JPH0799762A - Rotary electric machine - Google Patents
Rotary electric machineInfo
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Landscapes
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ロータ側のコアとステ
ータ側のコアとを対面配置させることによって、回転駆
動用の磁気回路を形成するようにした回転電機に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rotary electric machine in which a rotor-side core and a stator-side core are arranged to face each other to form a magnetic circuit for rotational drive.
【０００２】[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４及び図５に示され
た構成の３相モータがある。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、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が回転自在に配置されている。これらのケーシン
グ１及び界磁磁石２は、いずれか一方側がロータとして
構成され、他方側がステータとして構成されている。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体の突極状コア３ａ，３ａ，３ａを有しており、これ
らの各突極状コア３ａの各々にコイル３ｂ，３ｂ，３ｂ
がそれぞれ巻回されている。2. Description of the Related Art In recent years, various rotary electric machines have been developed. As an example of a conventional rotary electric machine, there is a three-phase motor having a structure shown in FIGS. This is a so-called 2-3
A motor called a (number of magnetic poles-number of core poles) structure, in which a hollow cylindrical field magnet 2 is fixed to an inner peripheral wall of a casing 1, and an electric machine is provided on the inner peripheral side of the field magnet 2. The child 3 is rotatably arranged. One of the casing 1 and the field magnet 2 is configured as a rotor and the other side is configured as a stator. The field magnet 2 is magnetized so as to form two different magnetic poles N and S in the circumferential direction, and the armature 3 approaches the inner peripheral wall of the field magnet 2 to generate a magnetic flux. Has three salient pole-shaped cores 3a, 3a, 3a, and each of these salient pole-shaped cores 3a has a coil 3b, 3b, 3b.
Are each wound.
【０００３】[0003]
【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。However, such a conventional rotary electric machine has a problem that the so-called T / N characteristic value is not yet sufficient. That T / N characteristic value is the quotient of the torque T in the T-N characteristic of the rotating electric machine and the rotation speed N, specifically, T / N characteristic value = T S / N O = ΔT / ΔN = K It is represented by E・ K T / R. Here, T S ; starting torque N O ; no-load rotation speed K E ; back electromotive force constant K T ; torque constant R; internal resistance.
【０００４】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、また界磁磁石の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。This T / N characteristic value represents the size of the T-N characteristic which is the basis of the rotary electric machine, and the sizes of the rotary electric machine can be compared. For example, a rotating electrical machine with T / N = 3 can provide the same T-N characteristics as when three rotating electrical machines with T / N = 1 are simultaneously rotated. More specifically, the T / N characteristic value is proportional to about the square of the volume of the rotating electric machine (more accurately, to the 5/3 power), and has a relationship substantially proportional to the BH MAX of the field magnet. is doing. Therefore, conventionally, when trying to use a larger motor or strong magnet, the result is T
It is intended to increase the / N characteristic value.
【０００５】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。When the T / N characteristic value is increased, the following is possible. 1) Increase in generated torque. 2) Reduction of rise time. 3) Increasing torque constant and back electromotive force constant. 4) Reduction of rated current. 5) Reduction of loss (copper loss). 6) Higher efficiency. 7) Reduction of heat generation. 8) Increased output. 9) Reduction of the influence on the rotation speed fluctuation due to load fluctuation.
【０００６】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。If the T / N characteristic value has a margin,
Depending on how you use it, you can do the following. 1) Miniaturization, thinning, and weight reduction of rotating electric machines. 2) Lower costs by reviewing materials. 3) Greater freedom of design.
【０００７】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には、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）であり、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。As described above, many of the various proposals relating to the rotating electric machine conventionally proposed result in obtaining a higher T / N characteristic value. That is, the requirements for making the rotating electric machine lighter, thinner, shorter and smaller, power saving, resource saving, and lower price are based on (T / N characteristic value) / (physique) and (T / N characteristic value). / (Cost), and how to efficiently obtain the T / N characteristic value has been a conventional problem.
For example: 1) Miniaturization, thinning, and weight reduction. 2) Extension of starting torque. 3) Shorter rise time. 4) Reduction of current value. 5) Reduction of loss (copper loss). 6) Streamline. Therefore, many conventional proposals relating to rotating electrical machine technology can be said to be studies for eventually improving the T / N characteristic value. Practically, T / N characteristic value is 5% to 10%
The differences are competing.
