JPS5941167A - 永久磁石形ステツピングモ−タ - Google Patents
永久磁石形ステツピングモ−タInfo
- Publication number
- JPS5941167A JPS5941167A JP4873882A JP4873882A JPS5941167A JP S5941167 A JPS5941167 A JP S5941167A JP 4873882 A JP4873882 A JP 4873882A JP 4873882 A JP4873882 A JP 4873882A JP S5941167 A JPS5941167 A JP S5941167A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rotor
- coils
- coil
- teeth
- magnetic
- Prior art date
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-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K37/00—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors
- H02K37/10—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of permanent magnet type
- H02K37/12—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of permanent magnet type with stationary armatures and rotating magnets
- H02K37/14—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of permanent magnet type with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Stepping Motors (AREA)
- Linear Motors (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、牟位重址あたり、単位容積あたりの出力、ト
ルク、・9ワレイトなどの性能密度があらゆる常温使用
の電気機械の中で最も高い゛構造をなした永久磁石形ス
テッピングモータに関する、電磁機械の力発生の原理は ■電出石同志の吸引9反撥、 ■ 電磁石が鉄心を吸引する、 O電磁石と永久磁石の吸引2反撥。
ルク、・9ワレイトなどの性能密度があらゆる常温使用
の電気機械の中で最も高い゛構造をなした永久磁石形ス
テッピングモータに関する、電磁機械の力発生の原理は ■電出石同志の吸引9反撥、 ■ 電磁石が鉄心を吸引する、 O電磁石と永久磁石の吸引2反撥。
に分けられる。
■は二つの電磁石が別々の電源で励磁されるものと、電
源は一つで他方の電磁石は一方から′#M、磁誘導によ
シ励磁されるものに分れる。
源は一つで他方の電磁石は一方から′#M、磁誘導によ
シ励磁されるものに分れる。
■とOは一方の電磁石に対して、他方は鉄心や永久磁石
のように励磁銅損を発生しないものを用いているので、
電磁石は大きなアンに丁ターンがとれるため有利である
。
のように励磁銅損を発生しないものを用いているので、
電磁石は大きなアンに丁ターンがとれるため有利である
。
しかし実際は、■は鉄心の飽和、○は電機子反作用によ
る永久磁石の減磁により最大電磁力が抑えられてしまう
欠点がある。
る永久磁石の減磁により最大電磁力が抑えられてしまう
欠点がある。
Oでは、この対策として永久磁石の高さを高くし、抗磁
力の大きい永久磁石(材料)を使うなどするが、材料費
、マシンサイズが大きくなって経済的ではないっ 以上説明した電磁機械は、回転子表面の電位面積当たシ
の接線力σ、が、空隙磁束密度Bgと電機子の円周方向
の単位長き当たりの電流導体数aCの積 σt = ”g・(ac) で表わされるもので。
力の大きい永久磁石(材料)を使うなどするが、材料費
、マシンサイズが大きくなって経済的ではないっ 以上説明した電磁機械は、回転子表面の電位面積当たシ
