JP2008545360A - 同期機 - Google Patents

Abstract

本発明は、固定子と回転子とを備えた同期機であって、固定子が固定子穴の中に、各１つの歯頭部を備えた固定子歯（１）を有し、歯巻回コイルが固定子歯（１）の周りに案内されており、回転子が回転子積層板（２）と軸とを含み、回転子の外面に永久磁石（４）によって磁極が形成され、回転子の回転方向で各２つの磁極の間に各１つの磁極空隙（３）が設けられており、この磁極空隙が導磁性材料で満たされており、固定子歯（１）の角度が磁極ピッチ角度の８５％よりも小さいか又はそれに等しく、又は固定子歯（１）の角度が磁極ピッチ角度の１１５％よりも大きいか又はそれに等しい同期機に関する。

Description

本発明は、固定子と回転子とを備えた同期機であって、固定子が固定子穴の中に、各１つの歯頭部を備えた固定子歯を有し、歯巻回コイルが固定子歯の周りに案内されており、回転子が回転子積層板と軸とを含み、回転子の外面に永久磁石によって磁極が形成されるものに関する。

電気機械は極めて多くの技術分野で使用される。電気機械では直流機と交流機と三相機とに区別されている。更に三相機は三相同期機と三相誘導機とに区分できる。

電気機械は全て、静止した固定子と回転可能に支承された回転子とを含む。回転子および／又は固定子は構造様式に応じた巻線系を装備している。この巻線系は単数又は複数のワイヤ巻線又は棒巻線で構成できる。

同期機において、運動経過を制御するために回転子位置の情報が必要とされることが知られている。これらの情報は普通回転角度検出器に由来する。考えられる同期モータが独国特許出願公開第１０３２６１６７号明細書に示されている。

しかし欠点として、独国特許出願公開第１０３２６１６７号明細書に示された同期モータは検出器なしに回転角度を判定するのにあまり適していない。

そこで本発明の課題は、他の回転角度検出器なしに回転角度を判定できる同期モータを提供することである。

この課題は、本発明によれば、
回転子の回転方向で各２つの磁極の間に各１つの磁極空隙が設けられており、この磁極空隙が導磁性材料で満たされており、
固定子歯の角度が磁極ピッチ角度の８５％以下であり、
又は固定子歯の角度が磁極ピッチ角度の１１５％以上である
ことによって解決される。

こうして、回転子の回転時、同期機内で可変インダクタンス推移を生成できる。更に、固定子歯の角度と磁極ピッチ角度との前記比を選択することで最大インダクタンスと最小インダクタンスとの間の差異は最大となり、又は高まり、同期機の回転角度をごく正確に判定できる。このため、測定の不正確さおよび障害に関し、差異の測定は容易となる。各磁極は単数又は複数の永久磁石で形成できる。

他の有利な１構成では、並置された磁極の間の磁極空隙が導磁性材料で充填され、充填された磁極空隙と永久磁石との間の移行部に段差が生じないようになっている。

こうして、永久磁石を最適に回転子に固定できる。この結果、更に回転子を固定子内に組込む前に、永久磁石を機械的影響から十分に保護できる。

永久磁石を回転子に貼付けるとよい。この結果、回転子の製造プロセスを促進できる。

選択的に又は付加的に、回転子と結合された鼻端又は突条部によって永久磁石を回転子で保持し、少なくとも半径方向外側で鼻端又は突条部を永久磁石に接触させ得る。突条部は永久磁石を完全に覆うようにしてもよく、永久磁石は空洞又はポケット内にある。

これにより、高い回転数と高い遠心力の際にも、永久磁石を確実に回転子で保持することができる。更に、この結果永久磁石の機械的保護が可能となる。

並置された磁極の永久磁石の間の磁極空隙を少なくとも部分的に満たす歯を回転子積層板が有するとき、回転子の製造プロセスの更なる最適化が可能となる。こうして、磁極空隙の充填は回転子積層板の製造時に既に完了している。

同期モータの最適動作のために、回転子に固着された永久磁石が半径方向に磁化され、回転子の回転方向で並置された各２つの磁極が異なる分極方向を示す。

更に、回転角度に依存したインダクタンスを測定すべく、測定器が同期モータに付設される。こうして、回転角度に等価な信号を判定できる。選択的に、測定器が付加的にインダクタンスから回転角度も判定することも可能である。

