JP2007143335A - Field magneton and motor - Google Patents
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Abstract
Description
この発明はモータに関し、特にその界磁子に関する。 The present invention relates to a motor, and more particularly to a field element thereof.
永久磁石を界磁として採用する界磁子を用いたモータにおいて、電機子巻線が巻回される電機子コアの軸長(回転軸に沿った長さ)よりも界磁子の軸長を長くする技術が提案されている。 In a motor using a field element that employs a permanent magnet as a field, the axial length of the field element is set to be larger than the axial length (length along the rotation axis) of the armature core around which the armature winding is wound. Prolonging techniques have been proposed.
しかし永久磁石の回転軸方向の端部からは漏れ磁束が多い。例えば電機子コアを積層鋼板で形成した場合、その積層方向に対する磁気抵抗は絶縁皮膜の分だけ大きくなる。また電機子と界磁子との間のギャップでは、界磁子の端部の、電機子と直接に対向しない部分及びその近傍においては、電機子と界磁子との間の最短経路を通らず、斜めに横切る磁束も発生する。これはパーミアンスを低下させる。 However, a large amount of magnetic flux leaks from the end of the permanent magnet in the rotation axis direction. For example, when the armature core is formed of laminated steel plates, the magnetic resistance in the lamination direction is increased by the amount of the insulating film. The gap between the armature and the field element passes through the shortest path between the armature and the field element at and near the end of the field element that does not directly face the armature. In addition, magnetic flux that crosses diagonally is also generated. This reduces permeance.
本発明は上記の課題に鑑みて成されたもので、界磁子の永久磁石による磁束を増加させると共に、界磁子の回転軸方向の端部からの漏れ磁束を低下させることを目的としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and has an object to increase the magnetic flux generated by the permanent magnet of the field element and to reduce the leakage magnetic flux from the end of the field element in the rotation axis direction. .
この発明にかかる界磁子は、電機子と対向して配置され、回転軸(Q)を軸とした回転方向(R)へ、前記電機子に対して相対的に回転可能な界磁子(1;4;5;6)である。 A field element according to the present invention is disposed so as to face an armature, and is capable of rotating relative to the armature in a rotation direction (R) about a rotation axis (Q) ( 1; 4; 5; 6).
その第1の態様は、回転軸(Q)に平行で前記電機子(2;3)に対向して配置された第1磁極面(112a;412a)を提供する第1磁石(112,412)と、前記第1磁極面と同極性であって、前記第1磁極面の前記回転軸と平行な方向についての端側に隣接もしくは離隔して、前記電機子と前記第1磁極面とで囲まれる領域に向く第2磁極面(122a;422a)を提供する第2磁石(122,123;422,423)とを備える。 The first mode is to provide a first magnet (112, 412) that provides a first magnetic pole face (112a; 412a) disposed parallel to the rotation axis (Q) and facing the armature (2; 3). And having the same polarity as the first magnetic pole surface, and being adjacent to or spaced apart from the end side of the first magnetic pole surface in the direction parallel to the rotation axis, and surrounded by the armature and the first magnetic pole surface Second magnets (122, 123; 422, 423) that provide second magnetic pole faces (122a; 422a) facing the region to be mounted.
この発明にかかる界磁子の第2の態様は、界磁子の第1の態様であって、前記第1磁極面の前記電機子(2;3)側に設けられた第1磁性体(111;411)を更に備える。 A second aspect of the field element according to the present invention is the first aspect of the field element, wherein a first magnetic body (2; 3) provided on the armature (2; 3) side of the first magnetic pole surface ( 111; 411).
この発明にかかる界磁子の第3の態様は、界磁子の第2の態様であって、前記第1磁性体(111;411)は、前記第1磁石の、前記第1磁極面とは反対側の磁極面(112b;412b)側にも設けられる。 A third aspect of the field element according to the present invention is the second aspect of the field element, wherein the first magnetic body (111; 411) includes the first magnetic pole surface of the first magnet. Are also provided on the opposite magnetic pole face (112b; 412b) side.
この発明にかかる界磁子の第4の態様は、前記回転方向(R)において相互に対向して対を成す同極性の第1磁極面(512a/512b;612a/612b)を提供する第1磁石(512;612)と、前記対を成す前記第1磁極面と同極性であって、前記第1磁極面の前記回転軸と平行な方向についての端側に隣接もしくは離隔して、当該対を成す前記第1磁極面と前記電機子とで囲まれる領域に向く第2磁極面(522a;622a)を提供する第2磁石(522;622)とを備える。 According to a fourth aspect of the field element of the present invention, there is provided a first magnetic pole face (512a / 512b; 612a / 612b) having the same polarity and facing each other in the rotational direction (R). The magnet (512; 612) is the same polarity as the first magnetic pole surface forming the pair and is adjacent to or spaced apart from the end of the first magnetic pole surface in the direction parallel to the rotation axis. And a second magnet (522; 622) for providing a second magnetic pole surface (522a; 622a) facing a region surrounded by the first magnetic pole surface and the armature.
この発明にかかる界磁子の第5の態様は、界磁子の第4の態様であって、前記対を成す前記第1磁極面(512a/512b;612a/612b)同士の間に設けられた第1磁性体(511;611)を更に備える。 A fifth aspect of the field element according to the present invention is the fourth aspect of the field element, and is provided between the pair of first magnetic pole surfaces (512a / 512b; 612a / 612b). The first magnetic body (511; 611) is further provided.
この発明にかかる界磁子の第6の態様は、界磁子の第4の態様乃至第5の態様のいずれかであって、前記電機子(2;3)とは反対側から、前記第1磁極面及び前記第2磁極面とが囲む領域に向き、当該第1磁極面及び当該第2磁極面と同極性の第3磁極面(614a,614b)を提供する第3磁石(614)を更に備える。 A field element according to a sixth aspect of the present invention is any one of the fourth to fifth aspects of the field element, wherein the field element is arranged from the side opposite to the armature (2; 3). A third magnet (614) that provides a third magnetic pole surface (614a, 614b) of the same polarity as the first magnetic pole surface and the second magnetic pole surface, facing a region surrounded by the first magnetic pole surface and the second magnetic pole surface. In addition.
この発明にかかる界磁子の第7の態様は、界磁子の第6の態様であって、前記電機子(2;3)とは反対側で前記第3磁石に設けられた磁性コア(613)を更に備える。 A seventh aspect of the field element according to the present invention is the sixth aspect of the field element, wherein the magnetic core (4; 3) is provided on the third magnet on the side opposite to the armature (2; 3). 613).
この発明にかかる界磁子の第8の態様は、界磁子の第1の態様乃至第7の態様のいずれかであって、前記第1磁極面(112a;412a;512a/512b;612a/612b)の前記回転軸(Q)の方向に沿った長さは、前記電機子(2;3)において電機子巻線(202a;302a)が巻回される磁性コアが配置される領域(201,301)の前記回転軸方向に沿った長さと等しい。 An eighth aspect of the field element according to the present invention is any one of the first to seventh aspects of the field element, wherein the first magnetic pole surface (112a; 412a; 512a / 512b; 612a / The length along the direction of the rotation axis (Q) of 612b) is a region (201) in which the magnetic core around which the armature winding (202a; 302a) is wound is arranged in the armature (2; 3). , 301) is equal to the length along the rotation axis direction.
この発明にかかる界磁子の第9の態様は、界磁子の第1の態様乃至第7の態様のいずれかであって、前記第2磁石(122;422;522;622)は極性が異なる前記第2磁極面が前記回転方向(R)に沿って配置されるリング状磁石(123;423;522;622)である。 A ninth aspect of the field element according to the present invention is any one of the first to seventh aspects of the field element, wherein the second magnet (122; 422; 522; 622) has a polarity. The different second magnetic pole surfaces are ring magnets (123; 423; 522; 622) arranged along the rotation direction (R).
