JPS6335162A - 電磁気装置 - Google Patents
電磁気装置Info
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- JPS6335162A JPS6335162A JP62148137A JP14813787A JPS6335162A JP S6335162 A JPS6335162 A JP S6335162A JP 62148137 A JP62148137 A JP 62148137A JP 14813787 A JP14813787 A JP 14813787A JP S6335162 A JPS6335162 A JP S6335162A
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- angle
- pole
- teeth
- pole piece
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
- H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
- H02K1/2706—Inner rotors
- H02K1/2713—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being axial, e.g. claw-pole type
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K37/00—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors
- H02K37/10—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of permanent magnet type
- H02K37/12—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of permanent magnet type with stationary armatures and rotating magnets
- H02K37/14—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of permanent magnet type with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures
- H02K37/18—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of permanent magnet type with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures of homopolar type
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
- Massaging Devices (AREA)
- Yarns And Mechanical Finishing Of Yarns Or Ropes (AREA)
- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（技術分野）
本発明は、電磁気装置に関し、特に、基本トルク／変位
角の関係の任意な調波を減少させるように改良された電
磁気装置に関する。便宜上、本発明を回転式モータに適
用した場合について説明するが、本発明は、リニアモー
タ、信号発生器、電力発生器、電力発生装置等、移動部
分と静止部分とを備える他の電磁気装置に適用すること
かできる。ステッピングおよび同期誘導モータのように
、ブラシレスの直流誘導モータに適用すると特に有益で
ある。
角の関係の任意な調波を減少させるように改良された電
磁気装置に関する。便宜上、本発明を回転式モータに適
用した場合について説明するが、本発明は、リニアモー
タ、信号発生器、電力発生器、電力発生装置等、移動部
分と静止部分とを備える他の電磁気装置に適用すること
かできる。ステッピングおよび同期誘導モータのように
、ブラシレスの直流誘導モータに適用すると特に有益で
ある。
（背景技術）
回転ブラシのないステッピングおよび同期誘導モータは
、公知である。これらは、回転子（移動部材）と固定子
（静止部材）とを含む。前記固定子は突出している複数
の極を有し、各種はこれらの周りに巻かれた各コイルを
経る電流により励磁される。前記コイルは、少なくとも
二つの電気的位相を提供するように配置されている。前
記回転子は、前記位相の引き続く励起が回転子に回転運
動を生起させるように、前記固定子と磁束で結合される
