JPS61221556A - 発電機 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は、界磁部の磁極数よりも多い巻線用溝を有する
電機子鉄心を具備する発電機に関するものである。

従来の技術 電機子鉄心に巻線用溝を設けて多相の巻線を収納するよ
うにした発電機は１巻線用溝の間に形成される歯に界磁
部の磁束を収束させることができるために、その出力が
大きいという利点がある。

そのため、電動機などの回転速度を計測するタコジェネ
レータとして広く使用されている。しかしながら、この
ような発電機では、界磁部の磁極と電機子鉄心の巻線用
溝の相互作用によりコギングトルクが発生する（たとえ
ば、本出願人が提案した特願昭５３−１４５４８９号を
参照）、以下、これについてブラシレス形の直流発電機
を例にとり１図面を参照して説明する。

第５図は従来の発電機の構造を表わす要部構成図である
６回転軸（１）に取りつけられた強磁性体のロータ（２
）の外周に、円環状のマグネット（３）が取りつけられ
ている。マグネット（３）には４極の磁極が等角度間隔
に着磁されており、界磁部を形成している。界磁部のマ
グネット（３）と所定の間隙を離して電機子鉄心（４）
が配置されている。マグネット（３）と電機子鉄心（４
）はいずれか一方が他方に対して回転自在に支承されて
いる（本例、では。

電機子鉄心（４）に対してマグネット（３）が回転する
ようになされている）、電機子鉄心（４）には、等角度
間隔に１２個の巻線用溝（５）が設けられており、各巻
線用溝（５）の間には１２個の歯（６）が形成され、３
相の巻線Ａｌ　〜Ａ４．Ｂｌ　〜Ｂ４．Ｃ１〜Ｃ４が巻
装されている１巻線Ａｌ、Ａ２．Ａ３．Ａ４は３個の歯
を取り囲むように巻かれており、巻線Ａ１が収納された
両方の巻線用溝にはそれぞれ巻線Ａ２とＡ４の一端が収
納されている。同様に、巻線Ａ２が収納された両方の巻
線用溝にはそれぞれ巻線Ａ１とＡ３の一端が収納され１
巻線へ３が収納された両方の巻線用溝にはそれぞれ巻線
Ａ２とＡ４の一端が収納され、巻線Ａ４が収納された両
方の巻線用溝にはそれぞれ巻線Ａ１とＡ３の一端が収納
されている。他の相の巻線８１〜Ｂ４゜０１〜Ｃ４につ
いても同様である。以下、Ａ１−Ａ４をまとめてＡ相の
巻線群とし、８１〜Ｂ４をＢ相の巻線群とし、０１〜Ｃ
４をＣ相の巻線群とする。界磁部のマグネット（３）の
発生磁束は電機子鉄心（４）の各歯（６）に流入または
流出し、Ａ、Ｂ。

Ｃ相の巻線群に鎖交している。Ａ、Ｂ、Ｃ相の巻線群の
間には、電気的に１２０度の位相差がある。

ここで、電気角の１８０度は界磁部の１磁極ピツチ３６
０”　／Ｐ　（Ｐは界磁部の磁極数）に相当する（本例
では、Ｐ＝４であるから機械角９０度が１磁極ピツチで
あり、電気角１８０度に相当する）。

第６図に発電電圧のピークを検出するピーク検出回路の
構成図を示す、第５図の巻線Ａ１〜Ａ４は、各巻回方向
を考慮して直列に接続されＡ相の巻線群を形成している
。同様に１巻線Ｂ１〜Ｂ４は各巻回方向を考慮して直列
に接続されＢ相の巻線群を形成し、巻線Ｃ１〜Ｃ４は各
巻回方向を考慮して直列に接続されＣ相の巻線群を形成
している。３相の巻線群は星形結線され、その端子をピ
ーク検出回路（１１）に接続されている。第１のダイオ
ード（２１）　（２２）　（２３）によってＡ相、Ｂ相
、Ｃ相の巻線群の発電電圧の最大値を検出し、第２のダ
イオード（２４）　（２５）　（２６）によってＡ相、
Ｂ相、Ｃ相の巻線群の発電電圧の最小値を検出している
。その結果、３相の巻線群の発電電圧を整流した直流電
圧Ｆが得られる。

発明が解決しようとする問題点 この従来例のコギングトルクについて第７図を参照して
説明する。第７図は、第５図のマグネット（３）と電機
子鉄心（４）をｘ−ｘ’線とＹ−Ｙ’線について平面展
開した図である（巻線を省略し、巻線用溝をａ”ｌＬで
示した）、コギングトルクは界磁部と電機子鉄心の間の
磁場に蓄えられた磁気エネルギーが両者の相対的な回転
に応じて変化することによって生じるものである。特に
、界磁部の磁極と電機子鉄心の溝の両者に関係して発生
し、第５図のごとく界磁部のマグネット（３）と電機子
鉄心（４）の両方に磁気的な周期性がある場合には、そ
の両者に共通して存在する成分（整合成分）のコギング
トルクが生じる。第８図にマグネット（３）の発生する
磁束密度の分布特性を全周（３６０度）について示す。