この発明にかかる界磁子の第10の態様は、界磁子の第1の態様乃至第3の態様のいずれかであって、前記第2磁石(122;422;522;622)を埋設する界磁子コア(121;421;621)を更に備える。 A tenth aspect of a field element according to the present invention is any one of the first to third aspects of the field element, and embeds the second magnet (122; 422; 522; 622). A field element core (121; 421; 621) is further provided.
この発明にかかる界磁子の第11の態様は、界磁子の第9の態様であって、前記回転軸(Q)方向から見て前記第1磁石(121;421;521;621)が前記第2磁石(122;422;522;622)よりもはみ出している部分を有する場合、前記回転軸(Q)方向から見て少なくとも当該部分の周囲では前記界磁子コアは非磁性である。 An eleventh aspect of the field element according to the present invention is the ninth aspect of the field element, wherein the first magnet (121; 421; 521; 621) is seen from the direction of the rotation axis (Q). In the case of having a portion that protrudes beyond the second magnet (122; 422; 522; 622), the field element core is non-magnetic at least around the portion when viewed from the direction of the rotation axis (Q).
この発明にかかる界磁子の第12の態様は、界磁子の第4の態様乃至第6の態様のいずれかであって、前記第2磁石(522;622)を埋設する界磁子コア(621)を更に備える。 A twelfth aspect of the field element according to the present invention is any one of the fourth to sixth aspects of the field element, wherein the field magnet core embeds the second magnet (522; 622). (621) is further provided.
この発明にかかる界磁子の第13の態様は、界磁子の第12の態様であって、前記回転軸(Q)方向から見て前記第1磁石(521;621)が前記第2磁石(522;622)よりもはみ出している部分を有する場合、前記回転軸(Q)方向から見て少なくとも当該部分の周囲では前記界磁子コアは非磁性である。 A thirteenth aspect of the field element according to the present invention is the twelfth aspect of the field element, wherein the first magnet (521; 621) is the second magnet when viewed from the direction of the rotation axis (Q). In the case of having a portion protruding beyond (522; 622), the field element core is non-magnetic at least around the portion when viewed from the direction of the rotation axis (Q).
この発明にかかる界磁子の第14の態様は、界磁子の第7の態様であって、前記第2磁石(522;622)を埋設する界磁子コア(621)を更に備える。 A fourteenth aspect of the field element according to the present invention is the seventh aspect of the field element, further comprising a field element core (621) in which the second magnet (522; 622) is embedded.
この発明にかかる界磁子の第15の態様は、界磁子の第14の態様であって、前記回転軸(Q)方向から見て前記第2磁石(622)が、前記第3磁極面(614a,614b)上に存在しない場合、前記回転軸(Q)方向から見て少なくとも当該位置の周囲では前記界磁子コアは非磁性である。 A fifteenth aspect of the field element according to the present invention is the fourteenth aspect of the field element, wherein the second magnet (622) is the third magnetic pole surface when viewed from the direction of the rotation axis (Q). When not present on (614a, 614b), the field element core is non-magnetic at least around the position when viewed from the direction of the rotation axis (Q).
この発明にかかる界磁子の第16の態様は、界磁子の第1の態様乃至第15の態様のいずれかであって、前記第2磁極面(122a;422a;522a;622a)とは反対側で前記第2磁石が提供する磁極面(122b;422b;522b;622b)を磁気的に短絡する第2磁性体(13;43;53;63)を更に有する。 The sixteenth aspect of the field element according to the present invention is any one of the first to fifteenth aspects of the field element, and is the second magnetic pole surface (122a; 422a; 522a; 622a). It further has the 2nd magnetic body (13; 43; 53; 63) which magnetically short-circuits the magnetic pole surface (122b; 422b; 522b; 622b) which the said 2nd magnet provides on the other side.
この発明にかかる界磁子の第17の態様は、界磁子の第16の態様であって、前記回転軸(Q)の方向において、前記第2磁性体(13;43;53;63)の端は、前記電機子(2;3)において電機子巻線(202a;302a)が巻回される領域(202,302)の端と比較して、前記第1磁極面から遠い。 A seventeenth aspect of the field element according to the present invention is the sixteenth aspect of the field element, wherein the second magnetic body (13; 43; 53; 63) in the direction of the rotation axis (Q). The end of the armature (2; 3) is farther from the first magnetic pole surface than the end of the region (202, 302) around which the armature winding (202a; 302a) is wound.
この発明にかかる界磁子の第1の態様乃至第17の態様と、前記電機子とを備えたモータを構成してもよい。 You may comprise the motor provided with the 1st aspect thru | or the 17th aspect of the field element concerning this invention, and the said armature.
この発明のうち第1の態様にかかる界磁子によれば、第2磁極面が設けられるので、界磁子から発生する磁束を効率よく電機子へと鎖交させる。しかも電機子と界磁子との間のギャップを通る磁束の磁束密度を向上させる。 According to the field element according to the first aspect of the present invention, the second magnetic pole surface is provided, so that the magnetic flux generated from the field element is efficiently linked to the armature. Moreover, the magnetic flux density of the magnetic flux passing through the gap between the armature and the field element is improved.
この発明のうち第2の態様にかかる界磁子によれば、第1磁性体が、第1磁極面及び第2磁極面から発生する磁束を効率よく電機子へと鎖交させる。 According to the field element according to the second aspect of the present invention, the first magnetic body efficiently links the magnetic flux generated from the first magnetic pole face and the second magnetic pole face to the armature.
この発明のうち第3の態様にかかる界磁子によれば、第1磁性体が第1磁石のバックヨークとして機能するので、第1磁極面から発生する磁束を効率よく電機子へと鎖交させる。 According to the field element according to the third aspect of the present invention, since the first magnetic body functions as the back yoke of the first magnet, the magnetic flux generated from the first magnetic pole surface is efficiently linked to the armature. Let
この発明のうち第4の態様にかかる界磁子によれば、第2磁極面が設けられるので、界磁子から発生する磁束を効率よく電機子へと鎖交させる。しかも電機子と界磁子との間のギャップを通る磁束の磁束密度を向上させる。 In the field element according to the fourth aspect of the present invention, since the second magnetic pole surface is provided, the magnetic flux generated from the field element is efficiently linked to the armature. Moreover, the magnetic flux density of the magnetic flux passing through the gap between the armature and the field element is improved.
この発明のうち第5の態様にかかる界磁子によれば、第1磁性体が、第1磁極面及び第2磁極面から発生する磁束を効率よく電機子へと鎖交させる。 According to the field element according to the fifth aspect of the present invention, the first magnetic body efficiently links the magnetic flux generated from the first magnetic pole face and the second magnetic pole face to the armature.
この発明のうち第6の態様にかかる界磁子によれば、電機子に鎖交する磁束を増加させる。 According to the field element according to the sixth aspect of the present invention, the magnetic flux linked to the armature is increased.
この発明のうち第7の態様にかかる界磁子によれば、磁性コアが第3磁石のバックヨークとして機能する。 According to the field element according to the seventh aspect of the present invention, the magnetic core functions as the back yoke of the third magnet.
この発明のうち第8の態様にかかる界磁子によれば、第2磁極面を電機子のコイルエンドと対向する位置に設けることができるので、界磁子の外形の著しい増大もない。 According to the field element according to the eighth aspect of the present invention, the second magnetic pole surface can be provided at a position facing the coil end of the armature, so that there is no significant increase in the outer shape of the field element.
