KR20020014699A

KR20020014699A - 영구 자석 회전자의 착자 장치

Info

Publication number: KR20020014699A
Application number: KR1020010047856A
Authority: KR
Inventors: 이와미다이조; 가지따나오끼; 우오즈미히사노리
Original assignee: 다니구찌 이찌로오, 기타오카 다카시; 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2000-08-10
Filing date: 2001-08-09
Publication date: 2002-02-25
Also published as: EP1179883B1; DE60108317D1; JP3474152B2; JP2002058215A; EP1179883A3; US6744341B2; US20020027490A1; EP1179883A2; TW543265B; CN1338807A; CN1227800C; DE60108317T2

Abstract

전류 제어의 용이한 영구 자석 회전자의 착자 장치를 얻는다.

회전자(12)의 외주면에 주위 방향으로 소정의 간격을 거쳐서 배치되는 복수의 미자화의 영구 자석(11) 중 소정의 영구 자석(11)과 대향하여 배치되는 착자 철심(13)과, 착자 철심(13)의 소망의 영구 자석(11a)과 대향하는 위치에 권취되는 제1 코일(15)과, 착자 철심(13)에 제1 코일(15)을 중심으로 주위 방향으로 소정의 간격을 거쳐서 각각 배치되어 제1 코일(15)은 흐르는 전류의 방향이 다른 한 쌍의 제2 코일(16)과, 제1 및 제2 코일(15, 16)에 전류를 공급하는 전원(22)을 구비하고, 영구 자석(11a) 및 제1 코일(15) 중 어느 하나를 상대적으로 이동시켜서 전원(22)으로부터 공급되는 전류에 의해 각 영구 자석(11)을 차례로 자화하여 자극을 형성한다.

Description

영구 자석 회전자의 착자 장치{POLARIZING DEVICE FOR A PERMANENT MAGNET ROTOR}

본 발명은 회전자의 외주면에 배치되는 미자화(未磁化)의 영구 자석을 차례로 자화하여 자극을 형성하는 영구 자석 회전자의 착자(着磁) 장치에 관한 것이다.

종래, 영구 자석을 회전자의 자극으로서 이용한 영구 자석 회전자의 자극은 자극을 착자한 후 회전자에 부착할 수 있는 경우와 아직 자화하지 않은 미자화의 자극을 회전자에 부착한 후에 착자하여 자화하는 경우 등이 있다.

그러나, 먼저 자극을 착자하여 회전자에 부착하는 경우는 강한 흡인력이 작용하여 부착 작업이 곤란하게 되므로, 대형의 회전자로는 자극을 부착한 후에 착자하는 경우가 일반적으로 되어 있다.

이 종의 종래의 영구 자석 회전자의 착자 장치로서, 예를 들면 일본 특허 공개 평9-163692호 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 도시되어 있지 않지만 회전자의 주위에 착자 철심을 배치하는 동시에, 이 착자 철심의 회전자의 각 미자화 영구 자석과 각각 대응하는 위치에 코일을 권치하고, 이들 각 코일에 서로 인접되는 것 끼리 흐름 방향이 다른 방향으로 되도록 전류를 각각 흐르게 함으로써, 각 미자화 영구 자석을 자화하여 교대로 N극, S극의 자극으로 되도록 착자하는 것이 개시되어있다.

그러나, 상기한 바와 같이 영구 자석 회전자의 착자 장치에서는 착자 철심을 회전자의 주위에 배치하고 있으므로 장치로서 대형화하기 위해, 예를 들면 일본 특허 공개 평10-336976호 공보에서는 회전자의 각 미자화 영구 자석 중 어느 하나와 대응하는 위치에, 코일이 권취된 한극분의 착자 철심을 배치하여 착자를 행하고, 이하, 코일에 흐르는 전류의 방향을 차례로 절환하면서 미자화 영구 자석의 핏치분씩 회전자 또는 착자 철심을 상대적으로 이동시킴으로써, 각 미자화 영구 자석 하나 하나를 차례로 자화하여 교대로 N극, S극으로 되도록 착자하도록 하여 소형화하는 것이 개시되어 있다.

