JPH05219701A - Variable reluctance motor with two salient-pole type rotor - Google Patents

Variable reluctance motor with two salient-pole type rotor

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JPH05219701A
JPH05219701A JP2280792A JP2280792A JPH05219701A JP H05219701 A JPH05219701 A JP H05219701A JP 2280792 A JP2280792 A JP 2280792A JP 2280792 A JP2280792 A JP 2280792A JP H05219701 A JPH05219701 A JP H05219701A
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rotor
stator
teeth
core
rotor core
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Hideaki Oku
秀明 奥
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Fanuc Corp
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Abstract

PURPOSE:To reduce iron losses such as a hysteresis loss, by further decreasing the minimum number of rotor teeth which can be provided on a rotor core. CONSTITUTION:This variable reluctance motor is provided with a nearly cylindrical stator core 12, three-phase excitation windings 14 wound around respective six stator teeth 20 of the stator core 12 with currents applied in a predetermined order, and a rotor core 16 rotated in the stator 12 by the sequential excitations of the excitation windings 14. The rotor core 16 is formed by laminating thin plates made of such a ferromagnetic material as silicon steel lamination. Each thin plate is provided with a pair of rotor teeth 24 in the axially symmetric positions of the outer periphery of the rotor core, protruding outside in the radial direction of the rotor core. The rotor core 16 is formed by laminating the respective adjacent thin plates while so rotating them mutually in a fixed drection by a certain angle that the respective two thin plates 22, which are provided at both ends of the rotor core in its axial direction, are given while rotating them mutually around the rotational center 0 of rotor core by the angle corresponding to a tooth width W of the rotor tooth 24.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は可変リラクタンス型モー
タに関し、特に、ロータ側に設けられる突極の個数を減
らして鉄損を低減するための改良ロータ構造を有した可
変リラクタンス型モータに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a variable reluctance motor, and more particularly to a variable reluctance motor having an improved rotor structure for reducing iron loss by reducing the number of salient poles provided on the rotor side.

【0002】[0002]

【従来の技術】ステップモータの一種として知られる可
変リラクタンス型モータは、サーボモータやダイレクト
ドライブモータとして広範に使用されている。従来の一
般的な可変リラクタンス型モータの一例を、図5に示
す。この可変リラクタンス型モータは、ステータコア1
の内周部に6個の突歯2(以下、ステータ歯2という)
を有し、各ステータ歯2に励磁巻線3が巻設される。ス
テータコア1の内側に回転可能に配置されるロータコア
4は、各ステータ歯2に所定の空隙部を介して対向する
4個の突歯5(以下、ロータ歯5という)を有する。ス
テータコア1及びロータコア4は、いずれも珪素鋼板等
の強磁性材を打ち抜き積層して形成される(ロータコア
4の積層形状を(b)に示す)。励磁巻線3には、I,
II,III の異なる3相の電流が所定順序で通電され、そ
れによりステータ歯2が順次に励磁され、ロータ歯5を
磁気吸引力により順次引き付けることによってロータが
励磁方向の逆方向へ回転する。
2. Description of the Related Art A variable reluctance motor, which is known as a kind of step motor, is widely used as a servo motor or a direct drive motor. An example of a conventional general variable reluctance motor is shown in FIG. This variable reluctance motor has a stator core 1
Six protruding teeth 2 on the inner peripheral part (hereinafter referred to as stator teeth 2)
An excitation winding 3 is wound around each stator tooth 2. The rotor core 4 rotatably arranged inside the stator core 1 has four projecting teeth 5 (hereinafter, referred to as rotor teeth 5) that face each stator tooth 2 through a predetermined gap. Each of the stator core 1 and the rotor core 4 is formed by punching and laminating a ferromagnetic material such as a silicon steel plate (the laminated shape of the rotor core 4 is shown in (b)). The excitation winding 3 has I,
Currents of three different phases II and III are applied in a predetermined order, whereby the stator teeth 2 are sequentially excited, and the rotor teeth 5 are sequentially attracted by a magnetic attraction force, so that the rotor rotates in the direction opposite to the excitation direction.

【0003】このように、従来の可変リラクタンス型モ
ータにおいて、ステータコアのステータ歯は、励磁電流
の相数の偶数倍の個数を有し、ロータの回転中心に関し
て対称な位置に配置される。また、ステータコアのステ
ータ歯の個数を少なくすることは、出力増加に寄与す
る。しかしながら、例えば図5のようにステータコアに
励磁電流の相数の2倍のステータ歯を設けた場合、励磁
時にステータ歯とロータ歯との間に形成される磁路は、
相数の4倍のステータ歯を設けた場合よりも必然的に長
尺になる。それにより、磁束の交替による渦電流の発生
領域が拡大され、渦電流損の増大によりモータの効率が
悪化することが考えられる。
As described above, in the conventional variable reluctance motor, the stator teeth of the stator core have an even number of the number of phases of the exciting current and are arranged at symmetrical positions with respect to the center of rotation of the rotor. Moreover, reducing the number of stator teeth of the stator core contributes to an increase in output. However, for example, when the stator core is provided with stator teeth having twice the number of phases of the exciting current as shown in FIG. 5, the magnetic path formed between the stator tooth and the rotor tooth during excitation is
It is inevitably longer than the case where four times as many stator teeth as the number of phases are provided. As a result, the generation area of eddy current due to the change of magnetic flux is expanded, and it is considered that the efficiency of the motor is deteriorated due to the increase of eddy current loss.