少なくとも一対のＮおよびＳの磁極を含む。
、公知である。これらは、回転子（移動部材）と固定子
（静止部材）とを含む。前記固定子は突出している複数
の極を有し、各種はこれらの周りに巻かれた各コイルを
経る電流により励磁される。前記コイルは、少なくとも
二つの電気的位相を提供するように配置されている。前
記回転子は、前記位相の引き続く励起が回転子に回転運
動を生起させるように、前記固定子と磁束で結合される
少なくとも一対のＮおよびＳの磁極を含む。
回転子種と各固定子極との間の回転子関係すなわち°′
トルク／角曲線”のトルク／変位角は、一般に、以下の
既知のフーリエ展開により表わすことができる。
トルク／角曲線”のトルク／変位角は、一般に、以下の
既知のフーリエ展開により表わすことができる。
Ｔ＝Ｋ［１＋Ａ、ｃｏｓ （θｅ）
＋Ａ２ ｃｏｓ （２ｅｅ）
十 暢 ― 費
＋Ａｎ ｃｏｓ （ｎｅｅ）
＋Ｂ、ｓｉｎ （６）ｅ）
＋Ｂ２５ｉｎ（２θｅ）
＋ ・ ・ ・
＋Ｂｎ ｓｉｎ （ｎｅｅ）コ
ここに、
Ｔ＝トルク
に；定数
ＡＩ ＋ Ａ ２ ・・・Ａｎ＝コサイン項のフーリ
エ係数（定数） Ｂ’１．Ｂ２ ・・・Ｂｎ＝サイン項のフーリエ係数
（定数） ｅｅ＝電気的角度におけるロータの変位である。
エ係数（定数） Ｂ’１．Ｂ２ ・・・Ｂｎ＝サイン項のフーリエ係数
（定数） ｅｅ＝電気的角度におけるロータの変位である。
上記の式において、ＡＩｃｏｓ（θｅ）十Ｂａ５ｉｎ（
θｅ）は回転子の各種が固定子の各種を通るときに発生
される基本（第１）調波、Ａ２ ｃｏｓ （２ｅｅ）
＋Ｂ２ ｓ ｉ ｎ （２θｅ）は基本の第２調波
、・・・Ａｎｃｏｓ（ｎｅａ）十Ｂｎ ｃｏｓ （ｎ
ｅａ）は第ｎ調波ある。
θｅ）は回転子の各種が固定子の各種を通るときに発生
される基本（第１）調波、Ａ２ ｃｏｓ （２ｅｅ）
＋Ｂ２ ｓ ｉ ｎ （２θｅ）は基本の第２調波
、・・・Ａｎｃｏｓ（ｎｅａ）十Ｂｎ ｃｏｓ （ｎ
ｅａ）は第ｎ調波ある。
回転子種の中心線がフーリエ展開をされる固定子極の中
心線と一致する回転子位置として０ｅ＝０か規定される
特殊な場合、前記展開は一般に以下のように簡略化され
る。
心線と一致する回転子位置として０ｅ＝０か規定される
特殊な場合、前記展開は一般に以下のように簡略化され
る。
Ｔ＝Ｋ ［Ｂ１ ｓ ｉ ｎｅｅ
＋Ｂ２ ｓ ｉ ｎ （２（Ｅ）ｅ）＋ 拳 ＋
争 十Ｂｎｃｏｓ（ｎｅａ）］ トルク／角調波の存在が同期誘導モータ、ステッピング
モータおよびブラシのない直流モータの性能試験に特に
有害であることは知られている。特に、位相数の２倍に
対応する調波、たとえば２相機械の場合の第４調波、３
相機械の場合の第６Ａ波は、調波内容の超関数の優勢の
ために特に有害である。この特定の調波は、回り止めト
ルクの原因となり、切り離されたモータの回転子の回転
に対し好ましくない抵抗となる。ステッピングモータの
正確な歩進、同期誘導モータ、ステッピングモータおよ
びブラシのない直流モータの速度変調、ステッピングモ
ータおよびブラシのない直流モータの微小な歩道能力は
、トルク／角調波、特に上記の回り止めトルクの１つの
原因により全て逆に作用する。
争 十Ｂｎｃｏｓ（ｎｅａ）］ トルク／角調波の存在が同期誘導モータ、ステッピング
モータおよびブラシのない直流モータの性能試験に特に
有害であることは知られている。特に、位相数の２倍に
対応する調波、たとえば２相機械の場合の第４調波、３
相機械の場合の第６Ａ波は、調波内容の超関数の優勢の
ために特に有害である。この特定の調波は、回り止めト
ルクの原因となり、切り離されたモータの回転子の回転
に対し好ましくない抵抗となる。ステッピングモータの
正確な歩進、同期誘導モータ、ステッピングモータおよ
びブラシのない直流モータの速度変調、ステッピングモ
ータおよびブラシのない直流モータの微小な歩道能力は
、トルク／角調波、特に上記の回り止めトルクの１つの
原因により全て逆に作用する。
上記のようにモータの性能に逆に作用する優勢な調波を
最小にすることができることは、これらのモータにおい
て有利である。
最小にすることができることは、これらのモータにおい
て有利である。
本発明の出願人に譲渡された米国特許出願第０６／７Ｂ
２９３２号には、述べられた関係に従う不定の速度とな
る２セツトの極を備える固定子とすることにより各モー
タのトルク／角曲線の任意な調波を最小にする手段が記
載されている。この装置は望まない調波を充分に減じる
が、不定の固定子スロット巾が複雑さを確実に招き、固
定子コイルの寸法が最も狭いスロットにより特に制限さ
れ、そして巻線が固定子に関して特別に適応されねばな
らない。
２９３２号には、述べられた関係に従う不定の速度とな
る２セツトの極を備える固定子とすることにより各モー
タのトルク／角曲線の任意な調波を最小にする手段が記
載されている。この装置は望まない調波を充分に減じる
