JPH08265996A - 整流可能な多相多極機とその固定子、回転子及び固定子製造方法 - Google Patents
整流可能な多相多極機とその固定子、回転子及び固定子製造方法Info
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- JPH08265996A JPH08265996A JP8015149A JP1514996A JPH08265996A JP H08265996 A JPH08265996 A JP H08265996A JP 8015149 A JP8015149 A JP 8015149A JP 1514996 A JP1514996 A JP 1514996A JP H08265996 A JPH08265996 A JP H08265996A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 わずかな材料損失で、簡単に製造することの
できる多相多極機の固定子及び回転子を提供する。 【解決手段】 内側に回転子２０を有する同期機におけ
る整流可能な多相多極の固定子３において、各相は固定
子３の内周に沿った領域に分割されている。１相の巻線
型コンダクタ８は、連続する固定子極５の周囲を蛇行す
るように巻き付けられ、２つの隣接する固定子極の間の
スロット幅は巻線型コンダクタ８の幅に相当する。
できる多相多極機の固定子及び回転子を提供する。 【解決手段】 内側に回転子２０を有する同期機におけ
る整流可能な多相多極の固定子３において、各相は固定
子３の内周に沿った領域に分割されている。１相の巻線
型コンダクタ８は、連続する固定子極５の周囲を蛇行す
るように巻き付けられ、２つの隣接する固定子極の間の
スロット幅は巻線型コンダクタ８の幅に相当する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、整流可能な多相多
極機、特に相が固定子の領域に沿って配設された整流可
能な多相多極機及びその固定子、回転子の構造に関す
る。
極機、特に相が固定子の領域に沿って配設された整流可
能な多相多極機及びその固定子、回転子の構造に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来の電気機械は、通常、２層すなわち
２段に形成された巻線を有する。この場合、コイルは、
巻線の突出部(overhang ）において交差し、互いを通過
する方向に延びることになる。このため、機械の巻線突
出部を大きくしなければならず、これに対応して銅損も
かなり大きくなる。
２段に形成された巻線を有する。この場合、コイルは、
巻線の突出部(overhang ）において交差し、互いを通過
する方向に延びることになる。このため、機械の巻線突
出部を大きくしなければならず、これに対応して銅損も
かなり大きくなる。
【０００３】このような理由から、ＤＥ ３３ ２０
８０５では、多数の極を有する多相電気同期機が提案さ
れている。この発明においては、同一相のコイルは隣合
って配置され、２つの隣接するコイルが同一のスロット
内に位置している。複数の相は、周面上の各領域に割り
当てられ、領域間の角度のずれに対応する距離が予めそ
の領域間にとられている。
８０５では、多数の極を有する多相電気同期機が提案さ
れている。この発明においては、同一相のコイルは隣合
って配置され、２つの隣接するコイルが同一のスロット
内に位置している。複数の相は、周面上の各領域に割り
当てられ、領域間の角度のずれに対応する距離が予めそ
の領域間にとられている。
【０００４】図１２は、このような機械の構造上のデザ
インを示す１例である。同図は、外側回転子機械として
好適に用いられている定磁場機械の詳細を示している。
磁場は、半径方向に磁化された永久磁石１によって生成
される。永久磁石は、回転子の継鉄２に固定されてい
る。固定子巻線のコイル４ａ、４ｂ、及び４ｃは、固定
子積層スタック３のスロットに収容されている。積層ス
タック３の歯５には、前記のスロットを部分的に閉鎖す
る磁極片６が形成されている。
インを示す１例である。同図は、外側回転子機械として
好適に用いられている定磁場機械の詳細を示している。
磁場は、半径方向に磁化された永久磁石１によって生成
される。永久磁石は、回転子の継鉄２に固定されてい
る。固定子巻線のコイル４ａ、４ｂ、及び４ｃは、固定
子積層スタック３のスロットに収容されている。積層ス
タック３の歯５には、前記のスロットを部分的に閉鎖す
る磁極片６が形成されている。
【０００５】図１３には、固定子の巻線構造の詳細が示
されている。巻線は、第１の領域Ｚ１（相Ｒ）において
並列に並び、交流電流方向Ｒ、−Ｒを有する６つのコイ
ルＳ１からＳ６と、第１の領域Ｚ２（相Ｔ）において並
列に並び、交流電流方向Ｔ、−Ｔを有する２つのコイル
Ｓ７及びＳ８とから成る。巻線領域Ｚ１から巻線領域Ｚ
２への遷移において、物理的距離ａがとられている。隣
接する２つのコイルの隣接する側辺が同一のスロット内
に配置されており、それぞれの磁極スロットは、最も近
接するコイルによってその半分を満たされている。
されている。巻線は、第１の領域Ｚ１（相Ｒ）において
並列に並び、交流電流方向Ｒ、−Ｒを有する６つのコイ
ルＳ１からＳ６と、第１の領域Ｚ２（相Ｔ）において並
列に並び、交流電流方向Ｔ、−Ｔを有する２つのコイル
Ｓ７及びＳ８とから成る。巻線領域Ｚ１から巻線領域Ｚ
２への遷移において、物理的距離ａがとられている。隣
接する２つのコイルの隣接する側辺が同一のスロット内
に配置されており、それぞれの磁極スロットは、最も近
接するコイルによってその半分を満たされている。
【０００６】同一の幅を有する１つ以上の巻線領域が、
固定子の周面に、巻線相Ｒ、Ｓ、Ｔのそれぞれに対して
形成されている。好適に用いられる６領域の場合、これ
らの領域のうち隣接する２つの領域間の距離ａは、磁極
ピッチの３分の１に等しく選択される。そして、この物
理的距離ａの合計に相当する磁極ピッチの２倍の部分
が、コイルを巻かれないままになる。従って、回転子と
固定子の磁極数の差は、２となる。
固定子の周面に、巻線相Ｒ、Ｓ、Ｔのそれぞれに対して
形成されている。好適に用いられる６領域の場合、これ
らの領域のうち隣接する２つの領域間の距離ａは、磁極
ピッチの３分の１に等しく選択される。そして、この物
理的距離ａの合計に相当する磁極ピッチの２倍の部分
が、コイルを巻かれないままになる。従って、回転子と
固定子の磁極数の差は、２となる。
【０００７】ところが、ＤＥ ３３ ２０ ８０５に提
案されている同期機の別の実施形態によれば、距離ａ
を、各領域で均等に分割することもできる。この場合に
は、固定子巻線の磁極ピッチは界磁の磁極ピッチより大
きくなり、この結果、隣接するコイル間にわずかな位相
ずれが発生する。このずれは、１領域において、隣接す
る巻線相の間の位相角度に加えられる。このような位相
ずれのために、１領域においてはコイルを直列に接続し
なければならない。
案されている同期機の別の実施形態によれば、距離ａ
を、各領域で均等に分割することもできる。この場合に
は、固定子巻線の磁極ピッチは界磁の磁極ピッチより大
きくなり、この結果、隣接するコイル間にわずかな位相
ずれが発生する。このずれは、１領域において、隣接す
る巻線相の間の位相角度に加えられる。このような位相
ずれのために、１領域においてはコイルを直列に接続し
なければならない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来例の場合、
回転子及び固定子の全体的な断面は、１枚の薄層から打
ち抜いて形成される。
回転子及び固定子の全体的な断面は、１枚の薄層から打
ち抜いて形成される。
【０００９】この結果、その製造過程において多大な材
料損失がおこる。さらには、その製造のために複雑な鍛
造型が必要とされる。
料損失がおこる。さらには、その製造のために複雑な鍛
造型が必要とされる。
【００１０】また、回転子及び固定子の全体断面は、電
気スチール板（electrical sheet steel）など、磁場の
集束に必要な強磁性の材料から形成されるため、結果と
して製造された機械の重量はかなり重く、慣性も大きく
なる。
気スチール板（electrical sheet steel）など、磁場の
集束に必要な強磁性の材料から形成されるため、結果と
して製造された機械の重量はかなり重く、慣性も大きく
なる。
【００１１】さらに、図１２に示される固定子極及びこ
れに関連する巻線コイルのデザインでは、比較的少数の
極しか形成することができない。また、図１２のデザイ
ンでは、磁極の断面が比較的大きいため、これにともな
って固定子及び回転子の継鉄において多量の磁気リター
ンフラックス（magnetic return flux）が必要となり、
