JPH0775320A - 電動機 - Google Patents
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- JPH0775320A JPH0775320A JP34490393A JP34490393A JPH0775320A JP H0775320 A JPH0775320 A JP H0775320A JP 34490393 A JP34490393 A JP 34490393A JP 34490393 A JP34490393 A JP 34490393A JP H0775320 A JPH0775320 A JP H0775320A
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- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 簡易な構造でT/N特性値を大幅に向上させ
ること目的とする。 【構成】 界磁磁石27に取り付けたヨーク板26,2
8の形状により、界磁磁石27の総磁束を電機子の鉄心
23側に反転を繰り返すように集中させ、界磁磁石27
の総磁束を分散させることなく集中させる構造で多極化
を行うことによって、従来のように界磁磁石に多極着磁
を行うことなく、しかも電機子側の構造を簡易に維持し
つつ、界磁磁石27からの磁束を常時最大限に利用し、
磁極数及び有効磁束Φの双方を同時に増大可能としたも
の。
ること目的とする。 【構成】 界磁磁石27に取り付けたヨーク板26,2
8の形状により、界磁磁石27の総磁束を電機子の鉄心
23側に反転を繰り返すように集中させ、界磁磁石27
の総磁束を分散させることなく集中させる構造で多極化
を行うことによって、従来のように界磁磁石に多極着磁
を行うことなく、しかも電機子側の構造を簡易に維持し
つつ、界磁磁石27からの磁束を常時最大限に利用し、
磁極数及び有効磁束Φの双方を同時に増大可能としたも
の。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、相対的に移動するよう
に設けられた電機子と界磁磁石とからなる電動機に関す
る。
に設けられた電機子と界磁磁石とからなる電動機に関す
る。
【0002】
【従来の技術】近年、種々の電動機が開発されている
が、従来の電動機の一例として図10及び図11に示さ
れた構成の3相モータがある。このものは、所謂2−3
(磁極数−コア極数)構造と呼ばれているモータであ
り、ケーシング1の内周壁に中空円筒状の界磁磁石2が
固定されているとともに、この界磁磁石2の内周側に電
機子3が回転自在に配置されている。上記界磁磁石2の
着磁は、円周方向に2つの異なる磁極N,Sを形成する
ように行われているとともに、前記電機子3は、界磁磁
石2の内周壁に近接して磁束を集める3体の突極3a,
3a,3aを有しており、これらの各突極3aの各々に
コイル3b,3b,3bがそれぞれ巻回されている。
が、従来の電動機の一例として図10及び図11に示さ
れた構成の3相モータがある。このものは、所謂2−3
(磁極数−コア極数)構造と呼ばれているモータであ
り、ケーシング1の内周壁に中空円筒状の界磁磁石2が
固定されているとともに、この界磁磁石2の内周側に電
機子3が回転自在に配置されている。上記界磁磁石2の
着磁は、円周方向に2つの異なる磁極N,Sを形成する
ように行われているとともに、前記電機子3は、界磁磁
石2の内周壁に近接して磁束を集める3体の突極3a,
3a,3aを有しており、これらの各突極3aの各々に
コイル3b,3b,3bがそれぞれ巻回されている。
【0003】また多極型の電動機として、例えば図12
に示されているような構成のモータがある。このもので
は、ケーシング11の内周壁に固定された中空円筒状の
界磁磁石12に、円周方向に沿って異なる磁極N,Sが
所定のピッチで多数着磁されているとともに、この界磁
磁石12の内周側に回転自在に配置された電機子13
に、多数の突極13a,13a,…が設けられている。
これらの各突極13aの各々には、コイル13bがそれ
ぞれ巻回されている。
に示されているような構成のモータがある。このもので
は、ケーシング11の内周壁に固定された中空円筒状の
界磁磁石12に、円周方向に沿って異なる磁極N,Sが
所定のピッチで多数着磁されているとともに、この界磁
磁石12の内周側に回転自在に配置された電機子13
に、多数の突極13a,13a,…が設けられている。
これらの各突極13aの各々には、コイル13bがそれ
ぞれ巻回されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところがこのような従
来の各種電動機では、所謂T/N特性値が未だ十分でな
いという問題がある。すなわちT/N特性値は、電動機
のT−N特性におけるトルクTと回転数Nとの商であ
り、具体的には、 T/N特性値=TS /NO =ΔT/ΔN =KE ・KT /R・・・・・・・・・・ で表される。ここで、 TS ;始動トルク NO ;無負荷回転数 KE ;逆起電圧定数 KT ;トルク定数 R ;内部抵抗 である。
来の各種電動機では、所謂T/N特性値が未だ十分でな
いという問題がある。すなわちT/N特性値は、電動機
のT−N特性におけるトルクTと回転数Nとの商であ
り、具体的には、 T/N特性値=TS /NO =ΔT/ΔN =KE ・KT /R・・・・・・・・・・ で表される。ここで、 TS ;始動トルク NO ;無負荷回転数 KE ;逆起電圧定数 KT ;トルク定数 R ;内部抵抗 である。