【0004】このとき、ロータコアの所定回転数に要す
る励磁電流の周波数を減少させることにより、ヒステリ
シス損を低減するとともに上記渦電流損を低減可能であ
ることは知られている。ここで、1パルスの励磁電流に
対してロータが回転する角度、すなわちステップ角は、
ロータコアの歯数に反比例するため、ロータコアの歯数
を減らすとステップ角は増加し、ロータ1回転に要する
励磁電流のパルス周波数は減少する。したがって、ロー
タコアのロータ歯数を減らして同一回転数に要する励磁
電流の周波数を減少させることにより、上記の渦電流損
等の損失を低減することができる。
At this time, it is known that it is possible to reduce the hysteresis loss and the eddy current loss by reducing the frequency of the exciting current required for a predetermined rotation speed of the rotor core. Here, the angle at which the rotor rotates with respect to the exciting current of one pulse, that is, the step angle is
Since the number of teeth of the rotor core is inversely proportional to the number of teeth of the rotor core, the step angle increases and the pulse frequency of the exciting current required for one rotation of the rotor decreases. Therefore, by reducing the number of rotor teeth of the rotor core to reduce the frequency of the exciting current required for the same rotation speed, it is possible to reduce the loss such as the eddy current loss.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ステータ歯とロータ歯
との間の磁路を閉ループに形成するためには偶数個のロ
ータ歯が必要であり、故に理論上のロータ歯の最小数は
2個である。したがって、上記損失を低減するためにロ
ータ歯を最小数の2個とすることが考えられる。この場
合、ロータを回転させるためには少なくとも3相の励磁
電流が必要となり、このときのステータ歯を相数の2倍
の6個とする。この構造では、ロータ歯の歯幅をステー
タ歯よりも大きくし、励磁相のステータ歯に1つのロー
タ歯が吸引されたときにこのロータ歯の側端が隣接する
次の励磁相のステータ歯の近傍に配置される構造とした
場合に、理論上は励磁相の切り換えによりロータが回転
可能となる。しかしながら、実際上このような構造で
は、励磁時にロータを固定位置に保持することが不可能
となり、サーボモータとしては使用できない。ロータ歯
とステータ歯との双方の歯幅を等しくすると、この問題
は回避されるものの、ロータ歯と次の励磁相のステータ
歯との間隔が広くなるため、励磁切換時の磁気吸引力が
ロータに及ぼすトルク、すなわち磁気吸引力の接線方向
分力は極めて小さくなり、自起動できない場合が生じ
る。このような理由から、従来の3相の可変リラクタン
ス型モータでは、ロータコアのロータ歯の個数は4個が
最小であった。また、同じ理由から、3相以上の可変リ
ラクタンス型モータに対し、ロータコアのロータ歯の設
置可能最少数は4個以上となっていた。
An even number of rotor teeth is required to form a closed loop of the magnetic path between the stator teeth and the rotor teeth, so the theoretical minimum number of rotor teeth is two. Is. Therefore, it is conceivable to use the minimum number of two rotor teeth in order to reduce the loss. In this case, at least three-phase exciting currents are required to rotate the rotor, and the number of stator teeth at this time is six, which is twice the number of phases. In this structure, the width of the rotor tooth is made larger than that of the stator tooth, and when one rotor tooth is attracted to the stator tooth of the excitation phase, the side edge of this rotor tooth is adjacent to the stator tooth of the next excitation phase. When the structure is arranged in the vicinity, the rotor can theoretically rotate by switching the excitation phase. However, in practice, such a structure makes it impossible to hold the rotor at a fixed position during excitation, and cannot be used as a servomotor. This problem can be avoided if the widths of both the rotor teeth and the stator teeth are made equal, but the gap between the rotor teeth and the stator teeth of the next excitation phase becomes wide, so that the magnetic attraction force during excitation switching is The torque exerted on, that is, the tangential component force of the magnetic attraction force becomes extremely small, and there is a case where it cannot be self-started. For these reasons, in the conventional three-phase variable reluctance motor, the number of rotor teeth of the rotor core is four. Further, for the same reason, the minimum number of rotor teeth of the rotor core that can be installed is four or more for the variable reluctance motor having three or more phases.