この発明のうち第9の態様にかかる界磁子によれば、複数の第2磁石の形成及び配置が容易である。 According to the field element concerning the 9th mode among this invention, formation and arrangement of a plurality of 2nd magnets are easy.
この発明のうち第10の態様または第12の態様、または第14の態様にかかる界磁子によれば、第2磁石の位置決めが容易となる。 According to the field element according to the tenth aspect, the twelfth aspect, or the fourteenth aspect of the present invention, the second magnet can be easily positioned.
この発明のうち第11の態様または第13の態様にかかる界磁子によれば、いずれも第1磁石が提供する、第1磁極面及びこれと極性が異なる他の磁極面との間で、界磁子コアを介して磁束が短絡することを回避し、以て第1磁極面から発生する磁束を効率よく電機子へと鎖交させる。 According to the field element according to the eleventh aspect or the thirteenth aspect of the present invention, between the first magnetic pole surface provided by the first magnet and another magnetic pole surface having a different polarity from the first magnetic pole surface, The magnetic flux is prevented from being short-circuited through the field element core, so that the magnetic flux generated from the first magnetic pole face is efficiently linked to the armature.
この発明のうち第15の態様にかかる界磁子によれば、第3磁極面同士の間で、界磁子コアを介して磁束が短絡することを回避し、以て第3磁極面から発生する磁束を効率よく電機子へと鎖交させる。 According to the field element according to the fifteenth aspect of the present invention, the magnetic flux is prevented from being short-circuited between the third magnetic pole faces via the field element core, and thus generated from the third magnetic pole face. To efficiently link the magnetic flux to the armature.
この発明のうち第16の態様にかかる界磁子によれば、第2磁性体が第2磁石のバックヨークとして機能するので、第2磁極面から発生する磁束を効率よく電機子へと鎖交させる。 According to the field element of the sixteenth aspect of the present invention, since the second magnetic body functions as the back yoke of the second magnet, the magnetic flux generated from the second magnetic pole surface is efficiently linked to the armature. Let
この発明のうち第17の態様にかかる界磁子によれば、界磁子の回転軸方向の寸法を、電機子のそれとほぼ同程度にできる。 According to the field element according to the seventeenth aspect of the present invention, the dimension of the field element in the rotation axis direction can be made substantially the same as that of the armature.
第1の実施の形態.
図1は本発明の第1の実施の形態にかかる界磁子1の構造を示す断面図である。図1では電機子2が配置される位置も破線で示している。界磁子1は電機子2と対向して配置され、回転軸Qを軸とした回転方向に、電機子2に対して相対的に回転可能である。図1は回転軸Qを含む位置における断面図である。
First embodiment.
FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a
界磁子1が固定子であり、電機子2が回転子であってもよいが、以下では、界磁子1は回転子であり、電機子2は固定子である場合を例にとって説明する。本実施の形態では界磁子1は、回転軸Qからみて固定子たる電機子2よりも外側で回転する、いわゆるアウターロータとして機能する。
The
図2は電機子2を部分的に示す拡大図である。電機子2が配置される位置は、領域201,202に区分される。領域201には、電機子巻線202aが巻回される磁性コアが配置される。領域202には電機子巻線202aが巻回される。図2では電機子巻線202aが直接に巻回されるボビン202bも図示されており、これも領域202に配置される。
FIG. 2 is an enlarged view partially showing the
界磁子1は第1部分11と、第2部分12と、第3部分13に区分して把握できる。但し、これらの境界は必ずしも物理的な境界となっている必要はない。
The
図3は第1部分11の構成を示す、回転軸Qに垂直な断面図である。図1は図3に示された位置I−Iにおける断面図に相当する。図3においても、電機子2が配置される位置を破線で示している。回転方向Rも矢印で図示している。本件では回転方向は問わないので、矢先は両端に付して示している。
FIG. 3 is a cross-sectional view perpendicular to the rotation axis Q, showing the configuration of the
第1部分11は第1磁石112を有している。第1磁石112は相互に反対側に位置する磁極面112a,112bを提供する。磁極面112aは回転軸Qに平行で電機子2に対向して配置される。第1磁石112は回転軸Qの周囲で回転方向Rに沿って配置される。通常は、隣接する第1磁石112の磁極面112a同士は極性が相違するものの、同極性の磁極面112aが複数個まとまって隣接してもよい。
The
第1部分11は第1磁性体111を更に有している。第1磁性体111は第1磁石112を埋設している。第1磁性体111が存在することにより、第1磁石112の、ひいては磁極面112aの位置決めが容易となる。さらには、第1磁性体111の透磁率が高いことを利用したリラクタンストルクも、マグネットトルクと併せて利用することもできるので、回転へと磁束が寄与する効率が向上する。
The
なお、同極性の磁極面112aの両端部が、第1磁性体111の内周面に近接することにより、隣接する他の極性の磁極面112aとの間での磁束の短絡を防止することができる。
It should be noted that
第1磁性体111は磁極面112aの電機子2側に存在するので、磁極面112aから発生する磁束を効率よく電機子2へと鎖交させる。また第1磁性体111は磁極面112b側にも存在するので、第1磁石112のバックヨークとして機能し、パーミアンス係数を向上させるので第1磁石112の動作点を向上させ、以て磁極面112aから発生する磁束を効率よく電機子2へと鎖交させる。
Since the 1st
図4は第2部分12の構成を示す、回転軸Qに垂直な断面図である。図1は図4に示された位置I−Iにおける断面図に相当する。図4においても、電機子2が配置される位置を破線で示している。第2磁石122は相互に反対側に位置する磁極面122a,122bを提供する。
FIG. 4 is a cross-sectional view perpendicular to the rotation axis Q, showing the configuration of the
磁極面122aは、同極性の磁極面112aの、回転軸Qと平行な方向についての端側に配置される。図1では当該磁極面112a,122aは隣接している場合が例示されているが、離隔していてもよい。磁極面112aの端側に設けられる磁極面122aは、当該磁極面112aと電機子2とで囲まれる領域に向いて配置される。
The
第2部分12は界磁子コア121を更に有している。界磁子コア121は第2磁石122を埋設している。界磁子コア121が存在することにより、第2磁石122の、ひいては磁極面122aの位置決めが容易となる。
The
第2磁石122よりも電機子2側にある界磁子コア121の径方向の長さ(つまり第2磁石122と界磁子121の内周面との間の距離)のが薄いほど、界磁子コア121が磁性であるか非磁性であるかは原則的に不問となりやすい。その部分では磁気飽和が生じやすくなるからである。しかし第1磁石112と第2磁石122とが後述するような位置関係にある場合には、非磁性であることが望ましい場合がある。
