JP2549863B2 - 電磁気装置 - Google Patents
電磁気装置Info
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- JP2549863B2 JP2549863B2 JP62148137A JP14813787A JP2549863B2 JP 2549863 B2 JP2549863 B2 JP 2549863B2 JP 62148137 A JP62148137 A JP 62148137A JP 14813787 A JP14813787 A JP 14813787A JP 2549863 B2 JP2549863 B2 JP 2549863B2
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
- H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
- H02K1/2706—Inner rotors
- H02K1/2713—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being axial, e.g. claw-pole type
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K37/00—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors
- H02K37/10—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of permanent magnet type
- H02K37/12—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of permanent magnet type with stationary armatures and rotating magnets
- H02K37/14—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of permanent magnet type with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures
- H02K37/18—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of permanent magnet type with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures of homopolar type
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- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
- Massaging Devices (AREA)
- Yarns And Mechanical Finishing Of Yarns Or Ropes (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 (技術分野) 本発明は、永久磁石を備えた電磁気装置に関し、特
に、基本トルク/変位角の関係の任意な調波を減少させ
るように改良された電磁気装置に関する。便宜上、本発
明を回転式モータに適用した場合について説明するが、
本発明は、リニアモータ、信号発生器、電力発生器、電
力発生装置等、移動部分と静止部分とを備える他の電磁
気装置に適用することができる。ステッピングモータお
よび同期誘導モータのように、ブラシレスの直流誘導モ
ータに適用すると特に有益である。
に、基本トルク/変位角の関係の任意な調波を減少させ
るように改良された電磁気装置に関する。便宜上、本発
明を回転式モータに適用した場合について説明するが、
本発明は、リニアモータ、信号発生器、電力発生器、電
力発生装置等、移動部分と静止部分とを備える他の電磁
気装置に適用することができる。ステッピングモータお
よび同期誘導モータのように、ブラシレスの直流誘導モ
ータに適用すると特に有益である。
(背景技術) 回転ブラシのないステッピングおよび同期誘導モータ
は、公知である。これらは、回転子(移動部材)と固定
子(静止部材)とを含む。前記固定子は突出している複
数の極を有し、各極はこれらの周りに巻かれた各コイル
を経る電流により励磁される。前記コイルは、少なくと
も二つの電気的位相を提供するように配置されている。
前記回転子は、前記位相の引き続く励起が回転子に回転
運動を生起させるように、前記固定子と磁束で結合され