磁気エネルギーは磁束密度の２乗に関係する量であるか
ら、第８図に示すごとき特性の界磁部のマグネット（３
）が有する磁気的な周期・波形の基本的な調波成分は第
４次調波成分となる。

ここで、１回転１回の正弦波成分を第１次調波成分とす
る。すなわち、マグネット（３）は第４火成分を基本と
して、第８次、第１２次、・・・などの高調波成分を含
んでいることになる。

一方、電機子鉄心（４）の磁気的不均一性（パーミアン
スに関係する量）は巻線用溝ａ−ａによって生じる。電
機子鉄心（４）の巻線用溝ａ　−ａは等角度間隔（３０
度間隔）に配置されているので、電機子鉄心（４）の磁
気的不均一性の基本的な調波成分は第１２火成分となる
。従って、これを基本として第２４次、第３６次、・・
・などの高調波成分を含んでいる。

コギングトルクは電機子鉄心（４）の有する磁気的不均
一性の成分とマグネット（３）の有する周期・波形の調
波成分が整合（一致）するときに発生するから、この従
来例のコギングトルクは第１２次、第２４次、・・・な
どの調波成分が生じる。

コギングトルクの第１２火成分は１２個の巻線用溝によ
って生じる電機子鉄心（４）の磁気的不均一性の基本成
分に直接に関係している。一般に、電機子鉄心（４）の
基本成分はその他の高調波成分に較べてかなり大きい、
その結果、この従来の発電機では非常に大きなコギング
トルクが発生していた。

本出願人は、このようなコギングトルクを低減する一方
法を特願昭５３−１４５４β９号に提案している。特願
昭５３−１４５４８９号では、電機子鉄心の各歯に補助
溝を設けることにより、コギングトルクの基本的な調波
成分を高くしてコギングトルクを低減している。しかし
ながら、このような方法によりコギングトルクを十分に
低減するためには、コギングトルクの基本次数をかなり
高次にする必要があり、多くの補助溝を電機子鉄心に設
けなければならず、実用的でない、また、補助溝を多く
設けた場合でも、コギングトルクの基本成分が電機子鉄
心の基本成分と一致するためにコギングトルクを十分に
低減できなかった。

本発明は、このような点を考慮し、界磁部の磁極数より
も電機子鉄心の巻線用溝の数が多いような発電機におけ
るコギングトルクを大幅に低減したものである。

問題点を解決するための手段 本発明では、Ｐ極（Ｐは偶数）の界磁磁極を円周上に等
角度間隔もしくは略等角度間隔に有する界磁部と、Ｔ個
（ＴはＰより大きい整数）の巻線用溝にに相（Ｋは２以
上の整数）の巻線を重巻した電機子鉄心とを具備し、前
記界磁部と電機子鉄心のうちでいずれか一方が他方に対
して回転自在となされた発電機において、 前記電機子鉄心は、実効ピッチがＤ　＝３６０°／Ｔよ
り大きい長歯および実効ピッチがＤより小さい短歯をそ
れぞれ１個以上有し、連続するＬ個（ＬはＫよりも大き
くＴ以下の整数、すなわちＫ＜Ｌ≦Ｔ）の歯の全体′の
実効ピッチが（３６０°、／Ｐ）・Ｑ　（Ｑは整数）に
等しい時に、前記り個の歯のなかに含まれる実効ピッチ
の最小な短歯を基準にして、前記基準の短歯の実効ピッ
チを前記り個の歯の中のｍ番目（ｍは１からＬまでの整
数）の歯の実効ピッチの比をＲ：Ｒ＋Ｖｍ（Ｒは１以上
の整数、ＶｍはＯを含む正の整数）となし、Ｗを１以上
の整数で、かつ、Ｑの１より大きい約数の公倍数と異な
らせることによって、上記の目的を達成したものである
。

作用 本発明は上記の構成にすることによって、界磁部の磁極
に対する巻線用溝の位相を簡単にずらすことができるの
で、電機子鉄心の合成の磁気的変動分が小さくなり、コ
ギングトルクも小さくなる。

実施例 第１図に本発明の一実施例を表わす要部平面展開図を示
す、第１図において、ロータ（２）に取りつけられたマ
グネット（３）は等角度間隔に４極の磁極を有し、電機
子鉄心（４）の１２個の巻線用溝ａ〜鬼および１２個の
歯に所定間隙あけて対向している。電機子鉄心（４）の
１２個の巻線用溝には一１第５図のＡ、Ｂ、Ｃ相の巻線
群と同様に３相の巻線群が重巻して巻装されている（図
示を省略する）。