【0005】このT/N特性値は、電動機の基本である
T−N特性の大きさを表しており、電動機の大きさを比
較することができる。例えばT/N=3の電動機は、T
/N=1の電動機を3個同時に回したのと同じT−N特
性が出せる。より具体的には、T/N特性値は、電動機
の体積の約2乗(正確には5/3乗)に比例しており、
また界磁磁石のBHMAX にほぼ比例する関係を有してい
る。したがって従来から、より大きいモータや強い磁石
を使用しようとする場合には、結果的にT/N特性値を
大きくしようとしているものである。
T−N特性の大きさを表しており、電動機の大きさを比
較することができる。例えばT/N=3の電動機は、T
/N=1の電動機を3個同時に回したのと同じT−N特
性が出せる。より具体的には、T/N特性値は、電動機
の体積の約2乗(正確には5/3乗)に比例しており、
また界磁磁石のBHMAX にほぼ比例する関係を有してい
る。したがって従来から、より大きいモータや強い磁石
を使用しようとする場合には、結果的にT/N特性値を
大きくしようとしているものである。
【0006】T/N特性値を大きくした場合には、次の
ようなことが可能となる。 1)発生トルクの増大。 2)立上り時間の低減。 3)トルク定数及び逆起電圧定数の増大。 4)定格電流の低減。 5)損失(銅損)の低減。 6)高効率化。 7)発熱の低減。 8)出力の増大。 9)負荷変動による回転数変動への影響低減。
ようなことが可能となる。 1)発生トルクの増大。 2)立上り時間の低減。 3)トルク定数及び逆起電圧定数の増大。 4)定格電流の低減。 5)損失(銅損)の低減。 6)高効率化。 7)発熱の低減。 8)出力の増大。 9)負荷変動による回転数変動への影響低減。
【0007】またT/N特性値に余裕がある場合には、
活用の仕方によって次のようなことが可能になる。 1)電動機の小型、薄型、軽量化。 2)材料見直し等による低コスト化。 3)設計の自由度の拡大。
活用の仕方によって次のようなことが可能になる。 1)電動機の小型、薄型、軽量化。 2)材料見直し等による低コスト化。 3)設計の自由度の拡大。
【0008】このように従来から提案されている電動機
に関する各種の提案には、結果的により高いT/N特性
値を得るためのものが多い。すなわち電動機の軽薄短小
化、省電力化、省資源化、低価格化等の要請の根底にな
っているのは、(T/N特性値)/(体格)及び(T/
N特性値)/(コスト)であり、T/N特性値をいかに
効率よく出すかが従来からの課題となっている。例え
ば、 1)小型化、薄型化、軽量化。 2)始動トルクの伸長。 3)立上がり時間の短縮化。 4)電流値の低減。 5)損失(銅損)の低減。 6)合理化。 等であり、従来からの電動機技術に関する提案は、結果
的にT/N特性値を向上させるための検討ともいえるも
のが多い。実際的には、T/N特性値で5%乃至10%
の違いが競合されている。
に関する各種の提案には、結果的により高いT/N特性
値を得るためのものが多い。すなわち電動機の軽薄短小
化、省電力化、省資源化、低価格化等の要請の根底にな
っているのは、(T/N特性値)/(体格)及び(T/
N特性値)/(コスト)であり、T/N特性値をいかに
効率よく出すかが従来からの課題となっている。例え
ば、 1)小型化、薄型化、軽量化。 2)始動トルクの伸長。 3)立上がり時間の短縮化。 4)電流値の低減。 5)損失(銅損)の低減。 6)合理化。 等であり、従来からの電動機技術に関する提案は、結果
的にT/N特性値を向上させるための検討ともいえるも
のが多い。実際的には、T/N特性値で5%乃至10%
の違いが競合されている。
【0009】次にこのようなT/N特性値を決める要素
としては、P(磁極数)、Φ(有効磁束)、H(並列コ
イル数)、A(コイル断面積)、L(1T当りのコイル
長)があり、それを式で表すと、 T/N特性値=P2 ・Φ2 ・H・A/L・・・・ となる。したがってこれらの各要素を全体として最大と
なるように組み合わせればT/N特性値が最大になる。
特に、P2 ×Φ2 をいかに大きくするかがポイントにな
る。
としては、P(磁極数)、Φ(有効磁束)、H(並列コ
イル数)、A(コイル断面積)、L(1T当りのコイル
長)があり、それを式で表すと、 T/N特性値=P2 ・Φ2 ・H・A/L・・・・ となる。したがってこれらの各要素を全体として最大と
なるように組み合わせればT/N特性値が最大になる。
特に、P2 ×Φ2 をいかに大きくするかがポイントにな
る。
【0010】このような観点から考察すれば、上述した
図10及び図11に示された所謂2−3(磁極数−コア
極数)構造の電動機の場合には、3相のモータにおいて
磁極数と突極数とが最小限の組み合せとなっており、例
えば図示の位置関係においては、矢印で示したようにN
極の総磁束が1カ所の突極3aに集中している。したが
って有効磁束Φは大きくなっている。しかしながら磁極
数Pが2であるため、T/N特性値の向上には限界があ
る。
図10及び図11に示された所謂2−3(磁極数−コア
極数)構造の電動機の場合には、3相のモータにおいて
磁極数と突極数とが最小限の組み合せとなっており、例
えば図示の位置関係においては、矢印で示したようにN
極の総磁束が1カ所の突極3aに集中している。したが
って有効磁束Φは大きくなっている。しかしながら磁極
数Pが2であるため、T/N特性値の向上には限界があ
る。