【０００８】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。Next, as factors for determining such T / N characteristic values, P (number of magnetic poles), Φ (effective magnetic flux), H (number of parallel coils), A (coil cross-sectional area), L (per 1T) Coil length), which can be expressed by an equation: T / N characteristic value = P 2 · Φ 2 · H · A / L ... Therefore, the T / N characteristic value becomes maximum when these elements are combined so as to maximize the total.
In particular, the point is how to increase P 2 × Φ 2 .
【０００９】このような観点から考察すれば、上述した
図４及び図５に示された所謂２−３（磁極数−コア極
数）構造の回転電機の場合には、３相のモータにおいて
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カ所の突極状コア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。From this point of view, in the case of the rotary electric machine of the so-called 2-3 (number of magnetic poles-number of core poles) structure shown in FIGS. 4 and 5, the magnetic poles in a three-phase motor are considered. The number and the number of salient poles are the minimum combination. For example, in the positional relationship shown in the figure, as indicated by the arrow, N
The total magnetic flux of the poles is concentrated on one salient pole-shaped core 3a.
Therefore, the effective magnetic flux Φ is large. However, since the number of magnetic poles P is 2, there is a limit to the improvement of the T / N characteristic value.
【００１０】一方多極型のものでは、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、電機子の突極と界磁磁石との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Ｐ2×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。On the other hand, in the multi-pole type, the number of magnetic poles P and the number of parallel coils H are increased, and at the same time, the coil length L is reduced to improve the T / N characteristic value. The facing area of each salient pole of the armature and the field magnet per salient pole is small, and the magnetic flux is dispersed and used.
That is, since the same total magnetic flux is divided into multiple poles and used, the number of magnetic poles P is increased, but the effective magnetic flux Φ is decreased, and the value of P 2 × Φ 2 in the above equation remains unchanged.
Further, although the number H of parallel coils can be increased, the reduction in the coil cross-sectional area A cancels out and the structure becomes complicated, but the T / N characteristic value cannot be significantly improved.
Therefore, in the case of this multi-pole type, at present, a magnet having a large BH MAX is adopted to obtain an effective magnetic flux Φ to improve the T / N characteristic value.
【００１１】このように従来における磁石対向型の回転
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。As described above, the conventional magnet-opposing rotary electric machine has a problem that the T / N characteristic value can be improved only by a method that uses a strong magnet and leads to a significant cost increase.
【００１２】このため本発明は、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
機の構造を提供することを目的とする。Therefore, it is an object of the present invention to provide a structure of a rotary electric machine capable of greatly improving the T / N characteristic value with a simple structure.
【００１３】[0013]
【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、ロータ側のコアとステータ側のコアとを、少
なくとも回転時に対向するように配置することによっ
て、回転駆動用の磁気回路を形成する回転電機におい
て、上記ロータ側のコアとステータ側のコアとの間に、
流動性を有する透磁物質である磁性流体を充填した構成
になされている。In order to achieve the above object, the present invention provides a magnetic circuit for rotational driving by arranging a rotor-side core and a stator-side core so as to face each other at least during rotation. In the rotating electric machine to be formed, between the core on the rotor side and the core on the stator side,
The magnetic fluid, which is a magnetically permeable substance, is filled.
【００１４】[0014]
【作用】このような構成を有する手段においては、ロー
タ側のコアとステータ側のコアとの対面時における磁気
抵抗が一定のレベル以下に低減され、その結果、Ｔ／Ｎ
特性値が向上されるようになっている。In the means having such a structure, the magnetic resistance when the rotor-side core and the stator-side core face each other is reduced to a certain level or less, and as a result, the T / N ratio is reduced.
The characteristic value is improved.