すなわち１巻線用溝ａからｄに渡って巻線Ａ１が巻装さ
れ、巻線用溝ｄからｇに渡って巻線Ａ２が巻装され、巻
線用溝ｇからｊに渡って巻線Ａ３が巻装され１巻線用溝
ｊからａに渡って巻線Ａ４が巻装され１巻線Ａ１−Ａ４
がその巻回方向を考慮して直列に接続されて第Ａ相の巻
線群を形成している。同様に１巻線用溝Ｃからｆに渡っ
て巻線Ｂ１が巻装され、巻線用溝ｆからｉに渡って巻線
Ｂ２が巻装され、巻線用溝ｉから鬼に渡って巻線Ｂ３が
巻装され、巻線用溝艷からＣに渡って巻線Ｂ４が巻装さ
れ、巻線８１〜Ｂ４がその巻回方向を考慮して直列に接
続されて第Ｂ相の巻線群を形成している。さらに、巻線
用溝ｅからｈに渡って巻線Ｃ１が巻装され１巻線用溝り
からｋに渡って巻線Ｃ２が巻装され１巻線用溝ｋからｂ
に渡って巻線Ｃ３が巻装され、巻線用溝すからｅに渡っ
て巻線Ｃ４が巻装され、巻線０１〜Ｃ４がその巻回方向
を考慮して直列に接続されて第Ｃ相の巻線群を形成して
いる０本実施例のピーク検出回路は、第６図の構成と同
様であり、説明を省略する。

第１図の実施例においては、電機子鉄心（４）の巻線用
溝ａ−ｉの配置を不等角度間隔となし、巻線用溝の間に
形成される歯の実効ピッチを不均一にしている。ここに
、歯の実効ピッチとは歯の両端の巻線用溝の中心のなす
角度である６巻線用溝の個数をＴ＝３・Ｐ＝１２（Ｐは
界磁部の磁極数でありＰ＝４）とするとき、等角度間隔
に配置すると各歯の実効ピッチはＤ＝３６０’　／Ｔ　
（本例ではＤ＝１２０°／Ｐ＝３０＠）となるので、Ｄ
より大きい歯を長歯と呼び、Ｄより小さい歯を短歯と呼
ぶことにする。歯ａ−ｂ（両端の巻線用溝によって歯を
表わす）は短歯、歯ｂ−ｃは短歯、歯ｃ−ｄは短歯、歯
ｄ−ｅは長歯、歯ｅ−ｆは短歯、歯ｆ−ｇは短歯、歯ｇ
−ｈは短歯、歯ｈ−ｉは長歯、歯ｉ−ｊは短歯、歯ｊ−
には短歯、歯ｋ　−１ｍは短歯、歯１１−ａは長歯であ
る０巻線用溝ａからｄの間（ａ、ｂｙ　Ｑｔ　ｄ）と巻
線用溝ｅからｈの間（ａｔ　ｆ＊　ｇｅ　ｈ）と巻線用
溝ｉから鬼の間（ｉｔＪ＊に＊ｌＬ）は短歯のみが部分
的に集中しており、３個の短歯からなる短歯ブロックを
形成している（長歯を含まない）、同様に、巻線用溝ｄ
からｅの間（ｄ、ｅ）と巻線用溝りからｉの間（ｈ、ｉ
）と巻線用溝車からａの間（ＩＬ、　ａ）は長歯のみが
部分的に集中しており、１個の長歯からなる長歯ブロッ
クを形成している（短歯を含まない）。すなわち、３組
の短歯ブロックと長歯ブロックが円周上に交互に対称的
に配置されている。短歯ａ−ｂ。

ｂ−ｃ、　ｃ−ｄ、　ｅ−ｆ、　ｆ−ｇ、　ｇ−ｈ、　
ｉ　−ｊ＊　ｊ−に＊　ｋ−気の実効ピッチは、３６０
＠／　（Ｔ＋３）＝２４”に等しくもしくは略等しくさ
れている。長歯ｄ−ｅ、　ｈ−ｉ、　ＩＬ−ａの実効ピ
ッチは、７２０”　／　（Ｔ＋３）　＝４８＠に等しく
もしくは略等しくされている。すなわち、連続するＬ＝
１２個の歯の全体の実効ピッチが３６０度（Ｑ＝Ｐ）に
等しく、基準の短歯（短歯の実効ピッチはすべて等しい
のでとの短歯を基準にしてもよい）と他の短歯の実効ピ
ッチの比は１　：　１　（Ｒ＝１．Ｖｍ＝Ｏ）であり、
基準の短歯と長歯の実効ピッチの比は１：２　（Ｒ＝１
．Ｖｍ＝１）である、その結果、には１個の補助溝ａ′
〜Ｃ′が設けられ、巻線用溝と補助溝からなる電機子鉄
心の溝の全体は等角度間隔（３６０°／１５＝２４°間
隔）もしくは略等角度間隔に置溝の中心（磁気的な作用
効果からみた中心）が配置されている。

