JP4862556B2 - Field element and rotating electric machine - Google Patents
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Description
本発明は、界磁子及び回転電機に関し、例えば電動機や発電機などに適用することができる。 The present invention relates to a field element and a rotating electric machine, and can be applied to, for example, an electric motor or a generator.
電動機や発電機などには、例えばアキシャルギャップ型の界磁子及び電機子が用いられる。かかる界磁子及び電機子によれば、回転の中心である軸に沿う方向についての厚みを小さくすることができ、また磁極面積が大きいのでトルク密度を高めることができる。 For example, axial gap type field elements and armatures are used for electric motors and generators. According to the field element and the armature, the thickness in the direction along the axis that is the center of rotation can be reduced, and the torque density can be increased because the magnetic pole area is large.
アキシャルギャップ型の界磁子には、界磁磁石が軸の周りで周方向に環状に配置され、当該界磁磁石ごとに単一の極性を呈する磁極面が電機子側に向けられている。 In an axial gap type field element, field magnets are annularly arranged in the circumferential direction around an axis, and a magnetic pole surface having a single polarity is directed to the armature side for each field magnet.
そして、いずれの一の界磁磁石についても、軸を中心とする径方向についての長さは、当該一の界磁磁石の周方向についての端よりも中央付近で大きいことが望ましい。なぜなら、当該界磁子で生じる磁束密度の、軸周りでの波形を正弦波に近づけることができるからである。かかる界磁磁石の形状は、例えば特許文献1に開示されている。 For any one field magnet, the length in the radial direction around the axis is preferably greater near the center than the end in the circumferential direction of the one field magnet. This is because the waveform around the axis of the magnetic flux density generated in the field element can be approximated to a sine wave. The shape of such a field magnet is disclosed in Patent Document 1, for example.
しかし、界磁磁石の形状が複雑化すると界磁磁石の製造が困難となる。 However, when the shape of the field magnet becomes complicated, it becomes difficult to manufacture the field magnet.
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、界磁子で生じる磁束密度の、軸周りでの波形を正弦波に近づけつつも、界磁磁石の製造を容易にすることが目的とされる。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to facilitate the manufacture of a field magnet while the waveform around the axis of the magnetic flux density generated in the field element is brought close to a sine wave. Is done.
この発明の請求項1にかかる界磁子は、所定の方向(90)に沿う軸(91)の周りで周方向(92)に沿って環状に配置される界磁磁石(12)の複数を備え、前記界磁磁石はいずれも単一であって、前記所定の方向側に極性の異なる第1の磁極面(12a)及び第2の磁極面(12b)を前記周方向において隣接して有し、前記周方向において隣接する前記界磁磁石のそれぞれに属し、同じ前記極性を有する前記第1の磁極面同士及び前記第2の磁極面同士は各々互いに隣接し、前記周方向についての位置ごとにそれぞれ定まる、前記軸を中心とした径方向(93)についての長さは、前記界磁磁石の前記周方向についての縁(123、124)の方が、同じ前記界磁磁石に属する前記第1の磁極面と前記第2の磁極面との境界(125)よりも大きい。 A field element according to a first aspect of the present invention comprises a plurality of field magnets (12) arranged in an annular shape along a circumferential direction (92) around an axis (91) along a predetermined direction (90). Each of the field magnets is single and has a first magnetic pole surface (12a) and a second magnetic pole surface (12b) having different polarities adjacent to each other in the circumferential direction on the predetermined direction side. The first magnetic pole surfaces and the second magnetic pole surfaces belonging to each of the field magnets adjacent in the circumferential direction and having the same polarity are adjacent to each other, and each position in the circumferential direction The length in the radial direction (93) about the axis is determined by the edge (123, 124) in the circumferential direction of the field magnet belonging to the same field magnet. Boundary between the first magnetic pole surface and the second magnetic pole surface (125 Greater than.
この発明の請求項2にかかる界磁子は、請求項1記載の界磁子であって、前記所定の方向(90)から見た前記界磁磁石(12)は台形形状を呈し、前記界磁磁石の内周側に前記台形形状の上辺(121)が位置し、外周側に前記台形形状の底辺(122)が位置する。 A field element according to a second aspect of the present invention is the field element according to the first aspect, wherein the field magnet (12) viewed from the predetermined direction (90) has a trapezoidal shape, The upper side (121) of the trapezoidal shape is located on the inner peripheral side of the magnet and the lower side (122) of the trapezoidal shape is located on the outer peripheral side.
この発明の請求項3にかかる界磁子は、請求項1または請求項2記載の界磁子であって、前記界磁磁石(12)の前記周方向(92)についての縁(123,124)について、前記周方向(92)において隣接する前記界磁磁石(12)のそれぞれに属し、互いに隣接する前記縁の一方は他方に沿う。 A field element according to a third aspect of the present invention is the field element according to the first or second aspect, wherein the field magnet (12) has an edge (123, 124) in the circumferential direction (92). ) Belong to each of the field magnets (12) adjacent in the circumferential direction (92), and one of the edges adjacent to each other is along the other.
この発明の請求項4にかかる界磁子は、請求項3記載の界磁子であって、前記縁(123,124)の前記一方と前記他方とは互いに接触する。 A field element according to a fourth aspect of the present invention is the field element according to the third aspect, wherein the one of the edges (123, 124) and the other are in contact with each other.