종래의 영구 자석 회전자의 착자 장치는 이상과 같이 코일이 권취된 한극분의 착자 철심을, 코일에 흐르는 전류의 방향을 차례로 절환하면서 미자화 영구 자석의 하나씩을 대응시키면서 자화하여, N극, S극으로 되도록 착자함으로써, 장치로서 소형화를 도모하도록 되어 있으므로, 도5에 도시한 바와 같이 착자 철심(1)에 권취된 코일(2)을 흐르는 전류에 의해 전속(3)을 발생시켜, 반대로 대응하는 미자화 영구 자석(4a)을 S극에 착자하도록 하는 경우, 도면 중의 자속(3)의 분포로부터도 명확한 바와 같이, 미자화 영구 자속(4a) 근방의 각 미자화 영구 자속(4b, 4c)에는 자화하도록 하는 방향은 역방향으로 자속(3)이 통과하여, 자화하고픈 방향은 역방향으로 착자되기 때문에, 착자 철심(1)과 대응하는 위치에서 희망하는 방향으로 정식으로 착자하는 경우에, 역방향의 착자를 소자해야만 하므로, 코일(2)에 흐르는 전류를 그 때마다 바꿀 필요가 있으며, 전류 제어가 곤란하게 된다는 문제점이 있었다.

또, 미자화 영구 자석을 희사종 자석으로 한 경우, 소자는 곤란으로 재자화를 하기 위해서는 미자화의 것에 비해서 꽤 강한 자계가 필요하게 되며, 전류 공급 장치가 대형화한다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해소하기 위해 이루어진 것으로, 역자계의 영향을 없애고 전류 제어의 용이한 영구 자석 회전자의 착자 장치를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

도1은 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 영구 자석 회전자의 착자 장치의 구성을 도시하는 개략도.

도2는 도1에 있어서의 착자 철심의 구성을 도시하는 사시도.

도3은 도1에 있어서의 영구 자석 회전자의 착자 장치에 따라서 발생하는 자속의 분포 상태를 도시하는 도면.

도4는 본 발명의 실시 형태 2에 있어서의 영구 자석 회전자의 착자 장치의 요부의 구성을 도시하는 평면도.

도5는 종래의 영구 자석 회전자의 착자 장치에 있어서의 자속의 분포 상태를 도시하는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11 : 영구 자석

12 : 회전자

13, 24 : 착자 철심

13a : 코일 삽입홈

24a : 절결부

15 : 제1 코일

16 : 제2 코일

23 : 자속

본 발명의 청구항 1에 관한 영구 자석 회전자의 착자 장치는 회전자의 외주면에 주위 방향으로 소정의 간격을 거쳐서 배치되는 복수의 미자화의 영구 자석 중 소정의 개수의 영구 자석과 대향하여 배치되는 착자 철심과, 착자 철심의 소망의 영구 자석과 대향하는 위치에 권취되는 제1 코일과, 착자 철심에 제1 코일을 중심으로 주위 방향으로 소정의 간격을 거쳐서 각각 배치되어 제1 코일은 흐르는 전류의 방향이 다른 한 쌍의 제2 코일과, 제1 및 제2 코일에 전류를 공급하는 전원을 구비하고, 영구 자석 및 제1 코일의 어느 하나를 상대적으로 이동시켜 전원으로부터 공급되는 전류에 의해 각 영구 자석을 차례로 자화하여 자극을 형성하도록 한 것이다.

또, 본 발명의 청구항 2에 관한 영구 자석 회전자의 착자 장치는 청구항 1에 있어서, 제2 코일을 제1 코일과 적어도 영구 자석 3개분의 간격을 거쳐서 각각 배치하도록 한 것이다.

또, 본 발명의 청구항 3에 관한 영구 자석 회전자의 착자 장치는 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 제2 코일을 제1 코일과는 다른 방향으로 권취하도록 한 것이다.