次に、本実施例のコギングトルクについて説明する。す
でに説明したように、コギングトルクは電機子鉄心の巻
線用溝による磁気的不均一性の調波成分と界磁部の磁極
による磁気的な周期・波形の調波成分が整合したときに
生じる。界磁部のマグネット（３）の磁気的な周期・波
形は、マグネット（３）の１磁極ピツチ３６０°／Ｐを
周期とする周期関数となっている。従って、マグネット
（３）の１磁極ピツチを基本周期として、電機子鉄心（
４）の磁気的不均一性（巻線用溝と補助溝の配置によっ
て生じる磁気的な変動分）を考えればよく、一般にその
変動量を小さくするならばコギングトルクは小さくなる
。マグネット（３）の１磁極ピツチを基本周期として電
機子鉄心（４）の巻線用溝ａ−ａと補助溝ａ′〜Ｃ′を
みたときの位相関係を第２図に示す０人相の巻線群を収
納された巻線用溝ａ、ｄｔｇｅＪは１磁極ピツチの１／
　（Ｔ＋３）＝１／１５の位相差で位相ずれを設けられ
（巻線用溝ａ、ｄ。

ｇ、ｊの位相は４個所以上に異なる）、その変動範囲は
１磁極ピツチの３／１５＝１１５　（１磁極ピツチの１
７３以下）になされている、同様に、Ｂ相の巻線群を収
納された巻線用溝ａｍ　ｆｔ　ｘｖ’Ａは１磁極ピツチ
の１７１５の位相差で位相ずれを設けられ、その変動範
囲はｌ磁極ピッチの１７５になされている。さらに、Ｃ
相の巻線群を収納された巻線用溝す、ａ、ｈ、には１磁
極ピツチの１７１５の位相差で位相ずれを設けられ、そ
の変動範囲は１磁極ピツチの１７５になされている。Ａ
相の巻線用溝群（ａ、ｄａ　ｇｅ　ｊ）とＢ相の巻線用
溝群（Ｑｅ　ｆｔ　１ｅａ）とＣ相の巻線用溝群（ｂ。

ｅ、ｈ、ｋ）の間にはそれぞれ１磁極ピツチの１／３の
位相差がある。また１巻線用溝ａ　−ｉの位相とは異な
る位相に補助溝ａ′〜Ｃ′が位置し。

巻線用溝ａ−１と補助溝ａ′〜Ｃ′からなる溝の全体は
１／１５の位相差で位相がすべて異なっている。第３図
に巻線用溝ａ−ａと補助溝ａ′〜Ｃ′による電機子鉄心
（４）の磁気的変動分の波形を示す６巻線用溝の開口幅
に応じて、各巻線用溝による磁気的な変動分はなだらか
に変化する１巻線用溝ａ−ａと補助溝ａ′〜Ｃ′は１／
１５ずつ位相が異なっているために、合成の磁気的な変
動分（交漱分）はかなり小さくなっている。第４図に第
５図の従来の発電機の磁気的な変動分を示す０巻線用溝
ａ＊ｄ＋ｇｔＪは同位相となり１巻線用溝Ｃ９ｆ、ｉ、
ＩＬは同位相となり、巻線用溝す、ｅ、ｈ。

ｋは同位相になるので、第５図の従来の発電機の合成の
磁気的な変動分は非常に大きい（第５図の従来例に補助
溝ａ′〜Ｃ′はない）。第３図と第４図を比較すると、
本実施例の発電機の磁気的な変動分が大幅に小さくなっ
ていることがわかる。

その結果、本実施例のコギングトルクは大幅に低減され
ている。

さらに、本実施例の各巻線Ａｌ、Ａ２．Ａ３・。

Ａ４．Ｂｌ、Ｂ２．Ｂ３．Ｂ４．Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３、Ｃ
４の実効ピッチは（１磁極ピツチの１６／１５）＝１９
２度（電気角）以下から（１磁極ピツチの４１５）＝１
４４度（電気角）以上になされている。

ここに、巻線の実効ピッチはその巻線が収納された巻線
用溝の中心間のなす角度である。Ａ相の巻線群について
みれば、Ａ１の巻装された巻線用溝ａ−ｄ間の角度は１
４４°　（３個の短歯分）、Ａ２の巻装された巻線用溝
ｄ−ｇ間の角度は１９２°（１個の長歯と２個の短歯分
）、Ａ３の巻装された巻線用溝ｇ−ｊ間の角度は１９２
°　（１個の長歯と２個の短歯分）、Ａ４の巻装された
巻線用溝ｊ−ａ間の角度は１９２°　（１個の長歯と２
個の短歯分）である、Ｂ相の巻ｉ群についてみれば、Ｂ
１の巻装された巻線用溝ｃ−ｆ間の角度は１９２°　（
１個の長歯と２個の短歯分）、Ｂ２の巻装された巻線用
溝ｆ−ｉ間の角度は１９２”　　（１個の長歯と２個の
短歯分）、Ｂ３の巻装された巻線用溝１−ＩＬ間の角度
は１４４°　（３個の短歯分）、Ｂ４の巻装された巻線
用溝ａ　−Ｃ間の角度は１９２°　（１個の長歯と２個
の短歯分）である、Ｃ相の巻線群についてみれば、Ｃ１
の巻装された巻線用溝ｅ−ｈ間の角度は１４４°　（３
個の短歯分）、Ｃ２の巻装された巻線用溝ｈ−に間の角
度は１９２”　　（１個の長歯と２個の短歯分）、Ｃ３
の巻装された巻線用溝に−ｂ間の角度は１９２°　（１
個の長歯と２個の短歯分）、Ｃ４の巻装された巻線用溝
ｂ−ａ間の角度は１９２°　（１個の長歯と２個の短歯
分）である。