【0006】本発明は、このような課題を解決するため
に鋭意、工夫改善を施したものであり、その目的は、ロ
ータのロータコアに形成するロータ歯の設置可能最少数
をさらに減少させ、ヒステリシス損等の鉄損を低減し、
効率の改善が可能な可変リラクタンス型モータを提供す
ることにある。
The present invention has been eagerly devised and devised to solve such a problem, and its purpose is to further reduce the minimum installable number of rotor teeth formed in the rotor core of the rotor and to reduce the hysteresis. Reduce iron loss such as loss,
It is to provide a variable reluctance motor capable of improving efficiency.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、モータハウジングと、このモータハウジ
ングの内部に固定され、内周に等間隔にかつ半径方向内
方へ突設して複数のステータ歯を有した略円筒状のステ
ータコア、及びこのステータコアの上記各ステータ歯に
巻設され、所定順序で異なる相の電流を通電可能な複数
の励磁巻線を備え、上記ステータコアの上記各ステータ
歯に順次に磁極を形成するステータと、このステータの
上記ステータコア内に回転可能に配置され、外周に等間
隔にかつ半径方向外方へ突設して複数のロータ歯を有
し、このロータ歯が上記ステータコアの上記ステータ歯
に順次に形成される上記磁極に吸引されて回転するロー
タコア、及びこのロータコアに同心に固定され、上記モ
ータハウジングに回転可能に支持される出力軸を備えた
ロータとを具備した可変リラクタンス型モータにおい
て、上記ステータコアは、少なくとも3相の電流を通電
可能な異なる励磁巻線を上記ステータ歯のそれぞれに巻
設するため、相数の2倍の個数を有する少なくとも6個
の上記ステータ歯を備え、上記ロータコアは、外周の軸
対称位置に半径方向外方へ突設した1対の上記ロータ歯
を備える複数の強磁性材料の薄板を積層、接着して形成
され、上記各薄板は、上記1対のロータ歯が、上記ステ
ータコアの上記ステータ歯の内周面の内径寸法よりも小
さな外径寸法を外周面に有し、かつこの外周面における
歯幅を、上記ステータ歯の内周面における歯幅と実質的
に等しく形成され、さらに、上記ロータコアの軸線方向
両端に配置される薄板の各々が、上記ロータ歯の歯幅に
対応する中心角度だけ上記ロータコアの回転中心の周り
で相互に回転して配置されるように、隣接する薄板の各
々が一定方向へ一定角度づつ相互に回転して積層され、
上記各薄板の上記1対のロータ歯の積層により上記ステ
ータ歯に磁気吸引される上記ロータの2つの磁極を形成
したことを特徴とするロータ2突極式可変リラクタンス
型モータを提供する。
In order to achieve the above object, the present invention is directed to a motor housing and a motor housing fixed to the inside of the motor housing. A substantially cylindrical stator core having a plurality of stator teeth, and a plurality of exciting windings wound around the stator teeth of the stator core and capable of passing currents of different phases in a predetermined order are provided. A stator having magnetic poles sequentially formed on the stator teeth, and a rotor tooth rotatably arranged in the stator core of the stator and having a plurality of rotor teeth projecting radially outward at equal intervals on the outer circumference. The teeth are attracted to the magnetic poles that are sequentially formed on the stator teeth of the stator core to rotate, and the rotor core is concentrically fixed to the rotor core and is rotated to the motor housing. In a variable reluctance motor including a rotor having an output shaft that is supported so that, in the stator core, different exciting windings capable of passing currents of at least three phases are wound around each of the stator teeth. A plurality of ferromagnetic materials having at least six stator teeth having twice the number of phases, and the rotor core having a pair of rotor teeth projecting radially outward at axially symmetrical positions on the outer circumference. Is formed by laminating and adhering the thin plates of, the pair of rotor teeth have an outer diameter dimension on the outer peripheral surface that is smaller than the inner diameter dimension of the inner peripheral surface of the stator tooth of the stator core. Further, the tooth width on the outer peripheral surface is formed to be substantially the same as the tooth width on the inner peripheral surface of the stator tooth, and further, each of the thin plates arranged at both axial ends of the rotor core is To be placed in rotation with each other by the central angle corresponding to the tooth width of the motor teeth about a rotational center of the rotor core, it is laminated to rotate in a predetermined angle at a time mutually each adjacent lamina a fixed direction,
A rotor-two salient-pole variable reluctance motor having two rotor magnetic poles magnetically attracted to the stator teeth is formed by laminating the pair of rotor teeth of each thin plate.

【0008】本発明の好適な実施態様によれば、上記ス
テータコアは6個の上記ステータ歯を備え、それらステ
ータ歯のそれぞれに、3相の電流を通電可能な3組の励
磁巻線が、半径方向対称位置のステータ歯に対して同一
相の電流が通電されるように巻設されるロータ2突極式
可変リラクタンス型モータが提供される。このとき、上
記ロータコアを形成する上記複数の薄板を、上記1対の
ロータ歯の外周面における各々の上記歯幅が、中心角4
5°に対応する寸法を有するように形成することもでき
る。
According to a preferred embodiment of the present invention, the stator core includes the six stator teeth, and each of the stator teeth has three sets of exciting windings capable of passing a three-phase current. Provided is a rotor two salient pole type variable reluctance type motor wound so that currents of the same phase are applied to stator teeth at symmetric positions. At this time, each of the plurality of thin plates forming the rotor core has a center angle of 4 with respect to each of the tooth widths on the outer peripheral surfaces of the pair of rotor teeth.
It can also be formed to have dimensions corresponding to 5 °.

