JPH0454853A - Rotary machine - Google Patents
Rotary machineInfo
- Publication number
- JPH0454853A JPH0454853A JP16127590A JP16127590A JPH0454853A JP H0454853 A JPH0454853 A JP H0454853A JP 16127590 A JP16127590 A JP 16127590A JP 16127590 A JP16127590 A JP 16127590A JP H0454853 A JPH0454853 A JP H0454853A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fixed yoke
- armature coil
- rotating body
- fixed
- rotating
- 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.)
- Pending
Links
Landscapes
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野1
本発明は回転機、特にトロイダルコアによる磁気回路を
有する無相の電動機あるいは発電機として使用される回
転機に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application 1] The present invention relates to a rotating machine, and particularly to a rotating machine used as a phaseless motor or generator having a magnetic circuit with a toroidal core.
[従来の技術]
トロイダルコアを用いた、無相の電磁回転機を実現する
ための技術は数多く提案されているが、理論的に錯誤が
あるものが多く、実用された例はない。たとえば、特開
昭53−89911号に記載された技術などがある。[Prior Art] Many technologies have been proposed for realizing a phaseless electromagnetic rotating machine using a toroidal core, but many of them have theoretical errors and no examples have been put into practical use. For example, there is a technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 53-89911.
[発明が解決しようとする課題]
従来より知られている複数相の磁気回路を用いた回転機
には、次のような解決すべき課題がある。[Problems to be Solved by the Invention] Conventionally known rotating machines using multi-phase magnetic circuits have the following problems to be solved.
第1の課題
複数相の発電機は、その直流出力にリップル電圧を含ん
でいるので回転数に比例した直流出力を得ることができ
なく、リップル電圧をコンデンサで平滑化すると時間お
くれが発生して1回転速度の変化に正確に追従した電圧
が得られなく、タコジェネレータとして使用する場合の
欠点となる問題点がある。First problem: Multi-phase generators include ripple voltage in their DC output, so it is not possible to obtain a DC output proportional to the rotation speed, and when the ripple voltage is smoothed with a capacitor, a time lag occurs. There is a problem in that it is not possible to obtain a voltage that accurately follows changes in one rotational speed, which is a disadvantage when used as a tacho generator.
第2の課題
複数相の直流電動機、特にブラシレス直流電動機の場合
には相数が少ないので、トルクリップルと電子ノイズと
機械振動を発生する問題点がある。Second Problem: In the case of a multi-phase DC motor, especially a brushless DC motor, the number of phases is small, so there is a problem of generating torque ripple, electronic noise, and mechanical vibration.
第3の課題
ブラシレスの発電機、直流電動機の場合には、整流装置
が半導体回路となり、高価となり、相切り替え時の電磁
ノイズが発生する問題点がある。Third Problem In the case of brushless generators and DC motors, the rectifier is a semiconductor circuit, which is expensive, and there are problems in that electromagnetic noise is generated during phase switching.
また、機械振動を発生する欠点がある。It also has the disadvantage of generating mechanical vibrations.
第4の課題
直流電動機の場合に、ブラシレスの電動機とした時に、
相数は1〜3相となるので、相切り甘えの時のコイルの
エネルギーの消滅と蓄積に時間を要する。したがって、
高速度とすると、反トルクの発生が増大し、回転速度の
上昇に限界があり、また効率を劣化せしめる問題点があ
る。Fourth issue: In the case of a DC motor, when using a brushless motor,
Since the number of phases is 1 to 3, it takes time for the energy of the coil to disappear and accumulate during phase cutting. therefore,
If the speed is high, the generation of counter torque increases, there is a limit to the increase in rotational speed, and there are problems in that efficiency deteriorates.
第5の課題
電機子コイルのエネルギーの消滅と蓄積による鉄損があ
り、効率が劣化する問題点がある。高速度となると前述
したように大きい問題点となる。Fifth Problem: There is iron loss due to the disappearance and accumulation of energy in the armature coil, which causes a problem of deterioration of efficiency. As mentioned above, high speeds pose a major problem.
[課題を解決するための手段]
以上の課題を解決するため、本発明においては、回転機
において、
ほぼ同一の円筒形で、かつ回転対称軸方向にそれぞれ逆
向きに磁化された第1J5よび第2の回転子と、前記第
1および第2の回転子をそれぞれの磁化方向に離間して
固着する第1および第2の回転子の回転対称軸を貫通す
る非磁性体の回転軸からなる回転体と、
前記第1および第2の回転子の離間距離のほぼ中間部の
前記回転子の外周部、ないし第1および第2の回転子に
より挟持される位置に配置されたドーナツ状の磁性体か
らなる第1の固定ヨークと、この第1の固定ヨークと結
合され、前記回転体の外側を取り囲むように延長された
少なくとも1本以上の第2の固定ヨークと、前記第2の
固定ヨークの端部において、前記回転軸の前記回転体か
らの突出部分を回動自在に支持する軸受は手段からなる
支持手段と、
前記第2の固定ヨークによって分割された第1の固定ヨ
ークの少なくとも1ケ所以上の円弧部に巻回された電機
子コイルとから構成され、前記回転体の回転により、各
電機子コイルに誘起した発電電圧を導出する発電機、も
しくは、各電機子コイルに印加された直流電流により前
記回転体と前記支持手段の間に相対的な1方向性の回転
トルクを発生する直流電動機のいずれかとじて使用され
る構成、
あるいは、上記構成において、回転体のうち一方の回転
子を省略した構成をを採用した。[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, the present invention provides a rotating machine with a first J5 and a first J5, which have substantially the same cylindrical shape and are magnetized in opposite directions in the rotational symmetry axis direction. 2 rotors, and a rotating shaft of a non-magnetic material that passes through the rotational symmetry axis of the first and second rotors, which fix the first and second rotors in a spaced manner in their respective magnetization directions. a donut-shaped magnetic body disposed on the outer periphery of the rotor approximately in the middle of the distance between the first and second rotors, or at a position sandwiched by the first and second rotors; at least one second fixed yoke coupled to the first fixed yoke and extended so as to surround the outside of the rotating body; At the end, a bearing rotatably supports a portion of the rotating shaft protruding from the rotary body, and includes a supporting means comprising means, and at least one portion of the first fixed yoke divided by the second fixed yoke. A generator consisting of an armature coil wound around the above-mentioned circular arc portion, and which derives a generated voltage induced in each armature coil by the rotation of the rotating body, or a direct current applied to each armature coil. A configuration used as a DC motor that generates a relative unidirectional rotational torque between the rotating body and the support means by electric current, or a rotor of one of the rotating bodies in the above configuration. We adopted a configuration that omitted .