【0011】一方図12に示された多極型のものでは、
磁極数Pと並列コイル数Hとが増大されていると同時
に、コイル長Lが減じられることによって、T/N特性
値の向上が図られているが、電機子13の突極13aと
界磁磁石12との1突極当りの対向面積が小さくなって
おり、磁束が分散使用されている。すなわち同じ総磁束
を多極に分けて使っているため、磁極数Pは増えている
が有効磁束Φは減少しており、結局、上式中におけるP
2 ×Φ2 の値は変わっていない。また並列コイル数Hの
増大は可能であるが、コイル断面積Aの減少に打ち消さ
れてしまい、構造が複雑化する割にはT/N特性値を大
幅に向上させることはできない。したがってこの多極型
の場合には、BHMAX の大きい磁石を採用して有効磁束
Φを稼ぎ、T/N特性値の向上を図っているのが現状で
ある。
磁極数Pと並列コイル数Hとが増大されていると同時
に、コイル長Lが減じられることによって、T/N特性
値の向上が図られているが、電機子13の突極13aと
界磁磁石12との1突極当りの対向面積が小さくなって
おり、磁束が分散使用されている。すなわち同じ総磁束
を多極に分けて使っているため、磁極数Pは増えている
が有効磁束Φは減少しており、結局、上式中におけるP
2 ×Φ2 の値は変わっていない。また並列コイル数Hの
増大は可能であるが、コイル断面積Aの減少に打ち消さ
れてしまい、構造が複雑化する割にはT/N特性値を大
幅に向上させることはできない。したがってこの多極型
の場合には、BHMAX の大きい磁石を採用して有効磁束
Φを稼ぎ、T/N特性値の向上を図っているのが現状で
ある。
【0012】このように従来型の電動機では、強い磁石
を使うという大幅コストアップにつながる方法でしかT
/N特性値の向上を図ることができないという問題があ
る。
を使うという大幅コストアップにつながる方法でしかT
/N特性値の向上を図ることができないという問題があ
る。
【0013】そこで本発明は、簡易な構造でT/N特性
値を大幅に向上させることができるようにした電動機を
提供することを目的とする。
値を大幅に向上させることができるようにした電動機を
提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、鉄心に複数相のコイルが巻回された電機子
と、この電機子に対して相対移動可能に配置された界磁
磁石と、を有する電動機において、上記界磁磁石は、電
機子との相対移動方向に延在され、かつこの延在方向に
直交する方向に着磁されているとともに、この界磁磁石
の着磁両端面に、当該界磁磁石の延在方向に沿ってヨー
ク板がそれぞれ取り付けられ、これらの各ヨーク板に
は、ヨーク板の延在方向に所定のピッチで配置される複
数の磁路形成用凸部が設けられてなり、前記鉄心と磁路
形成用凸部とは、界磁磁石の磁束を鉄心に集束させるよ
うに相互に近接・離間し、かつその鉄心内を通過する磁
束の方向が、電機子と界磁磁石との相対移動に伴い磁路
形成用凸部の配置ピッチ毎に反転する構成を有してい
る。
本発明は、鉄心に複数相のコイルが巻回された電機子
と、この電機子に対して相対移動可能に配置された界磁
磁石と、を有する電動機において、上記界磁磁石は、電
機子との相対移動方向に延在され、かつこの延在方向に
直交する方向に着磁されているとともに、この界磁磁石
の着磁両端面に、当該界磁磁石の延在方向に沿ってヨー
ク板がそれぞれ取り付けられ、これらの各ヨーク板に
は、ヨーク板の延在方向に所定のピッチで配置される複
数の磁路形成用凸部が設けられてなり、前記鉄心と磁路
形成用凸部とは、界磁磁石の磁束を鉄心に集束させるよ
うに相互に近接・離間し、かつその鉄心内を通過する磁
束の方向が、電機子と界磁磁石との相対移動に伴い磁路
形成用凸部の配置ピッチ毎に反転する構成を有してい
る。
【0015】
【作用】このような構成を有する手段においては、界磁
磁石に取り付けられたヨーク板の形状により、磁石の総
磁束を分散させることなく集中させる構造によって多極
化が行われているため、磁石に多極着磁を行うことな
く、しかも電機子側の構造を簡易に維持しつつ、磁極数
及び有効磁束の双方が同時に増大されるようになってい
る。
磁石に取り付けられたヨーク板の形状により、磁石の総
磁束を分散させることなく集中させる構造によって多極
化が行われているため、磁石に多極着磁を行うことな
く、しかも電機子側の構造を簡易に維持しつつ、磁極数
及び有効磁束の双方が同時に増大されるようになってい
る。
【0016】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。まず図1及び図2に示されている第1の実
施例は、3相モータに本発明を適用したものであって、
図示を省略したケーシングの中心部に設けられた中空円
筒状の軸受21内に、回転軸22が回転自在に支承され
ている。また上記軸受21の外周部には、電機子を構成
する鉄心23が固定されているとともに、この鉄心23
に対して3相コイル24が巻回されている。上記鉄心2
3は、珪素鋼鈑等を所定の厚さに積層してなるものであ
って、放射状に延びる3体の突極23a,23b,23
cが、回転軸を中心にして円周方向に120°のピッチ
間隔で設けられている。上記コイル24は、各突極23
a,23b,23cの途中部分に励磁用として巻回され
ている。
に説明する。まず図1及び図2に示されている第1の実
施例は、3相モータに本発明を適用したものであって、
図示を省略したケーシングの中心部に設けられた中空円
筒状の軸受21内に、回転軸22が回転自在に支承され