【００１５】[0015]
【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に示されている実施例
は、本願発明者が既に提案している所謂磁束集中反転型
の３相モータに対して本発明を適用したものであり、図
示を省略したケーシングの中心部に設けられた中空円筒
状の軸受２１内に、回転軸２２が回転自在に支承されて
いる。また上記軸受２１の外周部には、ステータ（電機
子）コアを構成する鉄心２３が固着されているととも
に、この鉄心２３に対して３相コイル２４が巻回されて
いる。上記鉄心２３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、放射状に延びる３体の突極２３
ａ，２３ｂ，２３ｃが、回転軸を中心にして円周方向に
１２０°のピッチ間隔で設けられている。上記コイル２
４は、各突極２３ａ，２３ｂ，２３ｃの途中部分に励磁
用として巻回されている。Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. First, the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 is one in which the present invention is applied to a so-called magnetic flux concentration reversal type three-phase motor that has been already proposed by the inventor of the present application, and a casing not shown is shown. A rotary shaft 22 is rotatably supported in a hollow cylindrical bearing 21 provided at the center of the shaft. An iron core 23 forming a stator (armature) core is fixed to the outer peripheral portion of the bearing 21, and a three-phase coil 24 is wound around the iron core 23. The iron core 23 is formed by laminating silicon steel plates and the like to a predetermined thickness, and has three salient poles 23 extending radially.
a, 23b, and 23c are provided at a pitch interval of 120 ° in the circumferential direction around the rotation axis. The coil 2
No. 4 is wound around the salient poles 23a, 23b, and 23c in the middle for excitation.
【００１６】一方上記回転軸２２の軸受突出部分には、
ロータを構成する回転円板２５が回転軸２２と一体的に
回転するように固定されているとともに、この回転円板
２５の外周部に、ロータコアを構成するヨーク板２６を
介して界磁磁石２７が固定されている。界磁磁石２７
は、上記電機子の各突極２３ａ，２３ｂ，２３ｃの外周
側を、所定の空隙を介して環状に取り囲む中空円筒体か
らなり、固定状態にある上記電機子の回りを回転移動す
るように構成されている。この界磁磁石２７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方向（軸方
向）に着磁が行われている。本実施例では、界磁磁石２
７の図示上側端面がＮ極に着磁されているとともに、図
示下側端面がＳ極に着磁されている。On the other hand, in the bearing protruding portion of the rotary shaft 22,
A rotating disk 25 forming a rotor is fixed so as to rotate integrally with the rotating shaft 22, and a field magnet 27 is provided on the outer peripheral portion of the rotating disk 25 via a yoke plate 26 forming a rotor core. Is fixed. Field magnet 27
Is a hollow cylindrical body that surrounds the outer peripheral side of each salient pole 23a, 23b, 23c of the armature in an annular shape with a predetermined gap, and is configured to rotate around the fixed armature. Has been done. As the field magnet 27,
A magnet made of ferrite or rare earth is used, and magnetized in a direction (axial direction) orthogonal to the circumferential direction, which is the extending direction of the magnet. In this embodiment, the field magnet 2
The upper end surface of 7 in the figure is magnetized to the N pole, and the lower end surface in the figure is magnetized to the S pole.
【００１７】上記ヨーク板２６は、界磁磁石２７におけ
る図示上側の着磁端面に取り付けられているとともに、
界磁磁石２７の図示下側の着磁端面には、同じくロータ
コアを構成するヨーク板２８が取り付けられている。こ
れらの各ヨーク板２６，２８は、界磁磁石２７の各着磁
端面に沿って延在するリング状の強磁性材からなり、界
磁磁石２７の図示上側のＮ極側に取り付けられたヨーク
板２６がＮ極に磁化されているとともに、界磁磁石２７
の図示下側のＳ極側に取り付けられたヨーク板２８はＳ
極に磁化されている。The yoke plate 26 is attached to the magnetized end surface of the field magnet 27 on the upper side in the drawing, and
A yoke plate 28 that also constitutes a rotor core is attached to the magnetized end surface of the field magnet 27 on the lower side in the drawing. Each of these yoke plates 26, 28 is made of a ring-shaped ferromagnetic material extending along each magnetized end surface of the field magnet 27, and is attached to the N pole side of the field magnet 27 on the upper side in the drawing. The plate 26 is magnetized to the N pole, and the field magnet 27
The yoke plate 28 attached to the S pole side on the lower side of FIG.
It is magnetized to the pole.