[作用]
前述した問題点となる第1〜第5の課題は、周知の1相
、2相、3相の回転機の共通の欠点である。これは相の
概念があるためとも考えられる。[Operation] The first to fifth problems described above are common drawbacks of known one-phase, two-phase, and three-phase rotating machines. This may be due to the concept of phases.
3.2、l、0の概念から推定されることは、相の概念
から脱出して0相すなわち無相の回転機とすることによ
り、上述した問題点が除去されるものである。What can be deduced from the concept of 3.2, l, 0 is that the above-mentioned problems can be eliminated by escaping from the concept of phase and creating a 0-phase, ie, phaseless, rotating machine.
本発明装置は、無相の電動機を構成して、第1〜第5の
課題を解決したものである。The device of the present invention solves the first to fifth problems by configuring a phaseless electric motor.
次にその作用を説明する。Next, its effect will be explained.
上記構成によれば、電機子コイルには常に1方向の通電
が設定値で行なわれているので、相切り替えがなく、電
機子コイルの磁気エネルギーの大きい出入りがない。According to the above configuration, the armature coil is always energized in one direction at a set value, so there is no phase switching and no large magnetic energy enters or exits the armature coil.
したがって、発電機として使用した場合に、回転速度に
正確に比例した応答性のよい電圧出力が得られる作用が
あるので前述の第1の課題が解決される。Therefore, when used as a generator, the first problem described above is solved because a responsive voltage output that is accurately proportional to the rotational speed can be obtained.
電動機として使用した場合には、同じ理由により、トル
クリップルがなく、電機的もしくは機械的振動が除去さ
れるので、第2の課題が解決される。When used as an electric motor, the second problem is solved for the same reason, since there is no torque ripple and electrical or mechanical vibrations are eliminated.
相切り替えをする整流装置が不要なので、その為のホー
ル素子を含む半導体制御回路が不要となり、直流電源よ
り電機子コイルに通電するのみで回転子の駆動力を得る
ことができる。Since there is no need for a rectifier for phase switching, there is no need for a semiconductor control circuit including a Hall element for that purpose, and the driving force for the rotor can be obtained simply by energizing the armature coil from a DC power supply.
上述した事情は発電機の場合も同様である。The above-mentioned situation is the same in the case of a generator.
したがって、前述の第3の課題が解決される。Therefore, the third problem mentioned above is solved.
電機子コイルに蓄積された磁気エネルギーの増減がない
ので一級の電動機の場合のように通電を絶った時の磁気
エネルギーの放出による反トルクの発生がない。したが
って、高速度(毎分lO万回転以上)の電動機を得るこ
とができるので、第4の課題が解決される作用が含ある
。Since there is no increase or decrease in the magnetic energy stored in the armature coil, there is no generation of counter torque due to the release of magnetic energy when the current is cut off, unlike in the case of first-class motors. Therefore, it is possible to obtain a high-speed electric motor (more than 10,000 revolutions per minute), which has the effect of solving the fourth problem.
電機子コイルに磁芯はあるが、これを通る磁束量に変化
がないので、鉄損がなく、効率の良好な電動機を得るこ
とができる。Although the armature coil has a magnetic core, there is no change in the amount of magnetic flux passing through it, so there is no iron loss and a highly efficient electric motor can be obtained.
したがって、第5の課題を解決する作用がある。Therefore, there is an effect of solving the fifth problem.
[実施例]
以下、図面に示す実施例について本発明装置の詳細を説
明する。なお、各実施例において、図中の同一記号は同
一部材を示しており、これら部材についての重複した説
明は省略するものとする。[Example] Hereinafter, details of the apparatus of the present invention will be explained with reference to an example shown in the drawings. Note that, in each embodiment, the same symbols in the drawings indicate the same members, and a redundant explanation of these members will be omitted.
第1実施例
第1図(a)、(b)、および(c)は、本発明の第1
の実施例の電磁回転機の説明図である。First Embodiment FIGS. 1(a), (b), and (c) show the first embodiment of the present invention.
It is an explanatory view of an electromagnetic rotating machine of an example.