【0009】[0009]

【作用】ステータの励磁巻線に所定相の電流を流すと、
ロータのロータ歯は、ステータの励磁相のステータ歯に
磁気吸引され、かつ磁気吸引力の釣り合いにより、ステ
ータ歯の内周面の軸線方向中心線に関して左右対称な位
置に保持される。このとき、ロータ歯の軸線方向両端部
は、励磁相のステータ歯の正対位置からずれて、励磁相
の両隣に配置された非励磁相のステータ歯に近接して位
置する。この状態から励磁巻線への電流を次の相へ切り
換えると、次の相のステータ歯による磁気吸引力は、ま
ず近接したロータ歯の軸線方向一端部に作用してロータ
を回転させ、この回転に伴って、遠隔したロータ歯の軸
線方向他端部に至るまで、連続的にロータ歯に作用す
る。この磁気吸引力により、ロータが所定方向へ所定角
度だけ回転し、次の相のステータ歯に上記の左右対称な
位置で対置するまでの間、ステータ歯とロータ歯との空
隙部における磁束分布の状態は連続的に変化するため、
ロータに対し常に同一方向へのトルクが生じることとな
る。このように、相電流を順次切り換えると、磁気吸引
力によるトルクがロータに確実かつ有効に作用し、相電
流の切換方向と同一方向へロータが回転する。
[Operation] When a current of a predetermined phase is applied to the excitation winding of the stator,
The rotor teeth of the rotor are magnetically attracted to the stator teeth in the excitation phase of the stator, and due to the balance of the magnetic attraction forces, the rotor teeth are held at symmetrical positions with respect to the axial center line of the inner peripheral surface of the stator tooth. At this time, both axial end portions of the rotor teeth are located close to the non-excited phase stator teeth disposed on both sides of the excited phase, deviating from the directly facing positions of the excited phase stator teeth. When the current to the excitation winding is switched from this state to the next phase, the magnetic attraction force from the stator teeth of the next phase first acts on one axial end of the adjacent rotor teeth to rotate the rotor, and this rotation Accordingly, the rotor teeth are continuously acted on until they reach the other end of the remote rotor teeth in the axial direction. Due to this magnetic attraction force, the rotor rotates in a predetermined direction by a predetermined angle, and the magnetic flux distribution in the gap between the stator teeth and the rotor teeth is increased until the rotor teeth are opposed to the stator teeth of the next phase at the above-mentioned symmetrical positions. Because the state changes continuously,
Torque always occurs in the same direction with respect to the rotor. As described above, when the phase currents are sequentially switched, the torque due to the magnetic attraction force reliably and effectively acts on the rotor, and the rotor rotates in the same direction as the phase current switching direction.

【0010】[0010]

【実施例】以下、添付図面を参照して、本発明をその実
施例に基づきさらに詳細に説明する。図1は、本発明の
実施例による可変リラクタンス型モータのステータコア
及びロータコアの端面図、図2は、図1のモータのロー
タコアを形成する積層板部材の正面図、図3は、図1の
モータのロータの平面図、図4は、図1のモータの作動
説明図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in more detail based on its embodiments with reference to the accompanying drawings. 1 is an end view of a stator core and a rotor core of a variable reluctance motor according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a front view of a laminated plate member forming a rotor core of the motor of FIG. 1, and FIG. 3 is a motor of FIG. FIG. 4 is a plan view of the rotor of FIG. 4, and FIG. 4 is an operation explanatory view of the motor of FIG.

【0011】図1を参照すると、本発明の実施例による
可変リラクタンス型モータは、モータハウジング10
と、珪素鋼板等の強磁性材料の積層体からなり、モータ
ハウジング10の内側に固定される略円筒状のステータ
コア12、及びステータコア12に巻設されて所定順序
で通電可能な複数の励磁巻線14から構成されたステー
タと、やはり珪素鋼板等の強磁性材料の積層体からな
り、励磁巻線14の順次励磁によって生じる回転磁界に
よりステータコア12内で回転可能に配置されるロータ
コア16、及びロータコア16に同心に固定され、モー
タハウジング10に回転可能に支持されてモータ出力を
外部に取出す出力軸18から構成されたロータとを備え
る。
Referring to FIG. 1, a variable reluctance motor according to an embodiment of the present invention includes a motor housing 10.
And a substantially cylindrical stator core 12 fixed to the inside of the motor housing 10, and a plurality of exciting windings wound around the stator core 12 and capable of energizing in a predetermined order. A rotor core 16 which is composed of a stator composed of 14 and a laminated body of a ferromagnetic material such as a silicon steel plate and which is rotatably arranged in the stator core 12 by a rotating magnetic field generated by the sequential excitation of the exciting windings 14, and the rotor core 16 A rotor that is concentrically fixed to the motor housing 10 and that is rotatably supported by the motor housing 10 and that includes an output shaft 18 that extracts the motor output to the outside.

