JP4748631B2 - Multiphase annular coil type HB type rotating electrical machine - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリンタ等のOA機器等に使用される多相環状コイル型HB式回転電機に関する。
【0002】
【従来の技術】
磁性体回転子磁極に歯を持ち、永久磁石を挟持する、いわゆる、ハイブリット(以下HBと略す)式回転電機(主にステッピングモータ)は、大トルクで高分解能のため、2相式のHB式ステッピングモータとして広く使用されている。
【0003】
しかし、このHB式回転電機は、各相コイルを回転子の外周方向に分布させる、いわゆる、相分布型構造が主流である。
また、最近、環状コイル型HB式回転電機として、「米国特許4764697」が提案されている。
【0004】
この「米国特許4764697」の環状コイル型HB式回転電機50について、図6を用いて説明する。
図6は、この環状コイル型HB式回転電機50の分解斜視図である。
【0005】
図6に示すように、環状コイル型HB式回転電機50の主要構成は、永久磁石42とこの永久磁石42を挟んだ1対の回転子磁極40、41から成る回転子Rと、固定子鉄心30、31、34、及び、環状コイル38、39からなる固定子S、S’である。
また、同図において、35は回転子軸、32、33、36、37、45、46、47、48はそれぞれ固定子鉄心30、31、34の歯である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の環状コイル型HB式回転電機は、次のような問題を備えている。
(1)相分布型構造のHB式回転電機は、HB式回転電機の主流であるが、固定子スロットからコイルを挿入するため、電機素子の組立作業に時間が掛かり、安価が困難である。
(2)上述した「米国特許4764697」の環状コイル型HB式回転電機は、回転子磁極が1対で、2個の固定子に対向させるために、検討してみると、後述するように、トルクの発生に必要な鎖交磁束が不均一磁路となるため、不十分で、かつ、バラツキが大で、実用的な面に問題がある。
(3)同じく、環状コイル型HB式回転電機は、回転子の磁路が1相と2相間の固定子を通過するので、各相独立磁路ができなく、振動や位置決め精度が良くない。
【0007】
以下、「米国特許4764697」の環状コイル型HB式回転電機50の問題について、図6を用いて詳細に説明する。
上述したように、「米国特許4764697」の環状コイル型HB式回転電機50は、回転子Rの回転子磁極40、41が1対で、2個の固定子S、S’に対向している。
【0008】
即ち、図6において、回転子磁極41の歯と、固定子鉄心30の歯36、37同士が100%対向した場合、固定子鉄心34の歯45、46と、回転子磁極41は、100%不対向し、山と谷の関係にある。
【0009】
このとき、回転子磁極40の歯と、固定子鉄心34の歯47、48、また、固定子鉄心31の歯32、33は、各々50%ずつ対向している。
即ち、永久磁石42から出た磁束は、回転子磁極41の歯から、固定子鉄心30の歯36、37に入り、固定子Sを経由して、固定子鉄心34の歯45、46から約50%がコイル38と鎖交して、回転子磁極40を経て、永久磁石42へ戻る。
しかし、残りの約50%の磁束は、固定子鉄心31を通り、固定子鉄心31の歯32、33からコイル39にも鎖交して、回転子磁極40を経て、永久磁石42へ戻る。
【0010】
この場合、図6に示す環状コイル型HB式回転電機50は、2相機なので、コイル38とコイル39には、90度位相の異なった交流を流す。
従って、1相コイルの鎖交磁束をΦとすると、トルクTは、電流をi、回転子機械角速度をωmとして次式となる。
T=√2(dΦ/dt)i/ωm (1)
【0011】
式(1)に示すように、トルクTは、鎖交磁束Φが大きく、(dΦ/dt)と、電流iの位相が同じであるとき最大になる。
【0012】
しかし、図6に示す環状コイル型HB式回転電機50の場合、鎖交磁束Φは、上述した理由で、1/2であり、仮に、コイル38の電流iと(dΦ/dt)の位相が同じとした場合、コイル39を流れる電流iは、位相が90度ずれるので50%の鎖交磁束Φによる(dΦ/dt)は位相が同じにならず、1相と2相の合計トルクTは小さなものになってしまう。
【0013】
