JPH0150182B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0150182B2 JPH0150182B2 JP58166308A JP16630883A JPH0150182B2 JP H0150182 B2 JPH0150182 B2 JP H0150182B2 JP 58166308 A JP58166308 A JP 58166308A JP 16630883 A JP16630883 A JP 16630883A JP H0150182 B2 JPH0150182 B2 JP H0150182B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ring
- shaped core
- field
- toroidal coil
- toroidal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
- H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
- H02K21/14—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はトロイダルコイル型回転電機に関する
ものである。
ものである。
一般に、トロイダルコイル型回転電機は環状鉄
心の上に、例えば４極構成のものであれば約90゜
ごとに分割された４個のトロイダルコイルを有す
る電機子と、この各コイルに対し、あるギヤツプ
をへだてた磁極を有する界磁とから成り、界磁は
それに含まれる永久磁石によつて上記磁極から電
機子の環状鉄心に対し、その半径方向に磁束を生
ずるように構成されている。この４極の例では、
界磁の磁極は順にＮ極、Ｓ極、Ｎ極、Ｓ極という
風に交互に異極となつている。対応する電機子の
４個のコイルも、順に捲回方向が交互に逆になる
ように巻かれている。この電機子のコイルも仮り
にシリースにつながれているものとして、このコ
イルに或る大きさの電流を流すと、界磁と電機子
との間にトルクを生じ、このトルクは電流の大き
さに比例し、また電流の方向によつてトルクの方
向が定まる。今、仮りに電機子が外側にあり、界
磁がその内側にあつて、電機子を固定子として用
い、界磁を回転子として用いる場合を考えること
にしよう。このようなトロイダルコイル型回転電
機は、通常、回転子の回転の範囲がある角度、た
とえば基準位置を中心にプラス・マイナス20゜の
範囲という風に限られている場合に用いられる。
用途例としては、油圧回転弁の制御とか、限られ
た範囲の回転サーボ系のサーボモータなどの場合
があげられる。このような用途に対しトロイダル
コイル型回転電機は、整流子とかスリツプリング
とかが全くないので、直流機なのに交流誘導機の
ように摩擦トルクもなく、消耗部品もないので大
変便利である。
心の上に、例えば４極構成のものであれば約90゜
ごとに分割された４個のトロイダルコイルを有す
る電機子と、この各コイルに対し、あるギヤツプ
をへだてた磁極を有する界磁とから成り、界磁は
それに含まれる永久磁石によつて上記磁極から電
機子の環状鉄心に対し、その半径方向に磁束を生
ずるように構成されている。この４極の例では、
界磁の磁極は順にＮ極、Ｓ極、Ｎ極、Ｓ極という
風に交互に異極となつている。対応する電機子の
４個のコイルも、順に捲回方向が交互に逆になる
ように巻かれている。この電機子のコイルも仮り
にシリースにつながれているものとして、このコ
イルに或る大きさの電流を流すと、界磁と電機子
との間にトルクを生じ、このトルクは電流の大き
さに比例し、また電流の方向によつてトルクの方
向が定まる。今、仮りに電機子が外側にあり、界
磁がその内側にあつて、電機子を固定子として用
い、界磁を回転子として用いる場合を考えること
にしよう。このようなトロイダルコイル型回転電
機は、通常、回転子の回転の範囲がある角度、た
とえば基準位置を中心にプラス・マイナス20゜の
範囲という風に限られている場合に用いられる。
用途例としては、油圧回転弁の制御とか、限られ
た範囲の回転サーボ系のサーボモータなどの場合
があげられる。このような用途に対しトロイダル
コイル型回転電機は、整流子とかスリツプリング
とかが全くないので、直流機なのに交流誘導機の
ように摩擦トルクもなく、消耗部品もないので大
変便利である。
一方、この種のトロイダルコイル型回転電機は
界磁と電機子との相対位置関係によつて、同じ電
流によつて生ずるトルクの大きさが変化する性質
をもつている。第１図は、この性質を一般的に説
明した図であり、各トロイダルコイルの中央に界
