JPH03243155A - 回転電機 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、マグネットの外周面に対向して電機子コアを
配設するようにした回転電機に関する。

（従来の技術） 各種モータや発電機を構成する回転電機のうち、マグネ
ットの外周面に対向して電機子コアを配設するようにし
たものの一例が第１図に示されている。なお第１図は本
発明の実施例を示すものであるが、基本的構造において
一般のものと同様であるので第上図により構造を説明す
る。

すなわち第１図には、集中巻き構造のインナーローター
型ブラシレスモータからなるサーボモータが表わされて
いる。本図に示されているように、回転軸と一体のヨー
クｌの外周部には、セグメント状のマグネット２が複数
固定されているとともに、上記セグメントマグネット２
の外周面に対向するようにして電機子コア３がステータ
として配設されている。上記電機子コア３の内周壁面に
は複数の突極４が、上記セグメントマグネット２に向か
って半径方向内側に突出するように形成されており、こ
れらの各突極４に対して巻線５がそれぞれ装着されてい
る。

一般に、電機機械におけるアンペア導体数の総量２ＰＺ
　（２Ｐは極数）を電気装荷と呼び、磁束の総量２ＰΦ
を磁気装荷と呼ぶ。そしてこのときの電機機械の出力は
、上記電気装荷と磁気装荷とによって決定され、機械の
形状は、電気装荷に対する磁気装荷の比（磁気装荷／電
気装荷）で定義される装荷比に基づいて決定される。こ
の装荷比について−殻内には以下のことがいえる。

まず上記説明した電機子コア３の外径および内径をそれ
ぞれΦａおよびΦｂとするとき、セグメントマグネット
２が配列されている円周の外径をΦｄとする。このとき
、上記電機子コア３の外径Φａに対する電機子コア３の
内径Φｂおよびマグネット２の外径Φｄの割合が大きい
場合においては、上記装荷比は大きくなり、一方上記電
機子コア３の外径Φａに対する電機子コア３の内径Φｂ
およびマグネット２の外径Φｄの割合が小さいときにお
いては上記装荷比は小さくなる。

そして装荷比が大きい場合には、電機子反作用が小さく
なり、コイル磁界によるマグネット減磁作用の上から有
利になる。しかしながらローターイナーシャ−は大きく
なる。一方装荷比が小さい場合にはこれとは逆の状態に
なる。

（発明が解決しようとする課題） このように電機子コアの外径Φａに対する電機子コアの
内径Φｂおよびマグネットの外径Φｄの比率は、モータ
ー等の各種回転電機における性能を決定する上で極めて
重要なファクターとなっている。しかしなからこれらの
関係は、従来経験的にのみしか取り扱われておらず、最
良の性能を得るようにはなされていないのが実状である
。

そこで本発明は、電機子コアの外径Φａに対する電機子
コアの内径Φｂとマグネットの外径Φｄとの関係を最良
の状態に定めることができ、性能を向上させることがで
きるようにした回転電機を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明にかかる手段は、円筒状
のマグネットの外周面に対向して電機子のコアが配設さ
れてなる回転電機において、上記電機子のコアの内径お
よび外径を、それぞれΦｂおよびΦａとしたとき、これ
らΦｂとΦａとの比Φｂ／Φａを、０．４７〜０．５５
に設定してなる構成になされている。

（作　　用） このような構成を有する手段においては、まずある値に
決定された電機子コアの外径Φａの下で、マグネットに
よる最大の有効磁束が得られ、これによって装荷比か極
力大きくなされるとともに、ローターイナーシャ−を必
要最小限に抑えうる電機子コアの内径Φｂの値およびマ
グネットの外径Φｄの値がそれぞれ得られるようになっ
ている。

（実　施　例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第１図および第２図には、本発明の一実施例における集
中巻き構造のインナーローター型ブラシレスモータから
なるサーボモータが表わされている。本図に示されてい
るように、回転軸と一体のヨーク１の外周部には、セグ
メント状のマグネット２が一定の円周上に複数固定され
ているとともに、上記セグメントマグネット２の外周面
に対向するようにして電機子コア３がステータとして配
設されている。上記電機子コア３の内周壁面には複数の
突極４が、上記セグメントマグネット２に向かって半径
方向内側に突出するように形成されており、これらの各
突極４に対して巻線５がそれぞれ装着されている。