る少なくとも一対のNおよびSの磁極を含む。
は、公知である。これらは、回転子(移動部材)と固定
子(静止部材)とを含む。前記固定子は突出している複
数の極を有し、各極はこれらの周りに巻かれた各コイル
を経る電流により励磁される。前記コイルは、少なくと
も二つの電気的位相を提供するように配置されている。
前記回転子は、前記位相の引き続く励起が回転子に回転
運動を生起させるように、前記固定子と磁束で結合され
る少なくとも一対のNおよびSの磁極を含む。
回転子極と各固定子極との間の回転子関係すなわち
“トルク/角曲線”のトルク/変位角は、一般に、既知
のフーリエ展開により以下のように表わすことができ
る。
“トルク/角曲線”のトルク/変位角は、一般に、既知
のフーリエ展開により以下のように表わすことができ
る。
T=[1+A1 cos(Θe)+A2 cos(2Θe) +・・・+An cos(nΘe)+B1 sin(Θe) +B2 sin(2Θe)+・・・+Bn sin(nΘe)] ここに、 T=トルク K=定数 A1,A2・・・An=コサイン項のフーリエ係数(定数) B1,B2・・・Bn=サイン項のフーリエ係数(定数) Θe=電気的角度におけるロータの変位 である。
上記の式において、A1 cos(Θe)+B1 sin(Θe)
は回転子の各極が固定子の各極を通るときに発生する基
本(第1)調波、A2 cos(2Θe)+B2 sin(2Θe)
は基本の第2調波、・・・An cos(nΘe)+Bn con
(nΘe)は第n調波ある。
は回転子の各極が固定子の各極を通るときに発生する基
本(第1)調波、A2 cos(2Θe)+B2 sin(2Θe)
は基本の第2調波、・・・An cos(nΘe)+Bn con
(nΘe)は第n調波ある。
回転子極の中心線がフーリエ展開をされる固定子極の
中心線と一致する回転子位置としてΘe=0が規定され
る特殊な場合、前記展開は一般に以下のように簡略化さ
れる。
中心線と一致する回転子位置としてΘe=0が規定され
る特殊な場合、前記展開は一般に以下のように簡略化さ
れる。
T=K[B1 sinΘe+B2 sin(2Θe) +・・・+Bn sin(nΘe)] トルク/角調波の存在が同期誘導モータ、ステッピン
グモータおよびブラスレス直流モータの性能試験に特に
有害であることは知られている。特に、位相数の2倍に
対応する調波、たとえば2相機械の場合の第4調波、3
相機械の場合の第6調波は、調波内容の超関数の優勢の
ために特に有害である。この特定の調波は、回り止めト
ルクの原因となり、切り離されたモータの回転子の回転
に対し好ましくない抵抗となる。ステッピングモータの
正確な歩進、同期誘導モータ、ステッピングモータおよ
びブラシレス直流モータの速度変調、ステッピングモー
タおよびブラシのない直流モータの微小な歩進能力は、
トルク/角調波、特に上記の回り止めトルクの1つの原
因により全て逆に作用する。
グモータおよびブラスレス直流モータの性能試験に特に
有害であることは知られている。特に、位相数の2倍に
対応する調波、たとえば2相機械の場合の第4調波、3
相機械の場合の第6調波は、調波内容の超関数の優勢の
ために特に有害である。この特定の調波は、回り止めト
ルクの原因となり、切り離されたモータの回転子の回転
に対し好ましくない抵抗となる。ステッピングモータの
正確な歩進、同期誘導モータ、ステッピングモータおよ
びブラシレス直流モータの速度変調、ステッピングモー
タおよびブラシのない直流モータの微小な歩進能力は、
トルク/角調波、特に上記の回り止めトルクの1つの原
因により全て逆に作用する。
上記のようにモータの性能に逆に作用する優勢な調波
を最小にすることができることは、これらのモータにお
いて有利である。
を最小にすることができることは、これらのモータにお
いて有利である。
本発明の出願人に譲渡された米国特許第06/782932号
には、延べられた関係に従う不定の速度となる2セット
の極を備える固定子とすることにより各モータのトルク
/角曲線の任意な調波を最小にする手段が記載されてい
る。この装置は望まない調波を充分に減じるが、不定の
固定子スロット巾が複雑さを確実に招き、固定子コイル
の寸法が最も狭いスロットにより特に制限され、そして
巻線が固定子に関して特別に適応されねばならない。
には、延べられた関係に従う不定の速度となる2セット
の極を備える固定子とすることにより各モータのトルク
/角曲線の任意な調波を最小にする手段が記載されてい
る。この装置は望まない調波を充分に減じるが、不定の
固定子スロット巾が複雑さを確実に招き、固定子コイル
の寸法が最も狭いスロットにより特に制限され、そして
巻線が固定子に関して特別に適応されねばならない。
(発明の要約) 本発明の目的は、電動機および発電機のような電磁気
装置において、トルク/角曲線の任意な調波を最小にす
