JPH06217515A - 回転電機 - Google Patents
回転電機Info
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- JPH06217515A JPH06217515A JP2213993A JP2213993A JPH06217515A JP H06217515 A JPH06217515 A JP H06217515A JP 2213993 A JP2213993 A JP 2213993A JP 2213993 A JP2213993 A JP 2213993A JP H06217515 A JPH06217515 A JP H06217515A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 簡易な構造で、回転電機のＴ／Ｎ特性値を大
幅に向上させること目的とする。 【構成】 界磁磁石２３に取り付けたヨーク板２４，２
５の形状により、界磁磁石２３の総磁束を、電機子の鉄
心２６側に反転させつつ集中させ、界磁磁石２３の総磁
束を分散させることなく集中させる構造で多極化を行う
ことによって、従来のように界磁磁石に多極着磁を行う
ことなく、しかも電機子側の構造を簡易に維持しつつ、
界磁磁石２３からの磁束を常時最大限に利用し、磁極数
及び有効磁束Φの双方を同時に増大可能とするととも
に、電機子２６，２７側を、界磁磁石２３，２４，２５
側の外周における所定領域に配置して、径方向のスペー
スを有効利用し、配置バランスを良好にしたもの。
幅に向上させること目的とする。 【構成】 界磁磁石２３に取り付けたヨーク板２４，２
５の形状により、界磁磁石２３の総磁束を、電機子の鉄
心２６側に反転させつつ集中させ、界磁磁石２３の総磁
束を分散させることなく集中させる構造で多極化を行う
ことによって、従来のように界磁磁石に多極着磁を行う
ことなく、しかも電機子側の構造を簡易に維持しつつ、
界磁磁石２３からの磁束を常時最大限に利用し、磁極数
及び有効磁束Φの双方を同時に増大可能とするととも
に、電機子２６，２７側を、界磁磁石２３，２４，２５
側の外周における所定領域に配置して、径方向のスペー
スを有効利用し、配置バランスを良好にしたもの。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電機子と界磁磁石とを
相対的に回転移動するように設けた回転電機に関する。
相対的に回転移動するように設けた回転電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、種々の回転電機が開発されている
が、従来の回転電機の一例として図９及び図１０に示さ
れた構成のモータがある。このものは、所謂２−３（磁
極数−コア極数）構造と呼ばれているモータであり、ロ
ータを構成するケーシング１の内周壁に中空円筒状の界
磁磁石２が固定されているとともに、この界磁磁石２の
内周側に、電機子３がステータを構成するように配置さ
れている。上記界磁磁石２の着磁は、円周方向に２つの
異なる磁極Ｎ，Ｓを形成するように行われているととも
に、前記電機子３は、界磁磁石２の内周壁に近接して磁
束を集める３体の突極３ａ，３ａ，３ａを有しており、
これらの各突極３ａの各々にコイル３ｂ，３ｂ，３ｂが
それぞれ巻回されている。
が、従来の回転電機の一例として図９及び図１０に示さ
れた構成のモータがある。このものは、所謂２−３（磁
極数−コア極数）構造と呼ばれているモータであり、ロ
ータを構成するケーシング１の内周壁に中空円筒状の界
磁磁石２が固定されているとともに、この界磁磁石２の
内周側に、電機子３がステータを構成するように配置さ
れている。上記界磁磁石２の着磁は、円周方向に２つの
異なる磁極Ｎ，Ｓを形成するように行われているととも
に、前記電機子３は、界磁磁石２の内周壁に近接して磁
束を集める３体の突極３ａ，３ａ，３ａを有しており、
これらの各突極３ａの各々にコイル３ｂ，３ｂ，３ｂが
それぞれ巻回されている。
【０００３】また多極型の回転電機として、例えば図１
１に示されているような構成のモータがある。このもの
では、ロータケーシング１１の内周壁に固定された中空
円筒状の界磁磁石１２に、円周方向に沿って異なる磁極
Ｎ，Ｓが所定のピッチで多数着磁されているとともに、
この界磁磁石１２の内周側にステータを構成するように
配置された電機子１３に、多数の突極１３ａ，１３ａ，
…が設けられている。そしてこれらの各突極１３ａの各
々には、コイル１３ｂがそれぞれ巻回されている。
１に示されているような構成のモータがある。このもの
では、ロータケーシング１１の内周壁に固定された中空
円筒状の界磁磁石１２に、円周方向に沿って異なる磁極
Ｎ，Ｓが所定のピッチで多数着磁されているとともに、
この界磁磁石１２の内周側にステータを構成するように
配置された電機子１３に、多数の突極１３ａ，１３ａ，
…が設けられている。そしてこれらの各突極１３ａの各
々には、コイル１３ｂがそれぞれ巻回されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところがこのような従
来の各種回転電機では、所謂Ｔ／Ｎ特性値が未だ十分で
ないという問題がある。すなわちＴ／Ｎ特性値は、回転
電機のＴ−Ｎ特性におけるトルクＴと回転数Ｎとの商で