本発明は上記課題(問題点)を解決し、トルクが大きく、振動騒音が少なく、位置決め精度が良く、かつ、安価な多相環状コイル型HB式回転電機を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明の多相環状コイル型HB式回転電機は、上記課題を解決するために、請求項1に記載のものは、外周にNr個の歯を等ピッチで有した磁性体よりなる回転子磁極2個で、軸方向から永久磁石をサンドイッチ状に挟持した単位回転子を形成し、この単位回転子を軸方向に合計P個配置してなる回転子と、それぞれの単位回転子とエヤギャップを介して対向させるとともに、固定子鉄心はQ個のポールを有し、このQ個のポールの各々はq個の複数の歯を有し、Q個のポールが交互に噛み合う様に、固定子鉄心2個で環状コイルを軸方向から挟持して単位固定子を形成し、この単位固定子を軸方向に合計P個有してなる固定子と、を備え、単位回転子と単位固定子同士が対で単位対を形成して、軸方向にP個の単位対を成すとともに、固定子鉄心間または回転子磁極間で、180°/(P・Nr)(機械角)偏位した構成とした。
但し、Nr、P、Q、qはそれぞれ2以上の自然数とする。
【0015】
このように構成すると、単位回転子の回転子磁極で挟持した永久磁石のN極から出た磁束は、N極側回転子磁極の歯からエヤギャップを介して固定子鉄心の対向する歯に入り、固定子鉄心を通過し、環状コイルと鎖交し、エヤギャップを通過してS極側回転子磁極の歯から永久磁石のS極に戻る閉回路磁路を形成し、永久磁石から出る磁束を十分に活用することができる。
この結果、各相独立磁気路となるため、トルクが大きく、振動騒音が少なく位置決め精度が良い回転電機となる。
また、コイル構造を、ボビン巻コイル構造とすると、安価なモータを提供できる。
更に、2相のみでなく3相、5相等の安価な多相機化ができ、ステップ角の微少角化、及び、高分解能化ができる。
【0016】
請求項2に記載の多相環状コイル型HB式回転電機は、請求項1に記載の多相環状コイル型HB式回転電機において、前記固定子のQ個のポールが、クローポール群より構成してもよい。
【0017】
このように、固定子を、クローポール構造とすると、更に、安価とすることができる。
【0018】
請求項3に記載の多相環状コイル型HB式回転電機は、請求項1又は2に記載の多相環状コイル型HB式回転電機において、前記単位回転子を形成して永久磁石を挟持する該2個の回転子磁極同士は、180°/Nr(機械角)偏位し、単位固定子を形成する該2個の固定子鉄心同士は、その隣接する噛み合う固定子ポール間の角度(同位置の歯またはクローポール間の角度)が、180°/Q(機械角)で、かつ、Nr=Q(2n±1)である構成とした。
但し、nは自然数とする。
【0019】
このように構成すると、更に、トルクが大きく、振動騒音が少なく位置決め精度が良い回転電機となる。
【0020】
請求項4に記載の2相環状コイル型HB式回転電機は、請求項1乃至3のいずれかに記載の多相環状コイル型HB式回転電機において、P=2、Q=2である構成とした。
【0021】
このように構成すると、上記効果を有するとともに、コンパクトで、安価な2相環状コイル型HB式回転電機とすることができる。
【0022】
請求項5に記載の多相環状コイル型HB式回転電機は、請求項1又は2に記載の多相環状コイル型HB式回転電機において、前記単位回転子間、又は、前記単位固定子間の少なくとも一方が、磁気的絶縁をしている構成とした。
【0023】
このように構成すると、各相独立磁気路は、単位回転子または単位固定子間を磁気的に絶縁することで、更に向上し、その効果を増す。
【0024】
請求項6に記載の多相環状コイル型HB式回転電機は、請求項1乃至3のいずれかに記載の多相環状コイル型HB式回転電機において、固定子のQ個のポールは、互いに磁気的に飽和するような細部で連結した鉄板を積層して形成した構成とした。
【0025】
このように構成すると、固定子と回転子とのギャップ精度が向上し、また、ギャップを狭くでき、トルクを大きくすることができる。
【0026】
請求項7に記載の多相環状コイル型HB式回転電機は、請求項6に記載の多相環状コイル型HB式回転電機において、前記固定子のQ個のポールを樹脂注型で形成した後、前記細部を削除するように構成した。
【0027】
このように構成すると、固定子磁極において、磁気的な漏洩が無くなる。
【0028】
【発明の実施の形態】
本発明の多相環状コイル型HB式回転電機の各実施の形態について、図1乃至図3を用い、図4を参照して説明する。
先ず、本発明の多相環状コイル型HB式回転電機28の一実施の形態について、図1及び図2を用いて説明する。
【0029】
図1は、本発明の多相環状コイル型HB式回転電機28の一実施の形態を示す分解斜視図である。
図2は、本発明の多相環状コイル型HB式回転電機28の一実施の形態を示す一部を切り欠いて示した正面図である。
【0030】
図1は、請求項1に記載した構成において、単位回転子及び単位固定子の数P=2、固定子鉄心のポールの数Q=2を具現化して、立体部品図で示したものである。
15は回転子軸、21、20、21'、20’は磁性体よりなり、外周に等ピッチで、Nr個の歯を有した回転子磁極であり、回転子磁極21と20で永久磁石22を、また回転子磁極21'、20'で永久磁石22'を挟持し、2個の永久磁石22、22’は、軸方向に磁化されて、これらの構成により回転子を形成している。
【0031】
1、4、9、10は固定子鉄心で、この固定子鉄心1、4、9、10は、磁性体よりなる。