が、不定の固定子スロット巾が複雑さを確実に招き、固
定子コイルの寸法が最も狭いスロットにより特に制限さ
れ、そして巻線が固定子に関して特別に適応されねばな
らない。
（発明の要約）
本発明は、第１および第２の回転チおよび固定子の結合
を有するモータを提供することにより、トルク／角曲線
の任意な調波を最小にすることを提供１−る。２つの結
合は、たとえそれぞれが最小にされるべき調波を発生し
たとしても、一方により発生された調波は他方により発
生された調波を無効にするように配置される。このよう
な結果は、第１のセットの各固定子極歯（極）を第２の
セットの各固定子極歯（極）に変位させることにより、
または、第１のセットの各回転子極歯（棒）を第２のセ
ットの各回転子極歯（極）から変位させることにより達
成される。このような変位は、通常の構造に存在する多
くの変位より大きいまたは小さい増分として与えられる
。
を有するモータを提供することにより、トルク／角曲線
の任意な調波を最小にすることを提供１−る。２つの結
合は、たとえそれぞれが最小にされるべき調波を発生し
たとしても、一方により発生された調波は他方により発
生された調波を無効にするように配置される。このよう
な結果は、第１のセットの各固定子極歯（極）を第２の
セットの各固定子極歯（極）に変位させることにより、
または、第１のセットの各回転子極歯（棒）を第２のセ
ットの各回転子極歯（極）から変位させることにより達
成される。このような変位は、通常の構造に存在する多
くの変位より大きいまたは小さい増分として与えられる
。
従って、本質的に減じられた特有の調波でもって、その
調波の存在のために、ブラシのない直流、ステッピング
および同期誘導モータにおける性能の反対の効果を減少
させることができ、また、ブラシのない直流およびステ
ッピングモータにおける性能を改良することかできる。
調波の存在のために、ブラシのない直流、ステッピング
および同期誘導モータにおける性能の反対の効果を減少
させることができ、また、ブラシのない直流およびステ
ッピングモータにおける性能を改良することかできる。
（好ましい実施例の説明）
第１図（ａ）は、一般的な構成の、２相・８極固定子の
同期誘導モータの断面を示す。同図には、また、歯が付
けられた回転子１０と、歯が付けられた固定子１１とが
示されている。固定ｆ１１は、励磁コイル（図示せず）
を巻くことができる複数の極１２〜１９を有する。第１
図（ｂ）は、軸線方向に磁化された永久磁石２０と、該
永久磁石に組み付けられた一対の極片２１，ｐ＝とを含
むロータ１０を示す。極片２１はＮ極を有し、極片ｐ＝
はＳ極を有する。極片２１の外周面は複数の外歯２０を
有するように形成され、極片ｐ＝の外周面は複数の外歯
２４をイｆするように形成されている。第１図（ａ）に
示すように、各外歯は、同じでありかつ等角度間隔であ
る。しかし、第１図（ｂ）に示すように、極片２１は、
その各歯２３が極片ｐ＝の各歯２４から歯ピッチの２分
の１だけ周方向すなわち放射方向へ変位されている。
同期誘導モータの断面を示す。同図には、また、歯が付
けられた回転子１０と、歯が付けられた固定子１１とが
示されている。固定ｆ１１は、励磁コイル（図示せず）
を巻くことができる複数の極１２〜１９を有する。第１
図（ｂ）は、軸線方向に磁化された永久磁石２０と、該
永久磁石に組み付けられた一対の極片２１，ｐ＝とを含
むロータ１０を示す。極片２１はＮ極を有し、極片ｐ＝
はＳ極を有する。極片２１の外周面は複数の外歯２０を
有するように形成され、極片ｐ＝の外周面は複数の外歯
２４をイｆするように形成されている。第１図（ａ）に
示すように、各外歯は、同じでありかつ等角度間隔であ
る。しかし、第１図（ｂ）に示すように、極片２１は、
その各歯２３が極片ｐ＝の各歯２４から歯ピッチの２分
の１だけ周方向すなわち放射方向へ変位されている。
第１図（ａ）に示ずモータの回転は、回転磁界に誘引さ
れかつ回転磁界に付き従う−・定方向磁界により与えら
れる。図示のモータの一定方向磁界は、回転子１０の一
部を形成する前記永久磁石により生起される。固定子１
１は、同位相に励磁される一つ置きの極に巻かれた２相
の巻線を有する。両巻線が交流電源に接続されると、各
様は交流電流の半サイクルの間一方の磁気的極性を有し
、他の半サイクルの間他方の磁気的極性を有する。この
ため、一方の位相の巻線により励磁される各様において
、一つの極は、たとえば一つの半サイクルの間Ｎ、次の
半サイクルの間Ｓ、さらに次の半す〜ｒクルの間Ｎのよ
うにＮ、Ｓ、Ｎ、Ｓとなる。他方の位相の巻線により励
磁される各様は、第１のセットの各様と約９０度移相さ
れることを除いて同様の磁気的極性を有する。従って、
回転は、最初誘引され次いで各磁極の極性の変更により
反発される一定方向磁界により与えられる。一定サイク