第1図(b)は第1図(a)においてA−A ’面で切
断したときの断面図を示す。FIG. 1(b) shows a cross-sectional view taken along the plane AA' in FIG. 1(a).
第1図(a)、(b)において、回転体lは、回転対称
軸に位置する回転軸2に固着され、第1の固定ヨークを
保持する第2の固定ヨーク4a、4bに対してベアリン
グ3a、3bを介して回動自在に支持される。In FIGS. 1(a) and 1(b), a rotating body l is fixed to a rotating shaft 2 located on an axis of rotational symmetry, and bearings are attached to second fixed yokes 4a and 4b that hold a first fixed yoke. It is rotatably supported via 3a and 3b.
第2の固定ヨーク4a、4bは、回転軸2の支持部を中
心に放射状にアームが回転子1を囲むようにのび、リン
グ状の第1の固定ヨーク5にその両側から結合している
。The arms of the second fixed yokes 4a and 4b extend radially around the support portion of the rotating shaft 2 so as to surround the rotor 1, and are coupled to the ring-shaped first fixed yoke 5 from both sides thereof.
第2の固定ヨーク4a、4bのアームによって分割され
た第1の固定ヨークの円弧の部分に、電機子コイル6a
、6b、6c、6dが巻回される。電機子コイル6a、
6b、6c、6dは、第1の固定ヨーク5の回りに同じ
方向に巻かれ、6aと6b、6bと6c、6cと6dが
それぞれ直列に接続され、電機子コイル6aと6dの端
子6ai、6doは不図示の電流駆動回路に接続されて
いる。An armature coil 6a is attached to the arc portion of the first fixed yoke divided by the arms of the second fixed yokes 4a and 4b.
, 6b, 6c, and 6d are wound. armature coil 6a,
6b, 6c, and 6d are wound around the first fixed yoke 5 in the same direction, and 6a and 6b, 6b and 6c, and 6c and 6d are connected in series, respectively, and terminals 6ai of armature coils 6a and 6d, 6do is connected to a current drive circuit (not shown).
次に回転体lの構成を説明する。回転軸2の両端に円板
状の上蓋101aと下蓋101bが固着され、その相対
する面には円筒状のマグネット102a、102bが固
着されている。Next, the configuration of the rotating body l will be explained. A disk-shaped upper cover 101a and a lower cover 101b are fixed to both ends of the rotating shaft 2, and cylindrical magnets 102a and 102b are fixed to the opposing surfaces thereof.
上蓋101aと下!101bはたとえば軟鉄のような磁
性体で構成される。Top lid 101a and bottom! 101b is made of a magnetic material such as soft iron.
第1図(b)に示すように、マグネット102a、10
2bは互いに反対方向に着磁されている。第1図(b)
においてはN極が向き合っている。As shown in FIG. 1(b), magnets 102a, 10
2b are magnetized in opposite directions. Figure 1(b)
The north poles are facing each other.
マグネットl02a、102bの外周には外筺7がマグ
ネットを囲むように固着され、円筒形の回転体1を構成
している。外筺7はたとえばアルミニウムのような非磁
性体で構成される。An outer casing 7 is fixed to the outer periphery of the magnets l02a and 102b so as to surround the magnets, forming a cylindrical rotating body 1. The outer casing 7 is made of a non-magnetic material such as aluminum.
次に、以上の構成における磁路を説明する。分りやすい
ように磁力線は矢印で示し、第1図(b)において、磁
性体は斜線で示しである。Next, the magnetic path in the above configuration will be explained. For ease of understanding, lines of magnetic force are indicated by arrows, and magnetic bodies are indicated by diagonal lines in FIG. 1(b).
図示するように、マグネット102aと102bの磁化
方向は相対しているので、回転体lのの上下端から中心
に向かって磁力線が延び、中央でぶつかり外周方向へ向
きを変え第1の固定ヨーク5へ達している。この時、電
機子コイル6a〜6dの1辺を横切る。As shown in the figure, since the magnetization directions of the magnets 102a and 102b are opposite to each other, lines of magnetic force extend from the upper and lower ends of the rotating body l toward the center, collide at the center, and change direction toward the outer circumference of the first fixed yoke 5. has reached. At this time, one side of the armature coils 6a to 6d is crossed.
磁力線は更に第1の固定ヨーク5の中を円周方向に走り
第2の固定ヨークに達する。この様子を第1図(a)に
矢印で示す、その後磁力線は第2の固定ヨーク4a、4
bの中をそれぞれ走り上蓋101aと101bを通りそ
のループを形成している。The magnetic field lines further run circumferentially in the first fixed yoke 5 and reach the second fixed yoke. This situation is shown by arrows in FIG.
b, and form a loop passing through the upper lids 101a and 101b.
以上説明した磁路は、回転体lと第1gよび第2の固定
ヨーク5.4a、4bで構成される磁気回路の磁気抵抗
を考慮するとその正しさが証明される。The correctness of the magnetic path explained above is proven by considering the magnetic resistance of the magnetic circuit constituted by the rotating body l, the first g, and the second fixed yokes 5.4a and 4b.
次に、上記構成における回転トルクの発生メカニズムに
つき説明する。Next, the mechanism of generating rotational torque in the above configuration will be explained.
電動機としての駆動時には、端子6aiから6doへ向
けて、コイル68〜6dに直流電流を流す。When driven as an electric motor, direct current is passed through the coils 68 to 6d from the terminals 6ai to 6do.