ここで、固定子鉄心1と10、また、固定子鉄心4と9は同一部品とすることができる。
【0032】
また、固定子鉄心4と9の外周の鍔部を無くすと、固定子鉄心1、4、9、10は同一部品となり、この場合は鍔部のヨークの役目は、図2に示す磁性体よりなるハウジング25の内周と固定子鉄心1、4、9、10の外周を密着させればよい。
【0033】
固定子鉄心1、4、9、10は、軸方向に部分的に各固定子鉄心1、4、9、10から2個所ずつ(Q=2)ポールが突き出て、その部分の内周に複数の歯2、3、5〜8、11、12を有する。
また、固定子鉄心1の歯2、3と固定子鉄心4の歯7、8が、コイル13で異極性に、同様に固定子鉄心9の歯5、6と固定子鉄心10の歯11、12もコイル14により、お互いに異極性に励磁される。
【0034】
ケース(1)
固定子鉄心1、4、9、10の歯2、3、5〜8、11、12、及び、回転子21、20、21’、20’の歯の相互配列関係は、ケース(1)として、
固定子鉄心1の歯2と固定子鉄心4の歯7が90度(機械角)隔てて(従って、固定子鉄心1の歯3と固定子鉄心4の歯8も同様)噛み合い、固定子鉄心9の歯5と固定子鉄心4の歯7、及び、固定子鉄心9の歯6と固定子鉄心4の歯8は同位置で、固定子鉄心9の歯5と固定子鉄心10の歯11が90度(機械角)隔てて(従って、固定子鉄心9の歯6と固定子鉄心10の歯12も同様)噛み合う。
【0035】
この時、回転子磁極21と20、及び、回転子磁極21’と20’は、それぞれ、固定子鉄心の歯ピッチの1/2、即ち、180/Nr度(機械角)偏位させ、回転子磁極21と21’は、90/Nr度(機械角)偏位させればよい。
【0036】
ケース(2)
或いは、別の例として、回転子磁極21と21’は同位置として、固定子鉄心9の歯5と固定子鉄心4の歯7(固定子鉄心9の歯6と固定子鉄心4の歯8も)を、90/Nr度偏位させ、他は、上記ケース(1)で示したものと同じとすることでもよい。
基本的には、前述したように、固定子鉄心1、4、9、10は同一部品として、組み合わせる位置のみ上記の関係としてもよい。
【0037】
図1で、組み立て後は、回転子磁極21と20は、固定子鉄心9、10の歯5、6、11、12とエヤギャップを介して対向できる。
また、回転子磁極21’と20’は、固定子鉄心1、4の歯2、3、7、8と対向できる。
【0038】
これは、詳細は、一般的多相環状コイルコイル型HB式回転電機として、図2に示されている。
図2の固定子鉄心10は、鉄板積層で形成された例を示している。25はヨークの役目の磁性体ハウジング、その他の部品は図1と同じである。
【0039】
次に、図3を用いて、本発明の多相環状コイル型HB式回転電機28’の他の実施の形態について、図3を用い、図4を参照して説明する。
図3は、図1の固定子鉄心1、4、9、10を、図1に示したような軸方向に鍔部を設けてその内周に歯を設けるのでなく、クローポールにした図である。
図4は、従来技術のクローポール固定子構造を示す、一部裁断斜視図である。
【0040】
図3に示すように、多相環状コイル型HB式回転電機28’を構成すると、固定子鉄心1、4、9、10は、1枚の電磁鉄板を抜き曲げして安価に製作できる。
図4に、参照例として示す従来技術のクローポール固定子Sの構造は、1個1個のクローポールCpが、お互いに噛み合い、回転子RのN極、S極と交互に対向することが示されている。
【0041】
これに対し、本発明の多相環状コイル型HB式回転電機28’のクローポール固定子構造では、1個1個のクローポール2、3、5〜8、11、12は、互いに噛み合わず、環状コイル13、14の一方側から軸方向に向いたクローポール群と該環状コイル13、14の他方側から軸方向に向いたクローポール群とが90度(機械角)で噛み合うという特徴がある。
【0042】
図5に、他の実施例として、請求項1乃至3の固定子において、別の鉄板積層による1例を、1相分の固定子で示す。
なお、2相機の場合はこれがもう1セット設けられる。
9’、10’は鉄板であり、その内径には、径小部9’a、10’aと径大部9’b、10’bを設ける。
24は珪素鋼板の積層による固定子磁極で、磁歯群同士の隣接部は、磁気的に飽和するような細部24aで連結されている。
【0043】
固定子磁極24の外径部は、鉄板9’、10’の内径の径小部9’a、10’aに嵌合される。
コイル14は、固定子磁極24の外周部に設けられ、鉄板9’、10’の外径は、図2のハウジング25内径と密着する。
このようすると、固定子と回転子とのギャップ精度が向上し、また、ギャップを狭くでき、トルクを大きくすることができる。
【0044】
ところで、固定子磁極24の細部24aは、Q個のポールを備えた固定子磁極24を樹脂注型で成型した後、削除すると磁気漏洩がなくなるという効果を備えている。
これらの実施の形態は、請求項6及び7に相当する。