ここで上記電機子コア３の外径をΦａ、内径をΦｂとす
るとき、これらΦａとΦｂとの比であるΦｂ／Φａは、
０．４７〜０．５５の範囲内に設定されている。その根
拠および作用を以下に説明する。

まず電機子コア３の外径Φａは、モーター使用上の条件
からある値に決定される。ついでこの電機子コア３の外
径Φａが決定されると第３図に示されるような関係が得
られる。

すなわち第３図には、上記決定された電機子コア３の外
径Φａの下で、電機子コア３の内径Φｂ（横軸）を変化
させたときの有効磁束（縦軸）の推移が表わされている
。ただしこのとき第１図および第２図に示されているよ
うに、電機子コア３の内径Φｂとマグネット２が設置さ
れる円周の外径Φｄとの差であるエアギャップΦｅは一
定に維持されているとともに、マグネット２が設置され
る円周の外径Φｄと内径ΦＣとの差であるマグネット厚
さｔｌも一定に維持され、かつ電機子コア３の積層厚さ
と同一寸法に設定されているマグネノド高さＬ２も一定
に維持されている。

上記第３図から明らかなように、ある値に決定された電
機子コア３の外径Φａの下で電機子コア３の内径Φｂを
次第に大きくしていくと、変曲点Φｂ′より大きい領域
では有効磁束がほぼ一定の状態となっている。なおこの
とき上述した条件から、電機子コア３の内径Φｂを次第
に大きくするにしたがってマグネット２の外径Φｄも大
きくなっていくこととなる。

したがって上記変曲点Φｂ′の値に電機子コア３の内径
Φｂを設定することとすれば、上記既に決定されている
電機子コア３の外径Φａの下における必要最小限のロー
ターイナーシャ−を得つつ、マグネット２による最大有
効磁束密度を得ることができることとなる。すなわちこ
のような手順によれば、装荷比を極力大きくしてロータ
ーイナーシャ−を必要最小限に抑えうる電機子コアの内
径Φｂの値、およびマグネットの外径Φｄの値が得られ
るものである。

具体的条件のもとでの検討結果が第４図に示されている
。この第４図に示きれているように、上述した第３図中
の変曲点Φｂ′に対応する電機子コア３の外径Φａと内
径Φｂとの比であるΦｂ／Φａの具体的値は、０．４９
〜０．５５であり、また電機子コア３の外径Φａとマグ
ネット２の外径Φｄとの比率であるΦｄ／Φａの具体的
値は、０．４７〜０．５４になっている。

そして上記範囲を満足するように、電機子コア３の外径
Φａに対する電機子コア３の内径Φｂ、およびマグネッ
ト２の外径Φｄの各値をそれぞれ設定することとすれば
、前述したように、装荷比が極力大きくなされて最大の
有効磁束を得つつローターイナーシャ−を必要最小限に
抑えうることとなる。

なお第５図（ａ）、（ｂ）に示されているように、電機
子コア３の外径が多角形状をなす場合においては、電機
子コア３の外径Φａは、多角形の内接円の外径として考
えられる。

（発明の効果） 以上述べたように本発明は、電機子コアの内径および外
径を所定の範囲に設定して、最大の有効磁束を得つつロ
ーターイナーシャ−を必要最小限に抑えることとしたか
ら、回転電機の装荷比を極力大きくして常に最良の性能
を容易かつ確実に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第り図および第２図は本発明の一実施例における回転電
機の要部を表わした平面説明図および縦断面説明図、第
３図は電機子コアの内径と有効磁束との関係を表わした
線図、第４図は電機子コア内径と有効磁束との具体的な
関係を表わした線図、第５図（ａ）、（ｂ）は電機子コ
アが多角形状をなす場合を表わした平面説明図である。 上・・ヨーク、２・・・セグメントマグネット、３・・
・電機子コア、４・・・突極。 第　１　図 第　２１！ｌ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　円筒状に配置されたマグネットの外周面に対向して電
   機子コアか設けられてなる回転電機において、 上記電機子コアの外径Φａと内径Φｂとの比Φｂ／Φａ
   を、０．４７〜０．５５に設定してなることを特徴とす
   る特徴とする回転電機。