JP2008535471A - リラクタンスモータ - Google Patents

Abstract

リラクタンスモータは固定子（２）と回転子（４）とを備える。固定子（２）は強磁性であるが永久磁石材料ではない材料からなり、放射方向に回転子（４）に向く固定子歯部（６）を有する。それぞれ２つの接線方向に隣接する固定子歯部（６）がそれ自身の間にそれぞれ１つの固定子溝部（７）を形成し、その固定子溝部にそれぞれ固定子巻線（８）の一部が配置される。固定子（２）に永久磁石（１０）が配置され、その永久磁石によって永久磁石磁界が形成される。永久磁石（１０）は接線方向に固定子溝部（７）の領域に配置され、放射方向に同じように磁化される。永久磁石には磁束案内要素（１２）が組み込まれ、この磁束案内要素によって永久磁石（１０）により形成される永久磁石磁界が固定子歯部（６）へ方向転換され、永久磁石磁界が、接線位置に関して、一方では固定子歯部（６）の領域において、他方では固定子溝部（７）の領域において互いに逆方向に向くようになっている。

Description

本発明は、固定子と回転子とを備えたリラクタンスモータであって、
固定子が強磁性であるが永久磁石性材料ではない材料からなり、放射方向に回転子に向く固定子歯部を有し、
それぞれ２つの接線方向に隣接する固定子歯部がそれ自身の間にそれぞれ１つの固定子溝部を形成し、その固定子溝部にそれぞれ固定子巻線の一部が配置され、
固定子に永久磁石が配置され、その永久磁石によって永久磁石磁界が形成される
ものに関する。

通常の多相交流同期サーボモ−タは、巻線を固定子に装入し、励磁磁石又は界磁巻線を回転子に装入するという原則に従って作動する。回転子及び固定子によって生じる磁界が相互作用し、回転トルクを発生する。

交流モータを構築する他の可能性は、固定子に通常の交流巻線を用い、さらに固定子と回転子との間の空隙に永久磁石を装入し、回転子をリラクタンスプロフィルとして形成することにある。この種のモータは例えば独国特許第19743380 C1号明細書に記載されている。

この従来技術から知られるモータは、通常のモータに比べて低い回転速度においても高い回転トルクを、またしかも良好なｋ_T値を提供する。

しかしながら、空隙中に永久磁石を装入することは構造様式に基づく欠点を有する。その１つは、有効な磁気空隙が、機械的に存在する空隙に対して、装入された永久磁石に基づき比較的大きいことである。このことは、回転子に作用する固定子磁界を弱めること、従って駆動する側の構成要素（固定子）と駆動される側の構成要素（回転子）との間の結合を弱めることを引き起こす。従って、そのほかに変更のないままの小さい磁気空隙を持った回転機に比して劣った回転トルク利得を生じる。

他の欠点は永久磁石材料に必要とする量が大きいことで、それは永久磁石材料のコストが比較的高いからである。

力を媒介する又は力を伝達する強い永久磁石磁界を発生させるためには、磁石はまたかなり厚くなければならない。しかしながら、大きな厚みを必要とすることは、固定子と回転子との間の有効な磁気空隙をできるだけ小さく選ぼうとする努力に反する。

本発明の課題は、既知のリラクタンスモータを、永久磁石を保持しながら、有効な磁気空隙をより小さくし得るように改変することにある。

この課題は、冒頭に述べたようなリラクタンスモータにおいて、
永久磁石が接線方向に固定子溝部の領域に配置され、
永久磁石が放射方向に同じように磁化され、
永久磁石には磁束案内要素が組み込まれ、この磁束案内要素によって永久磁石により形成される永久磁石磁界が固定子歯部へ方向転換され、永久磁石磁界が、接線位置に関して、一方では固定子歯部の領域において、他方では固定子溝部の領域において互いに逆方向に向くようになっている
ことによって解決される。

固定子歯部は回転子との間に放射方向に歯部間隔を有し、永久磁石は磁石間隔を有する。磁石間隔が少なくとも歯部間隔と同じ大きさであることによって、有効な磁気空隙を最小化することができる。

その他の利点及び詳細は、図面と関連して実施例の以下の説明から明らかである。なお、図は原理図で示す。

図１によれば、リラクタンスモータはハウジング１を有し、このハウジング内に固定子２が配置されている。ハウジング１は例えば鋼からなっている。固定子２は強磁性であるが永久磁石性材料ではない材料からなっている。固定子２は例えば薄鉄板から構成することができる。さらにリラクタンスモータはロータ３を有し、このロータに回転子４が配置されている。ロータ３はハウジング１内に、ロータ３及びそれと共に回転子４が回転軸５の周りに回転し得るように支持されている。