ルの交流電源を用いるモータの回転速度は、固定子極の
数、回転子種および固定子極の外形のような機械的構造
の特性により変更される。
れかつ回転磁界に付き従う−・定方向磁界により与えら
れる。図示のモータの一定方向磁界は、回転子１０の一
部を形成する前記永久磁石により生起される。固定子１
１は、同位相に励磁される一つ置きの極に巻かれた２相
の巻線を有する。両巻線が交流電源に接続されると、各
様は交流電流の半サイクルの間一方の磁気的極性を有し
、他の半サイクルの間他方の磁気的極性を有する。この
ため、一方の位相の巻線により励磁される各様において
、一つの極は、たとえば一つの半サイクルの間Ｎ、次の
半サイクルの間Ｓ、さらに次の半す〜ｒクルの間Ｎのよ
うにＮ、Ｓ、Ｎ、Ｓとなる。他方の位相の巻線により励
磁される各様は、第１のセットの各様と約９０度移相さ
れることを除いて同様の磁気的極性を有する。従って、
回転は、最初誘引され次いで各磁極の極性の変更により
反発される一定方向磁界により与えられる。一定サイク
ルの交流電源を用いるモータの回転速度は、固定子極の
数、回転子種および固定子極の外形のような機械的構造
の特性により変更される。
第１図（ｂ）の回転子１０の各半分の基本トルク／角曲
線は、次式により与えられる。
線は、次式により与えられる。
Ｔ＝Ｋ ［Ｂ１ ｓ ｉ ｎ （θｅ ）＋Ｂ
２５ｉｎ（２θｅ ） ＋ ・ 命 ・ ＋Ｂｎｓｉｎ（ｎθｅ）］ ここに、各記号は、関係を第２図に図式的に示す前記し
た式の各記号と同じである。基本曲線か正しいサイン波
として正確に示されるのに対し、基本調波の合計である
総トルクを表わす曲線か歪められていることは理解され
るであろう。この歪みは、ブラシのない、直流モータ、
ステッピングモータおよび同期誘導モータの速度変調に
寄与し、また、ブラシのない、直流モータおよびステッ
ピングモータの歩進および微小歩進の正確さを減じる。
２５ｉｎ（２θｅ ） ＋ ・ 命 ・ ＋Ｂｎｓｉｎ（ｎθｅ）］ ここに、各記号は、関係を第２図に図式的に示す前記し
た式の各記号と同じである。基本曲線か正しいサイン波
として正確に示されるのに対し、基本調波の合計である
総トルクを表わす曲線か歪められていることは理解され
るであろう。この歪みは、ブラシのない、直流モータ、
ステッピングモータおよび同期誘導モータの速度変調に
寄与し、また、ブラシのない、直流モータおよびステッ
ピングモータの歩進および微小歩進の正確さを減じる。
第１図（ａ）の２相・８極固定子のモータであることか
ら、上記の正確さおよび速度変調の問題に寄与する調波
は、第２図に示す第４調波である。本発明は、この場合
第４調波を以下に記載のように除去または実質的に弱め
る。
ら、上記の正確さおよび速度変調の問題に寄与する調波
は、第２図に示す第４調波である。本発明は、この場合
第４調波を以下に記載のように除去または実質的に弱め
る。
第１図（ａ）および（ｂ）に関連して説明したモータは
、トルク対角度波形の一つの調波を除去するように電気
角１８０度の通常の変位から角度αｅだり、一方のセッ
トの回転子歯２３を他方のセットの回転子歯２４から変
位させることによる本発明に従って修正される。回転子
１０の各半部は、Ｔａ、Ｔｂにより表わされる各半部に
より寄与されるトルクと、 Ｔｔ ＝Ｔａ ＋Ｔｂ により表わされる総トルクとを備えるモータ総トルクに
対し独立の寄与体として考えられる。
、トルク対角度波形の一つの調波を除去するように電気
角１８０度の通常の変位から角度αｅだり、一方のセッ
トの回転子歯２３を他方のセットの回転子歯２４から変
位させることによる本発明に従って修正される。回転子
１０の各半部は、Ｔａ、Ｔｂにより表わされる各半部に
より寄与されるトルクと、 Ｔｔ ＝Ｔａ ＋Ｔｂ により表わされる総トルクとを備えるモータ総トルクに
対し独立の寄与体として考えられる。
回転ｆの各半部がその通常の位置から電気角度αｅ放射
方向に変位されると、トルク式は以下のようになる。
方向に変位されると、トルク式は以下のようになる。
Ｔａ ＝Ｋａ ［Ｂ１ ｓｉｎ （ｅｅ）＋Ｂ２
ｓ ｉ ｎ （２ｅｅ ） ＋・・拳 ＋Ｂｎｓｉｎ（ｎｅｅ）］ Ｔｂ ＝Ｋｂ ［Ｂ１ ｓｉｎ （θｅ＋ａｅ）＋
Ｂ２ ｓｉｎ （２ｅｅ ＋２ａｅ）＋ ・ ・
・ ＋Ｂｎ ｓ ｉ ｎ（ｎｅｅ ＋２ａｅ ） ］もし、
基本および第４調波だけが与えられると、上記式は以下
にように減じられる（Ｋａ ＝Ｋｂ＝１．０であれば）
。
ｓ ｉ ｎ （２ｅｅ ） ＋・・拳 ＋Ｂｎｓｉｎ（ｎｅｅ）］ Ｔｂ ＝Ｋｂ ［Ｂ１ ｓｉｎ （θｅ＋ａｅ）＋
Ｂ２ ｓｉｎ （２ｅｅ ＋２ａｅ）＋ ・ ・
・ ＋Ｂｎ ｓ ｉ ｎ（ｎｅｅ ＋２ａｅ ） ］もし、
基本および第４調波だけが与えられると、上記式は以下
にように減じられる（Ｋａ ＝Ｋｂ＝１．０であれば）
。
Ｔａ ＝Ｋａ ［Ｂ１ ｓ ｉ ｎ （ｅｅ ）＋
