JP2009183060A - Single-phase magnet type generator - Google Patents
Single-phase magnet type generator Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009183060A JP2009183060A JP2008019531A JP2008019531A JP2009183060A JP 2009183060 A JP2009183060 A JP 2009183060A JP 2008019531 A JP2008019531 A JP 2008019531A JP 2008019531 A JP2008019531 A JP 2008019531A JP 2009183060 A JP2009183060 A JP 2009183060A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pole
- phase
- winding
- poles
- circumferential direction
- 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
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 177
- 239000011295 pitch Substances 0.000 abstract description 27
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 6
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 2
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 230000005405 multipole Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
Abstract
Description
本発明は、単相交流の発電を行うよう構成した単相磁石式発電機に関する。 The present invention relates to a single-phase magnet generator configured to generate single-phase AC power.
磁石式発電機は、N極及びS極の永久磁石を周方向に交互に複数配列して構成したロータと、巻線を巻回したポールを周方向に複数配列して構成したステータとを有している。そして、例えば、エンジン等による回転駆動力を受けてロータが回転する際には、複数のポールに対して、N極の永久磁石による磁界とS極の永久磁石による磁界とが繰り返し交互に対向配置されることによって、複数のポールに巻回した巻線に交流電圧の発電を行っている。
例えば、特許文献1の発電機においては、ロータに設けた複数のN極及びS極の磁石において、周方向長さが第1の角度に設定された第1の磁極部と、周方向長さが第2の角度に設定された第2の磁極部とを形成している。また、ステータにおいては、発電コイルを装着したステータティースを周方向に等間隔に配設している。これにより、それぞれのティースと磁極との間に生じるコギングトルクの位相をずらして発電機のコギングトルクを低減させ、この発電機を駆動する駆動手段を小型化している。
The magnet generator has a rotor configured by arranging a plurality of N-pole and S-pole permanent magnets alternately in the circumferential direction, and a stator configured by arranging a plurality of poles wound with windings in the circumferential direction. is doing. For example, when the rotor rotates by receiving a rotational driving force from an engine or the like, a magnetic field generated by an N-pole permanent magnet and a magnetic field generated by an S-pole permanent magnet are alternately and alternately opposed to a plurality of poles. As a result, AC voltage is generated in the winding wound around the plurality of poles.
For example, in the generator of
また、例えば、特許文献2の3相磁石発電機においては、発電コイルを巻いたステータのティース数と、ロータに固定した永久磁石の磁極数とを異ならせることにより、同一相電圧を形成する複数のティースの誘起電圧が同一極性でかつ位相がずれるようにしている。これにより、エンジンによる駆動トルクを減らして、エンジンの小型化を可能にしている。なお、ロータにおける複数の永久磁石の周方向長さ(中心間ピッチ)、及びステータにおける複数のティースの中心間ピッチは、いずれも等間隔にしている。
Further, for example, in the three-phase magnet generator disclosed in
しかしながら、特許文献1、2においては、発電機に生ずるコギングトルクを低減させて、回転駆動力を低減させるために、ステータにおける複数のポール(又はティース)の中心間ピッチ(位相)を異ならせた工夫はなされていない。そのため、ロータの回転駆動力を効果的に低減させるためには十分ではない。
However, in
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、ロータを回転させるために要する回転駆動力を効果的に低減させることができる単相磁石式発電機を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of such conventional problems, and an object of the present invention is to provide a single-phase magnet generator that can effectively reduce the rotational driving force required to rotate the rotor. .
本発明は、N極の永久磁石とS極の永久磁石とを周方向に交互に複数配列してなるロータと、巻線を巻回した巻線ポールを周方向に複数配列してなるステータとを有し、
上記複数の巻線ポールに対して、上記N極の永久磁石と上記S極の永久磁石とが交互に対向配置されることによって、単相交流の発電を行うよう構成した単相磁石式発電機において、
上記N極の永久磁石と上記S極の永久磁石とは、周方向に同じ中心間ピッチで配列してあり、
上記複数の巻線ポールを周方向に配列する中心間ピッチは、いずれかの巻線ポール間の中心間ピッチと、他の巻線ポール間の中心間ピッチとが互いに異なることを特徴とする単相磁石式発電機にある(請求項1)。
The present invention relates to a rotor in which a plurality of N-pole permanent magnets and S-pole permanent magnets are alternately arranged in the circumferential direction, and a stator in which a plurality of winding poles around which windings are wound are arranged in the circumferential direction. Have
A single-phase magnet generator configured to generate single-phase AC power by alternately arranging the N-pole permanent magnets and the S-pole permanent magnets with respect to the plurality of winding poles. In
The N-pole permanent magnet and the S-pole permanent magnet are arranged at the same center-to-center pitch in the circumferential direction,
The pitch between the centers in which the plurality of winding poles are arranged in the circumferential direction is a single pitch characterized in that the pitch between the centers of any of the winding poles and the pitch between the centers of the other winding poles are different from each other. It exists in a phase magnet type generator (Claim 1).