機械の重量もかなり大きくなる。
れに関連する巻線コイルのデザインでは、比較的少数の
極しか形成することができない。また、図１２のデザイ
ンでは、磁極の断面が比較的大きいため、これにともな
って固定子及び回転子の継鉄において多量の磁気リター
ンフラックス（magnetic return flux）が必要となり、
機械の重量もかなり大きくなる。
【００１２】本発明は、整流可能な多相多極機の固定子
及び回転子を供給することを目的とする。
及び回転子を供給することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明により、わずかな
材料損失を伴うだけで、簡単な機械製造が可能になると
ともに、慣性の小さい高性能の電気機械を得ることがで
きる。
材料損失を伴うだけで、簡単な機械製造が可能になると
ともに、慣性の小さい高性能の電気機械を得ることがで
きる。
【００１４】本発明は、相が固定子の領域に沿って配設
された整流可能な多相多極機における固定子において、
１相の巻線型コンダクタは、１領域内で連続する固定子
極の周囲を蛇行するように巻き付けられ、２つの隣合う
固定子極の間のスロット幅は巻線型コンダクタの幅に相
当することを特徴とする。
された整流可能な多相多極機における固定子において、
１相の巻線型コンダクタは、１領域内で連続する固定子
極の周囲を蛇行するように巻き付けられ、２つの隣合う
固定子極の間のスロット幅は巻線型コンダクタの幅に相
当することを特徴とする。
【００１５】また、前記固定子極は、薄片から形成さ
れ、回転子と反対側の端部において、強磁性ケーシング
を介して、磁気透過が可能になるように互いに接続され
ていることを特徴とする。
れ、回転子と反対側の端部において、強磁性ケーシング
を介して、磁気透過が可能になるように互いに接続され
ていることを特徴とする。
【００１６】また、前記固定子極の薄片は、Ｕ字型に設
計されており、その延長部が固定子極を形成することを
特徴とする。
計されており、その延長部が固定子極を形成することを
特徴とする。
【００１７】また、前記固定子極の薄片は、回転子の移
動方向に対して横断方向に配列されていることを特徴と
する。
動方向に対して横断方向に配列されていることを特徴と
する。
【００１８】また、前記固定子は、星型の断面形状を有
し、星型に打ち抜かれた薄片によって形成され、固定子
の回転子と反対側の極端部は、強磁性のケーシングによ
って接続されていることを特徴とする。
し、星型に打ち抜かれた薄片によって形成され、固定子
の回転子と反対側の極端部は、強磁性のケーシングによ
って接続されていることを特徴とする。
【００１９】また、巻線型コンダクタは、多数の層状
で、１領域の固定子極の周囲に交互に巻き付けられるこ
とを特徴とする。
で、１領域の固定子極の周囲に交互に巻き付けられるこ
とを特徴とする。
【００２０】また、前記巻線型コンダクタは、板状に形
成された巻線型コンダクタ片を有し、前記巻線型コンダ
クタ片は固定子表面に平行して互いに積み重なるように
配列され、固定子極の間に位置して互いに電気的に絶縁
され、固定子極間の空隙全体がこの巻線型コンダクタ片
によって満たされており、１つの極間空隙にある巻線型
コンダクタ片の端部は、巻線の形状に対応して隣接する
極間空隙にある巻線型コンダクタ片の対応する端部によ
って、電気的導電接続片を介して互いに接続されている
ことを特徴とする。
成された巻線型コンダクタ片を有し、前記巻線型コンダ
クタ片は固定子表面に平行して互いに積み重なるように
配列され、固定子極の間に位置して互いに電気的に絶縁
され、固定子極間の空隙全体がこの巻線型コンダクタ片
によって満たされており、１つの極間空隙にある巻線型
コンダクタ片の端部は、巻線の形状に対応して隣接する
極間空隙にある巻線型コンダクタ片の対応する端部によ
って、電気的導電接続片を介して互いに接続されている
ことを特徴とする。
【００２１】また、端部が強磁性ケーシングに接続され
ていない短縮固定子極が固定子の所定領域に設けられ、
前記短縮固定子極の間にセンサが設けられていることを
特徴とする。
ていない短縮固定子極が固定子の所定領域に設けられ、
前記短縮固定子極の間にセンサが設けられていることを
特徴とする。
【００２２】また、前記固定子は、極と巻線とを含む同
一部品を有し、前記極巻線部品は固定子極を含み、前記
固定子極は、固定子極の側面に互いにずらして固定され
た巻線型コンダクタ片を有し、固定子極の１側面上にあ
る巻線型コンダクタ片は、極の他側面上にある巻線型コ
ンダクタ片の間の中間空隙に対向して配列されているこ
とを特徴とする。
一部品を有し、前記極巻線部品は固定子極を含み、前記
固定子極は、固定子極の側面に互いにずらして固定され
た巻線型コンダクタ片を有し、固定子極の１側面上にあ
る巻線型コンダクタ片は、極の他側面上にある巻線型コ
ンダクタ片の間の中間空隙に対向して配列されているこ
とを特徴とする。
【００２３】また、固定子極間の空隙は外側に向かって
広くなり、巻線型コンダクタ片の幅は、前記固定子極間
の空隙の大きさに対応して変化し、かつ巻線型コンダク
タ片の断面積の大きさは一定であることを特徴とする。
広くなり、巻線型コンダクタ片の幅は、前記固定子極間
の空隙の大きさに対応して変化し、かつ巻線型コンダク
タ片の断面積の大きさは一定であることを特徴とする。
【００２４】更に、前記薄片は、前記回転子側において
上向きに曲げられ、これによって固定子極の極端部が広
げられていることを特徴とする。
上向きに曲げられ、これによって固定子極の極端部が広
げられていることを特徴とする。
【００２５】また、他の発明は、相が固定子の領域に沿
って配設された整流可能な多相多極機における回転子に
おいて、回転子極は薄片から成り、接線方向に磁化され
た永久磁石がこの回転子極の間に設けられ、その磁化の
方向は、磁気Ｎ極とＳ極が回転極の端部において交互に
生成されるように向けられることを特徴とする。
って配設された整流可能な多相多極機における回転子に
おいて、回転子極は薄片から成り、接線方向に磁化され
た永久磁石がこの回転子極の間に設けられ、その磁化の
方向は、磁気Ｎ極とＳ極が回転極の端部において交互に
生成されるように向けられることを特徴とする。
【００２６】また、回転子極の薄片は、回転子の移動方
向に対してこれを横断する方向に配列されていることを
特徴とする。
向に対してこれを横断する方向に配列されていることを
特徴とする。
【００２７】また、前記回転子極とこれらの間に設けら
れている永久磁石は、相対密度の低い部材に設けられて
いることを特徴とする。
れている永久磁石は、相対密度の低い部材に設けられて
いることを特徴とする。
【００２８】また、他の発明は、相が固定子の領域に沿
って配設された整流可能な多相多極機における回転子に
おいて、１相の巻線型コンダクタは、１領域内で連続す
る回転子極の周囲を蛇行するように巻き付けられ、２つ
の隣合う回転子極の間のスロット幅は、巻線型コンダク
タの幅に相当し、前記巻線型コンダクタは直列に接続さ
れていることを特徴とする。
って配設された整流可能な多相多極機における回転子に
おいて、１相の巻線型コンダクタは、１領域内で連続す
る回転子極の周囲を蛇行するように巻き付けられ、２つ
の隣合う回転子極の間のスロット幅は、巻線型コンダク
タの幅に相当し、前記巻線型コンダクタは直列に接続さ
れていることを特徴とする。
【００２９】また、前述した固定子と、前述した回転子
とを有する整流可能な多相多極機において、前記固定子
と前記回転子は線形に設計されていることを特徴とす
る。
とを有する整流可能な多相多極機において、前記固定子
と前記回転子は線形に設計されていることを特徴とす
る。
【００３０】また、前述の固定子を有する整流可能な多
相多極機において、回転子は、その回転子極が回転子面
に対して直角方向に磁化された永久磁石から形成され、
固定子極の端部に対向する端部において強磁性の継鉄を
介して互いに接続されていることを特徴とする。
相多極機において、回転子は、その回転子極が回転子面
に対して直角方向に磁化された永久磁石から形成され、
固定子極の端部に対向する端部において強磁性の継鉄を
介して互いに接続されていることを特徴とする。
【００３１】また、前述の固定子を有する整流可能な多
相多極機において、前記固定子は、極数が同じである２
つの固定子部から形成され、この固定子部の互いに対応
する巻線は直列に接続され、前記固定子部は、同一相の
２つの固定子部の対応する極端部が向き合い、回転子が
この２つの固定子部の間に位置するように配列され、回
転子極は、回転子極の端部において磁気Ｎ極とＳ極が交
互に生成されるように半径方向に磁化されていることを
特徴とする。
相多極機において、前記固定子は、極数が同じである２
つの固定子部から形成され、この固定子部の互いに対応
する巻線は直列に接続され、前記固定子部は、同一相の
