JPS58201567A - 偏平形回転電機 - Google Patents

偏平形回転電機

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JPS58201567A
JPS58201567A JP8267682A JP8267682A JPS58201567A JP S58201567 A JPS58201567 A JP S58201567A JP 8267682 A JP8267682 A JP 8267682A JP 8267682 A JP8267682 A JP 8267682A JP S58201567 A JPS58201567 A JP S58201567A
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JP
Japan
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magnetic
rotor
gap
disc
poles
Prior art date
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Pending
Application number
JP8267682A
Other languages
English (en)
Inventor
Yuji Akiyama
勇治 秋山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPS58201567A publication Critical patent/JPS58201567A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/24Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets axially facing the armatures, e.g. hub-type cycle dynamos

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は交流サー浴夕として使用される偏平形回転電機
に関する。
〔発明の技術的背景〕
例エバマニピュレータの腕などのように軸方向に対する
寸法の非常に小さい部分に設けられるサーボモータとし
て偏平形回転電機がある。
この偏平形回転電機には直流機、誘導機、同シュオーバ
に伴なう事故の可能性が高いという問題があることから
、最近では実用性の高い−導礪、同期機の採用が着目さ
れ始めてきている。
ところで、従来の偏平形同期−電動機は1対の軸受によ
り」1宜の距離1存して支承された回転軸−こ、強磁性
体からなる円板の一方の面に永久磁石からなる複数の磁
極を形成した回転子を取付け、またこの回転子を包囲す
るように前記1対の軸受間に設けられたフレームの前記
円板の磁憾側の面と対向する内面に電機子巻線を巻装し
た固定子鉄心を取付けてこの固定子鉄心と回転子との間
にアキシャルエアギャップを形成した回転界磁形の構造
となっている。
〔碑景技術の間聰点〕
しかしかかる構造の偏平形同期電動機においては、固定
子鉄心と回転子との間にアキシアルエアギャップを有し
且つ回転子には永久磁石による磁極が設けられているた
め、そのギャップ面をこ鋤く磁気吸引力は円筒形のギャ
ップ構造の−1のように臣に打消されるようなことがな
く、慣めて→力な磁気吸引力が軸方向に作用する。
したか−)で、軸受には強力な磁気吸引力によるスラス
ト荷重が拗くため、軸受の#命を短縮し、また事故の原
因ともなることから信頼性の点でも問題がある。
ここで、アキシアルエアギャップrkJ4こ作用する磁
気吸引力について具体的に考察するに1今1磁気吸引力
會F1ギヤツプの磁束密度をBgC率位はガウス)と「
ると、ギャップ面にはF二(ETVo ”す/−の力が
作用する。即ち、Bgが7000ガウスの場合、Fは約
2す/−の力が作用する。例えば5ooWl!tLの出
力の電動機の場合、ギャップ面積に200−とすると軸
受には392りとはN 400Q近いスラスト方向の荷
・重が作用することになる。
そこで、このような問題に対処するため、軸受としてア
ンギュラ−コンタクト・ベアリング等の特殊な軸受を必
要以上に大荷重に耐えられるものにして用いることが考
えられるが、これとてMAR的な設計が困難なため大形
化するばかりでなく、十分な信頼性を4ることができず
、しかも経済的にも不利なものとなる。
〔発明の目的〕
本発明は上記のような欠点を除去し、固定子鉄心と回転
子Oアキシアルエアギャップ画く作用する磁気吸引力に
よるスラスト荷重が極力小さくなるようにする仁とによ
り、軸受011命が長くで會るとともに事故に対する信
頼性O向上を図ることができる経済的に有利な偏平形−
転電機を提供することt目的とする。
〔発@01R1り かかる目的を達成するため、本発明では円板状の回転子
としてギャップ面に作用する磁気吸引力に打ち勝つだけ
O機械的強直を有し且つ磁束の帰路として飽和し得る板
厚にし、またこの回転子O磁極側とは反対側OIIとギ
ャップを存して鉄心を設けるとともにこれをフレーム内
面に職付ける構成としてこの鉄心を前記回転子の磁極か
ら発生する磁束の帰路とすることにより前記アキシャル
エアギャップ顧に作用する磁気吸引力と略等しい逆方向
O磁気吸引力tm記−転子に対して作用せしめるように
するもOである・ 〔発明の実施例〕 1対の軸受ja 、 2bt存して支承された回転軸で
、こOWA転輪lにはフランジ部を有するボス2が嵌着
される。またこのポス1のフランジ部には強磁性体から
なる円板4が押えリング5を介して止めねじ6により強
力に締付は固定される。さらにこの円板4の一方の板面
には複数個の永久磁石からなる磁極1が取着され、偏平
状の回転子が構成される。図中9.8は一方の軸受1m
に取付けられたカップ状のフレーム部、また9は他方の
軸受臥′ 2kに取付けられた平板姓のフレーム部で、これらカッ
プ状のフレーム部8の開口端部に平板状のフレーム部9