同期モータに電流を供給する少なくとも１つのコンバータを同期モータに付設する。更に、測定したインダクタンスおよび／又は回転角度を評価し、かつコンバータを制御する制御器を同期モータに付設する。

本発明および従属請求項の特徴による本発明の他の有利な諸構成を、以下図面に略示した実施例に基づいて、本発明をこの実施例に限定することなく詳しく説明する。

本発明に係る同期機の一部を図１に示す。固定子歯１を備えた固定子積層板を示してある。更に図示した回転子積層板２が磁極空隙３内に突出している。即ちこの実施例では、永久磁石４は磁極空隙３内に突出する回転子積層板によって取り囲まれ、このため確実に保持される。更に、固定子歯１の角度５、磁極空隙３の角度６、永久磁石４の角度７および磁極ピッチ角度８を示している。その結果、図１の各永久磁石は磁極を形成する。

図示実施例では、固定子歯１の角度５は磁極ピッチ角度８の１１５％以上である。こうして、回転子の回転時、同期機内で可変インダクタンス推移を生成することができる。更に、固定子歯の角度と磁極ピッチ角度との前記比を選択することで、最大インダクタンスと最小インダクタンスとの間の差異は最大となり、又は高まり、同期機の回転角度をごく正確に判定できる。測定不正確さと障害が生ずるので、差異の測定可能性はその結果として容易になる。

即ち、回転角度の精確な測定を保証するには、固定子歯１は幅の点で磁極ピッチ角度８から少なくとも１５％相違していなければならない。本発明に係る同期モータでは回転角度検出器は省略できる。それは、実際の回転角度を同期機の回転角度に依存したインダクタンスから判定できるからである。回転角度信号に基づきコンバータは制御器により制御し、同期モータに電流を最適に供給できる。同期モータの位置に依存したインダクタンスを好適な測定装置によって測定し、制御器によってコンバータの制御に利用できる。

図２は軸１１とハウジング９とを備えた本発明に係る同期機を示す。同期機は配電箱１０を介して電流源に接続できる。

本発明に係る同期機の一部を示す。 本発明に係る同期機を示す。

符号の説明

１ 固定子歯、２ 回転子積層板、３ 磁極空隙、４ 永久磁石、５〜８ 角度、９ ハウジング、１０ 配電箱、１１ 軸

Claims (9)

1. 固定子と回転子を備えた同期機であって、固定子が固定子穴の中に、各１つの歯頭部を備えた固定子歯（１）を有し、歯巻回コイルが固定子歯（１）の周りに案内されており、回転子が回転子積層板（２）と軸とを含み、回転子の外面に永久磁石（４）によって磁極が形成されるものにおいて、
   回転子の回転方向で各２つの磁極の間に各１つの磁極空隙（３）が設けられており、この磁極空隙が導磁性材料で満たされており、
   固定子歯（１）の角度が磁極ピッチ角度の８５％以下であり、
   又は固定子歯（１）の角度が磁極ピッチ角度の１１５％以上であることを特徴とする同期機。
2. 並置された磁極間の磁極空隙（３）が導磁性材料で充填され、充填された磁極空隙（３）と永久磁石（４）との間の移行部に段差が存在しないことを特徴とする請求項１記載の同期機。
3. 永久磁石（４）が回転子に貼付けられていることを特徴とする請求項１乃至２の１つに記載の同期機。
4. 回転子と結合された鼻端又は突条部によって永久磁石（４）が回転子で保持され、少なくとも半径方向外側で鼻端又は突条部が永久磁石（４）に接触することを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の同期機。
5. 回転子積層板が、並置された磁極の永久磁石（４）の間の磁極空隙（３）を少なくとも部分的に満たす歯を有することを特徴とする請求項１乃至４の１つに記載の同期機。
6. 回転子に固着された永久磁石（４）が半径方向で極性化されており、回転子の回転方向で並置された各２つの磁極が異なる分極方向を有することを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載の同期機。
7. 回転角度に依存したインダクタンスを測定するための測定器が同期機に付設されていることを特徴とする請求項１乃至６の１つに記載の同期機。
8. 同期モータに電流を供給する少なくとも１つのコンバータが同期モータに付設されていることを特徴とする請求項１乃至７の１つに記載の同期機。
9. 測定されたインダクタンスを評価しかつコンバータを制御する制御器が同期モータに付設されていることを特徴とする請求項１乃至８の１つに記載の同期機。

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