図２によれば、固定子２は固定子歯部６を有し、固定子歯部６は放射方向に、従って回転軸５に向かう方向に、ないし回転軸５から離れる方向に、回転子４に向けられている。それぞれ２つの接線方向に隣接する固定子歯部６は自身の間にそれぞれ１つの固定子溝部７を形成する。固定子溝部７内にはそれぞれ固定子巻線８の一部が配置されている。

固定子歯部６は、放射方向に回転子４との間に歯部間隔ａを有する。この歯部間隔ａは、機械的に存在する空隙に相当し、また既知のリラクタンスモータとは異なり同時にリラクタンスモータの有効な磁気空隙９にも相当する。

図２によれば、固定子巻線８は放射方向に回転子４との間に歯部間隔ａより大きい巻線間隔ｂを有する。固定子巻線８は従って固定子溝部７をふさがない。それ故固定子溝部７へ永久磁石１０をはめ込むことができ、その永久磁石によって通常のように永久磁石磁界が形成される。従って永久磁石１０が固定子溝部７内にはめ込まれることに基づいて、永久磁石１０は固定子２に配置される。この事情に基づいて、永久磁石１０はさらに接線方向に、即ち回転軸５の周りの周方向に見て、固定子溝部７の領域に配置されている。

永久磁石１０は放射方向に同じように磁化されている。このことは図２に矢印１１で示され、その矢印は放射方向に見てすべて同じ向きであり、例えばすべて放射方向外側に向いている。

それにもかかわらず、接線方向に見て位置に依存する永久磁石磁界を発生させるため、永久磁石１０に磁束案内要素１２が組み込まれている。この磁束案内要素１２を用いて、永久磁石磁界は固定子歯部６へ方向転換される。その際この方向転換は、固定子歯部６の領域における永久磁石磁界が固定子溝部７の領域における永久磁石磁界と逆向きになるようになっている。このことは、図２において永久磁石１０の１つについて対応する磁束線１３を書き入れることによって示されている。

磁束案内要素１２は、強磁性であって永久磁石材料ではない材料からなっている。この材料は固定子２の材料と同じものであってよい。

永久磁石１０は放射方向に回転子４との間に磁石間隔ｃを有する。この磁石間隔ｃは少なくとも歯部間隔ａと同じ大きさであるのが有利である。

本発明に従うレラクタンスモータを用いて、有効磁気空隙が機械的に実際に存在する空隙９と同じくらい小さくすることができる。この間隔低減は、永久磁石１０が接線方向に見て互いに離れていることに起因する磁束の減少を補償ないし過補償する。さらに、従来技術のリラクタンスモータに対して磁石材料を半分しか必要としない。さらにまた、永久磁石１０の固定子２への取り付け及びしかも固定子２の総合的な製作が簡単化される。特に、磁石間隔ｃが歯部間隔ａと少なくとも同じ大きさであることによって、空隙９をより正確に作ることができる。

本発明のリラクタンスモータの実施例の概念図である。 図１の本発明による詳細図である。

符号の説明

１ ハウジング
２ 固定子
３ ロータ
４ 回転子
５ 回転軸
６ 固定子歯部
７ 固定子溝部
８ 固定子巻線
９ 空隙
１０ 永久磁石
１１ 矢印
１２ 磁束案内要素
１３ 磁束線

Claims (2)

1. 固定子（２）と回転子（４）とを備えるリラクタンスモータであって、
   固定子（２）が強磁性であるが永久磁石材料ではない材料からなり、放射方向に回転子（４）に向く固定子歯部（６）を有し、
   それぞれ２つの接線方向に隣接する固定子歯部（６）がそれ自身の間にそれぞれ１つの固定子溝部（７）を形成し、その固定子溝部にそれぞれ固定子巻線（８）の一部が配置され、
   固定子（２）に永久磁石（１０）が配置され、その永久磁石によって永久磁石磁界が形成される
   ものにおいて、
   永久磁石（１０）が接線方向に固定子溝部（７）の領域に配置され、
   永久磁石（１０）が放射方向に同じように磁化され、
   永久磁石（１０）には磁束案内要素（１２）が組み込まれ、この磁束案内要素によって永久磁石（１０）により形成される永久磁石磁界が固定子歯部（６）へ方向転換され、永久磁石磁界が、接線位置に関して、一方では固定子歯部（６）の領域において、他方では固定子溝部（７）の領域において互いに逆方向に向くようになっている
   ことを特徴とするリラクタンスモータ。
2. 放射方向において固定子歯部（６）は回転子（４）との間に歯部間隔（ａ）を有し、永久磁石（１０）は放射方向において回転子（４）との間に磁石間隔（ｃ）を有し、磁石間隔（ｃ）は歯部間隔（ａ）と少なくとも同じ大きさであることを特徴とする請求項１記載のレラクタンスモータ。

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