このように、各相の巻線が収納された巻線用溝の変動範
囲を小さくして（１磁極ピツチの１／３以下）、かつ、
巻線の実効ピッチの変動範囲を小さくするならば（１９
２度以下から１４４度以上）１巻線作業が容易となり、
自動化も可能となる。

また、本実施例に示したような３相の巻線群が巻装され
た発電機においては、連続する３組の短歯ブロックと長
歯ブロックの全体の実効ピッチを（３６０°／Ｐ）　　
・Ｑ　（Ｑは整数）に等しくして、隣接する１組の短歯
ブロックと長歯ブロックの歯の総数をＱに等しくし、回
転軸に対して対称な配置にするならば、　３相の巻線群
の間の位相差を１２０度（電気角）に等しくでき、３組
巻線を均等に配置できる。

前述の第１図の実施例では、長歯の先端に補助溝を設け
たが、補助溝は必ずしも必要ではない。

第３図のａ　’　、　ｂ　／　、　ｃ　ｌがなくなって
も１合成の磁気的変動分は第４図の従来例の磁気的変動
分よりも小さく、コギングトルクも小さい。また、長歯
を回転軸に対して対称的に配置することも必ずしも必要
ではない、一般に、電機子鉄心の歯の配置を工夫して、
Ｐ極（Ｐは偶数）の界磁磁極を円周上に等角度間隔もし
くは略等角度間隔に有する界磁部と、Ｔ個（ＴはＰより
大きい整数）の巻線用溝にに相（Ｋは２以上の整数）の
巻線を重巻した電機子鉄心とを具備し、前記界磁部と電
機子鉄心のうちでいずれか一方が他方に対して回転自在
となされた発電機にあっては、前記電機子鉄心は、実効
ピッチがＤ＝３６０”　／Ｔより大きい長歯および実効
ピッチがＤより小さい短歯をそれぞれ１個以上有し、連
続するＬ個（ＬはＫよりも大きくＴ以下の整数、すなわ
ちＫ＜Ｌ≦Ｔ）の歯の全体の実効ピッチが（３６０°／
Ｐ）　　・Ｑ　（Ｑは整数）に等しい時に、前記り個の
歯のなかに含まれる実効ピッチの最小な短歯を基準にし
て、前記基準の短歯の実効ピッチを前記り個の歯の中の
ｍ番目（ｍは１からＬまでの整数）の歯の実効ピッチの
比をＲ：　Ｒ＋Ｖｍ　（Ｒは１以上の整数、ＶｍはＯを
含む正の整数）となし、 Ｗを１以上の整数で、かつ、Ｑの１より大きい約数の公
倍数と異ならせるならば、界磁部の磁極に対する巻線用
溝の位相をずらすことができるので、コギングトルクを
低減できる。

さらに、Ｗ＆Ｑの１より大きい約数と異ならせるととも
に、Ｗ＝　（Ｑの１よりも大きい約数）−１またはＷ＝
　（Ｑの１よりも大きい約数）＋１にすれば、前述の条
件を簡単に満足させることができる。さらに、Ｗ＝　（
Ｑの公倍数）−１またはＷ＝　（Ｑの公倍数）＋１にし
ても、前述の条件を簡単に満足させることができる。前
述の従来例では、Ｑ＝Ｐ＝４とし、Ｗ＝Ｑ−１＝３にし
た。

また、少なくとも１個の長歯に補助溝を設けるならば、
コギングトルクの低減効果をより大きくできる。さらに
、巻線用溝と補助溝からなる電機子鉄心の溝の全体を基
準の短歯の実効ピッチのＲ分の１の間隔で配置するなら
ば、簡単にコギングトルクを低減できる。このような構
成の他の例を第１表に示す、第１表（Ａ）の構成は、第
１図の長歯ｄ−ｅを２単位角度（１単位角度は３６０°
／１３＝２７．６９°）にして、歯ｈ−ｉと歯１１−ａ
を短歯にし、短歯の実効ピッチを１単位角度にし、長歯
ｄ−ｅに１個の補助溝を設け、巻線用溝と補助溝からな
る溝の全体を１単位角度間隔に配置したものである。（
Ｗ＝２−１＝１）、第１表（Ｂ）の構成は、第１図の長
歯ｄ−ｅの実効ピッチを４単位角度（１単位角度は３６
０°／１５＝２４°）にして、歯ｈ−ｉと歯ト１を短歯
にしく短歯の実効ピッチは１単位角度）、長歯ｄ−ｅに
３個の補助溝を設け、巻線用溝と補助溝からなる溝の全
体を１単位角度間隔に配置したものである（Ｗ＝Ｐ−１
＝３）。第１表（Ｃ）の構成は、第１図の長歯ｄ−ｅの
実効ピッチを２単位角度（１単位角度は３６０゜／１５
＝２４＠）にして、歯ｔ”−ｇを実効ピッチが３単位角
度の長歯にして、歯ｈ−ｉと歯１ｔ−ａを短歯にしく短
歯の実効ピッチは１単位角度）、長歯ｄ−ｅに１個の補
助溝を設け、長歯ｆ−ｇに２個の補助溝を設け１巻線用
溝と補助溝からなる溝の全体を１単位角度間隔に配置し
たものである（Ｗ＝３）。第１表（Ｄ）の構成は、第１
図の長歯ｄ−ｅの実効ピッチを２単位角度（１単位角度
は３６０゜／１７＝２１．１７６＠）にして、歯ｇ−ｈ
を実効ピッチが３単位角度の長歯にして、歯ｉ−ｊを実
効ピッチが３単位角度の長歯にして、短歯の実効ピッチ
を１単位角度にして、長歯ｄ−ｅに１個の補助溝を設け
、長歯ｇ−ｈと長歯ｉ−ｊに２個の補助溝を設け、巻線
用溝と補助溝からなる溝の全体を１単位角度間隔に配置
したものである（ｗ＝　ｐ　＋　１＝５）。

