JPS63174537A - 回転電機 - 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、コギング力を低減した回転電機に関する。

（従来の技術） 電機子が突極構造の回転電機は、電機子が巻線用溝の形
成によって磁気的に不均一な構造のため永久磁石などに
より構成される界磁部との相互作用によってコギング力
を発生し、回転子の円滑な回転が損なわれるという問題
がある。

そこで従来は、界磁の着磁波形を例えば台形状のような
特殊な波形にし、また電機子の突極の界磁と対向する部
位にコギング低減用の突部あるいはダミースロットを設
けていた。

第１２図は上記従来の回転電機の一例を示すものであっ
て、符号１は２極に着磁された円環状の永久磁石でなる
界磁、２は電機子であり三つの突極２ａとこれらの突極
間に巻線用の溝２ｂを有する。電機子の各突極２ａの界
磁１と対向する部位には、各巻線用の溝２ｂの位置に対
して（３６０°／界磁極数＝　１８０’　）ずれた部位
に上記溝２ｂと平行な方向に突部２ｃが突設され、巻線
用の溝２ｂで生ずるコギング力を上記突部２ｃによって
生ずるコギング力で相殺するようになっている。

第１３図は従来の回転電機の別の例を示すものであって
、符号５は界磁、６は電機子、６ａは電機子の突極、６
ｂは上記突極間の巻線用の溝である。各突極６ａの界磁
１と対向する部位には複数のダミースロソ）６ｃが巻線
用溝６ｂと平行な方向に形成され、巻線用Ｉ６６　ｂに
よって生ずるコギング力を相殺するようになっている。

（発明が解決しようとする問題点） 界磁の着磁波形を特殊形状にした従来の回転電機では、
所定の着磁波形を得るための着磁の管理がＰｆｔ　シ＜
、また永久磁石を飽和着磁しないので磁束が全体として
減少するという問題がある。

電機子の突極に突部又はダミースロットを設けた従来の
回転電機では、突極に設ける突部又はダミースロットを
、巻線用溝によるコギング力を相殺するだけの高さ又は
深さにする必要がある。その結果突極と界磁とのギャッ
プが全体として大きくなり、有効磁束が減少して効率が
低下するという問題があった。また突部又はダミースロ
ットの分だけ突極全体を電機子本体側に寄せる必要があ
るため巻線スペースが小さくなり、さらに突部を形成す
るため巻線用の治具が複雑な形状になるとういう問題が
ある。

本発明はかかる従来の問題点を解消するためになされた
もので、着磁波形や電機子の突極の形状に特別な工夫を
施さなくても有効磁束の減少と効率の低下を防止しなが
らコギング力の低減を図ることができると共に、巻線ス
ペースが小さくなることを防止することができる回転電
機を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、電機子の中心軸線方向の両側のうちの少なく
とも一方に電機子と平行に併設コアを設け、この併設コ
アの突極を、界磁と対向する部位であって巻線用の各溝
の位置に対して回転方向へ（３６０°／界磁極数又はこ
の整数倍）だけずれた部位に設けると共に、上記併設コ
アの突極の回転方向の寸法と上記溝の回転方向の寸法と
を略等しくしたことを特徴とする。

（作用） 巻線用の溝の部分で生ずるコギング力と、上記巻線用溝
の位置に対しく　３６０’　／界磁極数又はこの整数倍
）だけずれた部位に設けられた併設コアの突極で生ずる
コギング力とは互いに逆向きとなり、両者のコギング力
が相殺される。

（実施例） 以下、図面を参照しながら本発明に係る回転電機の実施
例を説明する。

第１図において、符号１１は円周方向に偶数極に着磁さ
れた円環状の永久磁石でなる界磁、１２は回転軸１４を
中心に界磁１１内で回転することができる電機子である
。電機子１２の回転中心軸線方向の両側方には併設コア
１３．１３が設けられている。電機子１２と併設コア１
３の外周面は界磁１１に対向して配置されている。電機
子１２には適宜の相数のコイル１６が巻かれている。

第１図の例における併設コア１３は平坦状に形成される
と共に電機子１２の回転中心軸線方向の両側に配設され
ているが、第２図の例における併設コアＩ７は界＠１１
との対向部である外周縁部が鉤状に、曲げられて界磁１
１との対向面積が広げられ、また回転軸線方向の片側に
のみ併設コア１７が配置されている。