本発明の単相磁石式発電機は、ステータを構成する複数の巻線ポールの配列状態に工夫を行っている。
具体的には、本発明においては、ロータを構成する複数の永久磁石を、周方向に同じ中心間ピッチ(中心間角度)で配列しているのに対して、ステータを構成する複数の巻線ポールは、いずれかの巻線ポール間の中心間ピッチと、他の巻線ポール間の中心間ピッチとが互いに異なる状態に配列している。
The single-phase magnet generator according to the present invention is devised in the arrangement state of a plurality of winding poles constituting the stator.
Specifically, in the present invention, a plurality of permanent magnets constituting the rotor are arranged at the same center-to-center pitch (inter-center angle) in the circumferential direction, whereas a plurality of windings constituting the stator are arranged. The poles are arranged such that the center-to-center pitch between any of the winding poles and the center-to-center pitch between the other winding poles are different from each other.
これにより、単相磁石式発電機におけるロータを回転駆動する際には、いずれかの巻線ポールの周方向中心位置と永久磁石の周方向中心位置とが一致するタイミングと、他の巻線ポールの周方向中心位置と永久磁石の周方向中心位置とが一致するタイミングとをずらすことができる。そのため、巻線ポールが永久磁石による磁気吸引力を受けることによって発生するロータの回転を邪魔するトルクであるコギングトルクを分散させ低減させることができる。 As a result, when the rotor of a single-phase magnet generator is driven to rotate, the timing at which the circumferential center position of one of the winding poles matches the circumferential center position of the permanent magnet, and the other winding pole It is possible to shift the timing at which the center position in the circumferential direction coincides with the center position in the circumferential direction of the permanent magnet. Therefore, it is possible to disperse and reduce the cogging torque that is the torque that hinders the rotation of the rotor, which is generated when the winding pole receives the magnetic attraction force by the permanent magnet.
それ故、本発明の単相磁石式発電機によれば、ロータを回転させるために要する回転駆動力を効果的に低減させることができる。 Therefore, according to the single-phase magnet generator of the present invention, the rotational driving force required for rotating the rotor can be effectively reduced.
上述した本発明における好ましい実施の形態につき説明する。
本発明において、上記単相磁石式発電機は、ステータの外周側にロータを配置してなるアウターロータタイプとすることができる。この場合には、ステータの内周側にロータを配置してなるインナーロータタイプと比べて、ロータを駆動するトルクが大きくなるため、上記いずれかの巻線ポール間の中心間ピッチを他の巻線ポール間の中心間ピッチと異ならせたことによる作用効果を、一層顕著に得ることができる。
なお、上記単相磁石式発電機は、ステータの内周側にロータを配置してなるインナーロータタイプとすることも可能である。
A preferred embodiment of the present invention described above will be described.
In the present invention, the single-phase magnet generator can be an outer rotor type in which a rotor is disposed on the outer peripheral side of the stator. In this case, the torque for driving the rotor is larger than that of the inner rotor type in which the rotor is arranged on the inner peripheral side of the stator. The effect obtained by making the pitch different from the center-to-center pitch between the line poles can be obtained more remarkably.
Note that the single-phase magnet generator may be an inner rotor type in which a rotor is disposed on the inner peripheral side of the stator.
また、上記複数の巻線ポールのうちのいずれかである同位相ポールの位相が、上記N極又はS極の永久磁石の位相と一致した状態において、上記同位相ポール以外の他の巻線ポールには、上記N極又はS極の永久磁石の位相に対して、周方向一方側に位相がずれた位相進みポールと、上記N極又はS極の永久磁石の位相に対して、周方向他方側に位相がずれた位相遅れポールとを含めることが好ましい(請求項2)。
この場合には、同位相ポールに対して、位相進みポールと位相遅れポールとを形成したことにより、コギングトルクをより低減させて、ロータを回転させるために要する回転駆動力をより効果的に低減させることができる。
なお、位相進みポール及び位相遅れポールの位相のずれ量は、複数の永久磁石における中心間ピッチ(中心間角度)よりも小さな角度の範囲内で決定する。
In addition, in the state where the phase of the same-phase pole that is one of the plurality of winding poles matches the phase of the N-pole or S-pole permanent magnet, the other winding poles other than the same-phase pole Includes a phase advance pole whose phase is shifted to one side in the circumferential direction with respect to the phase of the N pole or S pole permanent magnet, and the other side in the circumferential direction with respect to the phase of the N pole or S pole permanent magnet. It is preferable to include a phase delay pole whose phase is shifted to the side.
In this case, by forming a phase advance pole and a phase delay pole with respect to the same phase pole, the cogging torque is further reduced, and the rotational driving force required to rotate the rotor is more effectively reduced. Can be made.
The amount of phase shift between the phase advance pole and the phase delay pole is determined within a range of angles smaller than the center-to-center pitch (inter-center angle) of the plurality of permanent magnets.