第１表 また、第１図の実施例に示したような３相の巻線群が巻
装された発電機においては、連続する３組の短歯ブロッ
クと長歯ブロックの全体の実効ピッチを（３６０”　／
Ｐ）　　・Ｑ　（Ｑは整数）に等しくして、隣接する１
組の短歯ブロックと長歯ブロックの歯の総数をＱに等く
し、回転軸に対して対称に配置するならば、３相の巻線
群の間の位相差を完全に１２０度（電気角）に等しくで
き、３組巻線を均等に配置できる効果がある。第２表（
Ａ）の構成は、第１図の短歯の実効ピッチを２単位角度
（１単位角度は３６０°／２７＝１３．３３°）にし、
長歯の実効ピッチを３単位角度にして、短歯と長歯に補
助溝を設け、巻線用溝と補助溝からなる溝の全体を１単
位角度間隔に配置したものである（Ｗ＝３）。第２表（
Ｂ）の構成は、第１図の短歯の実効ピッチを３単位角度
（１単位角度は３６０°／３９＝９．２３°）にし、長
歯の実効ピッチを４単位角度にして、短歯と長歯に補助
溝を設け１巻線用溝と補助溝からなる溝の全体を１単位
角度間隔に配置したものである（Ｗ＝３）、第２表（Ｃ
）の構成は、第１図の短歯の実効ピッチを１単位角度（
１単位角度は３６０＠／２１＝１７．１４”　）にし、
長歯の実効ピッチを４単位角度にして、長歯に補助溝を
設け、巻線用溝と補助溝からなる溝の全体を１単位角度
間隔に配置したものである（Ｗ＝２Ｐ−１＝９）。

第２表 また、長歯ブロックが３個の長歯からなり、短歯ブロッ
クが１個の短歯からなる場合でも、コギングトルクを低
減できる。そのような構成を第３表に示す。第３表（Ａ
）の構成は、３個の長歯・からなる長歯ブロックと１個
の短歯からなる短歯ブロックを３組交互に円周上に配置
しく第１図の短歯と長歯の個数を交換する）、短歯の実
効ピッチを１単位角度（１単位角度は３６０′″／２１
＝１７．１４”　）にし、長歯の実効ピッチを２単位角
度にして、長歯に補助溝を設け、巻線用溝と補助溝から
なる溝の全体を１単位角度間隔に配置したものである（
Ｗ＝９）、第３表（Ｂ）の構成では、短歯の実効ピッチ
を２単位角度（１単位角度は３６０”　／３３＝１０．
９１’　）にし、長歯の実効ピッチを３単位角度にして
、長歯と短歯に補助溝を設け、巻線用溝と補助溝からな
る溝の全体を１単位角度間隔に配置したものである（Ｗ
＝９）、第３表（Ｃ）の構成は、短歯の実効ピッチを１
単位角度（１単位角度は３６０＠／３９＝９．２３１°
）にし、長歯の実効ピッチを４単位角度にして、長歯と
短歯に補助溝を設け、巻線用溝と補助溝からなる溝の全
体を１単位角度間隔に配置したものである（Ｗ＝　７　
Ｐ　−１＝２７）。

第３表 また、長歯ブロックが２個の長歯からなり、短歯ブロッ
クが２個の短歯からなる場合でも、コギングトルクを低
減できる。そのような構成を第４表に示す。第４表（Ａ
）の構成は、２個の短歯の実効ピッチをすべて１単位角
度（１単位角度は３６０゜／２１＝１７．１４’　）に
し、２個の長歯の実効ピッチをそれぞれ２単位角度と３
単位角度にし、長歯に補助溝を設け、巻線用溝と補助溝
からなる溝の全体を１単位角度間隔に配置したものであ
る（Ｗ＝９）。第４表（Ｂ）の構成は、２個の短歯の実
効ピッチをすべて３単位角度（１単位角度は３６０°／
４５＝８″）にし、２個の長歯の実効ピッチをそれぞれ
４単位角度と５単位角度にし、長歯と短歯に補助溝を設
け、巻線用溝と補助溝からなる溝の全体を１単位角度間
隔に配置したものである（Ｗ＝９）。