なお、図5には、細部24aは固定子磁極24の外周に形成した例を示しているが、この細部24aを形成する位置は図示のものに限定されず、例えば、固定子磁極24の内周に形成するようにしても良い。
【0045】
本発明の多相環状コイル型HB式回転電機は、各相で回転子の磁束の磁気路を相別に完全に独立させる、いわゆる、相内磁路ができる。
一方、上記したように、「米国特許4764697」の環状コイル型HB式回転電機では、2相間に跨った回転子の磁束の磁気路となる。
このことは1相磁化されている時、2相目が相電流の切り替えを行うと、1相側の鎖交磁束に変化が現れ、振動騒音が起き易くなるが、本発明の多相環状コイル型HB式回転電機では、この問題が解決されている。
【0046】
【発明の効果】
本発明の多相環状コイル型HB式回転電機は、上述のように構成したために、以下のように優れた効果を有する。
(1)請求項1に記載したように構成すると、単位回転子の回転子磁極で挟持した永久磁石のN極から出た磁束は、N極側回転子磁極の歯からエヤギャップを介して固定子鉄心の対向する歯に入り、固定子鉄心を通過し、環状コイルと鎖交し、エヤギャップを通過してS極側回転子磁極の歯から永久磁石のS極に戻る閉回路磁路を形成し、永久磁石から出る磁束を十分に活用することができる。
(2)この結果、各相独立磁気路となるため、トルクが大きく、振動騒音が少なく位置決め精度が良い回転電機となる。
(3)また、コイル構造を、ボビン巻コイル構造とすると、安価なモータを提供できる。
(4)更に、2相のみでなく3相、5相等の安価な多相機化ができ、ステップ角の微少角化、及び、高分解能化ができる。
【0047】
(5)請求項2に記載したように、固定子を、クローポール構造とすると、更に、安価とすることができる。
【0048】
(6)請求項3に記載したように構成すると、更に、トルクが大きく、振動騒音が少なく位置決め精度が良い回転電機となる。
【0049】
(7)請求項4に記載したように構成すると、上記効果を有するとともに、コンパクトで、安価な2相環状コイル型HB式回転電機とすることができる。
【0050】
(8)請求項5に記載したように、単位回転子間、又は、単位固定子間の少なくとも一方が、磁気的絶縁をしている構成とすると、各相独立磁気路は、単位回転子または単位固定子間を磁気的に絶縁することで、更に向上し、その効果を増す。
【0051】
(9)請求項6に記載したように構成すると、固定子と回転子とのギャップ精度が向上し、また、ギャップを狭くでき、トルクを大きくすることができる。
【0052】
(10)請求項7に記載したように、固定子のQ個のポールを樹脂注型で形成した後、細部を削除するように構成すると、固定子磁極において、磁気的な漏洩が無くなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の多相環状コイル型HB式回転電機の一実施の形態を示す分解斜視図である。
【図2】本発明の多相環状コイル型HB式回転電機の一実施の形態を示す一部を切り欠いて示した正面図である。
【図3】図1の固定子鉄心をクローポールにした分解斜視図である。
【図4】従来技術のクローポール固定子構造を示す斜視図である。
【図5】本発明の多相環状コイル型HB式回転電機の他の実施の形態に用いる固定子を示す分解斜視図である。
【図6】従来の環状コイル型HB式回転電機の分解斜視図である。
【符号の説明】
1、4、9、10:固定子鉄心
2、3、5、6、7、8、11、12:固定子鉄心の歯
13、14:環状コイル
15:回転子軸
20、21、20’、21’:回転子磁極
22、22’:永久磁石
28、28’:多相環状コイル型HB式回転電機[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a multiphase annular coil type HB type rotating electrical machine used for OA equipment such as a printer.
[0002]
[Prior art]
A so-called hybrid (hereinafter abbreviated as HB) type rotating electrical machine (mainly stepping motor) that has teeth on a magnetic rotor pole and sandwiches a permanent magnet has a large torque and high resolution, and is a two-phase HB type. Widely used as a stepping motor.
[0003]
However, this HB type rotating electrical machine mainly has a so-called phase distribution structure in which each phase coil is distributed in the outer circumferential direction of the rotor.