第３図乃至第５図は第１図の実施例をさらに詳細に示す
。第３図乃至第５図において、２極に着磁された界磁１
１に対して３個の突極１２ａ　、　１２ｂ、１２ｃとこ
れら突極間の巻線用の溝１５ａ　、　１５ｂ　、１５ｃ
を有する電機子１２の上記突極と巻線用の溝が対向配置
されている。一方、併設コア１３は界磁１１と対向する
６個の突極１３ａ　、　１３ｂ　、　１３ｃ　、１３ｄ
　、　１３ｅ　。

１３ｆを６０°間隔で有し、これらの突極は各巻線用の
溝１５ａ　、１５ｂ　、１５ｃの位置を基準に回転方向
へ（３６０°／界磁極数及びその２倍）だけずれた部位
に設けられている。より具体的に説明すれば、電機子の
突極１２ａと軸方向に重なるようにして併設コアの突極
１３ａが、巻線用の溝１５ａと軸方向に重なるようにし
て併設コアの突極１３ｂが配設され、以下同様に突極１
２ｂ、巻線用の溝１５ｂ、突極１２ｃ、巻線用の溝１５
ｃにそれぞれ軸方向に重なるようにして併設コアの突極
１３ｃ　、　１３ｄ　、　１３ｅ　、　１３ｆが配設さ
れている。巻線用ａ１５ａの位置を基準として配置され
た併設コアの突極は１３ｅ　、１３ｂ　、巻線用溝１５
ｂを基準として配置された併設コアの突極は１３ａ　、
１３ｄ　、巻線用溝１５ｃを基準として配置された併設
コアの突極は１３ｃ　、１３ｆである。併設コア１３の
各突極の回転方向の寸法を１２、各巻線用の溝の回転方
向の寸法を１１とすると１２と１１は略等しくなってい
る。併設コア１３は第１図に示されているように電機子
１２を挟み中心軸線方向の両側に配置されている。

第５図に示されているように界磁１１に対し電機子及び
併設コアが右側に相対的に移動するものとする。いま、
第５図に示されているように界磁１１の一つの中性点Ａ
から電機子の突極１２ａが離れようとし、界ＶＡ１１の
別の中性点Ｂ、Ｃに対して併設コアの突極１３ｃ　、１
３ｆが入ろうとしているものとすると、上記中性点Ａと
、中性点Ｂ及びＣでコギング力が生ずる。中性点Ａで生
ずるコギング力と中性点Ｂ、Ｃで生ずるコギング力は互
いに逆向きであり、コギング力は全体として相殺される
。また逆に一つの中性点に対して電機子の一つの突極が
入ろうとするときは併設コアの二つの突極が二つの中性
点から離れようとし、電機子の一つの突極と併設コアの
二つの突極によって生ずるコギング力が相殺されてコギ
ング力が全体として相殺される。

上記実施例によれば、界磁の着磁波形を特殊形状にする
必要はなく、全体として飽和着磁すればよいので、着磁
の管理が容易であると共に充分な磁束を得ることができ
る。また電機子の各突極の界磁との対向面に突部を設け
る必要がなく、またダミースロットを設ける必要もない
から、各突極が全体として電機子本体側に後退すること
はない。

よって、有効磁束の減少を防止することができるし、巻
線スペースが制限されず、効率の低下を防止しつつコギ
ング力の低減を図ることができる。

併設コアの突極の配置位置は、一般的には巻線用の谷溝
の位置に対して回転方向へ（３６０°／界磁極数又はこ
の整数倍）だけずれた位置であればよく、一つの巻線用
の溝に対する併設コアの突極数は一つであってもよいし
、上記実施例のように複数であってもよい。

第６図は一つの巻線用の溝に対して併設コアの突極を１
個設ける場合の併設コアの例を示す。第６図において、
併設コア１８は三つの突極１８ａ。

１８ｂ　、１８ｃを有する。この各突極は、電機子の各
巻線用の溝の位置に対して回転方向へ（３６０°／界磁
極数−１８０°）だけずれた部位に設けられている。即
ち、電機子の構成が第３図の場合と同じとすると、巻線
用溝１５ａに対応する突極は１８ｃ、巻線用溝１５ｂに
対応する突極は１８ａ、巻線用溝１５ｃに対応する突極
は１８ｃである。