また、同位相ポールの位相がN極又はS極の永久磁石の位相と一致した状態とは、同位相ポールの周方向中心位置が、N極又はS極の永久磁石の周方向中心位置と一致した状態のことをいう。また、位相進みポールの位相がN極又はS極の永久磁石の位相に対して周方向一方側にずれた状態とは、位相進みポールの周方向中心位置が、N極又はS極の永久磁石の周方向中心位置よりも周方向一方側にずれた状態のことをいう。また、位相遅れポールの位相がN極又はS極の永久磁石の位相に対して周方向他方側にずれた状態とは、位相遅れポールの周方向中心位置が、N極又はS極の永久磁石の周方向中心位置よりも周方向他方側にずれた状態のことをいう。 In addition, the state where the phase of the in-phase pole coincides with the phase of the N-pole or S-pole permanent magnet means that the circumferential center position of the in-phase pole coincides with the circumferential center position of the N-pole or S-pole permanent magnet. It means the state that was done. The state where the phase of the phase advance pole is shifted to one side in the circumferential direction with respect to the phase of the N pole or S pole permanent magnet means that the center position in the circumferential direction of the phase advance pole is an N pole or S pole permanent magnet. It is in a state shifted to one side in the circumferential direction from the circumferential center position. Further, the state where the phase of the phase delay pole is shifted to the other side in the circumferential direction with respect to the phase of the N pole or S pole permanent magnet means that the center position in the circumferential direction of the phase delay pole is an N pole or S pole permanent magnet. This means a state shifted from the circumferential center position to the other circumferential side.
また、上記ステータには、上記巻線ポール以外にも、上記巻線の巻回数を低減させた又は上記巻線の巻回を行っていない巻線低減ポールを配列し、上記巻線ポールの数と上記巻線低減ポールの数とを合わせた合計ポール数は、上記N極の永久磁石の数と上記S極の永久磁石の数とを合わせた上記ロータの極数と同じにすることが好ましい(請求項3)。
この場合には、巻線低減ポールを設けることにより、いずれかの巻線ポール間の中心間ピッチを他の巻線ポール間の中心間ピッチと異ならせたことによって生じる線積率(ステータにおいて巻線が占める割合)の低下を抑制することができる。
In addition to the winding poles, the stator includes a winding reduction pole in which the number of turns of the winding is reduced or the winding is not wound. And the number of winding reduction poles, the total number of poles is preferably the same as the number of poles of the rotor including the number of N-pole permanent magnets and the number of S-pole permanent magnets. (Claim 3).
In this case, by providing a winding reduction pole, the line area ratio (winding in the stator) caused by making the center pitch between any of the winding poles different from the center pitch between the other winding poles. A decrease in the ratio of the line) can be suppressed.
また、上記複数の巻線ポールのうちのいずれかである同位相ポールの位相が、上記N極又はS極の永久磁石の位相と一致した状態において、上記巻線低減ポールの位相は、上記N極又はS極の永久磁石の位相と一致していることが好ましい(請求項4)。
この場合には、上記位相進みポール及び位相遅れポールを配置したことによる巻線スペースの減少を、巻線低減ポールにおいて補うことができる。
Further, in a state where the phase of the same-phase pole that is one of the plurality of winding poles matches the phase of the N-pole or S-pole permanent magnet, the phase of the winding reduction pole is N It is preferable that the phase of the pole or south pole of the permanent magnet matches.
In this case, a reduction in winding space due to the arrangement of the phase advance pole and the phase delay pole can be compensated for in the winding reduction pole.
また、上記同位相ポールに対する周方向一方側に上記位相進みポール及び上記巻線低減ポールを順次隣接させると共に、当該同位相ポールに対する周方向他方側に上記位相遅れポール及び上記巻線低減ポールを順次隣接させたポール組を、上記ステータに1組又は複数組配列することができる(請求項5)。
この場合には、各ポールの配列が適切であり、上記位相進みポール及び位相遅れポールを配置したことによる巻線スペースの減少を巻線低減ポールにおいて補い、ステータにおける巻線の線積率を、巻線ポールの位相ずれがないステータにおける巻線の線積率に可能な限り近づけることができる。
In addition, the phase advance pole and the winding reduction pole are sequentially adjacent to one side in the circumferential direction with respect to the same phase pole, and the phase delay pole and the winding reduction pole are sequentially provided on the other side in the circumferential direction with respect to the same phase pole. One or a plurality of adjacent pole groups can be arranged on the stator.
In this case, the arrangement of each pole is appropriate, the reduction of the winding space due to the arrangement of the phase advance pole and the phase delay pole is compensated in the winding reduction pole, the line area ratio of the winding in the stator is It is possible to make it as close as possible to the line area ratio of the winding in the stator where there is no phase shift of the winding pole.
また、上記同位相ポールの配列数と、上記位相進みポールの配列数と、上記位相遅れポールの配列数と、上記巻線低減ポールの配列数とは同じにすることが好ましい(請求項6)。
この場合には、ステータにおける巻線の線積率を、巻線ポールの位相ずれがないステータにおける巻線の線積率に可能な限り近づけることができる。
Preferably, the number of the in-phase poles, the number of the phase advance poles, the number of the phase lag poles, and the number of the winding reduction poles are the same. .
In this case, the line area ratio of the windings in the stator can be as close as possible to the line area ratio of the windings in the stator with no phase shift of the winding poles.
