JPH0315248A - 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、いわゆる平面対向型回転電機に関する。

（従来の技術） コア突極付電機子を有する型の回転電機として従来よく
用いられるのは周面対向型の回転電機であるが、薄型化
の要求には平面対向型回転電機が適合する。第９図、第
１０図は従来知られているコア付平面対向型回転電機の
例を示す。第９図、第１０図において、符号２１で示す
軸受ホルダの外周側には電機子コア２６の中心孔が嵌合
され固定されている。電機子コア２６は適宜数の突極２
７を有する．各突極２７の基部は巻線部２８となってい
て、各巻線部２８には巻線２９が巻回されている。各巻
ｇ２９は適宜の相数に分けて巻かれている。上記軸受ホ
ルダｌの内周側には一対の軸受を介して軸３が回転自在
に支持されている。軸３の一端部にはヨーク２４の中心
部が固着され、ヨーク２４の天井面には界磁マグネット
２５が固着されている。マグネット２５は円環状に形成
されると共に、周方向に適宜の偶数の磁極が着磁されて
いる。マグネット２５と電機子コア２６が上記のように
支持されかつ固定されることによって、電機子コア２６
の上記突極２７とマグネット２５とが適宜の空隙をおい
て軸２３の方向に配置され、軸２３の方向に対し垂直な
上記突極２７の平面とマグネット２５の平面とが対向し
ている．各突極２７の軸中心に対する開角度は半径方向
全体にわたって一定である。

電機子コア２６に対するマグネット２５の相対的な回転
位置をホール素子等の磁気感応素子で検知し、この検知
信号に応じて各相の巻線２９を通電制御することにより
マグネット２５を電機子コア２６に対して回転させるこ
とができる．（発明が解決しようとする課題） 上記従来のコア付平面対向型の回転電機では、第１０図
に示すようにマグネット２５の着磁而と対向する電機子
コア突極２７の面積が大きく，軸３方向の磁気吸引力と
コギングトルクが共に大きい．また、各突極２７毎の有
効磁束（一つの巻線２９と鎖交する磁束）以外の磁束が
多いという問題がある。

本発明は、かかる従来技術の問題点を解消するためにな
されたもので、各突極毎の有効磁束を減らすことなく、
コギングトルクを小さ＜シ，また軸方向の磁気吸引力を
小さく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。

（課題を解決するための手段） 本発明は、略円環状のマグネットに空隙を介し対向する
突極を有する電機子コアを備えた回転電機において、上
記突極の上記マグネットとの対向面に、軸中心に対する
開角度が異なる少なくとも二つの開角部を形成し、電気
角で上記突極の最大開角部の開角度を２４０゜以下とし
、最小開角部の開角度を１２０゜以上としたことを特徴
とする。

（作用） 突極に開角度が異なる少なくとも二つの開角部を形成す
ることによってコギングトルクの発生位置が分散される
と共に互いに逆向きのコギングトルクが発生し、総合的
なコギングトルクが低減される。突極の最大開角部と最
小開角部の開角度を変えることによってマグネットに対
する突極の対向面積を変えることができ、総合的なコギ
ングトルク及び突極とマグネット相互間の軸方向の磁気
吸引力を適宜選定することができる。

（実施例） 以下，図面を参照しながら本発明にかかる回転電機の実
施例について説明する． 第１図は本発明にかかる回転電機の実施例を示すもので
あるが、電機子コアの突極と界磁マグネットとが軸方向
に配置されかつ軸に垂直な平面同志が適宜の空隙を介し
て対向配置されるというコア付平面対向型の基本形は従
来例と変わりないので、ここでは本発明特有の構或部分
である電機子コアの突極部分を重点的に示してある。第
１図において、電機子コア６は適宜数の突極７を放射状
に有しており、各突極７間には巻線のためのスロットが
形成されている。各突極７の基部は幅が狭くなって巻線
部８となっており，この巻線部８に巻線が巻回される。

電機子コア６の中心位置には軸が紙面に垂直方向に挿通
されるが、軸の図示は省略されている．上記突極７の上
記軸に垂直な平面は、略円環状の界磁マグネット５の上
記軸に垂直な平面と適宜の空隙を介して対向している。

マグネット５は周方向に適宜数の磁極が着磁によって形
成されている．図示の例ではマグネット５は８極に構或
され、電機子コア６の突極７は６極に構威されている。

さて、一ヒ記実施例において特有の構成部分は、各突極
７のマグネッ１−５との対向面に、軸中心に対する開角
度が異なる少なくとも二つの開角部が形成されているこ
とである。これをより具体的に説１μｊすると、突極７
の軸方向から見たときの形状が台形状に形成されること
により，突極７の外周縁部７ａの軸中心に対する開角度
と、突極７の内周縁部７ｂのマグネット５の内周が横切
る部分の開角度とが異なり、しかも、外周縁部７ａから
内周縁部７ｂに至るまでの範囲で開角が連続的かつ直線
的に異なっていることである。突極７の外周縁部７ａの
開角度は電気角で１２０゜、突極７の内周縁部７ｂのマ
グネット５の内周が横切る部分の開角度は電気角で２１
６゜に選定されている。