0周縁部を嵌込む如く組合せて軸方向寸法の小さなフレ
ームを構成している。このフレームを構成しているカッ
プ状のフレーム部8の内面に多相交流電機子巻線10が
巻装された固電子鉄心11が円板4の一方の面と対向さ
せて敗付けられ、回転子との間にアキシャルエアギャッ
プ(以下単に主ギャップと称す)11を形成している。
また、円板4の磁極側とは反対側の面に対し補助ギャッ
プ14を存して鉄心11が設けられ、この鉄心1Mはフ
レームを構成している平板状のフレーム部9の内面に取
付けられる。ここで、回転子を構成している円板4とし
てはギャップ面に作用する磁気吸引力に打ち勝つだけの
機械的強度を有し且つ磁束の帰路として飽和し得る板厚
にしである。また鉄心11は補助ギャップ14f介して
円fE4から入る磁束を再び円板4へ戻すための磁束の
帰路を形成するものである。
従って、かかる構成の偏平形回転電機において、同期電
動機として運転する場合には固定子鉄心11に巻装され
た多相電機子巻線16に多相交流電流を流すことにより
回転子に対して回転磁界が作られ 、回転子が回転する
ことになる。この時の主磁束は永久磁石からなる磁極1
から発生し、この主磁束は主ギャップJJ1−通過して
固定子鉄心ll内を通り1再度主ギャップ11を通過し
て回転子上の逆極性の磁極7に入り、さらに磁束の一部
はこの磁極7より補助ギャップ14f介して鉄心11内
を通過させ、再び補助ギャップ14f介して回転子上の
最初の磁極rに戻る閉磁路が形成8r′Lる。このため
回転子と固定子鉄心11の主ギヤツプ12面にはF;(
−艷1−)81f/−相当の磁気吸引力が発生soo。
し、これがスラスト荷重として軸受2m、2bに加わる
ことになるが、この場合、回転子の磁極1から発生して
いる主磁束は補助ギャップ14を介して鉄心ls内を通
り、再び補助ギャップ14を介して回転子の磁極7に戻
る閉磁路が形成されることで、鉄心13と回転子の補助
ギャップ14面には前述した主ギヤツプ12面に作用し
ている磁翠歇引力とは逆方向の磁気吸引力が作用する。
ここで主ギャップ12Iliiで作用する磁気吸引力と
補助ギャップra5Bで作用する磁気吸引力とが略等し
ければ、これら軸方向に働く両磁気吸引力は見掛上相殺
された形となり、結果的に軸受1*、2bに対してはス
ラスト荷重が加わらないことになる。この場合、主磁束
の帰路としては回転子を構成している円板4内にも形成
されるが、この円板4は十分に磁気飽和し得る板厚とし
であるので、補助ギャップ14面で作用する磁気吸引力
は主ギャップ11@で作用する磁気吸引力に対してさほ
ど小さくならない。
けO機械的強度を有し且つ磁束の帰路としては飽和し得
る板厚に成形された強磁性体からなる円板4に複数個の
永久磁石からなる磁極1を設け′た回転子を取付け、ま
たこの回転子を包囲するように両輪受量に設けられたフ
レームの内面に前記円板40磁極側面に対し主ギャップ
12を存して設けられた電機子巻線10t−有する固定
子鉄心11を取付け、また回転子の円板4の磁極側とは
反対側の面に対し補助ギャップ14を存して設けられた
鉄心12t−回転子の磁極7から発生する磁束の帰路と
してフレーム内面に取付ける構成としたものである。従
って、主ギ讐ツブxzmo磁気吸引力はこれとは逆方向
に作用する補助ギャップ14面の磁気吸引力により見掛
上相殺された形となるので、軸受21゜zbに加わるス
ラスト荷重を゛極力少なくすることができる。このこと
により、特殊な軸受を用いたり、特別に大負荷大荷重用
の軸受を用いる必要がなく、通常の単列ボールベアリン
グで十分対処できるので、理想的な大きさの設計が可能
であるばかりでなく、軸受に対する信頼性を向上させる
ことができるとともに軸受の温度上昇を極めて低く抑え
ることができる。さらに回転子0円板4としてはその板
厚を薄くしても鉄心lst主磁束の帰路とすることでそ
の磁路断面積が十分確保できるので、サーボモータとし
て要求されるイナーシャを小さくできるという大きな効
果が得られる。
なg1上記実施例では回転子として強磁性体からなる円
板4の一方の面に複数個の永久磁石からなを磁極′1を
設ける構成としたが、かかる回転子において、第2図に
示すように円板4の各磁極1相互間にスリ7)11を設
けて、円板4内に主磁束の帰路が形成されないようにし
てもよい。第3図は円板4内に主磁束の帰路が形成され
ている場合とスリット15により帰路が断たれている場
合管示すものである。したがって、第3図からも明らか
なように円板4にスリット1設けていない場合には図示
左半部に示すように主磁束の一部が円板4内を通るが、
円板4にスリット15を設けた場合には図示右半部に示
すように主磁束は全て補助ギャップ14を介して鉄心1
1内を通ることになり、補助ギャップ14面に作用する
磁気吸引力をより強くすることができる。
また上記実施例では永久磁石式の同期電動機について述
べたが、本発明は特にその機種に限定されるものではな
く、固定子鉄心と回転子との間にアキシャルエアギャッ
プを存するもので実施することができるものである。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明によれば、固定子鉄心と回転子
のアキシャルエアギャップ面に作用する磁気吸引力によ
るスラスト荷重が極力小さくなるようにしたので、軸受
の痔命が長くできるとともに事故に対する信頼性の向上
を図ることができる経済的に有利な偏平形回転電機が提
供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す永久磁石式同期電動機
の断面図、第2図は本発明の他の実施例における回転子
の平面図、第3図は第2図の一転千を用いた場合の磁束
通路を説明するため0vIIrIli図である。 1・・・回転軸、z*、zb・・・軸受、3・・・ボス
、4・・・円板、1・・・磁極、8,9・・・フレーム
部、IO・・・電機子巻線、11・・・固定子鉄心、1
2・・・アキシャルエアギャップ、13・・・鉄心、1
4・・・補助ギャップ、15・・・スリット。 2