ている。また上記軸受21の外周部には、電機子を構成
する鉄心23が固定されているとともに、この鉄心23
に対して3相コイル24が巻回されている。上記鉄心2
3は、珪素鋼鈑等を所定の厚さに積層してなるものであ
って、放射状に延びる3体の突極23a,23b,23
cが、回転軸を中心にして円周方向に120°のピッチ
間隔で設けられている。上記コイル24は、各突極23
a,23b,23cの途中部分に励磁用として巻回され
ている。
【0017】一方上記回転軸22の軸受突出部分には、
回転円板25が一体回転するように固定されているとと
もに、この回転円板25の外周部に、ヨーク板26を介
して界磁磁石27が固定されている。界磁磁石27は、
上記電機子の各突極23a,23b,23cの外周側
を、所定の空隙を介して環状に取り囲む中空円筒体から
なり、固定状態にある上記電機子の回りを回転移動する
ように構成されている。この界磁磁石27としては、フ
ェライト或いは稀土類のマグネットが採用されており、
その延在方向である周方向に直交する方向(軸方向)に
着磁が行われている。本実施例では、界磁磁石27の図
示上側端面がN極に着磁されているとともに、図示下側
端面がS極に着磁されている。
回転円板25が一体回転するように固定されているとと
もに、この回転円板25の外周部に、ヨーク板26を介
して界磁磁石27が固定されている。界磁磁石27は、
上記電機子の各突極23a,23b,23cの外周側
を、所定の空隙を介して環状に取り囲む中空円筒体から
なり、固定状態にある上記電機子の回りを回転移動する
ように構成されている。この界磁磁石27としては、フ
ェライト或いは稀土類のマグネットが採用されており、
その延在方向である周方向に直交する方向(軸方向)に
着磁が行われている。本実施例では、界磁磁石27の図
示上側端面がN極に着磁されているとともに、図示下側
端面がS極に着磁されている。
【0018】上記ヨーク板26は、界磁磁石27におけ
る図示上側の着磁端面に取り付けられているとともに、
界磁磁石27の図示下側の着磁端面には、ヨーク板28
が取り付けられている。これらの各ヨーク板26,28
は、界磁磁石27の各着磁端面に沿って延在するリング
状の強磁性材からなり、界磁磁石27の図示上側のN極
側に取り付けられたヨーク板26がN極に磁化されてい
るとともに、界磁磁石27の図示下側のS極側に取り付
けられたヨーク板28はS極に磁化されている。
る図示上側の着磁端面に取り付けられているとともに、
界磁磁石27の図示下側の着磁端面には、ヨーク板28
が取り付けられている。これらの各ヨーク板26,28
は、界磁磁石27の各着磁端面に沿って延在するリング
状の強磁性材からなり、界磁磁石27の図示上側のN極
側に取り付けられたヨーク板26がN極に磁化されてい
るとともに、界磁磁石27の図示下側のS極側に取り付
けられたヨーク板28はS極に磁化されている。
【0019】また一方のヨーク板26の内周縁部には、
軸中心に向かって突出する4体の磁路形成用凸部26
a,26b,26c,26dが設けられているととも
に、他方のヨーク板28の内周縁部には、軸中心に向か
って突出する4体の磁路形成用凸部28a,28b,2
8c,28dが設けられている。これらヨーク板26の
磁路形成用凸部26a,…及びヨーク板28の磁路形成
用凸部28a,…どうしは、前記電機子の鉄心23を軸
方向から挟み込みつつ回転移動するように構成されてい
る。すなわち各ヨーク板26及び28の磁路形成用凸部
26a,…及び28a,…と、電機子の鉄心23とは、
両者の相対移動に伴い近接・離間するようになされてお
り、両者が軸方向に対面するように近接したときには、
界磁磁石27からの磁束が、上記各ヨーク板26及び2
8の磁路形成用凸部26a,…及び28a,…を通し
て、鉄心23側に集束する構成になされている。このと
き磁路形成用凸部26a,…及び28a,…の板厚及び
鉄心23との対面長さは、鉄心23の厚さとほぼ同じ寸
法に設定されている。
軸中心に向かって突出する4体の磁路形成用凸部26
a,26b,26c,26dが設けられているととも
に、他方のヨーク板28の内周縁部には、軸中心に向か
って突出する4体の磁路形成用凸部28a,28b,2
8c,28dが設けられている。これらヨーク板26の
磁路形成用凸部26a,…及びヨーク板28の磁路形成
用凸部28a,…どうしは、前記電機子の鉄心23を軸
方向から挟み込みつつ回転移動するように構成されてい
る。すなわち各ヨーク板26及び28の磁路形成用凸部
26a,…及び28a,…と、電機子の鉄心23とは、
両者の相対移動に伴い近接・離間するようになされてお
り、両者が軸方向に対面するように近接したときには、
界磁磁石27からの磁束が、上記各ヨーク板26及び2
8の磁路形成用凸部26a,…及び28a,…を通し
て、鉄心23側に集束する構成になされている。このと
き磁路形成用凸部26a,…及び28a,…の板厚及び
鉄心23との対面長さは、鉄心23の厚さとほぼ同じ寸
法に設定されている。
【0020】これら両ヨーク板26及び28における各
磁路形成用凸部26a,…及び28a,…は、周方向に
90°のピッチ間隔で並設されており、一方側の磁路形
成用凸部26a,…と他方側の磁路形成用凸部28a,
…とは、周方向において互いに45°ずらされて配置さ
れている。すなわち平面視において、N極に磁化された
磁路形成用凸部26a,…と、S極に磁化された磁路形
成用凸部28a,…とは、周方向に45°のピッチ間隔
