JPS6059955A

JPS6059955A - トロイダルコイル型回転電機

Info

Publication number: JPS6059955A
Application number: JP16630983A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Kato; 満加藤
Original assignee: Tokyo Keiki Co Ltd
Current assignee: Tokyo Keiki Inc
Priority date: 1983-09-09
Filing date: 1983-09-09
Publication date: 1985-04-06
Also published as: JPH0150183B2

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】本発明は、トロイダルフィル型回転電機に関するもので
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、あるギャップをへたてた磁極を有する
界磁とから成り、界磁はそれに含まれる永久磁石によっ
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
に交互に異極となっている。対応する電機子の４個のコ
イルも、順に巻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、このコイルに成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ってトル
クの方向が定まる。今、仮りに電機子が外側にあり、界
磁がその内側にあって、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フなど
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、スリップリングと
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・１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って、同じ電流によって
生ずるトルクの大きさが変化する性質をもっている。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
トルクをとっである。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
っているが、θが左右どちらかに行くに従って、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
割透下っ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、一般的にこの点なθがｏｆ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。

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すせず、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ｏｆ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ｔ、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ｔ
ｓ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ｔ５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（Ａ／型回転電機としては、重大な欠
点があった。

従って、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在る。

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、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
磁と対向しない上記リング状コアの面にスペーサを夫々
設けると共に、上記スペーサに関連し上記電機子の位置
決をなすケースを設けたことを％徴とするトロイダルコ
イル型回転電機に在る。

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に垂直な面に沿った断面図である。図に於て
、（１１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し、（３
）はそのケースを示す。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、ケ−ス（３）が最外側に配置され
ている場合である。従って、この場合、界磁（１）は４
極の突型界磁である。

初で、同図に示す如く、界磁ｆＪ、ｌ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９
０）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（１１１の外周面に固定された４個のマ
グネット（＋２１　、　（１３１、α４：及び（１５と
より成る。

周知の如く、各マグネットは略々同形で、その厚さ方向
、即ちリング状のヨークａｌｌの直径方向に沿って着磁
されている。例えば、マグネットａｚの表面がＳ極にそ
の内面（ヨークＱｌｌ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Ｑｌｌに対して反対側の
マグネッ）　（Ｉ４１は、同一極性に着磁されているが
、両者間のマグネット（１３及びａ！ｌｉｌは、夫々、
逆極性に着磁されている。換言すれば、各マグネットＯ
２乃至ａ９は、順次逆極性に着磁されている。

一方、電機子（２１は、磁性材、例えば鉄より成るリン
グ状コア１２］）と、このコア（２］１に巻装された４
個のトロイダルコイルＧ！２　、　ｃ２３．（至）及び
（ハ）と、隣接するトロイダルコイル（２２１乃至（ハ
）間に位置する如く、夫々リング状コア＋２１１の外周
面に固定された４個の所定巾ｔ、の突起部（支）Ｉ、（
２７１，（ハ）及びＣ鎌とより成る。

各トロイダルコイル（２ｚ・・・＋２５１のリング状コ
アＱ］ｌの円周方向の長さは等しく、それ等の巻回方向
は、順次逆となっている。

ケース（３：は薄板より成る筒状であり、電機子（２）
をこれに収納する際は、この筒状ケース（３）の内周面
に、電機子（２１の突起部（７！６１・・・（ハ）の外
局面が対接する如く、この筒状ケース（３１の内径が選
択されている。筒状ケース（３）の一方の開口端近傍の
内周面に１厚さの薄いリングｔ３１）を固定し、電機子
（２１をケース（３）に嵌入した際にリング０υの遊端
面に、各突起部ａ・・・シ（支）の一方の端面が衝合し
、電機子（２１の中心軸Ｏ方向の位置決めをなすように
する。尚、リング０１）は筒状ケース（３）と一体に形
成し、筒状ケース（３）の内周面にリング０Ｄと同様の
段部を形成するようにしてもよい。

扱て、本発明の主たる要素の一つである突起部（ハ）・
・・＠に就き説明する。図示の如く、各突起部四・・・
Ｇは、略々同一形状で、リング状コア（２１１の外周面
の中心軸Ｏの延長方向の少くとも全長に亘る長さで、外
周面の円方向の巾は所定の巾１５で、リング状コアｃ！
１）の外周面より外方に突出している長さＣは、リング
状コア＋２１１に巻回さ庇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
って、各トロイダルコイル＠・・・（ハ）をリング状コ
ア（２１１に巻装する際は、各突起部（イ）・・・（２
）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、即ちスペースを、所定巾ｔ８
に確実に保持し得るものである。更に、電機子とケース
との間の位置決めも極めて簡単に行い得る。

従って、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Ｖ、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。

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。

尚、本発明の要旨を逸脱せずに、多くの変化・変更が、
当該業者により容易になし得ること明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

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、ｆｉ＋は界磁、（２１は電機子、（３；はケ
ース、ａ］１はヨーク、Ｑ２１・・・ａＳはマグネット
、Ｑ］Ｉはリング状コア、＠・・・Ｇ！５１ハ）ロイダ
ルコイル、α）・・・（ハ）は突起部を夫々示す。

Claims

【特許請求の範囲】

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対向しない上
記リング状コアの面にスペーサを夫々設けると共に、上
記スペーサに関連し上記電機子の位置決をなすケースを
設けたことを％徴とするトロイダルコイル型回転電機。