JPH02164249A - 多極リラクタンスモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 人　産業上の利用分野 本発明は多極リラクタンスモータに関し、小型でしかも
大トルクが得られるとともに大容量化が実現できるよう
に企図したものである。

Ｂ　発明の概要 本発明は、電機子となる２つの固定子によリ、回転子に
リラクタンストルクを発生させるようにしたものである
。しかも固定子は、回転磁界を生じさせろために歯のつ
いたリング状の鉄心とｖｉｉ！ｉ線のリング状コイルと
を一定条件で配列して構成され、回転子はリング状の非
磁性体の内・外周面に、磁性板を積層してなる磁極を配
して構成している。

Ｃ８従来の技術とその課題 リラクタンストルクを利用するリラクタンスモータとし
ては、従来、第１８図ないし第２０図に示す固定子を有
し、これらの図に示すように、ヨーク１．鉄心２．コイ
ル３．スロット４があり、コイル３は亀甲型に形成され
てその直線部がスロット４内に嵌め込まれる構造となっ
ている。そして、このコイル３はＹ結線されて三相電源
に接続され回転磁界を生ずるものである。

一方、リラクタンスモータの回転子は、強磁性体で形成
された塊状であって、磁気凹凸性を有する構造が一般的
である。

ところが、この種モータは、今まで、小容量のものしか
作られていないのが現状である。

これは、大トルクを発生させるべく極数を多くすると励
磁電流が増大して力率・効率とも低下すること、極数増
大に伴いスロットも多数となって機械の体格が極めて大
形になること、コイルエンド部の増大に伴い更に体格が
大形化し銅損も大きくなること等に基因する。

このため、本発明者は全く新規なリラクタンスモータと
して次のような固定子（電機子）を提案した。ここで、
この新たな固定子を原理から説明するに、第１０図は筒
車のためＮＳ極を有する永久磁石からなる２極の回転子
５と固定子６とを示し、第１１図は第１０図ＸＩ−ＸＩ
断面であって第１２図に示すリング状のコイル７ａ、７
ｂを固定子の周方向に配置した例を示している。第１１
図において、２個のコイル７ａ、７ｂにより固定子６の
歯を通る磁束をφ、φ２φ、と仮定する。一方、コイル
７ａ、７ｂ１．ｔｕ相がらＶ相へ右巻きに巻回し、更に
Ｗ相からＶ相へも右巻きに巻回して、三相交流を通電す
る。このようにするとコイル７ｍ、７ｂによって第１３
図に示す鎖交磁束φ、φ５を生ずる。すなわち、第１４
図に示すベクトル図にて電圧Ｖ、がＵがらＶへ向うベク
トルで、電圧ＶゎがＷからＶに向うベクトルとなる。そ
して、 ｖ＝ｙｏ瑚ωｔとすれば、 ｖｌｌ”−ｖ、ａｔｅ　（ωｔ−τπ）となる。

コイル７ａに鎖交する磁束φ、とコイル７ｂに鎖交する
磁束φ。は、φ、＝＝　ｆ　ｖａｄｔ、φ、＝　ｆ　ｖ
ｂｄｔとなる。

したがって、 φ、＝　ｆｖａｄｔ＝　ｆ　ｖｏｍｕｔｄｔ＝’　Ｃｓ
ｏ　（（Ｉｌｌ　ｔ　−π）ω 第１１図、第１３図にてφ１−φ、、φ、＝−φ。

の関係にあるから、φ２は次式となる。

したがって、 れた磁束となる。

以上の結果、第１５図に示す三相交流をＶ結線コイル７
ａ、７ｂに通電することにより、第１６図に示すように
固定子には電気角で１２０°ずっずれた各相の磁束が生
じ、図示の如く、ｕ、ｖ、ｗ相にて模擬的に矩形に示す
磁極を生ずることになる。

しかも、この磁極は、第１６図ｆａｌ　（ｂｌ　（ｃｌ
に示すように時間と共に順に変化することになる。

すなわち、第１５図に示すように時刻ｔ１にて第１６図
（ａ）、時刻ｔ２にて第１６図（ｂｌ、時刻ｔ。

にて第１６図ｆＱｌに示す磁極分布状態となる。

コノ第１６図（ａｌ　（ｂｌ　（ｃｌにおいて、記号ｒ
Ｎ」「Ｓ」は最大磁界、ｒｎｎＪｒｓｓＪは中磁界（最
大磁界０．８６６）　　　ｒｎ」　ｒｓＪは弱磁界（最
大磁界の０．５）をそれぞれ示しており、時刻１．１２
１．の変化により第１６図（ａｌ　（ｂｌ　（ｃｌのパ
ターンに磁極が変化する。そしてこのパターンは、第１
６図ｆａ）を例にとると、第１６図（ａｌにおいて、ｘ
ｙ座標を採り、例えばｙ軸上のｙ８点でＸ方向の磁界を
積分してこの積分値をｙ１点の磁界の強さとする。７２
点でも同様となる。すなわち任意のｙ、、点の磁界の強
さを求めそれをｙ軸上に展開すると完全ではないが正磁
波分布となった。