磁の各磁極の中央が来ているときを角度の基準位
置にとり、横軸に界磁と電機子との相対回転角θ
をとり、縦軸に電流をある一定値にしたときのト
ルクをとつてある。回転角θが零のとき、即ち、
上述した基準位置のとき発生するトルクは最大値
τmとなつているが、θが左右どちらかに行くに
従つてトルクは低くなり、極数をＰとすると、θ
がπ／Ｐラジアンのところで、トルクは零とな
る。上述の例ではＰが４であるからθが45゜のと
ころで、トルクが零となる。通常この種のトロイ
ダルコイル型回転電機においては使用する角度の
範囲、たとえばプラス・マイナス20゜のところで、
トルクが最大値τmの何割迄下つてよいかを仕様
上で定め、これにあわせて設計される。第１図で
は、一般的にこの点をθがθfのときトルクがτfで
あるとしてトルクの減衰の限界を定めている。
界磁と電機子との相対位置関係によつて、同じ電
流によつて生ずるトルクの大きさが変化する性質
をもつている。第１図は、この性質を一般的に説
明した図であり、各トロイダルコイルの中央に界
磁の各磁極の中央が来ているときを角度の基準位
置にとり、横軸に界磁と電機子との相対回転角θ
をとり、縦軸に電流をある一定値にしたときのト
ルクをとつてある。回転角θが零のとき、即ち、
上述した基準位置のとき発生するトルクは最大値
τmとなつているが、θが左右どちらかに行くに
従つてトルクは低くなり、極数をＰとすると、θ
がπ／Ｐラジアンのところで、トルクは零とな
る。上述の例ではＰが４であるからθが45゜のと
ころで、トルクが零となる。通常この種のトロイ
ダルコイル型回転電機においては使用する角度の
範囲、たとえばプラス・マイナス20゜のところで、
トルクが最大値τmの何割迄下つてよいかを仕様
上で定め、これにあわせて設計される。第１図で
は、一般的にこの点をθがθfのときトルクがτfで
あるとしてトルクの減衰の限界を定めている。
以上のべたのは４極のトロイダルコイル型回転
電機がトルクモータの例であるが、極数は２極か
ら相当な数の多極に渉るものまで使用されている
し、界磁が固定子で電機子が回転子の場合もあ
る。
電機がトルクモータの例であるが、極数は２極か
ら相当な数の多極に渉るものまで使用されている
し、界磁が固定子で電機子が回転子の場合もあ
る。
また、トロイダルコイル型回転電機は、トルク
モータでなく、タコメータとして用いられる場合
もあり、この場合電機子には外部から電流を流し
たりせず、電機子に対する界磁の相対角速度に比
例する電圧が、トロイダルコイルから発電される
性質を利用する。この場合第１図の縦軸としてト
ルクでなく、一定角速度に対する発電電圧をとる
ならば、トルクで説明したのと全く同じ形の曲線
を示すことになる。この場合には、仕様としてθf
のところでのある角速度に対する発電電圧が規定
されることになる。
モータでなく、タコメータとして用いられる場合
もあり、この場合電機子には外部から電流を流し
たりせず、電機子に対する界磁の相対角速度に比
例する電圧が、トロイダルコイルから発電される
性質を利用する。この場合第１図の縦軸としてト
ルクでなく、一定角速度に対する発電電圧をとる
ならば、トルクで説明したのと全く同じ形の曲線
を示すことになる。この場合には、仕様としてθf
のところでのある角速度に対する発電電圧が規定
されることになる。
一般に、この種のトロイダルコイル型回転電機
においては、各トロイダルコイルの間にはある角
度範囲だけコイルのないスペースをおく必要があ
る。従来は、上記コイル間のスペースtsを得るた
めに、環状鉄心に正確にマーキング等を施し、こ
れを目印に各トロイダルコイルを巻回し、所定の
スペースを設けていた。しかし、このような従来
の方法では各コイルを多層巻きにした場合、巻線
が崩れるとか、ずれるとかして所定のスペースts
が得られないという問題を生ずる欠点がある。こ
のスペースの所定巾tsが変化することは、第１図
の曲線に重大な影響を与える。即ち、例えば角θf
のとき、所望とする下限のトルクτfを正しく得ら
れないというこの種のトロイダルコイル型回転電
機としては重大な欠点があつた。
においては、各トロイダルコイルの間にはある角
度範囲だけコイルのないスペースをおく必要があ
る。従来は、上記コイル間のスペースtsを得るた
めに、環状鉄心に正確にマーキング等を施し、こ
れを目印に各トロイダルコイルを巻回し、所定の
スペースを設けていた。しかし、このような従来
の方法では各コイルを多層巻きにした場合、巻線
が崩れるとか、ずれるとかして所定のスペースts
が得られないという問題を生ずる欠点がある。こ
のスペースの所定巾tsが変化することは、第１図