の接線力σ、が、空隙磁束密度Bgと電機子の円周方向
の単位長き当たりの電流導体数aCの積 σt = ”g・(ac) で表わされるもので。
89く2万ガウス
ac < 1000アンペア/センチメートルとすると
、 σtく2キログラム/平方センチメートルである。
、 σtく2キログラム/平方センチメートルである。
実際けこの1/4ぐらいがリミソドで、σt−1キログ
ラム/平方センナメートルは非常に大容量のマシン(1
000にW以上)でなければ実現できない。
ラム/平方センナメートルは非常に大容量のマシン(1
000にW以上)でなければ実現できない。
小容策の小形マシンで、接線力σ、を連続時間定格でl
K、!? wt/crrL に近ずける方法は、誘
導子電磁石を用いる以外にない。
K、!? wt/crrL に近ずける方法は、誘
導子電磁石を用いる以外にない。
誘導子電磁石を用いたものを上の分類にならって、■・
、■・、○・ とすると。
、■・、○・ とすると。
■・ VR(バリアプルリラクタンス)形に)’ P
M (・千−マネントマグネット)形に分けられる。○
・の中で永久磁石を使った誘導子電磁石 形とステッピングモータでは名すけている。
M (・千−マネントマグネット)形に分けられる。○
・の中で永久磁石を使った誘導子電磁石 形とステッピングモータでは名すけている。
VR形とHe()・イブリッド)形は、空隙部で鉄心の
面同志が対向する構造なので、この歯の根元で磁気飽和
がおきるために、この空隙部に与えることのできる起磁
力が低下してしまって、接線力σ、の限度は理論的最大
値が約8009/α2である。実際はこの1/4として
接線力の平均は200&/cyn2 が限度であると考
えられる−1これは、空隙磁束密度e、 = 1カガウ
ス、 ’fit流導体数ac = 200 A 7cm
の接線力σ、に対応するもので、誘導子を使わない限り
、小形モータではなかなか出せない値である。
面同志が対向する構造なので、この歯の根元で磁気飽和
がおきるために、この空隙部に与えることのできる起磁
力が低下してしまって、接線力σ、の限度は理論的最大
値が約8009/α2である。実際はこの1/4として
接線力の平均は200&/cyn2 が限度であると考
えられる−1これは、空隙磁束密度e、 = 1カガウ
ス、 ’fit流導体数ac = 200 A 7cm
の接線力σ、に対応するもので、誘導子を使わない限り
、小形モータではなかなか出せない値である。
PM形は、空隙部で1着磁された永久磁石の磁極と電機
子誘導子鉄心の歯が対向する構造である。
子誘導子鉄心の歯が対向する構造である。
PM形の電機子からみた磁気ギャツ7″gPMは磁石厚
みとクリアランスの和でめり、VR形の空帥gいにくら
べて10倍近く太きい。
みとクリアランスの和でめり、VR形の空帥gいにくら
べて10倍近く太きい。
ではこれを図によって説明しよう。
第1図はVR形(He形を含め、これで代表させる。)
の初期位置図、第2図はその最終位16図、第3図はP
M形の初期位置(′4.第4図はその最終位置図である
。1は固定子、2 tL 5J動子、3は永久磁石から
なる可動子であるう 磁石の抗磁力をH,、i石の高さ’mで表わすとき、磁
石の起磁力H6−Lmと電機子起磁力を等しいとし、外
7.ζし□と考えると、第1図、第3図から分るように
、初期位置VこおけるPM形の磁束はVR形の半分であ
る。
の初期位置図、第2図はその最終位16図、第3図はP
M形の初期位置(′4.第4図はその最終位置図である
。1は固定子、2 tL 5J動子、3は永久磁石から
なる可動子であるう 磁石の抗磁力をH,、i石の高さ’mで表わすとき、磁
石の起磁力H6−Lmと電機子起磁力を等しいとし、外
7.ζし□と考えると、第1図、第3図から分るように
、初期位置VこおけるPM形の磁束はVR形の半分であ
る。
レアアース磁石の残留磁束密度を8.=1万ガウスとす
ると、最終位置におけるPM形(第4図)の磁束密度B
gが2万がウスになるためには、電機子起磁力は更に1
万ガウスを磁気ギヤラグgpMVCJQす必要がある。
ると、最終位置におけるPM形(第4図)の磁束密度B
gが2万がウスになるためには、電機子起磁力は更に1
万ガウスを磁気ギヤラグgpMVCJQす必要がある。
この起磁力は磁気ギヤツノ、!9vRに2万ガウス通す
