JPH03284149A - Electromagnetic rotating machine - Google Patents

Electromagnetic rotating machine

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JPH03284149A
JPH03284149A JP7680390A JP7680390A JPH03284149A JP H03284149 A JPH03284149 A JP H03284149A JP 7680390 A JP7680390 A JP 7680390A JP 7680390 A JP7680390 A JP 7680390A JP H03284149 A JPH03284149 A JP H03284149A
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magnetic
armature
rotor
magnet rotor
stator
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Itsuki Ban
伴 五紀
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Secoh Giken Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To obtain a flat torque characteristic with no torque ripple by making an electromagnetic rotating machine have a non-phasic structure, and by performing always unidirectional current applications to armature coils through adjusting set values. CONSTITUTION:A rotor 2 is fastened on a rotating shaft 1, and a magnet rotor 4 is fastened on the inner side of the rotor 2. Both the side faces of the magnet rotor 4 are magnetized to be N.S poles, and the surface of S pole is bonded to the rotor 2. Also, the rotating shaft 1 is supported by ball bearings 3a, 3b, which are engaged fixedly with the inside of a cylinder 3 embedded in a stator 8. A load 7a is driven with a member for conducting torques which is indicated by an arrow head C. In this case, a motor is attained, and when driving the rotating shaft 1 by the load 7a converted into a driving source, a generator is realized. Armatures 12a, 12c, to which armature coils 5a, 5c are bonded respectively, are embedded in the stator 8.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 回転速度に比例し、しかも電圧リプルとノイズの無い発
電機(タコジェネレータ)若しくは出力トルクリプルの
ない高効率の直流電動機として利用されるものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] It is used as a generator (tacho generator) that is proportional to rotational speed and has no voltage ripple and noise, or as a high-efficiency DC motor without output torque ripple. .

〔従来の技術〕[Conventional technology]

本発明の装置に類似した構成の技術は数多(提案されて
いるが、理論的に錯誤があるものが多(、実用化された
例はない。例えば、特開昭53g99//号に記載され
た技術がある。
There are many technologies with a configuration similar to the device of the present invention (although many have been proposed, many have theoretical errors), and no examples have been put into practical use. There is a technology that has been developed.

〔本発明が解決しようとしている課題〕第1の課題 複数相の発電機は、その直流出力にリプル電圧を含んで
いるので回転数に比例した直流出力を得ることかできな
く、リプル電圧をコンデン、すで平滑化すると時間お(
れが発生して、回転速度の変化に正確に追随した電圧が
得られな(、タコジェネレータとして使用する場合の欠
点となる問題点がある。
[Problems to be solved by the present invention] First problem Multi-phase generators include ripple voltage in their DC output, so it is impossible to obtain a DC output proportional to the rotation speed, and the ripple voltage is converted to a capacitor. , already smoothing takes time (
This causes a problem in that a voltage that accurately follows changes in rotational speed cannot be obtained (this is a disadvantage when used as a tacho generator).

第2の課題 複数相の直流電動機、特にブラシレス直流電動機の場合
には相数が少ないので、トルクリプルと電子ノイズと機
械振動を発生する問題点がある。
Second Problem: In the case of a multi-phase DC motor, especially a brushless DC motor, the number of phases is small, so there is a problem that torque ripple, electronic noise, and mechanical vibration are generated.

第3の課題 ブラシレスの発電機、直流電動機の場合には、整流装置
が半導体回路となり、高価となり、相切換時の電磁ノイ
ズが発生する問題点がある。又機械振動を発生する欠点
がある。
Third Problem In the case of brushless generators and DC motors, the rectifier is a semiconductor circuit, which is expensive, and there are problems in that electromagnetic noise is generated during phase switching. It also has the disadvantage of generating mechanical vibrations.

第qの課題 直流電動機の場合に、ブラシレスの電動機としたときに
、相数は1〜3相となるので、相切換のときの電機子コ
イルの磁気エネルギの消滅と蓄積に時間な裂する。
Q-th problem In the case of a DC motor, when it is a brushless motor, the number of phases is 1 to 3, so there is a time lag between disappearance and accumulation of magnetic energy in the armature coil during phase switching.

従って高速度とすると、反トルクの発生が増大し、回転
速度の上昇に限界があり、又効率を劣化せしめる問題点
がある。高速度(毎分lO万回転以上)とすると鉄損が
増大し、発熱量が増大し、効率も劣化する問題点がある
Therefore, if the speed is set to high, the generation of counter torque increases, there is a limit to the increase in rotational speed, and there is a problem that the efficiency deteriorates. When the speed is high (more than 10,000 revolutions per minute), there are problems in that iron loss increases, heat generation increases, and efficiency deteriorates.

第5の課題 電機子コイルの磁気エネルギの消滅と蓄積による鉄損が
あり、効率が劣化する問題点がある。高速度となると前
述したように大きい問題点となる。
Fifth Problem: There is iron loss due to disappearance and accumulation of magnetic energy in the armature coil, and there is a problem that efficiency deteriorates. As mentioned above, high speeds pose a major problem.