で交互に環状配置されており、一方側の磁路形成用凸部
26a、他方側の磁路形成用凸部28a、一方側の磁路
形成用凸部26b、他方側の磁路形成用凸部28b、…
の順に交互に配置されている。したがって前記鉄心23
のコイル24を装着した部分を通過する磁束の方向が、
上記両側の磁路形成用凸部26a,28aの配置ピッチ
(45°)毎に反転する配置関係になされている。
磁路形成用凸部26a,…及び28a,…は、周方向に
90°のピッチ間隔で並設されており、一方側の磁路形
成用凸部26a,…と他方側の磁路形成用凸部28a,
…とは、周方向において互いに45°ずらされて配置さ
れている。すなわち平面視において、N極に磁化された
磁路形成用凸部26a,…と、S極に磁化された磁路形
成用凸部28a,…とは、周方向に45°のピッチ間隔
で交互に環状配置されており、一方側の磁路形成用凸部
26a、他方側の磁路形成用凸部28a、一方側の磁路
形成用凸部26b、他方側の磁路形成用凸部28b、…
の順に交互に配置されている。したがって前記鉄心23
のコイル24を装着した部分を通過する磁束の方向が、
上記両側の磁路形成用凸部26a,28aの配置ピッチ
(45°)毎に反転する配置関係になされている。
【0021】このような実施例におけるモータでは、電
機子側と界磁磁石側とが、図示の位置関係にあるとき、
すなわち一方のヨーク板26の磁路形成用凸部26a
(N極)が一つの突極23aに近接し、かつ他方のヨー
ク板28における一対の磁路形成用凸部28b,28c
(S極)が他の突極23b,23cに近接しているとき
には、図示矢印のように界磁磁石27からの総磁束が、
各磁路形成用凸部26a,28b,28cを通して鉄心
23に集束される。
機子側と界磁磁石側とが、図示の位置関係にあるとき、
すなわち一方のヨーク板26の磁路形成用凸部26a
(N極)が一つの突極23aに近接し、かつ他方のヨー
ク板28における一対の磁路形成用凸部28b,28c
(S極)が他の突極23b,23cに近接しているとき
には、図示矢印のように界磁磁石27からの総磁束が、
各磁路形成用凸部26a,28b,28cを通して鉄心
23に集束される。
【0022】次にこの状態から界磁磁石側が、磁路形成
用凸部の配置ピッチである45°だけ回転移動したとき
には、ヨーク板28の磁路形成用凸部28a(S極)が
突極23aに近接するともに、ヨーク板26における一
対の磁路形成用凸部26c,26d(N極)が突極23
b,23cに近接する。したがって界磁磁石27からの
総磁束は、上述した矢印方向とは反対側に反転して鉄心
23に集束される。
用凸部の配置ピッチである45°だけ回転移動したとき
には、ヨーク板28の磁路形成用凸部28a(S極)が
突極23aに近接するともに、ヨーク板26における一
対の磁路形成用凸部26c,26d(N極)が突極23
b,23cに近接する。したがって界磁磁石27からの
総磁束は、上述した矢印方向とは反対側に反転して鉄心
23に集束される。
【0023】このように本実施例では、界磁磁石27に
取り付けられた一対のヨーク板26,28の形状によ
り、界磁磁石27の総磁束を分散させることなく集中さ
せる構造で多極化が図られており、これによって界磁磁
石27からの磁束が常時最大限に利用され、磁極数P及
び有効磁束Φの双方が同時に増大されるようになってい
る。そしてその多極化にあたっては、従来のように界磁
磁石に多極着磁は行われておらず、しかも電機子側の構
造が簡易に維持されている。
取り付けられた一対のヨーク板26,28の形状によ
り、界磁磁石27の総磁束を分散させることなく集中さ
せる構造で多極化が図られており、これによって界磁磁
石27からの磁束が常時最大限に利用され、磁極数P及
び有効磁束Φの双方が同時に増大されるようになってい
る。そしてその多極化にあたっては、従来のように界磁
磁石に多極着磁は行われておらず、しかも電機子側の構
造が簡易に維持されている。
【0024】この状態は、前述した図10及び図11に
示された所謂2−3構造の電動機と同様な総磁束集中状
態のままで、磁極数Pを増大させた状態となっている。
そして前述した式に示した通り、T/N特性値に対し
て磁極数Pは2乗で寄与することから、磁極数Pを3倍
とすればT/N特性値は9倍となり、本実施例のように
磁極数Pを4倍とすればT/N特性値は16倍、磁極数
Pが5倍ならT/N特性値は25倍のようにしてT/N
特性値は大幅に向上される。
示された所謂2−3構造の電動機と同様な総磁束集中状
態のままで、磁極数Pを増大させた状態となっている。
そして前述した式に示した通り、T/N特性値に対し
て磁極数Pは2乗で寄与することから、磁極数Pを3倍
とすればT/N特性値は9倍となり、本実施例のように
磁極数Pを4倍とすればT/N特性値は16倍、磁極数
Pが5倍ならT/N特性値は25倍のようにしてT/N
特性値は大幅に向上される。
【0025】ここで電動機の発生トルクは、コイルの中
を通る磁束Φの単位角度θ当たりの変化(dΦ/dθ;
磁束密度の傾斜の大きさ)に比例し、T/N特性値はそ
の2乗に比例している。そのため電動機の1回転中にお
ける磁束Φの変化を、従来の2極型モータ(P=
2)、従来の多極型モータ(P=10)及び本発明
にかかるモータ(P=10)のそれぞれについて比較し
てみる。
を通る磁束Φの単位角度θ当たりの変化(dΦ/dθ;
磁束密度の傾斜の大きさ)に比例し、T/N特性値はそ
の2乗に比例している。そのため電動機の1回転中にお
ける磁束Φの変化を、従来の2極型モータ(P=