第1図(a)のように、電流は外周側で紙面裏側から表
側へ、内周側で紙面表側から裏側へ向かって流れる(第
1図(b)も参照)。As shown in FIG. 1(a), the current flows from the back side of the page to the front side on the outer circumferential side, and from the front side of the page to the back side on the inner circumferential side (see also FIG. 1(b)).
第1図(a)において、B−B’で切断した面内での磁
力線とコイルおよび電流の関係を第1図(d)に示す。In FIG. 1(a), the relationship between the magnetic lines of force, the coil, and the current in a plane cut along line BB' is shown in FIG. 1(d).
コイルの各頂点をそれぞれ6b1.6b2゜6b3.6
b4また6dl、6d2.6d3゜6d4とすると、電
流は6b l−6b2−6b3−6b4および6dl−
6d2−6d3−6d4の方向に流れる。Each vertex of the coil is 6b1.6b2゜6b3.6
If b4 is also 6dl, 6d2.6d3°6d4, the current is 6b l-6b2-6b3-6b4 and 6dl-
It flows in the direction of 6d2-6d3-6d4.
磁力線は前述した説明により、電機子コイル6aと6d
のそれぞれの1辺6b2−6b3と6d2−6d3のみ
を横切り他の辺は横切らない。電機子コイル6aと60
についても事情は同じである。According to the above explanation, the lines of magnetic force are connected to the armature coils 6a and 6d.
It crosses only one side 6b2-6b3 and 6d2-6d3 of each, and does not cross the other sides. Armature coils 6a and 60
The situation is also the same.
ローレンツの力は、F=IL*B (*はベクトル積、
■はコイルを流れる電流、Bは磁束密度、Lは磁束が横
切る部分のコイルの長さである。)で表せるから、辺6
b2−6b3では紙面裏側から表側へ、辺6d2−6d
3では紙面表側から裏側へ力が働く。The Lorentz force is F=IL*B (* is the vector product,
(2) is the current flowing through the coil, B is the magnetic flux density, and L is the length of the coil where the magnetic flux crosses. ), so side 6
In b2-6b3, from the back side of the paper to the front side, sides 6d2-6d
In 3, the force acts from the front side of the paper to the back side.
固定ヨーク4a、4b、5と電機子コイル6a〜6dか
らなる構造物が固定されていれば、回転体lは第1図(
a)において矢印Cの方向へ回転する。If the structure consisting of the fixed yokes 4a, 4b, 5 and the armature coils 6a to 6d is fixed, the rotating body l will be as shown in FIG.
At a), rotate in the direction of arrow C.
以上の構成によれば、第1の固定ヨーク5、第2の固定
ヨーク4a、4b、上蓋101a、下蓋101bを通る
磁束密度は変らないので鉄損はなI/X0
また、直流電源より各電機子コイルに発通電すると直流
電動機として回転し、損失は銅損と機械損のみとなるの
で、効率の良好な電動機が得られる効果がある。According to the above configuration, since the magnetic flux density passing through the first fixed yoke 5, the second fixed yokes 4a, 4b, the upper cover 101a, and the lower cover 101b does not change, the iron loss is I/X0. When the armature coil is energized, it rotates as a DC motor, and the losses are only copper loss and mechanical loss, which has the effect of providing a highly efficient motor.
また、本実施例では、磁気回路は無相なので、トルクリ
ップルのない優れた駆動特性が得られる効果がある。位
置検知素子と半導体回路がないので、耐熱性があり廉価
なブラシレス電動機が得られる効果がある。Furthermore, in this embodiment, since the magnetic circuit is phaseless, excellent drive characteristics without torque ripple can be obtained. Since there is no position detection element and semiconductor circuit, there is an effect that a heat resistant and inexpensive brushless motor can be obtained.
相の切り替えがないので、反トルクの発生がない。した
がって、高速度の電動機が得られる効果がある。Since there is no phase switching, there is no generation of counter torque. Therefore, there is an effect that a high speed electric motor can be obtained.
回転体lを駆動源により1方向に駆動すると、各電機子
コイルには誘起電圧が発生するので、発電機となる。When the rotating body 1 is driven in one direction by a driving source, an induced voltage is generated in each armature coil, so that it becomes a generator.
効果は電動機として使用した場合と同様である。出力電
圧にリップル分がないので、有効な手段となる。第1実
施例の各部材の配置はあくまでも一例にすぎず、第2実
施例以降に示すような変形例が考えられる。The effect is the same as when used as an electric motor. This is an effective method because there is no ripple in the output voltage. The arrangement of each member in the first embodiment is merely an example, and modifications such as those shown in the second and subsequent embodiments are possible.
第2実施例
第2図(a)は1本発明装置の第2の実施例である。第
1の実施例と異なるところは、外筺7が7Aと7Bに分
割され、マグネット102aと102bに挟まれる空間
に、第1の固定ヨーク5とそれに巻回されている電機子
コイル6a。Second Embodiment FIG. 2(a) shows a second embodiment of the apparatus of the present invention. The difference from the first embodiment is that the outer casing 7 is divided into 7A and 7B, and in the space between magnets 102a and 102b, there is a first fixed yoke 5 and an armature coil 6a wound around it.
6b、6c、6dが入り込んでいる構成となっているこ
とである。6b, 6c, and 6d are included in the structure.