또, 본 발명의 청구항 4에 관한 영구 자석 회전자의 착자 장치는 청구항 3에 있어서, 제2 코일을 제1 코일의 권취수의 1/2 이하의 권취수로 권취하도록 한 것이다.

또, 본 발명의 청구항 5에 관한 영구 자석 회전자의 착자 장치는 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 착자 철심의 제1 코일의 양측 근방에 영구 자석과의 사이의 간격을 확대하는 절결부를 형성하도록 한 것이다.

또, 본 발명의 청구항 6에 관한 영구 자석 회전자의 착자 장치는 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 회전자를 회전시킴으로써 영구 자석을 상대적으로 이동시키도록 한 것이다.

이하, 본 발명의 실시 형태를 도에 의거하여 설명한다. 도1은 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 영구 자석 회전자의 착자 장치의 구성을 도시하는 개략도, 도2는 도1에 있어서의 착자 철심의 구성을 도시하는 사시도, 도3은 도1에 있어서의 영구 자석 회전자의 착자 장치에 의해서 발생하는 자속의 분포 상태를 도시하는 도이다.

도에 있어서 11은 회전자(12)의 외주면에 주위 방향으로 소정의 간격을 거쳐서 배치되는 복수의 미자화의 영구 자석, 13은 소정의 개수의 영구 자석(11)과 대향하여 배치되는 착자 철심에서, 도2에 도시한 바와 같이 소정의 폭 및 깊이를 갖는 한 쌍의 절결부(14a)가 소정의 간격(도에 있어서는 영구 자석(11)의 3개분의 간격)을 거쳐서 3군데에 형성된 판형 자성 부재(14)를 소정의 매수 적층하여 형성되어 있고, 각 판형 자성 부재(14)의 절결부(14a)에 의해 후술한 각 코일을 권취하기 위한 코일 삽입홈(13a)이 형성되어 있다.

15는 착자 철심(13)의 중암부의 한 쌍의 코일 삽입홈(13a)에 권취하여 삽입되는 제1 코일, 16은 착자 철심(13)의 양단부의 각 한 쌍의 코일 삽입홈(13a)에 각각 권취하여 삽입되는 한 쌍의 제2 코일에서, 제1 코일(15)과는 다른 방향으로 또 제1 코일(15)의 권취수의 1/2 이하의 권취수에서 각각 권취되어 있다. 17은 전원, 18은 이 전원(17)으로부터 컨덴서(19)를 충전하는 충전 회로로, 충전시에 담그는 스위치(20), 방전시에 폐쇄하는 방전 스위치(21) 등과 동시에 전류 공급 장치(22)를 구성하고 있다.

다음에 상기한 바와 같이 구성되는 실시 형태 1에 있어서의 영구 자석 회전자의 착자 장치의 동작에 관해서 설명한다.

우선, 방전 스위치(21)가 개방된 상태에서 스위치(20)를 폐하고, 방전 회로(18)에 따라서 전원(17)으로부터 컨덴서(19)를 충전한다. 그리고, 컨덴서(19)가 소정의 전압까지 충전되면, 스위치(20)를 개방한 후에 방전 스위치(21)를 폐함으로써, 충전 회로(18)로부터의 전류를 제1 및 제2 코일(15, 16)에 통전한다. 그러면, 양코일(15,16)에 의해 도3에 도시한 바와 같이 자속(23)이 발생하고, 예를 들면 제1 코일(15)과 대응하는 위치의 영구 자석(11a)은 S극에 착자된다.

그리고, 이 때 제1 코일(15)에서 발생하는 자속(23)은 제2 코일(16)에 따라서 당겨진 영구 자석(11d)을 통과하도록 분포되므로, 근방의 영구 자석(11b, 11c)을 통과하는 것도 없이, 영구 자석(11b, 11c)이 자화하고픈 방향과 역방향으로 착자되는 것도 없다.

계속해서, 영구 자석(11a)의 착자가 종료하면, 회전자(12)를 영구 자석(11)의 핏치분만 회전시켜, 영구 자석(11b)을 제1 코일(15)과 대응하는 위치에 이동시키고, 도시는 하지 않았지만 전류 전환 수단에 의해 전류의 흐르는 방향을 전환하여, 충전 회로(18)로부터 양코일(15, 16)에 전류를 흐르게 함으로써 영구 자석(11b)을 N극에 착자한다.