あり、具体的には、 Ｔ／Ｎ特性値＝ＴS ／ＮO ＝ΔＴ／ΔＮ ＝ＫE ・ＫT ／Ｒ・・・・・・・・・・・ で表される。ここで、 ＴS ；始動トルク ＮO ；無負荷回転数 ＫE ；逆起電圧定数 ＫT ；トルク定数 Ｒ ；内部抵抗 である。
来の各種回転電機では、所謂Ｔ／Ｎ特性値が未だ十分で
ないという問題がある。すなわちＴ／Ｎ特性値は、回転
電機のＴ−Ｎ特性におけるトルクＴと回転数Ｎとの商で
あり、具体的には、 Ｔ／Ｎ特性値＝ＴS ／ＮO ＝ΔＴ／ΔＮ ＝ＫE ・ＫT ／Ｒ・・・・・・・・・・・ で表される。ここで、 ＴS ；始動トルク ＮO ；無負荷回転数 ＫE ；逆起電圧定数 ＫT ；トルク定数 Ｒ ；内部抵抗 である。
【０００５】このＴ／Ｎ特性値は、回転電機の基本であ
るＴ−Ｎ特性の大きさを表しており、回転電機の大きさ
を比較することができる。例えばＴ／Ｎ＝３の回転電機
は、Ｔ／Ｎ＝１の回転電機を３個同時に回したのと同じ
Ｔ−Ｎ特性が出せる。より具体的には、Ｔ／Ｎ特性値
は、回転電機の体積の約２乗（正確には５／３乗）に比
例しており、また界磁磁石におけるＢＨMAX にほぼ比例
する関係を有している。したがって従来から、より大き
いモータや強い磁石を使用しようとする場合には、結果
的にＴ／Ｎ特性値を大きくしようとしているものであ
る。
るＴ−Ｎ特性の大きさを表しており、回転電機の大きさ
を比較することができる。例えばＴ／Ｎ＝３の回転電機
は、Ｔ／Ｎ＝１の回転電機を３個同時に回したのと同じ
Ｔ−Ｎ特性が出せる。より具体的には、Ｔ／Ｎ特性値
は、回転電機の体積の約２乗（正確には５／３乗）に比
例しており、また界磁磁石におけるＢＨMAX にほぼ比例
する関係を有している。したがって従来から、より大き
いモータや強い磁石を使用しようとする場合には、結果
的にＴ／Ｎ特性値を大きくしようとしているものであ
る。
【０００６】Ｔ／Ｎ特性値を大きくした場合には、次の
ようなことが可能となる。 １）発生トルクの増大。 ２）立上り時間の低減。 ３）トルク定数及び逆起電圧定数の増大。 ４）定格電流の低減。 ５）損失（銅損）の低減。 ６）高効率化。 ７）発熱の低減。 ８）出力の増大。 ９）負荷変動による回転数変動への影響低減。
ようなことが可能となる。 １）発生トルクの増大。 ２）立上り時間の低減。 ３）トルク定数及び逆起電圧定数の増大。 ４）定格電流の低減。 ５）損失（銅損）の低減。 ６）高効率化。 ７）発熱の低減。 ８）出力の増大。 ９）負荷変動による回転数変動への影響低減。
【０００７】またＴ／Ｎ特性値に余裕がある場合には、
活用の仕方によって次のようなことが可能になる。 １）回転電機の小型、薄型、軽量化。 ２）材料見直し等による低コスト化。 ３）設計の自由度の拡大。
活用の仕方によって次のようなことが可能になる。 １）回転電機の小型、薄型、軽量化。 ２）材料見直し等による低コスト化。 ３）設計の自由度の拡大。
【０００８】このように従来から提案されている回転電
機に関する各種の提案は、結果的に、より高いＴ／Ｎ特
性値を得るためのものが多い。すなわち回転電機の軽薄
短小化、省電力化、省資源化、低価格化等の要請の根底
になっているのは、（Ｔ／Ｎ特性値）／（体格）及び
（Ｔ／Ｎ特性値）／（コスト）であって、Ｔ／Ｎ特性値
をいかに効率よく出すかが従来からの課題となってい
る。例えば、 １）小型化、薄型化、軽量化。 ２）始動トルクの伸長。 ３）立上がり時間の短縮化。 ４）電流値の低減。 ５）損失（銅損）の低減。 ６）合理化。 等であり、従来からの回転電機技術に関する提案は、結
果的にＴ／Ｎ特性値を向上させるための検討ともいえる
ものが多い。実際的には、Ｔ／Ｎ特性値で５％乃至１０
％の違いが競合している。
機に関する各種の提案は、結果的に、より高いＴ／Ｎ特
性値を得るためのものが多い。すなわち回転電機の軽薄
短小化、省電力化、省資源化、低価格化等の要請の根底
になっているのは、（Ｔ／Ｎ特性値）／（体格）及び
（Ｔ／Ｎ特性値）／（コスト）であって、Ｔ／Ｎ特性値
をいかに効率よく出すかが従来からの課題となってい
る。例えば、 １）小型化、薄型化、軽量化。 ２）始動トルクの伸長。 ３）立上がり時間の短縮化。 ４）電流値の低減。 ５）損失（銅損）の低減。 ６）合理化。 等であり、従来からの回転電機技術に関する提案は、結
果的にＴ／Ｎ特性値を向上させるための検討ともいえる
ものが多い。実際的には、Ｔ／Ｎ特性値で５％乃至１０
％の違いが競合している。
【０００９】次にこのようなＴ／Ｎ特性値を決める要素
としては、Ｐ（磁極数）、Φ（有効磁束）、Ｈ（並列コ
イル数）、Ａ（コイル断面積）、Ｌ（１Ｔ当りのコイル
長）があり、それを式で表すと、 Ｔ／Ｎ特性値＝Ｐ2 ・Φ2 ・Ｈ・Ａ／Ｌ・・・・・ となる。したがってこれらの各要素を全体として最大と
なるように組み合わせればＴ／Ｎ特性値が最大になる。
特に、Ｐ2 ×Φ2 をいかに大きくするかがポイントにな
る。
としては、Ｐ（磁極数）、Φ（有効磁束）、Ｈ（並列コ
イル数）、Ａ（コイル断面積）、Ｌ（１Ｔ当りのコイル
長）があり、それを式で表すと、 Ｔ／Ｎ特性値＝Ｐ2 ・Φ2 ・Ｈ・Ａ／Ｌ・・・・・ となる。したがってこれらの各要素を全体として最大と
なるように組み合わせればＴ／Ｎ特性値が最大になる。
特に、Ｐ2 ×Φ2 をいかに大きくするかがポイントにな
る。
【００１０】このような観点から考察すれば、上述した
図９及び図１０に示された所謂２−３（磁極数−コア極
数）構造の電動機の場合には、３相の回転電機において
磁極数と突極数とが最小限の組み合せとなっており、例
えば図示の位置関係においては、矢印で示したようにＮ