前述の各実施例においては、界磁部のマグネット３の磁
極数をＰ＝４としたが１本発明はそのような場合に限ら
れるものではない１例えば、界磁部のマグネット３の磁
極数をＰ＝８にした場合には、Ｔ＝３Ｐ＝２４個の巻線
用溝に３相の巻線を重巻することになるが、７個の短歯
からなる短歯ブロックと１個の長歯からなる長歯ブロッ
クを３組交互に円周上に配置して、コギングトルクを低
減した例を第５表に示す、第５表（Ａ）の構成は。

短歯の実効ピッチを１単位角度（１単位角度は３６０＠
／２７　＝１３．３３°）にし、長歯の実効ピッチを２
単位角度にして、長歯に補助溝を設けて、巻線用溝と補
助溝からなる溝の全体を１単位角度間隔に配置したもの
である（Ｗ＝３）、第５表（Ｂ）の構成は、短歯の実効
ピッチを２単位角度（１単位角度は３６０″／６５＝５
．５３８＠）にし、長歯の実効ピッチを３単位角度にし
て、長歯と短歯に補助溝を設けて、巻線用溝と補助溝か
らなる溝の全体を１単位角度間隔に配置したものである
（Ｗ＝３）、第５表（Ｃ）の構成は、短歯の実効ピッチ
を３単位角度（１単位角度は３６０’　／７５＝４．８
＠）　ニし、長歯の実効ピッチを４単位角度にして、長
歯と短歯に補助溝を設けて１巻線用溝と補助溝からなる
溝の全体を１単位角度間隔に配置したものである（Ｗ＝
３）。

また、界磁部のマグネット３の磁極数をＰ＝８にした場
合には、１個の短歯からなる短歯ブロックと７個の長歯
からなる長歯ブロックを３組交互に円周上に配置して、
コギングトルクを低減した例を第６表に示す。第６表（
Ａ）の構成は、短歯の実効ピッチを１単位角度（１単位
角度は３６０゜／４５＝８°）にし、長歯の実効ピッチ
を２単位角度にして、長歯に補助溝を設け、巻線用溝と
補助溝からなる溝の全体を１単位角度間隔に配置したも
のである（Ｗ＝２１）　、第６表（Ｂ）の構成は。

短歯の実効ピッチを２単位角度（１単位角度は３６Ｇ”
　／６９＝５．２１７°）にし、長歯の実効ピッチを３
単位角度にして、長歯と短歯に補助溝を設け、巻線用溝
と補助溝からなる溝の全体を１単位角度間隔に配置した
ものである（Ｗ＝２１）　、第６表（Ｃ）の構成は、短
歯の実効ピッチを３単位角度（１単位角度は３６０°／
９３＝３．８７１”　）にし、長歯の実効ピッチを４単
位角度にして、長歯と短歯に補助溝を設けて、巻線用溝
と補助溝からなる溝の全体を１単位角度間隔に配置した
ものである（Ｗ＝２１）　。

第６表 さらに、第７表に示すように、３組以外の短歯ブロック
と長歯ブロックを配置した構成であっても前述のＷ＝Σ
Ｖｍの値を選定することによって、コギングトルクは小
さくなる。第７表（Ａ）の構成は、短歯の実効ピッチを
１単位角度（１単位角度は３６Ｇ’　／２５＝１４．４
’　）にし、長歯の実効ピッチを２単位角度にして、長
歯に補助溝を設けて、巻線用溝と補助溝からなる溝の全
体を１単位角度間隔に配置したものである（Ｗ＝１）、
第７表（Ｂ）の構成は、短歯の実効ピッチを１単位角度
（１単位角度は３６０”　／２７エ１３．３３３＠）に
し、長歯の実効ピッチを４単位角度にして、長歯に補助
溝を設けて、巻線用溝と補助溝からなる溝の全体を１単
位角度間隔に配置したものである（Ｗ＝３）。

第７表（Ｃ）の構成は、短歯の実効ピッチを１単位角度
（１単位角度は３６０”　／２７＝１３．３３３＠）に
し、長歯の実効ピッチを２単位角度と３単位角度にして
、長歯に補助溝を設けて、巻線用溝と補助溝からなる溝
の全体を１単位角度間隔に配置したものである（Ｗ＝５
）。

第７表 また、界磁部のマグネット３の磁極数をＰ＝６にした場
合でも１本発明は実施できる。第８表（Ａ）の構成は、
短歯の実効ピッチを１単位角度（１単位角度は３６０°
／１９＝１８．９５°）にし、長歯の実効ピッチを２単
位角度にして、長歯に補助溝を設けて、巻線用溝と補助
溝からなる溝の全体を１単位角度間隔に配置したもので
ある（Ｗ＝１）。