２つの固定子部の対応する極端部が向き合い、回転子が
この２つの固定子部の間に位置するように配列され、回
転子極は、回転子極の端部において磁気Ｎ極とＳ極が交
互に生成されるように半径方向に磁化されていることを
特徴とする。
【００３２】また、他の発明は、多相多極機の固定子を
製造する方法において、固定子極を星型に配列するステ
ップと、前記固定子極の周囲に巻線型コンダクタを巻き
付けるステップと、前記各ステップにより製造された構
造を固定するステップと、回転子の反対側に位置する固
定子の極端部を、固定子の鋼鉄を形成する強磁性のケー
シングによって接続するステップとを有することを特徴
とする。
製造する方法において、固定子極を星型に配列するステ
ップと、前記固定子極の周囲に巻線型コンダクタを巻き
付けるステップと、前記各ステップにより製造された構
造を固定するステップと、回転子の反対側に位置する固
定子の極端部を、固定子の鋼鉄を形成する強磁性のケー
シングによって接続するステップとを有することを特徴
とする。
【００３３】更に、固定子極とこの固定子極に巻き付け
られる巻き付けコンダクタ断片から形成される極巻線部
品を製造するステップと、前記極巻線部品を層状に配列
するステップと、前記各ステップにより製造された極巻
線部品を固定するステップと、回転子の反対側に位置す
る固定子の極端部を、固定子の鋼鉄を形成する強磁性の
ケーシングによって接続するステップとを有することを
特徴とする。
られる巻き付けコンダクタ断片から形成される極巻線部
品を製造するステップと、前記極巻線部品を層状に配列
するステップと、前記各ステップにより製造された極巻
線部品を固定するステップと、回転子の反対側に位置す
る固定子の極端部を、固定子の鋼鉄を形成する強磁性の
ケーシングによって接続するステップとを有することを
特徴とする。
【００３４】前記目的は、上記の電気機械の固定子及び
回転子によって、すなわち請求項１、１２及び１５の特
徴的要件によって、本発明により達成される。
回転子によって、すなわち請求項１、１２及び１５の特
徴的要件によって、本発明により達成される。
【００３５】本発明の固定子巻線構成によれば、隣接す
る固定子極間のスロット幅は、巻線型コンダクタ１つの
幅に相当する。これにより、スロット幅をかなり縮小で
きるとともに極数を増やすことができる。
る固定子極間のスロット幅は、巻線型コンダクタ１つの
幅に相当する。これにより、スロット幅をかなり縮小で
きるとともに極数を増やすことができる。
【００３６】このような効果により、固定子及び回転子
極の磁気リターンパスかなり小さくすることができる。
これにより、固定子及び回転子磁極の接続継鉄を比較的
薄く、可撓性のある強磁性のケーシングによって実現す
ることができる。この結果、磁気的な活物質の量を大幅
に減少させることができる。
極の磁気リターンパスかなり小さくすることができる。
これにより、固定子及び回転子磁極の接続継鉄を比較的
薄く、可撓性のある強磁性のケーシングによって実現す
ることができる。この結果、磁気的な活物質の量を大幅
に減少させることができる。
【００３７】固定子極の接続継鉄をケーシング形状に設
計することにより、全く新しい固定子の製造方法が可能
になる。すなわち、間に巻線型コンダクタを配列した磁
極を、まず支持部材上にポッティング処理によって固定
する。これら固定子極の回転子と反対側の端部は、磁気
リターンパスを確保するために、強磁性のケーシングが
取り付けられるまでは、これに磁気接続されない。最後
に、支持部の内側が除去される。
計することにより、全く新しい固定子の製造方法が可能
になる。すなわち、間に巻線型コンダクタを配列した磁
極を、まず支持部材上にポッティング処理によって固定
する。これら固定子極の回転子と反対側の端部は、磁気
リターンパスを確保するために、強磁性のケーシングが
取り付けられるまでは、これに磁気接続されない。最後
に、支持部の内側が除去される。
【００３８】以上のように、本発明においては、固定子
全体の断面を打ち抜いて、その後、内側から固定子極を
巻き付ける必要がなくなる。
全体の断面を打ち抜いて、その後、内側から固定子極を
巻き付ける必要がなくなる。
【００３９】例えば、積層スタックの間に配列される巻
線部分を、積層スタックどうしの結合に先だって、これ
に取り付けることができる。このように、固定子を多数
の同一個別部分から構成することができる。
線部分を、積層スタックどうしの結合に先だって、これ
に取り付けることができる。このように、固定子を多数
の同一個別部分から構成することができる。
【００４０】また、磁極となる積層スタックを、星型形
状の構造として、円筒体上にまず配置し、つづいて、固
定子の外側周面から磁極スロットに巻線型コンダクタを
導入することができる。
状の構造として、円筒体上にまず配置し、つづいて、固
定子の外側周面から磁極スロットに巻線型コンダクタを
導入することができる。
【００４１】薄層を半径方向に並べる場合は、星型形状
の構造を従来からの方法で打ち抜けばよい。そして、巻
線を取り付け、例えば合成樹脂などを用いたポッティン
グ処理によってこれを固定した後に、打ち抜かれた断面
の内側部分が取り除かれる。
の構造を従来からの方法で打ち抜けばよい。そして、巻
線を取り付け、例えば合成樹脂などを用いたポッティン
グ処理によってこれを固定した後に、打ち抜かれた断面
の内側部分が取り除かれる。
【００４２】以上のように、本発明によれば、管状の固
定子本体の厚み、及び活物質の量が、図１２に示されて
いる従来の実施形態と比較した場合にかなり低減され
る。これにより、より重量の小さい固定子を得ることが
でき、同じコストで材料をより効果的に利用することが
できる。
定子本体の厚み、及び活物質の量が、図１２に示されて
いる従来の実施形態と比較した場合にかなり低減され
る。これにより、より重量の小さい固定子を得ることが
でき、同じコストで材料をより効果的に利用することが
できる。
【００４３】本発明によれば、多数の極により、回転子
をハイブリッド回転子として設計することができる。回
転子は、接戦方向に磁化され、固定子に対向する表面上
に設けられた永久磁石を有する。薄層スタックは、回転
子の極を形成し、前記永久磁石の間に層状に形成されて
いる。
をハイブリッド回転子として設計することができる。回
転子は、接戦方向に磁化され、固定子に対向する表面上
に設けられた永久磁石を有する。薄層スタックは、回転
子の極を形成し、前記永久磁石の間に層状に形成されて
いる。
【００４４】この場合、回転子の磁気リターンパスは、
前記永久磁石を介して生成されるため、図１２に示され
る強磁性の継鉄２をさらに設ける必要はなく、回転子の
重量をかなり減少させることができる。
前記永久磁石を介して生成されるため、図１２に示され
る強磁性の継鉄２をさらに設ける必要はなく、回転子の
重量をかなり減少させることができる。
【００４５】固定子と同様に、回転子も層状に形成され
て管状の本体を構成している場合には、内側回転子機に
おいては回転子の内側円筒体を中空にし、例えばアルミ
ニウムやプラスチックなどの相対密度の低い材料でこれ
を製造して、機械の重量及び慣性をさらに減少させるこ
とができる。
て管状の本体を構成している場合には、内側回転子機に
おいては回転子の内側円筒体を中空にし、例えばアルミ
ニウムやプラスチックなどの相対密度の低い材料でこれ
を製造して、機械の重量及び慣性をさらに減少させるこ
とができる。
【００４６】回転子に本発明による巻線を取り付けるこ
とにより、回転子の巻線を流れる界磁電流を介して制御
することのできる電気機械を提供することができる。
とにより、回転子の巻線を流れる界磁電流を介して制御
することのできる電気機械を提供することができる。
【００４７】さらに、磁気抵抗モータとしての設計も可
能である。この場合、薄い、歯付きの強磁性層が、固定
子に対向する回転子の表面に形成される。
能である。この場合、薄い、歯付きの強磁性層が、固定
子に対向する回転子の表面に形成される。
【００４８】本発明の上記の実施形態においては、製造
のために必要なのは矩形の薄片だけであり、これによ
り、回転子及び固定子の断面形状を打ち抜くことによる
従来からの材料損失の問題を解決することができる。
のために必要なのは矩形の薄片だけであり、これによ
り、回転子及び固定子の断面形状を打ち抜くことによる
従来からの材料損失の問題を解決することができる。
【００４９】また、上述の従来例に比べて極数が大きく
増えた結果、固定子と回転子の極数、さらには層におけ
る領域数の差を大きくすることができる。この結果、機
械における力の分配をより均等に行うことができる。
増えた結果、固定子と回転子の極数、さらには層におけ
る領域数の差を大きくすることができる。この結果、機
械における力の分配をより均等に行うことができる。