The smaller the length in the radial direction of the
図5は回転軸Qに垂直な断面図であり、第1磁石112と第2磁石122との重なり具合を示す。図5で例示されるように、回転軸Qに平行な方向に沿って第2部分12側から第1部分11側を見て、第2磁石122は少なくとも、第1磁石112の電機子2側の磁極面112a上に存在していることが望ましい。磁極面112aから発生した磁束が、同じ第1磁石112に属する磁極面112bとの間で短絡しにくいからである。
FIG. 5 is a cross-sectional view perpendicular to the rotation axis Q, and shows how the
ところが、回転軸Q方向から見て第1磁石112が第2磁石122よりもはみ出している部分が大きかったり、あるいは第2磁石122が磁極面112a上に存在しなかった場合には、回転軸Q方向から見た少なくとも当該部分の周囲では、界磁子コア121は非磁性であることが望ましい。同じ第1磁石112が提供する、磁極面112a,112bとの間で、界磁子コア121を介して磁束が短絡することを回避することで、磁極面112aから発生する磁束を効率よく電機子2へと鎖交させるためである。
However, when the portion where the
図6は第3部分13の構成を示す、回転軸Qに垂直な断面図である。図1は図6に示された位置I−Iにおける断面図に相当する。図6においても、電機子2が配置される位置を破線で示している。第3部分13は、磁極面122b同士を磁気的に短絡するバックヨークとして機能する第2磁性体で構成される。この第2磁性体を設けることにより、第1磁性体111と同様にしてパーミアンス係数を向上させて第2磁石122の動作点を向上させ、磁極面122aから発生する磁束を効率よく電機子2へと鎖交させる。
FIG. 6 is a cross-sectional view perpendicular to the rotation axis Q showing the configuration of the
図7は電機子2と界磁子1との間のギャップに流れる磁束Φを模式的に示す、回転軸Q(図7では図示せず)に平行な断面図である。簡単のため、当該ギャップと、電機子2側の第1磁性体111とにおいてのみ、磁束Φを図示している。
FIG. 7 is a sectional view schematically showing the magnetic flux Φ flowing in the gap between the
第1磁性体111は磁極面112aの電機子2側に存在するので、磁極面112aから発生する磁束のみならず、磁極面122aから発生する磁束をも効率よく電機子2へと鎖交させる。つまり、従来の界磁子においても設けられていた磁極面112aのみならず、界磁子1には磁極面122aも設けられるので、界磁子1から発生する磁束は効率よく電機子2へと鎖交する。しかも磁極面122aは磁極面112aの端側に設けられ、当該磁極面112aと電機子2とで囲まれる領域に向いて配置される。当該領域は同極性の磁極面で囲まれるので、磁束Φはギャップにおいて、電機子1と界磁子2との間でほぼ垂直に流れ、その磁束密度は磁極面122aを設けない場合と比較して向上する。
Since the first
さらに、回転軸Qに沿っての端部で従来は漏洩していた磁束が低減できる。特に回転軸Q方向に界磁子が小さくなるほど、従来の構造では当該端部で漏洩する磁束の割合が増大する傾向にあった。よって第1磁石から発生する殆どの磁束を電機子へと導く本発明は、界磁子の小型化に大きく貢献する。 Further, the magnetic flux that has been leaked at the end along the rotation axis Q can be reduced. In particular, as the field element becomes smaller in the direction of the rotation axis Q, the ratio of the magnetic flux leaking at the end portion tends to increase in the conventional structure. Therefore, the present invention that guides most of the magnetic flux generated from the first magnet to the armature greatly contributes to the miniaturization of the field element.
このような利点を招来する第2部分12、あるいは更に第3部分13は電機子2のコイルエンドと対向する位置(領域202:図2参照)に設けることができる。よって界磁子1の外形の著しい増大もない。これは磁極面112aの回転軸Qの方向に沿った長さを、領域201の回転軸Qの方向に沿った長さと等しくすることで、実現できる。
The
図8は本実施の形態の変形を示す断面図である。第3部分13は、バックヨークとして機能する第2磁性体13aと、端板13bとを備えている。端板13bは磁性体であっても非磁性体であってもよい。また第2磁性体13aと、端板13bとは一体に形成されていてもよい。
FIG. 8 is a sectional view showing a modification of the present embodiment. The
端板13bは回転軸Qを含んで配置される回転シャフト9と連結される。このようにアウターロータを有するモータでは、回転シャフト9を支持するために端板13bを設けることも望ましい。
The
このとき、第2磁性体13aが設けられ、かつその回転軸Qに平行における端は、絶縁の確保、及び渦電流の発生を低減する観点から、領域202の端と比較して磁極面112aから遠いことが望ましい。端板13bを設け易いからである。界磁子1の回転軸Qに沿った方向の寸法を、電機子2のそれとほぼ同程度にできるからである。また端板13bを設け易いからである。かかる観点から、本発明はアウターロータを有するモータにおいて好適であるとも言える。
At this time, the second
上述の説明では、界磁子1は回転軸Q方向における両端において第2部分12、第3部分13が設けられた場合を例示したが、一端側のみに設けてもよい。
In the above description, the case where the
第2の実施の形態.
図9は本発明の第2の実施の形態にかかる界磁子4の構造を示す断面図である。図9では電機子3の内周近傍が配置される位置も破線で示している。界磁子4は電機子3と対向して配置され、回転軸Qを軸とした回転方向に、電機子3に対して相対的に回転可能である。図9は回転軸Qを含む位置における断面図である。
Second embodiment.
FIG. 9 is a sectional view showing the structure of the
界磁子4が固定子であり、電機子3が回転子であってもよいが、以下では、界磁子4は回転子であり、電機子3は固定子である場合を例にとって説明する。本実施の形態では界磁子4は、回転軸Qからみて固定子たる電機子3よりも内側で回転する、いわゆるインナーロータとして機能する。
The
図10は電機子3を部分的に示す拡大図である。電機子3が配置される位置は、領域301,302に区分される。領域301には、電機子巻線302aが巻回される磁性コアが配置される。領域302には電機子巻線302aが巻回される。図10では電機子巻線302aが直接に巻回されるボビン302bも図示されており、これも領域302に配置される。
FIG. 10 is an enlarged view partially showing the
界磁子4は第1部分41と、第2部分42と、第3部分43に区分して把握できる。但し、これらの境界は必ずしも物理的な境界となっている必要はない。第1部分41、第2部分42、第3部分43にはそれぞれ、回転軸Qを中心とした円筒状の孔410,420,430が穿たれており、これらは相互に連通し、相まって軸孔40を形成する。軸孔40には回転シャフト(図示せず)を貫挿することができる。
The
図11は第1部分41の構成を示す、回転軸Qに垂直な断面図である。図9は図11に示された位置IX−IXにおける断面図に相当する。図11において、電機子3の内周の位置を破線で示し、界磁子4の回転方向Rを矢印で図示している。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing the configuration of the first portion 41 and perpendicular to the rotation axis Q. FIG. 9 corresponds to a cross-sectional view at position IX-IX shown in FIG. In FIG. 11, the position of the inner periphery of the
第1部分41は第1磁石412を有している。第1磁石412は相互に反対側に位置する磁極面412a,412bを提供する。磁極面412aは回転軸Qに平行で電機子3に対向して配置される。第1磁石412は回転軸Qの周囲で回転方向Rに沿って配置される。通常は、隣接する第1磁石412の磁極面412a同士は極性が相違するものの、同極性の磁極面412aが複数個まとまって隣接してもよい。