この発明の請求項5にかかる界磁子は、請求項1乃至請求項4のいずれか一つに記載の界磁子であって、前記境界(125)が延びる方向は、当該境界が設けられる前記周方向についての位置において定まる前記径方向に対して傾いている。 A field element according to a fifth aspect of the present invention is the field element according to any one of the first to fourth aspects, wherein the boundary is provided in a direction in which the boundary (125) extends. It is inclined with respect to the radial direction determined at a position in the circumferential direction.
この発明の請求項6にかかる界磁子は、請求項1乃至請求項5のいずれか一つに記載の界磁子であって、前記境界(125)は、当該境界の前記周方向(92)についての位置において定まる前記径方向(93)に沿って延び、前記所定の方向(90)から見た前記界磁磁石(12)の形状は、前記境界に対して対称である。 A field element according to a sixth aspect of the present invention is the field element according to any one of the first to fifth aspects, wherein the boundary (125) is the circumferential direction (92) of the boundary. The field magnet (12) extends along the radial direction (93) determined at a position about the shape of the field magnet (12) as viewed from the predetermined direction (90) and is symmetrical with respect to the boundary.
この発明の請求項7にかかる界磁子は、請求項1乃至請求項6のいずれか一つに記載の界磁子であって、前記界磁磁石(12)は、前記第1の磁極面(12a)と前記第2の磁極面(12b)との間に、前記境界(125)に沿う無着磁の部分を有する。 A field element according to a seventh aspect of the present invention is the field element according to any one of the first to sixth aspects, wherein the field magnet (12) is the first magnetic pole surface. There is a non-magnetized portion along the boundary (125) between (12a) and the second magnetic pole surface (12b).
この発明の請求項8にかかる界磁子は、請求項1乃至請求項7のいずれか一つに記載の界磁子であって、前記周方向(92)において隣接する前記界磁磁石(12)のそれぞれに属し、同じ前記極性を呈する前記磁極面(12a;12b)のいずれにも所定の方向(90)側またはそれとは反対側から被さる単一の第1の磁性体板(141)を更に備え、前記所定の方向に垂直な面内において、前記第1の磁性体板同士は磁気的に遮断されている。 A field element according to an eighth aspect of the present invention is the field element according to any one of the first to seventh aspects, wherein the field magnet is adjacent in the circumferential direction (92). ) And a single first magnetic plate (141) covering either one of the magnetic pole faces (12a; 12b) having the same polarity from the predetermined direction (90) side or the opposite side thereof. In addition, the first magnetic plates are magnetically shielded in a plane perpendicular to the predetermined direction.
この発明の請求項9にかかる界磁子は、請求項1乃至請求項8のいずれか一つに記載の界磁子であって、前記界磁磁石(12)の外周側に設けられる磁心(13)を更に備え、前記磁心は、前記周方向(92)において偏在している。 A field element according to a ninth aspect of the present invention is the field element according to any one of the first to eighth aspects, wherein the magnetic core (12) is provided on the outer peripheral side of the field magnet (12). 13), and the magnetic core is unevenly distributed in the circumferential direction (92).
この発明の請求項10にかかる界磁子は、請求項9記載の界磁子であって、前記所定の方向(90)から見て、前記磁心(13)は、前記界磁磁石(12)の外周側の縁(122)に外接する円(Coo)と、当該縁との間に位置する。 A field element according to a tenth aspect of the present invention is the field element according to the ninth aspect, wherein the magnetic core (13) is the field magnet (12) when viewed from the predetermined direction (90). Is located between a circle (Coo) circumscribing the outer peripheral edge (122) and the edge.
この発明の請求項11にかかる界磁子は、請求項9または請求項10記載の界磁子であって、前記境界(125)の前記周方向(92)についての位置と、前記磁心(13)の前記周方向についての位置とは、前記軸(91)の周りで所定の角度(θ)だけずれている。 A field element according to an eleventh aspect of the present invention is the field element according to the ninth or tenth aspect, wherein the position of the boundary (125) in the circumferential direction (92) and the magnetic core (13). ) In the circumferential direction is deviated by a predetermined angle (θ) around the axis (91).
この発明の請求項12にかかる界磁子は、請求項11記載の界磁子であって、前記所定の角度(θ)は、界磁磁石の個数の半分の値で90°を割ったものである。 A field element according to a twelfth aspect of the present invention is the field element according to the eleventh aspect, wherein the predetermined angle (θ) is 90 ° divided by half the number of field magnets. It is.
この発明の請求項13にかかる界磁子は、請求項11または請求項12記載の界磁子であって、前記磁心(13)の前記周方向(92)についての前記位置は、同じ前記界磁磁石(12)の前記周方向についての前記縁(123,124)のそれぞれの位置の中央付近にある。
A field element according to
この発明の請求項14にかかる界磁子は、請求項9乃至請求項13のいずれか一つに記載の界磁子であって、前記磁心(13)に対して所定の方向(90)側またはそれとは反対側から被さる単一の第2の磁性体板(142)を更に備え、前記所定の方向に垂直な面内において、前記第2の磁性体板同士は磁気的に遮断されている。 A field element according to a fourteenth aspect of the present invention is the field element according to any one of the ninth to thirteenth aspects, wherein the field element side is a predetermined direction (90) side with respect to the magnetic core (13). Alternatively, a single second magnetic plate (142) covering from the opposite side is further provided, and the second magnetic plates are magnetically shielded in a plane perpendicular to the predetermined direction. .