Recently, “US Pat. No. 4,764,697” has been proposed as an annular coil type HB type rotating electrical machine.
[0004]
The annular coil type HB type rotating
FIG. 6 is an exploded perspective view of the annular coil type HB type rotating
[0005]
As shown in FIG. 6, the main configuration of the annular coil type HB type rotary
In the figure, 35 is a rotor shaft, and 32, 33, 36, 37, 45, 46, 47, and 48 are teeth of the
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Incidentally, the conventional annular coil type HB type rotating electrical machine has the following problems.
(1) The HB type rotary electric machine having a phase distribution type structure is the mainstream of the HB type rotary electric machine, but since the coil is inserted from the stator slot, it takes time to assemble the electric element, and it is difficult to reduce the cost.
(2) The above-described annular coil type HB type rotating electrical machine of “US Pat. No. 4,764,697” has a pair of rotor magnetic poles and is opposed to two stators. Since the interlinkage magnetic flux required for generating torque becomes a non-uniform magnetic path, there is a problem in practical use because of insufficient and large variation.
(3) Similarly, in the annular coil type HB type rotating electrical machine, since the magnetic path of the rotor passes through the stator between the 1 phase and the 2 phase, each phase independent magnetic path cannot be formed, and vibration and positioning accuracy are not good.
[0007]
Hereinafter, the problem of the annular coil type HB type rotary
As described above, in the annular coil type HB type rotating
[0008]
That is, in FIG. 6, when the teeth of the rotor
[0009]
At this time, the teeth of the rotor
That is, the magnetic flux emitted from the
However, the remaining about 50% of the magnetic flux passes through the
[0010]
In this case, since the annular coil type HB type rotating
Therefore, when the interlinkage magnetic flux of the one-phase coil is Φ, the torque T is expressed by the following equation where the current is i and the rotor mechanical angular velocity is ωm.
