JP2011172355A - 回転電機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 固定子120を構成する複数の磁性体板121a〜121oの厚み方向が、回転子110の回転方向に沿うようにすると共に、複数の磁性体板121a〜121sの、少なくとも永久磁石115a〜115jと対向する領域が、回転子110の回転方向において略等間隔で配置されるようにした。したがって、回転子110が回転し、磁極部115、116を構成する永久磁石115a〜115jと、固定子120のコア121を構成する磁性体板121a〜121oとの位置関係が変わっても、各磁性体板121a〜121oが永久磁石115a〜115jから受ける磁束は略同じになる。よって、磁極部115、116と、固定子120のコア121との間の磁気抵抗は、回転子110の位置に関わらず、(全体として)略一定になる。
【選択図】 図1
Description
このような回転電機では、固定子と回転子との磁気的吸引力が、回転子の回転角度に依存して脈動するコギングが生じることが知られている。
このようなコギングを低減する技術として特許文献1に記載の技術がある。特許文献1に記載の技術では、回転子と、固定子と、コイル体とを有している。回転子は、前述したように、周方向に配置された複数の永久磁石(磁極)を備えている。また、固定子は、その内周面が回転子の外周面と対向し、当該内周面において周方向にスロット(凹部)とティース(凸部)とが交互に形成されたコアを備えている。また、コイル体は、固定子の内周面と回転子の外周面との間で固定子の内周面と対向するように、回転子の回転軸方向に巻き回された線材(磁性体)により構成されている。特許文献1では、このコイル体によって、回転電機に生じるコギングを抑制することができるとしている。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、回転子の位置によって、固定子と回転子との間の磁気抵抗が変化することを抑制することを目的とする。
(第1の実施形態)
まず、本発明の第1の実施形態について説明する。図1は、回転電機の一例である同期モータの概略構成の一例を示す断面図である。具体的に図1は、同期モータの回転軸に沿う方向から切った断面図である。尚、以下の各図では、説明に必要な構成のみを簡略化して示す。
図1において、同期モータ100は、所謂アキシャルギャップ型の同期モータであり、回転子110と、固定子120と、回転軸130とを有し、ハウジング(フレーム)140に収められている。
図2において、磁極部115は、複数の永久磁石115a〜115jを磁極として有し、全体として中空円筒形状を有している。図2に示すように、永久磁石115a、115c、115e、115g、115iの固定子120側はN極であり、永久磁石115b、115d、115f、115h、115jの固定子120側はS極である。このように磁極部115は、周方向でN極とS極とが交互に配置されている。また、回転軸130を介して径方向で相互に対向する2つの永久磁石(例えば永久磁石115a、115f)は相互に反対の極となるようにしている。
図3は、コア121の概略構成の一例を示す図である。具体的に図3は、図1のA−A´方向から見たコア121及び回転軸130の断面図である。
図3において、コア121は、複数の磁性体板121a〜121oを有している。磁性体板は、例えば電磁鋼板である。ただし、磁性体板は、電磁鋼板に限定されるものではない。
また、本実施形態では、図2、図3に示すように、磁極部115、116の径方向における外径D1と、コア121の径方向における外径D1とが略同じになるようにすると共に、磁極部115、116の径方向における内径D2と、コア121の径方向における内径D2とが略同じになるようにしている。そして、図2、図3に示すように、コア121と磁極部115、116とが、回転軸130に沿う方向で相互に対向するようにしている。
図4は、励磁コイル122の概略構成の一例を示した図である。具体的に図4(a)は、集中巻とした場合の励磁コイル122の概略の一例を示した図であり、図4(b)は、分布巻とした場合の励磁コイル122の概略の一例を示した図である。より具体的に図4(a)は、図3のA−A´方向から見たときの、磁性体板121a、121l〜121oに巻き回されている部分の断面を示す図であり、図4(b)は、図1のA−A´方向から見たときの、磁性体板121a〜121c、121m〜121oに巻き回されている部分の断面を示す図である。
一方、図4(b)に示すように、励磁コイル122を分布巻で構成する場合、一相分の励磁コイル122は、回転軸130に沿う方向から見ると渦巻状になるように、磁性体板1枚1枚に巻き回される。この場合、各磁性体板の間の個々の空間がスロットとなる。
図5は、本実施形態の同期モータにおける磁束の分布の一例を概念的に示す図である。また、図6は、従来の同期モータにおける磁束の分布の一例を概念的に示す図である。図5及び図6は、同期モータを回転軸に沿う方向で切って展開した様子を示している。図5及び図6の両矢印は、同期モータの周方向を表している。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。前述した第1の実施形態では、所謂アキシャルギャップ型の同期モータを例に挙げて説明した。これに対し、本実施形態では、所謂ラジアルギャップ型の同期モータを例に挙げて説明する。このように本実施形態と第1の実施形態とは、適用対象となる同期モータが異なるだけであるので、本実施形態の説明において、第1の実施形態と同一の部分については、図1〜図6に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。