極の総磁束が１カ所の突極３ａに集中している。したが
って有効磁束Φは大きくなっている。しかしながら磁極
数Ｐが２であるため、Ｔ／Ｎ特性値の向上には限界があ
る。
図９及び図１０に示された所謂２−３（磁極数−コア極
数）構造の電動機の場合には、３相の回転電機において
磁極数と突極数とが最小限の組み合せとなっており、例
えば図示の位置関係においては、矢印で示したようにＮ
極の総磁束が１カ所の突極３ａに集中している。したが
って有効磁束Φは大きくなっている。しかしながら磁極
数Ｐが２であるため、Ｔ／Ｎ特性値の向上には限界があ
る。
【００１１】一方図１１に示された多極型のものでは、
磁極数Ｐと並列コイル数Ｈとが増大されていると同時
に、コイル長Ｌが減じられることによって、Ｔ／Ｎ特性
値の向上が図られているが、電機子１３の突極１３ａと
界磁磁石１２との１突極当りの対向面積が小さくなって
おり、磁束が分散使用されている。すなわち同じ総磁束
を多極に分けて使っているため、磁極数Ｐは増えている
が有効磁束Φは減少しており、結局、上式中におけるＰ
2 ×Φ2 の値は変わっていない。また並列コイル数Ｈの
増大は可能であるが、コイル断面積Ａの減少に打ち消さ
れてしまい、構造が複雑化する割にはＴ／Ｎ特性値を大
幅に向上させることはできない。したがってこの多極型
の場合には、ＢＨMAX の大きい磁石を採用して有効磁束
Φを稼ぎ、Ｔ／Ｎ特性値の向上を図っているのが現状で
ある。
磁極数Ｐと並列コイル数Ｈとが増大されていると同時
に、コイル長Ｌが減じられることによって、Ｔ／Ｎ特性
値の向上が図られているが、電機子１３の突極１３ａと
界磁磁石１２との１突極当りの対向面積が小さくなって
おり、磁束が分散使用されている。すなわち同じ総磁束
を多極に分けて使っているため、磁極数Ｐは増えている
が有効磁束Φは減少しており、結局、上式中におけるＰ
2 ×Φ2 の値は変わっていない。また並列コイル数Ｈの
増大は可能であるが、コイル断面積Ａの減少に打ち消さ
れてしまい、構造が複雑化する割にはＴ／Ｎ特性値を大
幅に向上させることはできない。したがってこの多極型
の場合には、ＢＨMAX の大きい磁石を採用して有効磁束
Φを稼ぎ、Ｔ／Ｎ特性値の向上を図っているのが現状で
ある。
【００１２】このように従来型の回転電機では、強い磁
石を使うという大幅コストアップにつながる方法でしか
Ｔ／Ｎ特性値の向上を図ることができないという問題が
ある。
石を使うという大幅コストアップにつながる方法でしか
Ｔ／Ｎ特性値の向上を図ることができないという問題が
ある。
【００１３】そこで本発明は、簡易な構造でＴ／Ｎ特性
値を大幅に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。
値を大幅に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。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、鉄心に複数相のコイルが巻回された電機子
と、この電機子に対して所定の回転軸の回りに相対的に
回転移動可能に配置された界磁磁石と、を有する回転電
機において、上記界磁磁石には、円周方向と直交する方
向に着磁が施されているとともに、この界磁磁石の着磁
両端面のそれぞれに、当該界磁磁石の着磁端面に沿って
延在する環状のヨーク板がそれぞれ取り付けられ、それ
らの両ヨーク板には、円周方向に所定のピッチで配置さ
れる複数の磁路形成用凸部が設けられてなり、上記電機
子は、前記界磁磁石及びヨーク板の外周側所定領域に対
向配置されているとともに、前記鉄心と磁路形成用凸部
とは、界磁磁石の磁束を鉄心に集束させるように相互に
近接・離間し、かつその鉄心内を通過する磁束の方向
が、電機子と界磁磁石との相対移動に伴い上記磁路形成
用凸部の配置ピッチ毎に反転する位置関係に設けられた
構成を有している。
本発明は、鉄心に複数相のコイルが巻回された電機子
と、この電機子に対して所定の回転軸の回りに相対的に
回転移動可能に配置された界磁磁石と、を有する回転電
機において、上記界磁磁石には、円周方向と直交する方
向に着磁が施されているとともに、この界磁磁石の着磁
両端面のそれぞれに、当該界磁磁石の着磁端面に沿って
延在する環状のヨーク板がそれぞれ取り付けられ、それ
らの両ヨーク板には、円周方向に所定のピッチで配置さ
れる複数の磁路形成用凸部が設けられてなり、上記電機
子は、前記界磁磁石及びヨーク板の外周側所定領域に対
向配置されているとともに、前記鉄心と磁路形成用凸部
とは、界磁磁石の磁束を鉄心に集束させるように相互に
近接・離間し、かつその鉄心内を通過する磁束の方向
が、電機子と界磁磁石との相対移動に伴い上記磁路形成
用凸部の配置ピッチ毎に反転する位置関係に設けられた
構成を有している。
【００１５】
【作用】このような構成を有する手段においては、界磁
磁石に取り付けられたヨーク板の形状により、磁石の総
磁束を分散させることなく集中させる構造によって多極
化が行われているため、磁石に多極着磁を行うことな
く、しかも電機子側の構造を簡易に維持しつつ、磁極数
及び有効磁束の双方が同時に増大されるようになってい
る。
磁石に取り付けられたヨーク板の形状により、磁石の総
磁束を分散させることなく集中させる構造によって多極
化が行われているため、磁石に多極着磁を行うことな
く、しかも電機子側の構造を簡易に維持しつつ、磁極数
及び有効磁束の双方が同時に増大されるようになってい
る。