また、上記同位相ポール、上記位相進みポール、上記位相遅れポール及び上記巻線低減ポールは、上記ステータの周方向一方側から他方側に向けて、上記巻線低減ポール、上記位相進みポール、上記同位相ポール、上記位相遅れポールの順序で繰り返し配列することが好ましい(請求項7)。
この場合には、同位相ポール、位相進みポール、位相遅れポール及び巻線低減ポールの配列順序が適切であり、ステータにおける巻線の線積率を、巻線ポールの位相ずれがないステータにおける巻線の線積率と同等にすることができる。
Further, the in-phase pole, the phase advance pole, the phase delay pole, and the winding reduction pole are arranged such that the winding reduction pole, the phase advance pole, It is preferable to repeatedly arrange the same phase pole and the phase delay pole in this order.
In this case, the arrangement order of the in-phase pole, the phase advance pole, the phase delay pole, and the winding reduction pole is appropriate, and the line area ratio of the winding in the stator is determined by the winding in the stator without the phase deviation of the winding pole. It can be equivalent to the line product ratio of the line.
また、上記同位相ポールを複数個配列した中に、上記巻線低減ポールに対する周方向一方側に上記位相遅れポールを隣接させると共に当該巻線低減ポールに対する周方向他方側に上記位相進みポールを隣接させたポール組を、1組又は複数組配列して、上記ステータを形成することもできる(請求項8)。
この場合にも、各ポールの配列が適切であり、位相進みポール及び位相遅れポールを配置したことによる巻線スペースの減少を巻線低減ポールにおいて補うことができる。
Further, in the arrangement of a plurality of the same phase poles, the phase delay pole is adjacent to one side in the circumferential direction with respect to the winding reduction pole and the phase advance pole is adjacent to the other side in the circumferential direction with respect to the winding reduction pole. The stator may be formed by arranging one or a plurality of the set of poles.
Also in this case, the arrangement of the respective poles is appropriate, and the reduction of the winding space due to the arrangement of the phase advance pole and the phase delay pole can be compensated in the winding reduction pole.
以下に、本発明の単相磁石式発電機にかかる実施例につき、図面を参照して説明する。
(実施例1)
本例の単相磁石式発電機1は、図1、図2に示すごとく、N極の永久磁石22NとS極の永久磁石22Sとを周方向Cに交互に複数配列してなるロータ2と、巻線6を巻回した巻線ポール4を周方向Cに複数配列してなるステータ3とを有している。単相磁石式発電機1は、複数の巻線ポール4に対して、N極の永久磁石22NとS極の永久磁石22Sとが交互に対向配置されることによって、単相交流の発電を行うよう構成されている。
図2に示すごとく、ロータ2においては、N極の永久磁石22NとS極の永久磁石22Sとは、周方向Cに同じ中心間ピッチ(中心間角度)Pで配列してある。ステータ3においては、複数の巻線ポール4を周方向Cに配列する中心間ピッチは、いずれかの巻線ポール4間の中心間ピッチQと、他の巻線ポール4間の中心間ピッチQとが互いに異ならせてある。
Embodiments of the single-phase magnet generator according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
Example 1
As shown in FIGS. 1 and 2, the single-
As shown in FIG. 2, in the
以下に、本例の単相磁石式発電機1につき、図1〜図4を参照して詳説する。
図1に示すごとく、本例の単相磁石式発電機1は、車両(本例では二輪車)のエンジンのクランクシャフト7の回転を受けて発電を行うものであり、発電を行った電力によりバッテリーの充電、ランプ類の点灯等を行うために用いる。また、本例の単相磁石式発電機1によって発電した電力は、エンジンにおけるシリンダーへ加圧した燃料を供給するための電動式の燃料ポンプを駆動するために用いることができる。
また、本例の単相磁石式発電機1は、ステータ3の外周に対向させてロータ2を回転させるアウターロータタイプのものである。本例のロータ2は、エンジンのクランクシャフト7に連結されている。また、ステータ3は、エンジン等に取り付けるハウジング10に固定されている。
Below, it demonstrates in full detail with reference to FIGS. 1-4 about the single phase
As shown in FIG. 1, the single-
The single-
