JPS64912B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、回転子は歯切りをした積層鉄心で、
固定子は積層鉄心の固定子溝に多相分布巻線が巻
装された永久磁石を界磁とする同期機に関する。

〔従来の技術〕

従来、永久磁石界磁同期機つまりハイブリツド
形ステツプモータは、永久磁石を回転子に取付け
る軸方向に磁束を通すホモポーラ形である。

第１図は従来のホモポーラ形ステツプモータの
構造を示す側断面図、第２図はそのＸ―X′断面
図である。

１１は非磁性体からなる回転軸、１２はその回
転軸方向に、Ｎ、Ｓ極が着磁された円筒形の永久
磁石で、その両側に歯部１３，１４をそなえ、回
転軸１１に固着される。歯部１３と１４はその歯
と溝が交互に重なるように位置付けされている。

１５は固定子コアで外周を外枠１７で囲みコイ
ル１６が巻回され、かつ回転子歯部１３，１４に
対向する固定子極の突起を設け、その突起には歯
部をそなえている。回転子歯部１３，１４および
固定子コア１５はいずれも積層鉄心からなつてい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

このためフエライト磁石を用いて普遍的なモー
タをねらうと、空〓磁束密度を高くとれず、トル
ク／イナーシヤ比の大きいモータが得られない欠
点がある。このホモポーラ形はスローシン、単極
形高周波発電機などとして昔から知られている構
造である。

現在、市場にあるスローシン形のハイブリツド
形ステツプモータは、永久磁石としてアルニコや
レヤアースなど高磁束密度材料を用いており、イ
ナーシヤを小さくし、出力トルクを大きくするた
めに、（コア積層／直径）比を大きくなるように
設計すると、永久磁石を２〜３枚、コアとスタツ
ク状に重ねるなど困難な施工法をとらざるを得な
い。

このように従来のモータは固定子と回転子の空
〓部から遠くはなれた所に永久磁石を取付けたも
のである。このため洩れ磁束が大きく、磁石利用
率が悪かつた。

ここにおいて本発明は、界磁を形成する永久磁
石の磁石利用率の著しく向上させた回転トルクが
従来例に比し大きくとれる永久磁石界磁同期機を
提供することを、その目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、固定子の空〓部に面して薄板状の磁
石を貼り付けて、利用率を高くし、電機子起磁力
による直接的に受ける減磁力は抗磁力の高い永久
磁石（たとえばレヤアース磁石等）とした。

すなわち、本発明の構成は次の通りである。

回転子は、外周に等ピツチの突極を設けた円筒
状の積層鉄心突極子より成り、この突極数をN_r
とする。

固定子は、回転子に空〓を介して対向するよう
に内周面を形成した巻線スロツトを有する積層鉄
心電機子で、固定子歯の空〓に面する表面には、
抗磁力の高い永久磁石の薄板が貼つてあり、隣接
する磁極が互いに異極性をもつように等ピツチで
極磁数N_sに着磁されている。N_s＝２（N_r±N_p）
なる関係をもつ。ここにN_pは巻線起磁力の極対
数である。

固定子溝は通常の誘導電動機と同様に半開口あ
るいは閉口で、多相2N_p極の分布巻線が巻装され
る。

〔作用〕

上記のように構成されているので、電機子歯の
磁性が表面に貼布した高抗磁性薄板永久磁石極性
に応じた交番磁界に置換されるから、多相化もで
きトルクもしくはスラストに寄与する磁界対向面
を増加できる。

〔実施例〕

では、本発明の実施例について述べる。

第３図は、本発明の一実施例の正断面図であ
る。

この一実施例は、回転子歯数N_r＝４として、
固定子溝数と磁石磁極数N_sを等しくしたN_s＝２
（４＋１）＝10の場合を示す。

整数N_p＝１とした2N_p＝２極多相の分布電機
子巻線３３が固定子溝３２に施されている。

固定子３１の内周に形成された固定子歯表面に
隣接する磁極の極性がＮ極、Ｓ極が交互に入れ替
るレヤアース永久磁石３４が貼り付けられ、電気
角が180゜位相となる10磁極の界磁を構成してい
る。