第６図の併設コアを用いた場合も、巻線用溝で生ずるコ
ギング力を併設コアの突極で生ずるコギング力で相殺す
ることができる。この実施例では一つの巻線用溝に対す
る併設コアの突極数が少ないので、併設コアは電機子の
中心軸線方向の両側に配置し、あるいは併設コアの厚さ
を厚くする等の対策をとることが望ましい。

第７図、下８図は、４極に着磁された界磁２１と、３個
の突極２２ａ　、２２ｂ　、２２ｃとこれら突極間の巻
線用の溝２５ａ　、２５ｂ　、　２５ｃを有する電機子
２２とを具備し、一つの巻線用の溝に対して併設コアの
突極を４個ずつ配置した例を示す。符号２４は回転軸で
ある。併設コア２３は３０°間隔で合計１２１［１ｉ１
の突極を有する。併設コア２３の突極は、電機子２２の
各巻線用の溝２５ａ　、２５ｂ　、　２５ｃの位置に対
して回転方向へ（３６０°／界磁極数）、即ち３６０°
／４＝９０゜と、その２倍である１８０°と、９０°の
３倍である２７０゛　と、９０”の４倍である３６０°
の各部位に配置されている。具体的には、巻線用の溝２
５ａを基準として設けられた併設コアの突極は２３ａで
示される４個の突極であり、巻線用の溝２５ｂを基準と
して設けられた併設コアの突極は２３ｂで示される４個
の突極であり、巻線用の溝２５ｃを基準として設けられ
た併設コアの突極は２３ｃで示される４個の突極である
。併設コア２３の各突極の回転方向の寸法と各巻線用の
溝の回転方向の寸法は略等しくなっている。

上記実施例では、一つの巻線用の溝に対し併設コアの突
極数が４個で前述の実施例の場合よりも多くなっていて
、一つの巻線用溝によって生ずるコギング力を併設コア
の４個の突極で生ずるコギング力で相殺するようになっ
ているため、中心軸線方向において電機子の片側にのみ
併設コアを配置すれば足りる。

第９図、第１０図は電機子の各突極間の巻線用の溝内に
補極を設けたものの実施例である。第９図、第１０図に
おいて、２極に着磁された円環状界磁３１に対向して電
機子３２の３個の突極３２ａ＝＝加＝＝＝が配置されて
おり、これらの突極間には巻線用の溝３５があり、これ
らの溝３５内にはこれらの溝３５を部分するようにして
補極３２ｂが配置されている。

電機子３２は回転軸３４により界磁３１に対して回転す
る。電機子３２の中心軸線方向の少なくとも一方には併
設コア３３が設けられている。併設コア３３は３個の突
極３３ａを有する。即ち、併設コア３３の上記突極３３
ａは一つの巻線用の溝に対して一つずつ設けられ、各巻
線用の溝３５の位置に対して回転方向へ（３６０°／界
磁極数＝１８０°）だけずれた部位に設けられている。

そして、一つの巻線用の溝３５によって生ずるコギング
力と、上記溝内の補極３２ｂによって生ずるコギング力
は互いに逆向きのため、併設コア３３の各突極３３ａは
回転方向の中央部で補極３２ｂの回転方向の寸法に相当
する寸法の溝３３ｂで部分され、巻線用の溝３５の部分
で生ずるコギング力と補極３２ｂの溝３３ｂの部分で生
ずるコギング力の両者を相殺できるようになっている。

谷溝３５で分割された併設コア３３の各突極３３ａの各
分割片の回転方向の寸法１２は、各補極３２ｂで分割さ
れた各巻線用ａ３５の各分割部分の回転方向の寸法１１
と略等しくなっている。この実施例の場合も前述の実施
例と同様のコギング低減効果その他の効果を奏する。

第１１図も電機子の各突極間の巻線用の溝内に補極を有
する場合の併設コアの例を示す。第９図、第１０図の例
と同様に２極着磁された界磁３１と３極構成の電機子と
を有するものとすると、第１１図の併設コア３７は一つ
の巻線用溝に対し併設コア３７の突極３７ａが２個ずつ
配置される。即ち、各巻線用溝の位置に対して（３６０
°／界磁極数及びその２倍）だけずれた位置に併設コア
３７の突極３７ａが配置される。この例の場合も併設コ
ア３７の各突極３７ａは電機子の各補極に対応する１３
７ｂで部分されている。併設コアの部分された各突極の
各分割片の回転方向の寸法は各補極で部分された各巻線
用の溝の各分割部分の回転方向の寸法と略等しくなって
いる。この実施例の場合も第９図、第１０図の実施例と
同様の作用効果を奏する。