〔課題を解決する為の手段〕[Means to solve problems]

第1の手段 両側の回転面がそれぞれN、S極に1様に磁化されだ円
板状のマグネット回転子と、該マグネット回転子の7つ
の極の側面に貼着された磁路となる磁性体回転子と、マ
グネット回転子の中心部に固定された回転軸と、平板状
の非磁性体により作られた固定子の中央部に設げた軸受
により前記した回転軸を回動自在に支持するとともに、
マグネット回転子の磁路開放端面を空隙を介して固定子
の側面に対向せしめる手段と、平板状で方形の磁性体で
作られた電機子磁心に電機子コイルを捲着で作られた電
機子磁心に電機子と、電機子コイルの巻線方向価かな空
隙を介して対向するように、固定子に複数個の電機子を
互いに離間して等しいピッチで埋設固定する手段と、各
電機子磁心の突出部を磁性体回転子の1部に僅かな空隙
を介して対向せしめて磁路を閉じる手段と、マグネット
回転子の回転により、各電機子コイルに誘起した発電電
圧を導出する発電機若しくは各電機子コイルに通電した
ときに、マグネット回転子に/方向の出力トルクを発生
する直流電動機のいづれかとして構成されたものである
First means: A disc-shaped magnet rotor whose rotating surfaces on both sides are uniformly magnetized to N and S poles, and magnetic paths that form magnetic paths affixed to the sides of the seven poles of the magnet rotor. The rotating shaft is rotatably supported by a body rotor, a rotating shaft fixed to the center of the magnet rotor, and a bearing provided at the center of the stator made of a flat non-magnetic material. With,
An armature made by winding an armature coil around an armature core made of a flat, rectangular magnetic material, and a means for making the magnetic path open end face of a magnet rotor face the side surface of a stator through an air gap. means for embedding and fixing a plurality of armatures in a stator at equal pitches and spaced apart from each other so as to face each other with a gap in the winding direction of the armature coil; A generator or a generator that derives a generated voltage induced in each armature coil by the rotation of the magnetic rotor, and a means for closing the magnetic path by arranging the protrusion of the magnetic rotor to face a part of the magnetic rotor with a slight gap therebetween. The motor is configured as a DC motor that generates an output torque in the / direction to the magnet rotor when each armature coil is energized.

第2の手段 両側の回転面がそれぞれN、S極に1様に磁化された円
板状のマグネット回転子と、マグネット回転子の中心部
に固定された回転軸と、それぞれ円板状の磁性体、非磁
性体で作られ、外周部が固着された外筐と固定子の中央
部に設けた軸受によ及び固定子と僅かな空隙を介して対
向せしめる手段と、平板状で方形の磁性体で作られた電
機子磁心に電機子コイルを捲着で作られた電機子磁心に
電機子と、電機子コイルの巻線方向が径方向となるよう
に、するように、固定子に複数個の電機子を互いに離間
して等しいピッチで埋も【固定する手段と、各電機子磁
心の突出部を外筐の外周部に密着固定して磁路を閉じる
手段と、マグネット回転子の回転に一クー より、各電機子コイルに誘起した発電電圧を導出する発
電機若しくは各電機子コイルに通電したときに、マグネ
ット回転子に/方向の出力トルクを発生する直流電動機
のいづれかとして構成されたものである。
Second means: A disc-shaped magnetic rotor whose rotating surfaces on both sides are uniformly magnetized to N and S poles, a rotating shaft fixed to the center of the magnet rotor, and a disc-shaped magnetic rotor, respectively. an outer casing made of a non-magnetic material whose outer periphery is fixed; a means for facing the bearing provided in the center of the stator and the stator with a slight gap; and a flat rectangular magnetic The armature coil is wound around the armature core made by the body, and the armature is wound around the armature core. A means for fixing the armatures at equal pitches apart from each other, means for tightly fixing the protruding portion of each armature core to the outer periphery of the outer casing to close the magnetic path, and rotation of the magnet rotor. It was constructed as either a generator that derives the generated voltage induced in each armature coil or a DC motor that generates an output torque in the / direction to the magnet rotor when each armature coil is energized. It is something.

〔作用〕[Effect]

前述した問題点となる第1〜第5の課題は、周知の/相
、2相、3相の電動機の共通の欠点である。これは相の
概念がある為の問題とも考えられる。3.2./、0の
概念から推定されることは、相の概念より脱出してO相
即ち無相の電動機とすることにより、上述した問題点が
除去されるものである。
The first to fifth problems described above are common drawbacks of well-known /phase, two-phase, and three-phase electric motors. This may be a problem due to the concept of phase. 3.2. What can be deduced from the concept of /, 0 is that the above-mentioned problems can be eliminated by escaping from the concept of phases and creating an O-phase, that is, a phaseless electric motor.

本発明装置は、無相の電動機を構成して、第1〜第5の
課題を解決したものである。
The device of the present invention solves the first to fifth problems by configuring a phaseless electric motor.

次にその作用を説明する〇 電機子コイルには常に/方向の通電が設定値で行なわれ
ているので、相切換が無(、電機子コイルの磁気エネル
ギの太きい出入がない。
Next, its operation will be explained.〇The armature coil is always energized in the / direction at the set value, so there is no phase switching (and there is no large inflow or outflow of magnetic energy in the armature coil).

従って、発電機として使用した場合に、回転速度に正確
に比例した応答性の良い電圧出力が得られる作用がある
ので第1の課題が解決される。
Therefore, when used as a generator, the first problem is solved because a voltage output with good responsiveness that is accurately proportional to the rotational speed can be obtained.

電動機として使用した場合には、同じ理由により、トル
クリプルがなく、電気的若しくは根株的振動が除去され
るので第2の課題が解決される。
When used as an electric motor, the second problem is solved for the same reason, since there is no torque ripple and electrical or root vibrations are eliminated.

相切換をする整流装置が不要なので、その為のホール素
子を含む半導体制御回路が不要となり、直流電源より電
機子コイルに通電するのみで回転子の駆動力を得る電動
機を得ることができる。
Since there is no need for a rectifying device for phase switching, there is no need for a semiconductor control circuit including a Hall element for that purpose, and it is possible to obtain a motor that obtains the driving force for the rotor simply by energizing the armature coil from a DC power source.

上述した事情は発電機の場合も同様である。The above-mentioned situation is the same in the case of a generator.