이하, 상기와 마찬가지로 동작을 반복함으로써, 영구 자석(11c, 11d...11n)을 순차 교대로 S극, N극으로 되도록 착자하고, 모든 영구 자석(11)의 착자가 완료된다.

이와 같이 상기 실시 형태 1에 따르면 착자 철심(13)에 소망의 영구 자석(11)을 착자하는 제1 코일(15)과, 이 제1 코일(15)을 중심으로 영구 자석(11)의 3개분의 간격을 거쳐서, 제1 코일(15)과는 다른 방향으로 권취된 한 쌍의 제2 코일(16)을 각각 배설하고, 영구 자석(11a)의 착자시에 제1 코일(15)에 따라서 발생하는 자속(23)을 제2 코일(16)에 의해 영구 자석(11a)과 극성을 반대로 착자되는 영구 자석(11d)의 위치까지 당기도록 하기 때문에, 영구 자석(11a)의 근방의 영구 자석(11b, 11c)이 역방향으로 자화되지 않고, 정규로 착자되는 단계로 소자 등의 조정을 할 필요가 없어지므로, 전류 제어를 용이하게 할 수 있어, 전류 공급장치(22)가 대형화할 수도 없다.

또, 상기한 바와 같이 제2 코일(16)의 권취수를, 제1 코일(15)의 권취수의 1/2 이하로 하기 때문에, 제2 코일(16)에 따라서 발생하는 자속이 근방의 영구 자석(11)에 악영향을 부여하지 않고, 제1 코일(15)에 의한 자속(23)을 당길수 있고, 또 전류의 제어가 용이해진다.

또, 제2 코일(16)을 제1 코일(15)과 다른 방향으로 권취하고 있음으로, 동일한 전류 공급 장치(22)로부터 전류를 공급하여도, 양코일(15, 16)을 흐르는 전류를 전환 수단 등을 이용하지 않고 다른 방향으로 할 수 있으며, 또 전류의 제어가 용이해진다.

또, 회전자(12)를 회전시킴으로써, 영구 자석(11)과 제1 코일(15)의 상대 위치를 이동시키도록 하고 있으므로, 장치로서의 구성이 간소화된다.

도4는 본 발명의 실시 형태 2에 있어서의 영구 자석 회전자의 착자 장치의 요부의 구성을 도시하는 평면도이다.

도에 있어서, 상기 실시 형태 1에 있어서와 마찬가지인 부분은 동일 부호를 부여하여 설명을 생략한다.

24는 도시는 하지 않았지만 상기 실시 형태 1에 있어서와 마찬가지로, 복수의 판형 자성 부재를 적층하여 형성된 착자 철심으로, 제1 코일(15)의 양측 근방에 영구 자석(11) 사이의 간격을 확대하도록 절환부(24a)가 각각 형성되어 있다.

이와 같이 하여 상기 실시 형태 2에 따르면 착자 철심(24)의 제1 코일(15)의 양측 근방에 절환부(24a)를 각각 형성함으로써, 영구 자석(11) 사이의 간격을 확대하도록 하고 있으므로, 제1 코일(15)에 따라서 발생하는 자속이, 제1 코일(15) 근방에서 폐 루프를 형성하여 근방의 영구 자석(11)에 악영향을 부여하는 것을 방지하고, 제2 코일(16) 측에 자속의 대부분이 당겨지도록 할 수 있으므로, 또 전류의 제어가 용이해진다.