【００１８】また一方のヨーク板２６の内周縁部には、
軸中心に向かって突出する４体の磁路形成用凸部２６
ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄが設けられているととも
に、他方のヨーク板２８の内周縁部には、軸中心に向か
って突出する４体の磁路形成用凸部２８ａ，２８ｂ，２
８ｃ，２８ｄが設けられている。これらヨーク板２６の
磁路形成用凸部２６ａ，…及びヨーク板２８の磁路形成
用凸部２８ａ，…どうしは、前記電機子の鉄心２３を軸
方向から挟み込みつつ回転移動するように構成されてい
る。On the inner peripheral edge of the one yoke plate 26,
Four magnetic path forming protrusions 26 protruding toward the axial center
a, 26b, 26c, 26d are provided, and four magnetic path forming protrusions 28a, 28b, 2 protruding toward the axial center are provided on the inner peripheral edge of the other yoke plate 28.
8c and 28d are provided. The magnetic path forming convex portions 26a of the yoke plate 26, and the magnetic path forming convex portions 28a of the yoke plate 28 are configured to rotate while sandwiching the iron core 23 of the armature from the axial direction. ing.
【００１９】すなわち各ヨーク板２６及び２８の磁路形
成用凸部２６ａ，…及び２８ａ，…と、電機子の鉄心２
３とは、両者の相対回転移動に伴い、対面及び離間を繰
り替えすように構成されており、ロータ側のコアを構成
する磁路形成用凸部２６ａ，…及び２８ａ，…と、ステ
ータ側のコアを構成する鉄心２３の各突極２３ａ，２３
ｂ，２３ｃとの間に、流動性を有する透磁物質である磁
性流体２９が充填されている。この磁性流体２９は、磁
路形成用凸部２６ａ，…及び２８ａ，…側の磁気力によ
り保持されている。すなわち両者が軸方向に対面したと
きには、磁路形成用凸部２６ａ，…及び２８ａ，…が、
鉄心２３の各突極２３ａ，２３ｂ，２３ｃに、磁性流体
２９を介して接触するように配置されており、磁路形成
用凸部２６ａ，…及び２８ａ，…が、鉄心２３の各突極
２３ａ，２３ｂ，２３ｃに対面したときには、各ヨーク
板２６及び２８の磁路形成用凸部２６ａ，…及び２８
ａ，…から磁性流体２９を通して、界磁磁石２７による
磁束が鉄心２３側に集束するように構成されている。こ
のとき磁路形成用凸部２６ａ，…及び２８ａ，…の板厚
及び鉄心２３との対面長さは、鉄心２３の厚さとほぼ同
じ寸法に設定されている。That is, the magnetic path forming projections 26a, ... And 28a, of the yoke plates 26 and 28, and the iron core 2 of the armature.
3 is configured so as to repeat facing and spacing with the relative rotational movement of both, and the magnetic path forming convex portions 26a, ... And 28a ,. Each salient pole 23a, 23 of the iron core 23 that constitutes the core
Magnetic fluid 29, which is a magnetically permeable material, is filled between b and 23c. The magnetic fluid 29 is held by the magnetic force on the magnetic path forming convex portions 26a, ... And 28a ,. That is, when they face each other in the axial direction, the magnetic path forming protrusions 26a, ... And 28a ,.
The salient poles 23a, 23b, 23c of the iron core 23 are arranged so as to be in contact with each other via the magnetic fluid 29, and the magnetic path forming projections 26a, ... And 28a ,. , 23b, 23c, the magnetic path forming protrusions 26a, ... And 28 of the yoke plates 26 and 28 are faced.
The magnetic flux from the field magnet 27 is focused on the iron core 23 side through the magnetic fluid 29 from a. At this time, the plate thickness of the magnetic path forming convex portions 26a, ... And 28a, ... And the facing length with the iron core 23 are set to be substantially the same as the thickness of the iron core 23.