【００５０】さらに、磁界が通過する活物質の量が減少
した結果、磁気損（鉄損）が減少する。また、本発明の
巻線構造によって、巻線型コンダクタの長さを短く、幅
を大きくすることができるため、抵抗損（銅損）が減少
する。
した結果、磁気損（鉄損）が減少する。また、本発明の
巻線構造によって、巻線型コンダクタの長さを短く、幅
を大きくすることができるため、抵抗損（銅損）が減少
する。
【００５１】さらに、表皮効果のために、巻線型コンダ
クタにおいて比較的高周波数で起こる電流の変位を、本
発明による巻線型コンダクタの設計によって低減するこ
とができる。
クタにおいて比較的高周波数で起こる電流の変位を、本
発明による巻線型コンダクタの設計によって低減するこ
とができる。
【００５２】また、本発明の設計により、より高い周波
数で機械を動作させることができる。これは、１つの極
スロット内に位置するのが１つの巻線型コンダクタだけ
であるためである。
数で機械を動作させることができる。これは、１つの極
スロット内に位置するのが１つの巻線型コンダクタだけ
であるためである。
【００５３】本発明による設計は、非同期機、同期機、
磁気抵抗モータ、ステッピングモータ、リニアモータな
ど、電気的に転換できるすべての機械において効果的に
用いることができる。
磁気抵抗モータ、ステッピングモータ、リニアモータな
ど、電気的に転換できるすべての機械において効果的に
用いることができる。
【００５４】本発明の効果的な改良点については、従属
クレームに記載されている。
クレームに記載されている。
【００５５】
【発明の実施の形態】図１に示される第１の実施形態に
おいては、内側回転子２０と固定子３を有する同期機が
示されている。回転子２０は、内側円筒１０と管状体と
を有する。管状体は、内側円筒１０を取り囲み、回転子
極９から構成されている。回転子極９は、軸の周囲方向
に配列された強磁性の積層片スタックで形成され、これ
らの間に接戦方向に磁化された永久磁石１が配置されて
いる。
おいては、内側回転子２０と固定子３を有する同期機が
示されている。回転子２０は、内側円筒１０と管状体と
を有する。管状体は、内側円筒１０を取り囲み、回転子
極９から構成されている。回転子極９は、軸の周囲方向
に配列された強磁性の積層片スタックで形成され、これ
らの間に接戦方向に磁化された永久磁石１が配置されて
いる。
【００５６】永久磁石１の磁化は、回転子極９の端部に
おいて磁石のＮ極とＳ極とが交互に生成されるように向
けられている。そして、これら回転子極９に磁力線が発
生する。
おいて磁石のＮ極とＳ極とが交互に生成されるように向
けられている。そして、これら回転子極９に磁力線が発
生する。
【００５７】内側円筒１０は、相対密度が低く、十分な
強度を有するアルミニウムまたはその他の材料でできて
いる。なお、この内側円筒１０を完全に省略して、回転
子２０を中空体として設計してもよい。
強度を有するアルミニウムまたはその他の材料でできて
いる。なお、この内側円筒１０を完全に省略して、回転
子２０を中空体として設計してもよい。
【００５８】回転子２０は、例えば以下のような方法で
製造することができる。小さい板状の永久磁石１を、小
さい板状の薄片スタックとともに、まず円筒体の端部表
面にしっかりとクランプし、続いて、合成樹脂などを用
いてこれをポッティング処理する。最終的には、この端
部を切削して回転子２０を最終的な大きさに形成する。
製造することができる。小さい板状の永久磁石１を、小
さい板状の薄片スタックとともに、まず円筒体の端部表
面にしっかりとクランプし、続いて、合成樹脂などを用
いてこれをポッティング処理する。最終的には、この端
部を切削して回転子２０を最終的な大きさに形成する。
【００５９】固定子３も同様に、管状体から形成されて
いる。この管状体は、軸方向に延びるよう並べられた固
定子極５として機能する薄片スタックと、固定子極５の
周囲に蛇行するように巻き付けられた、絶縁された巻線
型コンダクタ８を有する。図１には、１領域の複数層の
巻線が突出した固定子巻線と、引き出された回転子２０
が示されている。
いる。この管状体は、軸方向に延びるよう並べられた固
定子極５として機能する薄片スタックと、固定子極５の
周囲に蛇行するように巻き付けられた、絶縁された巻線
型コンダクタ８を有する。図１には、１領域の複数層の
巻線が突出した固定子巻線と、引き出された回転子２０
が示されている。
【００６０】製造過程においては、まず、薄片のスタッ
クが円筒体に固着されて、星型の部材が生成される。続
いて、巻線型コンダクタ８がこの星型部材の外側から導
入される。このようにして製造された円筒形の固定子体
を合成樹脂などを用いてポッティング処理し、その後、
円筒形の内側部材を取り除き、固定子内部を最終的な内
側寸法に研削する。
クが円筒体に固着されて、星型の部材が生成される。続
いて、巻線型コンダクタ８がこの星型部材の外側から導
入される。このようにして製造された円筒形の固定子体
を合成樹脂などを用いてポッティング処理し、その後、
円筒形の内側部材を取り除き、固定子内部を最終的な内
側寸法に研削する。
【００６１】こうして製造された管状の固定子体周囲
に、固定子極５の継鉄を形成する強磁性のケーシング７
が巻き付けられる。
に、固定子極５の継鉄を形成する強磁性のケーシング７
が巻き付けられる。
【００６２】また、固定子極の薄板を半径方向に配置す
ることもできる。この場合、星型形状体をまず薄板から
打ち抜き、続いて、層状に配置された複数の薄板の端部
周囲に巻線型コンダクタ８を巻き付ける。このようにし
て製造された円筒体をポッティング処理し、ケーシング
で覆った後、円筒体の内側部分が取り除かれる。
ることもできる。この場合、星型形状体をまず薄板から
打ち抜き、続いて、層状に配置された複数の薄板の端部
周囲に巻線型コンダクタ８を巻き付ける。このようにし
て製造された円筒体をポッティング処理し、ケーシング
で覆った後、円筒体の内側部分が取り除かれる。
【００６３】動作について説明すると、回転子２０の永
久磁石１の磁力線は、隣接する回転子極９を通過する。
ここで、磁力線は、回転子２０の回転子面から発生し、
対向する固定子極５及び磁場の磁気リターンパスとして
用いられるケーシング７部分によって閉鎖される。
久磁石１の磁力線は、隣接する回転子極９を通過する。
ここで、磁力線は、回転子２０の回転子面から発生し、
対向する固定子極５及び磁場の磁気リターンパスとして
用いられるケーシング７部分によって閉鎖される。
【００６４】固定子極５は、好ましくは均等な領域に分
割され、その巻線は３相から成るシステムの適当な相に
割り当てられる。上記の従来例に比べ、本発明は多数の
極を実現できるので、固定子３と回転子２０の極数の差
を大きくすることができ、１つの相に対する領域の数を
増やすことができる。
割され、その巻線は３相から成るシステムの適当な相に
割り当てられる。上記の従来例に比べ、本発明は多数の
極を実現できるので、固定子３と回転子２０の極数の差
を大きくすることができ、１つの相に対する領域の数を
増やすことができる。
【００６５】この結果、動作においては、周面に沿った
より均等な力配分がなされる。これにより、機械の不均
等が解消され、よりスムーズな運動及び雑音生成レベル
の低減を実現することができる。
より均等な力配分がなされる。これにより、機械の不均
等が解消され、よりスムーズな運動及び雑音生成レベル
の低減を実現することができる。
【００６６】図２は、４８の極、６つの領域、及び関連
する領域間接続Ｒ、Ｓ、Ｔ、Ｕ、Ｖ、Ｗを有する固定子
の固定子巻線構造を示している。巻線コンダクタは、１
領域内の連続する固定子極５の周囲に蛇行するように巻
き付けられている。
する領域間接続Ｒ、Ｓ、Ｔ、Ｕ、Ｖ、Ｗを有する固定子
の固定子巻線構造を示している。巻線コンダクタは、１
領域内の連続する固定子極５の周囲に蛇行するように巻
き付けられている。
【００６７】発動機の動作においては、回転子２０は、
永久磁石１の代わりに界磁巻線を有する。界磁巻線の巻
線型コンダクタは、薄片のスタックから形成される回転
子極５の周囲に、固定子巻線と同様に、蛇行状に巻き付
けられる。こうして管状の回転子体が製造され、これが
図１に示される内側円筒１０上に嵌着される。
永久磁石１の代わりに界磁巻線を有する。界磁巻線の巻
線型コンダクタは、薄片のスタックから形成される回転
子極５の周囲に、固定子巻線と同様に、蛇行状に巻き付
けられる。こうして管状の回転子体が製造され、これが
図１に示される内側円筒１０上に嵌着される。
【００６８】界磁巻線にＤＣ界磁電流が流れると、回転
子極の端部に磁気Ｎ極とＳ極が交互に形成される。回転
子２０の回転により、固定子巻線内に正弦（sinusoida
l）電圧が誘導される。この電圧の大きさは、界磁電流
によって制御することができる。