図2に示すごとく、ロータ2は、軟磁性材料からなる円筒状ヨーク21の内周側に、N極の永久磁石22NとS極の永久磁石22Sとを同じ数だけ、交互に繰り返し配列して構成されている。本例のロータ2の極数は、16極であり、本例のロータ2は、N極の永久磁石22NとS極の永久磁石22Sとを交互に合計8個ずつ配列してなる。なお、ロータ2の極数は、16極以外にも、例えば、8極、12極、14極、18極とすることができる。
As shown in FIG. 2, the
図2、図3に示すごとく、本例のステータ3は、軟磁性材料からなるステータコア30の外周部に形成したティース32に、巻線6を配置して構成されている。ステータコア30は、コア中心部31の外周に、周方向Cに配列した複数のティース32を突出させて形成してある。また、ステータコア30は、鋼板を軸方向に積層して構成することができる。
本例のティース32には、巻線6の巻回を行った巻線ポール4と、巻線6の巻回を行っていない巻線低減ポール5とが形成してある。また、巻線ポール4は、同位相ポール4A、位相進みポール4B又は位相遅れポール4Cによって構成してある。
同位相ポール4Aとは、ロータ2の原位置(基準位置)201において、複数の永久磁石22のうちのいずれかと位相が一致している巻線ポール4をいい、ロータ2の原位置201においては、同位相ポール4Aの周方向中心位置Bといずれかの永久磁石22の周方向中心位置Aとが一致している。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
The
The
同図に示すごとく、位相進みポール4Bとは、ロータ2の原位置201において(同位相ポール4Aの周方向中心位置Bがいずれかの永久磁石22の周方向中心位置Aと一致した状態において)、その周方向中心位置Bが、いずれかの永久磁石22の周方向中心位置Aに対して周方向一方側C1にずれている巻線ポール4のことをいう。位相遅れポール4Cとは、ロータ2の原位置201において(同位相ポール4Aの周方向中心位置Bがいずれかの永久磁石22の周方向中心位置Aと一致した状態において)、その周方向中心位置Bが、いずれかの永久磁石22の周方向中心位置Aに対して周方向他方側C2にずれている巻線ポール4のことをいう。
位相進みポール4B及び位相遅れポール4Cは、複数の永久磁石22における中心間ピッチ(中心間角度)Pよりも小さな角度の範囲内で、周方向一方側C1又は周方向他方側C2に位相ずれさせて設けてある。また、本例の位相進みポール4Bの周方向一方側C1への位相進み量と、本例の位相遅れポール4Cの周方向他方側C2への位相遅れ量とは同じにしてある。
As shown in the figure, the phase advance pole 4B is the
The
巻線低減ポール5は、同位相ポール4Aと同位相に形成してあり、ロータ2の原位置201において(同位相ポール4Aの周方向中心位置Bがいずれかの永久磁石22の周方向中心位置Aと一致した状態において)、その周方向中心位置Bが、いずれかの永久磁石22の周方向中心位置Aに対して一致している。
本例の巻線ポール4の数と巻線低減ポール5の数とを合わせた合計ポール数は、N極の永久磁石22Nの数とS極の永久磁石22Sの数とを合わせたロータ2の極数と同じになっている。
The winding
In this example, the total number of poles combined with the number of winding
本例のステータ3においては、同位相ポール4Aの配列数と、位相進みポール4Bの配列数と、位相遅れポール4Cの配列数と、巻線低減ポール5の配列数とが同じになっている。
本例の巻線ポール4のすべて、すなわち、すべての同位相ポール4Aと、位相進みポール4Bと、位相遅れポール4Cとは、巻線6の巻回数がほぼ同じであり、周方向Cの幅が同じになっている。また、ステータ3における各巻線ポール4には、絶縁被膜を有する一本の連続する電線(エナメル線等)61を各巻線ポール4に順次巻回して、巻線6が形成してある。
また、図3に示すごとく、本例の同位相ポール4A、位相進みポール4B、位相遅れポール4C及び巻線低減ポール5は、ステータ3の周方向一方側C1から他方側C2に向けて、巻線低減ポール5、位相進みポール4B、同位相ポール4A、位相遅れポール4Cの順序で繰り返し配列してある。
In the
All of the winding
Further, as shown in FIG. 3, the in-phase pole 4A, the phase advance pole 4B, the phase delay pole 4C, and the winding
これにより、同位相ポール4Aに対する周方向一方側C1には、位相進みポール4Bが隣接し、同位相ポール4Aに対する周方向他方側C2には、位相遅れポール4Cが隣接する。また、位相進みポール4Bの周方向一方側C1、及び位相遅れポール4Cの周方向他方側C2には、巻線低減ポール5が隣接する。
そして、位相進みポール4Bの周方向一方側C1に巻線低減ポール5が隣接することにより、位相進みポール4Bの位相の進みによる巻線スペースの減少を、巻線低減ポール5において緩和することができ、位相進みポール4Bの位相変更による巻線線積率の低減を抑制することができる。また、同様に、位相遅れポール4Cの周方向他方側C2に巻線低減ポール5が隣接することにより、位相遅れポール4Cの位相の遅れによる巻線スペース減少を、巻線低減ポール5において緩和することができ、位相遅れポール4Cの位相変更による巻線線積率の低減を抑制することができる。
Thereby, the phase advance pole 4B is adjacent to the circumferential one side C1 with respect to the same phase pole 4A, and the phase delay pole 4C is adjacent to the circumferential other side C2 with respect to the same phase pole 4A. Further, the winding
The winding
また、本例のステータ3は、4種類のポール4A、4B、4C、5を4回繰り返して、合計ポール数は、ロータ2の極数と同じ16極になっている。
また、標準のステータにおいては、隣接するポールにおける巻線6の巻き方向が交互に異なる。本例のステータ3においては、巻線低減ポール5には巻線6を行っていないことにより、同位相ポール4Aと、位相進みポール4B及び位相遅れポール4Cとの巻線6の巻き方向が互いに異なっている。すなわち、同位相ポール4Aを左巻き状態(反時計回りに巻回しながら前進する状態)に形成するときには、位相進みポール4B及び位相遅れポール4Cは右巻き状態(時計回りに巻回しながら前進する状態)に形成する。なお、図2、図3には、巻線6の巻き状態を矢印によって示す(図2においては巻線6の巻き状態は一部のみ示した)。