The first portion 41 has a
第1部分41は第1磁性体411を更に有している。第1磁性体411は第1磁石412を埋設している。第1磁性体411が存在することにより、第1磁石412の、ひいては磁極面412aの位置決めが容易となる。さらには、第1磁性体411の透磁率が高いことを利用したリラクタンストルクも、マグネットトルクと併せて利用することもできるので、回転へと磁束が寄与する効率が向上する。
The first portion 41 further includes a first
なお、同極性の磁極面412aの両端部が、第1磁性体411の外周面に近接することにより、隣接する他の極性の磁極面412aとの間での磁束の短絡を防止することができる。
In addition, when both ends of the
第1磁性体411は磁極面412aの電機子3側に存在するので、磁極面412aから発生する磁束を効率よく電機子3へと鎖交させる。また第1磁性体411は磁極面412b側にも存在するので、第1磁石412のバックヨークとして機能し、パーミアンス係数を向上させるので第1磁石412の動作点を向上させ、以て磁極面412aから発生する磁束を効率よく電機子3へと鎖交させる。
Since the first
図12は第2部分42の構成を示す、回転軸Qに垂直な断面図である。図9は図12に示された位置IX−IXにおける断面図に相当する。図12においても、電機子3の内周の位置を破線で示している。第2磁石422は相互に反対側に位置する磁極面422a,422bを提供する。
FIG. 12 is a cross-sectional view perpendicular to the rotation axis Q showing the configuration of the
磁極面422aは、同極性の磁極面412aの、回転軸Qと平行な方向についての端側に配置される。図9では当該磁極面412a,422aは隣接している場合が例示されているが、離隔していてもよい。磁極面412aの端側に設けられる磁極面422aは、当該磁極面412aと電機子3とで囲まれる領域に向いて配置される。
The
第2部分42は界磁子コア421を更に有している。界磁子コア421は第2磁石422を埋設している。界磁子コア421が存在することにより、第2磁石422の、ひいては磁極面422aの位置決めが容易となる。
The
界磁子コア421が磁性であるか非磁性であるかは原則的に不問であるが、第1の実施の形態と類似して、第1磁石412と第2磁石422との位置関係によっては非磁性であることが望ましい場合がある。
Whether the
図13は回転軸Qに垂直な断面図であり、第1磁石412と第2磁石422との重なり具合を示す。図13で例示されるように、回転軸Qに平行な方向に沿って見て、第2磁石422は少なくとも、第1磁石412の電機子3側の磁極面412a上に存在していることが望ましい。磁極面412aから発生した磁束が、同じ第1磁石412に属する磁極面412bとの間で短絡しにくいからである。
FIG. 13 is a cross-sectional view perpendicular to the rotation axis Q, and shows how the
ところが、回転軸Q方向から見て第1磁石412が第2磁石422よりもはみ出している部分が大きかったり、あるいは第2磁石422が磁極面412a上に存在しない場合には、回転軸Q方向から見た少なくとも当該部分や当該位置の周囲では、界磁子コア421は非磁性であることが望ましい。同じ第1磁石412が提供する、磁極面412a,412bとの間で、界磁子コア421を介して磁束が短絡することを回避することで、磁極面412aから発生する磁束を効率よく電機子3へと鎖交させるためである。
However, when the portion where the
図14は第3部分43の構成を示す、回転軸Qに垂直な断面図である。図9は図14に示された位置IX−IXにおける断面図に相当する。図14においても、電機子3の内周の位置を破線で示している。第3部分43は、磁極面422b同士を磁気的に短絡するバックヨークとして機能する第2磁性体で構成される。この第2磁性体を設けることにより、第1磁性体111と同様にしてパーミアンス係数を向上させて永久磁石の動作点を向上させ、磁極面422aから発生する磁束を効率よく電機子3へと鎖交させる。
FIG. 14 is a cross-sectional view perpendicular to the rotation axis Q showing the configuration of the
図15は電機子3と界磁子4との間のギャップに流れる磁束Φを模式的に示す、回転軸Q(図15では図示せず)に平行な断面図である。簡単のため、当該ギャップと、電機子3側の第1磁性体411とにおいてのみ、磁束Φを図示している。
FIG. 15 is a sectional view schematically showing the magnetic flux Φ flowing in the gap between the
第1の実施の形態と同様にして、第1磁性体411は磁極面412aから発生する磁束のみならず、磁極面422aから発生する磁束をも効率よく電機子3へと鎖交させる。また磁極面422aが設けられることにより、磁束Φはギャップにおいて、電機子4と界磁子3との間でほぼ垂直に流れ、その磁束密度は磁極面422aを設けない場合と比較して向上する。
Similarly to the first embodiment, the first
第1の実施の形態と同様にして、このような利点を招来する第2部分42、あるいは更に第3部分43は電機子3のコイルエンドと対向する位置(領域302:図10参照)に設けることができる。よって界磁子4の外形の著しい増大もない。これは磁極面412aの回転軸Qの方向に沿った長さを、領域301の回転軸Qの方向に沿った長さと等しくすることで、実現できる。
Similar to the first embodiment, the
上述の説明では、界磁子4は回転軸Q方向における両端において第2部分42、第3部分43が設けられた場合を例示したが、一端側のみに設けてもよい。
In the above description, the
第3の実施の形態.
図16及び図17は本発明の第3の実施の形態にかかる界磁子を示す、回転軸Qに垂直な断面図である。これらはそれぞれ、第1の実施の形態の第2部分12や第2の実施の形態の第2部分42において、第2磁石122,422として、いわゆるリング磁石123,423を用いた構成を有している。リング磁石123,423では、極性が異なる磁極面が回転方向Rに沿って配置される。
Third embodiment.
16 and 17 are sectional views perpendicular to the rotation axis Q, showing a field element according to a third embodiment of the present invention. Each of these has a configuration in which so-called
リング磁石123,423を採用することで、複数の第2磁石122,422を形成し、配置することが容易となる。
By adopting the
なお、インナーロータ型のモータを構成する場合、図17に示されるように、界磁子コア421を設けることが望ましい。これにより、リング磁石423の位置決めが容易となり、かつ軸孔を構成する孔420を形成しやすいからである。
In the case of constituting an inner rotor type motor, it is desirable to provide a
ここでは界磁子コア421の外周側にリング磁石423を設けている場合が例示されているが、リング磁石423の更に外側に界磁子コア421が存在してもよい。例えば界磁子コア421と第2磁性体43(図9等)とを一体に形成すれば、これらに対してリング磁石423を埋め込むことができる。
Here, the case where the
但し、界磁子コア421が磁性体ではない部分を含む方が望ましい場合がある。第2の実施の形態で既述のように、第1磁石412の磁極面422a,412bの間で磁束が短絡しないようにするためである。
However, it may be desirable that the
図18は、回転軸Q方向に沿って第2部分42から第1部分41を見た断面図である。第1磁石412の電機子3側の磁極面412a上に第2磁石たるリング磁石423が存在しない場合が例示されている。当該位置の周囲では、界磁子コア421は非磁性であることが望ましい。リング磁石423は、軸方向に磁化されるため、リング磁石423の内側が磁性体であるか否かによって磁気抵抗は相違しない。つまり界磁子コア421が非磁性体であることが、リング磁石423の性能を損なうものではない。
FIG. 18 is a cross-sectional view of the first portion 41 viewed from the
第4の実施の形態.
図19は本発明の第4の実施の形態にかかる界磁子5の構造を示す断面図である。図19では電機子2が配置される位置も破線で示している。界磁子5は電機子2と対向して配置され、回転軸Qを軸とした回転方向に、電機子2に対して相対的に回転可能である。図19は回転軸Qを含む位置における断面図である。
Fourth embodiment.