2)、従来の多極型モータ(P=10)及び本発明
にかかるモータ(P=10)のそれぞれについて比較し
てみる。
【0026】図3から明らかなように、まず破線で示し
た従来の2極型モータ()では、大きな磁束がゆっく
り変化しており、太線で示した従来の多極型モータ
()では磁束Φの切り替わりが5倍となっている。し
かし磁束Φ自体は1/5になっているため、結局、磁束
Φの変化dΦ/dθ(傾斜の大きさ)は両者とも同じで
ある。これに対して細線で示した本発明構造()の場
合には、従来の2極型モータ()と同じ総磁束を集中
的に集めているとともに、従来の多極型モータ()と
同じ間隔で切り替えが行われている。そのため磁束Φの
変化dΦ/dθ(傾斜の大きさ)が非常に大きくなって
いる。この場合、各モータの電機子側条件が仮に同じで
あるとすると、の従来型モータに比べての本発明
のモータは、発生トルク(トルク定数)が5倍、T/N
特性値が25倍となる。
た従来の2極型モータ()では、大きな磁束がゆっく
り変化しており、太線で示した従来の多極型モータ
()では磁束Φの切り替わりが5倍となっている。し
かし磁束Φ自体は1/5になっているため、結局、磁束
Φの変化dΦ/dθ(傾斜の大きさ)は両者とも同じで
ある。これに対して細線で示した本発明構造()の場
合には、従来の2極型モータ()と同じ総磁束を集中
的に集めているとともに、従来の多極型モータ()と
同じ間隔で切り替えが行われている。そのため磁束Φの
変化dΦ/dθ(傾斜の大きさ)が非常に大きくなって
いる。この場合、各モータの電機子側条件が仮に同じで
あるとすると、の従来型モータに比べての本発明
のモータは、発生トルク(トルク定数)が5倍、T/N
特性値が25倍となる。
【0027】また図4に示されている実施例では、上述
した図1及び図2の実施例に対応する構成物について、
十の位の符号「2」を「4」に代えて表している。この
実施例では、上記実施例よりさらに多極化するように各
ヨーク板46及び48のそれぞれに、多数の磁路形成用
凸部46a〜46h及び48a〜48hが突設されてい
るとともに、鉄心43の各突極43a,43b,43c
の先端部分が、二股状に分割されている。このように突
極の先端部分を二股状とすれば、ヨーク板への負担を低
減することができる。
した図1及び図2の実施例に対応する構成物について、
十の位の符号「2」を「4」に代えて表している。この
実施例では、上記実施例よりさらに多極化するように各
ヨーク板46及び48のそれぞれに、多数の磁路形成用
凸部46a〜46h及び48a〜48hが突設されてい
るとともに、鉄心43の各突極43a,43b,43c
の先端部分が、二股状に分割されている。このように突
極の先端部分を二股状とすれば、ヨーク板への負担を低
減することができる。
【0028】さらに図5に示されている実施例では、図
1及び図2の実施例に対応する構成物について、十の位
の符号「2」を「5」に代えて表している。この実施例
では、各ヨーク板56及び58の磁路形成用凸部を、符
号56a〜56h及び58a〜58hのように増大させ
て多極化しているとともに、鉄心53の突極数を、53
a〜53fのように増大させている。
1及び図2の実施例に対応する構成物について、十の位
の符号「2」を「5」に代えて表している。この実施例
では、各ヨーク板56及び58の磁路形成用凸部を、符
号56a〜56h及び58a〜58hのように増大させ
て多極化しているとともに、鉄心53の突極数を、53
a〜53fのように増大させている。
【0029】さらにまた図6に示されている実施例で
は、上述した第1の実施例と対応する構成物について、
符号中の十の位「2」を符号「6」に代えて表してい
る。本実施例では、両ヨーク板66,68に設けられて
いる各磁路形成用凸部66a,68aが、電機子側の鉄
心63の周端面に対面するように軸方向に向かって略L
字状に折曲されている。
は、上述した第1の実施例と対応する構成物について、
符号中の十の位「2」を符号「6」に代えて表してい
る。本実施例では、両ヨーク板66,68に設けられて
いる各磁路形成用凸部66a,68aが、電機子側の鉄
心63の周端面に対面するように軸方向に向かって略L
字状に折曲されている。
【0030】次に図7に示されている実施例は、2相モ
ータに本発明を適用したものであって、前記第1の実施
例と対応する構成物について、符号中の十の位「2」を
符号「7」に代えて表している。本実施例における電機
子は、一対の鉄心73,73を有しており、一方の鉄心
73の両端部に設けられた突極73a,73b及び他方
の鉄心73の両端部に設けられた突極73c,73d
が、ヨーク板76及び78の磁路形成用凸部76a〜7
6h及び78a〜78hのいずれかに近接・離間するよ
うに構成されている。
ータに本発明を適用したものであって、前記第1の実施
例と対応する構成物について、符号中の十の位「2」を
符号「7」に代えて表している。本実施例における電機
子は、一対の鉄心73,73を有しており、一方の鉄心
73の両端部に設けられた突極73a,73b及び他方
の鉄心73の両端部に設けられた突極73c,73d
が、ヨーク板76及び78の磁路形成用凸部76a〜7
6h及び78a〜78hのいずれかに近接・離間するよ
うに構成されている。
【0031】このように本発明には、種々の形状の電機
子及び界磁磁石を採用することができ、同様な作用・効
果を得ることができる。また上述した各実施例中の電機
子と界磁磁石とは、内側と外側とを逆の関係にして配置