Further, the
In the standard stator, the winding directions of the
また、図2、図3に示すごとく、同位相ポール4A、位相進みポール4B及び位相遅れポール4Cを構成するティース32の外周先端部には、永久磁石22と対向するティース鍔部33が形成してある。同位相ポール4Aのティース鍔部33Aは、周方向一方側C1及び他方側C2に対してほぼ均等な長さに形成してある。位相進みポール4Bのティース鍔部33Bは、位相進みポール4Bのティース32の位相進み量を緩和するために、このティース32に対して周方向他方側(位相遅れ側)C2にずれた位置に設けてある。位相遅れポール4Cのティース鍔部33Cは、位相遅れポール4Cのティース32の位相遅れ量を緩和するために、このティース32に対して周方向一方側(位相進み側)C1にずれた位置に設けてある。
Further, as shown in FIG. 2 and FIG. 3, a
このように、位相進みポール4Bのティース鍔部33Bを周方向他方側(位相遅れ側)C2にずらして形成し、位相遅れポール4Cのティース鍔部33Cを周方向一方側(位相進み側)C1にずらして形成することにより、各ポール4B、4Cの位相をずらしたことで発生する永久磁石22間の短絡磁束が生ずることを防止することができ、ステータ3の極ピッチ(各ポール4A、4B、4C、5間における中心間ピッチQ)をずらすことができる。また、位相進みポール4Bにおけるティース鍔部33B及び位相遅れポール4Cにおけるティース鍔部33Cの周方向Cの形成位置をずらすことにより、巻線ポール4が永久磁石22による磁気吸引力を受けるタイミングを調整することもできる。
In this way, the teeth flange portion 33B of the phase advance pole 4B is formed to be shifted to the other circumferential side (phase delay side) C2, and the teeth flange portion 33C of the phase delay pole 4C is shifted to the one circumferential side (phase advance side) C1. Therefore, it is possible to prevent a short-circuit magnetic flux between the
本例において、単相磁石式発電機1におけるロータ2を回転駆動する際には、同位相ポール4A及び巻線低減ポール5の周方向中心位置Bといずれかの永久磁石22の周方向中心位置Aとが一致するタイミングと、位相進みポール4Bの周方向中心位置Bといずれかの永久磁石22の周方向中心位置Aとが一致するタイミングと、位相遅れポール4Cの周方向中心位置Bといずれかの永久磁石22の周方向中心位置Aとが一致するタイミングとをずらすことができる。そのため、巻線ポール4が永久磁石22による磁気吸引力を受けることによって発生するロータ2の回転を邪魔するトルクであるコギングトルクを低減させることができる。
In this example, when the
また、ステータ3の周方向一方側C1から他方側C2に向けて、巻線低減ポール5、位相進みポール4B、同位相ポール4A、位相遅れポール4Cの順序で繰り返し配列したことにより、ステータ3における巻線6の線積率を、巻線ポール4の位相ずれがないステータ3における巻線6の線積率と同等にすることができる。すなわち、巻線低減ポール5、位相進みポール4B、同位相ポール4A、位相遅れポール4Cの配列による巻線スペースを、従来の同位相ポールのみが周方向に4つ並ぶ場合と同等にすることができる。
Further, since the winding
それ故、本例の単相磁石式発電機1によれば、ステータ3における線積率が低下することを防止して、ロータ2を回転させるために要する回転駆動力を効果的に低減させることができる。
Therefore, according to the single-
また、巻線ポール4を、同位相ポール4Aだけでなく、位相進みポール4B及び位相遅れポール4Cを混在させて形成したことにより、ステータ3における巻線6から取り出す交流電圧の波形の位相をずらすことができる。
図4は、横軸に時間をとり、縦軸に各巻線ポール4A、4B、4Cにおける巻線6の両端に発生した電圧をとって、各巻線ポール4A、4B、4Cにおける巻線6の両端に発生した交流電圧V1、V2、V3の位相のずれを示すグラフである(図3参照)。図4に示すごとく、同位相ポール4Aにおける巻線6の両端に生じる交流電圧V1の波形に対して、位相進みポール4Bにおける巻線6の両端に生じる交流電圧V2の波形の位相を進めることができ、位相遅れポール4Cにおける巻線6の両端に生じる交流電圧V3の波形の位相を遅らせることができる。
Further, the winding
In FIG. 4, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the voltage generated at both ends of the winding 6 in each winding pole 4A, 4B, 4C. 4 is a graph showing a phase shift of the AC voltages V1, V2, and V3 generated in (see FIG. 3). As shown in FIG. 4, the phase of the waveform of the AC voltage V2 generated at both ends of the winding 6 in the phase advance pole 4B can be advanced with respect to the waveform of the AC voltage V1 generated at both ends of the winding 6 in the same-phase pole 4A. The phase of the waveform of the AC voltage V3 generated at both ends of the winding 6 in the phase delay pole 4C can be delayed.
