JP4540207B2 - リラクタンス型電動機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固定子に対する回転子の磁気抵抗差を利用して回転力を得るリラクタンス型電動機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
リラクタンス型電動機は、出力トルクが大きい、構造が簡単という利点があるが、反面、固定子の突極に対して磁気絶縁手段（磁気バリア）の端部が通過する毎に高トルクリップルが発生する欠点があり、これまで一部の分野のみで利用されるにとどまっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
トルクリップルを低減させる手法として、固定子の毎相毎極あたりのスロット数を増やして多スロット化する技術が知られている。この多スロット化によって、固定子側にて発生する起磁力分布が滑らかに変化するようになり、トルクリップルが減少する。
しかし、スロット内のコイルと回転子の位置関係が、回転子の回転によって変化して、隣接する突極毎に起磁力が異なってしまうため、各相の磁気ピッチ内においてトルク変動が生じてしまう。このため、固定子を多スロット化しても、トルクリップルを充分に小さくすることはできなかった。
この発明の目的は、多スロット化によってトルクリップルを減少するとともに、多スロット化によって生じるトルク変動をも減少し、トルクリップルを充分に小さくすることができるリラクタンス型電動機の提供にある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１の手段を採用し、毎相毎極あたりのスロット数が２以上の多スロットに設けられることにより、固定子側にて発生する起磁力分布が滑らかに変化するようになり、トルクリップルが減少する。
また、請求項１の手段を採用し、突極の先端に設けた突部の突出長を、隣接する突極毎に異なるように設けることにより、突極の発生する磁束を隣接する突極毎に異ならせることができる。このため、この多スロット化によってスロット内のコイルと回転子の位置関係が、回転子の回転によって変化しても、スロットピッチ毎の平均トルクを等しくすることができる。このため、固定子を多スロット化する際に生じるトルク変動も充分に小さくすることができる。
つまり、請求項１の手段を採用することにより、多スロット化によってトルクリップルを減少するとともに、多スロット化によって生じるトルク変動をも減少し、トルクリップルを充分に小さくすることができる。
【０００５】
請求項２の手段は、上記請求項１の手段の突部を、連結部の一部を潰すことによって設けたものであり、その潰し位置あるいは潰し幅を隣接する突極毎に異ならせることによって、上記請求項１の手段で記載した場合と同様の効果を得ることができる。
即ち、請求項２の手段を採用し、毎相毎極あたりのスロット数が２以上の多スロットに設けられることにより、固定子側にて発生する起磁力分布が滑らかに変化するようになり、トルクリップルが減少する。
【０００６】
また、請求項２の手段を採用し、突極間の先端を連結する連結部の潰し位置あるいは潰し幅を、隣接する突極毎に異なるように設けることにより、突極の発生する磁束を隣接する突極毎に異ならせることができる。このため、この多スロット化によってスロット内のコイルと回転子の位置関係が、回転子の回転によって変化しても、スロットピッチ毎の平均トルクを等しくすることができる。このため、固定子を多スロット化する際に生じるトルク変動も充分に小さくすることができる。
つまり、請求項２の手段を採用することにより、多スロット化によってトルクリップルを減少するとともに、多スロット化によって生じるトルク変動をも減少し、トルクリップルを充分に小さくすることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を、２つの実施例を用いて説明する。
〔第１実施例〕
まず、図３を参照して従来型のリラクタンス型電動機を説明する。この図３に示す従来型のリラクタンス型電動機は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相のコイルを搭載し、毎相毎極あたりのスロットの数が１つのものである。