FIG. 19 is a sectional view showing the structure of a
界磁子5も界磁子1,4と同様に固定子であっても回転子であってもよい。以下では界磁子5が回転子であって、いわゆるアウターロータとして機能する場合を例に取って説明する。
Similarly to the
界磁子5は第1部分51と、第2部分52と、第3部分53に区分して把握できる。但し、これらの境界は必ずしも物理的な境界となっている必要はない。
The
図20は第1部分11の構成を示す、回転軸Qに垂直な断面図である。図20は図19に示された位置XIX−XIXにおける断面図に相当する。図20においても、電機子2が配置される位置、回転方向Rを図示している。
FIG. 20 is a cross-sectional view perpendicular to the rotation axis Q, showing the configuration of the
第1部分51は第1磁石512を有している。第1磁石512は相互に反対側に位置する磁極面512a,512bを提供する。第1磁石512は複数設けられ、本実施の形態において磁極面512aはN極及びS極のいずれか一方を、磁極面512bはいずれか他方を、それぞれ示すものとすれば、対を成す磁極面512aが回転方向Rにおいて相互に対向する。磁極面512bも同様である。つまり回転方向Rにおいて相互に対向して対を成す同極性の磁極面512aあるいは磁極面512bが、隣接する第1磁石512によって提供される。
The
第1部分11は第1磁性体511を更に有している。第1磁性体511は第1磁石512を埋設している。第1磁性体511が存在することにより、第1磁石512の、ひいては磁極面512a,512bの位置決めが容易となる。また第1磁性体511は磁極面512a,512bから発生する磁束を効率よく電機子2へと鎖交させる。
The
ここで、第1磁性体511の内周面(電機子2側の面)と第1磁石512との最短距離や、第1磁性体511の外周面と第1磁石512との最短距離、即ち第1磁性体511の内周面近傍や外周面近傍での薄肉部の径方向の長さは、小さい方が望ましい。磁極面512a,512bの間で磁束が短絡しないようにするためである。当該長さは第1磁石512を保持するために必要な強度を得る観点からは長い方が望ましいものの、適当な締結手段を採用することで当該強度を担保し、以て当該長さを短く、または無くすることが可能である。この場合、薄肉部を通る漏れ磁束を低減、または無くすることができる。
Here, the shortest distance between the inner peripheral surface (the
図21は第2部分52の構成を示す、回転軸Qに垂直な断面図である。図21は図21に示された位置XIX−XIXにおける断面図に相当する。図21においても、電機子2が配置される位置を破線で示している。第2磁石522は相互に反対側に位置する磁極面522a,522bを提供する。
FIG. 21 is a cross-sectional view perpendicular to the rotation axis Q, showing the configuration of the
磁極面522aは、対を成す(即ち回転方向Rにおいて相互に対向する)磁極面512aもしくは磁極面512bと同極性であって、これらの磁極面512a,512bの回転軸Qと平行な方向についての端側に配置される。図19では当該磁極面512aあるいは磁極面512bと、磁極面522aとは隣接している場合が例示されているが、離隔していてもよい。磁極面512aの端側に設けられる磁極面522aは、当該磁極面512aと電機子2とで囲まれる領域に向いて配置される。同様にして磁極面512bの端側に設けられる磁極面522aは、当該磁極面512aと電機子2とで囲まれる領域に向いて配置される。
The
例えば磁石522としてリング磁石を採用すれば、複数の第2磁石522,422を形成し、配置することが容易となる。第2部分52は界磁子コアを更に有していてもよい。第2磁石522をこれに埋設することで、第2磁石522の、ひいては磁極面522aの位置決めが容易となる。
For example, when a ring magnet is employed as the
図22は第3部分53の構成を示す、回転軸Qに垂直な断面図である。図19は図22に示された位置XIX−XIXにおける断面図に相当する。図22においても、電機子2が配置される位置を破線で示している。第3部分53は、磁極面522b同士を磁気的に短絡するバックヨークとして機能する第2磁性体で構成される。この第2磁性体を設けることにより、パーミアンス係数を向上させて第2磁石522の動作点を向上させ、磁極面522aから発生する磁束を効率よく電機子2へと鎖交させる。
FIG. 22 is a cross-sectional view perpendicular to the rotation axis Q, showing the configuration of the
図23は電機子2と界磁子5との間のギャップに流れる磁束Φを模式的に示す斜視図である。簡単のため、磁性体511を省略し、対を成して対向する磁極面512bと、磁極面522aとで囲まれた領域から発生する磁束Φのみを図示している。
FIG. 23 is a perspective view schematically showing the magnetic flux Φ flowing in the gap between the
磁性体511は磁極面512a,512bから発生する磁束のみならず、磁極面522aから発生する磁束をも効率よく電機子2へと鎖交させる。つまり、従来の界磁子においても設けられていた磁極面512a,512bのみならず、界磁子5には磁極面522aも設けられるので、当該領域は同極性の磁極面で囲まれるので、界磁子5から発生する磁束は効率よく電機子2へと鎖交する。
The
しかも磁極面522aは磁極面512a(あるいは磁極面512b)の端側に同極性を
以て設けられ、当該磁極面512a(あるいは磁極面512b)と電機子2とで囲まれる領域に向いて配置される。よって磁束Φはギャップにおいて、電機子1と界磁子5との間でほぼ垂直に流れ、その磁束密度は磁極面522aを設けない場合と比較して向上する。
In addition, the
このような利点を招来する第2部分52、あるいは更に第3部分53は電機子2のコイルエンドと対向する位置(領域202:図2参照)に設けることができる。よって、界磁子5の外形の著しい増大もない。これは磁極面512aの回転軸Qの方向に沿った長さを、領域201の回転軸Qの方向に沿った長さと等しくすることで、実現できる。
The
図24は本実施の形態の変形を示す断面図である。第3部分53は、バックヨークとして機能する第2磁性体53aと、端板53bとを備えている。端板53bは磁性体であっても非磁性体であってもよい。また第2磁性体53aと、端板53bとは一体に形成されていてもよい。
FIG. 24 is a sectional view showing a modification of the present embodiment. The
端板53bは回転軸Qを含んで配置される回転シャフト9と連結される。このようにアウターロータを有するモータでは、回転シャフト9を支持するために端板53bを設けることも望ましい。
The
このとき、第2磁性体53aが設けられ、かつその回転軸Qに平行における端は、領域202の端と比較して磁極面512aから遠いことが望ましい。端板13bと同様の理由からである。
At this time, it is desirable that the second
上述の説明では、界磁子5は回転軸Q方向における両端において第2部分52、第3部分53が設けられた場合を例示したが、一端側のみに設けてもよい。
In the above description, the
第5の実施の形態.
図25は本発明の第5の実施の形態にかかる界磁子6の構造を示す断面図である。図25では電機子3の内周近傍が配置される位置も破線で示している。界磁子6は電機子2と対向して配置され、回転軸Qを軸とした回転方向に、電機子2に対して相対的に回転可能である。図25は回転軸Qを含む位置における断面図である。
Fifth embodiment.