の曲線に重大な影響を与える。即ち、例えば角θf
のとき、所望とする下限のトルクτfを正しく得ら
れないというこの種のトロイダルコイル型回転電
機としては重大な欠点があつた。
従つて、本発明の主目的は、上述の如き従来の
欠点を除去したトロイダルコイル型回転電機を提
供するにある。
欠点を除去したトロイダルコイル型回転電機を提
供するにある。
本発明の要旨は、リング状コア上に等間隔に分
割された複数個のトロイダルコイルを有する電機
子と、複数個のトロイダルコイルと同数の磁極を
有する界磁とより成るトロイダルコイル型回転電
機に於て、複数個のトロイダルコイルの隣接する
各間隙に対応し且つ界磁とは反対側のリング状コ
アの面に、リング状コアの中心軸の方向の少なく
とも全長に亘る長さの突条部を夫々形成すると共
に、突条部に対応し且つ界磁に対向するリング状
コアの面に、リング状コアの中心軸の方向の少な
くとも全長に亘る長さで、界磁に向かう方向に突
出した非磁性より成るスペーサを夫々固定したこ
とを特徴とするトロイダルコイル型回転電機にあ
る。
割された複数個のトロイダルコイルを有する電機
子と、複数個のトロイダルコイルと同数の磁極を
有する界磁とより成るトロイダルコイル型回転電
機に於て、複数個のトロイダルコイルの隣接する
各間隙に対応し且つ界磁とは反対側のリング状コ
アの面に、リング状コアの中心軸の方向の少なく
とも全長に亘る長さの突条部を夫々形成すると共
に、突条部に対応し且つ界磁に対向するリング状
コアの面に、リング状コアの中心軸の方向の少な
くとも全長に亘る長さで、界磁に向かう方向に突
出した非磁性より成るスペーサを夫々固定したこ
とを特徴とするトロイダルコイル型回転電機にあ
る。
以下、上述した特徴を有する本発明によるトロ
イダルコイル型回転電機の一例を、第２及び第３
図を参照して説明しよう。
イダルコイル型回転電機の一例を、第２及び第３
図を参照して説明しよう。
第２図は本発明によるトロイダルコイル型回転
電機の一例の分解斜視図であり、第３図はその組
立た状態に於ける回転軸Ｏに垂直な面に沿つた断
面図である。図に於て、１はトロイダルコイル型
回転電機の界磁を全体として示し、２はその電機
子を全体として示す。尚、第２及び第３図に示す
本発明の例は、４極の場合であり、界磁１が電機
子２の内側に配置される場合である。従つて、こ
の場合界磁１は４極の突型界磁である。
電機の一例の分解斜視図であり、第３図はその組
立た状態に於ける回転軸Ｏに垂直な面に沿つた断
面図である。図に於て、１はトロイダルコイル型
回転電機の界磁を全体として示し、２はその電機
子を全体として示す。尚、第２及び第３図に示す
本発明の例は、４極の場合であり、界磁１が電機
子２の内側に配置される場合である。従つて、こ
の場合界磁１は４極の突型界磁である。
扨て、同図に示す如く、界磁１は磁性材より成
るリング状のヨーク１１と、等角間隔（この場合
90゜）で、隣接するもの同志間に所定の空隙をあ
けて、リング状のヨーク１１の外周面に固定され
た４個のマグネツト１２，１３，１４及び１５と
より成る。周知の如く、各マグネツトは略々同形
でその厚さ方向、即ちリング状のヨーク１１の直
径方向に沿つて着磁されている。例えば、マグネ
ツト１２の表面がＳ極にその内面（ヨーク１１に
固定されている面）がＮ極に着磁されている場合
は、ヨーク１１に対して反対側のマグネツト１４
は同一極性に着磁されているが、両者間のマグネ
ツト１３及び１５は、夫々逆極性に着磁されてい
る。換言すれば、各マグネツト１２乃至１５は順
次逆極性に着磁されている。
るリング状のヨーク１１と、等角間隔（この場合
90゜）で、隣接するもの同志間に所定の空隙をあ
けて、リング状のヨーク１１の外周面に固定され
た４個のマグネツト１２，１３，１４及び１５と
より成る。周知の如く、各マグネツトは略々同形
でその厚さ方向、即ちリング状のヨーク１１の直
径方向に沿つて着磁されている。例えば、マグネ
ツト１２の表面がＳ極にその内面（ヨーク１１に
固定されている面）がＮ極に着磁されている場合
は、ヨーク１１に対して反対側のマグネツト１４
は同一極性に着磁されているが、両者間のマグネ
ツト１３及び１５は、夫々逆極性に着磁されてい
る。換言すれば、各マグネツト１２乃至１５は順
次逆極性に着磁されている。
一方、電機子２は磁性材、例えば鉄より成るリ
ング状コア２１と、このコア２１に巻装された４
個のトロイダルコイル２２，２３，２４及び２５
と、隣接するトロイダルコイル２２乃至２５間に
位置する如く、夫々リング状コア２１の外周面に
形成された突条部３０，３１，３２及び３３と、
これら突条部３０，３１，３２及び３３に夫々対