【0012】ステータコア12は、その内周面に等間隔
に(すなわち機械角60°毎に1個)かつ半径方向内方
へ突設して6個の突歯20(以下、ステータ歯20とい
う)を備える。励磁巻線14は、軸対称位置の各ステー
タ歯20に対して直列に計3組の巻線が巻設される。各
励磁巻線14には、図示しない駆動回路装置を介して順
次に異なる3相(図にそれぞれI,II,III で示す)の
パルス電流が入力される。それにより各ステータ歯20
が、軸対称に配置されたステータの突極を構成する。
The stator core 12 is provided with six projecting teeth 20 (hereinafter referred to as stator teeth 20) on its inner peripheral surface at equal intervals (that is, one at every 60 ° mechanical angle) and projecting radially inward. Prepare The excitation winding 14 has a total of three windings wound in series with respect to each stator tooth 20 at an axially symmetrical position. Pulse currents of different three phases (indicated by I, II, and III in the drawing) are sequentially input to each excitation winding 14 via a drive circuit device (not shown). As a result, each stator tooth 20
Form the salient poles of the stator that are arranged in axial symmetry.

【0013】ロータコア16は、前述のように珪素鋼板
等の強磁性材料の薄板22を積層して形成される(図2
参照)。各薄板22は、図2に示すように外周の軸対称
位置に(すなわち機械角180°毎に1個)、半径方向
外方へ突出して1対の突歯24(以下、ロータ歯24と
いう)を備える。これら1対のロータ歯24の外周面に
おける歯幅Wは、図の例では中心角45°に相当する寸
法を有する。
The rotor core 16 is formed by laminating thin plates 22 of a ferromagnetic material such as a silicon steel plate as described above (FIG. 2).
reference). As shown in FIG. 2, each thin plate 22 protrudes radially outward at an axially symmetrical position on the outer periphery (that is, at every mechanical angle of 180 °) and has a pair of projecting teeth 24 (hereinafter referred to as rotor teeth 24). Prepare The tooth width W on the outer peripheral surfaces of the pair of rotor teeth 24 has a dimension corresponding to a central angle of 45 ° in the example of the drawing.

【0014】薄板22の積層によるロータコア16の形
成時に、各薄板22は、隣接する薄板22がロータの回
転中心Oに関して一定方向へ一定角度だけ相互に回転し
た状態で積層される。この相互回転角度は、図3に示す
ように、隣接する各薄板22を相互回転することによ
り、ロータコア16の軸線方向両端に配置される各薄板
22が、ロータ歯24の歯幅W(図2)に相当する角度
だけ回転中心Oに関し相互に回転して配置される量であ
ればよい。すなわち、図3の例で21枚の薄板22は、
隣接する各薄板22が相互に中心角2.25°づつ回転
され、各ロータ歯24が回転中心Oに関し規則的に偏角
して配置されている。このように規則的に回転配置され
た各薄板22を、樹脂含浸等の接着工程によって相互接
着することにより、ロータコア16が形成される。
When the rotor core 16 is formed by laminating the thin plates 22, the respective thin plates 22 are laminated in a state in which the adjacent thin plates 22 are rotated with respect to the rotation center O of the rotor in a certain direction and by a certain angle. As shown in FIG. 3, the mutual rotation angle is such that the adjacent thin plates 22 are mutually rotated so that the thin plates 22 arranged at both ends in the axial direction of the rotor core 16 have the tooth width W of the rotor teeth 24 (see FIG. 2). ), As long as they are arranged so as to rotate relative to each other about the center of rotation O. That is, the 21 thin plates 22 in the example of FIG.
The adjacent thin plates 22 are rotated by a central angle of 2.25 ° with respect to each other, and the rotor teeth 24 are regularly deviated with respect to the rotation center O. The rotor core 16 is formed by mutually adhering the thin plates 22 thus regularly arranged in rotation by an adhering process such as resin impregnation.

【0015】さらに、ロータコア16を形成する各薄板
22は、ロータ歯24の外周面と同心の中心穴26(図
2)を有し、この中心穴26に出力軸18が嵌入され
る。出力軸18は、焼嵌め等の手段によりロータコア1
6に固定され、ロータが形成される(図3参照)。この
ようにして、ロータコア16の積層形成された各ロータ
歯24は、ステータコア12のステータ歯20に磁気吸
引されるロータの2つの突極を構成する。
Further, each thin plate 22 forming the rotor core 16 has a central hole 26 (FIG. 2) which is concentric with the outer peripheral surface of the rotor tooth 24, and the output shaft 18 is fitted into the central hole 26. The output shaft 18 is formed on the rotor core 1 by means such as shrink fitting.
6 is fixed, and the rotor is formed (see FIG. 3). In this way, the laminated rotor teeth 24 of the rotor core 16 form two salient poles of the rotor that are magnetically attracted to the stator teeth 20 of the stator core 12.

【0016】ロータコア16のロータ歯24の外周面に
おける歯幅Wは、ステータコア12のステータ歯20の
内周面における歯幅W′と実質的に等しく形成される。
したがって、各ステータ歯20の間には、中心角略15
°に亙って隙間28が形成され、この隙間28を利用し
て各ステータ歯20に励磁巻線14が巻設される。な
お、図1ではステータコア12のステータ歯20の内周
面とロータコア16のロータ歯24の外周面とが接触し
た状態で示されているが、実際はこれらの間に所定の空
隙部が形成されることは言うまでもない。
The tooth width W of the outer peripheral surface of the rotor tooth 24 of the rotor core 16 is formed to be substantially equal to the tooth width W'of the inner peripheral surface of the stator tooth 20 of the stator core 12.
Therefore, the central angle is approximately 15 between the stator teeth 20.
A gap 28 is formed over an angle of .degree., And the exciting winding 14 is wound around each stator tooth 20 by utilizing this gap 28. In FIG. 1, the inner peripheral surface of the stator tooth 20 of the stator core 12 and the outer peripheral surface of the rotor tooth 24 of the rotor core 16 are shown in contact with each other, but in reality, a predetermined gap is formed between them. Needless to say.