この発明の請求項15にかかる界磁子は、請求項1乃至請求項14のいずれか一つに記載の界磁子であって、前記所定の方向(90)とは反対側から前記界磁磁石(12)に設けられる単一のヨーク(11)を更に備える。 A field element according to a fifteenth aspect of the present invention is the field element according to any one of the first to fourteenth aspects, wherein the field element is viewed from a side opposite to the predetermined direction (90). It further comprises a single yoke (11) provided on the magnet (12).
この発明の請求項16にかかる界磁子は、請求項15記載の界磁子であって、前記界磁磁石(12)が設けられる前記ヨーク(11)の表面と同じ表面で、前記界磁磁石の外周側に設けられる磁心(13)を更に備える。 A field element according to a sixteenth aspect of the present invention is the field element according to the fifteenth aspect, wherein the field element is the same surface as the surface of the yoke (11) on which the field magnet (12) is provided. A magnetic core (13) provided on the outer peripheral side of the magnet is further provided.
この発明の請求項17にかかる回転電機は、請求項15または請求項16に記載の界磁子(1a;・・・;1d)と、前記所定の方向(90)側から前記界磁子に対向して設けられる電機子(100)とを備える。 A rotating electric machine according to a seventeenth aspect of the present invention is the field element (1a; ...; 1d) according to the fifteenth or sixteenth aspect, and the field element from the predetermined direction (90) side. And an armature (100) provided to face each other.
この発明の請求項18にかかる回転電機は、請求項1乃至請求項14のいずれか一つに記載の界磁子(1a;・・・;1d)と、前記所定の方向(90)側から前記界磁子に対向して設けられる第1の電機子(100)とを備える。 According to an eighteenth aspect of the present invention, there is provided a rotating electric machine from the field element (1a;..., 1d) according to any one of the first to fourteenth aspects and the predetermined direction (90) side. A first armature (100) provided to face the field element.
この発明の請求項19にかかる回転電機は、請求項18記載の回転電機であって、前記所定の方向(90)とは反対側から前記界磁子(1a;・・・;1d)に対向して設けられる第2の電機子(101)を更に備える。 A rotating electric machine according to a nineteenth aspect of the present invention is the rotating electric machine according to the eighteenth aspect, and is opposed to the field element (1a;..., 1d) from a side opposite to the predetermined direction (90). And a second armature (101) provided as a second armature.
この発明の請求項20にかかる回転電機は、請求項17乃至請求項19のいずれか一つに記載の回転電機であって、前記電機子(100;101)はティース(102,104)を有し、前記ティースの外周側の縁(1042)に外接する円(Cco)の半径(Rco)は、前記界磁磁石(12)の外周側の縁(122)に内接する円(Coi)の半径(Roi)より大きく、前記ティースの内周側の縁(1041)に内接する円(Cci)の半径(Rci)は、前記界磁磁石の内周側の縁(121)に内接する円(Cii)の半径(Rii)以上であって、当該縁に外接する円(Cio)の半径(Rio)以下である。 A rotating electric machine according to a twentieth aspect of the present invention is the rotating electric machine according to any one of the seventeenth to nineteenth aspects, wherein the armature (100; 101) has teeth (102, 104). The radius (Rco) of the circle (Cco) circumscribing the outer peripheral edge (1042) of the teeth is the radius of the circle (Coi) inscribed in the outer peripheral edge (122) of the field magnet (12). A radius (Rci) of a circle (Cci) larger than (Roi) and inscribed in the inner peripheral edge (1041) of the teeth is a circle (Cii) inscribed in the inner peripheral edge (121) of the field magnet. ) Radius (Rii) or more and less than or equal to the radius (Rio) of the circle (Cio) circumscribing the edge.
この発明の請求項21にかかる回転電機は、請求項20記載の回転電機であって、前記ティース(102,104)の外周側の前記縁(1042)に外接する前記円(Cco)の前記半径(Rco)は、前記界磁磁石(12)の外周側の前記縁(122)に外接する円(Coo)の半径(Roo)以上である。 A rotating electric machine according to a twenty-first aspect of the present invention is the rotating electric machine according to the twentieth aspect, wherein the radius of the circle (Cco) circumscribing the edge (1042) on the outer peripheral side of the teeth (102, 104). (Rco) is greater than or equal to the radius (Roo) of the circle (Coo) circumscribing the edge (122) on the outer peripheral side of the field magnet (12).
この発明の請求項1にかかる界磁子によれば、周方向において隣接する二つの磁極面によって、単一の極性を呈する磁極面が形成される。当該磁極面では、当該磁極面の径方向についての長さが、周方向において中央近傍で大きい。よって、界磁子の所定の方向側の表面に生じる磁束密度の、周方向についての波形が正弦波に近づき、以って当該磁束密度に含まれる高調波成分が低減できる。しかも、第1及び第2の磁極面ごとに界磁磁石を成形する場合に比べて、製造が容易である。また、同じ界磁磁石には第1及び第2の磁極面の両方が設けられているので、界磁磁石の個数が増えない。 According to the field element of the first aspect of the present invention, a magnetic pole surface having a single polarity is formed by two magnetic pole surfaces adjacent in the circumferential direction. In the magnetic pole surface, the length of the magnetic pole surface in the radial direction is large near the center in the circumferential direction. Therefore, the waveform in the circumferential direction of the magnetic flux density generated on the surface on the predetermined direction side of the field element approaches a sine wave, so that the harmonic component contained in the magnetic flux density can be reduced. In addition, the manufacturing is easier than in the case where the field magnet is formed for each of the first and second magnetic pole surfaces. Further, since both the first and second magnetic pole surfaces are provided in the same field magnet, the number of field magnets does not increase.