第2図(b)に示すように、磁束は電機子コイルの辺6
bl−6b2.6b2−6b3゜6b3−6b4を横切
り、電機子コイルに矢印の方向に電流を流すと、紙面の
裏側から表側に向かってローレンツ力を発生する。As shown in Fig. 2(b), the magnetic flux is at the side 6 of the armature coil.
When a current is passed through the armature coil in the direction of the arrow across bl-6b2.6b2-6b3°6b3-6b4, a Lorentz force is generated from the back side of the page to the front side.
ローレンツ力をFとして力が働く方向を矢印で示す6ほ
かのコイルも同様である。第2図(b)から分るように
、磁束が横切るコイルの線長が長い分だけ、第1の実施
例と比較して、トルクが余分に発生する。The same applies to the other coils 6, where the Lorentz force is F and the direction in which the force acts is indicated by an arrow. As can be seen from FIG. 2(b), since the wire length of the coil that the magnetic flux crosses is longer, more torque is generated than in the first embodiment.
第3実施例 第3図(a)は、本発明の第3の実施例である。Third embodiment FIG. 3(a) shows a third embodiment of the present invention.
回転軸方向の高さhを低くするために固定ヨーク58よ
び電機子コイル6a、6b、6c。A fixed yoke 58 and armature coils 6a, 6b, 6c are provided to reduce the height h in the rotation axis direction.
6dの厚さと幅の寸法比を変え固定ヨーク501、電機
子コイル6a、6b、6c。Fixed yoke 501 and armature coils 6a, 6b, 6c with different thickness and width ratios of 6d.
6d (6cと6dは図示せず)とし、マグネット10
2aとl 02bで挟まれる空間において、内周まで固
定ヨークが延びている構成としている。6d (6c and 6d are not shown), and the magnet 10
In the space sandwiched between 2a and 102b, the fixed yoke extends to the inner periphery.
第3図(b)に電機子コイルと磁束の関係を示601b
3−601の3辺を横切り、電機子コイルに矢印の方向
に電流を流すと、紙面裏側から表側に向かってローレン
ツ力Fを発生する。以上の構成により薄型の電動機また
は発電機を構成できる。Figure 3(b) shows the relationship between the armature coil and magnetic flux601b
When a current is passed through the armature coil in the direction of the arrow across the three sides of 3-601, a Lorentz force F is generated from the back side of the page to the front side. With the above configuration, a thin electric motor or generator can be constructed.
また、マグネット102aまたは102bのどちらか一
方とそれを囲む第2の固定ヨークを削除しても薄型化で
きる。Furthermore, the thickness can be reduced by removing either one of the magnets 102a or 102b and the second fixed yoke surrounding it.
第4実施例
以上の各実施例では、回転体1の上下にマグネットl
02a、102bを設けた構成を例示したが、図示の構
造を図の上下に2分した一方のみの構造においても同一
の原理により回転駆動、あるいは発電が可能である。こ
のような観点から第5図(a)、(b)に示すような構
造(第4実施例)が考えられる。In each of the fourth and subsequent embodiments, magnets are placed above and below the rotating body 1.
02a and 102b, however, rotational drive or power generation is possible based on the same principle even in a structure in which only one of the illustrated structures is divided into upper and lower halves in the figure. From this point of view, a structure (fourth embodiment) as shown in FIGS. 5(a) and 5(b) can be considered.
第3の実施例と比較すると、マグネット102b、下蓋
10 l b、外筺7b、第2の固定ヨーク4bが削除
されている。第1の固定ヨーク502は中央部で軸受け
301を保持する構造とし、回転軸lを回動自在に支持
している。Compared to the third embodiment, the magnet 102b, the lower lid 10lb, the outer casing 7b, and the second fixed yoke 4b are removed. The first fixed yoke 502 has a structure in which the bearing 301 is held at the center thereof, and rotatably supports the rotating shaft l.
第5図(b)は第5図(a)を下から見た図であり、第
1の固定ヨーク502の、第2の固定ヨーク4aによっ
て分割された円弧の部分に、電機子コイル601a、6
01b、601c。FIG. 5(b) is a view of FIG. 5(a) viewed from below, and the armature coil 601a, 6
01b, 601c.
601dが巻回されている。601d is wound.
c−c’断面での電機子コイルと磁束の関係を第5図(
c)に示す。磁束は電機子コイル601bの辺601b
l−601b2゜60 l b2−601 b3を横切
り、≠肴電機子コイルに矢印の方向に電流を流すと、紙
面裏側から表側に向かってローレンツ力Fを発生する。The relationship between the armature coil and magnetic flux at the c-c' cross section is shown in Figure 5 (
Shown in c). The magnetic flux is on the side 601b of the armature coil 601b
l-601b2゜60 l b2-601 b3 When a current is passed through the armature coil in the direction of the arrow, a Lorentz force F is generated from the back side of the page to the front side.
第5実施例
第4図に第5の実施例を示す。第3図と比較すると、マ
グネット102a、102bのかわりに、磁束を発生す
る手段として電磁石を使用している。Fifth Embodiment FIG. 4 shows a fifth embodiment. Comparing with FIG. 3, an electromagnet is used as a means for generating magnetic flux instead of the magnets 102a and 102b.
磁束を発生するコイル103aは第2の固定ヨーク4a
に、103bは4bに固着している。The coil 103a that generates magnetic flux is connected to the second fixed yoke 4a.