【００１６】特に本発明では、電機子が、界磁磁石及び
ヨーク板の外周側所定領域に対向配置されているため、
径方向のスペースが有効利用されるようになっている。
ヨーク板の外周側所定領域に対向配置されているため、
径方向のスペースが有効利用されるようになっている。
【００１７】
【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。まず図１及び図２に示されている第１の実
施例は、３相の回転電機に本発明を適用したものであっ
て、図示を省略した基板の中心部に回転軸２１が回転自
在に立設されているとともに、この回転軸２１の外周部
に、中空円筒状の非磁性材からなるホルダー２２が固定
されている。さらにこのホルダー２２の外周部には、環
状の界磁磁石２３がロータを構成するように固定されて
いる。この界磁磁石２３としては、フェライト或いは稀
土類のマグネットが採用されており、その延在方向であ
る周方向に直交する軸方向に着磁が行われている。本実
施例では、界磁磁石２３の図２上側端面がＮ極に着磁さ
れているとともに、図２下側端面がＳ極に着磁されてい
る。
に説明する。まず図１及び図２に示されている第１の実
施例は、３相の回転電機に本発明を適用したものであっ
て、図示を省略した基板の中心部に回転軸２１が回転自
在に立設されているとともに、この回転軸２１の外周部
に、中空円筒状の非磁性材からなるホルダー２２が固定
されている。さらにこのホルダー２２の外周部には、環
状の界磁磁石２３がロータを構成するように固定されて
いる。この界磁磁石２３としては、フェライト或いは稀
土類のマグネットが採用されており、その延在方向であ
る周方向に直交する軸方向に着磁が行われている。本実
施例では、界磁磁石２３の図２上側端面がＮ極に着磁さ
れているとともに、図２下側端面がＳ極に着磁されてい
る。
【００１８】上記界磁磁石２３における図２上側及び図
２下側の各着磁端面には、ヨーク板２４及びヨーク板２
５がそれぞれ取り付けられている。これらの各ヨーク板
２４，２５は、界磁磁石２３の各着磁端面に沿って円周
方向に延在する円板状の強磁性材からなり、界磁磁石２
３の図２上側のＮ極側に取り付けられたヨーク板２４が
Ｎ極に磁化されているとともに、界磁磁石２３の図２下
側のＳ極側に取り付けられたヨーク板２５はＳ極に磁化
されている。
２下側の各着磁端面には、ヨーク板２４及びヨーク板２
５がそれぞれ取り付けられている。これらの各ヨーク板
２４，２５は、界磁磁石２３の各着磁端面に沿って円周
方向に延在する円板状の強磁性材からなり、界磁磁石２
３の図２上側のＮ極側に取り付けられたヨーク板２４が
Ｎ極に磁化されているとともに、界磁磁石２３の図２下
側のＳ極側に取り付けられたヨーク板２５はＳ極に磁化
されている。
【００１９】また上記両ヨーク板２４の外周縁部には、
半径方向外方に向かって突出する９体の磁路形成用凸部
２４ａ，２４ｂ，…，２４ｉが、円周方向に所定のピッ
チ間隔で設けられているとともに、他方のヨーク板２５
の外周縁部には、同じく半径方向外方に向かって突出す
る９体の磁路形成用凸部２５ａ，２５ｂ，…，２５ｉ
が、円周方向に所定のピッチ間隔で設けられている。こ
れら両ヨーク板２４及び２５における各磁路形成用凸部
２４ａ，…及び２５ａ，…は、円周方向において互いに
半ピッチずらされて配置されており、平面視において、
Ｎ極に磁化された磁路形成用凸部２４ａ，…と、Ｓ極に
磁化された磁路形成用凸部２５ａ，…とが、円周方向に
交互に環状配置されている。すなわち一方側の磁路形成
用凸部２４ａ、他方側の磁路形成用凸部２５ａ、一方側
の磁路形成用凸部２４ｂ、他方側の磁路形成用凸部２５
ｂ、…の順に交互に配置されている。そしてこれにより
合計１８極の磁極が多極着磁を行うことなく構成されて
いる。
半径方向外方に向かって突出する９体の磁路形成用凸部
２４ａ，２４ｂ，…，２４ｉが、円周方向に所定のピッ
チ間隔で設けられているとともに、他方のヨーク板２５
の外周縁部には、同じく半径方向外方に向かって突出す
る９体の磁路形成用凸部２５ａ，２５ｂ，…，２５ｉ
が、円周方向に所定のピッチ間隔で設けられている。こ
れら両ヨーク板２４及び２５における各磁路形成用凸部
２４ａ，…及び２５ａ，…は、円周方向において互いに
半ピッチずらされて配置されており、平面視において、
Ｎ極に磁化された磁路形成用凸部２４ａ，…と、Ｓ極に
磁化された磁路形成用凸部２５ａ，…とが、円周方向に
交互に環状配置されている。すなわち一方側の磁路形成
用凸部２４ａ、他方側の磁路形成用凸部２５ａ、一方側
の磁路形成用凸部２４ｂ、他方側の磁路形成用凸部２５
ｂ、…の順に交互に配置されている。そしてこれにより
合計１８極の磁極が多極着磁を行うことなく構成されて
いる。
【００２０】一方、上記界磁磁石２３における外周側の
図２下側所定領域には、ステータを構成する電機子の鉄
心２６が対向配置されている。この鉄心２６は、珪素鋼
鈑等を所定の厚さに積層してなるものであって、軸中心
に向かって半径方向に延びる３体の突極２６ａ，２６
ｂ，２６ｃを有している。これらの突極２６ａ，２６
ｂ，２６ｃは、円周方向に所定のピッチ間隔で設けられ
ており、各突極２６ａ，２６ｂ，２６ｃの途中部分に、
３相励磁用のコイル２７，２７，２７がそれぞれ巻回さ
れている。
図２下側所定領域には、ステータを構成する電機子の鉄
心２６が対向配置されている。この鉄心２６は、珪素鋼
鈑等を所定の厚さに積層してなるものであって、軸中心