従って第3の課題が解決される。Therefore, the third problem is solved.

電機子コイルに蓄積された磁気エネルギの増減がないの
で一般の電動機の場合のように通電を断ったときの磁気
エネルギの放出による反トルクの発生がない・従って、
高速度(毎分10万回転以上)の電動機を得ることがで
きるので、第ダの課題が解決される作用がある。
Since there is no increase or decrease in the magnetic energy stored in the armature coil, there is no generation of counter torque due to the release of magnetic energy when the power is cut off, unlike in the case of general electric motors.
Since it is possible to obtain a high-speed electric motor (more than 100,000 revolutions per minute), the first problem can be solved.

電機子コイルに磁心はあるが、これを通る磁束量に変動
がないので、鉄損がなく、効率の良好な電動機を得るこ
とができる。
Although the armature coil has a magnetic core, the amount of magnetic flux passing through it does not change, so there is no iron loss and a highly efficient electric motor can be obtained.

従って、第5の課題を解決する作用がある。Therefore, there is an effect of solving the fifth problem.

〔実施例〕〔Example〕

第1図以降の実施例について本発明装置の詳細を説明す
る。図面の同一記号のものは同一部材を示して〜・ろの
で、それ等の重複した説明は省略する。第1図は、本発
明装置の外観図である・第1図において、内側にマグネ
ット回転子tが設けられたカップ状の軟鋼の回転子2の
中心部は回転軸lに固定されている。
The details of the apparatus of the present invention will be explained with respect to the embodiments shown in FIG. 1 and subsequent figures. Since the same symbols in the drawings indicate the same members, a redundant explanation thereof will be omitted. FIG. 1 is an external view of the device of the present invention. In FIG. 1, the center of a cup-shaped mild steel rotor 2 with a magnet rotor t provided inside is fixed to a rotating shaft l.

記号gは非磁性例えばプラスチック成型により作られた
円板状の固定子である。
The symbol g is a disc-shaped stator made of non-magnetic material, for example, by plastic molding.

第2図(a+に第1図を矢印F方向よりみた断面図が示
されているので、両者により構成の詳細を説明する。
Since FIG. 2 (a+) shows a sectional view of FIG. 1 as viewed from the direction of arrow F, the details of the configuration will be explained with reference to both.

第2図(a)において、カップ状の軟鋼で作られた回転
子2の中心部は、回転軸/に固定され、回転子コの内側
には、円環状のマグネット回転子qが固定されている。
In Fig. 2(a), the center of a cup-shaped rotor 2 made of mild steel is fixed to a rotating shaft, and an annular magnet rotor q is fixed to the inside of the rotor. There is.

マグネット回転子ダが第3図(a)に示されている。The magnet rotor is shown in FIG. 3(a).

マグネット回転子グの両側面は、N、S極に/様に磁化
されている。
Both sides of the magnet rotor are magnetized to N and S poles.

マグネット回転子qのS極面は回転子λに貼着されてい
る。
The S pole face of the magnet rotor q is attached to the rotor λ.

非磁性体例えばプラスチック成型により作られた円板状
の固定子g(打点部)の中央部には金属円筒3が埋設固
定され、その内部に嵌着されたボール軸受3a、3bに
より、回転軸/は、円筒3に対して上下に移動しないよ
うに構成されている。
A metal cylinder 3 is embedded and fixed in the center of a disc-shaped stator g (dot point part) made of a non-magnetic material, for example, plastic molding, and the rotation axis is rotated by ball bearings 3a and 3b fitted inside the cylinder. / is configured so as not to move vertically with respect to the cylinder 3.

記号7aは、矢印Cで示すトルク伝達部材により駆動さ
れる負荷で、この場合には電動機となり、記号7aが駆
動源となり、回転軸lを駆動する場合には発電機となる
Symbol 7a is a load driven by the torque transmission member shown by arrow C, which in this case is an electric motor, symbol 7a is a driving source, and when driving the rotating shaft l, it is a generator.

記号/ua、/、2cは、電機子コイル!;a、3cの
捲着された電機子で、各電機子は゛、固定子gに埋され
ているものである。
Symbols /ua, /, 2c are armature coils! The armatures a and 3c are wrapped around each other, and each armature is embedded in the stator g.

上述した電機子の詳細を第3図(b)につき説明する0
第3図Cb)において、円孔ga、gb、・・・は固定
子gを本体に固着する為のビス孔である。
Details of the above-mentioned armature will be explained with reference to FIG. 3(b).
In FIG. 3Cb), circular holes ga, gb, . . . are screw holes for fixing the stator g to the main body.

第3図(b)は、第2図(a)を矢印り方向よりみた平
面図である。電機子磁心/2a、/コb、・・・には、
電l/ 様子コイル3a、3b、・・が捲着されている。
FIG. 3(b) is a plan view of FIG. 2(a) viewed from the direction of the arrow. The armature core /2a, /cob,...
Electric l/state coils 3a, 3b, . . . are wound around it.

点線4a、+i7bは、マグネット回転子グの外径と内
径の円周面を示している。
Dotted lines 4a and +i7b indicate the circumferential surfaces of the outer diameter and inner diameter of the magnet rotor.

従って、各電機子コイルの上側の平面部は、僅かな空隙
を介してマグネット回転子tのN極回転面に対向してい
る。
Therefore, the upper plane portion of each armature coil faces the N-pole rotating surface of the magnet rotor t with a slight gap therebetween.

電機子磁心は軟鋼若しくは磁性体粉末の焼結体で作るこ
とができる。
The armature core can be made of mild steel or a sintered body of magnetic powder.