103b is fixed to 4b.
磁芯104aと104bは離間して回転軸2に固着して
おり、ベアリング3a、3bにより回動自在に支持され
ている。The magnetic cores 104a and 104b are spaced apart and fixed to the rotating shaft 2, and are rotatably supported by bearings 3a and 3b.
コイル103a、103bにより発生した磁束は磁芯1
04a、104bを磁化し、電機子コイルを横切りロー
レンツ力を発生している。マグネットの代りに電磁石を
使用すれば、材料費が安くなるため、安価な電動機を提
供できる。The magnetic flux generated by the coils 103a and 103b is
04a and 104b are magnetized and cross the armature coil to generate Lorentz force. If electromagnets are used instead of magnets, the cost of materials will be lower, making it possible to provide an inexpensive electric motor.
第2〜第5実施例のいずれにおいても、例示した回転機
はそのまま発電機としても利用可能であるのはいうまで
もない6
[発明の効果]
以上のように、本発明においては、回転機において、
ほぼ同一の円筒形で、かつ回転対称軸方向にそれぞれ逆
向きに磁化された第1および第2の回転子と、前記第1
および第2の回転子をそれぞれの磁化方向に離間して固
着する第1および第2の回転子の回転対称軸を貫通する
非磁性体の回転軸からなる回転体と、
前記第1および第2の回転子の離間距離のほぼ中間部の
前記回転子の外周部、ないし第1および第一2の回転子
により挟持される位置に配置されたドーナツ状の磁性体
からなる第1の固定ヨークと、この第1の固定ヨークと
結合され、前記回転体の外側を取り囲むように延長され
た少なくとも1本以上の第2の固定ヨークと、前記第2
の固定ヨークの端部において、前記回転軸の前記回転体
からの突出部分を回動自在に支持する軸受は手段からな
る支持手段と、
前記第2の固定ヨークによって分割された第1の固定ヨ
ークの少なくとも1ケ所以上の円弧部に巻回された電機
子コイルとから構成され、前記回転体の回転により、各
電機子コイルに誘起した発電電圧を導出する発電機、も
しくは、各電機子コイルに印加された直流電流により前
記回転体と前記支持手段の間に相対的な1方向性の回転
トルクを発生する直流電動機のいずれかとして使用され
る構成、
あるいは、上記構成において、回転体のうち一方の回転
子を省略した構成を採用するため、l)トルクリップル
のない平坦なトルク特性のある電動機もしくはリップル
電圧のない発電機が得られる。In any of the second to fifth embodiments, it goes without saying that the illustrated rotating machine can also be used as a generator as is.6 [Effects of the Invention] As described above, in the present invention, the rotating machine , first and second rotors having substantially the same cylindrical shape and magnetized in opposite directions in the direction of the rotational symmetry axis;
and a rotating body consisting of a rotating shaft of a non-magnetic material passing through the rotationally symmetrical axis of the first and second rotors, which fix the second rotor in a spaced manner in the respective magnetization directions; a first fixed yoke made of a donut-shaped magnetic material disposed on the outer periphery of the rotor at approximately the middle of the separation distance of the rotors, or at a position sandwiched by the first and second rotors; , at least one second fixed yoke coupled to the first fixed yoke and extended so as to surround the outside of the rotating body;
a supporting means comprising a bearing rotatably supporting a portion of the rotating shaft protruding from the rotary body at an end of the fixed yoke; and a first fixed yoke divided by the second fixed yoke. and an armature coil wound around at least one circular arc portion of A configuration used as either a DC motor that generates a relative unidirectional rotational torque between the rotating body and the support means by applied DC current, or in the above configuration, one of the rotating bodies Since the rotor is omitted, l) an electric motor with flat torque characteristics without torque ripple or a generator with no ripple voltage can be obtained.
2)無相で駆動されるため、整流装置が不要となり、ブ
ラシレスとなり、また電機子電流制御のための通電制御
回路が除去される。2) Since it is driven without phase, there is no need for a rectifier, it is brushless, and the energization control circuit for armature current control is removed.
3)反トルクの発生がないので、高速度回転が可能な回
転機を得ることができる。3) Since no counter-torque is generated, a rotating machine capable of high-speed rotation can be obtained.
4)鉄損がなく、反トルクの発生がないので効率の良好
な電動機もしくは発電機を得ることができる。4) Since there is no iron loss and no counter torque is generated, a highly efficient electric motor or generator can be obtained.
5)電機子コイルの通電量に変化がなく、また通電方向
も変らないので、電磁ノイズと機械振動が著しく小さく
なる。5) Since there is no change in the amount of energization in the armature coil and the direction of energization, electromagnetic noise and mechanical vibration are significantly reduced.
6)相の切り替えがないので、鉄損がない。したがって
磁芯として軟鋼材もしくは、軟鋼粉、珪素鋼粉の焼結し
たものを使用するとことができる。したがって構成が著
しく簡単安価となる。6) Since there is no phase switching, there is no iron loss. Therefore, a soft steel material, or a sintered product of mild steel powder or silicon steel powder can be used as the magnetic core. Therefore, the structure becomes extremely simple and inexpensive.