に向かって半径方向に延びる３体の突極２６ａ，２６
ｂ，２６ｃを有している。これらの突極２６ａ，２６
ｂ，２６ｃは、円周方向に所定のピッチ間隔で設けられ
ており、各突極２６ａ，２６ｂ，２６ｃの途中部分に、
３相励磁用のコイル２７，２７，２７がそれぞれ巻回さ
れている。
【００２１】またこれらの各突極２６ａ，２６ｂ，２６
ｃは、前記ヨーク板２４の磁路形成用凸部２４ａ，…
と、ヨーク板２５の磁路形成用凸部２５ａ，…との間部
分に向かって突出しており、両者が軸方向に対向しつつ
回転移動するように構成されている。すなわち電機子に
おける鉄心２６の突極２６ａ，２６ｂ，２６ｃと、各ヨ
ーク板２４及び２５の磁路形成用凸部２４ａ，…及び２
５ａ，…とは、両者の相対移動に伴い近接・離間するよ
うになされており、両者が軸方向に対面して近接したと
きには、界磁磁石２３からの磁束が、上記各ヨーク板２
４及び２５の磁路形成用凸部２４ａ，…及び２５ａ，…
を通して、鉄心２６側に集束する構成になされている。
したがって前記鉄心２６のコイル２４を装着した部分を
通過する磁束の方向は、前記両側ヨーク板２４，２５の
磁路形成用凸部２４ａ，２５ａ，…の配置ピッチ毎に反
転する配置関係になされている。このとき磁路形成用凸
部２４ａ，…及び２５ａ，…の板厚及び鉄心２６との対
面長さは、鉄心２６の厚さとほぼ同じ寸法に設定されて
いる。
ｃは、前記ヨーク板２４の磁路形成用凸部２４ａ，…
と、ヨーク板２５の磁路形成用凸部２５ａ，…との間部
分に向かって突出しており、両者が軸方向に対向しつつ
回転移動するように構成されている。すなわち電機子に
おける鉄心２６の突極２６ａ，２６ｂ，２６ｃと、各ヨ
ーク板２４及び２５の磁路形成用凸部２４ａ，…及び２
５ａ，…とは、両者の相対移動に伴い近接・離間するよ
うになされており、両者が軸方向に対面して近接したと
きには、界磁磁石２３からの磁束が、上記各ヨーク板２
４及び２５の磁路形成用凸部２４ａ，…及び２５ａ，…
を通して、鉄心２６側に集束する構成になされている。
したがって前記鉄心２６のコイル２４を装着した部分を
通過する磁束の方向は、前記両側ヨーク板２４，２５の
磁路形成用凸部２４ａ，２５ａ，…の配置ピッチ毎に反
転する配置関係になされている。このとき磁路形成用凸
部２４ａ，…及び２５ａ，…の板厚及び鉄心２６との対
面長さは、鉄心２６の厚さとほぼ同じ寸法に設定されて
いる。
【００２２】このような実施例における回転電機では、
電機子側と界磁磁石側とが、図示の位置関係にあると
き、すなわち一方のヨーク板２５の磁路形成用凸部２５
ａ（Ｓ極）が一つの突極２６ｂに近接し、かつ他方のヨ
ーク板２４における一対の磁路形成用凸部２４ａ，２４
ｂ（Ｎ極）が他の突極２６ａ，２６ｃに近接していると
きには、図示矢印のようにして界磁磁石２３からの総磁
束が、各磁路形成用凸部２４ａ，２４ｂ，２５ａを通し
て鉄心２６に集束される。
電機子側と界磁磁石側とが、図示の位置関係にあると
き、すなわち一方のヨーク板２５の磁路形成用凸部２５
ａ（Ｓ極）が一つの突極２６ｂに近接し、かつ他方のヨ
ーク板２４における一対の磁路形成用凸部２４ａ，２４
ｂ（Ｎ極）が他の突極２６ａ，２６ｃに近接していると
きには、図示矢印のようにして界磁磁石２３からの総磁
束が、各磁路形成用凸部２４ａ，２４ｂ，２５ａを通し
て鉄心２６に集束される。
【００２３】次にこの状態から界磁磁石側が、磁路形成
用凸部の配置ピッチだけ回転移動したときには、例えば
ヨーク板２４の磁路形成用凸部２４ａ（Ｎ極）が突極２
６ｂに近接するともに、ヨーク板２５における一対の磁
路形成用凸部２５ａ，２５ｉ（Ｓ極）が突極２６ａ，２
６ｃに近接する。したがって界磁磁石２３からの総磁束
は、上述した矢印方向とは反対側に反転して鉄心２６に
集束される。
用凸部の配置ピッチだけ回転移動したときには、例えば
ヨーク板２４の磁路形成用凸部２４ａ（Ｎ極）が突極２
６ｂに近接するともに、ヨーク板２５における一対の磁
路形成用凸部２５ａ，２５ｉ（Ｓ極）が突極２６ａ，２
６ｃに近接する。したがって界磁磁石２３からの総磁束
は、上述した矢印方向とは反対側に反転して鉄心２６に
集束される。
【００２４】このように本実施例では、界磁磁石２３に
取り付けられた一対のヨーク板２４，２５の形状によ
り、界磁磁石２３の総磁束を分散させることなく集中さ
せる構造で多極化が図られており、これによって界磁磁
石２３からの磁束が常時最大限に利用され、磁極数Ｐ及
び有効磁束Φの双方が同時に増大されるようになってい
る。そしてその多極化にあたっては、従来のように界磁
磁石に多極着磁は行われておらず、しかも電機子側の構
造が簡易に維持されている。
取り付けられた一対のヨーク板２４，２５の形状によ
り、界磁磁石２３の総磁束を分散させることなく集中さ
せる構造で多極化が図られており、これによって界磁磁
石２３からの磁束が常時最大限に利用され、磁極数Ｐ及
び有効磁束Φの双方が同時に増大されるようになってい
る。そしてその多極化にあたっては、従来のように界磁
磁石に多極着磁は行われておらず、しかも電機子側の構
造が簡易に維持されている。
【００２５】この状態は、前述した図９及び図１０に示
された所謂２−３構造の回転電機と同様な総磁束集中状
態のままで、磁極数Ｐを増大させた状態となっている。
そして前述した式に示した通り、Ｔ／Ｎ特性値に対し
て磁極数Ｐは２乗で寄与することから、磁極数Ｐを３倍
とすればＴ／Ｎ特性値は９倍となり、磁極数Ｐを４倍と
すればＴ／Ｎ特性値は１６倍、磁極数Ｐが５倍ならＴ／