以上の結果、固定子６の周方向に正弦波に分布した磁極
が生じ、その磁場位置が第１６図（ｄｉに示すように時
刻の進行と共に順にずれて回転磁界を生ずることとなっ
た。

次に励磁コイル（リング状コイル）につき説明する。第
１７図に示すようにコイルＮを巻回したコアを考えると
き、第１７図（ａｌと第１７図ｔｂ＋とのエアギャップ
Ｇが同じで、このギャップＧに要する磁界の強さが同じ
であるから、各歯に巻回したコイルの起磁力も同じであ
る。してみろと、第１７図（ａｌと第１７図ｔｃ＋とに
よって歯の数が異なっていても第１７図（ｃｌの全体を
励磁することで、起磁力が一定となる。すなわち、１個
のコイルで所望の磁界の強さを得ることができる。

このような原理に基づく固定子の具体的な構造としては
、第４図および第５図に示すものとなる。つまり、３個
のリング状鉄心２０と２個のリング状のコイル２１を有
しており、リング状鉄心２０は第５図、第６図にも示す
ように、その内周壁に周方向に沿って複数個の歯２２が
設けられている。一方、リング状鉄心２０間に介在され
るリング状コイル２１は第８図に示すように２個のリン
グ状コイル２１の引出し線をＶ結線に接続している。

リング状鉄心２０の３個のものは、同一形状の歯２２の
形を有し、それぞれの鉄心２０は第２図の如く電気角で
１２０°ずっ相互にずれるように配置されろ。また、各
リング状鉄心２０相互はその外周にヨーク２３が第７図
。

第９図に示すように、橋架されてａｔｇＦ％的に結合さ
れろ。

しかしながら、上述の如き新規な固定子を提案してもリ
ラクタンスモータの回転子としては、なお、小容量のス
テップモータにみられろ単なる塊状の磁気凹凸性を有す
る構造であって、うず電流積が大きく、第１０図に示さ
れる永久磁石を採用したとしても大容量化は無理である
。

そこで、本発明は、上述の課題に鑑み小形のわりに大き
なトルクを発生させる大容量化したリラクタンスモータ
にあって、前述の新規に提案された固定にみあう新規な
回転子を有する多能リラクタンスモータの提供を目的と
する。

Ｄ　課題を解決するための手段 上記目的を達成する本発明は、内周面に歯を形成した３
個の外側鉄心とＶ結線された２個のリング状コイルとで
なる外側固定子と、内外周面に磁極を有する回転子と、
外周面に歯を形成した３個の内側鉄心とＶ結線された２
個のリング状コイルとでなる内側固定子と、で構成した
ことを特徴とする。

Ｅ　　作　　　　　用 外側固定子と内側固定子とにより発生した三相磁界が、
回転子に作用して回転子が回転する。

Ｆ実施例 以下に本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。

第１図は実施例に係る多橿リラクタンスモ−夕の外側固
定子１回転子、内側固定子の配置状態を示す端面図、第
２図は外側固定子。

回転子、内側固定子を示す正面図、第３図は多極リラク
タンスモータを示す断面図である。

第３図に示すように、円筒状の外側固定子１００及び円
柱状の内側固定子３００は、固定支持部４００に固定設
置されている。また円筒状の回転子２００は、回転支持
部５００で支持されて回転できろようになっている。

上記外側固定子１００．回転子２００及び内側固定子３
００は、外周から内周に向い順次配置されて同心状態と
なっている。

外側固定子１００は、第１図及び第２図［，１に示すよ
うに、３個のリング状の外側鉄心１０１と２個のリング
状コイル１０２を有しており、外側鉄心１０１はその内
周面に周方向に沿って複数個の歯１０３が等配に設けら
れている。一方、外側鉄心１０１間に介在されるリング
状コイル１０２は引出し線をＶ結線に接続している。３
個の外側鉄心１０１は、同一形状の歯１０３の形を有し
、それぞれの外側鉄心１０１は電気角で１２０°ずっ相
互にずれるように配置されろ。また、各外側鉄心１０１
相互はその外周にヨーク１０４が橋架されて磁気的に結
合されろ。

また回転子２００は、第１図及び第２図に示すように、
リング状の非磁性体２０１の外周面及び内周面に、複数
の磁極２０２，２０３を周方向に沿い等配に配置して構
成している。

非磁性体２０１ば、リング状の非磁性板（アルミニウム
板など）を積層してボルト２０４で締着して形成したも
のである。また各磁極２０２．２０３は、軸方向に伸び
る磁性板（硅素鋼板など）を周方向に積層して形成した
ものである。

