WO1983000956A1 - Synchronous motor - Google Patents

Description

明 細 書

発明の名称

同期モー タ

技術分野

本発明は同期モータに関 し、 特に、 ス テ ータ と ロ ータ と のエアギ ヤ ッ プの改良に関する 。

背景技銜

一般に、 同期モ ー タは、 電磁鉄板が積層.され且つ 巻線が施されたス テ ー タ と、 ス テ ー タ の中心部に設 け られた ロ ー タ とか ら る 。 たと えば同期モータ が

6 極であれば、 その ロ ー タ は、 等間隔に配置された 6 個の ヨ ーク と、 各ヨ ーク間に設け られた 6 個の永 久磁石と、 その中心部のシ ャ フ ト とカゝ ら る。 こ の よ う 同期モ ー タ にお ては、 均一の ト ル ク特性を 得る等の制御性か ら、 ス テー タ と ロ ー タ （ この場合 ヨ ークお よび永久磁石を共に含む ） と の間の磁束密 度分布が回転方向て正弦波形状に る こ とが重要で ある 。 従って、 こ の点を考慮して、 ス テータ と ロ ー タ の一部であ るス テータ との間のエ ア ギ ヤ ッ プ長は 決定される。

従来、 ス テー タ と ヨ ーク と間のエアギ ャ ッ プ長を 決定する場合、 ス テータ よ びヨ ーク の材料、 永久 磁石の磁力等を考慮 して複 ¾設計に よ つて行っ て お ]? 、 この結果、 ヨ ーク の設計時間が長 く る 、 いては、 製造コ ス ト が高 く ¾ る 。 ま た、 ヨ ーク の外 周面の形状が複雑と 、 こ の形状を機核加工に よ ]3決定する場合、 機械加工が難か し く ！？、 従って やは ]? 製造コス ト が高 く る。 .

発明の開示

本発明の目 的は、 設計が容易であ 、 且つ ヨ ーク を機械加工に よ 製造する場合その機械加工が容易 であ ]? 、 従って、 製造コ ス ト が低 同期モー タ を提 供する こ とにあ る 。

本発明に よれば、 ステータ と、 該ス テータ の中心 部に等間隔に設けられた複数のヨ ーク と、該ヨ ーク間に 設け られた複数の永久磁石とを具僱する同期モータ において、 前記ス テータ と前記各ヨ ーク との間のェ了ギ ャ ク プ長 L_g ( を L_g (の = ただし、 a は定数、 Θ sin

は ョ ー クが隣接する永久磁石の中心鎳か らの角度、 と したこ とを特徵とする同期モータが提供される。

ま た、 本発明によれば、 ステータ と、 該ス テータ の中心部に等間隔に設け られた複数の ヨ ーク と、 該 ョ ーク間に設け られた複数の永久磁石とを具僱する 同期モータ において、 前記各ヨ ーク の外局形状を円 弧に し、 前記ス テ 一タ と前記各ヨ ーク との間のェ了

a

ギ ャ 'ク プ長 L_g (のを ただ し、 a は定数、 d は ョ

sm

ークが隣接する永久磁石の中心籙か らの角度近づけ る ^う に したこ とを特徵とする 同期モータが提供さ れる

本発明は図面を参照 した以下の説.明に よ って よ り 明 らかに理解されるであろ う 。

図面の箇単 説明

第 1 図は本発明に係る同期モ ー タ の一実施例を示 す断面図、 そして

第 2 図は第 1 図の部分拡大図であ る。

発明を実施するための最良の形態

第 1 図においては、 6 極の同期モー タ が示されて いる 。 この同期モータ は電磁鉄板が積層された ス テ ータ 1 を有し、 ステータ 1 の内周の軸方向の溝には 巻線 （ 図示せず ） が施されている。 ステー タ 1 の中 心部には、 6 個の ヨ ーク （ 継鉄 ） 2 - 1 〜 2 - 6 、 6 個の永久磁石 3 - 1 〜 3 - 6 お よ びシ ャ フ ト 4 か ら る ロ ータ が配置されている 。 すなわち、 ヨ ーク 2 - 1 〜 2 - 6 はその間に配置された永久磁石 3 - 1 〜 3 - 6 に よ って所定の極に励磁されている こ と にな る 。 た と えば、 ヨ ーク 2 - 1 , 2 - 3 ， 2 - 5 が N極であれば、 ヨ ーク 2 - 2 , 2 - 4 , 2 - 6 が S 極てある 。