Ｂ、 ｓ ｉ ｎ （４０ｅ ） Ｔｂ ＝Ｋｂ ［Ｂ１ ｓ ｉ ｎ （ｅｅ ＋ａ
ｅ ）＋ｓ４ｓ ｉｎ （４（Ｅ）ｅ ＋４ａｅ）Ｔ
ｔ ＝Ｔａ ＋Ｔｂ ＝２Ｂ１ ｃｏｓ （−ａｅ／２） ｘｓ ｉ ｎ （ｅｅ ＋ａｅ ／２）＋２Ｂ４ ｃ
ｏｓ （−２ａｅ） Ｘｓ ｉ ｎ （４ｅｅ ＋２ａｅ ）αｅ＝電気角
４５度 のとき、 ｃｏｓ （−２αｅ）＝０ であり、Ｔ ｔ、の第４調波は零に減少され、これによ
り第４調波トルク成分の効果は除去される。これは、第
３図に図式的に示される。ＴｂはＴａより電気角４５度
先行し、Ｔｂ、Ｔａの第４調波は互いに電気角が１８０
度移相するから相殺される。
Ｂ、 ｓ ｉ ｎ （４０ｅ ） Ｔｂ ＝Ｋｂ ［Ｂ１ ｓ ｉ ｎ （ｅｅ ＋ａ
ｅ ）＋ｓ４ｓ ｉｎ （４（Ｅ）ｅ ＋４ａｅ）Ｔ
ｔ ＝Ｔａ ＋Ｔｂ ＝２Ｂ１ ｃｏｓ （−ａｅ／２） ｘｓ ｉ ｎ （ｅｅ ＋ａｅ ／２）＋２Ｂ４ ｃ
ｏｓ （−２ａｅ） Ｘｓ ｉ ｎ （４ｅｅ ＋２ａｅ ）αｅ＝電気角
４５度 のとき、 ｃｏｓ （−２αｅ）＝０ であり、Ｔ ｔ、の第４調波は零に減少され、これによ
り第４調波トルク成分の効果は除去される。これは、第
３図に図式的に示される。ＴｂはＴａより電気角４５度
先行し、Ｔｂ、Ｔａの第４調波は互いに電気角が１８０
度移相するから相殺される。
同様の手法で、変位角αｅを適当に選択することにより
、他のトルク調波を除去することができる。
、他のトルク調波を除去することができる。
必要な変位角度αｅは、
αｅ＝１８０度／ｈ
により決定される。なお、ｈは最小にすべき調波の順番
であり、従って弱めるべき調波は第４調波であり、変位
角は電気角４５度である。電気的な角度および機械的な
角度は、以下の式により関係される。
であり、従って弱めるべき調波は第４調波であり、変位
角は電気角４５度である。電気的な角度および機械的な
角度は、以下の式により関係される。
αｍ＝αｅ／ｐ
ここに、αｅは電気的角度の変位であり、αｍは機械的
角度の変位であり、ｐは回転子極対の数である。
角度の変位であり、ｐは回転子極対の数である。
第４図は、通常の位置から角αｍ変位された極片２１．
ｐ＝を有するように本発明に従って構成された第１ｂ図
と同種の回転子１０を示す。変位角度αｍが図示の方向
であるか反対の方向であるかは本発明の実施において重
要でない。
ｐ＝を有するように本発明に従って構成された第１ｂ図
と同種の回転子１０を示す。変位角度αｍが図示の方向
であるか反対の方向であるかは本発明の実施において重
要でない。
第５図は、本発明に従って構成された２磁石式の回転子
３０を示す。両磁石３１．３２は、それぞれ一対の極片
３３と３４．３５と３６を有する。各極片は、図示のよ
うに、共通の軸線に沿って組み立てられており、また、
極片３４．３５の各歯は通常歯ピッチの１／２相互に変
位されている。すなわち、極片３３は極片３４から１．
、／ ２ ＩＪｉｌピッチ変位され、極片３５は極片
３６から１／２歯ピッチ変位されている。この実施例に
おいて、極片３３〜３６は、それぞれＳ、Ｎ、Ｓ、Ｎま
たはＮ、Ｓ、Ｎ、Ｓｌ、：Ｗｔ化される。この実施例に
おける変位角度αｍは、図示のように回転子３０の二つ
の半部を放射方向に変位させることにより達成される。
３０を示す。両磁石３１．３２は、それぞれ一対の極片
３３と３４．３５と３６を有する。各極片は、図示のよ
うに、共通の軸線に沿って組み立てられており、また、
極片３４．３５の各歯は通常歯ピッチの１／２相互に変
位されている。すなわち、極片３３は極片３４から１．
、／ ２ ＩＪｉｌピッチ変位され、極片３５は極片
３６から１／２歯ピッチ変位されている。この実施例に
おいて、極片３３〜３６は、それぞれＳ、Ｎ、Ｓ、Ｎま
たはＮ、Ｓ、Ｎ、Ｓｌ、：Ｗｔ化される。この実施例に
おける変位角度αｍは、図示のように回転子３０の二つ
の半部を放射方向に変位させることにより達成される。
第６図は、本発明に従って構成された２ＶＡ石式の回転
子４０を示す。磁石４１および４２はそれぞわ極片４３
．４４および４５．４６を有し、また、全ての極片は、
図示のように極片４５．４６の歯が整列されるように共
通の軸線にイＯって組み立てられている。極片４４は極
片４４から１／２歯ピッチ変位され、極片４５は極片４
６から１／２歯ピッチ変位されている。極片４３〜４６
は、極片４３および４６かＳ極、極片４４および４５か
Ｎ極を有するようにすることができるし、逆の極性を有
するようにすることもできる。
子４０を示す。磁石４１および４２はそれぞわ極片４３
．４４および４５．４６を有し、また、全ての極片は、
図示のように極片４５．４６の歯が整列されるように共
通の軸線にイＯって組み立てられている。極片４４は極
片４４から１／２歯ピッチ変位され、極片４５は極片４
６から１／２歯ピッチ変位されている。極片４３〜４６
は、極片４３および４６かＳ極、極片４４および４５か