このリラクタンス型電動機は、内周に向く複数の突極１ａを等間隔に備える固定子１と、この固定子１から見て磁気抵抗が回転方向に異なる回転子２とを備えるものであり、固定子１の各突極１ａ間の各スロット１ｂには、各突極１ａに起磁力を発生させるため、各相のコイルが順に挿入されている。
【０００８】
そして、リラクタンス型電動機は、回転子２の磁気抵抗の最も低い磁極方向（ｄ軸）に対し、所定角度方向の固定子１に起磁力を発生し、回転子２の磁気抵抗の低い部分を固定子１の起磁方向へ回転移動させて出力トルクを得るものである。
なお、回転子２の磁気抵抗の最も低い磁極方向（制御上の仮想軸）は、一般にｄ軸と称され、回転子２の磁気抵抗の最も大きい磁極方向は、一般にｑ軸と称される。
【０００９】
固定子１は、内周に向く複数の突極１ａを等間隔に備える円環状を呈した磁性体製薄板よりなる固定子積層板３を複数積層して設けられたものである。
回転子２は、円盤状を呈した磁性体製薄板よりなる回転子積層板４を複数積層して設けられたものであり、磁気抵抗を回転方向で異ならせるための磁気絶縁手段５が設けられている。
なお、回転子２に形成される磁極の中心角は均等であり、この実施例では回転子２に４つの磁極を持つものを示す。
【００１０】
磁気絶縁手段５は、回転子積層板４に複数形成されたスリットよりなるフラックスバリア５ａ（図３参照）の積層によって構成される。このバリア５ａは、内側に湾曲した円弧形状を呈するものであり、ｑ軸を中心に対象形状に設けられている。なお、スリット内に樹脂やアルミ材など非磁性材料を充填しても良いが、空隙であっても良い。
なお、この実施例における、バリア５ａの外周端は、回転子２が分解しないように微小な接続部が設けられている。この接続部による磁気短絡は、接続部を薄くすることにより実用上無視できる。
【００１１】
この図３に示す従来型のリラクタンス型電動機の発生するトルク波形を図４に示す。従来型のリラクタンス型電動機は、固定子１の突極１ａとスロット１ｂのピッチが大きく、起磁力の分布が滑らかでないため、図４の実線Ａに示すようにトルク１周期（各コイル相の磁気ピッチ）内でのトルク変動が大きくなってしまう。
【００１２】
そこで、この第１実施例では、図５に示すように、毎相毎極あたりのスロット１ｂの数を２倍に設けた。このように設けることにより、固定子１の突極１ａとスロット１ｂのピッチが小さくなり、起磁力の分布が滑らかに変化するため、図６の実線Ｂに示すようにトルク１周期（この場合、２スロット１ｂピッチ）内でのトルク変動が従来型のリラクタンス型電動機に比較して小さくなり、トルクリップルが減少する。
【００１３】
しかし、スロット１ｂ内のコイルと回転子２の位置関係が、回転子２の回転によって変化する。つまり、図５（ａ）に示す位置から、図５（ｂ）に示す位置に回転子２が回転すると、回転子２とコイルとの位置関係が異なってしまう。すると、図６に示すようにトルク１周期（この場合、２スロット１ｂピッチ）内で、小さなトルク変動が生じてしまう。具体的に、図６の実線Ｂに示すように、トルク１周期内におけるスロット１ｂピッチ毎に、トルクの増減が生じてしまう。
【００１４】
このトルク１周期内におけるトルクの増減を防ぐために、図１に示すように各突極１ａの先端に、回転軸の周方向に沿って突出する突部６を設けるとともに、その突部６の突出長を、隣接する突極１ａ毎に異なるように設けた。具体的には、トルクの低下側の突極１ａの磁束を増すように、トルクの低下側の突極１ａの突部６の突出長を長くし、トルクの低下側の突極１ａの先端幅を広くして磁束量を増加させた。
【００１５】
これによって、トルクの低下側の突極１ａにおける発生トルクが大きくなるため、図２の実線Ｃに示すように、各スロット１ｂピッチででるトルク変動が低減し、スロット１ｂピッチ毎の平均トルクを等しくすることができる。このため、固定子１を多スロット化しても、トルクリップルを充分に小さくすることができる。
つまり、この実施例で示したリラクタンス型電動機は、スロット数の２倍化（多スロット化）によってトルクリップルを減少することができるとともに、多スロット化によって生じるトルク変動をも減少させることができ、トルクリップルを充分に小さくすることができる。
【００１６】
〔第２実施例〕