子極の端部に磁気Ｎ極とＳ極が交互に形成される。回転
子２０の回転により、固定子巻線内に正弦（sinusoida
l）電圧が誘導される。この電圧の大きさは、界磁電流
によって制御することができる。
【００６９】図３には、ＤＣ界磁電流源に接続する接続
極を有する、のばした状態の巻線構造が示されている。
この場合、巻線型コンダクタは、回転子極９の周囲に、
回転子の周面全体に沿って蛇行するように巻き付けられ
る。
極を有する、のばした状態の巻線構造が示されている。
この場合、巻線型コンダクタは、回転子極９の周囲に、
回転子の周面全体に沿って蛇行するように巻き付けられ
る。
【００７０】このように製造され、界磁巻線を有する回
転子２０は、非同期機の実施に用いることもできる。
転子２０は、非同期機の実施に用いることもできる。
【００７１】図４は、本発明の第２実施形態例の断面を
示した図であり、７８の固定子極５と８０の回転子極９
を有する。図４に示されている内側回転子同期機は、図
１の第１実施形態に対応するもので、回転子２０の表面
に永久磁石１を有する。永久磁石の間に軸の周囲方向に
並べられた薄片スタックが回転子極９である。
示した図であり、７８の固定子極５と８０の回転子極９
を有する。図４に示されている内側回転子同期機は、図
１の第１実施形態に対応するもので、回転子２０の表面
に永久磁石１を有する。永久磁石の間に軸の周囲方向に
並べられた薄片スタックが回転子極９である。
【００７２】軸の周囲方向に並んだ巻線型コンダクタ片
８は、回転子極９と同様に薄片スタックから形成される
固定子極５の間に配置されている。巻線型コンダクタ片
８は板形状で、本発明による蛇行巻き付け形状が生成さ
れるように、固定子３のそれぞれの端部において導電性
をともなって接続されている。
８は、回転子極９と同様に薄片スタックから形成される
固定子極５の間に配置されている。巻線型コンダクタ片
８は板形状で、本発明による蛇行巻き付け形状が生成さ
れるように、固定子３のそれぞれの端部において導電性
をともなって接続されている。
【００７３】短縮固定子極１１が固定子３の所定の領域
に設けられている。短縮固定子極１１は、固定子極５の
周囲に設けられている強磁性のケーシング７には接続さ
れておらず、これらの間には巻線型コンダクタ片８は存
在しない。
に設けられている。短縮固定子極１１は、固定子極５の
周囲に設けられている強磁性のケーシング７には接続さ
れておらず、これらの間には巻線型コンダクタ片８は存
在しない。
【００７４】短縮固定子極１１の間には、巻線型コンダ
クタ片８の代わりに、ホールセンサ１２またはその他の
センサを設けることができ、これによって、回転子２０
の回転速度あるいは環状の位置を検出することができ
る。
クタ片８の代わりに、ホールセンサ１２またはその他の
センサを設けることができ、これによって、回転子２０
の回転速度あるいは環状の位置を検出することができ
る。
【００７５】図５は、第２の実施形態の詳細を示す拡大
図であり、固定子３と回転子２０の間のギャップ１３が
示されている。
図であり、固定子３と回転子２０の間のギャップ１３が
示されている。
【００７６】本発明の第２実施形態による、分解された
固定子３の一部を示した平面図が、図６に示されてい
る。固定子３は、極と巻線からなる同一の部品から構成
されている。このデザインにより、固定子３の製造はか
なり簡易化される。
固定子３の一部を示した平面図が、図６に示されてい
る。固定子３は、極と巻線からなる同一の部品から構成
されている。このデザインにより、固定子３の製造はか
なり簡易化される。
【００７７】巻線型コンダクタは、極と巻線からなる部
品の製造段階において、電気的に絶縁された方法で、固
定子極５の周囲に巻き付けられる。固定子極５の１側部
に配置される巻線型コンダクタ片８は、固定子極５の他
側部の巻線型コンダクタ片８の間の空隙に対向した位置
に配設される。２つの側部に位置するそれぞれの軸方向
に延びる巻線型コンダクタ片８は、斜め方向に延びる接
続部１５を介して、極巻線部品の端部において互いに接
続されている。
品の製造段階において、電気的に絶縁された方法で、固
定子極５の周囲に巻き付けられる。固定子極５の１側部
に配置される巻線型コンダクタ片８は、固定子極５の他
側部の巻線型コンダクタ片８の間の空隙に対向した位置
に配設される。２つの側部に位置するそれぞれの軸方向
に延びる巻線型コンダクタ片８は、斜め方向に延びる接
続部１５を介して、極巻線部品の端部において互いに接
続されている。
【００７８】このような極巻線部品を互いに噛み合うよ
うに層状に並べていくことにより、固定子極５の間の空
間は、巻線型コンダクタ片８によって完全に満たされ
る。この場合、極と極の間の空隙は、１つの巻線幅に相
当する。
うに層状に並べていくことにより、固定子極５の間の空
間は、巻線型コンダクタ片８によって完全に満たされ
る。この場合、極と極の間の空隙は、１つの巻線幅に相
当する。
【００７９】巻線型コンダクタ片８どうし、及び巻線型
コンダクタと固定子極５を電気的に絶縁するための絶縁
薄膜１４が、極巻線部品の間に設けられ、これが層状に
並べられている。巻線型コンダクタ片の辺の長さの割合
は、断面積を一定として、半径方向に変化している。こ
のような改良は、表面効果による電流差をさらに低減す
るために用いられている。
コンダクタと固定子極５を電気的に絶縁するための絶縁
薄膜１４が、極巻線部品の間に設けられ、これが層状に
並べられている。巻線型コンダクタ片の辺の長さの割合
は、断面積を一定として、半径方向に変化している。こ
のような改良は、表面効果による電流差をさらに低減す
るために用いられている。
【００８０】巻線の形状は、ろう付けまたは金属化によ
って生成される電気接続１７によって決定する。このよ
うな接続は、軸方向に延びた巻線コンダクタ片８の対応
する端部どうしを、極巻線部品の各端部において接続す
るものである。
って生成される電気接続１７によって決定する。このよ
うな接続は、軸方向に延びた巻線コンダクタ片８の対応
する端部どうしを、極巻線部品の各端部において接続す
るものである。
【００８１】電流方向に関し、固定子極５周囲を蛇行す
る巻線の形状も、ここで生成することができる。
る巻線の形状も、ここで生成することができる。
【００８２】また、巻線コンダクタ片８に付したマーク
１６は、巻線型コンダクタ断面を流れる電流の流れを示
すものである。
１６は、巻線型コンダクタ断面を流れる電流の流れを示
すものである。
【００８３】固定子３は、極と巻線からなる部品の層
を、図６に示すように互いに噛み合うように並べて中空
円筒を形成し、その後、合成樹脂などを用いてこれをポ
ッティング処理して製造される。この後、内径及び外
径、及び端部を適当な大きさに加工する。最後に、この
ようにして形成された中空円筒の外周面を、強磁性のケ
ーシング７によって被覆する。
を、図６に示すように互いに噛み合うように並べて中空
円筒を形成し、その後、合成樹脂などを用いてこれをポ
ッティング処理して製造される。この後、内径及び外
径、及び端部を適当な大きさに加工する。最後に、この
ようにして形成された中空円筒の外周面を、強磁性のケ
ーシング７によって被覆する。
【００８４】図７は、本発明による電気機械の第３実施
形態を示している。この実施形態においては、外側回転
子同期機が示され、外側に設けられた回転子２０は、９
０の極を有し、内側に設けられた固定子３は８９の極を
有する。
形態を示している。この実施形態においては、外側回転
子同期機が示され、外側に設けられた回転子２０は、９
０の極を有し、内側に設けられた固定子３は８９の極を
有する。
【００８５】本実施形態においては、薄片のスタックで
ある固定子極５は、Ｕ字型を有し、中空円筒１８の外側
表面１９に設けられた外向きの開口に挿入され固定され
ている。中空円筒１８は穴２２を有し、この穴によっ
て、モータを内蔵する駆動装置にネジ止めされている。
この場合、中空円筒１８の内径２１が駆動装置の円錐部
分に抗して押圧される。Ｕ字型の薄片スタック５の内径
を切削して取り除く課程は省略する。
ある固定子極５は、Ｕ字型を有し、中空円筒１８の外側
表面１９に設けられた外向きの開口に挿入され固定され
ている。中空円筒１８は穴２２を有し、この穴によっ
て、モータを内蔵する駆動装置にネジ止めされている。
この場合、中空円筒１８の内径２１が駆動装置の円錐部
分に抗して押圧される。Ｕ字型の薄片スタック５の内径
を切削して取り除く課程は省略する。
【００８６】薄片スタックのそれぞれの延長部が固定子
極５を形成し、軸方向に延びた巻線型コンダクタ片８が
各Ｕ字型薄片スタックの延長部分の間に設けられる。こ
のようにして、ここでも、同一の極巻線部品が製造され
る。これにより、固定子３は、巻線型コンダクタ片８を
層状に並べ、これらを各端部において電気的に接続する
ことにより製造される。