することも可能であり、さらに固定側と回転側とを任意
に設定することができる。
子及び界磁磁石を採用することができ、同様な作用・効
果を得ることができる。また上述した各実施例中の電機
子と界磁磁石とは、内側と外側とを逆の関係にして配置
することも可能であり、さらに固定側と回転側とを任意
に設定することができる。
【0032】さらにまた本発明は、図8及び図9に表さ
れたリニア型のモータにも適用することができる。図8
及び図9に示されているように、電機子を構成する2体
の鉄心83,83が一方向に並設されているとともに、
これらの各鉄心83に近接して界磁磁石87が相対移動
可能に配置されている。上記各鉄心83に設けられた各
突極83aには、励磁用のコイル84がそれぞれ巻回さ
れている。
れたリニア型のモータにも適用することができる。図8
及び図9に示されているように、電機子を構成する2体
の鉄心83,83が一方向に並設されているとともに、
これらの各鉄心83に近接して界磁磁石87が相対移動
可能に配置されている。上記各鉄心83に設けられた各
突極83aには、励磁用のコイル84がそれぞれ巻回さ
れている。
【0033】上記界磁磁石87は、延在方向に直交する
図示上下の方向に着磁が行われており、本実施例では、
界磁磁石87の図示上側端面がN極に着磁されていると
ともに、図示下側端面がS極に着磁されている。そして
この界磁磁石87の各着磁端面に、ヨーク板86及び8
8がそれぞれ取り付けられている。これらの各ヨーク板
86及び88の各縁部には、上記電機子の鉄心83側に
向かって突出する複数の磁路形成用凸部86a,…及び
88a,…がそれぞれ設けられており、これらの各磁路
形成用凸部86a,…及び88a,…が、鉄心83を挟
み込みつつ平行移動するように構成されている。すなわ
ち電機子の鉄心83と、ヨーク板86,88の磁路形成
用凸部86a,…及び88a,…とは、両者の相対移動
に伴い近接・離間し、両者が対面するように近接したと
きに、界磁磁石87からの磁束を鉄心83に集束するよ
うに配置されている。
図示上下の方向に着磁が行われており、本実施例では、
界磁磁石87の図示上側端面がN極に着磁されていると
ともに、図示下側端面がS極に着磁されている。そして
この界磁磁石87の各着磁端面に、ヨーク板86及び8
8がそれぞれ取り付けられている。これらの各ヨーク板
86及び88の各縁部には、上記電機子の鉄心83側に
向かって突出する複数の磁路形成用凸部86a,…及び
88a,…がそれぞれ設けられており、これらの各磁路
形成用凸部86a,…及び88a,…が、鉄心83を挟
み込みつつ平行移動するように構成されている。すなわ
ち電機子の鉄心83と、ヨーク板86,88の磁路形成
用凸部86a,…及び88a,…とは、両者の相対移動
に伴い近接・離間し、両者が対面するように近接したと
きに、界磁磁石87からの磁束を鉄心83に集束するよ
うに配置されている。
【0034】このような実施例におけるリニアモータに
おいても、一方のヨーク板86の磁路形成用凸部86a
(N極)と電機子側の一つの突極83aとが近接し、か
つ他方のヨーク板88における磁路形成用凸部88a
(S極)と、電機子側の他の突極83aとが近接したと
きに、界磁磁石87からの総磁束が鉄心83に集束され
る。そしてこの状態から両者の相対移動が行われて、ヨ
ーク板88の磁路形成用凸部88a(S極)と突極83
aとが近接し、かつヨーク板86における磁路形成用凸
部86a(N極)と他の突極83bとが近接したとき、
界磁磁石87からの総磁束は反転して鉄心83に集束さ
れるようになっている。
おいても、一方のヨーク板86の磁路形成用凸部86a
(N極)と電機子側の一つの突極83aとが近接し、か
つ他方のヨーク板88における磁路形成用凸部88a
(S極)と、電機子側の他の突極83aとが近接したと
きに、界磁磁石87からの総磁束が鉄心83に集束され
る。そしてこの状態から両者の相対移動が行われて、ヨ
ーク板88の磁路形成用凸部88a(S極)と突極83
aとが近接し、かつヨーク板86における磁路形成用凸
部86a(N極)と他の突極83bとが近接したとき、
界磁磁石87からの総磁束は反転して鉄心83に集束さ
れるようになっている。
【0035】すなわちこの実施例においても、界磁磁石
87に取り付けられたヨーク板86,88の形状によ
り、界磁磁石87の総磁束を分散させることなく集中さ
せる構造で多極化が図られており、界磁磁石87からの
磁束が常時最大限に利用されるようになされて磁極数P
及び有効磁束Φの双方が同時に増大されるようになって
いる。そしてその多極化にあたっては、従来のように界
磁磁石に多極着磁は行われておらず、しかも電機子側の
構造が簡易に維持されている。
87に取り付けられたヨーク板86,88の形状によ
り、界磁磁石87の総磁束を分散させることなく集中さ
せる構造で多極化が図られており、界磁磁石87からの
磁束が常時最大限に利用されるようになされて磁極数P
及び有効磁束Φの双方が同時に増大されるようになって
いる。そしてその多極化にあたっては、従来のように界
磁磁石に多極着磁は行われておらず、しかも電機子側の
構造が簡易に維持されている。
【0036】このように本発明は、回転型、直進型、ブ
ラシ付、ブラシレスを問わず、電機子と界磁磁石とを組
み合わせて連続運動を行う全ての電動機に適用すること
ができるものである。
ラシ付、ブラシレスを問わず、電機子と界磁磁石とを組
み合わせて連続運動を行う全ての電動機に適用すること
ができるものである。
【0037】