ることにある。
装置において、トルク/角曲線の任意な調波を最小にす
ることにある。
本発明の電磁気装置は、一セットの構成体を備える移
動部材と、該移動部材の一セットの構成体と相互に磁気
的に作用する一セットの構成体を備える固定部材とを有
する。
動部材と、該移動部材の一セットの構成体と相互に磁気
的に作用する一セットの構成体を備える固定部材とを有
する。
本発明は、そのような電磁気装置において、一方の一
セットの構成体が装置の主軸線の方向に配置された第1
および第2の部位を有し、前記一方の一セットの構成体
の第1の部位が、その通常の部位から角αmだけ前記一
方の一セットの構成体の第2の部位から変位されてお
り、前記角αmが、 αm=αe/p であり、 αe=電気的角度の変位、 p=可動部材の磁極対の数、 αe=180/h、 h=減衰されるべき基本トルク/角曲線の調波の番号に
等しい整数、 であることを特徴とする。
セットの構成体が装置の主軸線の方向に配置された第1
および第2の部位を有し、前記一方の一セットの構成体
の第1の部位が、その通常の部位から角αmだけ前記一
方の一セットの構成体の第2の部位から変位されてお
り、前記角αmが、 αm=αe/p であり、 αe=電気的角度の変位、 p=可動部材の磁極対の数、 αe=180/h、 h=減衰されるべき基本トルク/角曲線の調波の番号に
等しい整数、 であることを特徴とする。
(発明の作用および効果) 上記のような第1および第2の部位の組み合わせは、
たとえそれぞれが最小にすべき調波を発生したとして
も、一方により発生された調波を他方により発生された
調波により相殺または無効にする。このような結果は、
第1のセットの各固定子極歯(または極)を第2のセッ
トの各固定子極歯(または極)から上記のようにさらに
変位させることにより、または、第1のセットの各回転
子極歯(または極)を第2のセットの各回転子極歯(ま
たは極)から上記のようにさらに変位させることにより
達成される。このような変位は、永久磁石を備える従来
の電磁気装置に存在する多くの変位により大きいまたは
小さい増分として与えられる。
たとえそれぞれが最小にすべき調波を発生したとして
も、一方により発生された調波を他方により発生された
調波により相殺または無効にする。このような結果は、
第1のセットの各固定子極歯(または極)を第2のセッ
トの各固定子極歯(または極)から上記のようにさらに
変位させることにより、または、第1のセットの各回転
子極歯(または極)を第2のセットの各回転子極歯(ま
たは極)から上記のようにさらに変位させることにより
達成される。このような変位は、永久磁石を備える従来
の電磁気装置に存在する多くの変位により大きいまたは
小さい増分として与えられる。
従って、本発明によれば、永久磁石に起因する所定の
調波が本質的に減じられるから、その調波に起因する、
ブラシレスの直流、ステッピングおよび同期誘導モータ
等の電磁気装置の性能低下という弊害が減少し、またブ
ラシレスの直流モータおよびステッピングモータ等、永
久磁石を備える電磁気装置の性能が向上する。
調波が本質的に減じられるから、その調波に起因する、
ブラシレスの直流、ステッピングおよび同期誘導モータ
等の電磁気装置の性能低下という弊害が減少し、またブ
ラシレスの直流モータおよびステッピングモータ等、永
久磁石を備える電磁気装置の性能が向上する。
(好ましい実施例の説明) 第1図(a)は、従来の一般的な構成の2組・8極固
定子の同期誘導モータの断面を示す。同図には、また、
歯が付けられた回転子10と、歯が付けられた固定子11と
が示されている。固定子11は、励磁コイル(図示せず)
を巻くことができる複数の極12〜19を有する。回転子10
は、第1図(b)に示すように、軸線方向に磁化された
永久磁石20と、永久磁石に組み付けられた一対の極片2
1,22とを含む。極片21はN極を有し、極片22はS極を有
する。極片21の外周面は複数の外歯23を有するように形
成されており、極片22の外周面は複数の外歯24を有する
ように形成されている。第1図(a)に示すように、各
外歯23,24は、同じであり、また等角度間隔である。し
かし、第1図(b)に示すように、極片21は、その各歯
23が極片22の各歯24から歯ピッチの2分の1だけ周方向
すなわち放射方向へ変位されている。
定子の同期誘導モータの断面を示す。同図には、また、
歯が付けられた回転子10と、歯が付けられた固定子11と
が示されている。固定子11は、励磁コイル(図示せず)
を巻くことができる複数の極12〜19を有する。回転子10
は、第1図(b)に示すように、軸線方向に磁化された
永久磁石20と、永久磁石に組み付けられた一対の極片2
1,22とを含む。極片21はN極を有し、極片22はS極を有
する。極片21の外周面は複数の外歯23を有するように形
