JPH09121521A - 回転機の磁気回路構造 - Google Patents

回転機の磁気回路構造

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JPH09121521A
JPH09121521A JP27398695A JP27398695A JPH09121521A JP H09121521 A JPH09121521 A JP H09121521A JP 27398695 A JP27398695 A JP 27398695A JP 27398695 A JP27398695 A JP 27398695A JP H09121521 A JPH09121521 A JP H09121521A
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JP
Japan
Prior art keywords
stator coil
magnetic
rotating machine
magnetic material
coils
Prior art date
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Application number
JP27398695A
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English (en)
Inventor
Osamu Muto
修 武藤
Isao Takahashi
勲 高橋
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Sawafuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Sawafuji Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高い磁束密度と鉄損の少ない磁気回路構造で
効率を向上させる。 【解決手段】 ステータコイルと永久磁石を有するロー
タとを備えた回転機の磁気回路構造において、ステータ
コイル10を構成するコイル11の巻回された中心空間
部に磁性材21を設けて構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、回転機の磁気回路
構造、特にステータコイルに磁性材を介在させ、ステー
タコイル部分の磁束密度が大きくなるようにして、大容
量でも効率の良くなるようにした改善した回転機の磁気
回路構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のコアレス回転機、例えばフラット
モータや円筒形に成形されたステータコイルの内外周に
永久磁石を備えたロータを回転させるコアレスモータで
は、比較的小容量のものに限られていたため、ステータ
コイルの厚さも小さく、またその空隙の磁束密度が低く
ても問題とはならないでいた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の構
造のコアレス回転機をそのまま大容量としたのでは、空
隙の長さが大きく、その磁気抵抗の大きな磁気回路とな
ってしまい、効率の悪いコアレス回転機となる。容量の
大きなコアレス回転機に適用するには、より高い磁束密
度と鉄損の少ない磁気回路構造が必要となる。
【0004】本発明は、上記の点に鑑みなされたもので
あり、ステータコイルに磁性材を介在させ、ステータコ
イル部分の磁束密度が大きくなるようにして、大容量で
も効率の良くなるようにしたコアレス回転機の磁気回路
構造を提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の目的を解決するた
めに、本発明のステータコイルと永久磁石を有するロー
タとを備えた回転機の磁気回路構造において、上記ステ
ータコイルに磁性材を介在させたことを特徴としてい
る。
【0006】上記回転機が、極性を異にして順に複数個
の永久磁石を固着した円板状のフラット型ロータを空隙
を隔てて少なくとも2枚配設すると共に、空隙を隔てて
配設された当該2枚のフラット型ロータの各永久磁石が
異なる極性で相対向して、ブラケットに回転自在に軸支
されたシャフトに固着されてなるロータと、略三角形状
に巻線されたコイルを複数個円形に配置し、合成樹脂材
でフラット型にモールドされた円板状のステータコイル
と、上記2枚のフラット型ロータが形成する空隙位置に
ステータコイルのコイル部分を配置し、当該ステータコ
イルの外周部を固定するスペーサと、当該スペーサ、ス
テータコイル及びロータを収納する円筒ケースとを備え
た構造をもつ第1のタイプの回転機のときには、上記磁