이상과 같이, 본 발명의 청구항 1에 따르면 회전자의 외주면에 주위 방향으로 소정의 간격을 거쳐서 배치되는 복수의 미자화의 영구 자석 중 소정의 개수의 영구 자석과 대향하여 배치되는 착자 철심과, 착자 철심의 소망의 영구 자석과 대향하는 위치에 권취되는 제1 코일과, 착자 철심에 제1 코일을 중심으로 주위 방향으로 소정의 간격을 거쳐서 각각 배치되어 제1 코일과는 흐르는 전류의 방향이 다른 한 쌍의 제2 코일과, 제1 및 제2 코일에 전류를 공급하는 전원을 구비하고, 영구 자석 및 제1 코일 중 어느 하나를 상대적으로 이동시켜서 전원으로부터 공급되는 전류에 의해 각 영구 자석을 차례로 자화하여 자극을 형성하도록 했으므로, 각 영구 자석에의 역자계의 영향을 없애고 전류 제어의 용이한 영구 자석 회전자의 착자 장치를 제공할 수 있다.

또, 본 발명의 청구항 2에 따르면 청구항 1에 있어서, 제2 코일을 제1 코일과 적어도 영구 자석 3개분의 간격을 거쳐서 각각 배치하도록 했으므로, 또 전류 제어의 용이한 영구 자석 회전자의 착자 장치를 제공할 수 있다.

또, 본 발명의 청구항 3에 따르면 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 제2 코일을 제1 코일과는 다른 방향으로 권취하도록 했으므로, 또 전류 제어의 용이한 영구 자석 회전자의 착자 장치를 제공할 수 있다.

또, 본 발명의 청구항 4에 따르면 청구항 3에 있어서, 제2 코일을 제1 코일의 권취수의 1/2 이하의 권취수에서 권취하도록 했으므로, 또 전류 제어의 용이한 영구 자석 회전자의 착자 장치를 제공할 수 있다.

또, 본 발명의 청구항 5에 따르면 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나에 있어서, 착자 철심의 제1 코일의 양측 근방에 영구 자석 사이의 간격을 확대하는 절결부를 형성하도록 했으므로, 또 전류 제어의 용이한 영구 자석 회전자의 착자 장치를 제공할 수 있다.

또, 본 발명의 청구항 6에 따르면 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나에 있어서, 회전자를 회전시킴으로써 영구 자석을 상대적으로 이동시키도록 했으므로, 전류 제어의 용이화가 가능한 것은 물론, 구조의 간소화가 가능한 영구 자석 회전자의 착자 장치를 제공할 수 있다.

Claims

회전자의 외주면에 주위 방향으로 소정의 간격을 거쳐서 배치되는 복수의 미자화의 영구 자석 중 소정의 개수의 상기 영구 자석과 대향하여 배치되는 착자 철심과, 상기 착자 철심의 소망의 상기 영구 자석과 대향하는 위치에 권취되는 제1 코일과, 상기 착자 철심에 상기 제1 코일을 중심으로 주위 방향으로 소정의 간격을 거쳐서 각각 배치되어 상기 제1 코일과는 흐르는 전류의 방향이 다른 한 쌍의 제2 코일과, 상기 제1 및 제2 코일에 전류를 공급하는 전원을 구비하고, 상기 영구 자석 및 제1 코일의 어느 하나를 상대적으로 이동시켜 상기 전원으로부터 공급되는 전류에 의해 상기 각 영구 자석을 차례로 자화하여 자극을 형성하도록 한 것을 특징으로 하는 영구 자석 회전자의 착자 장치.
제1항에 있어서, 제2 코일은 제1 코일과 적어도 영구 자석 3개분의 간격을 거쳐서 각각 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 영구 자석 회전자의 착자 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 제2 코일은 제1 코일과는 다른 방향으로 권취되어 있는 것을 특징으로 하는 영구 자석 회전자의 착자 장치.
제3항에 있어서, 제2 코일은 제1 코일의 권취수의 1/2 이하의 권취수로 권취되어 있는 것을 특징으로 하는 영구 자석 회전자의 착자 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 착자 철심의 제1 코일의 양측 근방에 상기 영구 자석과의 사이의 간격을 확대하는 절결부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 영구 자석 회전자의 착자 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 회전자를 회전시킴으로써 영구 자석을 상대적으로 이동시키도록 한 것을 특징으로 하는 영구 자석 회전자의 착자 장치.