応する如く、夫々リング状コア２１の内周面に固
定された非磁性材より成り所定巾tsのスペーサ２
６，２７，２８及び２９とより成る。各トロイダ
ルコイル２２………２５のリング状コア２１の円
周方向の長さは等しく、それ等の巻回方向は順次
逆となつている。
ング状コア２１と、このコア２１に巻装された４
個のトロイダルコイル２２，２３，２４及び２５
と、隣接するトロイダルコイル２２乃至２５間に
位置する如く、夫々リング状コア２１の外周面に
形成された突条部３０，３１，３２及び３３と、
これら突条部３０，３１，３２及び３３に夫々対
応する如く、夫々リング状コア２１の内周面に固
定された非磁性材より成り所定巾tsのスペーサ２
６，２７，２８及び２９とより成る。各トロイダ
ルコイル２２………２５のリング状コア２１の円
周方向の長さは等しく、それ等の巻回方向は順次
逆となつている。
扨て、本発明の主たる要素である突条部３０〜
３３及びスペーサ２６〜２９に就き説明する。図
示の如く、各突条部３０，３１，３２及び３３
は、略同一形状で、リング状コア２１の外周面の
中心軸Ｏの方向の少なくとも全長に亘る長さで、
リング状コア２１の外周面より界磁１とは反対に
向かう方向、即ち、中心軸Ｏとは反対に向かう方
向に突出している長さは、リング状コア２１に巻
回されるトロイダルコイルの導線の径、コイルの
層数等を考慮して適切に選択される。
３３及びスペーサ２６〜２９に就き説明する。図
示の如く、各突条部３０，３１，３２及び３３
は、略同一形状で、リング状コア２１の外周面の
中心軸Ｏの方向の少なくとも全長に亘る長さで、
リング状コア２１の外周面より界磁１とは反対に
向かう方向、即ち、中心軸Ｏとは反対に向かう方
向に突出している長さは、リング状コア２１に巻
回されるトロイダルコイルの導線の径、コイルの
層数等を考慮して適切に選択される。
又、図示の如く、各スペーサ２６………２９は
略略同一形状で、リング状コア２１の内周面の中
心軸Ｏの方向の少くとも全長に亘る長さで、内周
面の円方向の巾は所定の巾tsで、リング状コア２
１の内周面より界磁１に向かう方向、即ち、中心
軸Ｏに向かう方向に突出している長さｌは、リン
グ状コア２１に巻回されるトロイダルコイルの導
線の径、コイルの層数等を考慮して適切に選択さ
れる。従つて、各トロイダルコイル２２………２
５をリング状コア２１に各突条部３０，３１，３
２及び３３並びに各スペーサ２６………２９が従
来のマーキング（各コイルの位置決め）の役目を
果す外に、巻装された各コイルが崩れたり、ずれ
たりするのを確実に阻止し得るものであるから、
各コイルを均一に巻装し得ると共に、それ等の長
さも所定になし得る。更に、コイル間の間隔、即
ちスペーサを所定巾tsに確実に保持し得るもので
ある。
略略同一形状で、リング状コア２１の内周面の中
心軸Ｏの方向の少くとも全長に亘る長さで、内周
面の円方向の巾は所定の巾tsで、リング状コア２
１の内周面より界磁１に向かう方向、即ち、中心
軸Ｏに向かう方向に突出している長さｌは、リン
グ状コア２１に巻回されるトロイダルコイルの導
線の径、コイルの層数等を考慮して適切に選択さ
れる。従つて、各トロイダルコイル２２………２
５をリング状コア２１に各突条部３０，３１，３
２及び３３並びに各スペーサ２６………２９が従
来のマーキング（各コイルの位置決め）の役目を
果す外に、巻装された各コイルが崩れたり、ずれ
たりするのを確実に阻止し得るものであるから、
各コイルを均一に巻装し得ると共に、それ等の長
さも所定になし得る。更に、コイル間の間隔、即
ちスペーサを所定巾tsに確実に保持し得るもので
ある。
従つて、トロイダルコイル型回転電機の下限ト
ルクを意図した値に確実になし得、これを量産し
た場合も、特性のバラツキを極小に抑えることが
できる。
ルクを意図した値に確実になし得、これを量産し
た場合も、特性のバラツキを極小に抑えることが
できる。
上述は、４極のトロイダルコイル型回転電機を
説明したが、本発明はこの例に限らず、２極或は
６極以上の偶数極のトロイダルコイル型回転電機
に適用できることは勿論、界磁としては上述の突
極型に限らず、例えば円筒型等でもよい。
説明したが、本発明はこの例に限らず、２極或は
６極以上の偶数極のトロイダルコイル型回転電機
に適用できることは勿論、界磁としては上述の突
極型に限らず、例えば円筒型等でもよい。
又、本発明は界磁が電機子の外側に配される型
のものに適用しても、同一の効果が得られるもの
である。
のものに適用しても、同一の効果が得られるもの
である。
その他、本発明の要旨を逸脱せずに多くの変
化、変更がなし得ることは当該業者に明らかであ
ろう。
化、変更がなし得ることは当該業者に明らかであ