この第２実施例を図７、図８を参照して説明する。この第２実施例では、第１実施例で示した突部６を、連結部材７によって構成したものである。この連結部材７は、内周に向く全ての突極１ａの先端を回転軸の周方向に沿って環状に連結するものであり、この連結部材７は固定子積層板３と一体に設けられたものである。連結部材７は、図８に示すように、突極１ａ間の途中部分において潰され、この潰し部分７ａの磁気抵抗が大きくなるように設けられている。
【００１７】
この潰し部分７ａの潰し位置あるいは潰し幅によって、突極１ａの先端幅の磁束量を加減できる。そこで第２実施例では、上記第１実施例の図５に示したトルク１周期内におけるトルクの増減を防ぐために、図７に示すように、連結部材７に形成する潰し部分７ａの潰し位置あるいは潰し幅を、隣接する突極１ａ毎に異なるように設けた。具体的には、トルクの低下側の突極１ａの磁束を増すように、潰し位置あるいは潰し幅を設定し、トルクの低下側の突極１ａの磁束量を増加させた。これによって、トルクの低下側の突極１ａにおける発生トルクが大きくなる。
【００１８】
このように設けることにより、上記第１実施例で示した場合と同様、この第２実施例のリラクタンス型電動機も、スロット数の２倍化（多スロット化）によってトルクリップルを減少することができるとともに、多スロット化によって生じるトルク変動をも減少させることができ、トルクリップルを充分に小さくすることができる。
また、全ての突極１ａの先端が連結部材７によって繋がっているため、各突極１ａを含む固定子１の強度が増す。これによって、リラクタンス型電動機の作動音を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】固定子積層板を示す図である（第１実施例）。
【図２】トルク波形を示すグラフである（第１実施例）。
【図３】リラクタンス型電動機の基本構造を示す概略図である。
【図４】図３のリラクタンス型電動機のトルク波形を示すグラフである。
【図５】多スロット化したリラクタンス型電動機の概略図である。
【図６】図５のリラクタンス型電動機のトルク波形を示すグラフである。
【図７】固定子積層板を示す図である（第２実施例）。
【図８】固定子積層板の要部斜視図である（第２実施例）。
【符号の説明】
１ 固定子
１ａ 突極
１ｂ スロット
２ 回転子
３ 固定子積層板
４ 回転子積層板
５ 磁気絶縁手段
６ 突部
７ 連結部材
７ａ 潰し部分
【発明の属する技術分野】
本発明は、固定子に対する回転子の磁気抵抗差を利用して回転力を得るリラクタンス型電動機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
リラクタンス型電動機は、出力トルクが大きい、構造が簡単という利点があるが、反面、固定子の突極に対して磁気絶縁手段（磁気バリア）の端部が通過する毎に高トルクリップルが発生する欠点があり、これまで一部の分野のみで利用されるにとどまっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
トルクリップルを低減させる手法として、固定子の毎相毎極あたりのスロット数を増やして多スロット化する技術が知られている。この多スロット化によって、固定子側にて発生する起磁力分布が滑らかに変化するようになり、トルクリップルが減少する。
しかし、スロット内のコイルと回転子の位置関係が、回転子の回転によって変化して、隣接する突極毎に起磁力が異なってしまうため、各相の磁気ピッチ内においてトルク変動が生じてしまう。このため、固定子を多スロット化しても、トルクリップルを充分に小さくすることはできなかった。
この発明の目的は、多スロット化によってトルクリップルを減少するとともに、多スロット化によって生じるトルク変動をも減少し、トルクリップルを充分に小さくすることができるリラクタンス型電動機の提供にある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１の手段を採用し、毎相毎極あたりのスロット数が２以上の多スロットに設けられることにより、固定子側にて発生する起磁力分布が滑らかに変化するようになり、トルクリップルが減少する。