などの優れた利点がある。It has excellent advantages such as:
第1図(a)は、本発明による回転機の第1実施例の上
面図、第1図(b)は、本発明の第1実施例の縦断面図
、第1図(c)は、本発明の第1実施例の側面図、第1
図(d)は第1実施例に右けるトルク発生と誘起電圧発
生の原理の説明図、第2図(a)は、本発明による回転
機の第2実施例の縦断面図、第2図(b)は第2実施例
におけるトルク発生と誘起電圧発生の原理の説明図、第
3図(a)は、本発明による回転機の第3実施例の縦断
面図、第3図(b)は第3実施例におけるトルク発生と
誘起電圧発生の原理の説明図、第4図は、本発明による
回転機の第5実施例の縦断面図、第5図(a)は、本発
明による回転機の第4実施例の縦断面図、第5図(b)
は第4実施例の下面図、第5図(c)は本発明の第4会
実施例のトルク発生と誘起電圧発生原理の説明図である
。
l・・・回転体 2・・・回転軸4a、4b−
・・第2の固定ヨーク
5・・・第1の固定ヨーク
6a、6b、6c、6d−電機子コイル102a、10
2b=−マグネット
101a、101b−−−上蓋と下蓋(磁性体)7−・
・外筺(非磁性体)
103a、103b−・・磁束発生のためのコイル10
4a、104b−電磁石の磁芯
第1実施例の上面図
第1図(a)
第1実施例の縦断面図
第1図(b)
第2実施例の縦断面図
第2図(a)
第2実施例の動作原理の説明図
第2図(b)
第1実施例の側面図
第1図(C)
第1実施例の動作原理の説明図
第1図(d)
第3図(a)
第5実施例の縦断面図
第4図FIG. 1(a) is a top view of a first embodiment of a rotating machine according to the present invention, FIG. 1(b) is a longitudinal sectional view of the first embodiment of the present invention, and FIG. 1(c) is a top view of a first embodiment of a rotating machine according to the present invention. Side view of the first embodiment of the present invention, first
Figure (d) is an explanatory diagram of the principles of torque generation and induced voltage generation in the first embodiment, and Figure 2 (a) is a longitudinal sectional view of the second embodiment of the rotating machine according to the present invention. (b) is an explanatory diagram of the principle of torque generation and induced voltage generation in the second embodiment, FIG. 3(a) is a vertical cross-sectional view of the third embodiment of the rotating machine according to the present invention, and FIG. 3(b) is an explanatory diagram of the principles of torque generation and induced voltage generation in the third embodiment, FIG. 4 is a vertical cross-sectional view of the fifth embodiment of the rotating machine according to the present invention, and FIG. Longitudinal cross-sectional view of the fourth embodiment of the machine, FIG. 5(b)
is a bottom view of the fourth embodiment, and FIG. 5(c) is an explanatory diagram of the principles of torque generation and induced voltage generation in the fourth embodiment of the present invention. l... Rotating body 2... Rotating shafts 4a, 4b-
...Second fixed yoke 5...First fixed yoke 6a, 6b, 6c, 6d-armature coils 102a, 10
2b=-Magnets 101a, 101b---Upper cover and lower cover (magnetic material) 7-・
・Outer casing (non-magnetic material) 103a, 103b-- Coil 10 for generating magnetic flux
4a, 104b - Magnetic core of electromagnet Top view of the first embodiment FIG. 1(a) Longitudinal sectional view of the first embodiment FIG. 1(b) Longitudinal sectional view of the second embodiment FIG. 2(a) An explanatory diagram of the operating principle of the second embodiment Fig. 2 (b) A side view of the first embodiment Fig. 1 (C) An explanatory diagram of the operating principle of the first embodiment Fig. 1 (d) Fig. 3 (a) FIG. 4 is a vertical cross-sectional view of the fifth embodiment.
Claims (1)
れ逆向きに磁化された第1および第2の回転子と、前記
第1および第2の回転子をそれぞれの磁化方向に離間し
て固着する第1および第2の回転子の回転対称軸を貫通
する非磁性体の回転軸からなる回転体と、 前記第1および第2の回転子の離間距離のほぼ中間部の
前記回転子の外周部、ないし第1および第2の回転子に
より挟持される位置に配置されたドーナツ状の磁性体か
らなる第1の固定ヨークと、この第1の固定ヨークと結
合され、前記回転体の外側を取り囲むように延長された
少なくとも1本以上の第2の固定ヨークと、前記第2の
固定ヨークの端部において、前記回転軸の前記回転体か
らの突出部分を回動自在に支持する軸受け手段からなる
支持手段と、 前記第2の固定ヨークによって分割された第1の固定ヨ
ークの少なくとも1ケ所以上の円弧部に巻回された電機
子コイルとから構成され、前記回転体の回転により、各
電機子コイルに誘起した発電電圧を導出する発電機、も
しくは、各電機子コイルに印加された直流電流により前
記回転体と前記支持手段の間に相対的な1方向性の回転
トルクを発生する直流電動機のいずれかとして構成され
たことを特徴とする回転機。 2)円筒形で、回転対称軸方向に磁化された回転子と、
この回転子の回転対称軸を貫通する非磁性体の回転軸か
らなる回転体と、 前記回転体の1つの端部近傍に配置されたドーナツ状の
磁性体からなる第1の固定ヨークと、この第1の固定ヨ
ークと結合され、前記回転体の外側を取り囲むように延
長された少なくとも1本以上の第2の固定ヨークと、前
記第2の固定ヨークの端部において、前記回転軸の前記
回転体からの突出部分を前記回転軸を回動自在に支持す
る軸受け手段からなる支持手段と、 前記第2の固定ヨークによって分割された第1の固定ヨ
ークの少なくとも1ケ所以上の円弧部に巻回された電機
子コイルとから構成され、前記回転体の回転により、各
電機子コイルに誘起した発電電圧を導出する発電機、も
しくは、各電機子コイルに印加された直流電流により前
記回転体と前記支持手段の間に相対的な1方向性の回転
トルクを発生する直流電動機のいずれかとして構成され
たことを特徴とする回転機。[Scope of Claims] 1) First and second rotors that have substantially the same cylindrical shape and are magnetized in opposite directions in the direction of the axis of rotational symmetry; A rotating body consisting of a rotating shaft of a non-magnetic material passing through the rotationally symmetrical axis of first and second rotors that are spaced apart and fixed in the magnetization direction, and approximately halfway between the separation distance of the first and second rotors. a first fixed yoke made of a donut-shaped magnetic material disposed on the outer periphery of the rotor or at a position sandwiched between the first and second rotors; , at least one second fixed yoke extending