VR形(第2図)の起磁力にくらべて約5倍も大きいこ
とがわかる。
VR形(第2図)の起磁力にくらべて約5倍も大きいこ
とがわかる。
なお、第2図のN、Sの歯の根元で磁気飽和が起きるが
、第4図の固定子1におけるNの歯の根元では磁気飽和
はしない。従ってこの最終位置における磁束は両者では
y相等しい。
、第4図の固定子1におけるNの歯の根元では磁気飽和
はしない。従ってこの最終位置における磁束は両者では
y相等しい。
しかして、初期位置から最終位置まで動く間に変化する
電磁コエネルギが機械エネルギに変換される。この値は
PM形では電機子起磁力と、この間に変化しまた磁束量
の積であろうこれに対し、VR形は飽和の影響(第2図
)が入るのでむずかしいが、大体、電機子起磁力×変化
磁束×1/2である。従ってPM形の電磁力はVR形の
10倍出せることがわかる。更に磁石の高さLmは歯ピ
ッチτ7に比例させてもこの電磁力は変らないから、歯
ピッチ″′rtを小さくして磁石の使用量を少なくする
と共ム電機子起磁力も高さLmに比例して小さくできる
。
電磁コエネルギが機械エネルギに変換される。この値は
PM形では電機子起磁力と、この間に変化しまた磁束量
の積であろうこれに対し、VR形は飽和の影響(第2図
)が入るのでむずかしいが、大体、電機子起磁力×変化
磁束×1/2である。従ってPM形の電磁力はVR形の
10倍出せることがわかる。更に磁石の高さLmは歯ピ
ッチτ7に比例させてもこの電磁力は変らないから、歯
ピッチ″′rtを小さくして磁石の使用量を少なくする
と共ム電機子起磁力も高さLmに比例して小さくできる
。
第5図は本発明の基本原理を示す平行形誘導子の平面図
、第6図はそのX−X・断面図である。
、第6図はそのX−X・断面図である。
第5図において歯と溝を区別するために溝部に魚群を施
しているう この原理図において、4は励磁コイルで、固定子^およ
び固定子Bよ、B2にOま歯を形成し^と8よ。
しているう この原理図において、4は励磁コイルで、固定子^およ
び固定子Bよ、B2にOま歯を形成し^と8よ。
B2とは歯と溝がひつくり返っている逆ピッチで電気角
で180°ずれており、AがS極のときB□。
で180°ずれており、AがS極のときB□。
B2はN極に励磁される。
第7図は本発明の一実施例の平行影線導子を適用した4
和平行形インダクタマシン正面図、第8図はそのx−x
’ 断面図である。そして第9図はその固定子と可動子
の相対関係図である、5はフレーム、6は回転軸、7は
界磁ヨークも”&性体、3は永久磁石からなる界磁ヨー
ク(+’J動子入71〜74は平行形誘導子を示す。こ
の−実り例はD(回転子直径)/L(回転軸長さ)寸法
比の小さいものに適する。
和平行形インダクタマシン正面図、第8図はそのx−x
’ 断面図である。そして第9図はその固定子と可動子
の相対関係図である、5はフレーム、6は回転軸、7は
界磁ヨークも”&性体、3は永久磁石からなる界磁ヨー
ク(+’J動子入71〜74は平行形誘導子を示す。こ
の−実り例はD(回転子直径)/L(回転軸長さ)寸法
比の小さいものに適する。
第10図は本発明の基本原理を示す直角形誘導子の平面
図である。その原理図において、A部とBよ、82 部
の歯と溝は逆ピッチで電気角でiso ’ずれている。
図である。その原理図において、A部とBよ、82 部
の歯と溝は逆ピッチで電気角でiso ’ずれている。
第11図は本発明の他の実施例の直角形訪導子を適用し
た3相直角形インダクタマシンの正面図、第12図はそ
のx−x’断面図である、そして第13図はその固定子
と可動子の相対関係図である。この他の実施例は前記D
/L寸法比が大きいものに適するっ 直角形誘導子111,112,113は全く同じもので
、例えば互いに120°角度差をもつ位置に配置され。
た3相直角形インダクタマシンの正面図、第12図はそ
のx−x’断面図である、そして第13図はその固定子
と可動子の相対関係図である。この他の実施例は前記D
/L寸法比が大きいものに適するっ 直角形誘導子111,112,113は全く同じもので
、例えば互いに120°角度差をもつ位置に配置され。
フレーム5に固定されている。回転子である可動子表面
の磁石は誘導子(固定子)歯ピッチの1/2ピツチで、
N−5磁極が交互に着磁されている。
の磁石は誘導子(固定子)歯ピッチの1/2ピツチで、