Ｎ特性値は２５倍、本実施例のように磁極数Ｐが９倍な
らＴ／Ｎ特性値は８１倍のようにしてＴ／Ｎ特性値は大
幅に向上される。
された所謂２−３構造の回転電機と同様な総磁束集中状
態のままで、磁極数Ｐを増大させた状態となっている。
そして前述した式に示した通り、Ｔ／Ｎ特性値に対し
て磁極数Ｐは２乗で寄与することから、磁極数Ｐを３倍
とすればＴ／Ｎ特性値は９倍となり、磁極数Ｐを４倍と
すればＴ／Ｎ特性値は１６倍、磁極数Ｐが５倍ならＴ／
Ｎ特性値は２５倍、本実施例のように磁極数Ｐが９倍な
らＴ／Ｎ特性値は８１倍のようにしてＴ／Ｎ特性値は大
幅に向上される。
【００２６】ここで回転電機の発生トルクは、コイルの
中を通る磁束Φの単位角度θ当たりの変化（ｄΦ／ｄ
θ；磁束密度の傾斜の大きさ）に比例し、Ｔ／Ｎ特性値
はその２乗に比例している。そのため回転電機の１回転
中における磁束Φの変化を、従来の２極型モータ（Ｐ
＝２）、従来の多極型モータ（Ｐ＝１０）及び本発
明にかかるモータ（Ｐ＝１０）のそれぞれについて比較
してみる。
中を通る磁束Φの単位角度θ当たりの変化（ｄΦ／ｄ
θ；磁束密度の傾斜の大きさ）に比例し、Ｔ／Ｎ特性値
はその２乗に比例している。そのため回転電機の１回転
中における磁束Φの変化を、従来の２極型モータ（Ｐ
＝２）、従来の多極型モータ（Ｐ＝１０）及び本発
明にかかるモータ（Ｐ＝１０）のそれぞれについて比較
してみる。
【００２７】図３から明らかなように、まず破線で示し
た従来の２極型モータ（）では、大きな磁束がゆっく
り変化しており、太線で示した従来の多極型モータ
（）では磁束Φの切り替わりが５倍となっている。し
かし磁束Φ自体は１／５になっているため、結局、磁束
Φの変化ｄΦ／ｄθ（傾斜の大きさ）は両者とも同じで
ある。これに対して細線で示した本発明構造（）の場
合には、従来の２極型モータ（）と同じ総磁束を集中
的に集めているとともに、従来の多極型モータ（）と
同じ間隔で切り替えが行われている。そのため磁束Φの
変化ｄΦ／ｄθ（傾斜の大きさ）が非常に大きくなって
いる。この場合、各モータの電機子側条件が仮に同じで
あるとすると、の従来型モータに比べての本発明
のモータは、発生トルク（トルク定数）が５倍、Ｔ／Ｎ
特性値が２５倍となる。
た従来の２極型モータ（）では、大きな磁束がゆっく
り変化しており、太線で示した従来の多極型モータ
（）では磁束Φの切り替わりが５倍となっている。し
かし磁束Φ自体は１／５になっているため、結局、磁束
Φの変化ｄΦ／ｄθ（傾斜の大きさ）は両者とも同じで
ある。これに対して細線で示した本発明構造（）の場
合には、従来の２極型モータ（）と同じ総磁束を集中
的に集めているとともに、従来の多極型モータ（）と
同じ間隔で切り替えが行われている。そのため磁束Φの
変化ｄΦ／ｄθ（傾斜の大きさ）が非常に大きくなって
いる。この場合、各モータの電機子側条件が仮に同じで
あるとすると、の従来型モータに比べての本発明
のモータは、発生トルク（トルク定数）が５倍、Ｔ／Ｎ
特性値が２５倍となる。
【００２８】加えて本実施例では、電機子２６，２７側
が、界磁磁石２３及びヨーク板２４，２５の外周側の所
定領域に対向配置されているため、径方向のスペースが
有効利用されるようになっている。
が、界磁磁石２３及びヨーク板２４，２５の外周側の所
定領域に対向配置されているため、径方向のスペースが
有効利用されるようになっている。
【００２９】次に図４に示されている実施例では、上述
した図１及び図２の実施例に対応する構成物について、
十の位の符号「２」を「４」に代えて表している。この
実施例は、コイルの相数が２相の回転電機に本発明を適
用したものであって、鉄心４６における一対の突極４６
ａ，４６ｂの間及び他の一対の突極４６ｂ，４６ｃの間
に、２相のコイル４７，４７がそれぞれ巻回されてい
る。
した図１及び図２の実施例に対応する構成物について、
十の位の符号「２」を「４」に代えて表している。この
実施例は、コイルの相数が２相の回転電機に本発明を適
用したものであって、鉄心４６における一対の突極４６
ａ，４６ｂの間及び他の一対の突極４６ｂ，４６ｃの間
に、２相のコイル４７，４７がそれぞれ巻回されてい
る。
【００３０】図５に示されている実施例では、上述した
図１及び図２の実施例に対応する構成物について、十の
位の符号「２」を「５」に代えて表している。この実施
例では、両ヨーク板５４，５５に設けられている各磁路
形成用凸部５４ａ，５５ａが、電機子側の鉄心５６の突
極５６ａに対面するように軸方向に向かって略Ｌ字状に
折曲されている。
図１及び図２の実施例に対応する構成物について、十の
位の符号「２」を「５」に代えて表している。この実施
例では、両ヨーク板５４，５５に設けられている各磁路
形成用凸部５４ａ，５５ａが、電機子側の鉄心５６の突
極５６ａに対面するように軸方向に向かって略Ｌ字状に
折曲されている。
【００３１】また図６に示されている実施例では、図１
及び図２の実施例に対応する構成物について、十の位の
符号「２」を「６」に代えて表している。本実施例で
は、電機子を構成する一対の鉄心６６，６６が、直径方
向に対向するように配置されている。このように電機子
側が略対称位置に分散配置されていれば、振動等に対す
るバランスがとり易くなるとともに、他の構成部品との
スペース配分の自由度が向上される。
及び図２の実施例に対応する構成物について、十の位の
符号「２」を「６」に代えて表している。本実施例で
は、電機子を構成する一対の鉄心６６，６６が、直径方