また、請求項１の手段を採用し、突極の先端に設けた突部の突出長を、隣接する突極毎に異なるように設けることにより、突極の発生する磁束を隣接する突極毎に異ならせることができる。このため、この多スロット化によってスロット内のコイルと回転子の位置関係が、回転子の回転によって変化しても、スロットピッチ毎の平均トルクを等しくすることができる。このため、固定子を多スロット化する際に生じるトルク変動も充分に小さくすることができる。
つまり、請求項１の手段を採用することにより、多スロット化によってトルクリップルを減少するとともに、多スロット化によって生じるトルク変動をも減少し、トルクリップルを充分に小さくすることができる。
【０００５】
請求項２の手段は、上記請求項１の手段の突部を、連結部の一部を潰すことによって設けたものであり、その潰し位置あるいは潰し幅を隣接する突極毎に異ならせることによって、上記請求項１の手段で記載した場合と同様の効果を得ることができる。
即ち、請求項２の手段を採用し、毎相毎極あたりのスロット数が２以上の多スロットに設けられることにより、固定子側にて発生する起磁力分布が滑らかに変化するようになり、トルクリップルが減少する。
【０００６】
また、請求項２の手段を採用し、突極間の先端を連結する連結部の潰し位置あるいは潰し幅を、隣接する突極毎に異なるように設けることにより、突極の発生する磁束を隣接する突極毎に異ならせることができる。このため、この多スロット化によってスロット内のコイルと回転子の位置関係が、回転子の回転によって変化しても、スロットピッチ毎の平均トルクを等しくすることができる。このため、固定子を多スロット化する際に生じるトルク変動も充分に小さくすることができる。
つまり、請求項２の手段を採用することにより、多スロット化によってトルクリップルを減少するとともに、多スロット化によって生じるトルク変動をも減少し、トルクリップルを充分に小さくすることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を、２つの実施例を用いて説明する。
〔第１実施例〕
まず、図３を参照して従来型のリラクタンス型電動機を説明する。この図３に示す従来型のリラクタンス型電動機は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相のコイルを搭載し、毎相毎極あたりのスロットの数が１つのものである。
このリラクタンス型電動機は、内周に向く複数の突極１ａを等間隔に備える固定子１と、この固定子１から見て磁気抵抗が回転方向に異なる回転子２とを備えるものであり、固定子１の各突極１ａ間の各スロット１ｂには、各突極１ａに起磁力を発生させるため、各相のコイルが順に挿入されている。
【０００８】
そして、リラクタンス型電動機は、回転子２の磁気抵抗の最も低い磁極方向（ｄ軸）に対し、所定角度方向の固定子１に起磁力を発生し、回転子２の磁気抵抗の低い部分を固定子１の起磁方向へ回転移動させて出力トルクを得るものである。
なお、回転子２の磁気抵抗の最も低い磁極方向（制御上の仮想軸）は、一般にｄ軸と称され、回転子２の磁気抵抗の最も大きい磁極方向は、一般にｑ軸と称される。
【０００９】
固定子１は、内周に向く複数の突極１ａを等間隔に備える円環状を呈した磁性体製薄板よりなる固定子積層板３を複数積層して設けられたものである。
回転子２は、円盤状を呈した磁性体製薄板よりなる回転子積層板４を複数積層して設けられたものであり、磁気抵抗を回転方向で異ならせるための磁気絶縁手段５が設けられている。
なお、回転子２に形成される磁極の中心角は均等であり、この実施例では回転子２に４つの磁極を持つものを示す。
【００１０】
磁気絶縁手段５は、回転子積層板４に複数形成されたスリットよりなるフラックスバリア５ａ（図３参照）の積層によって構成される。このバリア５ａは、内側に湾曲した円弧形状を呈するものであり、ｑ軸を中心に対象形状に設けられている。なお、スリット内に樹脂やアルミ材など非磁性材料を充填しても良いが、空隙であっても良い。
なお、この実施例における、バリア５ａの外周端は、回転子２が分解しないように微小な接続部が設けられている。この接続部による磁気短絡は、接続部を薄くすることにより実用上無視できる。
【００１１】
この図３に示す従来型のリラクタンス型電動機の発生するトルク波形を図４に示す。従来型のリラクタンス型電動機は、固定子１の突極１ａとスロット１ｂのピッチが大きく、起磁力の分布が滑らかでないため、図４の実線Ａに示すようにトルク１周期（各コイル相の磁気ピッチ）内でのトルク変動が大きくなってしまう。