電機子コイル5a、5b、・・の巻線の巻き方向は、径
方向となり、各電機子は等しいピンチで離間して固定子
gに埋設されている。
The winding direction of the armature coils 5a, 5b, . . . is in the radial direction, and each armature is embedded in the stator g with an equal pinch distance between the windings.

電機子磁心/2a、/2b、・・・の突出部/、ia−
/・/2b−/、・・・の先端は、軟鋼円環7の下面に
貼着固定されている。
Protrusions of armature core /2a, /2b,... /, ia-
The tips of /.../2b-/,... are adhered and fixed to the lower surface of the mild steel ring 7.

円環7(同一記号で第2図(a)に示されている。)の
上側面は僅かな空隙を介して回転子2の内側と対向して
磁路が閉じられている。
The upper surface of the ring 7 (shown with the same symbol in FIG. 2(a)) faces the inside of the rotor 2 with a slight gap in between, and the magnetic path is closed.

次に、電機子磁心/:laに捲着された電機子コイル5
aを例として、第9図(a)につき詳細を説明する0 第1図(a)は、第2図(a)の電機子磁心/2aと電
機子コイル5aの近傍のみを拡大して示したものである
。第3図(b)を矢印B方向よりみた側面図ともなって
いる。
Next, the armature coil 5 wound around the armature core /:la
9(a) as an example. FIG. 1(a) shows only the vicinity of the armature core/2a and armature coil 5a in FIG. 2(a) in an enlarged manner. It is something that It is also a side view of FIG. 3(b) seen from the direction of arrow B.

第グ図(a)において、記号2は回転子2の1部である
。記号ga、g’bは固定子gの上面と下面を示してい
る。
In Fig. 2(a), symbol 2 is a part of the rotor 2. Symbols ga and g'b indicate the upper and lower surfaces of the stator g.

点線4(Cはマグネット回転子ダのN極回転面を示して
いる。
Dotted line 4 (C) indicates the N-pole rotation surface of the magnet rotor.

電機子磁心/、2aの突出部/、2a−/の先端部2a
2は軟鋼円環りに貼着されている。
Protruding portion of armature core/, 2a/, tip portion 2a of 2a-/
2 is attached to a mild steel ring.

円環7は僅かな空隙を介して回転子2に対向している。The ring 7 faces the rotor 2 with a slight gap therebetween.

他の電機子も同じ構成で、電機子磁心/2b、/2c、
/、2dの突出部の先端は、円環7に貼着固定され、円
環7の上側面は僅かな空隙を介して回転子λの内側と対
向して磁路が閉じられている。
The other armatures have the same configuration, armature cores /2b, /2c,
The tips of the protrusions 2d and 2d are adhered and fixed to an annular ring 7, and the upper surface of the annular ring 7 faces the inside of the rotor λ with a slight gap therebetween, thereby closing the magnetic path.

上述した電機子磁心の突出部が、第2図(a)において
、点線で同じ記号で示されている。
The above-mentioned protrusions of the armature core are shown in dotted lines with the same symbols in FIG. 2(a).

上述した構成より理解されるように、マグネット回転子
ダのN極の磁束は各電機子コイルの上面コイル部を貫挿
し、電機子磁心/、2a 、 /、2b 、・・・とそ
の突出部/;2a−/ 、/、ib−/ 、・・・と円
環りと回転子2を通り、S極面で磁路が閉じられる。
As can be understood from the above configuration, the magnetic flux of the N pole of the magnet rotor penetrates the upper surface coil part of each armature coil, and the armature magnetic core /, 2a, /, 2b, ... and its protruding parts. /; 2a-/ , /, ib-/ , . . . The magnetic path passes through the circular ring and the rotor 2, and the magnetic path is closed at the S pole surface.

第3図(b)の点線矢印、2部%aは上述した磁路の7
部を示すものである。
The dotted line arrow in Fig. 3(b), 2nd part %a is 7 of the magnetic path mentioned above.
This indicates the part.

各電機子コイルに直流電源より所定の方向の通電を行な
うと、フレミングの法則によるローレンツ力の駆動力が
発生して、マグネット回転子4は/方向の駆動力が得ら
れる直流電動機となる。
When each armature coil is energized in a predetermined direction from a DC power source, a driving force of Lorentz force according to Fleming's law is generated, and the magnet rotor 4 becomes a DC motor that can obtain a driving force in the / direction.

又マグネット回転子弘を回転軸lにより駆動源により回
転すると発電機となる。
Further, when the magnet rotor Hiroshi is rotated by a drive source around the rotating shaft l, it becomes a generator.

発電機の場合には、各電機子コイルは直列に接続するこ
とがよい。電機子の数は実施例ではり個であるが、必要
に応じて増減することができる。
In the case of a generator, each armature coil may be connected in series. Although the number of armatures is one in the embodiment, it can be increased or decreased as necessary.

駆動トルク発生の原理は、周知のボイスコイルモータに
相似した出力の直流電動機が得られる特徴かある。マグ
ネット回転子qを駆動源により/方向に駆動すると、各
電機子コイルには、誘起電圧が発生するので、直列接続
をして、誘起電圧を加算して導出すると発電機となる。
The principle of drive torque generation is characterized by the ability to obtain a DC motor with an output similar to that of a well-known voice coil motor. When the magnet rotor q is driven in the direction by the drive source, an induced voltage is generated in each armature coil. Therefore, if the armature coils are connected in series and the induced voltages are added and derived, a generator is obtained.

小出力の場合にはタコジェネレータとして利用できる。For small output, it can be used as a tacho generator.

効果は電動機として使用した場合と同様である。The effect is the same as when used as an electric motor.

出力電圧にリプル分がないので、有効な手段となる。This is an effective method because there is no ripple in the output voltage.

