JPH02164247A - 多極リラクタンスモータ - 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】 ＾　産業上の利用分計 本発明は多極リラクタンスモータに関し、小型でしかも
大トルクが得られ、ろように大容量化を企図したもので
ある。

Ｂ　発明の概要 本発明は、ｆ４８ｉ子となる固定子により、回転子にリ
ラクタンストルクを発生させるようにしたものである。

しかも固定子は、回転磁界を生じさせるために歯のつい
たリング状の鉄心と■結線のリング状コイルとを一定条
件で配列して構成され、回転子はリング状の非磁性体の
外周面に、磁性板を積層してなる磁極を配して構成して
いる。

Ｃ従来の技術とその課題 リラクタンストルクを利用するリラクタンスモーフとし
ては、従来、第３図ないし第５図に示す固定子を有し、
これらの図に示すように、ヨーク１．鉄心２．コイル３
．スロット４があり、コイル３は亀甲型に形成されてそ
の直線部がスロット４内に嵌め込まれろ構造となってい
る。そして、このコイル３はＹ結線されて三相電源に接
続され回転磁界を生ずるものである。

一方、リラクタンスモータの回転子は、強磁性体で形成
された塊状であって、磁気凹凸性を有する構造が一般的
である。

ところが、この種モータは、今まで、小容量のものしか
作られていないのが現状である。

これは、大トルクを発生させるべく極数を多くすると励
磁電流が増大して力率・効率とも低下すること、極数増
大に伴いスロットも多数となって機械の体格が極めて大
形になること、コイルエンド部の増大に伴い更に体格が
大形化し銅損も大きくなること等に基因する。

このため、本発明者は全く新規なリラクタンスモータと
して次のような固定子（電機子）を提案した。ここで、
この新たな固定子を原理から説明する。

第６図は簡単のためＮＳ極を有する永久磁石からなろ２
橿の回転子５と固定子６とを示し、第７図は第６図■−
■断面であって第８図に示すリング状のコイル７ａ、７
ｂを固定子の周方向に配置した例を示している。第７図
において、２個のコイル７ａ、７ｂにより固定子６の歯
を通る磁束をφ１φ２φつと仮定する。

一方、コイル７ａ、７ｂはＵ相からＶ相へ右巻きに巻回
し、更にＷ相からＶ相へも右巻きに巻回して、三相交流
を通電する。このようにするとコイル７ａ、７ｂによっ
て第９図に示す鎖交磁束φ、φ。を生ずる。すなわち、
第１０図に示すベクトル図にて電圧Ｖ、がＵからＶへ向
うベクトルで、電圧Ｖ、がＷからＶに向うベクトルとな
る。そして、 ｖ＝ｖｏ癲ωｔとすれば、 ｖ　−−ｖ　ｏ席（ωｔ　　３π）となる。

コイル７ａに鎖交する磁束φ、とコイル７ｂに鎖交する
磁束φ。は、φ、＝　ｆ　ｖａｄｔ、φｂ　−ｆ　ｖｂ
　ｄ　ｔとなる。

したがって、 φ、＝　ｆ　ｖａｄｔ＝　ｆ　ｖｏｍｃｃ＋ｔｄｔ＝’
　ＣＩＧ　（（Ｌｌ　ｔ−π１ω 第７図、第９図にてφ１＝φ、、φ、＝−φゎの関係に
あるから、φ２は次式となる。

しｔ二がって、 φ１＝５０（ａｃｔ−□） ω こうして、磁束φ１φ２φ、ば互に１πずつずれた磁束
となる。

以上の結果、第１１図に示す三相交流を■結線コイル７
ａ、’Ｉｂに通電することにより、第１２図に示すよう
に固定子には電気角で１２０°ずっずれた各相の磁束が
生じ、図示の如く、ｕ、ｖ、ｗ相にて模擬的に矩形に示
す磁極を生ずることになる。