成されており、極片22の外周面は複数の外歯24を有する
ように形成されている。第1図(a)に示すように、各
外歯23,24は、同じであり、また等角度間隔である。し
かし、第1図(b)に示すように、極片21は、その各歯
23が極片22の各歯24から歯ピッチの2分の1だけ周方向
すなわち放射方向へ変位されている。
第1図(a)に示すモータの回転は、回転磁界に誘引
されかつ回転磁界に付き従う一定方向磁界により与えら
れる。図示のモータの一定方向磁界は、回転子10の一部
を形成する永久磁石20により生起される。固定子11は、
同位相に励磁される一つ置きの極に巻かれた2相の巻線
を有する。両巻線が交流電源に接続されると、各極は交
流電流の半サイクルの間の一方の磁気的極性を有し、他
の半サイクルの間他方の磁気的極性を有する。このた
め、一方の位相の巻線により励磁される各極において、
一つの極は、たとえば一つの半サイクルの間N、次の半
サイクルの間S、さらに次の半サイクルの間Nのように
N,S,N,Sとなる。他方の位相の巻線により励磁される各
極は、第1のセットの各極と約90度移相されることを除
いて同様の磁気的極性を有する。従って、回転は、最初
誘引され次いで各磁極の極性の変更により反発される一
定方向磁界により与えられる。一定サイクルの交流電源
を用いるモータの回転速度は、固定子極の数、回転子極
および固定子極の外形のような機械的構造の特性により
変更される。
されかつ回転磁界に付き従う一定方向磁界により与えら
れる。図示のモータの一定方向磁界は、回転子10の一部
を形成する永久磁石20により生起される。固定子11は、
同位相に励磁される一つ置きの極に巻かれた2相の巻線
を有する。両巻線が交流電源に接続されると、各極は交
流電流の半サイクルの間の一方の磁気的極性を有し、他
の半サイクルの間他方の磁気的極性を有する。このた
め、一方の位相の巻線により励磁される各極において、
一つの極は、たとえば一つの半サイクルの間N、次の半
サイクルの間S、さらに次の半サイクルの間Nのように
N,S,N,Sとなる。他方の位相の巻線により励磁される各
極は、第1のセットの各極と約90度移相されることを除
いて同様の磁気的極性を有する。従って、回転は、最初
誘引され次いで各磁極の極性の変更により反発される一
定方向磁界により与えられる。一定サイクルの交流電源
を用いるモータの回転速度は、固定子極の数、回転子極
および固定子極の外形のような機械的構造の特性により
変更される。
第1図(b)の回転子10の各半分の基本トルク/角曲
線は、次式により与えられる。
線は、次式により与えられる。
T=K[B1 sin(Θe)+B2 sin(2Θe) +・・・+Bn sin(nΘe)] ここに、各記号は、関係を第2図に図式的に示す前記
した式の各記号と同じである。基本曲線が正しいサイン
波として正確に示されるのに対し、基本調波の合計であ
る総トルクを表わす曲線が歪められていることは理解さ
れるであろう。この歪みは、ブラシのない、直流モー
タ、ステッピングモータおよび同期誘導モータの速度変
調に寄与し、また、ブラシのない、直流モータおよびス
テッピングモータの歩進および微小歩進の正確さを減じ
る。第1図(a)の2相・8極固定子のモータであるこ
とから、上記の正確さおよび速度変調の問題に寄与する
調波は、第2図に示す第4調波である。本発明は、この
場合第4調波を以下に記載のように除去または実質的に
弱める。
した式の各記号と同じである。基本曲線が正しいサイン
波として正確に示されるのに対し、基本調波の合計であ
る総トルクを表わす曲線が歪められていることは理解さ
れるであろう。この歪みは、ブラシのない、直流モー
タ、ステッピングモータおよび同期誘導モータの速度変
調に寄与し、また、ブラシのない、直流モータおよびス
テッピングモータの歩進および微小歩進の正確さを減じ
る。第1図(a)の2相・8極固定子のモータであるこ
とから、上記の正確さおよび速度変調の問題に寄与する
調波は、第2図に示す第4調波である。本発明は、この
場合第4調波を以下に記載のように除去または実質的に
弱める。
第1図(a)および(b)に関連して説明したモータ
は、トルク対角度波形の一つの調波を除去するように電
気角180度の通常の変位から角度αeだけ、一方のセッ
トの回転子歯23を他方のセットの回転子歯24から変位さ
せることによる本発明に従って修正される。回転子10の
各半部は、Ta,Tbにより表わされる各半部により寄与さ
れるトルクと、 Tt=Ta+Tb により表わされる総トルクとを備えるモータ総トルクに
対し独立の寄与体として考えられる。
は、トルク対角度波形の一つの調波を除去するように電
気角180度の通常の変位から角度αeだけ、一方のセッ
トの回転子歯23を他方のセットの回転子歯24から変位さ
せることによる本発明に従って修正される。回転子10の