T = √2 (dΦ / dt) i / ωm (1)
[0011]
As shown in the equation (1), the torque T becomes maximum when the flux linkage Φ is large and the phase of the current i is the same as (dΦ / dt).
[0012]
However, in the case of the annular coil type HB type rotating
[0013]
An object of the present invention is to solve the above problems (problems), and to provide a multiphase annular coil type HB type rotating electrical machine that has a large torque, a low vibration noise, good positioning accuracy, and is inexpensive.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, a multiphase annular coil type HB type rotating electrical machine according to the present invention includes a rotor magnetic pole made of a magnetic material having Nr teeth on the outer periphery at an equal pitch. Two unit rotors are formed by sandwiching permanent magnets in the axial direction from the axial direction, and a total of P unit rotors are arranged in the axial direction, and each unit rotor and an air gap are interposed. The stator cores have Q poles, each of the Q poles has q teeth, and the
However, Nr, P, Q, and q are natural numbers of 2 or more .
[0015]
If comprised in this way, the magnetic flux which came out of the N pole of the permanent magnet pinched | interposed by the rotor magnetic pole of the unit rotor will enter into the opposing tooth | gear of a stator core through an air gap from the tooth | gear of an N pole side rotor magnetic pole, A closed circuit magnetic path is formed that passes through the stator core, interlinks with the annular coil, passes through the air gap, and returns from the teeth of the S pole side rotor magnetic pole to the S pole of the permanent magnet. It can be used for.
As a result, since each phase becomes an independent magnetic path, the rotating electric machine has a large torque, less vibration noise, and good positioning accuracy.
Further, when the coil structure is a bobbin winding coil structure, an inexpensive motor can be provided.
Furthermore, not only two-phase but also three-phase, five-phase, etc. inexpensive multi-phase machines can be realized, and the step angle can be made minute and high resolution can be achieved.
[0016]
The multiphase annular coil type HB type rotating electrical machine according to
[0017]
Thus, when the stator has a claw pole structure, the cost can be further reduced.
[0018]
The multiphase annular coil type HB type rotating electrical machine according to
However, n is a natural number.
[0019]
If comprised in this way, it will become a rotary electric machine where torque is large, vibration noise is few, and positioning accuracy is good.
[0020]
The two-phase annular coil type HB type rotating electrical machine according to
[0021]
If comprised in this way, while having the said effect, it can be set as a compact and cheap 2 phase annular coil type | mold HB type rotary electric machine.
[0022]
The multiphase annular coil type HB type rotating electrical machine according to
[0023]
If comprised in this way, each phase independent magnetic path will improve further and increase the effect by magnetically insulating between unit rotors or unit stators.
[0024]
The multiphase annular coil type HB type rotating electrical machine according to claim 6 is the multiphase annular coil type HB type rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 3, wherein the Q poles of the stator are magnetically connected to each other. The structure is formed by laminating steel plates that are connected in such a detail as to be saturated.
[0025]
With this configuration, the gap accuracy between the stator and the rotor can be improved, the gap can be narrowed, and the torque can be increased.
[0026]
The multi-phase annular coil type HB type rotating electrical machine according to
[0027]
With this configuration, there is no magnetic leakage in the stator magnetic pole.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Each embodiment of the multiphase annular coil type HB type rotating electrical machine of the present invention will be described with reference to FIG. 4 using FIG. 1 to FIG.
First, an embodiment of the multiphase annular coil type HB type rotating
[0029]
FIG. 1 is an exploded perspective view showing an embodiment of the multiphase annular coil type HB type rotating
FIG. 2 is a front view of the multiphase annular coil type HB type rotary
[0030]
FIG. 1 is a three-dimensional component diagram in which the number of unit rotors and unit stators P = 2 and the number of poles Q of stator cores Q = 2 are embodied in the configuration described in claim 1. .
[0031]
1, 4, 9, and 10 are stator cores, and the
Here, the
[0032]
Further, when the flanges on the outer periphery of the
[0033]
The
Further, the
[0034]
Case (1)
The mutual arrangement relationship of the teeth of the
The
[0035]
At this time, the rotor
[0036]
Case (2)
Alternatively, as another example, the rotor
Basically, as described above, the
[0037]
In FIG. 1, after assembly, the rotor
Further, the rotor
[0038]
This is shown in detail in FIG. 2 as a general multiphase annular coil type HB type rotating electrical machine.