FIG. 25 is a cross-sectional view showing the structure of a field element 6 according to the fifth embodiment of the present invention. In FIG. 25, the position where the vicinity of the inner periphery of the
界磁子6も界磁子1,4,5と同様に固定子であっても回転子であってもよい。以下では界磁子6が回転子であって、いわゆるインナーロータとして機能する場合を例に取って説明する。
Similarly to the
図26は第1部分61の構成を示す、回転軸Qに垂直な断面図である。図25は図26に示された位置XXV−XXVにおける断面図に相当する。図26においても、電機子3の内周の位置、回転方向Rを図示している。
FIG. 26 is a cross-sectional view perpendicular to the rotation axis Q showing the configuration of the
第1部分61は、第4の実施の形態の第1磁石512と同様の、第1磁石612を複数有している。第1磁石612は磁極面612a,612bを提供し、これらは相互に反対側に位置する。本実施の形態において磁極面612aはN極及びS極のいずれか一方を、磁極面612bはいずれか他方を、それぞれ示すものとすれば、対を成す磁極面612aが回転方向Rにおいて相互に対向する。磁極面612bも同様である。
The
第1部分61は、第4の実施の形態の第1磁性体511と同様の、第1磁性体611を更に有している。第1磁性体611は第1磁石612を埋設している。第1磁性体511と同様に、第1磁性体611は磁極面612a,612bの位置決めを容易とし、磁極面612a,612bから発生する磁束を効率よく電機子3へと鎖交させる。
The
第1部分61は界磁子コア613を有していてもよい。磁極面612a,612b同士での磁束の短絡を防ぐため、界磁子コア613は非磁性であることが望ましい。また界磁子コア613には、回転シャフトを貫挿するための円筒状の孔610が設けられることが望ましい。
The
図27は第2部分62の構成を示す、回転軸Qに垂直な断面図である。図25は図27に示された位置XXV−XXVにおける断面図に相当する。図27においても、電機子3の内周の位置を示している。第2部分62は第4の実施の形態の第2磁石522と同様の、第2磁石622を有しており、相互に反対側に位置する磁極面622a,622bを提供する。
FIG. 27 is a cross-sectional view perpendicular to the rotation axis Q, showing the configuration of the
磁極面622aも磁極面522aと同様に、対を成す(即ち回転方向Rにおいて相互に対向する)磁極面612aもしくは磁極面612bと同極性であって、これらの磁極面612a,612bの回転軸Qと平行な方向についての端側に配置される。図25では当該磁極面612aあるいは磁極面612bと、磁極面622aとは隣接している場合が例示されているが、離隔していてもよい。磁極面612aの端側に設けられる磁極面622aは、当該磁極面612aと電機子3とで囲まれる領域に向いて配置される。同様にして磁極面612bの端側に設けられる磁極面622aは、当該磁極面612aと電機子3とで囲まれる領域に向いて配置される。
Similarly to the
例えば磁石622としてリング磁石を採用すれば、複数の第2磁石622,622を形成し、配置することが容易となる。
For example, when a ring magnet is employed as the
第2部分62は界磁子コア621を更に有していてもよい。第2磁石622をこれに埋設することで、第2磁石622の、ひいては磁極面622aの位置決めが容易となる。界磁子コア621は磁性体であってもよいが、後述するように、少なくともその一部が非磁性であることが望ましい場合がある。
The
また界磁子コア621には、回転シャフトを貫挿するための円筒状の孔620が設けられることが望ましい。
The
図28は第3部分63の構成を示す、回転軸Qに垂直な断面図である。図25は図28に示された位置XXV−XXVにおける断面図に相当する。図28においても、電機子3が配置される位置を破線で示している。第3部分63は、第4実施の形態の第3部分63と同様にして、磁極面622b同士を磁気的に短絡するバックヨークとして機能する第2磁性体で構成される。この第2磁性体を設けることにより、パーミアンス係数を向上させて第2磁石622の動作点を向上させ、磁極面622aから発生する磁束を効率よく電機子2へと鎖交させる。第3部分63には、回転シャフトを貫挿するための円筒状の孔630が設けられることが望ましい。
FIG. 28 is a cross-sectional view perpendicular to the rotation axis Q, showing the configuration of the
孔610,620,630のうち、少なくともいずれか二つが設けられ、それらに回転シャフトが貫挿される場合、(第2部分62または第3部分63が第1部分61の両側に設けられる場合、その両側に設けられた孔620の対、孔630の対に回転シャフトが貫挿される場合も同じ)それらの径はほぼ等しく、相互に連通することが望ましい。図25では孔610,620,630が相まって軸孔60を構成する場合が例示されている。
When at least any two of the
図29は電機子3と界磁子6との間のギャップに流れる磁束Φを模式的に示す斜視図である。簡単のため、磁性体611を省略し、対を成して対向する磁極面612bと、磁極面622aとで囲まれた領域から発生する磁束Φのみを図示している。なお、丸括弧で挟まれたN,Sの記号は、それぞれ図示された磁極面の裏側に現れる極性を示している。
FIG. 29 is a perspective view schematically showing the magnetic flux Φ flowing in the gap between the
磁性体511と同様に、磁性体611は磁極面612a,612bから発生する磁束のみならず、磁極面622aから発生する磁束をも効率よく電機子2へと鎖交させる。
Similar to the
また磁極面622aは磁極面522aと同様に配置されるので、磁束Φはギャップにおいて、電機子3と界磁子6との間でほぼ垂直に流れ、その磁束密度は磁極面622aを設けない場合と比較して向上する。
Further, since the
このような利点を招来する第2部分62、あるいは更に第3部分63は電機子3のコイルエンドと対向する位置(領域302:図10参照)に設けることができる。よって、界磁子6の外形の著しい増大もない。これは磁極面612aの回転軸Qの方向に沿った長さを、領域301の回転軸Qの方向に沿った長さと等しくすることで、実現できる。
The
図30は第5の実施の形態の変形にかかる界磁子の第1部分61を例示する断面図である。上述の第1部分61において、界磁子コア613と第1磁性体611との間に、第3磁石614が介挿された構成を有している。第3磁石614は周方向に隣接して極性が異なる磁極面614a,614bを有しており、磁極面614aは磁極面612a,622aと同極性であり、磁極面614bは磁極面612b,622bと同極性である。第3磁石614は例えば、径方向に着磁されたリング磁石で形成できる。
FIG. 30 is a cross-sectional view illustrating a
磁極面614aは電機子3とは反対側から、磁極面612a,622aで囲まれた領域へと向いて配置される。また磁極面614bは電機子3とは反対側から、磁極面612b,622bで囲まれた領域へと向いて配置される。
The
この変形では、磁極面614a,614bのバックヨークとして機能させるため、電機子3とは反対側に位置する界磁子コア613は磁性体であることが望ましい。
In this modification, the
図31は電機子3とこの変形にかかる界磁子との間のギャップに流れる磁束Φを模式的に示す斜視図である。簡単のため、磁性体611を省略し、対を成して対向する磁極面612bと、磁極面622aとで囲まれた領域から発生する磁束Φのみを図示している。しかし磁極面614aから発生する磁束も、電機子へ鎖交する磁束を増大させることに寄与する。
FIG. 31 is a perspective view schematically showing the magnetic flux Φ flowing in the gap between the
図30にはインナーロータ型の界磁子に第3磁石を設けた態様が示されていたが、第3磁石は第4の実施の形態で例示されたアウターロータ型の界磁子に適用し、電機子2とは反対側から磁極面512a,512bが囲む領域へと向けて設けてもよい。この場合にも当該領域は同極性の磁極面で囲まれる。
FIG. 30 shows an aspect in which a third magnet is provided on an inner rotor type field element. However, the third magnet is applied to the outer rotor type field element exemplified in the fourth embodiment. The
図32は、回転軸Qに垂直な断面図であり、第1磁石612と第2磁石622との重なり具合を示す。
FIG. 32 is a cross-sectional view perpendicular to the rotation axis Q and shows how the
図25で例示されるように、回転軸Qに平行な方向に沿って第2部分62側から第1部分61側を見て、第2磁石622は第1磁石612を覆うことが望ましい。磁極面612aから発生した磁束が、同じ第1磁石612に属する磁極面612bとの間で短絡しにくいからである。
As illustrated in FIG. 25, it is desirable that the
ところが、図32で例示されるように、回転軸Qに平行な方向に沿って見て第1磁石612が第2磁石622よりもはみ出している部分を有する場合、回転軸Q方向から見た少なくとも当該部分の周囲では、界磁子コア621は非磁性であることが望ましい。同じ第1磁石612が提供する、磁極面612a,612bとの間で、界磁子コア621を介して磁束が短絡することを回避することで、磁極面612a,612bから発生する磁束を効率よく電機子3へと鎖交させるためである。
However, as illustrated in FIG. 32, when the
また、図33は、回転軸Qに垂直な断面図であり、第1磁石612及び第3磁石614と、第2磁石622との重なり具合を示す。
FIG. 33 is a cross-sectional view perpendicular to the rotation axis Q, and shows how the
図31で例示されるように、回転軸Qに平行な方向に沿って第2部分62側から第1部分61側を見て、第2磁石622は第3磁石614を覆うことが望ましい。磁極面614a,614bの間で磁束が短絡しにくいからである。
As illustrated in FIG. 31, the
ところが、図33で例示されるように、回転軸Qに平行な方向に沿って見て、第2磁石622が、第3磁石614の第1磁石612側の磁極面614a上に存在しない場合、回転軸Q方向から見て少なくとも当該位置の周囲では、界磁子コア621は非磁性であることが望ましい。同じ、あるいは相互に隣接する第3磁石614が提供する、磁極面614a,614bの間で、界磁子コア621を介して磁束が短絡することを回避し、磁束の増大を損なわないためである。
However, as illustrated in FIG. 33, when the
上述の説明では、界磁子6は回転軸Q方向における両端において第2部分62、第3部分63が設けられた場合を例示したが、一端側のみに設けてもよい。
In the above description, the field element 6 is illustrated as being provided with the
種々の変形.