Ｎ極を有するようにすることができるし、逆の極性を有
するようにすることもできる。
この実施例では、変位角度α０は図示のように回転子４
０の二つの半部を放射方向へ変位させることにより達成
される。
０の二つの半部を放射方向へ変位させることにより達成
される。
第７図は、第４図〜第６図の実施例のように軸線方向に
磁化されるというより、むしろ半径方向に磁化された、
歯を有さない磁石回転子５０示す。該回転子は、これの
周囲に磁化された未突出のＮ極とＳ極５１を有する。回
転子５０は、本発明に従って角αｍ変位された二つの磁
石５２．５３を含む。
磁化されるというより、むしろ半径方向に磁化された、
歯を有さない磁石回転子５０示す。該回転子は、これの
周囲に磁化された未突出のＮ極とＳ極５１を有する。回
転子５０は、本発明に従って角αｍ変位された二つの磁
石５２．５３を含む。
本発明は、第４調波を最小にすることに制限されない。
たとえば、３相モータでは、第６調波が上記のｉＥ確さ
および速度変調の問題を生じる。この場合、αｅ＝１８
０度／ｈの関係から、電気角３０度の変位が必要であり
、これは先に説明したように得ることかできる。また、
本発明は、図示の固定子と回転子の形に制限されず、他
の形の固定子と回転子の形にも適用することができる。
および速度変調の問題を生じる。この場合、αｅ＝１８
０度／ｈの関係から、電気角３０度の変位が必要であり
、これは先に説明したように得ることかできる。また、
本発明は、図示の固定子と回転子の形に制限されず、他
の形の固定子と回転子の形にも適用することができる。
さらに、本発明は、上記の速度変調と正確さの問題を最
小にするように設計された場合に制限されないだけでな
く、基本的なトルク／角曲線の任意な調波を最小にする
ように設計された全ての場合に適用することができる。
小にするように設計された場合に制限されないだけでな
く、基本的なトルク／角曲線の任意な調波を最小にする
ように設計された全ての場合に適用することができる。
上記の本発明は、固定子極数、回転子歯の数および位相
数がいずれの場合にも適用することができ、また、磁石
および回転子極片を積層した場合にも適用することがで
きる。
数がいずれの場合にも適用することができ、また、磁石
および回転子極片を積層した場合にも適用することがで
きる。
本発明は、歯を有する回転子と、−数的に配置された各
ロータ半部を備える回転子構成体とを有するモータに適
用した場合について説明したが、他のモータ組立体、た
とえば、歯を付けられた回転子および固定子を備え、回
転子歯の全ての回転子歯が整列され、固定子歯の各半部
が１／２歯ピッチ変位されたモータにも適用することが
できる。この場合、回転子の二つの半部は、上記のよう
に決定された変位角度だけ変位される。また、本発明の
原理は、移相された固定子歯と、歯を付けられない回転
子とを有するモータ、および、移相された回転子歯と、
歯を付けられない固定子極とを有するモータにも適用す
ることができる。さらに、回転子が永久磁石であること
は本発明の実施には必要てない。さらにまた、変位は、
固定子または回転子のいずれかに全く必要ではなく、総
変位が所啜の結果を生じる限りは両者に変位の一部を形
成してもよい。
ロータ半部を備える回転子構成体とを有するモータに適
用した場合について説明したが、他のモータ組立体、た
とえば、歯を付けられた回転子および固定子を備え、回
転子歯の全ての回転子歯が整列され、固定子歯の各半部
が１／２歯ピッチ変位されたモータにも適用することが
できる。この場合、回転子の二つの半部は、上記のよう
に決定された変位角度だけ変位される。また、本発明の
原理は、移相された固定子歯と、歯を付けられない回転
子とを有するモータ、および、移相された回転子歯と、
歯を付けられない固定子極とを有するモータにも適用す
ることができる。さらに、回転子が永久磁石であること
は本発明の実施には必要てない。さらにまた、変位は、
固定子または回転子のいずれかに全く必要ではなく、総
変位が所啜の結果を生じる限りは両者に変位の一部を形
成してもよい。
第１図（ａ）は従来のモータの概要図、第１図（ｂ）は
第１図（ａ）の詳細図、第２図は従来のモータのトルク
／角の曲線を示す図、第３図は本発明に従って構成され
た二相モータのトルク／角の曲線を示す図、第４図、第
５図、′ｆＳ６図および第７図はそれぞれ本発明の一実
ｈ’ｔｈ例を示す図である。 ２０．３０，４０，５０：回転子、 ２１．ｐ＝．３３〜３６．４３〜４６：極片、２３．２
４： 歯、 ３１．３２，４１，４２，５１ ：６ｄ石。 ５２．５３：極。 代理人 弁理士 松 永 宣 行 第１図（α） 第１図（ｂ） りｎ 第２図
第１図（ａ）の詳細図、第２図は従来のモータのトルク
／角の曲線を示す図、第３図は本発明に従って構成され
た二相モータのトルク／角の曲線を示す図、第４図、第