そして、本例の単相磁石式発電機1において、全体の巻線ポール4に対して配置した巻線6を構成する電線61の両端611からは、同位相ポール4A、位相進みポール4B及び位相遅れポール4Cの電圧波形を合成した交流電圧として、取り出すことができる。
これにより、16極などの多極ステータでも巻線が可能となり、発電した交流電圧(単相交流電圧)の基本周波数を高めることができることによって、例えばランプ類を点灯させる際には、ランプ類による点灯状態の明暗のサイクルを分散させることができ、点灯状態のちらつきを抑制することができる。
また、本例の単相磁石式発電機1によって発電した交流電圧は、例えば、プラス側の電圧でバッテリーを充電し、マイナス側の電圧でランプ類を点灯させることができる。
And in the single phase
As a result, a multi-pole stator such as 16 poles can be wound, and the fundamental frequency of the generated AC voltage (single-phase AC voltage) can be increased. For example, when lighting the lamps, The light / dark cycle of the lighting state can be dispersed, and flickering of the lighting state can be suppressed.
The AC voltage generated by the single-
(実施例2)
本例は、図5に示すごとく、巻線低減ポール5にも、同位相ポール4A、位相進みポール4B及び位相遅れポール4Cにおける巻線6の巻回数よりも少ない巻回数で巻線6を巻回した例である。
本例においても、上記と同様の順序で巻線ポール4及び巻線低減ポール5が配列してある。そして、本例においては、互いに隣接するポール4、5における巻線6の巻き方向は互いに逆にするため、同位相ポール4A及び巻線低減ポール5が右巻き状態(時計回りに巻回しながら前進する状態)で形成してあるのに対し、位相進みポール4B及び位相遅れポール4Cは左巻き状態(反時計回りに巻回しながら前進する状態)で形成してある。
(Example 2)
In this example, as shown in FIG. 5, the winding 6 is wound on the winding
Also in this example, the winding
また、本例においては、巻線低減ポール5における巻線6は、径方向Rに均一に巻回してある一方、各巻線ポール4(同位相ポール4A、位相進みポール4B、位相遅れポール4C)における巻線6は、隣接する巻線ポール4同士の間に適切な隙間を形成するために、径方向Rの外側に位置する部分ほど巻線6の巻回数を増加させている。
本例においても、その他の単相磁石式発電機1の構成は上記実施例1と同様であり、上記実施例1と同様の作用効果を得ることができる。
In this example, the winding 6 in the winding
Also in this example, the configuration of the other single-
(実施例3)
本例は、図6に示すごとく、複数個の同位相ポール4Aを隣接して配列すると共に、ステータ3の周方向Cの適宜箇所に、位相進みポール4B、位相遅れポール4C及び巻線低減ポール5を配置した例である。
本例においては、巻線ポール4のスペース効率を考慮して、巻線低減ポール5に対する周方向一方側C1に位相遅れポール4Cを隣接させ、巻線低減ポール5に対する周方向他方側C2に位相進みポール4Bを隣接させている。また、本例のステータ3においては、位相進みポール4B、位相遅れポール4C及び巻線低減ポール5の組は、ステータ3における対向位置に、一対に配置し、残りは、同位相ポール4Aとしている。
(Example 3)
In this example, as shown in FIG. 6, a plurality of in-phase poles 4A are arranged adjacent to each other, and a phase advance pole 4B, a phase delay pole 4C, and a winding reduction pole are arranged at appropriate positions in the circumferential direction C of the
In this example, in consideration of the space efficiency of the winding
より具体的には、5つの同位相ポール4Aが互いに隣接して、ステータ3における対向位置にそれぞれ配置してあり、それらの間に、位相進みポール4B、位相遅れポール4C及び巻線低減ポール5の組が、ステータ3における対向位置にそれぞれ配置してある。そして、ロータ2の極数は16極であり、ステータ3における巻線ポール4及び巻線低減ポール5の合計ポール数も16極である。
なお、本例の巻線低減ポール5には、巻線6を巻回しなかったが、巻線低減ポール5には、巻線ポール4よりも少ない巻回数で巻線6を巻回することもできる。
本例においても、その他の単相磁石式発電機1の構成は上記実施例1と同様であり、上記実施例1と同様の作用効果を得ることができる。
More specifically, five in-phase poles 4A are arranged adjacent to each other at opposing positions in the
Although the winding 6 is not wound around the winding
Also in this example, the configuration of the other single-
1 単相磁石式発電機
2 ロータ
22N N極の永久磁石
22S S極の永久磁石
3 ステータ
4 巻線ポール
4A 同位相ポール
4B 位相進みポール
4C 位相遅れポール
5 巻線低減ポール
6 巻線
C 周方向
C1 周方向一方側
C2 周方向他方側
DESCRIPTION OF
Claims (8)
上記複数の巻線ポールに対して、上記N極の永久磁石と上記S極の永久磁石とが交互に対向配置されることによって、単相交流の発電を行うよう構成した単相磁石式発電機において、
上記N極の永久磁石と上記S極の永久磁石とは、周方向に同じ中心間ピッチで配列してあり、
上記複数の巻線ポールを周方向に配列する中心間ピッチは、いずれかの巻線ポール間の中心間ピッチと、他の巻線ポール間の中心間ピッチとが互いに異なることを特徴とする単相磁石式発電機。 A rotor formed by alternately arranging a plurality of N-pole permanent magnets and S-pole permanent magnets in the circumferential direction; and a stator formed by arranging a plurality of winding poles wound with windings in the circumferential direction;
A single-phase magnet generator configured to generate single-phase AC power by alternately arranging the N-pole permanent magnets and the S-pole permanent magnets with respect to the plurality of winding poles. In
The N-pole permanent magnet and the S-pole permanent magnet are arranged at the same center-to-center pitch in the circumferential direction,
The pitch between the centers in which the plurality of winding poles are arranged in the circumferential direction is a single pitch characterized in that the pitch between the centers of any of the winding poles and the pitch between the centers of the other winding poles are different from each other. Phase magnet generator.