so as to surround the outside of the rotating body, and a portion of the rotating shaft protruding from the rotating body at an end of the second fixed yoke; The armature coil is composed of a support means consisting of a bearing means that supports freely, and an armature coil wound around at least one circular arc portion of the first fixed yoke divided by the second fixed yoke, and A generator that derives a generated voltage induced in each armature coil by the rotation of the body, or a relative unidirectional generator between the rotating body and the support means using a direct current applied to each armature coil. A rotating machine characterized by being configured as any DC motor that generates rotational torque. 2) a cylindrical rotor magnetized in the direction of the axis of rotational symmetry;
a rotating body made of a non-magnetic rotating shaft passing through the rotational symmetry axis of the rotor; a first stationary yoke made of a donut-shaped magnetic substance disposed near one end of the rotating body; at least one second fixed yoke coupled to the first fixed yoke and extended so as to surround the outside of the rotating body; and at an end of the second fixed yoke, the rotation of the rotating shaft The protruding portion from the body is wound around at least one circular arc portion of a first fixed yoke divided by the second fixed yoke and a supporting means that rotatably supports the rotating shaft. and an armature coil, which derives a generated voltage induced in each armature coil by the rotation of the rotating body, or a generator that generates a generated voltage induced in each armature coil by the rotation of the rotating body, or a DC current applied to each armature coil connects the rotating body A rotating machine characterized in that it is configured as any one of a direct current motor that generates a relative unidirectional rotational torque between support means.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16127590A JPH0454853A (en) | 1990-06-21 | 1990-06-21 | Rotary machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16127590A JPH0454853A (en) | 1990-06-21 | 1990-06-21 | Rotary machine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0454853A true JPH0454853A (en) | 1992-02-21 |
Family
ID=15732011
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16127590A Pending JPH0454853A (en) | 1990-06-21 | 1990-06-21 | Rotary machine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0454853A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004057736A1 (en) * | 2002-12-20 | 2004-07-08 | Takahashi, Isao | Power generating device |
| JP2008161042A (en) * | 2006-11-15 | 2008-07-10 | Honeywell Internatl Inc | Continuous rotary motor |
-
1990
- 1990-06-21 JP JP16127590A patent/JPH0454853A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004057736A1 (en) * | 2002-12-20 | 2004-07-08 | Takahashi, Isao | Power generating device |
| US6975044B2 (en) | 2002-12-20 | 2005-12-13 | Isao Takahashi | Generator |
| JP2008161042A (en) * | 2006-11-15 | 2008-07-10 | Honeywell Internatl Inc | Continuous rotary motor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100730762B1 (en) | Low inductance electric machine | |
| JP4189037B2 (en) | Magnetic shaft support electric drive | |
| JP3464077B2 (en) | Synchronous machine | |
| JP4320409B2 (en) | Magnetic shaft support electric drive | |
| JP3710547B2 (en) | Disk type magnetic levitation rotating machine | |
| JPS61180019A (en) | magnetic bearing | |
| US4595871A (en) | Stepping motor of hybrid multi-phase type and device for its control | |
| JPH0454853A (en) | Rotary machine | |
| JP2018108007A (en) | Generator decreasing magnetic force resistance | |
| JPH0467744A (en) | Electromagnetic rotating machine | |
| JP2010516224A (en) | Multi-phase drive or generator machine | |
| JPS5855747B2 (en) | Brushless rotary motor | |
| JP2007312444A (en) | Variable magnetoresistive generator | |
| JPS63144749A (en) | Motor | |
| JPS61214763A (en) | Brushless motor | |
| JP3591660B2 (en) | Three-phase claw pole type permanent magnet type rotating electric machine | |
| JP2803299B2 (en) | Permanent magnet rotating machine | |
| JPH06351212A (en) | Brushless motor | |
| JPH03212145A (en) | Electromagnetic rotary machine | |
| JP3461964B2 (en) | Induction motor and power factor adjustment method of induction motor | |
| JP2853049B2 (en) | Electromagnetic rotating machine | |
| JPH0928066A (en) | Rotating machine | |
| JP2681940B2 (en) | Brushless motor | |
| JP2897057B2 (en) | Electromagnetic rotating machine | |
| JPS63161857A (en) | motor |