N−5磁極が交互に着磁されている。
この磁極の総数は3で割シ切れない数に選定する。
nを整数とすると(3n−fl)X2となる。
このようにすると直角形誘導子111,112,113
の誘導子歯の相対位置は、極対を360°電気角とする
と互いに120°ずつ相差をもつことになる。
の誘導子歯の相対位置は、極対を360°電気角とする
と互いに120°ずつ相差をもつことになる。
回転子3を回転すると直角影線導子111,112゜1
13には3相の速度起電力を発生し、同期機の機能をも
つ、 しかも、この誘導子電機子は容易にわかるように、リニ
ヤモータにそのま\適用できる。
13には3相の速度起電力を発生し、同期機の機能をも
つ、 しかも、この誘導子電機子は容易にわかるように、リニ
ヤモータにそのま\適用できる。
第14図は直角形誘導子を相数本並列に配列し多相電機
子を構成した平面図である。
子を構成した平面図である。
直角形誘導子141 、142 、143の対応する歯
は次のように並べられている。
は次のように並べられている。
可動子に働く力fの方向は誘導子歯1に直角な例えば矢
印の方向である(逆方向移動も可能である)。
印の方向である(逆方向移動も可能である)。
第15図は平行形訪導子全力の方向に相数本直列に配置
した多相電機子の平面図であるっ平行形誘導子151,
152,153の対応する誘導子m 161,162,
163 (第16図)の可動子3の歯に対するズレ(ピ
ッチ)は、歯163をOピッチとしたとき、歯162は
貴ピッチ、歯161H4”ピッチあるっかくして本発明
によれば、次のような効果が認められる。
した多相電機子の平面図であるっ平行形誘導子151,
152,153の対応する誘導子m 161,162,
163 (第16図)の可動子3の歯に対するズレ(ピ
ッチ)は、歯163をOピッチとしたとき、歯162は
貴ピッチ、歯161H4”ピッチあるっかくして本発明
によれば、次のような効果が認められる。
■ この誘導子の構造は磁路が短いため、鉄心重量が軽
いっ ■ コイルエンドが短かくて直線部が長いので。
いっ ■ コイルエンドが短かくて直線部が長いので。
巻線の有効長が長い。
■ これをユニットにして配列を変えたマシンをつくれ
ば、種々の形状メリットが出せるっ■磁石の使用量が少
ないのでコストが高くならないっ ■ 力は磁石材料の最大エネルギ積に比例し、磁石使用
量は歯ピッチ為に比例する(フェライト磁石で1l−1
,Lネルギ積4(:MGδ〕レアアース磁石5〜10
[M Gδ〕)。
ば、種々の形状メリットが出せるっ■磁石の使用量が少
ないのでコストが高くならないっ ■ 力は磁石材料の最大エネルギ積に比例し、磁石使用
量は歯ピッチ為に比例する(フェライト磁石で1l−1
,Lネルギ積4(:MGδ〕レアアース磁石5〜10
[M Gδ〕)。
■ 歯ピッチ万と磁石の高さLmの比を一定にすれは力
は一定でろ□。
は一定でろ□。
■ VR(バリアプルリアクタンス)形にくらべるとも
れインダクタンスが小さく力率のよいマシンになる。
れインダクタンスが小さく力率のよいマシンになる。
■ 接線力σ、 = 1 ti、y wt/CrIL2
はこの構造で実現できるので、性能密度の商いザーボモ
ータが5J能になる。
はこの構造で実現できるので、性能密度の商いザーボモ
ータが5J能になる。
■ リニヤモータではoJ動部分(電機子)が軽くでき
るので加速度Gの大きいものが可能になる(磁路が短く
、コイルエンドが短いため)。
るので加速度Gの大きいものが可能になる(磁路が短く
、コイルエンドが短いため)。
第1図は電磁機械におけるVR形の初期位置説明図、第
2図はその最終位置図、第3図はPM形の初期位置図、
第4図はその最終位置図、第5図は本発明になる平行形
誘導子の平面図、第6図はそのX−X”断面図、第7図
は本発明の一実施例の平行形誘導子を適用した4相半行
形インダクタマシン正面図、第8図はそのx−x’断面
図、第9図はその固定子と可動子の相対関係図、!!1
0図は本発明になる直角形誘導子の平面図、第11図は
本発明の他の夾施例の1a角形誘導子を適用1〜た3相
直角形インダクタマシンの正面図、第12図は七のx−
x’H7面図、第13図はその固定子と可動子の相74
関係図、第14図は直角形誘導子を相数本並列に配列し
た多相電機子の平面図、第15図tま平行形訪導子をカ