極５を形成し、軸方向に延びた巻線型コンダクタ片８が
各Ｕ字型薄片スタックの延長部分の間に設けられる。こ
のようにして、ここでも、同一の極巻線部品が製造され
る。これにより、固定子３は、巻線型コンダクタ片８を
層状に並べ、これらを各端部において電気的に接続する
ことにより製造される。
【００８７】管状の外側回転子２０は、回転子極９とし
て機能する軸周囲方向に並べられた薄層スタックからな
る。回転子極９は、接線方向に磁化された永久磁石と交
互に層状に配列され、管状の形状を形成する。
て機能する軸周囲方向に並べられた薄層スタックからな
る。回転子極９は、接線方向に磁化された永久磁石と交
互に層状に配列され、管状の形状を形成する。
【００８８】永久磁石１の接線方向の磁化により、磁力
線は、回転子極の端部から発生し、永久磁石１を介して
閉鎖されている磁気リターンパスを形成する。このよう
にして、層状に形成された管状部材は、非磁気ケーシン
グ２Ａによって被覆される。
線は、回転子極の端部から発生し、永久磁石１を介して
閉鎖されている磁気リターンパスを形成する。このよう
にして、層状に形成された管状部材は、非磁気ケーシン
グ２Ａによって被覆される。
【００８９】図８には、図７における外側回転子モータ
を有する駆動装置の断面図が示されている。
を有する駆動装置の断面図が示されている。
【００９０】外側回転子２０は、ベル型部材２５の内部
に取り付けられる。ベル型部材は、力を伝達するために
用いられ、回転自在に取り付けられた駆動シャフト２４
に固定されている。中空円筒１８は、ネジ２３によっ
て、駆動装置のハウジングに固定されている。このよう
な巻線型コンダクタ片８の断面図により、次のことが示
されている。すなわち、巻線型コンダクタ片８の端部２
６は、外側回転子のモータの２つの端部のうちの１端部
において交互に突出し、これらが図６に示された電気的
接続１７によって互いに接続され、蛇行する巻線の形状
を決定している。
に取り付けられる。ベル型部材は、力を伝達するために
用いられ、回転自在に取り付けられた駆動シャフト２４
に固定されている。中空円筒１８は、ネジ２３によっ
て、駆動装置のハウジングに固定されている。このよう
な巻線型コンダクタ片８の断面図により、次のことが示
されている。すなわち、巻線型コンダクタ片８の端部２
６は、外側回転子のモータの２つの端部のうちの１端部
において交互に突出し、これらが図６に示された電気的
接続１７によって互いに接続され、蛇行する巻線の形状
を決定している。
【００９１】第４の実施形態が図９（Ａ）に示されてい
る。同図においては、５０の回転子極と４８の固定子極
を有する外側回転子同期機が示されている。
る。同図においては、５０の回転子極と４８の固定子極
を有する外側回転子同期機が示されている。
【００９２】外側回転子２０は、図８に従ってモータが
使用されるときにはそれ自体ベル形状を形成することも
でき、継鉄として機能する強磁性の金属管２８を有し、
この金属管２８の内部に半径方向に磁化された永久磁石
２９が回転子極として設けられている。隣合う永久磁石
２９の磁化方向は逆向きであり、これによって回転子軸
の端部において磁気Ｎ極とＳ極が交互に生成される。
使用されるときにはそれ自体ベル形状を形成することも
でき、継鉄として機能する強磁性の金属管２８を有し、
この金属管２８の内部に半径方向に磁化された永久磁石
２９が回転子極として設けられている。隣合う永久磁石
２９の磁化方向は逆向きであり、これによって回転子軸
の端部において磁気Ｎ極とＳ極が交互に生成される。
【００９３】固定子３は、図７に示した方法で構成され
ている。ここで、固定子極５を形成する薄片スタックの
延長部は、その外側端部において上向きに曲げられてい
る。これにより、極の端部が拡大されて、回転子極２９
の大きさに一致させることができる。
ている。ここで、固定子極５を形成する薄片スタックの
延長部は、その外側端部において上向きに曲げられてい
る。これにより、極の端部が拡大されて、回転子極２９
の大きさに一致させることができる。
【００９４】このような改良によって、固定子３及び回
転子２０の極端部における磁束密度を低減させ、小さな
力で動作が可能になり、さらにノイズの発生を低減させ
ることができる。また、固定子と回転子の間により大き
いギャップを形成することができる。
転子２０の極端部における磁束密度を低減させ、小さな
力で動作が可能になり、さらにノイズの発生を低減させ
ることができる。また、固定子と回転子の間により大き
いギャップを形成することができる。
【００９５】極の薄片を折り曲げることによる極端部に
おける上記の改良は、前述の他の実施形態のすべてにお
いて可能であり、上記の効果を同様に得ることができ
る。
おける上記の改良は、前述の他の実施形態のすべてにお
いて可能であり、上記の効果を同様に得ることができ
る。
【００９６】第４実施形態による固定子３は、６つの領
域を有する。それぞれの領域は、拡大された極間分離部
３０によって互いに分離されている。回転子２０は、２
５対の極を有する。固定子領域内部の磁極ピッチは、回
転子２０の磁極ピッチに対応するため、固定子３と回転
子２０の極数の差は、固定子の周面に沿って位置する幅
の広い極間分離部の合計から発生する。
域を有する。それぞれの領域は、拡大された極間分離部
３０によって互いに分離されている。回転子２０は、２
５対の極を有する。固定子領域内部の磁極ピッチは、回
転子２０の磁極ピッチに対応するため、固定子３と回転
子２０の極数の差は、固定子の周面に沿って位置する幅
の広い極間分離部の合計から発生する。
【００９７】上記の実施形態例においては、軸受の寿命
を縮める原因となる半径方向の力は、回転子極及び駆動
シャフト２４の軸受にも作用する。
を縮める原因となる半径方向の力は、回転子極及び駆動
シャフト２４の軸受にも作用する。
【００９８】図９（Ｂ）に示される第４実施形態の改良
では、このような半径方向の力成分のかなりの減少が達
成されている。
では、このような半径方向の力成分のかなりの減少が達
成されている。
【００９９】図９（Ｂ）において、固定子は、図９
（Ａ）に示された固定子３に対応する内側固定子部３
と、同じ極数を有する同心的な外側固定子部３Ａを有し
ている。内側固定子部３と外側固定子部３Ａの巻線は直
列に接続され、これらの極スロットの断面面積の大きさ
は同じである。
（Ａ）に示された固定子３に対応する内側固定子部３
と、同じ極数を有する同心的な外側固定子部３Ａを有し
ている。内側固定子部３と外側固定子部３Ａの巻線は直
列に接続され、これらの極スロットの断面面積の大きさ
は同じである。
【０１００】２つの固定子部３，３Ａの同一相の対応す
る極の極端部は対向するように配置され、これによっ
て、１固定子部の１極端部において発生した磁力線は、
回転子２０の永久磁石２９を通過して、第２の固定子部
の対向する極端部に伝わる。
る極の極端部は対向するように配置され、これによっ
て、１固定子部の１極端部において発生した磁力線は、
回転子２０の永久磁石２９を通過して、第２の固定子部
の対向する極端部に伝わる。
【０１０１】この場合には、磁気リターンパスは、外側
固定子部３Ａを介して通過するので、強磁性の継鉄２８
が省略されている。
固定子部３Ａを介して通過するので、強磁性の継鉄２８
が省略されている。
【０１０２】回転子２０は、図４に示されるように、接
線方向に磁化された永久磁石を用いて構成することもで
きる。
線方向に磁化された永久磁石を用いて構成することもで
きる。
【０１０３】巻線を直列に接続した結果、２つの固定子
部３及び３Ａの巻線内の電流、及び対応する対向磁極に
おける磁束は同じになる。この結果、回転子２０に作用
する半径方向の力成分は互いに相殺し合う。
部３及び３Ａの巻線内の電流、及び対応する対向磁極に
おける磁束は同じになる。この結果、回転子２０に作用
する半径方向の力成分は互いに相殺し合う。
【０１０４】極の周辺を蛇行して巻かれる巻線型コンダ
クタの電流の流れる方向が、図９（Ｂ）において、２つ
の固定子部３及び３Ａの極スロットにマークで示されて
いる。
クタの電流の流れる方向が、図９（Ｂ）において、２つ
の固定子部３及び３Ａの極スロットにマークで示されて
いる。
【０１０５】さらに、図９（Ｂ）には、巻線の相におけ
るＲからＳへの変化が示されている。この変化は、両方
の固定子部の同じ地点に位置している。
るＲからＳへの変化が示されている。この変化は、両方
の固定子部の同じ地点に位置している。
【０１０６】半径方向の力成分を低減するためのこのよ
うな２部固定子構成は、当然のことながら、上記の固定
子３の他の実施形態においても可能である。
うな２部固定子構成は、当然のことながら、上記の固定
子３の他の実施形態においても可能である。
【０１０７】図１０には、本発明による第５実施形態例
が、リニアモータとして示されている。図１０に示され