第８表（Ｂ）の構成は、短歯の実効ピッチを１単位角度
（１単位角度は３６Ｇ”　／２３＝１５．６５１）にし
。

長歯の実効ピッチを３単位角度と４単位角度にして、長
歯に補助溝を設けて１巻線用溝と補助溝からなる溝の全
体を１単位角度間隔に配置したものである（Ｗ＝Ｐ−１
＝５）、第８表（Ｃ）の構成は、短歯の実効ピッチを１
単位角度（１単位角度は３６０°／２５＝１４．４°）
にし、長歯の実効ピッチを２単位角度と３単位角度にし
て、長歯に補助溝を設けて、巻線用溝と補助溝からなる
溝の全体を１単位角度間隔に配置したものである（Ｗ＝
Ｐ＋１＝７）。

各種の実施例について説明してきたが１本発明はそのよ
うな実施例に限定されるものではない。

例えば、Ｐ＝４の実施例とＰ＝６の実施例とＰ＝８の実
施例を組み合わせて、界磁部の磁極数がＰ＝１０または
Ｐ＝１２またはＰ＝１４またはＰ＝１８の発電機を構成
できる。また、第１図の実施例の構成を単純に２倍にし
て、２倍の磁極数と巻線用溝数の発電機を構成できる。

以上の実施例では、内側にマグネットを配置し外側に電
機子鉄心を配置したが、その関係が逆であってもよい、
また、円環状のマグネットに限らず、複数個のマグネッ
ト磁極片やマグネットと凹凸のある強磁性体によって界
磁部を構成してもよい、その他、本発明の主旨を変えず
して種々の変更が可能である。

発明の効果 本発明は、界磁部の磁極数よりも巻線用溝の数が多い発
電機において、巻線用溝の配置を特殊となすことにより
コギングトルクを大幅に低減したものである。従って１
本発明に基づいて、例えばロボットの関節駆動用電動機
やＮＣ機器の駆動用電動機の回転速度を検出するタコジ
ェネレータを構成するならば、負荷変動（コギングトル
ク）が小さくなり、高精度の回転駆動や位置制御が可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の発電機の一実施例を表わす平面展開図
、第２図はマグネットの１磁極ピツチを基本周期として
第１図の電機子鉄心をみたときの巻線用溝の位相関係を
示す図、第３図は第１図の実施例の磁気的変動分を表わ
す図、第４図は第５図の従来例の磁気的変動分を表わす
図、第５図は従来の発電機を表わす要部構成図、第６図
はピーク検出回路の構成図、第７図は第５図の発電機の
平面展開図、第８図は界磁部のマグネットの磁束密度の
分布を表わす図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ｐ極（Ｐは偶数）の界磁磁極を円周上に等角度間隔
   もしくは略等角度間隔に有する界磁部と、Ｔ個（ＴはＰ
   より大きい整数）の巻線用溝にＫ相（Ｋは２以上の整数
   ）の巻線を重巻した電機子鉄心とを具備し、前記界磁部
   と電機子鉄心のうちでいずれか一方が他方に対して回転
   自在となされた発電機であって、 前記電機子鉄心は、実効ピッチがＤ＝３６０°／Ｔより
   大きい長歯および実効ピッチがＤより小さい短歯をそれ
   ぞれ１個以上有し、連続するＬ個（ＬはＫよりも大きく
   Ｔ以下の整数、すなわちＫ＜Ｌ≦Ｔ）の歯の全体の実効
   ピッチが（３６０°／Ｐ）・Ｑ（Ｑは整数）に等しい時
   に、前記Ｌ個の歯のなかに含まれる実効ピッチの最小な
   短歯を基準にして、前記基準の短歯の実効ピッチを前記
   Ｌ個の歯の中のｍ番目（ｍは１からＬまでの整数）の歯
   の実効ピッチの比をＲ：Ｒ＋Ｖｍ（Ｒは１以上の整数、
   Ｖｍは０を含む正の整数）となし、 Ｗ＝Σ＾Ｌ＿ｍ＿＝＿１Ｖｍとするときに、Ｗを１以上
   の整数で、かつ、Ｑの１より大きい約数の公倍数と異な
   らせたことを特徴とする発電機。 ２、Ｔ＝Ｋ・Ｐとしたことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の発電機。 ３、ＷをＱの１より大きい約数と異ならせるとともに、
   Ｗ＝（Ｑの１より大きい約数）−１としたことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の発電機。 ４、ＷをＱの１より大きい約数と異ならせるとともに、
   Ｗ＝（Ｑの１より大きい約数）＋１としたことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の発電機。 ５、Ｑ＝Ｐとしたことを特徴とする特許請求の範囲第３
   項または第４項記載の発電機。 ６、Ｗ＝（Ｑの公倍数）−１としたことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の発電機。 ７、Ｗ＝（Ｑの公倍数）＋１としたことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の発電機。 ８、Ｑ＝Ｐとしたことを特徴とする特許請求の範囲第６
   項または第７項記載の発電機。 ９、少なくとも１個の長歯に補助溝を設けたことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の発電機。 １０、巻線用溝と補助溝からなる電機子鉄心の溝全体を
   基準の短歯の実効ピッチのＲ分の１の間隔で配置したこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第９項記載の発電機。