なお、 シ ャ フ ト 4 は非磁性体てあ って よ く 、 ま た、 省略も可能である 。 さ らに、 シ ャ フ ト 4 は小さな径 を有する磁性体であ っ て も よ い。 こ の場合、 シ ャ フ ト 4 と ヨ ーク お よび永久磁石と の間に空間を設けれ ο:.·:π ばよ い。

第 2 図は第 1 図の部分拡大図であ つて 、 ス テ ー タ 1 の溝は省略してある 。 第 2 図にお て、 L g (のは永 久磁石 3 - 1 の中心 0 か らの角度 （9 におけるス テ ー タ 1 と ロ ータ （ この場合、 ヨ ーク 2 - 1 , 2 - 2 ) との間のエアギ ャ ッ プ長を示す。 ス テ ー タ 1 と ョ ー ク 2 - 1 ， 2 · - 2 との間のエアギ ャ ッ プにおける磁 束密度 B (のは、 前述の制御性から、

Β (θ) = B o 6 (l) である こ と が好ま しい。 閉ループの磁気回路 C に；^ いては、 磁気笾抗はほ とんどェ了ギ ヤ V プに よ って 占め られて る こ と に着目 した。 す わち、 永久磁 石 3 - 1 の起磁力はエアギャ ッ プで全部消費される も の とみる した。 この結杲、 エアギ ヤ ッ プにおける 磁界の強さを H ( とすれば、

H (の · L g (の = A (一定）

であ 、 従って、

A

½ (の

糊

n A

(θ)

ii A

B o sm Θ

a

(2)

nx

ただ し、 a は定数

O!-IFI WiPO と る る 。 この よ う に、 ステータ 1 と ヨ ーク 2 - 1 ( 図示の左半分 ） も し く は ヨ ーク 2 - 2 ( 図示の右 半分 ） と の間のエアギ ヤ ッ プ長は簡単な計算式で表 わす こ とができ る 。

本発明に よれば、 ヨ ーク の外—周形状を上述の（2)式 に も と づいて決定するので、 ヨ ーク の設計が容易 と ]? 、 従って、 設計時間が短縮され、 いては製造 コ ス ト の低減を可能 とする 。

. 本発明に よれば、 さ らに、 ヨ ーク の機械加工を し 易 く するために、 ヨ ークの外周面の形状を円弧に し た。 こ の円弧形状はた とえば（2)式 と近つ'けるために 最小 2 乗法を用いて容易に計算する こ とができ る 。 第 2 図においては、 この円弧の半径は R 、 その中心 は 0 , 0 ₂ である 。

な お、 上述の実施例に'おいては、 6 極同期モー タ を示 したが、 も ちろん、 本発明は他の P極の同期モ ータ に適用 し得る 。

本発明に よれば、 ス テータ と ロ ー タ と の間のエア ギ ヤ ッ プにおける磁束密度分布を正弦波形状に保持 しつつ、 ヨ ークの設計時間を短縮する こ とができ 、 しか も、 ヨ ーク を檨械加工する場合にはその檨械加 ェを容易にでき 、 従っ て、 製造コ ス ト を低減でき る _c お、 ヨ ークは檨拔加工 も し く は型に よ 製造さ れる も のである 。

Claims

請 求 の 範 囲 1. ス テー タ （ 1 ) と 、 該ス テー タ の中心部に等 間隔に設け られた複数の ヨ ーク （ 2 - 1 〜 2 - 6 ) と 、 該ヨ ーク 間に設け られた複数の永久磁石 （ 3 - 1 〜 3 - 6 ) と を具備する同期モー—タ に おいて 、 前記ス テータ と 前記各 ヨ ーク と の間のエアギ ヤ ッ プ長 Lg (の を、

a

(の二

'^ε sin θ ,

ただ し、 a は定数、 はヨ ークが隣接する永久磁 石の中心線か らの角度、 と したこ と を特徵とする同 期モータ 。

2. ス テ ー タ a 1 ) と 、 該ス テ ー タ の中心部に等 間隔に設けられた複数の ヨ ーク （ 2 - 1〜 2 - 6 ) と、 該ョ ーク間に設け られた複数の永久磁石 （3- 1〜3-6) とを具備する 同期モ ー タ において、 前記各ヨ ーク の 外周形状を円弧に し、 前記ステータ と前記各ヨ ーク との間のエアギ ャ ッ プ長 L_ff (のを、 ^

sm o

ただし、 a は定数、_ 0 はヨ ークが蹉接する永久磁 石の中心線か らの角度、 に近づける よ う に したこ と を特徵とする 同期モータ 。

3. 前記各ヨ ーク の円弧形状を最小 2乗法に よ ^ 得た請求の範囲第 2項に記蒙の同期モータ 。