電機子磁心が磁気的に飽和すると、洩れ磁束が増加し、
これが反トルクを発生するので、これを防止する為に電
機子磁心の断面積を十分に太き(する必要がある。
When the armature core becomes magnetically saturated, leakage flux increases,
This generates counter torque, so in order to prevent this, the cross-sectional area of the armature core must be made sufficiently thick.

第2図(b)の実施例は、上述した実施例の電機子磁心
の突出部を変形して構成したもので、第2図(b)は右
半分のみが示されている。左半分も同じ構成となってい
る。
The embodiment shown in FIG. 2(b) is constructed by modifying the protrusion of the armature core of the above-described embodiment, and FIG. 2(b) only shows the right half. The left half has the same configuration.

第2図(a)の電機子磁心/2cの突出部/、2cm/
は除去され、右側より突出折曲部/2cmjが突出され
、僅かな空隙を介して回転子2の外側回転面と対向して
磁路が閉じられている。
Armature core in Fig. 2(a)/protrusion of 2c/, 2cm/
is removed, and a protruding bent portion /2 cmj is protruded from the right side, and the magnetic path is closed by facing the outer rotating surface of the rotor 2 through a slight gap.

作用効果は前実施と同様である。The effect is the same as the previous implementation.

この場合には、回転子2に鉄損が発生するので、鉄損を
除去する為には、突出部/Ωc−3の内側に軟鋼製の円
筒を貼着し、その内側を回転子2の外側回転面に対向せ
しめる必要がある。他の電機子磁心も全(同じ構成とな
っている。
In this case, iron loss occurs in the rotor 2, so in order to remove the iron loss, a mild steel cylinder is pasted on the inside of the protrusion /Ωc-3, and the inside of the cylinder is attached to the rotor 2. It is necessary to face the outer rotating surface. All other armature cores have the same configuration.

第2図(C)は、本発明装置の他の実施例である。FIG. 2(C) shows another embodiment of the device of the present invention.

第2図(C)において、カップ型の外筐/りは軟鋼で作
られ、下側の外筐となる固定子//(打点部)は、プラ
スチック成形により作られた円板状のものである・外筐
/lI、固定子//の中央部に設けたボール軸受3a、
3bにより回転軸/が回動自在に支持されている。
In Fig. 2 (C), the cup-shaped outer casing is made of mild steel, and the stator, which forms the lower outer casing (the dot part), is a disc-shaped one made by plastic molding. There is a ball bearing 3a provided in the center of the outer casing/lI, stator//,
A rotating shaft/ is rotatably supported by 3b.

外筐/4’、固定子//の外周は、点線//a、//b
の点でビスにより締着されている。
Outer casing /4', stator // outer periphery is dotted line //a, //b
It is fastened with screws at this point.

回転軸/には、リング状の支持体9か固定され、リング
9の外周には円環状のマグネット回転子lOの内周部が
固着されている。
A ring-shaped support 9 is fixed to the rotating shaft /, and the inner circumference of an annular magnet rotor 10 is fixed to the outer circumference of the ring 9.

支持体9は非磁性体で作られる。The support 9 is made of non-magnetic material.

マグネット回転子100回転面の表裏は図示の極性のN
、S極に磁化される。
The front and back sides of the magnet rotor 100 rotation surface have the polarity N shown in the diagram.
, is magnetized to the south pole.

プラスチック成型により作られた円板状の固定子//(
打点部)には電機子磁心/、!i’a、15c及びそレ
ソれに捲着された電機子コイル/Aa、/Acが埋設固
定されている。
Disc-shaped stator made by plastic molding //(
Dot part) has an armature magnetic core/,! Armature coils /Aa and /Ac wound around i'a, 15c and the soles are embedded and fixed.

矢印り方向よりみた固定子//が第3図(C)に示され
ているのでその詳細を説明する。
The stator // seen from the direction of the arrow is shown in FIG. 3(C), and its details will be explained below.

第3図(C)において、固定子//には、電機子磁心1
5a 、/、ltb、・・・9個が、捲着された電機子
コイル/6a 、/Ab+・・とともに互いに離間して
等しいピッチで埋設固定される。
In FIG. 3(C), the stator // has an armature magnetic core 1
5a, /, ltb, . . . nine armature coils /6a, /Ab+, . . . are embedded and fixed at equal pitches apart from each other.

第7図(b)は、電機子磁心15a、電機子コイル/乙
a、突出部/!ra−/、15a−2のみを示したもの
である。
FIG. 7(b) shows the armature core 15a, armature coil/Ot a, protrusion/! Only ra-/, 15a-2 is shown.

第3図(c)の空孔//a、//b、・・・は、吋串ヰ
妄中外筐/I1.固定子//の外周部を螺着する為のビ
ス孔である。
The holes //a, //b, . . . in FIG. This is a screw hole for screwing the outer periphery of the stator //.

電機子磁心15a、15b、・・・は方形の磁性体平板
で、軟鋼若しくは磁性体粉末の焼結体で構成され、それ
ぞれには突出部/ja−/ 、15b−/ 、・・・カ
設げられている。
The armature magnetic cores 15a, 15b, . . . are rectangular magnetic flat plates made of a sintered body of mild steel or magnetic powder, and each is provided with protrusions /ja-/, 15b-/, . I'm getting lost.

突出部/、ta−l、/、tb−/ 、”・の先端部1
5a2、/5b−2,・・・は、固定子l/の外周部ま
で延長され、それ等の上面は、固定子//の上面に露出
され、外筐/lIと固定子//を外周部で螺着したとき
に、電機子磁心と外筐/llの磁路が閉じられるように
構成されている。
Tip part 1 of the protrusion /, ta-l, /, tb-/, “・
5a2, /5b-2, ... are extended to the outer periphery of stator l/, their upper surfaces are exposed on the upper surface of stator //, and outer casing /lI and stator // are extended to the outer periphery. When screwed together, the magnetic path between the armature core and the outer casing is closed.