ているリニアモータのデザインは、図４に示された第２
実施形態例に対応するもので、回転子２０と固定子３は
線形（「巻かれていない」）形状に設計されている。
が、リニアモータとして示されている。図１０に示され
ているリニアモータのデザインは、図４に示された第２
実施形態例に対応するもので、回転子２０と固定子３は
線形（「巻かれていない」）形状に設計されている。
【０１０８】細片形状の回転子は、交互に層状に並べら
れた永久磁石と薄片スタックとを含み、相接続Ｒ、Ｓ、
Ｔによって、回転子表面に移動磁界を生成することによ
り、線形に前後に移動することができる。接続Ｕ、Ｖ、
Ｗは、共通の基準−接地ポテンシャルを有する。
れた永久磁石と薄片スタックとを含み、相接続Ｒ、Ｓ、
Ｔによって、回転子表面に移動磁界を生成することによ
り、線形に前後に移動することができる。接続Ｕ、Ｖ、
Ｗは、共通の基準−接地ポテンシャルを有する。
【０１０９】この例においては、回転子２０は、相接続
における３６０度の相変化の際に、１対の回転子極だけ
移動する。
における３６０度の相変化の際に、１対の回転子極だけ
移動する。
【０１１０】このように、回転子の速度は、回転子２０
の極分割に依存し、３相を有する電力供給の周波数は固
定子を流れる。
の極分割に依存し、３相を有する電力供給の周波数は固
定子を流れる。
【０１１１】固定子３は、極巻線部品からなる。極巻線
部品は、互いに噛み合うように層状に並べられ、薄片ス
トリップのスタックから、第２実施形態に従って構成さ
れる。すなわち、回転子２０の移動方向に対してその横
断方向に、固定子極５として並べられている。固定子極
５に固定された巻線コンダクタ片８の断面の大きさは、
ここではすべて同じであるが、これは固定子３が線形の
構成を有するためである。
部品は、互いに噛み合うように層状に並べられ、薄片ス
トリップのスタックから、第２実施形態に従って構成さ
れる。すなわち、回転子２０の移動方向に対してその横
断方向に、固定子極５として並べられている。固定子極
５に固定された巻線コンダクタ片８の断面の大きさは、
ここではすべて同じであるが、これは固定子３が線形の
構成を有するためである。
【０１１２】図１１は、部分的に分解されたリニアモー
タの詳細を示す拡大図である。ここで、図６の要素に対
応する部分については、同一の符号が用いられている。
タの詳細を示す拡大図である。ここで、図６の要素に対
応する部分については、同一の符号が用いられている。
【０１１３】すでに説明した上記の他の実施形態につい
ても、図１０及び図１１に示されるような第５実施形態
によるリニアモータとして、設計することもできる。そ
の場合に必要な変更については、当業者には自明であ
る。
ても、図１０及び図１１に示されるような第５実施形態
によるリニアモータとして、設計することもできる。そ
の場合に必要な変更については、当業者には自明であ
る。
【０１１４】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、固定子
と回転子を有し、電気的に転換が可能な、多相多極の固
定子及び回転子が提供される。本発明によれば、製造を
簡易化し、パワーとトルクを高めるために、巻線型コン
ダクタが固定子極の周囲に蛇行するように巻き付けられ
ている。これにより、隣合う固定子極どうしの極分割空
間は、この巻線型コンダクタの幅に対応し、非常に減縮
される。このようにして、生成される多数の極により、
固定子を簡単な方法で製造することができる。すなわ
ち、固定子は、固定子の薄片を、間に巻線型コンダクタ
断片を挟むようにして層状に配列することによって製造
することができる。固定子極は、磁気リターンパスを形
成する強磁性のケーシングによって、巻線型コンダクタ
が組み付けられるまでは、その１極端部において磁気的
に接続されることはない。同様に、回転子も簡単な方法
で製造することができる。すなわち、回転子極を順次積
み重ねていき、これらの間に接線方向に磁化された永久
磁石を配列し製造する。この結果、回転子の重量はかな
り小さくなる。このような構成により、より効果的な材
料利用が可能になるとともに、可動部分の慣性をかなり
の程度低減させることができる。このような構成原理
は、非同期機及び同期機、リニアモータ、ステッピング
モータ、及びリアクタンスモータに用いることができ
る。
と回転子を有し、電気的に転換が可能な、多相多極の固
定子及び回転子が提供される。本発明によれば、製造を
簡易化し、パワーとトルクを高めるために、巻線型コン
ダクタが固定子極の周囲に蛇行するように巻き付けられ
ている。これにより、隣合う固定子極どうしの極分割空
間は、この巻線型コンダクタの幅に対応し、非常に減縮
される。このようにして、生成される多数の極により、
固定子を簡単な方法で製造することができる。すなわ
ち、固定子は、固定子の薄片を、間に巻線型コンダクタ
断片を挟むようにして層状に配列することによって製造
することができる。固定子極は、磁気リターンパスを形
成する強磁性のケーシングによって、巻線型コンダクタ
が組み付けられるまでは、その１極端部において磁気的
に接続されることはない。同様に、回転子も簡単な方法
で製造することができる。すなわち、回転子極を順次積
み重ねていき、これらの間に接線方向に磁化された永久
磁石を配列し製造する。この結果、回転子の重量はかな
り小さくなる。このような構成により、より効果的な材
料利用が可能になるとともに、可動部分の慣性をかなり
の程度低減させることができる。このような構成原理
は、非同期機及び同期機、リニアモータ、ステッピング
モータ、及びリアクタンスモータに用いることができ
る。
【図１】 本発明による第１の実施形態を示した斜視図
であり、内側回転子を有する同期機を示した図である。
であり、内側回転子を有する同期機を示した図である。
【図２】 本発明の第１の実施形態の固定子巻線構造を
示した図であり、３つの相と６つの領域を示した図であ
る。
示した図であり、３つの相と６つの領域を示した図であ
る。
【図３】 モータあるいは発動機として作動される同期
機の回転子巻線構造を示した図である。
機の回転子巻線構造を示した図である。
【図４】 本発明による第２の実施形態を示した断面図
であり、内側回転子を有する同期機を示した図である。
であり、内側回転子を有する同期機を示した図である。
【図５】 本発明の第２の実施形態である図４の断面図
を拡大した詳細図である。
を拡大した詳細図である。
【図６】 本発明の第２の実施形態の、分解された固定
子極及び関連する巻線型コンダクタ部を示す断面図であ
る。
子極及び関連する巻線型コンダクタ部を示す断面図であ
る。
【図７】 本発明による第３の実施形態を示した断面図
であり、外側回転子を有する同期機を示した図である。
であり、外側回転子を有する同期機を示した図である。
【図８】 駆動装置の断面図であり、この駆動装置にお
いて、外側回転子機が本発明の第３の実施形態に従って
用いられた図である。
いて、外側回転子機が本発明の第３の実施形態に従って
用いられた図である。
【図９】 本発明による第４の実施形態を示した断面図
であり、（Ａ）は、外側回転子を有する同期機を示した
図であり、（Ｂ）は、この第４の実施形態の改良を詳細
に示した断面図である。
であり、（Ａ）は、外側回転子を有する同期機を示した
図であり、（Ｂ）は、この第４の実施形態の改良を詳細
に示した断面図である。
【図１０】 本発明による第５の実施形態を示した断面
図であり、リニアモータを示した図である。
図であり、リニアモータを示した図である。
【図１１】 本発明の第５の実施形態を示した図１０の
断面図を、特に分解して詳細に示した拡大図である。
断面図を、特に分解して詳細に示した拡大図である。
【図１２】 従来からの外側回転子同期機の構造状の設
計を示した図である。
計を示した図である。
【図１３】 従来からの固定子巻線構造を詳細に示した
図である。
図である。
１ 永久磁石、３ 固定子、５ 固定子極、７ ケーシ
ング、８ 巻線コンダクタ、９ 回転子極、１０ 内側
円筒、２０ 回転子。
ング、８ 巻線コンダクタ、９ 回転子極、１０ 内側
円筒、２０ 回転子。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フランク ザヤック スロヴェニア リュブリヤナ エルヨット ドラフルエ 61117 マリエ ファリセフ ェ 40 (72)発明者 イフィカ ザヤック スロヴェニア リュブリヤナ エルヨット ドラフルエ 61117 マリエ ファリセフ ェ 40
Claims (20)
- 【請求項１】 相が固定子の領域に沿って配設された整
流可能な多相多極機における固定子において、 １相の巻線型コンダクタ（８）は、１領域内で連続する
固定子極（５）の周囲を蛇行するように巻き付けられ、