【0017】上記のように構成された本発明に係る可変
リラクタンス型モータの作用を、図4を参照して以下に
説明する。なお、図4では、モータハウジング10、回
転軸18、及び非励磁相の励磁巻線14を省略する。図
4(a)は、ステータの励磁巻線14にI相の電流を流
した状態を示す。この状態でロータのロータ歯24は、
ステータのI相のステータ歯20に磁気吸引され、かつ
磁気吸引力の釣り合いにより、ステータ歯20の内周面
の軸線方向中心線に関して左右対称な位置に保持され
る。このとき、ロータ歯24の軸線方向両端近傍の部分
は、両隣の他の相のステータ歯20の側端部位に半径方
向へ重畳して配置される。
The operation of the variable reluctance motor according to the present invention constructed as described above will be described below with reference to FIG. In FIG. 4, the motor housing 10, the rotary shaft 18, and the non-excitation phase excitation winding 14 are omitted. FIG. 4A shows a state in which an I-phase current is passed through the excitation winding 14 of the stator. In this state, the rotor teeth 24 of the rotor are
It is magnetically attracted to the I-phase stator tooth 20 of the stator and is held in a symmetrical position with respect to the axial center line of the inner peripheral surface of the stator tooth 20 due to the balance of the magnetic attraction force. At this time, the portions of the rotor teeth 24 in the vicinity of both ends in the axial direction are arranged so as to be radially overlapped with the side end portions of the stator teeth 20 of the other phases on both sides.

【0018】この状態から励磁巻線14への電流をII相
へ切り換えると、II相のステータ歯20による磁気吸引
力は、まず半径方向へ重畳したロータ歯24の軸線方向
一端部に作用してロータを時計方向へ回転させ、この回
転に伴って、遠隔したロータ歯24の同他端部に至るま
で、連続的にロータ歯24に作用する。この磁気吸引力
により、ロータは図4(a)の状態から図4(b)の状
態へ、時計方向へ機械角60°だけ回転する。この間、
ステータ歯20とロータ歯24との空隙部における磁束
分布の状態は連続的に変化するため、ロータに対し常に
トルクが生じることとなる。
When the current to the exciting winding 14 is switched from this state to the II phase, the magnetic attraction force of the II phase stator tooth 20 first acts on one axial end portion of the rotor tooth 24 that is superimposed in the radial direction. The rotor is rotated clockwise, and with this rotation, the rotor teeth 24 are continuously acted on up to the other end of the remote rotor teeth 24. The magnetic attraction force causes the rotor to rotate clockwise from the state of FIG. 4A to the state of FIG. 4B by a mechanical angle of 60 °. During this time,
Since the state of the magnetic flux distribution in the gap between the stator teeth 20 and the rotor teeth 24 changes continuously, torque is always generated in the rotor.

【0019】次いで、励磁巻線14への電流をIII 相に
切り換えると、同様にロータ歯24がIII 相のステータ
歯20に吸引され、ロータが図4(b)の状態から時計
方向へさらに機械角60°だけ回転する。このように、
相電流をI,II,III の順に切り換えると、磁気吸引力
によるトルクがロータに確実かつ有効に作用し、相電流
の切換方向と同一方向へロータが回転する。したがっ
て、この可変リラクタンス型モータでは、ロータの1回
転に要する相電流のパルス周波数は2Hzであり、図5
の従来の可変リラクタンス型モータの1/2となる。
Next, when the current to the excitation winding 14 is switched to the III phase, the rotor teeth 24 are attracted to the III phase stator teeth 20 in the same manner, and the rotor is further rotated clockwise from the state of FIG. 4B. Rotate by an angle of 60 °. in this way,
When the phase current is switched in the order of I, II, and III, the torque due to the magnetic attraction force acts on the rotor surely and effectively, and the rotor rotates in the same direction as the phase current switching direction. Therefore, in this variable reluctance motor, the pulse frequency of the phase current required for one rotation of the rotor is 2 Hz.
It is half that of the conventional variable reluctance type motor.