上記同位相ポール以外の他の巻線ポールには、上記N極又はS極の永久磁石の位相に対して、周方向一方側に位相がずれた位相進みポールと、上記N極又はS極の永久磁石の位相に対して、周方向他方側に位相がずれた位相遅れポールとが含まれることを特徴とする単相磁石式発電機。 In claim 1, in a state where the phase of the same-phase pole that is one of the plurality of winding poles matches the phase of the N-pole or S-pole permanent magnet,
The winding poles other than the same-phase pole include a phase advance pole whose phase is shifted to one side in the circumferential direction with respect to the phase of the N-pole or S-pole permanent magnet, and the N-pole or S-pole. A single-phase magnet generator, comprising a phase delay pole whose phase is shifted to the other side in the circumferential direction with respect to the phase of the permanent magnet.
上記巻線ポールの数と上記巻線低減ポールの数とを合わせた合計ポール数は、上記N極の永久磁石の数と上記S極の永久磁石の数とを合わせた上記ロータの極数と同じであることを特徴とする単相磁石式発電機。 3. The stator according to claim 1, wherein a winding reduction pole in which the number of turns of the winding is reduced or the winding is not wound is arranged in the stator in addition to the winding pole. ,
The total number of poles combined with the number of winding poles and the number of winding reduction poles is the number of poles of the rotor combined with the number of N pole permanent magnets and the number of S pole permanent magnets. A single-phase magnet generator characterized by being the same.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008019531A JP2009183060A (en) | 2008-01-30 | 2008-01-30 | Single-phase magnet type generator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008019531A JP2009183060A (en) | 2008-01-30 | 2008-01-30 | Single-phase magnet type generator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009183060A true JP2009183060A (en) | 2009-08-13 |
Family
ID=41036585
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008019531A Pending JP2009183060A (en) | 2008-01-30 | 2008-01-30 | Single-phase magnet type generator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009183060A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102012205501A1 (en) | 2011-04-07 | 2012-10-11 | Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki | ELECTRICAL ROTATION MACHINE |
WO2012137056A2 (en) | 2011-04-07 | 2012-10-11 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Rotary electric machine and rotary electric machine drive system |
US20160164361A1 (en) * | 2013-07-09 | 2016-06-09 | Hisayoshi Fukuyanagi | Large output, high efficiency, single phase, multi-polar power generator |
WO2017124210A1 (en) * | 2016-01-22 | 2017-07-27 | 吉好依轨 | Technology for automatically controlling disc generators for wheels |
-
2008
- 2008-01-30 JP JP2008019531A patent/JP2009183060A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102012205501A1 (en) | 2011-04-07 | 2012-10-11 | Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki | ELECTRICAL ROTATION MACHINE |
WO2012137056A2 (en) | 2011-04-07 | 2012-10-11 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Rotary electric machine and rotary electric machine drive system |
US20160164361A1 (en) * | 2013-07-09 | 2016-06-09 | Hisayoshi Fukuyanagi | Large output, high efficiency, single phase, multi-polar power generator |
WO2017124210A1 (en) * | 2016-01-22 | 2017-07-27 | 吉好依轨 | Technology for automatically controlling disc generators for wheels |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8519590B2 (en) | Magneto generator with multiple sets of three-phase windings | |
JP6913194B2 (en) | Rotor and motor with this rotor | |
US20090302787A1 (en) | Induction and switched reluctance motor | |
WO2013100803A1 (en) | Electromagnetic generator | |
JP2011172301A (en) | Motor | |
JP2009183060A (en) | Single-phase magnet type generator | |
RU2303849C1 (en) | Commutatorless permanent-magnet synchronous generator | |
KR102156869B1 (en) | Permanent magnet electrical machine having non-identical polo length | |
JP2011120429A (en) | Magnet-type generator | |
JP2021529498A (en) | Rotating electromechanical with rotor form to reduce torque ripple | |
JP2005012986A (en) | Permanent magnet motor | |
JP2018026985A (en) | Three-phase rotary electric machine for starter generator | |
JP5363062B2 (en) | motor | |
JP2014087097A (en) | Two-phase rotary electric machine | |
JP4172863B2 (en) | 5-phase permanent magnet motor | |
JP2010081670A (en) | Alternating current generator | |
JP6580182B2 (en) | Rotating electric machine | |
JP7199559B2 (en) | Rotating electric machine and its manufacturing method | |
WO2021019703A1 (en) | Three-phase ac generator | |
JP5869322B2 (en) | Generator | |
US20060267438A1 (en) | Rotor winding | |
JP2012016127A (en) | Motor | |
JP4116631B2 (en) | 3-phase AC rotating machine | |
JP2018023273A (en) | Single phase motor | |
JP3124499B2 (en) | Composite three-phase stepping motor and method of driving the same |