電機子巻線202a,302aは集中巻、分布巻、トロイダル巻、波巻のいずれを採用して巻回してもよい。電機子2,3がいわゆるクローポールタイプの場合には、領域202,302(図2、図10参照)は実質的には現れない。よってコイルエンドの有効利用という観点からは、クローポールタイプ以外の電機子と併用した場合に特に効果的である。
Various variants.
The
第1部分11,41,51の、回転軸Qに沿った方向の長さは、領域201,301のそれより長くてもよい。例えば電機子巻線202a,302aが分布巻で巻回される場合、第3部分13,43,53はその近傍まで近づく必要は無いからである。
The length of the
第2部分12,42,52,62において、リング磁石を採用して第2磁石123,423,522,622を形成することは、それぞれ界磁子1,4,5,6を形成した後の着磁で第2磁石を形成することと比較して容易であるという利点もある。
In the
また第2磁石122,123,422,423,522,622の最大エネルギー積は、第1磁石112,412,512,612のそれよりも小さくてもよい。第2磁石の機能は、鎖交磁束の増大よりもむしろ、第1磁石から発生した磁束の漏れを防止することにあるためである。よって第1磁石として焼結のネオジム系磁石を採用し、第2磁石としてフェライト系磁石を採用することができる。
The maximum energy product of the
但し鎖交磁束を増大させる機能をも第2磁石に期待するには、これにも焼結のネオジム系磁石を採用することが望ましい。また第2磁石を第1磁石と一体に成型してもよい。その場合にはネオジム系やサマリウムコバルト系のボンド磁石を採用することが望ましい。 However, in order to expect the second magnet to have a function of increasing the flux linkage, it is desirable to employ a sintered neodymium magnet. The second magnet may be molded integrally with the first magnet. In that case, it is desirable to employ a neodymium-based or samarium cobalt-based bonded magnet.
また第1磁性体111,411,511,611は、電磁鋼板を打ち抜いて積層することで形成できる。あるいはこれらの端部は回転軸Q方向にも磁束が流れるので、いずれの方向においても磁気特性を均一としやすい圧粉磁心を用いることが好適である。他の磁性体においても、回転軸Q方向に磁束が流れる場合(例えば第3部分13,43,53,63など)は圧粉磁心を用いることが好適である。
The first
第3部分13,43,53,63は、第2磁石122,123,424,423,522,622を固定する機能を伴わせることができる。また端板の機能を伴わせることもできる。
The
1,4,5,6 界磁子
2,3 電機子
11,41,51,61 第1部分
12,42,52,62 第2部分
13,43,53,63 第3部分
13a,53a 第2磁性体
Q 回転軸
R 回転方向
111,411,511,611 第1磁性体
112,412,512,612 第1磁石
112a,112b,122a,122b,422a,412a,412b,422b,512a,512b,522a,522b,612a,612b,622a,622b
磁極面
121,421,621 界磁子コア
122,123,422,423,522,622 第2磁石
201,202,301,302 領域
1, 4, 5, 6
Claims (18)
回転軸(Q)に平行で前記電機子(2;3)に対向して配置された第1磁極面(112a;412a)を提供する第1磁石(112,412)と、
前記第1磁極面と同極性であって、前記第1磁極面の前記回転軸と平行な方向についての端側に隣接もしくは離隔して、前記電機子と前記第1磁極面とで囲まれる領域に向く第2磁極面(122a;422a)を提供する第2磁石(122,123;422,423)と
を備える界磁子。 A field element (1; 4) disposed opposite to the armature (2; 3) and rotatable relative to the armature in a rotation direction (R) about the rotation axis (Q). Because
A first magnet (112, 412) providing a first magnetic pole face (112a; 412a) disposed parallel to the rotation axis (Q) and facing the armature (2; 3);
A region having the same polarity as the first magnetic pole surface and adjacent to or spaced apart from the end side of the first magnetic pole surface in a direction parallel to the rotation axis and surrounded by the armature and the first magnetic pole surface And a second magnet (122, 123; 422, 423) that provides a second pole face (122a; 422a) that faces the magnetic field.
を更に備える、請求項1記載の界磁子。 A first magnetic body (111; 411) provided on the armature (2; 3) side of the first magnetic pole surface
The field element according to claim 1, further comprising:
前記回転方向(R)において相互に対向して対を成す同極性の第1磁極面(512a/512b;612a/612b)を提供する第1磁石(512;612)と、
前記対を成す前記第1磁極面と同極性であって、前記第1磁極面の前記回転軸と平行な方向についての端側に隣接もしくは離隔して、当該対を成す前記第1磁極面と前記電機子とで囲まれる領域に向く第2磁極面(522a;622a)を提供する第2磁石(522;622)と
を備える界磁子。 A field element (5; 6) arranged opposite to the armature (2; 3) and rotatable about the rotation axis (Q),
A first magnet (512; 612) for providing first magnetic pole faces (512a / 512b; 612a / 612b) having the same polarity and facing each other in the rotational direction (R);
The first magnetic pole surface having the same polarity as the first magnetic pole surface forming the pair, adjacent to or spaced apart from the end side of the first magnetic pole surface in the direction parallel to the rotation axis, and the first magnetic pole surface forming the pair A field element comprising a second magnet (522; 622) that provides a second magnetic pole surface (522a; 622a) facing a region surrounded by the armature.
を更に備える、請求項4乃至請求項5のいずれか一つに記載の界磁子。 A third magnetic pole having the same polarity as the first magnetic pole surface and the second magnetic pole surface, facing from the opposite side to the armature (2; 3) toward the region surrounded by the first magnetic pole surface and the second magnetic pole surface. Third magnet (614) providing surfaces (614a, 614b)
The field element according to any one of claims 4 to 5, further comprising:
を更に備える、請求項1乃至請求項3のいずれか一つに記載の界磁子。 Field element core (121; 421) embedding said second magnet (122; 422)
The field element according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
を更に備える、請求項4乃至請求項6のいずれか一つに記載の界磁子。 Field element core (621) for embedding the second magnet (522; 622)
The field element according to any one of claims 4 to 6, further comprising:
を更に備える、請求項7記載の界磁子。 Field element core (621) for embedding the second magnet (522; 622)
The field element according to claim 7, further comprising:
を更に有する、請求項1乃至請求項15のいずれか一つに記載の界磁子。 The second magnetic body (13; magnetically short-circuiting the magnetic pole surface (122b; 422b; 522b; 622b) provided by the second magnet on the side opposite to the second magnetic pole surface (122a; 422a; 522a; 622a). 43; 53; 63)
The field element according to any one of claims 1 to 15, further comprising:
前記第2磁性体(13;43;53;63)の端は、前記電機子(2;3)において電機子巻線(202a;302a)が巻回される領域(202,302)の端と比較して、前記第1磁極面から遠い、請求項16記載の界磁子。 In the direction of the rotation axis (Q),
An end of the second magnetic body (13; 43; 53; 63) is an end of a region (202, 302) around which the armature winding (202a; 302a) is wound in the armature (2; 3). The field element according to claim 16, which is far from the first magnetic pole surface in comparison.
前記電機子と
を備えたモータ。 A field element according to any one of claims 1 to 17,
A motor comprising the armature.
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