【発明の効果】以上述べたように本発明は、界磁磁石に
取り付けたヨーク板の形状により、界磁磁石の総磁束を
電機子の鉄心側に反転を繰り返すように集中させ、界磁
磁石の総磁束を分散させることなく集中させる構造で多
極化を行うものであるから、従来のように界磁磁石に多
極着磁を行うことなく、しかも電機子側の構造を簡易に
維持しつつ、界磁磁石からの磁束を常時最大限に利用し
て磁極数及び有効磁束の双方を同時に増大することがで
き、簡易な構造でT/N特性値を大幅に向上させること
ができる。
取り付けたヨーク板の形状により、界磁磁石の総磁束を
電機子の鉄心側に反転を繰り返すように集中させ、界磁
磁石の総磁束を分散させることなく集中させる構造で多
極化を行うものであるから、従来のように界磁磁石に多
極着磁を行うことなく、しかも電機子側の構造を簡易に
維持しつつ、界磁磁石からの磁束を常時最大限に利用し
て磁極数及び有効磁束の双方を同時に増大することがで
き、簡易な構造でT/N特性値を大幅に向上させること
ができる。
【図1】本発明の第1実施例における電動機を表した平
面説明図である。
面説明図である。
【図2】図1に表した電動機の構造を表した横断面説明
図である。
図である。
【図3】電動機の1回転中における磁束Φの変化を比較
した線図である。
した線図である。
【図4】本発明の第2実施例における電動機を表した平
面説明図である。
面説明図である。
【図5】本発明の第3実施例における電動機を表した平
面説明図である。
面説明図である。
【図6】本発明の第4実施例における電動機を表した横
断面説明図である。
断面説明図である。
【図7】本発明の第5実施例における電動機を表した平
面説明図である。
面説明図である。
【図8】本発明の第6実施例における電動機を表した平
面説明図である。
面説明図である。
【図9】図8に表した電動機の構造を表した横断面説明
図である。
図である。
【図10】従来における電動機の一例を表した平面説明
図である。
図である。
【図11】図10に表した電動機の構造を表した横断面
説明図である。
説明図である。
【図12】従来における電動機の他の例を表した平面説
明図である。
明図である。
23,43,53,63,73,83 鉄心 24,44,54,64,74,84 コイル 26,46,56,66,76,86 ヨーク板 28,48,58,68,78,88 ヨーク板 27,47,57,67,77,87 界磁磁石 26a,26b,26c,28a,28b,28c 磁
路形成用凸部 46a〜46h,48a〜48h 磁路形成用凸部 56a〜56h,58a〜58h 磁路形成用凸部 66a〜66h,68a〜68h 磁路形成用凸部 76a〜76h,78a〜78h 磁路形成用凸部 86a〜86h,88a〜88h 磁路形成用凸部
路形成用凸部 46a〜46h,48a〜48h 磁路形成用凸部 56a〜56h,58a〜58h 磁路形成用凸部 66a〜66h,68a〜68h 磁路形成用凸部 76a〜76h,78a〜78h 磁路形成用凸部 86a〜86h,88a〜88h 磁路形成用凸部
Claims (1)
- 【請求項1】 鉄心に複数相のコイルが巻回された電機
子と、この電機子に対して相対移動可能に配置された界
磁磁石と、を有する電動機において、 上記界磁磁石は、電機子との相対移動方向に延在され、
かつこの延在方向に直交する方向に着磁されているとと
もに、 この界磁磁石の各着磁端面のそれぞれに、当該界磁磁石
の延在方向に沿ってヨーク板が各々取り付けられ、 これら両ヨーク板には、当該ヨーク板の延在方向に所定
のピッチで配置される複数の磁路形成用凸部が設けられ
てなり、 前記鉄心と磁路形成用凸部とは、界磁磁石の磁束を鉄心
に集束させるように相互に近接・離間し、かつその鉄心
内を通過する磁束の方向が、電機子と界磁磁石との相対
移動に伴い上記磁路形成用凸部の配置ピッチ毎に反転す
る位置関係に設けられていることを特徴とする電動機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34490393A JPH0775320A (ja) | 1992-12-22 | 1993-12-20 | 電動機 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4-356824 | 1992-12-22 | ||
| JP35682492 | 1992-12-22 | ||
| JP34490393A JPH0775320A (ja) | 1992-12-22 | 1993-12-20 | 電動機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0775320A true JPH0775320A (ja) | 1995-03-17 |
Family
ID=26577900
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34490393A Pending JPH0775320A (ja) | 1992-12-22 | 1993-12-20 | 電動機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0775320A (ja) |
-
1993
- 1993-12-20 JP JP34490393A patent/JPH0775320A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19990518 |