向に対向するように配置されている。このように電機子
側が略対称位置に分散配置されていれば、振動等に対す
るバランスがとり易くなるとともに、他の構成部品との
スペース配分の自由度が向上される。
【００３２】また図７及び図８に示されている実施例で
は、図１及び図２の実施例に対応する構成物について、
十の位の符号「２」を「７」及び「８」にそれぞれ代え
て表している。これらの各実施例においても、電機子を
構成する２体及び３体の各鉄心７６及び８６が、界磁磁
石７３及び８３の外周側所定領域に対向配置されてお
り、電機子側が略対称位置に分散配置されている。した
がってこの実施例においても、振動等に対するバランス
がとり易くなるとともに、他の構成部品とのスペース配
分の自由度が向上される。
は、図１及び図２の実施例に対応する構成物について、
十の位の符号「２」を「７」及び「８」にそれぞれ代え
て表している。これらの各実施例においても、電機子を
構成する２体及び３体の各鉄心７６及び８６が、界磁磁
石７３及び８３の外周側所定領域に対向配置されてお
り、電機子側が略対称位置に分散配置されている。した
がってこの実施例においても、振動等に対するバランス
がとり易くなるとともに、他の構成部品とのスペース配
分の自由度が向上される。
【００３３】このように本発明には、種々の形状の電機
子及び界磁磁石を採用することができ、同様な作用・効
果を得ることができる。また本発明は、上述した実施例
のようにコイル相数が２相、３相の場合のみならず、そ
の他の相数の場合に対しても同様に適用することができ
る。
子及び界磁磁石を採用することができ、同様な作用・効
果を得ることができる。また本発明は、上述した実施例
のようにコイル相数が２相、３相の場合のみならず、そ
の他の相数の場合に対しても同様に適用することができ
る。
【００３４】
【発明の効果】以上述べたように本発明にかかる回転電
機は、界磁磁石に取り付けたヨーク板の形状により、界
磁磁石の総磁束を電機子の鉄心側に反転を繰り返すよう
に集中させ、界磁磁石の総磁束を分散させることなく集
中させる構造で多極化を行うものであるから、従来のよ
うに界磁磁石に多極着磁を行うことなく、しかも電機子
側の構造を簡易に維持しつつ、界磁磁石からの磁束を常
時最大限に利用して磁極数及び有効磁束の双方を同時に
増大することができ、簡易な構造によりＴ／Ｎ特性値を
大幅に向上させることができる。
機は、界磁磁石に取り付けたヨーク板の形状により、界
磁磁石の総磁束を電機子の鉄心側に反転を繰り返すよう
に集中させ、界磁磁石の総磁束を分散させることなく集
中させる構造で多極化を行うものであるから、従来のよ
うに界磁磁石に多極着磁を行うことなく、しかも電機子
側の構造を簡易に維持しつつ、界磁磁石からの磁束を常
時最大限に利用して磁極数及び有効磁束の双方を同時に
増大することができ、簡易な構造によりＴ／Ｎ特性値を
大幅に向上させることができる。
【００３４】特に本発明では、電機子側を界磁磁石側の
外周側所定領域に対向配置して、電機子側を分散配置し
ているため、径方向スペースの有効利用を図ることがで
き、一層の小型化を図ることができる。
外周側所定領域に対向配置して、電機子側を分散配置し
ているため、径方向スペースの有効利用を図ることがで
き、一層の小型化を図ることができる。
【図１】本発明の第１実施例における回転電機を表した
平面説明図である。
平面説明図である。
【図２】図１に表した回転電機の構造を表した縦断面説
明図である。
明図である。
【図３】回転電機の１回転中における磁束Φの変化を比
較した線図である。
較した線図である。
【図４】本発明の第２実施例における回転電機を表した
平面説明図である。
平面説明図である。
【図５】本発明の第３実施例における回転電機を表した
半断面説明図である。
半断面説明図である。
【図６】本発明の第４実施例における回転電機を表した
平面説明図である。
平面説明図である。
【図７】本発明の第５実施例における回転電機を表した
平面説明図である。
平面説明図である。
【図８】本発明の第６実施例における回転電機を表した
平面説明図である。
平面説明図である。
【図９】従来における回転電機の一例を表した平面説明
図である。
図である。
【図１０】図９に表した回転電機の構造を表した縦断面
説明図である。
説明図である。
【図１１】従来における回転電機の他の例を表した平面
説明図である。
説明図である。
２３，４３，５３，６３，７３，８３ 界磁磁石 ２４，４４，５４，６４，７４，８４ ヨーク板 ２５，４５，５５，６５，７５，８５ ヨーク板 ２４ａ〜２４ｉ，２５ａ〜２５ｉ 磁路形成用凸部 ４４ａ〜４４ｉ，４５ａ〜４５ｉ 磁路形成用凸部 ５４ａ，５５ａ 磁路形成用凸部 ６４ａ〜６４ｉ，６５ａ〜６５ｉ 磁路形成用凸部 ７４ａ〜７４ｉ，７５ａ〜７５ｉ 磁路形成用凸部 ８４ａ〜８４ｉ，８５ａ〜８５ｉ 磁路形成用凸部 ２６，４６，６６，７６，８６ 鉄心 ２７，４７，６７，７７，８７ コイル
Claims (3)
- 【請求項１】 鉄心に複数相のコイルが巻回された電機
子と、この電機子に対して所定の回転軸の回りに相対的
に回転移動可能に配置された界磁磁石と、を有する回転
電機において、 上記界磁磁石には、円周方向と直交する方向に着磁が施
されているとともに、この界磁磁石の着磁両端面のそれ
ぞれに、当該界磁磁石の着磁端面に沿って延在する環状
のヨーク板がそれぞれ取り付けられ、 それらの両ヨーク板には、円周方向に所定のピッチで配