２つの隣合う固定子極（５）の間のスロット幅は巻線型
コンダクタ（８）の幅に相当することを特徴とする固定
子。 - 【請求項２】 請求項１に記載の固定子において、 前記固定子極（５）は、薄片から形成され、回転子（２
０）と反対側の端部において、強磁性ケーシング（７）
を介して、磁気透過が可能になるように互いに接続され
ていることを特徴とする固定子。 - 【請求項３】 請求項１に記載の固定子において、 前記固定子極の薄片は、Ｕ字型に設計されており、その
延長部が固定子極を形成することを特徴とする固定子。 - 【請求項４】 請求項２または３のいずれかに記載の固
定子において、 前記固定子極（５）の薄片は、回転子（２０）の移動方
向に対して横断方向に配列されていることを特徴とする
固定子。 - 【請求項５】 請求項１に記載の固定子において、 前記固定子（３）は、星型の断面形状を有し、星型に打
ち抜かれた薄片によって形成され、固定子（３）の回転
子（２０）と反対側の極端部は、強磁性のケーシング
（７）によって接続されていることを特徴とする固定
子。 - 【請求項６】 請求項４に記載の固定子において、 巻線型コンダクタ（８）は、多数の層状で、１領域の固
定子極（５）の周囲に、交互に巻き付けられることを特
徴とする固定子。 - 【請求項７】 請求項２に記載の固定子において、 前記巻線型コンダクタは、板状に形成された巻線型コン
ダクタ片を有し、前記巻線型コンダクタ片は固定子表面
に平行して互いに積み重なるように配列され、固定子極
（５）の間に位置して互いに電気的に絶縁され、固定子
極（５）間の空隙全体がこの巻線型コンダクタ片（８）
によって満たされており、１つの極間空隙にある巻線型
コンダクタ片（８）の端部（２６）は、巻線の形状に対
応して隣接する極間空隙にある巻線型コンダクタ片
（８）の対応する端部によって、電気的導電接続片（１
５、１７）を介して互いに接続されていることを特徴と
する固定子。 - 【請求項８】 請求項７に記載の固定子において、 端部が強磁性ケーシング（７）に接続されていない短縮
固定子極（１１）が固定子（３）の所定領域に設けら
れ、前記短縮固定子極（１１）の間にセンサ（１２）が
設けられていることを特徴とする固定子。 - 【請求項９】 請求項７または８のいずれかに記載の固
定子において、 前記固定子（３）は、極と巻線とを含む同一部品を有
し、前記極巻線部品は固定子極（５）を含み、前記固定
子極（５）は、固定子極の側面に互いにずらして固定さ
れた巻線型コンダクタ片を有し、固定子極の１側面上に
ある巻線型コンダクタ片（８）は、極の他側面上にある
巻線型コンダクタ片（８）の間の中間空隙に対向して配
列されていることを特徴とする固定子。 - 【請求項１０】 請求項７から９のいずれかに記載の固
定子において、 固定子極間の空隙は外側に向かって広くなり、巻線型コ
ンダクタ片（８）の幅は、前記固定子極間の空隙の大き
さに対応して変化し、かつ巻線型コンダクタ片（８）の
断面積の大きさは一定であることを特徴とする固定子。 - 【請求項１１】 請求項２または３に記載の固定子にお
いて、 前記薄片は、前記回転子側において上向きに曲げられ、
これによって固定子極（５）の極端部（２９）が広げら
れていることを特徴とする固定子。 - 【請求項１２】 相が固定子（３）の領域に沿って配設
された整流可能な多相多極機における回転子において、 回転子極（９）は薄片から成り、接線方向に磁化された
永久磁石（１）がこの回転子極（９）の間に設けられ、
その磁化の方向は、磁気Ｎ極とＳ極が回転極の端部にお
いて交互に生成されるように向けられることを特徴とす
る回転子。 - 【請求項１３】 請求項１２に記載の回転子において、 回転子極（９）の薄片は、回転子（２０）の移動方向に
対してこれを横断する方向に配列されていることを特徴
とする回転子。 - 【請求項１４】 請求項１２または１３のいずれかに記
載の回転子において、 前記回転子極（９）とこれらの間に設けられている永久
磁石（１）は、相対密度の低い部材（１０）に設けられ
ていることを特徴とする回転子。 - 【請求項１５】 相が固定子（３）の領域に沿って配設
された整流可能な多相多極機における回転子において、 １相の巻線型コンダクタは、１領域内で連続する回転子
極の周囲を蛇行するように巻き付けられ、 ２つの隣合う回転子極の間のスロット幅は、巻線型コン
ダクタの幅に相当し、 前記巻線型コンダクタは直列に接続されていることを特
徴とする回転子。 - 【請求項１６】 請求項１から４、６から９及び１１の
いずれかに記載の固定子（３）と、請求項１３または１
４のいずれかに記載の回転子（２０）と、を有する整流
可能な多相多極機において、 前記固定子と前記回転子（２０）は線形に設計されてい
ることを特徴とする多相多極機。 - 【請求項１７】 請求項１から１１のいずれかに記載の
固定子（３）を有する整流可能な多相多極機において、 回転子（２０）は、その回転子極が回転子面に対して直
角方向に磁化された永久磁石（２９）から形成され、固
定子極の端部に対向する端部において強磁性の継鉄（２
８）を介して互いに接続されていることを特徴とする多
相多極機。 - 【請求項１８】 請求項１から１１のいずれかに記載の
固定子（３）を有する整流可能な多相多極機において、 前記固定子は、極数が同じである２つの固定子部（３、
３Ａ）から形成され、この固定子部（３、３Ａ）の互い
に対応する巻線は直列に接続され、前記固定子部（３、
３Ａ）は、同一相の２つの固定子部の対応する極端部が
向き合い、回転子（２０）がこの２つの固定子部（３、
３Ａ）の間に位置するように配列され、回転子極は、回
転子極の端部において磁気Ｎ極とＳ極が交互に生成され
るように半径方向に磁化されていることを特徴とする多
相多極機。 - 【請求項１９】 多相多極機の固定子を製造する方法に
おいて、 固定子極を星型に配列するステップと、 前記固定子極の周囲に巻線型コンダクタを巻き付けるス
テップと、 前記各ステップにより製造された構造を固定するステッ
プと、 回転子の反対側に位置する固定子の極端部を、固定子の
鋼鉄を形成する強磁性のケーシングによって接続するス
テップと、 を有することを特徴とする固定子製造方法。 - 【請求項２０】 多相多極機の固定子を製造する方法に
おいて、 固定子極とこの固定子極に巻き付けられる巻き付けコン
ダクタ断片から形成される極巻線部品を製造するステッ
プと、 前記極巻線部品を層状に配列するステップと、 前記各ステップにより製造された極巻線部品を固定する
ステップと、 回転子の反対側に位置する固定子の極端部を、固定子の
鋼鉄を形成する強磁性のケーシングによって接続するス
テップと、 を有することを特徴とする固定子製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19503610.7 | 1995-02-03 | ||
| DE19503610A DE19503610C2 (de) | 1995-02-03 | 1995-02-03 | Mehrphasige und vielpolige, elektrisch kommutierbare Maschine und Verfahren zur Herstellung des Ständers |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08265996A true JPH08265996A (ja) | 1996-10-11 |
| JP3662994B2 JP3662994B2 (ja) | 2005-06-22 |
Family
ID=7753147
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01514996A Expired - Lifetime JP3662994B2 (ja) | 1995-02-03 | 1996-01-31 | 多相多極機 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3662994B2 (ja) |
| DE (1) | DE19503610C2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013161019A1 (ja) * | 2012-04-25 | 2013-10-31 | 株式会社安川電機 | 回転電機および風力発電システム |
| WO2014030246A1 (ja) * | 2012-08-23 | 2014-02-27 | 株式会社安川電機 | 回転電機および風力発電システム |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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