この発明の請求項2にかかる界磁子によれば、界磁磁石の形状が台形であるので、界磁磁石の成形が容易である。 According to the field element of claim 2 of the present invention, since the shape of the field magnet is trapezoidal, it is easy to form the field magnet.
この発明の請求項3にかかる界磁子によれば、周方向において隣接する界磁磁石の間の隙間を狭めることができるので、界磁子に生じる磁束密度を高めることができる。 According to the field element of the third aspect of the present invention, the gap between the field magnets adjacent in the circumferential direction can be narrowed, so that the magnetic flux density generated in the field element can be increased.
この発明の請求項4にかかる界磁子によれば、界磁子に生じる磁束密度をより高めることができる。 According to the field element according to claim 4 of the present invention, the magnetic flux density generated in the field element can be further increased.
この発明の請求項5にかかる界磁子によれば、境界が延びる方向を径方向に対して傾けることで、界磁子にスキューを設けることができる。よって、界磁子に電機子を設けて得た回転電機においてコギングトルクの発生が抑制される。 According to the field element of the fifth aspect of the present invention, the field element can be skewed by inclining the extending direction of the boundary with respect to the radial direction. Therefore, generation of cogging torque is suppressed in a rotating electric machine obtained by providing an armature on a field element.
この発明の請求項6にかかる界磁子によれば、周方向において隣接する二つの磁極面によって、単一の極性を呈する磁極面が形成される。当該磁極面では、周方向において中央の位置で、当該磁極面の径方向についての長さが最大となる。よって、界磁子の所定の方向側の表面に生じる磁束密度の、周方向についての波形を正弦波により近づけることができ、以って当該磁束密度に含まれる高調波成分をより低減することができる。 According to the field element of claim 6 of the present invention, a magnetic pole surface having a single polarity is formed by two magnetic pole surfaces adjacent in the circumferential direction. In the magnetic pole surface, the length in the radial direction of the magnetic pole surface is the maximum at the center position in the circumferential direction. Therefore, the waveform in the circumferential direction of the magnetic flux density generated on the surface on the predetermined direction side of the field element can be made closer to a sine wave, thereby further reducing the harmonic component contained in the magnetic flux density. it can.
この発明の請求項7にかかる界磁子によれば、界磁子の所定の方向側の表面に生じる磁束密度の、周方向についての波形が正弦波に近づき、以って当該磁束密度に含まれる高調波成分が低減できる。よって、界磁子に電機子を設けて得た回転電機において、回転むらや振動が低減できる。 According to the field element of claim 7 of the present invention, the waveform in the circumferential direction of the magnetic flux density generated on the surface on the predetermined direction side of the field element approaches a sine wave, and is thus included in the magnetic flux density. Harmonic components can be reduced. Therefore, in the rotating electrical machine obtained by providing the armature on the field element, uneven rotation and vibration can be reduced.
この発明の請求項8にかかる界磁子によれば、界磁磁石への減磁界の影響を低減することができる。しかも、界磁磁石内を流れる磁束の変化を小さくすることで、界磁磁石に生じる渦電流を低減することができる。さらには、第1の磁性体板同士が磁気的に遮断されているので、界磁子内での磁束の短絡が防止される。 According to the field element of the eighth aspect of the present invention, the influence of the demagnetizing field on the field magnet can be reduced. Moreover, eddy currents generated in the field magnet can be reduced by reducing the change in the magnetic flux flowing in the field magnet. Furthermore, since the first magnetic plates are magnetically cut off, a short circuit of the magnetic flux in the field element is prevented.
この発明の請求項9にかかる界磁子によれば、磁心を設けることで、q軸インダクタンスを増大させることができる。よって、界磁子に電機子を設けて得た回転電機において、q軸インダクタンスとd軸インダクタンスとの差に起因して生じるリラクタンストルクが増大し、以ってトルクが増大し、機器の効率が向上する。 According to the field element of the ninth aspect of the present invention, the q-axis inductance can be increased by providing the magnetic core. Therefore, in a rotating electric machine obtained by providing an armature on the field element, the reluctance torque generated due to the difference between the q-axis inductance and the d-axis inductance increases, thereby increasing the torque and improving the efficiency of the device. improves.
この発明の請求項10にかかる界磁子によれば、所定の方向側またはそれとは反対側から界磁磁石に対向して電機子を設けて得た回転電機において、当該電機子は磁心にも対向する。 According to the field element of claim 10 of the present invention, in the rotating electrical machine obtained by providing the armature from the predetermined direction side or the opposite side to the field magnet, the armature is also provided to the magnetic core. opposite.
この発明の請求項11にかかる界磁子によれば、界磁子に電機子を設けて得た回転電機において、リラクタンストルクとマグネットトルクとを有効に利用して、トルクを高めることができる。 According to the field element of the eleventh aspect of the present invention, in the rotating electric machine obtained by providing the field element with the armature, the reluctance torque and the magnet torque can be effectively used to increase the torque.
この発明の請求項12または請求項13にかかる界磁子によれば、界磁子に電機子を設けて得た回転電機において、所定の角度に対応する位相を有する電流を流すことで、トルクが最大となる。 According to the field element according to claim 12 or claim 13 of the present invention, in a rotating electric machine obtained by providing an armature on the field element, a current having a phase corresponding to a predetermined angle is passed, Is the maximum.
