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JP3152405B2 - 電動機 - Google Patents

電動機

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JP3152405B2
JP3152405B2 JP17613592A JP17613592A JP3152405B2 JP 3152405 B2 JP3152405 B2 JP 3152405B2 JP 17613592 A JP17613592 A JP 17613592A JP 17613592 A JP17613592 A JP 17613592A JP 3152405 B2 JP3152405 B2 JP 3152405B2
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magnetic
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • 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
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    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、永久磁石を使用した電
動機に関する。
【０００２】
【従来の技術】図５は従来のブラシレスタイプの永久磁
石を使用した電動機の一例を示す横断面構造図である。
両端が軸受等により回転可能に支持された軸体５３の外
周面には複数個（図では６個）の永久磁石５１が接着材
等で固着され、回転子を形成している。また、回転子の
外周面から間隙をあけて放射状に形成された歯を内周面
に有するリング状の磁性材板５２が複数枚積層され、固
定子を形成している。そして、軸体５３の端部に配置さ
れた検出器等からの信号を基に回転子が固定子に対し相
対的に回転制御される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の電動機において
は、永久磁石の素材としてフェライトや希土類などの焼
結体を使用するのが一般的であるが、これらは脆いため
衝撃に弱く、組立作業や運搬中に破損するおそれがあっ
た。そこで、ガラス繊維やカーボン繊維を永久磁石周辺
に巻付け、その上を樹脂等により固めて保護している
が、工数や材料費がかかり過ぎるという欠点があった。
また、磁性材板は打抜きにより作製されるため、回転子
が挿入される部分の磁性材板は使用されずに廃棄されて
いることになり、材料の無駄が出るという欠点があっ
た。又、軸体を磁性材で形成すると永久磁石から出る磁
束は軸体を通過する際に磁気的な抵抗となり、軸体を非
磁性材で形成すると永久磁石から出る磁束は軸体を通過
する際に透磁率的にはほぼ空気と同じ扱いの磁気的な抵
抗となる。従って、永久磁石の磁力減少の原因となり、
効率が低下するという欠点があった。更に、軸体を磁性
材で形成した場合には、軸体内を軸中心に対して平行方
向に漏れ磁束が伝わり、軸体の端部に配置される検出器
や負荷装置に磁気的な悪影響を及ぼすという問題があっ
た。本発明は上述した事象から成されたものであり、本
発明の目的は、効率が良く安価な電動機を提供すること
にある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、永久磁石を使
用した電動機に関するものであり、本発明の上記目的
は、軸体の円周方向に並設した複数個の永久磁石を磁性
材により一体に被覆して切り欠きのない円筒状に形成さ
れ、前記軸体と磁気的に絶緑状態で結合された回転子
と、前記回転子の内外各周面には、前記内包された永久
磁石により前記磁性材表面に作られる磁極の磁性が反転
する部位に溝を設け、 前記回転子の内周面から間隙をあ
けて、放射状に形成された歯を外周面に有する内部固定
子と、 前記回転子の外周面から間隙をあけて、放射状に
形成された歯を内周面に有する外部固定子と、を備える
ことによって達成される。そして、また、前記内部固定
子の歯数と前記外部固定子の歯数の比がｎ：ｍ（ｎ≦ｍ
であって、ｎ，ｍは１０以下の整数）であることによっ
て達成される。
【０００５】
【作用】本発明にあっては、固定子と回転子を構成して
いる磁性材板を同一材料にしているので、工数や材料費
の節減を図ることができる。また、永久磁石を円筒状と
し、その内外周側に２系統の固定子を備えたので、効率
を上昇させることができる。
【０００６】
【実施例】図１は本発明のブラシレスタイプの永久磁石
を使用した電動機の一例を示す縦断面構造図、図２はそ
のＡ−Ａ′横断面構造図である。軸体１はフランジ８
ａ，８ｃに嵌合された軸受９ａ，９ｂにより回転可能に
支持されている。複数個（図では６個）の永久磁石２１
が軸体１の円周方向に並設され、積層された複数枚の磁
性材板にて被覆されて成る円筒状の回転子ヨーク構成体
３は、その両端面が図３に示すように軸体１に装着され
た非磁性体で成る保持器２と、フランジ８ｃに嵌合され
た軸受９ｃにより回転可能に支持された非磁性体で成る
円盤６とにより挟持され、保持器２、回転子ヨーク構成
体３及び円盤６を貫装する保持軸７により固定されてい
る。なお、保持器２と円盤６はバランサーウエイトを兼
ねている。
【０００７】そして、回転子ヨーク構成体３の外周面か