【0020】相電流を切り換える際の励磁方式として
は、上記のような従来の1相励磁方式が可能であるが、
トルクをさらに有効に生じさせるために、いわゆる1−
2相励磁方式を採用することが好ましい。すなわち、図
4において、ロータが(a)の状態になる直前の、ロー
タ歯24の上記軸線方向一端部が次のII相のステータ歯
20の側端に半径方向へ重畳し始める瞬間に、I相の電
流を切ることなくII相の電流を流す。次いでロータが
(a)の状態を呈したときにI相の電流を切り、II相の
みを励磁する。このような励磁方式を採ることにより、
II相のステータ歯20による磁気吸引力は、ロータ歯2
4の上記軸線方向一端部の側端から、ロータが(b)の
状態に至るまでの、歯幅Wの1.5倍に対応する中心角
範囲(すなわち中心角67.5°)に亙り、時計方向へ
のトルクとして作用する。しかも、このトルクは中心角
7.5°の範囲に亙り、I相及びII相のステータ歯20
により重畳して生じるため、ロータの回転の円滑性が向
上する。
As the excitation method for switching the phase current, the conventional one-phase excitation method as described above can be used.
In order to generate the torque more effectively, the so-called 1-
It is preferable to adopt a two-phase excitation method. That is, in FIG. 4, immediately before the rotor enters the state of (a), at the moment when one end of the rotor tooth 24 in the axial direction starts to overlap in the radial direction on the side edge of the next phase II stator tooth 20, I The phase II current is passed without turning off the phase current. Next, when the rotor exhibits the state of (a), the current of the I phase is cut off and only the II phase is excited. By adopting such an excitation method,
The magnetic attraction by the II-phase stator teeth 20 is
4, from the side end of the one end in the axial direction to the state of the rotor (b) over the center angle range corresponding to 1.5 times the tooth width W (that is, the center angle 67.5 °), Acts as a clockwise torque. Moreover, this torque is in the range of the central angle of 7.5 °, and the I-phase and II-phase stator teeth 20
Therefore, the smoothness of rotation of the rotor is improved.

【0021】上記実施例では、2突極を有するロータに
対して6突極のステータを組み合わせた3相の可変リラ
クタンス型モータの構造を説明したが、本発明はこの実
施例に限定することなく、他の4相や5相の可変リラク
タンス型モータとしても適用できる。
Although the structure of the three-phase variable reluctance type motor in which the rotor having two salient poles and the stator having six salient poles are combined has been described in the above embodiment, the present invention is not limited to this embodiment. Also, it can be applied as another 4-phase or 5-phase variable reluctance motor.

【0022】[0022]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、ロータのロータコアを、外周の軸対称位置に半径方
向外方へ突設して1対のロータ歯を備えた複数の強磁性
材料の薄板の積層によって形成し、このときロータコア
の軸線方向両端に配置される薄板の各々が、ロータ歯の
歯幅に対応する角度だけロータコアの回転中心の周りで
相互に回転して配置されるように、隣接する薄板の各々
を一定方向へ一定角度づつ相互に回転して積層すること
により、ロータコアに形成するロータ歯の設置可能最少
数を2個として、励磁電流の周波数をさらに減少可能な
構成としたから、可変リラクタンス型モータにおいて、
ヒステリシス損等の鉄損が大幅に低減され、発熱の防止
及び効率の改善が可能となる。
As is apparent from the above description, according to the present invention, a plurality of ferromagnets having a pair of rotor teeth are provided so as to project a rotor core of a rotor radially outward at an axially symmetrical position on the outer circumference. Formed by laminating thin plates of material, each of which is arranged at both ends in the axial direction of the rotor core is arranged so as to rotate relative to each other about the center of rotation of the rotor core by an angle corresponding to the tooth width of the rotor teeth. As described above, by stacking the adjacent thin plates by rotating them in a certain direction at a certain angle, the number of rotor teeth formed on the rotor core can be set to two, and the frequency of the exciting current can be further reduced. Because of the configuration, in the variable reluctance type motor,
Iron loss such as hysteresis loss is significantly reduced, which makes it possible to prevent heat generation and improve efficiency.

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

【図1】本発明の実施例による可変リラクタンス型モー
タのステータコア及びロータコアの端面図である。
FIG. 1 is an end view of a stator core and a rotor core of a variable reluctance motor according to an exemplary embodiment of the present invention.

【図2】図1のモータのロータコアを形成する積層板部
材の正面図である。
FIG. 2 is a front view of a laminated plate member forming a rotor core of the motor shown in FIG.

【図3】図1のモータのロータの平面図である。FIG. 3 is a plan view of a rotor of the motor shown in FIG.

【図4】図1のモータの作動説明図である。FIG. 4 is an operation explanatory view of the motor of FIG.

【図5】従来の可変リラクタンス型モータのステータコ
ア及びロータコアの端面図である。
FIG. 5 is an end view of a stator core and a rotor core of a conventional variable reluctance motor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…モータハウジング 12…ステータコア 14…励磁巻線 16…ロータコア 18…出力軸 20…ステータ歯 22…薄板 24…ロータ歯 10 ... Motor housing 12 ... Stator core 14 ... Excitation winding 16 ... Rotor core 18 ... Output shaft 20 ... Stator teeth 22 ... Thin plate 24 ... Rotor teeth