この発明の請求項14にかかる界磁子によれば、磁心の第2の磁性体板側を流れる磁束の多くを当該磁心へと導くことができる。しかも、第2の磁性体板同士が磁気的に遮断されているので、界磁子内での磁束の短絡が防止される。 According to the field element of the fourteenth aspect of the present invention, most of the magnetic flux flowing on the second magnetic plate side of the magnetic core can be led to the magnetic core. Moreover, since the second magnetic plates are magnetically interrupted, a short circuit of the magnetic flux in the field element is prevented.
この発明の請求項15にかかる界磁子によれば、ヨークは単一のであるので、バックヨークとして働き、以って磁気抵抗が低減される。よって、磁束の多くを所定の方向側に流すことができる。 According to the field element of the fifteenth aspect of the present invention, since the yoke is single, the yoke acts as a back yoke, thereby reducing the magnetic resistance. Therefore, most of the magnetic flux can be flowed in the predetermined direction.
この発明の請求項16にかかる界磁子によれば、磁心を設けることで、界磁磁石の量を減らすことなくq軸インダクタンスを増大させることができる。よって、界磁子に電機子を設けて得た回転電機において、q軸インダクタンスとd軸インダクタンスの差に起因して生じるリラクタンストルクが増大し、以ってトルクが増大し、機器の効率が向上する。 According to the field element of the sixteenth aspect of the present invention, by providing the magnetic core, the q-axis inductance can be increased without reducing the amount of the field magnet. Therefore, in a rotating electrical machine obtained by providing an armature on the field element, the reluctance torque generated due to the difference between the q-axis inductance and the d-axis inductance increases, thereby increasing the torque and improving the efficiency of the device. To do.
この発明の請求項17にかかる回転電機によれば、界磁子の所定の方向側の表面に生じる磁束密度の、周方向についての波形が正弦波に近づき、以って当該磁束密度に含まれる高調波成分が低減できる。よって、回転電機においてコギングトルクが低減される。 According to the rotating electrical machine of the seventeenth aspect of the present invention, the waveform in the circumferential direction of the magnetic flux density generated on the surface of the field element in the predetermined direction approaches a sine wave and is thus included in the magnetic flux density. Harmonic components can be reduced. Therefore, the cogging torque is reduced in the rotating electrical machine.
この発明の請求項18にかかる回転電機によれば、界磁子の所定の方向側の表面に生じる磁束密度の、周方向についての波形が正弦波に近づき、以って当該磁束密度に含まれる高調波成分が低減できる。よって、回転電機においてコギングトルクが低減される。 According to the rotating electrical machine of the eighteenth aspect of the present invention, the waveform in the circumferential direction of the magnetic flux density generated on the surface on the predetermined direction side of the field element approaches a sine wave, and is thus included in the magnetic flux density. Harmonic components can be reduced. Therefore, the cogging torque is reduced in the rotating electrical machine.
この発明の請求項19にかかる回転電機によれば、所定の方向とは反対側に流出入する磁束を、第2の電機子に鎖交させることができるので、回転電機の出力及び効率が高まる。しかも、界磁子に発生するスラスト力を低減することができ、以って軸受け損失が低減される。 According to the rotating electrical machine of the nineteenth aspect of the present invention, the magnetic flux flowing into and out of the predetermined direction can be linked to the second armature, so that the output and efficiency of the rotating electrical machine are increased. . Moreover, the thrust force generated in the field element can be reduced, thereby reducing the bearing loss.
この発明の請求項20または請求項21にかかる回転電機によれば、界磁磁石の磁束を漏らさずに電機子に鎖交させることができるので、電機子に鎖交する磁束についても、正弦波に近い波形で変化させることができる。よって、回転電機で生じるコギングトルクが低減される。 According to the rotary electric machine according to claim 20 or claim 21 of the present invention, since the magnetic flux of the field magnet can be linked to the armature without leaking, the magnetic flux linked to the armature is also a sine wave. It can be changed with a waveform close to. Therefore, the cogging torque generated in the rotating electrical machine is reduced.
第1の実施の形態.
図1は、本実施の形態にかかる界磁子1aを概念的に示す。界磁子1aは、界磁磁石12の複数を備える。
First embodiment.