【００２０】これら両ヨーク板２６及び２８における各
磁路形成用凸部２６ａ，…及び２８ａ，…は、周方向に
９０°のピッチ間隔で並設されており、一方側の磁路形
成用凸部２６ａ，…と他方側の磁路形成用凸部２８ａ，
…とは、周方向において互いに４５°ずらされて配置さ
れている。すなわち平面視において、Ｎ極に磁化された
磁路形成用凸部２６ａ，…と、Ｓ極に磁化された磁路形
成用凸部２８ａ，…とは、周方向に４５°のピッチ間隔
で交互に環状配置されており、一方側の磁路形成用凸部
２６ａ、他方側の磁路形成用凸部２８ａ、一方側の磁路
形成用凸部２６ｂ、他方側の磁路形成用凸部２８ｂ、…
の順に交互に配置されている。したがって前記鉄心２３
のコイル２４を装着した部分を通過する磁束の方向が、
上記両側の磁路形成用凸部２６ａ，２８ａの配置ピッチ
（４５°）毎に反転する配置関係になされている。.. and 28a, ... on the two yoke plates 26 and 28 are arranged side by side at a pitch of 90.degree. In the circumferential direction, and the magnetic path forming protrusions on one side are formed. , And the magnetic path forming protrusions 28a on the other side,
Are arranged so as to be offset from each other by 45 ° in the circumferential direction. That is, in plan view, the magnetic path forming convex portions 26a, ... Which are magnetized to the N pole and the magnetic path forming convex portions 28a, which are magnetized to the S pole are alternately arranged at a pitch interval of 45 ° in the circumferential direction. The magnetic path forming convex portion 26a on one side, the magnetic path forming convex portion 28a on the other side, the magnetic path forming convex portion 26b on the one side, and the magnetic path forming convex portion 28b on the other side. , ...
Are alternately arranged in this order. Therefore, the iron core 23
Direction of the magnetic flux passing through the part where the coil 24 of
The magnetic path forming convex portions 26a and 28a on both sides are arranged to be reversed at every arrangement pitch (45 °).
【００２１】このような実施例におけるモータでは、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２６の磁路形成用凸部２６ａ
（Ｎ極）が一つの突極２３ａに磁性流体２９を介して対
面接触し、かつ他方のヨーク板２８における一対の磁路
形成用凸部２８ｂ，２８ｃ（Ｓ極）が他の突極２３ｂ，
２３ｃに磁性流体２９を介して対面接触しているときに
は、図示矢印のように界磁磁石２７からの総磁束が、各
磁路形成用凸部２６ａ，２８ｂ，２８ｃから磁性流体２
９を通して鉄心２３に集束される。このとき磁性流体２
９により磁気抵抗が一定のレベル以下に低減されている
ため、磁気回路は良好に形成される。In the motor in such an embodiment, when the armature side and the field magnet side are in the illustrated positional relationship,
That is, the magnetic path forming convex portion 26a of one yoke plate 26 is formed.
The (N pole) is in face-to-face contact with one salient pole 23a via the magnetic fluid 29, and the pair of magnetic path forming projections 28b, 28c (S pole) on the other yoke plate 28 are the other salient poles 23b,
When the magnetic fluid 29 is in face-to-face contact with the magnetic fluid 23c, the total magnetic flux from the field magnet 27 flows from the magnetic path forming convex portions 26a, 28b, 28c to the magnetic fluid 2 as shown by arrows in the figure.
It is focused on the iron core 23 through 9. At this time, the magnetic fluid 2
Since the magnetic resistance is reduced to a certain level or less by 9, the magnetic circuit is well formed.
【００２２】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である４５°だけ回転移動したとき
には、ヨーク板２８の磁路形成用凸部２８ａ（Ｓ極）
が、磁性流体２９を介して突極２３ａに対面接触すると
もに、ヨーク板２６における一対の磁路形成用凸部２６
ｃ，２６ｄ（Ｎ極）が、磁性流体２９を介して突極２３
ｂ，２３ｃに対面接触する。したがって界磁磁石２７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２３に集束される。Next, when the field magnet side is rotationally moved from this state by 45 ° which is the arrangement pitch of the magnetic path forming convex portions, the magnetic path forming convex portion 28a (S pole) of the yoke plate 28 is formed.
Contact the salient poles 23a face-to-face via the magnetic fluid 29, and the pair of magnetic path forming projections 26 on the yoke plate 26.
c and 26d (N pole) are salient poles 23 through the magnetic fluid 29.
Face-to-face contact with b and 23c. Therefore, the total magnetic flux from the field magnet 27 is inverted to the side opposite to the direction of the arrow and focused on the iron core 23.
【００２３】このように本実施例では、界磁磁石２７に
取り付けられた一対のヨーク板２６，２８の形状によ
り、界磁磁石２７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２７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。As described above, in this embodiment, due to the shape of the pair of yoke plates 26 and 28 attached to the field magnet 27, the total magnetic flux of the field magnet 27 is concentrated without being dispersed to achieve multi-pole. As a result, the magnetic flux from the field magnet 27 is always utilized to the maximum extent, and both the magnetic pole number P and the effective magnetic flux Φ are simultaneously increased. In order to make the poles multi-pole, the field magnet is not multi-pole magnetized as in the prior art, and the structure on the armature side is simply maintained.