従って、マグネット回転子10のN極回転面のN極の磁
束は、電機子コイル/4a、#+b、・・の上面のコイ
ル部を貫挿し、電機子磁心15a、15b、・・・と、
突出部15a−/ 、15b−/ 、・・・と突出部の
先端部15a−,2,15b−2,・・・と外筺/ケを
通って磁路がS極回転面で閉じられる。
Therefore, the N-pole magnetic flux of the N-pole rotating surface of the magnet rotor 10 penetrates the coil portions on the upper surface of the armature coils /4a, #+b, . . . and the armature magnetic cores 15a, 15b, .
A magnetic path is closed at the S-pole rotation surface through the protrusions 15a-/, 15b-/, . . . , the tips 15a-, 2, 15b-2, .

第3図(C)の点線面a、2qcは上述した磁路の1部
を示しているものである。
Dotted line planes a and 2qc in FIG. 3(C) show a part of the above-mentioned magnetic path.

第2図(C)のマグネット回転子lOのS極回転配N極
回転面は、それぞれ僅かな空隙を介して外筐/クツ内面
と電機子コイル/乙a、/乙す、・・・の上面ノコイル
部と対向している。
The S-pole rotating surface and the N-pole rotating surface of the magnet rotor lO in Fig. 2 (C) connect the outer casing/shoe inner surface and the armature coils/otsu a,/otsu, . . . through a small gap, respectively. It faces the upper coil part.

電機子コイル/Aa、/Ab、・・・の巻線の方向は、
径方向になっている。
The direction of the windings of the armature coils /Aa, /Ab,...
It is radial.

以上の構成より理解されるように、各電機子コイルに直
流電源より所定の方向の通電をすると、フレミングの法
則によるローレンツ力が発生して、マグネット回転子l
Oには/方向のトルクが得られて負荷7aを駆動する直
流電動機となる。
As can be understood from the above configuration, when each armature coil is energized in a predetermined direction from a DC power source, Lorentz force due to Fleming's law is generated, and the magnet rotor l
A torque in the / direction is obtained at O, and it becomes a DC motor that drives the load 7a.

又駆動源により回転軸lを回転すると、各電機子コイル
に誘起電圧が発生するので、これ等を加算して導出する
と発電機となる。その他の作用効果は前実施例と同様で
ある。
Furthermore, when the rotating shaft l is rotated by the drive source, induced voltages are generated in each armature coil, and when these voltages are added and derived, a generator is obtained. Other effects are the same as in the previous embodiment.

第9図(C)は、第3図(c)の実施例の7部を変更し
たものである。
FIG. 9(C) shows a modification of part 7 of the embodiment shown in FIG. 3(c).

第9図(c)は、第3図(C)の電機子磁心15a、電
機子コイル/4aの近傍のみを矢印B方向よりみた図で
ある。他の電機子も同じ構成となっている。
FIG. 9(c) is a view of only the vicinity of the armature magnetic core 15a and armature coil/4a in FIG. 3(C) as seen from the direction of arrow B. The other armatures have the same configuration.

第弘図(c)において、点線10cは、マグネット回転
子IOのN極回転面を示している。
In Fig. 1(c), a dotted line 10c indicates the N-pole rotation surface of the magnet rotor IO.

電機子磁心/!;aには、コ型の軟鋼ヨーク/Aa/の
両脚部が固着されている。
Armature core/! Both legs of a U-shaped mild steel yoke /Aa/ are fixed to ;a.

電機子コイル/6aによる磁束は点線23となり、マグ
ネット回転子のN極による磁束は、点線23a。
The magnetic flux due to the armature coil /6a is indicated by the dotted line 23, and the magnetic flux due to the N pole of the magnet rotor is indicated by the dotted line 23a.

231)となる。231).

磁性体ヨーク/4a−/の左右の脚部を通る磁束に差が
生ずる。即ち左脚部では、磁束コ3と23aの差となり
、右脚部では、両者の和となる。
A difference occurs in the magnetic flux passing through the left and right legs of the magnetic yoke /4a-/. That is, in the left leg, it is the difference between the magnetic fluxes 3 and 23a, and in the right leg, it is the sum of the two.

従って、マグネット回転子2は矢印E方向の力を受けて
回転する。
Therefore, the magnet rotor 2 receives a force in the direction of arrow E and rotates.

電機子コイル/Aaによる磁束の磁路は、磁性体により
閉じられているので磁束量が増大して、大きい駆動力の
ある電動機を得るととができる作用効果がある。
Since the magnetic path of the magnetic flux caused by the armature coil/Aa is closed by the magnetic material, the amount of magnetic flux is increased and an electric motor with a large driving force can be obtained.

次に本発明装置を発電機若しくは電動機として構成した
場合の特徴を次に説明する。
Next, the features when the device of the present invention is configured as a generator or an electric motor will be described below.

電機子コイルには、常に1方向に一定の電流が流れてい
るので、蓄積されている磁気エネルギの変化がない。従
って、電動機の場合にはトルクリプルのない出力トルク
が得られ、−発電機の場合には、電圧リプルを含まない
回動速度に比例する電圧出力か得られる特徴がある。又
速度変動のある場合には、応答性の早い電圧出力が得ら
れる特徴があるので、タコジェネレータとして有効な技
術を供与できる。
Since a constant current always flows in one direction through the armature coil, there is no change in the stored magnetic energy. Therefore, in the case of an electric motor, an output torque without torque ripple can be obtained, and in the case of a generator, a voltage output proportional to the rotation speed without voltage ripple can be obtained. Furthermore, when there is a speed fluctuation, a voltage output with quick response can be obtained, so it can provide an effective technology as a tacho generator.