【００１２】
そこで、この第１実施例では、図５に示すように、毎相毎極あたりのスロット１ｂの数を２倍に設けた。このように設けることにより、固定子１の突極１ａとスロット１ｂのピッチが小さくなり、起磁力の分布が滑らかに変化するため、図６の実線Ｂに示すようにトルク１周期（この場合、２スロット１ｂピッチ）内でのトルク変動が従来型のリラクタンス型電動機に比較して小さくなり、トルクリップルが減少する。
【００１３】
しかし、スロット１ｂ内のコイルと回転子２の位置関係が、回転子２の回転によって変化する。つまり、図５（ａ）に示す位置から、図５（ｂ）に示す位置に回転子２が回転すると、回転子２とコイルとの位置関係が異なってしまう。すると、図６に示すようにトルク１周期（この場合、２スロット１ｂピッチ）内で、小さなトルク変動が生じてしまう。具体的に、図６の実線Ｂに示すように、トルク１周期内におけるスロット１ｂピッチ毎に、トルクの増減が生じてしまう。
【００１４】
このトルク１周期内におけるトルクの増減を防ぐために、図１に示すように各突極１ａの先端に、回転軸の周方向に沿って突出する突部６を設けるとともに、その突部６の突出長を、隣接する突極１ａ毎に異なるように設けた。具体的には、トルクの低下側の突極１ａの磁束を増すように、トルクの低下側の突極１ａの突部６の突出長を長くし、トルクの低下側の突極１ａの先端幅を広くして磁束量を増加させた。
【００１５】
これによって、トルクの低下側の突極１ａにおける発生トルクが大きくなるため、図２の実線Ｃに示すように、各スロット１ｂピッチででるトルク変動が低減し、スロット１ｂピッチ毎の平均トルクを等しくすることができる。このため、固定子１を多スロット化しても、トルクリップルを充分に小さくすることができる。
つまり、この実施例で示したリラクタンス型電動機は、スロット数の２倍化（多スロット化）によってトルクリップルを減少することができるとともに、多スロット化によって生じるトルク変動をも減少させることができ、トルクリップルを充分に小さくすることができる。
【００１６】
〔第２実施例〕
この第２実施例を図７、図８を参照して説明する。この第２実施例では、第１実施例で示した突部６を、連結部材７によって構成したものである。この連結部材７は、内周に向く全ての突極１ａの先端を回転軸の周方向に沿って環状に連結するものであり、この連結部材７は固定子積層板３と一体に設けられたものである。連結部材７は、図８に示すように、突極１ａ間の途中部分において潰され、この潰し部分７ａの磁気抵抗が大きくなるように設けられている。
【００１７】
この潰し部分７ａの潰し位置あるいは潰し幅によって、突極１ａの先端幅の磁束量を加減できる。そこで第２実施例では、上記第１実施例の図５に示したトルク１周期内におけるトルクの増減を防ぐために、図７に示すように、連結部材７に形成する潰し部分７ａの潰し位置あるいは潰し幅を、隣接する突極１ａ毎に異なるように設けた。具体的には、トルクの低下側の突極１ａの磁束を増すように、潰し位置あるいは潰し幅を設定し、トルクの低下側の突極１ａの磁束量を増加させた。これによって、トルクの低下側の突極１ａにおける発生トルクが大きくなる。
【００１８】
このように設けることにより、上記第１実施例で示した場合と同様、この第２実施例のリラクタンス型電動機も、スロット数の２倍化（多スロット化）によってトルクリップルを減少することができるとともに、多スロット化によって生じるトルク変動をも減少させることができ、トルクリップルを充分に小さくすることができる。
また、全ての突極１ａの先端が連結部材７によって繋がっているため、各突極１ａを含む固定子１の強度が増す。これによって、リラクタンス型電動機の作動音を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】固定子積層板を示す図である（第１実施例）。
【図２】トルク波形を示すグラフである（第１実施例）。
【図３】リラクタンス型電動機の基本構造を示す概略図である。
【図４】図３のリラクタンス型電動機のトルク波形を示すグラフである。
【図５】多スロット化したリラクタンス型電動機の概略図である。