各半部は、Ta,Tbにより表わされる各半部により寄与さ
れるトルクと、 Tt=Ta+Tb により表わされる総トルクとを備えるモータ総トルクに
対し独立の寄与体として考えられる。
回転子の各半部がその通常の位置から電気角度αe周
方向すなわち放射方向に変位されると、トルク式は以下
のようになる。
方向すなわち放射方向に変位されると、トルク式は以下
のようになる。
Ta=Ka[B1 sin(Θe)+B2 sin(2Θe) +・・・+Bn sin(nΘe)] Tb=Kb[B1 sin(Θe+αe)+B2 sin(2Θe+2αe) +・・・+Bn sin(nΘe+2αe)] もし、基本および第4調波だけが与えられると、上記
式は以下にように減じられる(Ka=Kb=1.0であれ
ば)。
式は以下にように減じられる(Ka=Kb=1.0であれ
ば)。
Ta=Ka[B1 sin(Θe)+B4 sin(4Θe) Tb=Kb[B1 sin(Θe+αe)+B4 sin(4Θe+4αe) Tt=Ta+Tb =2B1 cos(−αe/2)×sin(Θe+αe/2) +2B4 cos(−2αe)×sin(4Θe+2αe) αe=電気角45度 のとき、 cos(−2αe)=0 であり、Ttの第4調波は零に減少され、これにより第4
調波トルク成分の効果は除去される。これは、第3図に
図式的に示される。TbはTaより電気角45度先行し、Tb,T
aの第4調波は互いに電気角が180度移相するから相殺さ
れる 同様の手法で、変位角αeを適当に選択することによ
り、他のトルク調波を除去することができる。
調波トルク成分の効果は除去される。これは、第3図に
図式的に示される。TbはTaより電気角45度先行し、Tb,T
aの第4調波は互いに電気角が180度移相するから相殺さ
れる 同様の手法で、変位角αeを適当に選択することによ
り、他のトルク調波を除去することができる。
必要の変位角度αeは、 αe=180度/h により決定される。なお、hは最小にすべき調波の順番
である。従って、弱めるべき調波は第4調波であるなら
ば、変位角は電気角45度である。電気的な角度および機
械的な角度は、以下の式により関係付けられる。
である。従って、弱めるべき調波は第4調波であるなら
ば、変位角は電気角45度である。電気的な角度および機
械的な角度は、以下の式により関係付けられる。
αm=αe/p ここに、αeは電気的角度の変位であり、αmは機械
的角度の変位であり、pは回転子極対の数である。
的角度の変位であり、pは回転子極対の数である。
第4図は、通常の位置から角αm変位された極片21,2
2を有するように本発明に従って構成された第1b図と同
様の回転子10を示す。変位角度αmが図示の方向である
か反対の方向であるかは本発明の実施において重要でな
い。
2を有するように本発明に従って構成された第1b図と同
様の回転子10を示す。変位角度αmが図示の方向である
か反対の方向であるかは本発明の実施において重要でな
い。
第5図は、本発明に従って構成された2磁石式の回転
子30を示す。両磁石31および32は、それぞれ、一対の極
片33と34および35と36を有する。各極片は、図示のよう
に、共通の軸線に沿って組み立てられており、また、極
片34,35の各歯は通常歯ピッチの1/2相互に変位されてい
る。すなわち、極片33は極片34から1/2歯ピッチ変位さ
れ、極片35は極片36から1/2歯ピッチ変位されている。
この実施例において、極片33〜36は、それぞれS,N,S,N
またはN,S,N,Sに磁化される。この実施例における変位
角度αmは、図示のように回転子30の二つの半部を周方
向すなわち放射方向に変位させることにより達成され
る。
子30を示す。両磁石31および32は、それぞれ、一対の極
片33と34および35と36を有する。各極片は、図示のよう
に、共通の軸線に沿って組み立てられており、また、極
片34,35の各歯は通常歯ピッチの1/2相互に変位されてい
る。すなわち、極片33は極片34から1/2歯ピッチ変位さ
れ、極片35は極片36から1/2歯ピッチ変位されている。
この実施例において、極片33〜36は、それぞれS,N,S,N
またはN,S,N,Sに磁化される。この実施例における変位
角度αmは、図示のように回転子30の二つの半部を周方
向すなわち放射方向に変位させることにより達成され
る。
第6図は、本発明に従って構成された2磁石式の回転
子40を示す。磁石41および42は、それぞれ、極片43,44
および45,46を有する。また、全ての極片は、図示のよ
うに極片45,46の歯が整列するように共通の軸線に沿っ
て組み立てられている。極片43は極片44から1/2歯ピッ
チ変位されえおり、極片45は極片46から1/2歯ピッチ変
位されている。極片43〜46は、極片43および46がS極、