【００２４】この状態は、前述した図４及び図５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、本実施例のように磁
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倍のようにしてＴ／Ｎ特
性値は大幅に向上される。In this state, the number of magnetic poles P is increased while the total magnetic flux concentration state remains the same as in the rotary electric machine of the so-called 2-3 structure shown in FIGS. 4 and 5 described above. As shown in the above equation, the number P of magnetic poles contributes to the T / N characteristic value as a square. Therefore, if the number P of magnetic poles is tripled, the T / N characteristic value becomes 9 times. If the number of magnetic poles P is 4 times as in the example, the T / N characteristic value is 16 times and the number of magnetic poles P is
Is 5 times, the T / N characteristic value is made 25 times so that the T / N characteristic value is greatly improved.
【００２５】特に本実施例では、ロータ側のコアを構成
する磁路形成用凸部２６ａ，…及び２８ａ，…と、ステ
ータ側のコアを構成する鉄心２３の各突極２３ａ，２３
ｂ，２３ｃとの間に、磁性流体２９が充填されているた
め、両者の対面時における磁気抵抗が一定のレベル以下
に低減され、以下述べるように上記Ｔ／Ｎ特性値が一層
向上されるようになっている。In particular, in this embodiment, the magnetic path forming projections 26a, ... And 28a, ... Which constitute the core on the rotor side, and the salient poles 23a, 23 of the iron core 23 which constitute the core on the stator side.
Since the magnetic fluid 29 is filled between b and 23c, the magnetic resistance when facing each other is reduced to a certain level or less, and the T / N characteristic value is further improved as described below. It has become.
【００２６】まずロータ側のコアとステータ側のコアと
の間に形成されるエアギャップによる磁気抵抗の影響
を、上述した実施例にかかる磁束集中反転型構造のモー
タ、従来タイプの磁石対向型構造のモータ、及びリラク
タンス型構造のモータにおける発生推力を比較して検討
してみる。図３に示されているように、上記３構造の同
一形状及び同一条件におけるエアギャップ量（横軸）
と、平均推力（縦軸）との関係は、構造の違いにより大
きな差異がある。まずエアギャップによる影響が最も大
きいのがリラクタンス型構造（ＡＬ）で、次に大きい
のが磁束集中反転型構造（ＡＪ）であり、従来タイプ
の磁石対向型構造（ＡＫ）ではエアギャップによる影
響が小さい。First, the influence of the magnetic resistance due to the air gap formed between the core on the rotor side and the core on the stator side will be described. The magnetic flux concentration reversal type motor according to the above-described embodiment and the conventional magnet facing type structure will be described. Let us compare the thrusts generated by the motor and the motor of reluctance type structure. As shown in FIG. 3, the air gap amount (horizontal axis) in the same shape and under the same conditions of the above three structures
, And the average thrust (vertical axis) have a large difference due to the difference in structure. The reluctance type structure (AL) has the largest influence by the air gap, and the magnetic flux concentration reversal type structure (AJ) has the second largest influence. In the conventional type magnet facing type structure (AK), the air gap has the greatest influence. small.
【００２７】すなわちリラクタンス型構造（ＡＬ）及
び磁束集中反転型構造（ＡＪ）では、エアギャップ内
に流動性を有する透磁物質である磁性流体を充填するこ
とによってエアギャップを実質的に十分小さくすれば、
従来タイプの磁石対向型構造（ＡＫ）の数倍の推力を
得ることが可能となり、その２乗のＴ／Ｎ特性値が得ら
れることが判る。このようにエアギャップを小さくする
ことにより、磁束集中反転型構造（ＡＪ）及びリラク
タンス型構造（ＡＬ）では大幅な特性向上が可能とな
るが、単純なエアギャップの狭小化は、非接触状態を維
持しつつ行わねばならないこと、及びエアギャップのバ
ラツキから特性のバラツキを生じ易い等、製造技術上か
らは非常に難しい。これに対して本願発明による構成に
よれば、エアギャップをある一定以上に保持したまま特
性の向上を図ることが可能となるものである。That is, in the reluctance type structure (AL) and the magnetic flux concentration inversion type structure (AJ), the air gap can be substantially sufficiently small by filling the air gap with a magnetic fluid that is a magnetically permeable material. If
It can be seen that it is possible to obtain a thrust that is several times that of the conventional magnet facing structure (AK), and the squared T / N characteristic value can be obtained. By making the air gap small in this way, it is possible to greatly improve the characteristics in the magnetic flux concentration inversion type structure (AJ) and the reluctance type structure (AL), but a simple air gap narrowing can reduce the non-contact state. It is very difficult from the viewpoint of manufacturing technology that it must be performed while maintaining it, and that variations in characteristics are likely to occur due to variations in air gap. On the other hand, according to the configuration of the present invention, it is possible to improve the characteristics while keeping the air gap above a certain level.