ら間隙をあけて放射状に形成された歯を内周面に有する
リング状の磁性材板を複数枚積層して成る外部固定子４
がフランジ８ｂ，８ｃに固定され、内周面から間隙をあ
けて放射状に形成された歯を外周面に有するリング状の
磁性材板を複数枚積層して成る内部固定子５がフランジ
８ｃに圧入されている。なお、内部固定子５の歯数と外
部固定子４の歯数の比率はｎ：ｍ（ｎ≦ｍであって、
ｎ、ｍは１０以下の整数）、例えば１：１、１：２、
１：３、２：３等である。
【０００８】図４は回転子ヨーク構成体３の磁性材板と
永久磁石２１の磁極の関係を示す図である。この例では
永久磁石２１のオリエンテーションを円周方向に設定し
ているので、径方向の内周面の磁極と外周面の磁極が同
極となっている。また、回転子ヨーク構成体３の内外両
面面には溝（Ｌ１＜＜Ｌ２）を設けてこの部分で磁気的
な飽和を生じさせ、磁気的短絡を少なくしている。な
お、永久磁石のオリエンテーションを径方向に設定して
も良く、その場合は永久磁石を交互に極性の異なるよう
に配置し、隣合う永久磁石の間に溝を設ける。
【０００９】このように回転子ヨーク構成体３の磁性材
板により永久磁石２１が保護されるので、従来のガラス
繊維やカーボン繊維及び樹脂等による保護を不要とする
ことができる。また、回転子ヨーク構成体３の磁性材板
と外部固定子４及び内部固定子５の磁性材板を同一材料
としているので、材料の無駄を減少させることができ
る。さらに、外部固定子４と内部固定子５の２系統に分
けているので、巻線の径を太くしたり巻線数を分割して
発熱を抑えることができる。また、外部固定子４と内部
固定子５の歯部において磁気的な飽和を回避できるの
で、サマリウム−コバルト系やネオジウム系等の高性能
磁石を永久磁石２１として使用でき、さらに、外部固定
子４と内部固定子５を回転子ヨーク構成体３の外周側と
内周側に配置したので、永久磁石２１の磁気エネルギー
の損失を減少させることができる。そして、回転子ヨー
ク構成体３と軸体１は磁気的に絶縁状態であるので、軸
体１への磁束漏れを防ぐことができる。
【００１０】また、従来の電動機では、回転子の外周面
（もしくは内周面）に間隙をあけて固定子が配置される
が、本発明の電動機の回転子ヨーク構成体のように、永
久磁石を被覆している磁性材板を介して永久磁石の磁束
を励磁するタイプ（永久磁石の起磁力の方向が円周方
向）は、回転子ヨーク構成体内での磁束の束縛が比較的
緩いので、回転子ヨーク構成体の外周面（もしくは内周
面）に間隙をあけて固定子が配置されると、電機子イン
ダクタンスや電機子反作用が大きく、コギングトルクが
従来の電動機と比較して大きくなる傾向にある。コギン
グトルクは、回転子ヨーク構成体の磁極とスロットをも
った固定子との相対位置により、間隙に蓄えられる磁気
エネルギーが変動するために、または、ギャップパーミ
アンスの脈動により発生するものである。本発明では上
記問題を解決するため、回転子ヨーク構成体の外周面、
内周面の両方に間隙をあけて固定子が配置される構造を
とっているが、そのどちらか一方は効率改善を主目的に
使用されている。つまり、回転子ヨーク構成体と固定子
の間隙に蓄えられる磁気エネルギーが変動するのを極力
小さくするため、回転子ヨーク構成体の外周面側と内周
面側の固定子の歯数の比率を変え、一方の固定子で回転
トルクを主に発生させ、他方の回転子で磁気エネルギー
の変動を抑える能動的制御を行うことを主目的にし、特
性改善を実現しようとしたものである。
【００１１】
【発明の効果】以上のように本発明の電動機によれば、
従来の永久磁石の保護材を不要とし、磁性材板の無駄を
減少させているので、大幅なコスト低減を図ることがで
きる。また、発熱を抑え、磁気エネルギーの損失を減少
させているので、効率を大幅に向上させることができ
る。さらに、磁束漏れを防ぐことができるので、周辺機
器への磁気的な悪影響を無くすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電動機の一例を示す縦断面構造図であ
る。
【図２】図１のＡ−Ａ′横断面構造図である。
【図３】本発明の電動機のカットモデルを示す斜視構造
図である。
【図４】本発明の電動機の磁極の関係を示す図である。
【図５】従来の電動機の一例を示す横断面構造図であ
る。
【符号の説明】
１ 軸体 ３ 回転子ヨーク構成体 ４ 外部固定子 ５ 内部固定子 ２１ 永久磁石

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 軸体の円周方向に並設した複数個の永久
    磁石を磁性材により一体に被覆して切り欠きのない円筒
    状に形成され、前記軸体と磁気的に絶緑状態で結合され
    た回転子と、前記回転子の内外各周面には、前記内包された永久磁石
    により前記磁性材表面に作られる磁極の磁性が反転する
    部位に溝を設け、 前記回転子の内周面から間隙をあけて、放射状に形成さ
    れた歯を外周面に有する内部固定子と、 前記回転子の外周面から間隙をあけて、放射状に形成さ
    れた歯を内周面に有する外部固定子と、 とを備えたことを特徴とする電動機。
  2. 【請求項２】 前記内部固定子の歯数と前記外部固定子
    の歯数の比がｎ：ｍ（ｎ≦ｍであって、ｎ，ｍは１０以
    下の整数）であることを特徴とする請求項１に記載の電
    動機。
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