コギング力低減のための併設コアの突極の配置位置は巻
線用の溝と同位相である必要がある。ここで、界磁の磁
極数をＰ、電機子の巻線用の溝数をＭ、ＰとＭの最大公
約数をＱとしたとき、Ｐ　−Ｍ／Ｑ の関係をもって併設コアの突極を配置すればコギング力
を低減することができる。この場合の一つの巻線用溝に
対する併設コアの突極数はＰ／Ｑとなる。Ｐ／Ｑを２以
上とすれば併設コアは薄くても大きなコギング低減効果
がある。また第２図の例における突極１７のように、併
設コアの突極を鉤状に曲げてこれを界磁に対向させるよ
うにすれば界磁との対向面積を広くすることができるの
で、併設コアはさらに薄型にすることができる。

本発明は回転型の電動機及び発電機に適用できる。界磁
と電機子はいずれか一方が他方に対して回転すればよく
、またアウターロータ型でもインナーロータ型でも差支
えない。

（発明の効果） 本発明によれば、電機子側に併設コアを設け、この併設
コアの突極を巻線用溝に対して（３６０゜／界磁極数又
はこの整数倍）だけずれた部位に設けることによってコ
ギング力の低減を図ったため、界磁の着磁波形を特殊形
状にする必要がないし、電機子の界磁との対向面に界磁
の方に向かう突出部やダミースロットを設ける必要もな
いから、有効磁束の減少と効率の低下を防止しながらコ
ギング力の低減を図ることができる。また巻線スペース
を広（とることができるため、巻線がしやすく、電機子
の磁力を大きくすることもできる。界磁と対向する電機
子の表面は突出部がなく平坦に形成することができるた
め、巻線治具の形状を単純化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る回転電機の一実施例を示す一部断
面正面図、第２図は本発明に係る回転電機の別の実施例
を示す一部断面正面図、第３図は第１図の実施例の電機
子の部分を示す平面図、第４図は同上実施例の併設コア
の部分を示す平面図、第５図は同じく界磁と電機子部分
の関係を示す展開図、第６図は本発明に適用可能な併設
コアの別の例を示す平面図、第７図は本発明のさらに別
の実施例を示す電機子部分の平面図、第８図は同上実施
例の併設コアの部分の平面図、第９図は本発明のさらに
別の実施例を示す電機子部分の平面図、第１０図は同上
実施例の併設コアの部分の平面図、第１１図は本発明に
通用可能な併設コアのさらに別の例を示す平面図、第１
２図は従来の回転電機の例を示す平面図、第１３図は従
来の回転電機の別の例を示す平面図である。 １１．２１．３１・・界磁、　１２．２２．３２・・電
機子、１３．１７．１８．２３．３３．３７・・併設コ
ア、１２ａ　　、１２ｂ　、　１２ｃ　、２２ａ　、２
２ｂ　、　２２ｃ　、３２ａ　　・・電機子の突極、　
１５ａ　、１５ｂ　、１５ｃ　、２５ａ　、２５ｂ、２
５ｃ、３５・・巻線用の溝、　１３ａ　、１３ｂ　、１
３ｃ、１８ａ　、　１８ｂ　、　１８ｃ　、　２３ａ　
、２３ｂ　、２３ｃ　、３３ａ　　、３７ａ・・併設コ
アの突極。 うＣ図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 偶数極に着磁された界磁と、この界磁に対向して配設さ
   れた突極及び巻線用の溝を有する電機子とを備え、上記
   界磁と電機子のうちの一方を他方に対して回転させる回
   転電機において、上記電機子の中心軸線方向の両側のう
   ちの少なくとも一方に電機子と平行に併設コアを設け、
   この併設コアの突極を、界磁と対向する部位であって上
   記巻線用の各溝の位置に対して回転方向へ（３６０°／
   界磁極数又はこの整数倍）だけずれた部位に設けると共
   に、上記併設コアの突極の回転方向の寸法と上記溝の回
   転方向の寸法とを略等しくしたことを特徴とする回転電
   機。