【００２８】より具体的には、磁性流体２９の比透磁率
は２〜３程度であり、エアギャップを１／２〜１／３に
狭めたのと同じ作用・効果が得られる。また今後、比透
磁率がより高い磁性流体の開発が行われると思われる
が、比透磁率１０であればエアギャップを１／１０とし
た作用・効果が得られる。なお上述した磁性流体の比透
磁率は、電磁鋼板の比透磁率（数千程度）よりも非常に
小さいため、磁性流体の充填により磁気回路全体をショ
ートさせてしまうような事態は生じることがない。この
ように本発明は、リラクタンス型構造及び磁束集中反転
型構造の回転電機に適用することによって、より大きな
作用・効果が得られるものである。More specifically, the relative permeability of the magnetic fluid 29 is about 2 to 3, and the same action and effect as when the air gap is narrowed to 1/2 to 1/3 can be obtained. Further, it is expected that a magnetic fluid having a higher relative magnetic permeability will be developed in the future, but if the relative magnetic permeability is 10, the action / effect in which the air gap is 1/10 can be obtained. Since the relative magnetic permeability of the magnetic fluid described above is much smaller than the relative magnetic permeability of the magnetic steel sheet (a few thousand), there is no possibility that the magnetic fluid will be filled up and short the entire magnetic circuit. . As described above, by applying the present invention to a rotary electric machine having a reluctance type structure and a magnetic flux concentration reversal type structure, a larger action and effect can be obtained.
【００２９】以上本発明者によってなされた発明を実施
例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変形可能であるというのはいうまでもない。例えば
ステータ側に、磁性流体のシール構造を設けることとす
れば、磁性流体を漏れを生じさせることなく安定した使
用が可能となり都合が良い。The invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say. For example, if a magnetic fluid seal structure is provided on the stator side, it is convenient because the magnetic fluid can be used stably without causing leakage.
【００３０】さらに磁性流体を、ロータ側の出力部等の
一部を除き略全体にわたって充填するように構成しても
良く、その場合には、全体をシールド構造に一体成形す
ること等が考えられる。なお磁性流体２９の比透磁率は
２〜３程度であり、磁気特性はコアに比して大幅に悪い
ため、Further, the magnetic fluid may be filled almost all over the rotor except for a part of the output portion on the rotor side. In that case, it is conceivable to integrally form the whole into the shield structure. . Since the relative permeability of the magnetic fluid 29 is about 2 to 3, and the magnetic characteristics are significantly worse than those of the core,
【００３１】さらにまた上述のようにして充填された磁
性流体を、軸受の潤滑剤として用いることも可能であ
る。Furthermore, it is also possible to use the magnetic fluid filled as described above as a lubricant for bearings.
【００３２】[0032]
【発明の効果】以上述べたように本発明は、ロータ側の
コアとステータ側のコアとの間に、流動性を有する透磁
物質である磁性流体を充填して、両者が磁性流体を介し
て対面接触するように構成し、ロータ側のコアとステー
タ側のコアとの対面時における磁気抵抗を一定のレベル
以下に低減したものであるから、特にリラクタンス型及
び磁束集中反転型の回転電機のＴ／Ｎ特性値を、簡易な
構造で大幅に向上させることができる。As described above, according to the present invention, the magnetic fluid, which is a magnetically permeable substance having fluidity, is filled between the core on the rotor side and the core on the stator side, and both of them interpose the magnetic fluid. Since the magnetic resistance when the rotor-side core and the stator-side core face each other is reduced to a certain level or less, the reluctance type and magnetic flux concentration reversal type rotating electrical machines The T / N characteristic value can be greatly improved with a simple structure.