しかも、この磁極は、第１２図ｔａ＋　（ｂｌ　（ｃｌ
に示すように時間と共に順に変化することになる。

すなわち、第１１図に示すように時刻ｔにて第１２図（
ａｌ、時刻ｔ２＋ｃｒ第１２図（ｂｌ、時刻ｔ３にて第
１２図（ｃｌに示す磁極分布状態となる。

この第１２図（ａｌ　（ｂｌ　（ｃ）において、記号「
Ｎ」ｒｓＪは最大磁界、ｒｎｎＪｒｓｓＪは中磁界（最
大磁界Ｑ、８６６）　、ｒｎＪ　　ｒｓＪは弱磁界（Ｒ
大磁界の０．５）をそれぞれ示しており、時＃ｔ、　ｔ
２ｔ３の変化により第１２図（ａｌ　（ｂｌ　ｆｃ）　
（７）パターンに磁極が変化する。そしてこのパターン
は、第１２図（ａｌを例にとると、第１２図（ａｌにお
いて、ｘｙ座漂を採り、例えばｙ軸上のｙ１点でＸ方向
の磁界を積分してこの積分値をｙ、点の磁界の強さとす
る。１２点でも同様となる。すなわち任意のｙ、、点の
磁界の強さを求めそれをｙ軸上に展開すると完全ではな
し）が正磁波分布となった。

以上の結果、固定子６の周方向に正弦波に分布した磁極
が生じ、その磁極位置が第１２図（ｄｌに示すように時
刻の進行と共に順にずれて回転磁界を生ずることとなツ
ｔこ。

次に励磁コイル（リング状コイル）につき説明する。第
１３図に示すようにコイルＮを巻回したコアを考えろと
き、第１３図（ａｌと第１３図ｆｂｌとのエアギャップ
Ｇが同しで・４のギャップＧに要する磁界の強さが同じ
であるから、各歯に巻回したコイルの起磁力も同じであ
る。してみると、第１３図（ａｌと第１３図（Ｃ１とに
よって歯の数が異なっていても第１３図ｔｃ＋の全体を
励磁することで、起磁力が一定となる。すなわち、１個
のコイルで所望の磁界の強さを得ることができる。

このような原理に基づく固定子の具体的な構造としては
、第１４図および第１５図に示すものとした。つまり、
３個のリング状の鉄心２０と２個のリング状のコイル２
１を有しており、リング状の鉄心２０は第１５図にも示
すように、その内周壁に周方向に沿って複数個の歯２２
が設けられている。一方、リング状の鉄心２０間に介在
されるリング状のコイル２１は２個のリング状のコイル
・２１の引出し綿を■結線に接続している。

リング状の鉄心２０の３個のものは、同一形状の歯２２
の形を有し、それぞれの鉄心２０は第１５図の如く電気
角で１２０°ずつ相互にずれろように配置される。また
、各リング状の鉄心２０相互はその外周にヨーク２３が
橋架されて磁気的に結合される。

しかしながら、上述の如き新規な固定子を提案してもリ
ラクタンスモータの回転子としては、なお、小容量のス
テップモータにみられる単なる塊状の磁気凹凸性を有す
る構造であって、うず電流積が大きく、第６図に示され
る永久磁石を採用したとしても大容量化は無理である。

そこで、本発明は、上述の課題に鑑み小形のわりに大き
なトルクを発生させろ大容量化したリラクタンスモータ
にあって、前述の新規に提案された固定子にみあう新規
な回転子の提供を目的とする。

の磁性板を周方向に積層してなる磁極を、周方向に沿っ
て等配に配置した回転子を得ることを待（敞とする。

Ｅ　　作　　　　　用 軸方向に通る磁束を積層磁性板からなる磁極によりうず
電流等を軽減して好適に集め通すことができる。

Ｄ　課題を解決するための手段 上記目的を達成する本発明は、内周面に周方向に沿って
複数個の歯を等配に形成した３個のリング状の鉄心を、
電気的に１２０°ずつずらして同軸心となるように軸方
向にならべて配置し、上記３個ならんだ鉄心の間にこの
鉄心と同軸心となるようにリング状コイルを２個介在さ
せ、この２個のリング状コイルを■結線に接続して三相
電源に接続する構成の固定子に対して、 非磁性体の外周面に、軸方向に呻びろ多数Ｆ実施例 ここで、第１図及び第２図を参照して本発明の詳細な説
明する。第１図において、２０は固定子の鉄心、２２は
歯である。鉄心２０に囲土れた回転子３０は、リラクタ
ンストルクを発生させるため、非磁性の母材３２の周囲
に複数極の磁極３１が備えられた構成を有する。