の方向に相数本直列に配置中した多相電機子の平面図で
ある。 1・・・固定子、 2・・・可動子、 3・・・永久磁石。 4・・・励磁コイル。 5・・・フレーム 6・・・回転軸。 7・・・界磁ヨーク磁性体。 71〜74 、151=−153・・・平行形誘導子、
111〜113,141〜143・・・直角形誘導子、
161〜163・・・誘導子歯。 馬1図 吊2図 篤3図 篤4図 第5図 篤6図 単10図 吊10図 24′6′ 5.・・′、7ノと13// /
八3 手続補正書(方式) 昭和58 ’19月二2日 4f許庁長官 若 杉 和 夫 殿1、事件の表示 昭和57年特W「願第48738シ( 2発明の名称 永久磁石形ステッピングモータ 3、補正をする者 事件との関係特許出願人 (662)株式会社 安用電機製作所 8、補正の内容 明細書第13頁8行目に記載した「電機子の平面図であ
る。」は、これをr電機子の平面図、第16図は平行形
誘導子の誘導子面圧対応する可動子の歯のズレな説明す
る第15図の一部側面図である。」罠改める。
2図はその最終位置図、第3図はPM形の初期位置図、
第4図はその最終位置図、第5図は本発明になる平行形
誘導子の平面図、第6図はそのX−X”断面図、第7図
は本発明の一実施例の平行形誘導子を適用した4相半行
形インダクタマシン正面図、第8図はそのx−x’断面
図、第9図はその固定子と可動子の相対関係図、!!1
0図は本発明になる直角形誘導子の平面図、第11図は
本発明の他の夾施例の1a角形誘導子を適用1〜た3相
直角形インダクタマシンの正面図、第12図は七のx−
x’H7面図、第13図はその固定子と可動子の相74
関係図、第14図は直角形誘導子を相数本並列に配列し
た多相電機子の平面図、第15図tま平行形訪導子をカ
の方向に相数本直列に配置中した多相電機子の平面図で
ある。 1・・・固定子、 2・・・可動子、 3・・・永久磁石。 4・・・励磁コイル。 5・・・フレーム 6・・・回転軸。 7・・・界磁ヨーク磁性体。 71〜74 、151=−153・・・平行形誘導子、
111〜113,141〜143・・・直角形誘導子、
161〜163・・・誘導子歯。 馬1図 吊2図 篤3図 篤4図 第5図 篤6図 単10図 吊10図 24′6′ 5.・・′、7ノと13// /
八3 手続補正書(方式) 昭和58 ’19月二2日 4f許庁長官 若 杉 和 夫 殿1、事件の表示 昭和57年特W「願第48738シ( 2発明の名称 永久磁石形ステッピングモータ 3、補正をする者 事件との関係特許出願人 (662)株式会社 安用電機製作所 8、補正の内容 明細書第13頁8行目に記載した「電機子の平面図であ
る。」は、これをr電機子の平面図、第16図は平行形
誘導子の誘導子面圧対応する可動子の歯のズレな説明す
る第15図の一部側面図である。」罠改める。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、回転子は1円筒状の磁性体をヨークとし、この上に
薄肉の抗磁力の強い永久磁石材料を巻きつけ1円周方向
にN極とS極を交互に着磁した界磁を構成し、 固定子は、複数個の直線部を回転軸方向に平行にし回転
子表面に直角に起磁力を与えるように配置したコイルお
よびこれを取巻く磁性体より成り、この磁性体の内側に
は切開かれて回転子表面に平行な曲面を形成しかつ前記
コイルの直線部と平行に多数の歯が切られており、この
歯のピッチは前記コイルに取囲まれるコア部分とその外
側のコア部分で同じであり、外側のコア部分の歯の中心
は内側のコア部分の溝の中心で等ピッチに割出した位置
に配置され、複数個の前記コイルの配置は前記回転子の
磁極ピッチに対し互いに一定相差角ずつずれる位置にお
かれ、前記コイルの界磁磁極に対て仁る相対位1イが等
しいものは直列に接続して相コイルとするように構成し
たことを特徴とする永久磁石形ステッピングモータ。 2、回転子は1円筒状の磁性体をヨークとし、この上に
薄肉の抗磁力の強い永久磁石材料を巻きつけ、円周方向
にN極とS極を交互に着磁した界磁を構成し、 固定子は、複数個の直線部を回転子円周方向に平行にし
、回転子表面に直角に起磁力を与えるように配置したコ
イルと、これを取巻く磁性体より成り、この歯のピッチ
は前記コイルに取囲まれるコア部分とその外側のコア部
分で同じあり、外側のコア部分の歯の中心は内側のコア