FIG. 1 conceptually shows a
界磁磁石12は、所定の方向90に沿う軸91の周りで周方向92に沿って環状に配置される。界磁磁石12はいずれも単一であって、所定の方向90側に極性の異なる第1の磁極面12aと第2の磁極面12bとを、周方向92において隣接して有する。例えば第1の磁極面12aはN極を呈し、第2の磁極面12bはS極を呈する。
The
界磁磁石12には、飽和磁束密度が大きく、界磁の大きい材料、例えばNd−Fe−B系の焼結磁石などを採用することが望ましい。なお、高密度でエネルギー積の大きい材料は加工が難しいが、本発明によれば、後述するように界磁磁石12の成形が容易であるので、かかる材料を採用することができる。
For the
界磁磁石12には、磁気異方性を有する材料を採用することが望ましい。なぜなら、磁化容易軸を軸91に沿わすことで、界磁子1aの所定の方向91についての表面に生じる磁束密度を高めることができ、しかも着磁性が高まるからである。ただし、界磁磁石12に、磁気的に等方性を有する材料を採用しても良い。この場合、着磁方向を異ならせることにより、磁極面12a,12bに現れる磁束の、所定の方向90についての成分を異ならせることができる。詳細については後述する。
It is desirable to employ a material having magnetic anisotropy for the
界磁磁石12は、例えば着磁によって得られる。当該着磁は、界磁磁石12を界磁子1aに組み込む前に行っても良いし、組み込んだ後に行っても良い。
The
周方向92において隣接する界磁磁石12のそれぞれに属し、同じ極性を有する第1の磁極面12a同士及び第2の磁極面12b同士は各々互いに隣接する。
The first magnetic pole surfaces 12a and the second magnetic pole surfaces 12b belonging to each of the
界磁磁石12は、内周側に縁121、外周側に縁122、及び周方向92について縁123,124をそれぞれ有する。軸91を中心とした径方向93についての長さは、縁123,124の方が、同じ界磁磁石12に属する第1の磁極面12aと第2の磁極面12bとの境界125よりも大きい。なお、図1では、縁124の当該長さが符号L1で、境界125の当該長さが符号L2で表されている。
The
ここで、径方向93は、周方向92についての位置ごとにそれぞれ定まる。具体的には、縁123,124に関しては、軸91の位置から、縁123,124の周方向についての位置へと向かう方向が、径方向93として採用される。境界125に関しては、軸91の位置から、境界125の周方向92についての位置へと向かう方向が、径方向93として採用される。
Here, the
図1では、軸91の周りで周方向92に沿って環状を呈する単一の板11も示されている。板11は、所定の方向90とは反対側から界磁磁石12に設けられて、界磁磁石12を保持する。
Also shown in FIG. 1 is a
板11には鉄などの軟磁性材料を採用することが望ましい。なぜなら、当該軟磁性材料はバックヨークとして働き、以って磁気抵抗が低減されるからである。これにより、磁束の多くを所定の方向90側に流すことができる。当該ヨークには、圧粉鉄心や巻鉄心を採用しても良いし、電磁鋼板を所定の方向90に積層したものを採用しても良い。
It is desirable to employ a soft magnetic material such as iron for the
板12はなくても良く、周方向92に沿って環状に配置された界磁磁石12を、例えば樹脂等でモールドすることで保持しても良い。かかる態様は、後述する図8に示されており、図8では樹脂を符号15で表している。この場合、界磁磁石12の磁極面12a,12bは樹脂から露出していても良いし、樹脂によって覆われていても良い。ただし、磁極面12a,12bを覆う樹脂の厚みの分だけ、エアギャップ長が大きくなるので、当該樹脂の厚みは小さいことが望ましい。
The
上述した界磁子1a,1bによれば、周方向92において隣接する二つの磁極面12a(12b)によって、単一の極性を呈する磁極面が形成される。当該磁極面では、当該磁極面の径方向93についての長さが、周方向92において中央近傍で大きい。よって、界磁子1a,1bの所定の方向90側の表面に生じる磁束密度の、周方向92についての波形が正弦波に近づき、以って当該磁束密度に含まれる高調波成分が低減できる。
According to the above-described
しかも、第1及び第2の磁極面12a,12bごとに界磁磁石を成形する場合に比べて、製造が容易である。型に嵌めて界磁磁石を成形した場合には、当該界磁磁石の密度が高まる。他方、一枚の磁石を成形した後に切断して、所定の形状を呈する界磁磁石を得る場合には、切断に必要とされる工程数が減少する。 In addition, the manufacturing is easier than in the case where a field magnet is formed for each of the first and second magnetic pole faces 12a and 12b. When a field magnet is molded by fitting in a mold, the density of the field magnet increases. On the other hand, when a field magnet having a predetermined shape is obtained by forming a single magnet and then cutting it, the number of steps required for cutting is reduced.
また、同じ界磁磁石12には第1及び第2の磁極面12a,12bの両方が設けられているので、界磁磁石12の個数が増えない。具体的には、第1及び第2の磁極面12a,12bごとに界磁磁石を成形した場合に比べて、界磁磁石12の個数は半分で良い。
Further, since both the first and second magnetic pole surfaces 12a and 12b are provided in the
界磁磁石12の成形を容易にするという観点からは、所定の方向90から見た界磁磁石12は台形形状を呈することが望ましい。この場合、台形の上辺が内周側に、底辺が外周側に向けられる。すなわち、界磁磁石12の内周側(縁121)に台形形状の上辺が位置し、外周側(縁122)に台形形状の底辺が位置する。
From the viewpoint of facilitating the molding of the
図1では、周方向92において隣接する界磁磁石12のそれぞれに属し、互いに隣接する縁123,124の一方は他方に沿っている。かかる形状によれば、周方向92において隣接する界磁磁石12の間の隙間を狭めることができるので、界磁子1aの所定の方向90側に生じる磁束密度を高めることができる。特に、当該縁123の一方と他方とが互いに接触する場合、すなわち周方向92において隣接する界磁磁石12が隙間なく互いに接触する場合には、当該磁束密度をより高めることができる。
In FIG. 1, one of the