性材は、ステータコイルを構成するコイルの巻回された
中心空間部に設けられている。
【0007】そして上記回転機が、シャフトに固着され
ると共に、内部に円筒状空間が形成されたロータを構成
する円柱状のヨークと、当該ヨークの上記円筒状空間の
両内壁円周面に、極性を異にして相対向して設けられた
複数の永久磁石と、これらの相対向して設けられた複数
の永久磁石が形成する円筒空隙に配設され、ブラケット
の一方に固定されてなる円筒形状のモールドされたステ
ータコイルとを備えた構造をもつ第2のタイプの回転機
のときには、上記磁性材は、ステータコイルを構成する
各コイルの間隙に設られている。
【0008】空隙の磁気抵抗が小さくなり、ステータコ
イル部分と鎖交する磁束密度が高くなって出力が向上
し、ステータコイルの中心部に磁束が集中するためステ
ータコイルに発生する渦電流損が減り、また磁性材をフ
ェライト或いは鉄粉と樹脂とのコンパウンドを用いるこ
とにより鉄損の発生を防止でき、効率が向上する。
【0009】
【発明の実施の形態】図1は本発明に係るフラット回転
機の一実施例部分断面図、図2は図1のA−A断面図で
ある。
【0010】図1のフラット回転機は、3段構成のもの
が図示されており、後に説明する様に1段のフラット回
転機にすることができるものである。図1,図2におい
て、円筒ケース1の両端にブラケット2がねじ3で固定
される。それぞれのブラケット2にはベアリング4が嵌
め込まれ、シャフト5が両側のブラケット2で回転自在
に軸支されている。シャフト5には、4枚の円板状のフ
ラット型ロータ8が、それぞれ空隙9を隔てて配設され
固着されている。そして当該円板状のフラット型ロータ
8には、極性を異にして順に複数個の永久磁石6が固着
されている。空隙9を隔てて配設された2枚の各フラッ
ト型ロータ8の各永久磁石6は、その極性を異にし相対
向している。これらの永久磁石6は、マグネットホルダ
19、非磁性体のリング20等で固定されている。
【0011】なお、7はヨークであり、ロータ15は4
枚のフラット型ロータ8で構成されている。そしてこれ
らの永久磁石6は、エネルギー密度の高い、例えばネオ
ジムNd,鉄Fe,ホウ素Bを含んだ合金の磁性材でな
る磁石が用いられる。
【0012】2枚の各フラット型ロータ8で形成される
各空隙9には、フラット型に形成された図7の形状をし
た円板状のステータコイル10、すなわち電機子巻線が
それぞれ配設されている。当該ステータコイル10は、
直径が0.1mm程度の細いエナメル線等を10本から
数10本より合わせた絶縁電線のリッツ線で、図6に示
されている様に、略三角形状に巻線されたU,V,W各
相のコイル11を、両面に図2,図3の如く6個円形に
配置して、そして当該各コイル11の巻回によって形成
される中心空間部に図4に示された形状の磁性材21、
例えばフェライトコアや鉄粉を樹脂でモールド成形した
コアを嵌め込み、3層構造で絶縁ワニスや合成樹脂材で
モールドして固形化されたものである。
【0013】このように各コイル11の中心空間部にフ
ェライトコア又は鉄粉を樹脂でモールド成形したコアな
どの磁性材21を介在させることにより、空隙の磁気抵
抗が小さくなり、空隙磁束密度が増え、またコイル11
の中心部に磁束が集中するため、有効鎖交磁束が増え、
出力が増大する。そしてコイル11の中心部に磁束が集
中するため、コイル11に発生する渦電流損が減少し、
フェライトコアや鉄粉を樹脂でモールド成形したコアと
することで鉄損の発生を防止でき、効率が向上する。
【0014】図5はステータコイルの一実施例部分断面
図を示しており、各コイル11の層間に絶縁紙12が挟
まれ、表面にも絶縁紙12を付けてモールドされる。ス
テータコイル10の外周部には、固定用の穴13が形成
されている。
【0015】ステータコイル10は、図8に示された円
形のスペーサ16でサンドイッチ状に挟まれ、当該スペ
ーサ16に穿設された固定用の穴17、当該ステータコ
イル10に形成された固定用の穴13を用いて、ボルト
18でブラケット2の一方に固定される。このときステ
ータコイル10のコイル11の部分が、上記永久磁石6
の位置に配置されるようになっていることは言うまでも
ない。
【0016】なおシャフト5の中心軸には通風ダクト穴
5−1が穿設されると共に、当該通風ダクト穴5−1に
連通して放射状の通風ダクト穴5−2が穿設されてい
る。またシャフト5に固着されているマグネットホルダ
19には、当該放射状の通風ダクト穴5−2に連通した
通風ダクト穴19−1が設けられ、さらに上記スペーサ
16に通風ダクト穴16−1が設けられると共に、当該
スペーサ16の通風ダクト穴16−1に連通して円筒ケ