極片44および45がN極を有するようにすることができる
し、逆の極性を有するようにすることもできる。この実
施例では、変位角度αmは図示のように回転子40の二つ
の半部を周方向すなわち放射方向へ変位させることによ
り達成される。
子40を示す。磁石41および42は、それぞれ、極片43,44
および45,46を有する。また、全ての極片は、図示のよ
うに極片45,46の歯が整列するように共通の軸線に沿っ
て組み立てられている。極片43は極片44から1/2歯ピッ
チ変位されえおり、極片45は極片46から1/2歯ピッチ変
位されている。極片43〜46は、極片43および46がS極、
極片44および45がN極を有するようにすることができる
し、逆の極性を有するようにすることもできる。この実
施例では、変位角度αmは図示のように回転子40の二つ
の半部を周方向すなわち放射方向へ変位させることによ
り達成される。
第7図は、第4図〜第6図の実施例のように軸線方向
に磁化されるというより、むしろ半径方向に磁化され
た、歯を有さない磁石回転子50示す。該回転子は、これ
の周囲に磁化された未突出のN極とS極51を有する。回
転子50は、本発明に従って角αm変位された二つの磁石
52,53を含む。
に磁化されるというより、むしろ半径方向に磁化され
た、歯を有さない磁石回転子50示す。該回転子は、これ
の周囲に磁化された未突出のN極とS極51を有する。回
転子50は、本発明に従って角αm変位された二つの磁石
52,53を含む。
本発明は、第4調波を最小にすることに制限されな
い。たとえば、3相モータでは、第6調波が上記の正確
さおよび速度変調の問題を生じる。この場合、αe=18
0/hの関係から、電気角30度の変位が必要であり、これ
は先に説明したように得ることができる。また、本発明
は、図示の固定子と回転子の形に制限されず、他の形の
固定子と回転子の形にも適用することができる。さら
に、本発明は、上記の速度変調と正確さの問題を最小に
するように設計された場合に制限されないだけでなく、
基本的なトルク/角曲線の任意な調波を最小にするよう
に設計された全ての場合に適用することができる。
い。たとえば、3相モータでは、第6調波が上記の正確
さおよび速度変調の問題を生じる。この場合、αe=18
0/hの関係から、電気角30度の変位が必要であり、これ
は先に説明したように得ることができる。また、本発明
は、図示の固定子と回転子の形に制限されず、他の形の
固定子と回転子の形にも適用することができる。さら
に、本発明は、上記の速度変調と正確さの問題を最小に
するように設計された場合に制限されないだけでなく、
基本的なトルク/角曲線の任意な調波を最小にするよう
に設計された全ての場合に適用することができる。
上記の本発明は、固定子極数、回転子歯の数および位
相数がいずれの場合にも適用することができ、また、磁
石および回転子極片を積層した場合にも適用することが
できる。
相数がいずれの場合にも適用することができ、また、磁
石および回転子極片を積層した場合にも適用することが
できる。
本発明は、歯を有する回転子と、一般的に配置された
各ロータ半部を備える回転子構成体とを有するモータに
適用した場合について説明したが、他のモータ組立体、
たとえば、歯を付けられた回転子および固定子を備え、
回転子歯の全ての回転子歯が整列され、固定子歯の各半
部が1/2歯ピッチ変位されたモータにも適用することが
できる。この場合、回転子の二つの半部は、上記のよう
に決定された変位角度だけ変位される。また、本発明の
原理は、移相された固定子歯と、歯を付けられない回転
子とを有するモータ、および、移相された回転子歯と、
歯を付けられない固定子極とを有するモータにも適用す
ることができる。さらに、回転子が永久磁石であること
は本発明の実施には必要でない。さらにまた、変位は、
固定子または回転子のいずれかに全く必要ではなく、総
変位が所望の結果を生じる限りは両者に変位の一部を形
成してもよい。
各ロータ半部を備える回転子構成体とを有するモータに
適用した場合について説明したが、他のモータ組立体、
たとえば、歯を付けられた回転子および固定子を備え、
回転子歯の全ての回転子歯が整列され、固定子歯の各半
部が1/2歯ピッチ変位されたモータにも適用することが
できる。この場合、回転子の二つの半部は、上記のよう
に決定された変位角度だけ変位される。また、本発明の
原理は、移相された固定子歯と、歯を付けられない回転
子とを有するモータ、および、移相された回転子歯と、
歯を付けられない固定子極とを有するモータにも適用す
ることができる。さらに、回転子が永久磁石であること
は本発明の実施には必要でない。さらにまた、変位は、
固定子または回転子のいずれかに全く必要ではなく、総
変位が所望の結果を生じる限りは両者に変位の一部を形
成してもよい。