上記実施例のように、電機子コア６の各突極７のマグネ
ット５との対向面に、軸中心に対する開角度が互いに異
なる開角部を形成することによって、各突極７毎の有効
磁束を減少させることなくコギングトルクを小さくする
ことができ、また、突極７とマグネット５相互間の軸方
向の磁気吸引力を小さくすることができる。以下，その
理由を第２図ないし第４図に示した従来例と比較しなが
ら説明する。

第２図ないし第４図に示す例は，従来の回転電機の代表
例として第１図の実施例と同様にマグネット５の磁極数
を８極、電機子コア突極の極数を６極としてある。第２
図の例では電機子コア６１の各突極７１の開角度が１２
０゜、第３図の例では電機子コア６２の各突極７２の開
角度が１８０゜第４図の例では電機子コア６３の各突極
７３の開角度が２１６６となっている。何れも電気角で
ある．第１図ないし第４図で符号５１はマグネット５の
内周を示しており、何れの例でもマグネット５の内周面
５ｌから外れる突極の部分は開角度計測の対象外として
いる． 第１図ないし第４図に示す各例に共通なことは、マグネ
ット５と対向する突極の全面積のうち、巻線に鎖交する
磁束が入る側の面積と、巻線に鎖交する磁束が出る側の
面積とが等しいこと、即ち、マグネット５のＮ極との対
向面積とＳ極との対向面積とが等しいことである。第１
図ないし第４図に示す各突極面のうち無地で表した部分
は、上記巻線に鎖交する磁束が出入りする部分を示゛す
。

第１図ないし第４図において、各突極面のうち縦方向及
び横方向の平行斜線を付した部分は、巻線と鎖交する磁
束とは無関係な磁束が出入りする部分である。この部分
の面積は、第２図の例が最も少なく、第１図の例、第３
図の例、第４図の例の順に増加している． また、第１図ないし第４図において、各突極面のうち網
目を付した部分は、巻線に鎖交する磁束の出入りとは無
関係Ａ部分であって、磁束の入口と出口とのバランスの
とれていない部分を示す。

この部分の面積は、第３図の例，第１図の例、第４図の
例の順に減少し、第２図の例ではゼロとなっている． 第工図ないし第４＠からわかることは、電機子コアの突
極の開角を０としたとき、θの範囲が、１２０゜≦θ≦
２４０°であれば、巻線に人出する磁束を得る突極のマ
グネットとの対向面積が人出側共に開角で１２０゜分で
あって増減がなく、よって、各巻線に人出する磁束の量
、即ち各突極当たりの有効磁束量も増減のない一定量の
磁束となるということである。

上記有効磁束を得る突極部分はコギングトルクを発生す
る部分である。これに対し第１図ないし第４図で縦方向
の平行線を付した部分と横方向の平行線を付した部分と
網目を付した部分は、上記コギングトルクを打ち消す方
向のコギングトルクを発生する部分であり，よって、上
記縦又は横の平行線を付した部分及び網目を付した部分
の面積を適宜の面積に選定することにより、総合的なコ
ギングトルクを減少させることができる。

第１図の実施例は、上に述べたような考え方に基づき、
有効磁束の減少がなく、しかもコギングトルクを減少さ
せるという目的を最小の突極面積で効果的に達成するた
めに、突極７の平面形状を台形状にして外周側の開角と
内周側の開角とを異ならせると共に、この間の開角を連
続的かつ直線的に変化させたものである。第ｌ図の実施
例によれば，巻線に鎖交する磁束を得る突極のマグネッ
トとの対向面積が磁束の入口側，出口側共に開角で１２
０゜に確保されていて有効磁束の減少がなく、また、有
効磁束によるコギングトルクの発生部分とこのコギング
トルクを打ち消すコギングトルクを発生する部分との面
積がよくバランスしていて、総合的なコギングトルクが
減少する。

以上のことから、電機子突極のマグネッ１〜との対向面
に、軸中心に対する開角度が異なる少なくとも二つの開
角部を形成し、上記突極の最大開角部の開角度を電気角
で２４０゜以下とし、最小開角部の開角度を電気角で１
２０゜以上とすれば，有効磁束を減少させることなくコ
ギングトルクを減少させることができる。