また図1では、境界125は、周方向92についての自身の位置において定まる径方向93に沿って延びている。しかも、所定の方向90から見た界磁磁石12の形状は、当該境界125に対して対称である。かかる態様によれば、周方向92において隣接する二つの磁極面12a(12b)によって形成される磁極面において、周方向92において中央の位置で、当該磁極面の径方向93についての長さが最大となる。よって、界磁子1aの所定の方向90側の表面に生じる磁束密度の、周方向92についての波形を正弦波により近づけることができ、以って当該磁束密度に含まれる高調波成分をより低減することができる。
In FIG. 1, the
図2は、境界125に関し、図1に示される界磁子1aとは異なる態様を示す。図2で示される界磁子1bの境界125について、当該境界125が延びる方向は、当該境界125の周方向92についての位置において定まる径方向93に対して傾いている。
FIG. 2 shows a different aspect of the
界磁子1bによれば、界磁子1bにスキューを設けることができる。よって、界磁子1bに電機子を設けて得た回転電機において、磁極の境界において滑らかに磁束が変化し、以ってコギングトルクの発生が抑制される。
According to the
上述した界磁子1a,1bのいずれにおいても、例えば界磁磁石12は、第1の磁極面12aと第2の磁極面12bとの間に、境界125に沿う無着磁の部分を有してもよい。かかる態様においても、磁束密度の波形を正弦波に近づけることができ、以って当該磁束密度に含まれる高調波成分が低減できる。よって、界磁子1a,1bに電機子を設けて得た回転電機において、回転むらや振動が低減できる。
In any of the above-described
例えば、磁気異方性を有する材料を界磁磁石12として採用することができる。この場合、境界125近傍には磁化されにくい材料を用いることが望ましい。なぜなら、境界125近傍において磁束密度が緩やかに変化し、以って当該磁束密度に含まれる高調波成分が低減されるからである。
For example, a material having magnetic anisotropy can be employed as the
また、磁気的に等方性を有する材料を界磁磁石12として採用しても良い。かかる場合には、境界125近傍では第1及び第2の磁極面12a,12bの一方から他方へと行くに従って、磁化の方向が所定の方向90からそれとは反対の方向へと変化する。よって、境界125近傍で磁束密度が緩やかに変化し、以って当該磁束密度に含まれる高調波成分が低減できる。
A magnetically isotropic material may be used as the
上述した界磁磁石12の所定の方向90側の構成は、界磁磁石12の所定の方向90とは反対側の構成にも適用することができる。
The configuration of the
第2の実施の形態.
図3は、本実施の形態にかかる界磁子1cを概念的に示す。界磁子1cは、第1の実施の形態で説明した界磁子1a,1bであって、磁心13を更に備える。なお、図3には、界磁子1aに磁心13を設けたものが、界磁子1cとして示されている。
Second embodiment.
FIG. 3 conceptually shows the
磁心13は、界磁磁石12の外周側に設けられる。図3では特に、磁心13の周方向92についての位置が、同じ界磁磁石12の縁123,124のそれぞれの位置の中央付近にある場合が示されている。
The
例えば、界磁磁石12が板11に設けられている場合には、界磁磁石12が設けられる板11の表面と同じ表面で、界磁磁石12の外周側に、磁心13は設けられる。磁心13には、例えば圧粉鉄心や巻鉄心が採用できる。
For example, when the
板11には、第1の実施の形態と同様にヨークが採用できる。板11が設けられていない場合であっても、界磁磁石12と、界磁磁石12の外周側に配置した磁心13とを樹脂等でモールドすることで固定することができる。
A yoke can be adopted as the
なお、磁心13は、界磁磁石12と所定の距離だけ離間していることが望ましい。なぜなら、界磁子1c内で磁束が短絡することを防止することができるからである。第3の実施の形態で説明する界磁子1cに電機子を設けて得た回転電機においては、磁心13と界磁磁石12との間の距離は、界磁子1cと電機子とのギャップ長の2倍以上であることが特に望ましい。この場合、界磁子1c内で界磁磁石12及び磁心13の一方から他方へと直接向かう磁路における磁気抵抗は、電機子を介して界磁磁石12及び磁心13の一方から他方へと向かう磁路における磁気抵抗よりも大きくなる。よって、界磁子1c内において界磁磁石12と磁心13との間で磁束の短絡が生じにくい。
The
磁心13を設けることで、磁心13は周方向92において偏在しているので、q軸インダクタンスLqを増大させることができる。よって、界磁子1cに電機子を設けて得た回転電機において、q軸インダクタンスLqとd軸インダクタンスLdの差に起因して生じるリラクタンストルクが増大し、以ってトルクが増大し、機器の効率が向上する。
By providing the
リラクタンストルクTr1は、式(1)で表される。ここで、符号Pnは極対数、符号Iaは電機子の巻線に流れる電流ベクトルの大きさをそれぞれ表す。また、符号βは位相であって、電流ベクトルがq軸と成す角度(0°以上かつ90°以下)を表す。なお、界磁子1cでは、第1の実施の形態と同様に、周方向92において隣接する二つの磁極面12a(12b)によって、単一の極性を呈する磁極面が形成される。よって、界磁子1cは、磁石12の個数と同じ値の極数を有し、以って極対数は磁石12の個数の半分の値となる。
The reluctance torque Tr1 is expressed by Expression (1). Here, the symbol Pn represents the number of pole pairs, and the symbol Ia represents the magnitude of the current vector flowing through the armature winding. Further, symbol β is a phase and represents an angle (0 ° or more and 90 ° or less) formed by the current vector with respect to the q axis. In the
図4は、磁心13の設ける位置を概念的に示す。所定の方向90から見て、磁心13は、界磁磁石12の外周側の縁122に外接する円C1と、当該縁122との間に位置する。
FIG. 4 conceptually shows the position where the
かかる磁心13の位置によれば、界磁子1cに対して所定の方向90から界磁磁石12に対向して電機子を設けることで、該電機子を磁心13にも対向させることができる。よって、q軸インダクタンスが増大しやすい。なお、磁心13は、電機子と対向する範囲において突極性を有することが望ましい。また、極数に対応したピッチで、磁心13が偏在していることが望ましい。
According to the position of the