第1図(a)は従来のモータの概要図、第1図(b)は
第1図(a)の詳細図、第2図は従来のモータのトルク
/角の曲線を示す図、第3図は本発明に従って構成され
た二相モータのトルク/角の曲線を示す図、第4図、第
5図、第6図および第7図はそれぞれ本発明の一実施例
を示す図である。 10,30,40,50:回転子 21,22,33〜36,43〜46:極片 23,24:歯 20,31,32,41,42,51:磁石 52,53:極
第1図(a)の詳細図、第2図は従来のモータのトルク
/角の曲線を示す図、第3図は本発明に従って構成され
た二相モータのトルク/角の曲線を示す図、第4図、第
5図、第6図および第7図はそれぞれ本発明の一実施例
を示す図である。 10,30,40,50:回転子 21,22,33〜36,43〜46:極片 23,24:歯 20,31,32,41,42,51:磁石 52,53:極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−157253(JP,A) 特開 昭61−157254(JP,A)
Claims (13)
- 【請求項1】一セットの構成体を備える移動部材と、該
移動部材の一セットの前記構成体と相互に磁気的に作用
する一セットの構成体を備える固定部材とを有する電磁
気装置であって、一方の一セットの構成体は、装置の主
軸線方向に配置された第1および第2の部位を有し、前
記一方の一セットの構成体の第1の部位がその通常の位
置から角αmだけ前記一方の一セットの構成体の第2の
部位から変位されており、前記角αmは、 αm=αe/p であり、 αe=電気的角度の変位、 p=可動部材の磁極対の数、 αe=180/h、 h=減衰されるべき基本トルク/角曲線の調波の番号に
等しい整数、 である、電磁気装置。 - 【請求項2】前記移動部材は回転子であり、前記固定部
材は前記回転子の周りに配置された一セットの極を含
む、特許請求の範囲第(1)項に記載の電磁気装置。 - 【請求項3】前記移動部材は軸線方向へ磁化された筒状
の磁石を有する回転子であって前記磁石の両端のそれぞ
れに円柱状の極片を前記移動部材の構成体として備える
回転子を含み、前記固定部材の一セットの構成体は前記
回転子と磁気的に作用するように前記回転子の周りに配
置された一セットの固定子極を含み、前記第1および第
2の部位は前記極片の外周に等角度間隔に形成された複
数の縦の歯を含み、一方の前記極片の歯が他方の前記極
片の歯から、 2分の1歯ピッチ+角αm だけ周方向へ変位されており、前記pは回転子の磁極対
の数である、特許請求の範囲第(1)項に記載の電磁気
装置。 - 【請求項4】前記移動部材は歯を付けられない回転子で
あって放射方向へ磁化された筒状の表面を有する回転子
を含み、前記固定部材の一セットの構成体は前記回転子
と磁気的に作用するように前記回転子の周りに配置され
た一セットの固定子極を含み、前記表面は対称的に交互
に配置された二セットのNおよびS磁極を前記移動部材
の構成体として備え、前記第1および第2の部位は前記
磁極を含み、一方のセットのN極が他方のNセットのN
極から、 2分の1極ピッチ+角αm だけ周方向へ変位されるように、一方のセットの各極が
他方のセットの各極から変位されており、前記pは回転
子の磁極対の数である、特許請求の範囲第(1)項に記
載の電磁気装置。 - 【請求項5】前記移動部材は同軸的に配置されかつ軸線
方向へ磁化された二つの円柱状磁石を前記構成体として
有する回転子を含み、前記固定部材の一セットの構成体
は前記回転子と磁気的に作用するように前記回転子の周
りに配置された一セットの固定子極を含み、各磁石は両
端のそれぞれに円柱状の極片を有し、前記両磁石と各極
片とは軸的に整列され、前記各極片はこれらの外周に均
一かつ等間隔に配置された複数の歯を有し、前記第1お
よび第2の部位は前記歯を含み、前記各磁石の一方の極
片の歯は各磁石の他方の極片の歯から、2分の1歯ピッ
チ変位されており、一方の前記磁石の各極片の歯は他方
の磁石の対応する各極片の歯から角αmだけ周方向へ変
位されており、前記pは回転子の磁極対の数である、特
許請求の範囲第(1)項に記載の電磁気装置。 - 【請求項6】前記移動部材は歯を付けられかつ軸線方向
へ磁化された回転子を含み、前記固定部材を一セットの
構成体は前記回転子と相互に磁気的に作用するように前
記回転子の周りに配置された一セットの固定子極を含
み、前記固定子極は二つの部分に軸方向に分割されてお
り、前記第1および第2の部位は前記二つの部分を含
み、一方の前記部分は他方の前記部分から、 回転子歯ピッチの2分の1+角αm だけ周方向へ変位されており、前記pは回転子の磁極対
の数である、特許請求の範囲第(1)項に記載の電磁気
装置。 - 【請求項7】前記移動部材は歯を付けられかつ軸線方向