このうち、回転子３０の母材３２は、例えばアルミニウ
ム等の非磁性材料にて形成された円柱回転体であって、
その外周には周方向に沿って磁８Ｆ１３１が収まる溝３
３が等配に第２図に示すように形成されている。したが
って、ｓ３３は軸方向に延びる構造となる。

他方、回転子３０に形成される溝３３内には磁極３１が
備丸られる。この磁極３１は回転子の周方向に沿って強
磁性体の板を積層した構造である。

回転子３０の製造に当っては、母材３２の外周に極数分
だけ歯を切りＦＩＩＩ３３を形成する。

この溝３３内に積層した磁極３１を収めて固定する。こ
の場合、磁極３１は非磁性体の母材３２に収められて磁
気的に開路されている。

この後、アルミダイキャストによって磁極３１が固定さ
れる。ここで、歯の側面や磁極３１には湯口用の溝や穴
が設けであるので、アルミニウムを鋳込めば磁極３１は
母材３２に強固に固定される。

なお、磁極３１を周方向に積層した構造としたのは、回
転子内を通過する磁束が軸方向に通過し、しかも電源周
波数に比例して交番することによるからである。

また、回転子３０のｌ材３２はステンレス鋳物とかステ
ンレス板を打ち抜いたものを積層したものでもよい。

Ｇ　発明の詳細 な説明したように本発明によれば、提案された固定子に
みあう新規な回転子を得ることができ、大吉ｌ化したリ
ラクタンスモーフを得ろことができろ。また、この回転
子は簡単な力演で製作することができろ。

【図面の簡単な説明】

Ｍｒ、１図および第２図は本発明の実施例で、第１図は
一部構成図、第２図は分解構成図、第３図は従来の固定
子の展開図、第４図は第３図のＩＶ−ＩＶ断面図、第５
図は第３図の■−■断面図、第６図ないし第１５図は固
定子の説明のためのもので、第６図は２極機の簡略構成
図、第７図は第６図の■−■断面図、第８図はリング状
のコイルの結線状態図、第９図は鎮交磁束の説明図、＠
１０図は三相ベクトル図、第１１図は三相電流波形図、
第１２図１ａ）　＋ｂＪ師）はｍ極パターンの状ａ図、
第１２図１ａ）は正弦波分布の進行状態図、第１３図は
励磁電流の説明図、第１４図は固定子の斜視図、第１５
図は固定子のＮＩｊ１図である。 図 中、 Ｏは鉄心、 ２は歯、 Ｏは回転子、 １は磁極、 ２は母材、 ３は溝である。 第１図 一笑施例構造 第２図 分Ｍ斜視 特許用 株式会社 代　　　　　理

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 円筒状をなして固定設置された固定子と、この固定子の
   内周側に同心状態で位置して回転自在に支持された回転
   子と、を有し、 前記固定子は、内周面に周方向に沿って複数個の歯を等
   配に形成した３個のリング状の鉄心を、電気的に１２０
   °ずつずらして同軸心となるように軸方向にならべて配
   置し、上記３個ならんだ鉄心の間にこの鉄心と同軸心と
   なるようにリング状コイルを２個介在させ、この２個の
   リング状コイルをＶ結線に接続して三相電源に接続する
   構成となっており、 前記回転子は、非磁性体の外周面に、軸方向に伸びる多
   数の磁性板を周方向に積層してなる磁極を、周方向に沿
   い等配に配置した構成となっていることを特徴とする多
   極リラクタンスモータ。