2 shows an example in which the
[0039]
Next, another embodiment of the multiphase annular coil type HB type rotating electrical machine 28 'of the present invention will be described with reference to FIG.
3 is a diagram in which the
FIG. 4 is a partially cut perspective view showing a conventional claw pole stator structure.
[0040]
As shown in FIG. 3, when the multiphase annular coil type HB type rotating
In the structure of the conventional claw pole stator S shown in FIG. 4 as a reference example, each claw pole Cp meshes with each other and alternately faces the north and south poles of the rotor R. It is shown.
[0041]
On the other hand, in the claw pole stator structure of the multiphase annular coil type HB type rotating electrical machine 28 'of the present invention, each
[0042]
FIG. 5 shows another example of the stator according to claims 1 to 3 by another iron plate stacking as a stator for one phase.
In the case of a two-phase machine, another set is provided.
Reference numerals 9 'and 10' denote iron plates, which are provided with small-diameter portions 9'a and 10'a and large-diameter portions 9'b and 10'b on the inner diameter thereof.
[0043]
The outer diameter portion of the stator
The
In this way, the gap accuracy between the stator and the rotor can be improved, the gap can be narrowed, and the torque can be increased.
[0044]
By the way, the
These embodiments correspond to
5 shows an example in which the
[0045]
The multiphase annular coil type HB type rotating electrical machine of the present invention has a so-called in-phase magnetic path in which the magnetic path of the magnetic flux of the rotor is completely independent for each phase.
On the other hand, as described above, in the annular coil type HB type rotating electrical machine of “US Pat. No. 4,764,697”, it becomes a magnetic path of the magnetic flux of the rotor straddling between two phases.
This is because, when one phase is magnetized, when the second phase switches the phase current, a change appears in the interlinkage magnetic flux on the one phase side, and vibration noise is likely to occur. This problem is solved in the type HB type rotating electric machine.
[0046]
【The invention's effect】
Since the multiphase annular coil type HB type rotating electrical machine of the present invention is configured as described above, it has the following excellent effects.
(1) According to the first aspect of the present invention, the magnetic flux generated from the N pole of the permanent magnet sandwiched between the rotor magnetic poles of the unit rotor is transferred from the teeth of the N pole side rotor magnetic pole through the air gap to the stator. A closed circuit magnetic path is formed which enters the teeth facing the iron core, passes through the stator core, interlinks with the annular coil, passes through the air gap, and returns from the teeth of the S pole rotor pole to the S pole of the permanent magnet. The magnetic flux emitted from the permanent magnet can be fully utilized.
(2) As a result, since each phase becomes an independent magnetic path, the rotating electrical machine has a large torque, less vibration noise, and good positioning accuracy.
(3) If the coil structure is a bobbin-wound coil structure, an inexpensive motor can be provided.
(4) Furthermore, not only two-phase but also three-phase, five-phase, etc. inexpensive multi-phase machines can be realized, and the step angle can be made smaller and the resolution can be increased.
[0047]
(5) As described in
[0048]
(6) If it comprises as described in
[0049]
(7) If comprised as described in
[0050]
(8) As described in
[0051]
(9) According to the sixth aspect, the gap accuracy between the stator and the rotor can be improved, the gap can be narrowed, and the torque can be increased.
[0052]
(10) As described in
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view showing an embodiment of a multiphase annular coil type HB type rotating electrical machine of the present invention.
FIG. 2 is a partially cutaway front view showing an embodiment of the multiphase annular coil type HB type rotating electrical machine of the present invention.
3 is an exploded perspective view in which the stator iron core of FIG. 1 is a claw pole. FIG.
FIG. 4 is a perspective view showing a conventional claw pole stator structure.
FIG. 5 is an exploded perspective view showing a stator used in another embodiment of the multiphase annular coil type HB type rotating electrical machine of the present invention.
FIG. 6 is an exploded perspective view of a conventional annular coil type HB type rotating electrical machine.