置される複数の磁路形成用凸部が設けられてなり、 上記電機子は、前記界磁磁石及びヨーク板の外周側所定
領域に対向配置されているとともに、 前記鉄心と磁路形成用凸部とは、界磁磁石の磁束を鉄心
に集束させるように相互に近接・離間し、かつその鉄心
内を通過する磁束の方向が、電機子と界磁磁石との相対
移動に伴い上記磁路形成用凸部の配置ピッチ毎に反転す
る位置関係に設けられていることを特徴とする回転電
機。 - 【請求項２】 請求項１に記載の回転電機において、 コイルの相数が３相であることを特徴とする回転電機。
- 【請求項３】 請求項１に記載の回転電機において、 コイルの相数が２相であることを特徴とする回転電機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2213993A JP2933792B2 (ja) | 1993-01-15 | 1993-01-15 | 回転電機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2213993A JP2933792B2 (ja) | 1993-01-15 | 1993-01-15 | 回転電機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06217515A true JPH06217515A (ja) | 1994-08-05 |
| JP2933792B2 JP2933792B2 (ja) | 1999-08-16 |
Family
ID=12074554
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2213993A Expired - Fee Related JP2933792B2 (ja) | 1993-01-15 | 1993-01-15 | 回転電機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2933792B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08191563A (ja) * | 1994-06-29 | 1996-07-23 | Samsung Electro Mech Co Ltd | 線型磁気抵抗モーター |
| JP2001025212A (ja) * | 1999-07-09 | 2001-01-26 | Japan Servo Co Ltd | 多極回転電機とそのセンシング方法 |
| JP2010529820A (ja) * | 2007-05-31 | 2010-08-26 | クリシュナン ラム | 最小限の固定子鉄心を備えたスイッチドリラクタンス機 |
| JP5506811B2 (ja) * | 2009-10-08 | 2014-05-28 | 三菱電機株式会社 | ファンモーター及びこれを備えた空気調和機 |
-
1993
- 1993-01-15 JP JP2213993A patent/JP2933792B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08191563A (ja) * | 1994-06-29 | 1996-07-23 | Samsung Electro Mech Co Ltd | 線型磁気抵抗モーター |
| JP2001025212A (ja) * | 1999-07-09 | 2001-01-26 | Japan Servo Co Ltd | 多極回転電機とそのセンシング方法 |
| JP2010529820A (ja) * | 2007-05-31 | 2010-08-26 | クリシュナン ラム | 最小限の固定子鉄心を備えたスイッチドリラクタンス機 |
| JP2013102687A (ja) * | 2007-05-31 | 2013-05-23 | Krishnan Ramu | 最小限の固定子鉄心を備えたスイッチドリラクタンス機 |
| US8901798B2 (en) | 2007-05-31 | 2014-12-02 | Regal Beloit America, Inc. | Switched reluctance machines with minimum stator core |
| EP2158668A4 (en) * | 2007-05-31 | 2017-07-19 | Krishnan Ramu | Switched reluctance machines with minimum stator core |
| JP5506811B2 (ja) * | 2009-10-08 | 2014-05-28 | 三菱電機株式会社 | ファンモーター及びこれを備えた空気調和機 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2933792B2 (ja) | 1999-08-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990518 |
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| S533 | Written request for registration of change of name |
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