　３：突極状固定子鉄心
４：回転子　　　　　　　　　　　　　　５：主軸
６：回転方向　　　　　　　　　　　　　７：電動機のトルク用巻線
８：半径方向力　　　　　　　　　　　　１５：中性点
１６：スイッチング素子　　　　　　　　１７：ダイオード
１８：直流電源
１９：中性点ｎ又はインバータへの接続　　２０：２極位置制御巻線
２１：単相インバータ、　　　　　　　　　　　　　　　　２２：インバータ
ＮＵ：Ｕ相の電動機回転のトルク用巻線
ＮＶ：Ｖ相の電動機回転のトルク用巻線
ＮＷ：Ｗ相の電動機回転のトルク用巻線
ＮＵｂ：Ｕ相の半径方向力を得るための巻線
ＮＶｂ：Ｖ相の半径方向力を得るための巻線
ＮＷｂ：Ｗ相の半径方向力を得るための巻線
Ｓ１〜Ｓ１２：スロットの番号
ａ：ａ相巻線　　　　　　　　　　　　ｂ：ｂ相巻線
ｃ：ｃ相巻線　　　　　　　　　　　　ｄ：ｄ相巻線
ｅ：ｅ相巻線　　　　　　　　　　　　Ｕ：Ｕ相巻線
Ｖ：Ｖ相巻線　　　　　　　　　　　　Ｗ：Ｗ相巻線
Ｕ１：トルク用巻線　　　　　　　　　Ｕ２：半径方向力を得るための巻線
Ｖ１：トルク用巻線　　　　　　　　　Ｖ２：半径方向力用巻線
Ｗ１：トルク用巻線　　　　　　　　　Ｗ２：半径方向力用巻線
Ｕ１ｐ：Ｕ相のトルク用駆動回路　　　Ｕ２ｐ：Ｕ相の半径方向力用駆動回路
Ｖ１ｐ：Ｖ相のトルク用駆動回路　　　Ｖ２ｐ：Ｖ相の半径方向力用駆動回路
Ｗ１ｐ：Ｗ相のトルク用駆動回路　　　Ｗ２ｐ：Ｗ相の半径方向力用駆動回路

Claims (12)

1. 複数の突極状の固定子鉄心を構成し、該固定子鉄心には短節巻きの巻線が巻回されてなることを特徴とするベアリングレス回転機。
2. 請求項１に記載のベアリングレス回転機において、３相以上の巻線群を備え、電磁力を発生することを特徴とするベアリングレス回転機。
3. 主軸上に回転子鉄心を配置し、該回転子鉄心には複数個の永久磁石が配置され、また回転子の外側には、空隙を介して複数の固定子鉄心が対峙・配置されてなり、
   前記固定子鉄心には短節巻きのコイルが巻回され、コイルは独立に、あるいは他のコイルと接続されて複数の相の巻線を構成し、巻線の１端は変換器に接続され他の１端は複数コイルの中性点あるいは変換器のリターン側に結線されてなることを特徴とする請求項１又は２に記載のベアリングレス回転機。
4. 相数を４ないし６とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のベアリングレス回転機。
5. 変換器は巻線に電圧、電流を供給し、電流、電圧を不平衡にして電磁力を発生し、またトルクを発生することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載のベアリングレス回転機。
6. 変換器がベアリングレス回転機駆動用インバータ又は、ベアリングレス発電機用のコンバータであって、
   変換器の主回路を４相、又は６相とすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のベアリングレス回転機。
7. 各固定子鉄心に巻回されたコイルをいくつかのグループに分け、グループごとに並列、あるいは直列接続を行い、トルクと半径方向力を同時に発生できることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載のベアリングレス回転機。
8. ３つ以上の突極状の固定子鉄心、並びに３つ以上の回転子極を備え、３つ以上の相数の固定子巻線を備えてなることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載のベアリングレス回転機。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載のベアリングレス回転機を備えてなる電気機械器具。
10. 請求項１〜８のいずれか１項に記載のベアリングレス回転機を備えてなる歯科用機械器具。
11. 請求項１〜８のいずれか１項に記載のベアリングレス回転機を備えてなる工作機械。
12. 請求項１〜８のいずれか１項に記載のベアリングレス回転機を備えてなる情報処理機械。

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