へ磁化された回転子を含み、前記固定部材の一セットの
構成体は前記回転子と相互に磁気的に作用するように前
記回転子の周りに配置された一セットの固定子極を含
み、前記固定子極は前記回転子と対面する面に複数の歯
を有し、前記固定子極は複数の部分に軸方向に分割され
ており、前記第1および第2の部位は前記複数の部分を
含み、一つの前記部分の各歯は他の部分の歯から、 回転子歯ピッチの2分の1+角αm だけ周方向へ変位されており、前記pは回転子の磁極対
の数である、特許請求の範囲第(1)項に記載の電磁気
装置。 - 【請求項8】前記移動部材は軸線方向へ磁化された円柱
状の磁極を有する回転子であって前記磁石の両端のそれ
ぞれに円柱状の極片を前記移動部材の構成体として備え
る回転子を含み、前記固定部材の一セットの構成体は前
記回転子と磁気的に作用するように前記回転子の周りに
配置された一セットの固定子極を含み、前記各極片はそ
の外周に等角度間隔に形成された複数の縦の歯を有し、
前記第1および第2の部位は前記歯を含み、一方の前記
極片の歯は他方の前記極片の歯から、 歯ピッチの2分の1−角αm だけ周方向へ変位されており、前記pは回転子の磁極対
の数である、特許請求の範囲第(1)項に記載の電磁気
装置。 - 【請求項9】前記移動部材は歯を付けられない回転子で
あって放射方向へ磁化された筒状の表面を有する回転子
を含み、前記固定部材の一セットの構成体は前記回転子
と磁気的に作用するように該回転子の周りに配置された
一セットの固定子極を含み、前記表面は対称的に交互に
配置された二セットのNおよびS磁極を前記移動部材の
構成体として備え、前記第1および第2の部位は前記磁
極を含み、一方のセットのN極が他方のセットのN極か
ら、 2分の1極ピッチ−角αm だけ周方向へ変位されるように、一方のセットの各極が
他方のセットの各極から変位されており、前記pは回転
子の磁極対の数である、特許請求の範囲第(1)項に記
載の電磁気装置。 - 【請求項10】前記移動部材は歯を付けられかつ軸線方
向へ磁化された回転子を含み、前記固定部材を一セット
の構成体は前記回転子と相互に磁気的に作用するように
前記回転子の周りに配置された一セットの固定子極を含
み、前記固定子極は二つの部分に軸方向に分割されてお
り、前記第1および第2の部位は前記二つの部分を含
み、一方の前記部分は他方の前記部位から、 回転子歯ピッチの2分の1−角αm だけ周方向へ変位されており、前記pは回転子の磁極対
の数である、特許請求の範囲第(1)項に記載の電磁気
装置。 - 【請求項11】前記移動部材は歯を付けられかつ軸線方
向へ磁化された回転子を含み、前記固定部材を一セット
の構成体は前記回転子と相互に磁気的に作用するように
前記回転子の周りに配置された一セットの固定子極とを
含み、前記固定子極は前記回転子と対面する面に複数の
歯を有し、前記固定子極は複数の部分に軸方向に分割さ
れており、前記第1および第2の部位は前記複数の部分
を含み、一つの前記部分は各歯の他の部分の歯から、 回転子歯ピッチの2分の1−角αm だけ変位されており、前記pは回転子の磁極対の数であ
る、特許請求の範囲第(1)項に記載の電磁気装置。 - 【請求項12】前記電磁気装置は電動機である、特許請
求の範囲第(1)項〜第(11)項のいずれか1項に記載
の電磁気装置。 - 【請求項13】前記電磁気装置は発電機である、特許請
求の範囲第(1)項〜第(11)項のいずれか1項に記載
の電磁気装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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US06/889,529 US4739201A (en) | 1986-07-25 | 1986-07-25 | Means to reduce harmonic torque in electromagnetic machines |
US889529 | 1997-07-08 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6335162A JPS6335162A (ja) | 1988-02-15 |
JP2549863B2 true JP2549863B2 (ja) | 1996-10-30 |
Family
ID=25395291
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4739201A (ja) |
EP (1) | EP0254586B1 (ja) |
JP (1) | JP2549863B2 (ja) |
DE (1) | DE3766030D1 (ja) |
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