更に内側固定子３００は、第１図及び第２図に示すよう
に、３個の円柱状の内側鉄心３０１と２個のリング状コ
イル３０２を有しており、内側鉄心３０１はその外周面
に周方向に沿って複数個の歯３０３が等配に設けられて
いる。一方、内側鉄心３０１間に介在されるリング状コ
イル３０２は引出し線をＶ結線に接続している。３個の
内側鉄心３０１は、同一形状の歯３０３の形を有し、そ
れぞれの内側鉄心３０１は電気角で１２０ａずつ相互に
ずれるように配置される。また、各内側鉄心３０１相互
は磁気的に結合される。

なお、磁極２０２，２０３を周方向に積層した構造とし
たのは、回転子２００内を通過する磁束が、軸方向に通
過し、しかも電源周波数に比例して交番することによる
からである。

上述した構成となっている本実施例の多極リラクタンス
モータにおいて、外側固定子１００のリング状コイル１
０２に三相交流を通ずると三相回転磁界が生じ、この回
転磁界は、回転子２００の磁極２０２に集中して軸方向
に通過しつつ周方向に移動していく。また、内側固定子
３００のリング状コイル３０２に三相交流を通ずると三
相回転磁界が生じ、この回転磁界は、回転子２００の磁
３２０３に集中して軸方向に通過しつつ周方向に移動し
ていく。このため回転子２００が回転する。

しかも回転子２００の回転トルクは、２つの異なる回転
磁界により発生するため、大きな回転トルクが得られる
。

Ｇ　発明の効果 以上実施例とともに具体的に説明したように本発明によ
れば、内・外の固定子により発生した磁界により回転子
を回転させろようにしたので、小型で大トルクが得られ
るとともに、大容量化を図ることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る実施例の多極リラクタンスモータ
を示す端面図、第２図（ａｌは外側固定子を示す正面図
、第２図（ｂｌは回転子を示す正面図、第２図（ｃ）は
内側固定子を示す正面図、第３図は本発明の多極リラク
タンスモータを示す断面図、第４図は固定子構造を示す
斜視図、第５図は固定子の展開図、第６図は第５図の■
−■断面図、第７図は第５図の■−■断面図、第８図は
リング状コイルの結線状態図、第９図はヨークの取付説
明図、第１０図ば２極機の簡略構成図、第１１図は第１
０図のＸＩ−ＸＩ断面図、第１２図はリング状コイルの
結線状態図、第１３図は鎖交磁束の説明図、第１４図は
三相ベクトル図、第１５図は三相電流波形図、第１６図
（，１（ｂｌ　ｔｃ＋は磁極パターンの状態図、第１６
図（ｄｌは正弦波分布の進行状態図、第１７図は励磁電
流の説明図、第１８図は従来の展開図、第１９図は第１
８図のＸＩＸ　−ＸＩＸ断面図、第２０図は第１８図の
ｘｘ　−ｘｘ断面図である。 図　　中、 １００は外側固定子、 １０１は外側鉄心、 １０２はリング状コイル１ １０３は歯、 ２００は回転子、 ２０１は非磁性体、 ２．２０３は磁極、 ０は内側固定子、 １は内側鉄心、 ２はリング状コイル、 ３は歯である。 特　　許　　出　　願　　人 株式会社 明 常会 代　　　　理　　　　人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 円筒状をなして固定設置された外側固定子と、円筒状を
   なして外側固定子の内周側に同心状態で位置して回転自
   在に支持された回転子と、回転子の内周側に同心状態で
   位置して固定設置された内側固定子と、を有し、 前記外側固定子は、内周面に周方向に沿って複数個の歯
   を等配に形成した３個のリング状の外側鉄心を、電気的
   に１２０°ずつずらして同軸心となるように軸方向にな
   らべて配置する一方、上記３個ならんだ外側鉄心の間に
   この外側鉄心と同軸心となるようにリング状コイルを２
   個介在させ、この２個のリング状コイルをＶ結線に接続
   して三相電源に接続する構成となっており、前記回転子
   は、リング状の非磁性体の外周面及び内周面に、軸方向
   に伸びる多数の磁性板を周方向に積層してなる磁極を、
   周方向に沿い等配に複数配置して構成され、 前記内側固定子は、外周面に周方向に沿って複数個の歯
   を等配に形成した３個の内側鉄心を、電気的に１２０°
   ずつずらして同軸心となるように軸方向にならべて配置
   する一方、上記３個ならんだ内側鉄心の間にこの内側鉄
   心と同軸心となるようにリング状コイルを２個介在させ
   、この２個のリング状コイルがＶ結線に接続して三相電
   源に接続する構成となっていることを特徴とする多極リ
   ラクタンスモータ。