[Explanation of symbols]
1, 4, 9, 10:
Claims (7)
それぞれの単位回転子とエヤギャップを介して対向させるとともに、固定子鉄心はQ個のポールを有し、このQ個のポールの各々はq個の複数の歯を有し、Q個のポールが交互に噛み合う様に、固定子鉄心2個で環状コイルを軸方向から挟持して単位固定子を形成し、この単位固定子を軸方向に合計P個有してなる固定子と、を備え、
単位回転子と単位固定子同士が対で単位対を形成して、軸方向にP個の単位対を成すとともに、固定子鉄心間または回転子磁極間で、
180°/(P・Nr)(機械角)
偏位したことを特徴とする多相環状コイル型HB式回転電機。
但し、Nr、P、Q、qはそれぞれ2以上の自然数とする。A unit rotor having sandwiched permanent magnets from the axial direction is formed by two rotor magnetic poles made of a magnetic material having Nr teeth at an equal pitch on the outer periphery, and this unit rotor is summed in the axial direction. P rotors arranged;
While facing each unit rotor through an air gap, the stator core has Q poles, each of the Q poles has q teeth, and the Q poles alternate. To form a unit stator by sandwiching the annular coil from the axial direction with two stator cores, and a stator having a total of P unit stators in the axial direction.
The unit rotor and the unit stator form a unit pair with each other to form P unit pairs in the axial direction, and between the stator cores or the rotor magnetic poles,
180 ° / (P · Nr) (mechanical angle)
A multi-phase annular coil type HB type rotating electrical machine characterized by being displaced.
However, Nr, P, Q, and q are natural numbers of 2 or more .
前記固定子のQ個のポールが、クローポール群より構成されることを特徴とする多相環状コイル型HB式回転電機。In the multiphase annular coil type HB type rotating electrical machine according to claim 1,
The multi-phase annular coil type HB type rotating electrical machine, wherein the Q poles of the stator are constituted by a claw pole group.
前記単位回転子を形成して永久磁石を挟持する該2個の回転子磁極同士は、
180°/Nr(機械角)偏位し、
単位固定子を形成する該2個の固定子鉄心同士は、その隣接する噛み合う固定子ポール間の角度(同位置の歯またはクローポール間の角度)が、
180°/Q(機械角)で、かつ、
Nr=Q(2n±1)
であることを特徴とする多相環状コイル型HB式回転電機。
但し、nは自然数とする。In the multiphase annular coil type HB type rotating electrical machine according to claim 1 or 2,
The two rotor magnetic poles that form the unit rotor and sandwich a permanent magnet are:
180 ° / Nr (mechanical angle) deviation,
The two stator cores forming the unit stator have an angle between adjacent meshing stator poles (an angle between teeth or claw poles at the same position),
180 ° / Q (mechanical angle) and
Nr = Q (2n ± 1)
A multi-phase annular coil type HB type rotating electrical machine characterized by the above.
However, n is a natural number.
P=2、Q=2
であることを特徴とする2相環状コイル型HB式回転電機。In the multiphase annular coil type HB type rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 3,
P = 2, Q = 2
A two-phase annular coil type HB type rotating electrical machine characterized by
前記単位回転子間、又は、前記単位固定子間の少なくとも一方が、磁気的絶縁をしていることを特徴とする多相環状コイル型HB式回転電機。In the multiphase annular coil type HB type rotating electrical machine according to claim 1 or 2,
A multiphase annular coil type HB type rotating electrical machine wherein at least one of the unit rotors or between the unit stators is magnetically insulated.
固定子のQ個のポールは、互いに磁気的に飽和するような細部で連結した鉄板を積層して形成したことを特徴とする多相環状コイル型HB式回転電機。In the multiphase annular coil type HB type rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 3,
The Q-poles of the stator are formed by laminating iron plates connected in detail so as to be magnetically saturated with each other.
前記固定子のQ個のポールを樹脂注型で形成した後、前記細部を削除するようにしたことを特徴とする多相環状コイル型HB式回転電機。In the multiphase annular coil type HB type rotating electrical machine according to claim 6,
The multi-phase annular coil type HB type rotating electrical machine, wherein the details are deleted after the Q poles of the stator are formed by resin casting.
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