部分の溝の中心で等ピッチに割出した位置に配置され、
複数個の前記コイルの配置は前記回転子の磁極ピッチに
対し互いに一定相差角ずつずれる位置におかれ、前記コ
イルの界磁磁極に対する相対位置が等しいものは直列に
接続して相コイルとする ように構成きれたことを特徴とする永久磁石形ステッピ
ングモータ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4873882A JPS5941167A (ja) | 1982-03-26 | 1982-03-26 | 永久磁石形ステツピングモ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4873882A JPS5941167A (ja) | 1982-03-26 | 1982-03-26 | 永久磁石形ステツピングモ−タ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5941167A true JPS5941167A (ja) | 1984-03-07 |
JPH0147114B2 JPH0147114B2 (ja) | 1989-10-12 |
Family
ID=12811623
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4873882A Granted JPS5941167A (ja) | 1982-03-26 | 1982-03-26 | 永久磁石形ステツピングモ−タ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5941167A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6335162A (ja) * | 1986-07-25 | 1988-02-15 | ザ ス−ペリオア エレクトリツク カンパニ− | 電磁気装置 |
US6268949B1 (en) | 1998-06-26 | 2001-07-31 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Optical intensity modulator and fabrication method using an optical waveguide having an arc shaped path |
US7064468B2 (en) | 2001-08-08 | 2006-06-20 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Brush-less motor using vernier structure |
-
1982
- 1982-03-26 JP JP4873882A patent/JPS5941167A/ja active Granted
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6335162A (ja) * | 1986-07-25 | 1988-02-15 | ザ ス−ペリオア エレクトリツク カンパニ− | 電磁気装置 |
US6268949B1 (en) | 1998-06-26 | 2001-07-31 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Optical intensity modulator and fabrication method using an optical waveguide having an arc shaped path |
US7064468B2 (en) | 2001-08-08 | 2006-06-20 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Brush-less motor using vernier structure |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0147114B2 (ja) | 1989-10-12 |
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