次に、電機子コアとマグネットとの軸方向の吸引力は、
マグネット着磁面と対向する電機子コアの突極の面積が
影響し，その突極面積の大小が吸引力の大小となる。有
効磁束を一定に確保した上での吸引力の比較は、 開角１２０゜のときの吸引力く開角２４０゜のときの吸
引力となる。

回転電機の用途によってはコギングトルクを無視してよ
い用途があり，そのような用途には上に述べた最大関角
部の開角度を２４０゜以下とし、最小開角部の開角度を
１２０゜以上とするという条件内で、突極のマグネット
との対向面積を適宜選定することにより適宜の磁気吸引
力を選定することができる． また、コギングトルクを無視することができない用途で
は、有効磁束によるコギングトルクの発生部分と、これ
を打ち消すコギングトルクを発生する部分とが程好くバ
ランスして総合的なコギングトルクが減少するような突
極の形状を，上記の条件内で選定する。

なお、有効磁束が減少しても差し支えない場合は、突極
の開角を１２０゜以下又は２４０１以上にすることは可
能である．しかし，そうすると、突極の開角θを１２０
゜≦θ≦２４０゜　とした場合より突極の形状が大きく
なり，好ましくない。

電機子コア突極の形状は、特許請求の範囲に記載された
技術的範囲内であれば自由に設計変更できる。第５図は
その一例であって、電機子コア突極７４を台形状にし、
その外周縁部？４ａを最小開角部としてこれを１２０゜
とし，上記突極７４の内周側７４ｂを最大開角部として
これを２４０゜とし、この間を直線的に変化させたもの
である。

第６図の例は，電機子コア突極７５を逆台形状にし、そ
の外周縁部７５ａを最大開角部としてこれを１８０’と
し、上記突極７５の内周側７５ｂを最小開角部としてこ
れを１２０゜とし、この間を直線的に変化させたもので
ある。

第７図の例は、電機子コア突極７６の平面形状が、開角
の異なる二つの台形を重ねて半径方向の中間部に段部を
形成した形になっていて、外周側７６ａを小さな開角部
としてこれを１２０゜　とし、内周側７６ｂを大きな開
角部としてこれをｌ８０゛とし，開角を２段階に変化さ
せたものである。なお、開角をさらに数段階にわたって
変化させてもよい。

第８図の例は、電機子突極７７の周方向の両側縁部を円
弧状に形成するとともに、その外周縁部７７ａを最小開
角部としてこれを１２０゜とし、上記突極７７の内周側
７７ｂを最小開角部としてこれを１８０’　とし、この
間を連続的に変化させたものである。

第５図ないし第８図に示したような各種変形実施例の場
合も，所期の効果を奏する。

（発明の効果） 本発明によれば、電機子コア突極のマグネッ１一との対
向面に，軸中心に対する開角度が異なる少なくとも二つ
の開角部を形成し，電気角で上記突極の最大開角部の開
角度を２４０゜以下、最小開角部の間角度を１２０゜以
上としたため、巻線に鎖交する有効磁束の量が確保され
、また、突極の開角を上記の範囲で適宜選定することに
より，有効磁束を減少させることなくコギングトルクを
減少させることができる。さらに、コギングトルクを無
視することができる用途であれば、突極の開角を上記の
範囲で適宜選定することにより，突極のマグネットとの
対向面積を適宜選定して、電機子コアとマグネットとの
軸方向の磁気吸引力を適宜選定することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる回転電機の実施例の要部を示す
平面図、第２図は従来の回転電機の一例の要部を示す平
面図、第３図は従来の回転電機の別の例の要部を示す平
面図、第４図は従来の回転電機のさらに別の例の要部を
示す平面図，第５図は本発明に適用可能な電機子コア突
極の変形例を示す平面図、第６図は同じく電機子コア突
極の別の変形例を示す平面図，第７図は同じく電機子コ
ア突極のさらに別の変形例を示す平面図，第８図は同じ
く電機子コア突極のさらに別の変形例を示す平面図、第
９図は従来の回転電機の例を示す正面断面図、第１０図
は同上従来例中の電機子コア突極部の平面図である． ５・・・マグネット、　４，７４，７５，７６．７７・
・・突極、　　７ｂ，７４ｂ，７５ａ，７６ｂ，７７ｂ
−・−最大開角部、　７ａ，７４ａ，７５ｂ，７６ａ， ’Ｉ’７ａ・・・最小開角部． 第５図 ＄６図 第９図 第 ○図 −１−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 軸と、略円環状のマグネットと、このマグネットに空隙
   を介し対向する突極を有する電機子コアとを備えた回転
   電機において、上記突極の上記マグネットとの対向面に
   、軸中心に対する開角度が異なる少なくとも二つの開角
   部を形成し、電気角で上記突極の最大開角部の開角度を
   ２４０゜以下とし、最小開角部の開角度を１２０゜以上
   としたことを特徴とする回転電機。