【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。FIG. 1 is an explanatory plan view showing a rotary electric machine according to a first embodiment of the present invention.
【図２】図１に表した回転電機の構造を表した横断面説
明図である。2 is a cross-sectional explanatory view showing the structure of the rotary electric machine shown in FIG. 1. FIG.
【図３】エアギャップと推力との関係を比較して表した
線図である。FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the air gap and thrust in comparison.
【図４】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。FIG. 4 is an explanatory plan view showing an example of a conventional rotary electric machine.
【図５】図４に表した回転電機の構造を表した横断面説
明図である。5 is a cross-sectional explanatory view showing the structure of the rotary electric machine shown in FIG.
２３ 鉄心（ステータコア） ２６，２８ ヨーク板（ロータコア） ２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２８ａ，２８ｂ，２８ｃ 磁
路形成用凸部 ２９ 磁性流体23 iron core (stator core) 26, 28 yoke plate (rotor core) 26a, 26b, 26c, 28a, 28b, 28c magnetic path forming convex portion 29 magnetic fluid
Claims (6)
ステータ側のコアとが、少なくとも回転時に対面するよ
うに配置され、これらロータ側のコアとステータ側のコ
アとの対面部位を通して、回転駆動用の磁気回路が形成
される回転電機において、 上記ロータ側のコアとステータ側のコアとの間に、流動
性を有する透磁物質として磁性流体が充填されているこ
とを特徴とする回転電機。1. A rotor-side core and a stator-side core, which relatively rotate and move, are arranged so as to face each other at least during rotation, and are rotated through a facing portion between the rotor-side core and the stator-side core. A rotary electric machine in which a magnetic circuit for driving is formed, characterized in that a magnetic fluid is filled as a magnetically permeable substance having fluidity between the rotor core and the stator core. .
ことを特徴とする回転電機。2. The rotating electric machine according to claim 1, wherein a magnetic fluid seal structure is provided on the stator side.
ることを特徴とする回転電機。3. The rotating electric machine according to claim 2, wherein the magnetic fluid is filled over substantially the entire rotor side.
いることを特徴とする回転電機。4. The rotating electric machine according to claim 3, wherein the magnetic fluid is filled so as to also serve as a lubricant for the bearing.
永久磁石の磁束を一方側に集束させるように相互に近接
・離間し、かつその近接・離間毎に、上記磁束の方向が
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。5. The rotating electric machine according to claim 1, wherein the rotor-side core and the stator-side core are close to and away from each other so as to focus the magnetic flux of the permanent magnet for rotational drive on one side, and A rotating electric machine characterized in that the magnetic flux is provided in such a positional relationship that the direction of the magnetic flux is reversed every time the magnetic flux approaches or separates.
電磁気吸引力によりロータ側のコアに回転駆動力を生じ
させるリラクタンス型構造に構成されていることを特徴
とする回転電機。6. The rotating electric machine according to claim 1, wherein the rotor-side core and the stator-side core have a reluctance structure in which a rotor-side core generates a rotational driving force by an electromagnetic attraction force on the stator side. A rotating electrical machine characterized by being.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26296393A JPH0799762A (en) | 1993-09-27 | 1993-09-27 | Rotary electric machine |
| US08/171,625 US5552653A (en) | 1992-12-22 | 1993-12-22 | Electric motor with increased T/N characteristic value |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26296393A JPH0799762A (en) | 1993-09-27 | 1993-09-27 | Rotary electric machine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0799762A true JPH0799762A (en) | 1995-04-11 |
Family
ID=17382986
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26296393A Withdrawn JPH0799762A (en) | 1992-12-22 | 1993-09-27 | Rotary electric machine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0799762A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5661639A (en) * | 1994-10-25 | 1997-08-26 | Rohm Co., Ltd. | Structure for attaching a heat sink to a semiconductor device |
-
1993
- 1993-09-27 JP JP26296393A patent/JPH0799762A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5661639A (en) * | 1994-10-25 | 1997-08-26 | Rohm Co., Ltd. | Structure for attaching a heat sink to a semiconductor device |
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