ろう。
第１図はトロイダルコイル型回転電機のトルク
分布図、第２図は本発明のトロイダルコイル型回
転電機の一例の分解斜視図、第３図はその組立状
態を示す断面図である。 図に於て、１は界磁、２は電機子、１１はヨー
ク、１２………１５はマグネツト、２１はリング
状コア、２２………２５はトロイダルコイル、２
６………２９はスペーサを夫々示す。
分布図、第２図は本発明のトロイダルコイル型回
転電機の一例の分解斜視図、第３図はその組立状
態を示す断面図である。 図に於て、１は界磁、２は電機子、１１はヨー
ク、１２………１５はマグネツト、２１はリング
状コア、２２………２５はトロイダルコイル、２
６………２９はスペーサを夫々示す。
Claims (1)
- １ リング状コア上に等間隔に分割された複数個
のトロイダルコイルを有する電機子と、上記複数
個のトロイダルコイルと同数の磁極を有する界磁
とより成るトロイダルコイル型回転電機に於て、
上記複数個のトロイダルコイルの隣接する各間隙
に対応し且つ上記界磁とは反対側の上記リング状
コアの面に、該リング状コアの中心軸の方向の少
なくとも全長に亘る長さの突条部を夫々形成する
と共に、該突条部に対応し且つ上記界磁に対向す
る上記リング状コアの面に、該リング状コアの中
心軸の方向の少なくとも全長に亘る長さで、上記
界磁に向かう方向に突出した非磁性より成るスペ
ーサを夫々固定したことを特徴とするトロイダル
コイル型回転電機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16630883A JPS6059954A (ja) | 1983-09-09 | 1983-09-09 | トロイダルコイル型回転電機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16630883A JPS6059954A (ja) | 1983-09-09 | 1983-09-09 | トロイダルコイル型回転電機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6059954A JPS6059954A (ja) | 1985-04-06 |
| JPH0150182B2 true JPH0150182B2 (ja) | 1989-10-27 |
Family
ID=15828929
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16630883A Granted JPS6059954A (ja) | 1983-09-09 | 1983-09-09 | トロイダルコイル型回転電機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6059954A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3532101A1 (de) * | 1985-09-09 | 1987-03-19 | Huebner Elektromasch Ag | Buerstenlose induktionsmaschine |
| WO1995003646A1 (en) * | 1993-07-19 | 1995-02-02 | Paul Evan Lillington | Electromagnetic machine with permanent magnet rotor |
| JP3579272B2 (ja) * | 1998-12-10 | 2004-10-20 | ミネベア株式会社 | トロイダルコア型アクチュエータ |
| JP3445173B2 (ja) * | 1998-12-11 | 2003-09-08 | ミネベア株式会社 | バルブ付きアクチュエータ装置 |
| JP2016226104A (ja) * | 2015-05-28 | 2016-12-28 | 株式会社インターナショナル電子 | 発電機 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51118007U (ja) * | 1975-03-19 | 1976-09-25 |
-
1983
- 1983-09-09 JP JP16630883A patent/JPS6059954A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6059954A (ja) | 1985-04-06 |
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