【図６】図５のリラクタンス型電動機のトルク波形を示すグラフである。
【図７】固定子積層板を示す図である（第２実施例）。
【図８】固定子積層板の要部斜視図である（第２実施例）。
【符号の説明】
１ 固定子
１ａ 突極
１ｂ スロット
２ 回転子
３ 固定子積層板
４ 回転子積層板
５ 磁気絶縁手段
６ 突部
７ 連結部材
７ａ 潰し部分
Claims (2)
- 磁性体製薄板よりなる積層板を複数積層して設けられ、磁気抵抗を回転方向で異なるようにするための磁気絶縁手段を備えた回転子を具備し、
この回転子の磁気抵抗の最も低い磁極の方向と異なる方向へ固定子の起磁力を発生し、前記回転子の磁極を前記固定子の起磁方向へ回転移動させるようなトルクを発生するリラクタンス型電動機であって、
前記固定子は、毎相毎極あたりのスロット数が２以上に設けられ、
前記固定子の突極の先端には、回転軸の周方向に沿って突出する突部が設けられ、
その突部の突出長は、隣接する前記突極毎に異なることを特徴とするリラクタンス型電動機。 - 磁性体製薄板よりなる積層板を複数積層して設けられ、磁気抵抗を回転方向で異なるようにするための磁気絶縁手段を備えた回転子を具備し、
この回転子の磁気抵抗の最も低い磁極の方向と異なる方向へ固定子の起磁力を発生し、前記回転子の磁極を前記固定子の起磁方向へ回転移動させるようなトルクを発生するリラクタンス型電動機であって、
前記固定子は、毎相毎極あたりのスロット数が２以上に設けられ、
前記固定子の全ての突極の先端は、前記積層板と一体の連結部材によって回転軸の周方向に沿って連結され、
前記連結部材は、前記突極間の途中部分において潰されて設けられるとともに、この潰し位置あるいは潰し幅は、隣接する前記突極毎に異なることを特徴とするリラクタンス型電動機。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000307756A JP4540207B2 (ja) | 2000-10-06 | 2000-10-06 | リラクタンス型電動機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000307756A JP4540207B2 (ja) | 2000-10-06 | 2000-10-06 | リラクタンス型電動機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| JP2002119026A JP2002119026A (ja) | 2002-04-19 |
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ID=18788209
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000307756A Expired - Fee Related JP4540207B2 (ja) | 2000-10-06 | 2000-10-06 | リラクタンス型電動機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP4540207B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
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|---|---|---|---|---|
| JP3991819B2 (ja) * | 2002-08-29 | 2007-10-17 | アイシン精機株式会社 | シンクロナスリラクタンスモータ |
| JP6832767B2 (ja) * | 2017-03-28 | 2021-02-24 | 本田技研工業株式会社 | 電動機用ヨーク、およびその製造方法 |
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-
2000
- 2000-10-06 JP JP2000307756A patent/JP4540207B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (9)
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