回転子３５の突極が固定子歯の磁極Ｎ極に一致
すると、その突極にＳ極が誘導され、それから
180゜離れた突極にＮ極が誘導される。磁束φは矢
印の如く２極の磁路をつくる。

電機子巻線３３に交流を通電すると、固定子歯
S₁〜S₅，S₁′〜S₅′に、例えばS₁，S₁′，S₂，S₅，
S₅′をＮ極とし、S₂′，S₃，S₃′，S₄，S₄′をＳ極と
する２極の主磁界が生じる。この主磁界に永久磁
石３４の磁界が重畳し、空〓部には、隣接する磁
極で磁界の強さが交替する回転磁界が形成され
る。

回転子突極r₁が回転子歯S₁に一致している、こ
のときの磁束はS₁→r₁→r₃→S₃′→S₁へ帰還する大
廻りループとS₅→r₄→S₄′→S₅およびS₂→r₂→
S₂′→S₂へ帰還するマイナーループが生じ、双方
とも回転磁界による出力トルクに帰依する。

固定子巻線の回転磁界により回転子３５が時計
方向に30゜回転すると、まず回転子突極r₂と固定
子歯S₂が一致し、磁路の大廻りループは固定子歯
S₁から固定子歯S₂に移る。

次に、回転子突極r₃と固定子歯S₃が一致し、磁
路は固定子歯S₃へ移り、そして回転子突極r₄と固
定子歯S₄が一致し、磁路は固定子歯S₄へ移る。

このようにして固定子の回転磁界が４回入れ替
ると、回転子３５は120゜回転する。

従つてこの機械は８極の同期機として動作す
る。

第４図は、本発明の他の実施例の斜視図であ
る。

この他の実施例は本発明第１図に示す一実施例
の同期回転機を平面展開しリニヤモータに形成し
たものである。

回転子３５をレール状に延ばし突極子３５′、
固定子３１′を可動電機子３１′としている。

可動電機子３１′の磁極数N_sと突極子３５′の
突極数N_r関係は、第３図に示す一実施例と同様
にN_s＝２（N_r±N_p）としてある。

動作は一実施例の回転が推進に入れ替るだけで
あるので説明は省略する。

〔発明の効果〕

かくして本発明によれば、その構造を従来の電
動機に比べると、電機子歯の磁性が表面に貼布し
た高抗磁性薄板永久磁石磁性に応じた交番磁界に
置換されるので、巻線の起磁力の向上ができると
共に、多相化も容易である。

また、トルクもしくはスラストに寄与する磁界
対向面を増加できる。

しかも、突極子の構造が単純で頑丈になり、高
速・高温・シヨツクに耐える信頼性の高い構成で
ある。

さらに、既存の誘導電動機の電機子を流用し同
期機に改造が容易にできる。

本発明の応用範囲は、ステツピングモータ、交
流タコゼネ、高周波パワー用発電機、高速モータ
等が考えられる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は従来のホモポーラ形ステツプ
モータの構造を表わす側断面図、正断面図、第３
図は本発明の一実施例における構成を示す正断面
図、第４図は本発明の他の実施例としてのリニヤ
モータの斜視図である。 １〜８…固定子歯、１′〜９′…回転子歯、１１
…回転軸、１２…永久磁石、１３，１４…回転
子、１５…固定子、１６…コイル、１７…外枠継
鉄、３１…固定子、３２…固定子溝、３３…電機
子巻線、３４…永久磁石（たとえばリヤアース磁
石）、３５…回転子、３１′…可動電機子、３５′
…突極子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 多極励磁巻線を収納する等ピツチのスロツト
   を有する積層鉄心とバイアス磁界を作るための永
   久磁石から成る電機子、および等ピツチで歯状突
   極を設けた突極子より成る同期機において、 突極子の突極数をN_r、励磁巻線の起磁力の極
   対数をN_pとするとき、 N_s＝２（N_r±N_p）の関係を満足するように、
   かつ、電機子の突極子に対面する磁極面にN_sケ
   の高抗磁性永久磁石薄板を隣接する歯ごとに極性
   を交互になるように貼布し多極化したことを特徴
   とする永久磁石界磁同期機。