５図、′ｆＳ６図および第７図はそれぞれ本発明の一実
ｈ’ｔｈ例を示す図である。 ２０．３０，４０，５０：回転子、 ２１．ｐ＝．３３〜３６．４３〜４６：極片、２３．２
４： 歯、 ３１．３２，４１，４２，５１ ：６ｄ石。 ５２．５３：極。 代理人 弁理士 松 永 宣 行 第１図（α） 第１図（ｂ） りｎ 第２図
Claims (13)
- （１）一セットの構成体を備える移動部材と、該移動部
材の一セットの前記構成体と相互に磁気的に作用する一
セットの構成体を備える固定部材とを有する電磁気装置
であって、一セットの前記構成体の第１の部位を、それ
らの通常の部位から角αｍだけ一セットの前記構成体の
第２の部位から変位させることを含み、前記角αｍは、 αｍ＝αｅ／ｐ であり、 αｅ＝電気的角度の変位、 ｐ＝可動部材の磁極対の数、 αｅ＝１８０／ｈ、 ｈ＝減衰させるべき基本トルク／角曲線の調波の番号に
等しい整数、 である、電磁気装置。 - （２）前記移動部材は回転子であり、前記固定部材は前
記回転子の回りに放射状に配置された一セットの極を含
む、特許請求の範囲第（１）項に記載の電磁気装置。 - （３）軸線方向へ磁化された筒状の磁石を有する回転子
であって前記磁石の両端のそれぞれに円柱状の極片を備
える回転子と、該回転子と磁気的に作用するように該回
転子の回りに放射状に配置された一セットの固定子極と
を含み、前記各極片はその外周に等角度間隔に形成され
た複数の縦の歯を有し、一方の前記極片の歯は他方の前
記極片の歯から、 ２分の１歯ピッチ＋角αｍ だけ放射方向へ変位されており、前記角αｍは、αｍ＝
αｅ／ｐ であり、 αｅ＝電気的角度の変位、 ｐ＝回転子の磁極対の数、 αｅ＝１８０／ｈ、 ｈ＝減衰させるべき基本トルク／角曲線の調波の番号に
等しい整数、 である、電磁気装置。 - （４）歯を付けられない回転子であって放射方向へ磁化
された筒状の表面を有する回転子と、該回転子と磁気的
に作用するように該回転子の回りに放射状に配置された
一セットの固定子極とを含み、前記表面は対称的に交互
に配置された二セットのＮおよびＳ磁極を備え、一方の
セットのＮ極が他方のセットのＮ極から、 ２分の１極ピッチ＋角αｍ だけ放射方向へ変位されるように、一方のセットの各極
が他方のセットの各極から変位されており、前記αｍは
、 αｍ＝αｅ／ｐ であり、 αｅ＝電気的角度の変位、 ｐ＝回転子の磁極対の数、 αｅ＝１８０／ｈ、 ｈ＝減衰させるべき基本トルク／角曲線の調波の番号に
等しい整数、 である、電磁気装置。 - （５）同軸的に配置されかつ軸線方向へ磁化された二つ
の円柱状磁石を有する回転子と、該回転子と磁気的に作
用するように該回転子の回りに放射状に配置された一セ
ットの固定子極とを含み、各磁石は両端のそれぞれに円
柱状の極片を有し、前記両磁石と各極片とは軸的に整列
され、前記各極片はこれらの外周に均一かつ等間隔に配
置された複数の歯を有し、前記各磁石の一方の極片の歯
は各磁石の他方の極片の歯から、２分の１歯ピッチ変位
されており、一方の前記磁石の各極片の歯は他方の磁石
の対応する各極片の歯から角度αｍだけ放射方向へ変位
されており、前記αｍは、αｍ＝αｅ／ｐ であり、 αｅ＝電気的角度の変位、 ｐ＝回転子の磁極対の数、 αｅ＝１８０／ｈ、 ｈ＝減衰させるべき基本トルク／角曲線の調波の番号に
等しい整数、 である、電磁気装置。 - （６）歯を付けられ、軸線方向へ磁化された回転子と、
該回転子と相互に磁気的に作用するように前記回転子の
回りに放射状に配置された一セットの固定子極とを含み
、前記固定子極は二つの部分に軸方向に分割されており
、一方の前記部分は他方の前記部分から、 回転子歯ピッチの２分の１＋角αｍ だけ放射方向へ変位されており、前記角αｍは、αｍ＝
αｅ／ｐ であり、 αｅ＝電気的角度の変位、 ｐ＝回転子の磁極対の数、 αｅ＝１８０／ｈ、 ｈ＝減衰させるべき基本トルク／角曲線の調波の番号に
等しい整数、 である、電磁気装置。 - （７）歯を付けられ、軸線方向へ磁化された回転子と、
該回転子と相互に磁気的に作用するように前記回転子の
回りに放射状に配置された一セットの固定子極とを含み
、前記固定子極は前記回転子と対面する面に複数の歯を
有し、前記固定子極は複数の部分に軸方向に分割されて
おり、一つの前記部分の各歯は他の部分の歯から、 回転子歯ピッチの２分の１＋角αｍ だけ放射方向へ変位されており、前記角αｍは、αｍ＝
αｅ／ｐ であり、 αｅ＝電気的角度の変位、 ｐ＝回転子の磁極対の数、 αｅ＝１８０／ｈ、 ｈ＝減衰させるべき基本トルク／角曲線の調波の番号に
等しい整数、 である、電磁気装置。 - （８）軸線方向へ磁化された円柱状の磁石を有する回転
子であって前記磁石の両端のそれぞれに円柱状の極片を
備える回転子と、該回転子と磁気的に作用するように該
回転子の回りに放射状に配置された一セットの固定子極