ブラシレスの構成となり、電機子コイルの通電制御の為
の電子回路が不要となるので小型廉価で耐熱性のある発
電機若しくは電動機が得られる。
Since it has a brushless configuration and does not require an electronic circuit for controlling energization of the armature coil, a small, inexpensive, and heat-resistant generator or motor can be obtained.

電機子コイルの通電の切換の為の整流装置が不要となる
特徴がある。
It has the feature that a rectifier for switching the energization of the armature coil is not required.

電機子コイルの磁気エネルギの蓄積と放出がないので、
高速度でも反トルクの発生がな(、効率の良好な高速電
動機が得られる。又鉄損がないので効率が良好となる。
Since there is no storage and release of magnetic energy in the armature coil,
Even at high speeds, there is no generation of counter torque (a high-speed electric motor with good efficiency can be obtained. Also, since there is no iron loss, the efficiency is good).

電機子電流が変化なく、又その方向も変らないので、電
磁的なノイズと機械振動の発生が除去される特徴がある
Since the armature current does not change and its direction does not change, it is characterized by eliminating electromagnetic noise and mechanical vibration.

電動機の場合に、複数個ある電機子コイルの1個を発電
コイルとして使用し、他をトルク発生のコイルとするこ
とにより、発電コイルの出力により電機子コイルの通電
制御を行なうことができるので、定速制御を行なうこと
ができる。発電コイルの出力は時間お(れがないので、
正確で応答性のある定速制御が得られる特徴がある。
In the case of an electric motor, by using one of the multiple armature coils as a power generation coil and the others as torque generation coils, the energization of the armature coil can be controlled by the output of the power generation coil. Constant speed control can be performed. Since the output of the generator coil does not lag over time,
It has the characteristic of providing accurate and responsive constant speed control.

〔効果〕〔effect〕

第1の効果 トルクリプルのない平坦なトルク特性のある電動機もし
くはりプル電圧のない発電機が得られる。
First effect: An electric motor with flat torque characteristics without torque ripple or a generator without ripple voltage can be obtained.

第2の効果 整流装置が不要となり、ブラシレスとなり、又電機子電
流制御の為の通電制御回路が除去される。
The second effect rectifier is not required, the structure is brushless, and the energization control circuit for armature current control is eliminated.

第3の効果 反トルクの発生がないので、高速度電動機を得ることが
できる。
Third effect: Since no reaction torque is generated, a high-speed electric motor can be obtained.

第ダの効果 鉄損がな(、反トルクの発生もないので効率の良好な電
動機若しくは発電機を得ることができる。
The second effect is that there is no iron loss (no counter torque is generated), so a highly efficient electric motor or generator can be obtained.

第5の効果 電機子コイルの通電量は変化なく、又通電方向も変らな
いので、電磁ノイズと機械振動が著しく小さ(なる。
Fifth Effect: Since the amount of current flowing through the armature coil does not change and the direction of current flowing does not change either, electromagnetic noise and mechanical vibration are significantly reduced.

第6の効果 相の切換がないので、鉄損がない。従って、磁心として
軟鋼材若しくは、軟鋼粉、珪素鋼粉の焼結したものを使
用することができる。従って構成が容易となる。
Since there is no switching of the sixth effect phase, there is no iron loss. Therefore, a soft steel material, or a sintered product of mild steel powder or silicon steel powder can be used as the magnetic core. Therefore, the configuration becomes easy.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明装置の外観の側面図、第2図は、本発
明装置の構成の説明図、第3図(a)はマグネット回転
子の平面図、第3図(b)(C)は、本発明装置の電機
子を含む固定子の平面図、第9図(a)は、第3図(b
)を矢印B方向よりみた説明図、第9図(b)。 は第3図(C)の電機子磁心と電機子コイルの平面図、
第4図(C)は、第3図(C)を矢印B方向よりみた説
明図をそれぞれ示す。 /・・・回転軸、/り・・・外筐、 3a、Jb・・・
軸受、2・・・軟鋼回転子、 g、/ハ・・非磁性体固
定子、3・・・円筒、  + 、 10・・・マグネッ
ト回転子、5 a + 5 b 1 ”’ + ’乙a
、/Ab・・・電機子コイル。 ?a−・・負荷、 /、2a 、 /ub 、 −、/
3a、 /j’b 。 ・・・電機子磁心、 /2a−/、/、2a−,2,/
、2b−/。 /2b +2.−、/ja−/、15a−,2,15b
−/。 1sb−λ・・・突出部、  7・・・軟鋼円環、 9
・・・支持体、 ga、 gb、・・、 //a 、 
//b 、・・・空孔、ダC・・・マグネット回転字弘
のN極回転面、 2323a、23b、 、2/la 
、ユ4!c・・・磁束の磁路の曲線。 +23 2 副(C> i″ 15d−/’ //
FIG. 1 is a side view of the external appearance of the device of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram of the configuration of the device of the present invention, FIG. 3(a) is a plan view of the magnet rotor, and FIG. 3(b) (C ) is a plan view of the stator including the armature of the device of the present invention, and FIG.
) as seen from the direction of arrow B, FIG. 9(b). is a plan view of the armature core and armature coil in Figure 3(C),
FIG. 4(C) shows an explanatory diagram of FIG. 3(C) viewed from the direction of arrow B. /...rotating shaft, /ri...outer casing, 3a, Jb...
Bearing, 2... Mild steel rotor, g, /c... Non-magnetic stator, 3... Cylinder, +, 10... Magnet rotor, 5 a + 5 b 1 ''' + 'Ota
, /Ab...armature coil. ? a-...Load, /, 2a, /ub, -, /
3a, /j'b. ... Armature core, /2a-/, /, 2a-, 2, /
, 2b-/. /2b +2. -, /ja-/, 15a-, 2, 15b
-/. 1sb-λ... Protrusion, 7... Mild steel ring, 9
...Support, ga, gb,..., //a,
//b, ... air hole, daC... magnet rotating surface of N-pole rotation, 2323a, 23b, , 2/la
, Yu4! c...Curve of magnetic path of magnetic flux. +23 2 sub(C>i''15d-/' //