ース1の軸方向に通風ダクト穴を形成する複数個の通風
ダクト溝1−1が穿設されている。
【0017】これらシャフト5、マグネットホルダ1
9、スペーサ16にそれぞれ設けられた通風ダクト穴5
−1,5−2,19−1,16−1や円筒ケース1に設
けられた通風ダクト穴を形成する通風ダクト溝1−1に
よって、冷却風が通り抜け、ステータコイル10に発生
する熱が放散される。
【0018】上記の説明では、フラット回転機が3段構
成のものを説明して来たが、1段構成のものは図1で2
組のステータコイル10やフラット型ロータ8などを取
り外ずしたものである。
【0019】図9は本発明に係る回転機の他の実施例断
面図、図10は図9のB−B断面図を示している。図
9,図10において、ブラケット31のそれぞれにはベ
アリング32が嵌め込まれ、シャフト33が両側のブラ
ケット31で回転自在に軸支されている。シャフト33
には、内部に円筒状空間34が形成された円柱状のヨー
ク35が固着され、ロータを構成し、シャフト34の回
転と共に当該円柱状のヨーク35が一体的に回転するよ
うになっている。
【0020】当該ヨーク35の上記円筒状空間34の両
内壁円周面34−1,34−2には、極性を異にした形
態で相対向して複数の永久磁石36,37が設けられて
いる。これらの永久磁石36,37はエネルギー密度の
高い、例えばネオジムNd,鉄Fe,ホウ素Bを含んだ
合金の磁性材でなる磁石が用いられる。
【0021】これらの相対向して設けられた複数の永久
磁石36,37で形成される円筒空隙には、図11に示
された形状の磁性体40、例えばフェライトコアまたは
鉄粉を樹脂でモールド成形したコアと、リッツ線で形成
されたコイル38−1との図12図示の円筒状のステー
タコイル38、すなわち電機子巻線が配設されている
(図12では磁性体40の図示が省略されている)。当
該ステータコイル38の一方側のエンドコイルがブラケ
ット31に固定され、ステータコイル38全体がブラケ
ット31に固定された構造となっている。なお、39は
円筒のケースである。
【0022】当該ステータコイル38は、直径が0.1
mm程度の細いエナメル線等を10本から数10本より
合わせた絶縁電線のリッツ線を巻回し、図13に示され
た亀の甲型に成形したU,V,W各相のコイル38−1
とコイル38−1との各間隙に上記フェライトコア又は
鉄粉を樹脂でモールド成形したコアの磁性体40を挿入
して円筒形状に形成し、絶縁ワニスや合成樹脂材でモー
ルドして固形化される。
【0023】この様にステータコイル38の各コイル3
8−1間にフェライトコア又は鉄粉を樹脂でモールド成
形したコアの磁性体40が設けられているので、ステー
タコイル38の空隙の磁気抵抗が小さくなり、空隙磁束
密度が増えると共に有効鎖交磁束が増え、出力が増大す
る。そして磁性体40に磁束が集中するため、コイル3
8−1に発生する渦電流損が減少し、フェライトコアや
鉄粉を樹脂でモールド成形したコアとすることで渦電流
損や鉄損の発生を防止でき、効率が向上する。また形状
を自由に設定できて製作が容易である。
【0024】
【発明の効果】以上説明した如く、本発明によれば、ス
テータコイルに磁性材を介在させた構造にしたので、空
隙の磁気抵抗が小さくなり、空隙磁束密度が増えると共
に磁性材に磁束が集中するため、有効鎖交磁束が増え、
出力が増大する。そして磁性材に磁束が集中するため、
コイルに発生する渦電流損が減少し、フェライトコアや
鉄粉を樹脂でモールド成形したコアとすることで鉄損の
発生を防止でき、効率が向上する。従って大容量の回転
機に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るフラット回転機の一実施例部分断
面図である。
【図2】図1のA−A断面図である。
【図3】磁性体の一実施例配置説明図である。
【図4】磁性体の一実施例形状説明図である。
【図5】ステータコイルの一実施例部分断面図である。
【図6】コイルの巻線説明図である。
【図7】ステータコイルの一実施例斜視図である。
【図8】スペーサ一実施例斜視図である。
【図9】本発明に係る回転機の他の実施例断面図であ
る。
【図10】図9のB−B断面図である。
【図11】磁性体の他の実施例形状説明図である。
【図12】ステータコイルの他の実施例斜視図である。
【図13】ステータコイルを形成する他の実施例斜視図
である。
【符号の説明】
1 円筒ケース 2 ブラケット 5 シャフト 6 永久磁石 8 フラット型ロータ 9 空隙 10 ステータコイル 11 コイル 12 ロータ 16 スペーサ 21 磁性体 31 ブラケット 33 シャフト 34 円筒状空間 35 ヨーク 36,37 永久磁石 38 ステータコイル 39 ケース 40 磁性体