とを含み、前記各極片はその外周に等角度間隔に形成さ
れた複数の縦の歯を有し、一方の前記極片の歯は他方の
前記極片の歯から、 歯ピッチの２分の１−角αｍ だけ放射方向へ変位されており、前記αｍは、αｍ＝α
ｅ／ｐ であり、 αｅ＝電気的角度の変位、 ｐ＝回転子の磁極対の数、 αｅ＝１８０／ｈ、 ｈ＝減衰させるべき基本トルク／角曲線の調波の番号に
等しい整数、 である、電磁気装置。 - （９）歯を付けられない回転子であって放射方向へ磁化
された筒状の表面を有する回転子と、該回転子と磁気的
に作用するように該回転子の回りに放射状に配置された
一セットの固定子極とを含み、前記表面は対称的に交互
に配置された二セットのＮおよびＳ磁極を備え、一方の
セットのＮ極が他方のセットのＮ極から、 ２分の１極ピッチ−角αｍ だけ放射方向へ変位されるように、一方のセットの各極
が他方のセットの各極から変位されており、前記αｍは
、 αｍ＝αｅ／ｐ であり、 αｅ＝電気的角度の変位、 ｐ＝回転子の磁極対の数、 αｅ＝１８０／ｈ、 ｈ＝減衰させるべき基本トルク／角曲線の調波の番号に
等しい整数、 である、電磁気装置。 - （１０）歯を付けられ、軸線方向へ磁化された回転子と
、該回転子と相互に磁気的に作用するように前記回転子
の回りに放射状に配置された一セットの固定子極とを含
み、前記固定子極は二つの部分に軸方向に分割されてお
り、一方の前記部分は他方の前記部位から、 回転子歯ピッチの２分の１−角αｍ だけ放射方向へ変位されており、前記角αｍは、αｍ＝
αｅ／ｐ であり、 αｅ＝電気的角度の変位、 ｐ＝回転子の磁極対の数、 αｅ＝１８０／ｈ、 ｈ＝減衰させるべき基本トルク／角曲線の調波の番号に
等しい整数、 である、電磁気装置。 - （１１）歯を付けられ、軸線方向へ磁化された回転子と
、該回転子と相互に磁気的に作用するように前記回転子
の回りに放射状に配置された一セットの固定子極とを含
み、前記固定子極は前記回転子と対面する面に複数の歯
を有し、前記固定子極は複数の部分に軸方向に分割され
ており、一つの前記部分の各歯は他の前記部分の歯から
、 回転子歯ピッチの２分の１−角αｍ だけ変位されており、前記角α−は、 αｍ＝αｅ／ｐ であり、 αｅ＝電気的角度の変位、 ｐ＝回転子の磁極対の数、 αｅ＝１８０／ｈ、 ｈ＝減衰させるべき基本トルク／角曲線の調波の番号に
等しい整数、 である、電磁気装置。 - （１２）前記電磁気装置は電動機である、特許請求の範
囲第（１）項〜第（１１）項のいずれか１項に記載の電
磁気装置。 - （１３）前記電磁気装置は発電機である、特許請求の範
囲第（１）項〜第（１１）項のいずれか１項に記載の電
磁気装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US889529 | 1986-07-25 | ||
| US06/889,529 US4739201A (en) | 1986-07-25 | 1986-07-25 | Means to reduce harmonic torque in electromagnetic machines |
Publications (2)
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|---|---|
| JPS6335162A true JPS6335162A (ja) | 1988-02-15 |
| JP2549863B2 JP2549863B2 (ja) | 1996-10-30 |
Family
ID=25395291
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62148137A Expired - Lifetime JP2549863B2 (ja) | 1986-07-25 | 1987-06-16 | 電磁気装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4739201A (ja) |
| EP (1) | EP0254586B1 (ja) |
| JP (1) | JP2549863B2 (ja) |
| DE (1) | DE3766030D1 (ja) |
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| US4739201A (en) | 1988-04-19 |
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| JP2549863B2 (ja) | 1996-10-30 |
| DE3766030D1 (de) | 1990-12-13 |
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