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 モータハウジングと、該モータハウジン
グの内部に固定され、内周に等間隔にかつ半径方向内方
へ突設して複数のステータ歯を有した略円筒状のステー
タコア、及び該ステータコアの前記各ステータ歯に巻設
され、所定順序で異なる相の電流を通電可能な複数の励
磁巻線を備え、前記ステータコアの前記各ステータ歯に
順次に磁極を形成するステータと、該ステータの前記ス
テータコア内に回転可能に配置され、外周に等間隔にか
つ半径方向外方へ突設して複数のロータ歯を有し、該ロ
ータ歯が前記ステータコアの前記ステータ歯に順次に形
成される前記磁極に吸引されて回転するロータコア、及
び該ロータコアに同心に固定され、前記モータハウジン
グに回転可能に支持される出力軸を備えたロータとを具
備した可変リラクタンス型モータにおいて、 前記ステータコアは、少なくとも3相の電流を通電可能
な異なる励磁巻線を前記ステータ歯のそれぞれに巻設す
るため、相数の2倍の個数を有する少なくとも6個の前
記ステータ歯を備え、 前記ロータコアは、外周の軸対称位置に半径方向外方へ
突設した1対の前記ロータ歯を備える複数の強磁性材料
の薄板を積層、接着して形成され、 前記各薄板は、 前記1対のロータ歯が、前記ステータコアの前記ステー
タ歯の内周面の内径寸法よりも小さな外径寸法を外周面
に有し、かつ該外周面における歯幅を、前記ステータ歯
の内周面における歯幅と実質的に等しく形成され、さら
に、 前記ロータコアの軸線方向両端に配置される該薄板の各
々が、前記ロータ歯の歯幅に対応する中心角度だけ前記
ロータコアの回転中心の周りで相互に回転して配置され
るように、隣接する該薄板の各々が一定方向へ一定角度
づつ相互に回転して積層され、 前記各薄板の前記1対のロータ歯の積層により、前記ス
テータ歯に磁気吸引される前記ロータの2つの磁極を形
成したことを特徴とするロータ2突極式可変リラクタン
ス型モータ。
1. A motor housing, a substantially cylindrical stator core fixed to the inside of the motor housing, and having a plurality of stator teeth projecting radially inward at equal intervals on the inner circumference, and the stator core. A stator having a plurality of exciting windings wound around each of the stator teeth and capable of passing currents of different phases in a predetermined order, and sequentially forming magnetic poles at each of the stator teeth of the stator core; The magnetic poles are rotatably arranged in the stator core, and have a plurality of rotor teeth that are provided on the outer periphery at equal intervals and project outward in the radial direction, and the rotor teeth are sequentially formed on the stator teeth of the stator core. Variable reluctor including a rotor core that is attracted to and rotated by a rotor, and a rotor that is concentrically fixed to the rotor core and that has an output shaft that is rotatably supported by the motor housing. In the stator motor, the stator core has different excitation windings capable of passing at least three-phase currents around each of the stator teeth, so that at least six stator teeth having twice the number of phases are provided. The rotor core is formed by laminating and adhering a plurality of thin plates of a ferromagnetic material having a pair of the rotor teeth protruding outward in the radial direction at an axially symmetrical position on the outer circumference, and each thin plate is The pair of rotor teeth have an outer diameter dimension on the outer peripheral surface that is smaller than the inner diameter dimension of the inner peripheral surface of the stator tooth of the stator core, and the tooth width on the outer peripheral surface is the inner peripheral surface of the stator tooth. Is substantially equal to the tooth width of the rotor core, and each of the thin plates disposed at both ends in the axial direction of the rotor core has a center of rotation of the rotor core at a central angle corresponding to the tooth width of the rotor tooth. Each of the adjacent thin plates is laminated by being rotated relative to each other by a certain angle in a certain direction so as to be arranged to rotate around each other, and the stator is formed by stacking the pair of rotor teeth of each thin plate. A rotor 2 salient-pole variable reluctance motor having two magnetic poles of the rotor that are magnetically attracted to teeth.
【請求項2】 前記ステータコアは6個の前記ステータ
歯を備え、該ステータ歯のそれぞれに、3相の電流を通
電可能な3組の励磁巻線が、半径方向対称位置の該ステ
ータ歯に対して同一相の電流が通電されるように巻設さ
れる請求項1記載のロータ2突極式可変リラクタンス型
モータ。
2. The stator core includes six stator teeth, and each of the stator teeth has three sets of exciting windings capable of passing a three-phase current, with respect to the stator teeth in a radially symmetrical position. The rotor 2 salient-pole variable reluctance motor according to claim 1, wherein the rotor 2 salient-pole variable reluctance motor is wound so that currents of the same phase are supplied.
【請求項3】 前記ロータコアを形成する前記複数の薄
板を、前記1対のロータ歯の外周面における各々の前記
歯幅が、中心角45°に対応する寸法を有するように形
成した請求項2記載のロータ2突極式可変リラクタンス
型モータ。
3. The plurality of thin plates forming the rotor core are formed such that each of the tooth widths on the outer peripheral surfaces of the pair of rotor teeth has a dimension corresponding to a central angle of 45 °. Rotor two salient pole type variable reluctance type motor described.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6194804B1 (en) * 1997-09-02 2001-02-27 Okuma Corporation Switched reluctance motor having substantially continuous torque and reduced torque ripple
US7362031B2 (en) * 2003-09-03 2008-04-22 Mitsuba Corporation Electric motor
CN105529893A (en) * 2016-02-02 2016-04-27 浙江万利纺织机械有限公司 Switch reluctance machine with spiral cooling liquid flow channel and stator and rotator having unequal lengths
KR20200008825A (en) * 2018-07-17 2020-01-29 울산대학교 산학협력단 MR brake device

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