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ステータコイルと永久磁石を有するロー
    タとを備えた回転機の磁気回路構造において、 上記ステータコイルに磁性材を介在させたことを特徴と
    する回転機の磁気回路構造。
  2. 【請求項2】 上記回転機は、極性を異にして順に複数
    個の永久磁石を固着した円板状のフラット型ロータを空
    隙を隔てて少なくとも2枚配設すると共に、空隙を隔て
    て配設された当該2枚のフラット型ロータの各永久磁石
    が異なる極性で相対向して、ブラケットに回転自在に軸
    支されたシャフトに固着されてなるロータと、 略三角形状に巻線されたコイルを複数個円形に配置し、
    合成樹脂材でフラット型にモールドされた円板状のステ
    ータコイルと、 上記2枚のフラット型ロータが形成する空隙位置にステ
    ータコイルのコイル部分を配置し、当該ステータコイル
    の外周部を固定するスペーサと、 当該スペーサ、ステータコイル及びロータを収納する円
    筒ケースとを備え、 上記磁性材は、ステータコイルを構成するコイルの巻回
    された中心空間部に設けられていることを特徴とする請
    求項1記載の回転機の磁気回路構造。
  3. 【請求項3】 上記回転機は、シャフトに固着されると
    共に、内部に円筒状空間が形成されたロータを構成する
    円柱状のヨークと、当該ヨークの上記円筒状空間の両内
    壁円周面に、極性を異にして相対向して設けられた複数
    の永久磁石と、これらの相対向して設けられた複数の永
    久磁石が形成する円筒空隙に配設され、ブラケットの一
    方に固定されてなる円筒形状のモールドされたステータ
    コイルとを備え、 上記磁性材は、ステータコイルを構成するコイルの間隙
    に設られていることを特徴とする請求項1記載の回転機
    の磁気回路構造。
  4. 【請求項4】 上記磁性材は,フェライトによって構成
    されていることを特徴とする請求項1記載の回転機の磁
    気回路構造。
  5. 【請求項5】 上記磁性材は,鉄粉を樹脂にてモールド
    して形成されたものによって構成されていることを特徴
    とする請求項1記載の回転機の磁気回路構造。
JP27398695A 1995-10-23 1995-10-23 回転機の磁気回路構造 Pending JPH09121521A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP27398695A JPH09121521A (ja) 1995-10-23 1995-10-23 回転機の磁気回路構造

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JPH09121521A true JPH09121521A (ja) 1997-05-06

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JP (1) JPH09121521A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009024080A1 (fr) * 2007-08-21 2009-02-26 Lu, Hsaio-Ting Machine électrique rotative polyphasée
WO2009065256A1 (fr) * 2007-11-22 2009-05-28 Shenzhen Academy Of Aerospace Technology Machines à aimant permanent de type disque monophasées, triphasées et polyphasées haute puissance
KR20200093508A (ko) * 2014-12-03 2020-08-05 현대모비스 주식회사 영구자석 동기 모터

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WO2009065256A1 (fr) * 2007-11-22 2009-05-28 Shenzhen Academy Of Aerospace Technology Machines à aimant permanent de type disque monophasées, triphasées et polyphasées haute puissance
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