図7において、同期モータ700は、前述したように所謂ラジアルギャップ型の同期モータであり、回転子710と、固定子720と、回転軸130とを有し、ハウジング(フレーム)140に収められている。
図8において、回転子710は、回転軸130と同軸で配置された円筒形の鉄心712と、円筒形の鉄心712の表面の相対的に上側に配置された磁極部710aと、相対的に下側に配置された磁極部710bとを有する。
磁極部710bも、磁極部710aと同数の永久磁石を磁極として有し、その構成は磁極部710aと同じである。磁極部710bも、磁極部710aと同様に、周方向でN極とS極とが交互に配置されている。ただし、回転軸130に沿う方向で相互に対向する2つの永久磁石(例えば永久磁石711g、711k)は相互に反対の極となるようにしている。尚、図8では、磁極部710bが備える磁極として、6個の永久磁石711k〜711pしか示していないが、磁極部710bは、合計で10個の永久磁石を有する。
図9は、コア721の概略構成の一例を示す図である。具体的に図9(a)は、図7のA−A´方向から見たコア721及び回転軸130の断面図であり、図9(b)、図9(c)は、それぞれ図9(a)のA−A´、B−B´方向から見た磁性体板721m、721eの断面図である。
図9に示すように、複数の磁性体板721a〜721oは、その厚み方向が、回転子710の回転方向に沿うように、回転軸130と略一定の間隔を有して配置されている。また、図9(a)に示すように、複数の磁性体板721a〜721oの、少なくとも磁極部710a、710bと対向している領域は、相互に隣接する磁性体板(例えば、磁性体板721aについては磁性体板721b、721o)の間隔が、回転子710の回転方向において略同じになるようにしている。
また、本実施形態でも、第1の実施形態と同様に、励磁コイル722を、集中巻及び分布巻の何れにすることもできる。励磁コイル722を集中巻にする場合には、例えば、第1の実施形態と同様に、一相分の励磁コイル722が巻き回される複数の磁性体板の、回転軸130に沿う方向における中央部分が、当該複数の磁性体板の真ん中にある磁性体板と重なるように、各磁性体板721a〜721oを加工すればよい。
尚、前述した各実施形態では、回転電機の一例として同期モータを挙げたが、その他の回転電機(例えば、同期発電機)であっても同様に前述した各実施形態を適用することができる。また、前述した各実施形態では、15の磁性体板を周方向に略等間隔で配置する場合を例に挙げて説明したが、複数の磁性体板を周方向に略等間隔で配置していれば、磁性体板の数は、15に限定されない。また、磁性体板の数は、コイルの配置スペース等の制約を満たす範囲で可及的に多いのが(例えば、5以上であるのが)好ましい。さらに、前述した各実施形態では、磁性体板を1つずつ略等間隔で配置する場合を例に挙げて説明したが、複数枚積層した磁性体板群を略等間隔で配置するようにしてもよい。
また、以上説明した本発明の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
110、710 回転子
111 上側の回転子
112 下側の回転子
113、114 円板
115、116、711 磁極部
115a〜115j、711a〜711p 永久磁石
120、720 固定子
121、721 コア
121a〜121o、721a〜721o 磁性体板
122、722 励磁コイル
130 モータ
140 ハウジング
Claims (5)
- 周方向において交互に異なる極となるように配置された複数の永久磁石を有する回転子と、
前記回転子を前記周方向に回転させるために、前記回転子の中心部に取り付けられた回転軸と、
前記回転軸に沿う方向、又は前記回転軸と垂直な方向で前記回転子と対向する位置に配置された固定子と、を有し、
前記固定子は、複数の磁性体板又は磁性体板群を備えたコアと、前記磁性体板又は磁性体板群に対して巻き回されるコイルと、を有し、
前記複数の磁性体板又は磁性体板群は、その厚み方向が、前記回転子の回転方向に沿うように配置され、
前記複数の磁性体板又は磁性体板群の、少なくとも前記永久磁石と対向する領域は、前記回転子の回転方向において略等間隔で配置されていることを特徴とする回転電機。 - 前記複数の磁性体板又は磁性体板群の数は、5以上であることを特徴とする請求項1に記載の回転電機。
- 前記回転子は、前記周方向において交互に異なる極となるように配置された複数の永久磁石を備える磁極部を2つ有し、
前記磁性体板の、前記永久磁石と対向する領域は、前記回転子の回転位置に関わらず、前記2つの磁極部が備える永久磁石の1つと相互に対向することを特徴とする請求項1又は2に記載の回転電機。 - 前記コイルは、集中巻で構成され、
前記コイルに流れる励磁電流は、矩形波であることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の回転電機。 - 前記コイルは、分布巻で構成され、
前記コイルに流れる励磁電流は、正弦波であることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の回転電機。
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JP2010032733A JP2011172355A (ja) | 2010-02-17 | 2010-02-17 | 回転電機 |
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