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)l対の軸受により支承された回転軸と、この回転
    軸に取付けられ一方の面に複数の磁極が形成され且つ磁
    気吸引力に打ち勝つだけの機械的強度t−有するととも
    に前記磁極から発生する主磁束に対して飽和し得る厚み
    に形成された強磁性体からなる円板状の回転子と、この
    回転子を包囲するように前記両軸受間に設けられたフレ
    ームと、固定子巻線が巻装され且つ前記回転子の磁極側
    面に対しアキシャルエアギャップを存して設けられると
    ともに=tt記フレーム内面に取付けられた固定子鉄心
    と、前記回転子の磁+jAsとは反対側の面に対しギャ
    ップを存して設けられるとともに前記フレーム内面に取
    付けられ前記回転子の磁極から発生する主磁束の帰路を
    形成する鉄心とからなり、前記回転子と前記鉄心のギャ
    ップ面に前記回転子と前記固定子鉄心のアキンヤルエア
    ギャップ面lこ作用する磁気吸引力とは逆方向の磁気吸
    引力を作用せしめるようlこしたことを特徴とする偏平
    形回転電機。
  2. (2)  前記回転子は各磁極相互間に磁気通路をしゃ
    断するスリットを設けたものである特#!F請求の範囲
    第(11項に記載の偏平形回転電機。
JP8267682A 1982-05-17 1982-05-17 偏平形回転電機 Pending JPS58201567A (ja)

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JPS58201567A true JPS58201567A (ja) 1983-11-24

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ID=13781012

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2579385A1 (fr) * 1985-03-21 1986-09-26 Bosch Gmbh Robert Machine synchrone sans balais a entrefer axial, notamment comme moteur de robot
WO2003034575A3 (en) * 2001-10-18 2003-12-18 Vito An axial flux permanent magnet generator / motor
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JP2008199811A (ja) * 2007-02-14 2008-08-28 Daikin Ind Ltd 回転電機

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