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)両側の回転面がそれぞれN、S極に1様に磁化さ
れた円板状のマグネット回転子と、該マグネット回転子
の1つの極の側面に貼着された磁路となる磁性体回転子
と、マグネット回転子の中心部に固定された回転軸と、
平板状の非磁性体により作られた固定子の中央部に設け
た軸受により前記した回転軸を回動自在に支持するとと
もに、マグネット回転子の磁路開放端面を空隙を介して
固定子の側面に対向せしめる手段と、平板状で方形の磁
性体で作られた電機子磁心に電機子コイルを捲着した複
数個の電機子と、電機子コイルの巻線方向が径方向とな
るように、又電機子コイルの平板状の側面のコイル部が
マグネット回転子の対向磁極面と僅かな空隙を介して対
向するように、固定子に複数個の電機子を互いに離間し
て等しいピッチで埋設固定する手段と、各電機子磁心の
突出部を磁性体回転子の1部に僅かな空隙を介して対向
せしめて磁路を閉じる手段と、マグネット回転子の回転
により、各電機子コイルに誘起した発電電圧を導出する
発電機若しくは各電機子コイルに通電したときに、マグ
ネット回転子に1方向の出力トルクを発生する直流電動
機のいづれかとして構成されたことを特徴とする電磁回
転機。
(1) A disk-shaped magnetic rotor whose rotating surfaces on both sides are uniformly magnetized to N and S poles, respectively, and a magnetic body that forms a magnetic path attached to the side surface of one pole of the magnetic rotor. A rotor, a rotating shaft fixed to the center of the magnetic rotor,
A bearing provided at the center of the stator made of a flat plate-shaped non-magnetic material rotatably supports the aforementioned rotating shaft, and the magnetic path open end face of the magnet rotor is connected to the side surface of the stator through a gap. a plurality of armatures in which armature coils are wound around armature cores made of a flat, rectangular magnetic material, and a winding direction of the armature coils is in the radial direction; In addition, a plurality of armatures are buried and fixed in the stator at equal pitches, spaced apart from each other, so that the coil portion of the flat side surface of the armature coil faces the opposing magnetic pole surface of the magnet rotor with a slight air gap. means for closing the magnetic path by causing the protrusion of each armature core to face a portion of the magnetic rotor with a slight air gap; An electromagnetic rotating machine characterized in that it is configured as either a generator that derives a generated voltage or a DC motor that generates an output torque in one direction in a magnet rotor when electricity is applied to each armature coil.
(2)両側の回転面がそれぞれN、S極に1様に磁化さ
れた円板状のマグネット回転子と、マグネット回転子の
中心部に固定された回転軸と、それぞれ円板状の磁性体
、非磁性体で作られ、外周部が固着された外筐と固定子
の中央部に設けた軸受により前記した回転軸を回動自在
に支持するとともに、マグネット回転子の回転面をそれ
ぞれ外筐内側面及び固定子と僅かな空隙を介して対向せ
しめる手段と、平板状で方形の磁性体で作られた電機子
磁心に電機子コイルを捲着した複数個の電機子と、電機
子コイルの巻線方向が径方向となるように、又電機子コ
イルの平板状の側面のコイル部がマグネット回転子の対
向磁極面と僅かな空隙を介して対向するように、固定子
に複数個の電機子を互いに離間して等しいピッチで埋設
固定する手段と、各電機子磁心の突出部を外筐の外周部
に密着固定して磁路を閉じる手段と、マグネット回転子
の回転により、各電機子コイルに誘起した発電電圧を導
出する発電機若しくは各電機子コイルに通電したときに
、マグネット回転子に1方向の出力トルクを発生する直
流電動機のいづれかとして構成されたことを特徴とする
電磁回転機。
(2) A disc-shaped magnetic rotor whose rotating surfaces on both sides are uniformly magnetized to N and S poles, a rotating shaft fixed to the center of the magnet rotor, and a disc-shaped magnetic body, respectively. The rotating shaft is rotatably supported by an outer casing made of a non-magnetic material, the outer periphery of which is fixed, and a bearing provided at the center of the stator. a plurality of armatures each having armature coils wound around an armature core made of a flat rectangular magnetic material; A plurality of electrical machines are installed on the stator so that the winding direction is radial, and the coil part on the flat side surface of the armature coil faces the opposing magnetic pole surface of the magnet rotor with a slight gap. A means for embedding and fixing the magnets at equal pitches apart from each other, a means for closely fixing the protruding part of each armature magnetic core to the outer periphery of the outer casing to close the magnetic path, and rotation of the magnet rotor. An electromagnetic rotating machine characterized in that it is configured as either a generator that derives a generated voltage induced in a coil, or a DC motor that generates an output torque in one direction in a magnet rotor when electricity is applied to each armature coil. .
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014204644A (en) * 2013-04-10 2014-10-27 本田技研工業株式会社 Generator of monopole configuration

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014204644A (en) * 2013-04-10 2014-10-27 本田技研工業株式会社 Generator of monopole configuration

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