図5及ぶ図6は、磁心13と境界125との位置関係を概念的に示す。すなわち、磁心13の周方向92についての位置と、境界125の周方向92についての位置とは、軸91の周りで所定の角度θだけずれている。
5 and 6 conceptually show the positional relationship between the
図5では、図3に示される界磁子1cと比較して、境界125が磁心13に対して所定の角度θだけずれている。
In FIG. 5, the
図6では、図3に示される電機子1cについて、磁心13が境界125に対して所定の角度θだけずれている。具体的には、磁心13は境界125に対して周方向92と反対側へと所定の角度θだけずれている。この場合、界磁子1dは周方向93(所定の方向90から見て反時計周りの方向)へと回転させることが望ましい。
In FIG. 6, with respect to the
かかる位置関係によれば、界磁子1cに電機子を設けて得た回転電機において、リラクタンストルクとマグネットトルクとを有効に利用して、トルクを高めることができる。詳細について以下に説明する。
According to this positional relationship, in the rotating electric machine obtained by providing the armature on the
界磁子1cに電機子を設けて得た回転電機において発生するトルクTは、マグネットトルクTmとリラクタンストルクTr2との和によって表される。マグネットトルクTmは式(2)で表され、リラクタンストルクTr2は式(3)で表される。ここで、符号φaは、無負荷のときに電機子に鎖交する磁束を表す。また符号θ1は、所定の角度θから式(4)によって求められる電気角を表す。
Torque T generated in the rotating electric machine obtained by providing the armature on the
なお、図3で示される界磁子1cでは、磁心13と境界125とは周方向92についての位置が同じ(θ=0°)であるため、電気角θ1は0°となる。そして、式(3)にθ1=0°を代入したものが式(1)として表されている。
In the
電気角θ1が0°の場合、マグネットトルクTmが最大となる位相βと、リラクタンストルクTrが最大となる位相βとは異なる。例えば、マグネットトルクTmが最大となる位相β(=0°)では、リラクタンストルクTrが0となる。また、リラクタンストルクTrが最大となる位相β(=45°)では、マグネットトルクTmは最大値Pn・φa・Iaの1/√2倍となる。 When the electrical angle θ1 is 0 °, the phase β at which the magnet torque Tm is maximized is different from the phase β at which the reluctance torque Tr is maximized. For example, at the phase β (= 0 °) at which the magnet torque Tm is maximum, the reluctance torque Tr is zero. In the phase β (= 45 °) at which the reluctance torque Tr is maximum, the magnet torque Tm is 1 / √2 times the maximum value Pn · φa · Ia.
他方、電気角θ1に0°でない値を、すなわち所定の角度θに0°でない角度を採用することで、トルクTの値を電気角θ1が0°の場合よりも大きくし得る。 On the other hand, by adopting a value other than 0 ° for the electrical angle θ1, that is, an angle other than 0 ° for the predetermined angle θ, the value of the torque T can be made larger than when the electrical angle θ1 is 0 °.
特に所定の角度θに90°/(2Pn)を採用することで、電気角θ1は45°となり、マグネットトルクTmが最大となる位相β(=0°)と、リラクタンストルクTrが最大となる位相β(=0°)とを一致させることができる。よって、回転電機において最大のトルクTを得ることができる。例えば図5で示される電機子1dにおいては、極対数が3であるので、所定の角度θに15°にすることで電機角θ1が45°となる。
In particular, by adopting 90 ° / (2Pn) as the predetermined angle θ, the electrical angle θ1 becomes 45 °, the phase β (= 0 °) at which the magnet torque Tm becomes maximum, and the phase at which the reluctance torque Tr becomes maximum. β (= 0 °) can be matched. Therefore, the maximum torque T can be obtained in the rotating electrical machine. For example, in the
第3の実施の形態.
図7及び図8は本実施の形態にかかる回転電機を概念的に示す。当該回転電機は、界磁子1aと電機子100とを備える。電機子100は、所定の方向90側から界磁子1aに対向して設けられる。界磁子1aに代えて、界磁子1b〜1dのいずれか一つを採用しても良い。
Third embodiment.
7 and 8 conceptually show the rotating electrical machine according to the present embodiment. The rotating electric machine includes a
図7に示される界磁子1aは板11を備え、図7では板11が破線で示されている。図8に示される界磁子1aは界磁磁石12を樹脂15でモールドして固定している。なお、図7及び図8では、界磁子1aと電機子100とが所定の方向90に分離して示されている。
The
図9は、電機子100を概念的に示す。電機子100は、ヨーク101、ティース102、巻線103及び磁性体板104を備える。なお、図9では、ヨーク101及びティース101に対して、巻線103と磁性体板104とが軸91に沿って分離して示されている。
FIG. 9 conceptually shows the
ティース102は、軸91の周りで周方向92に沿って環状に、ヨーク101の所定の方向91と反対側の表面に配置されている。ティース102のそれぞれには、巻線103が集中巻で巻回されている。巻線103は、例えば分布巻や波巻でティース102に巻回されても良い。
The
巻線103が集中巻でティース102に巻回される場合には、ティース102の本数Nには界磁子1aの極数2Pnの1.5倍の値が採用できる。図7及び図8では、界磁磁石12が6個設けられているので極数は6であり、ティース102の本数は9本である。集中巻の場合にはその他、界磁子1aの極数2Pnと、ティース102の本数Nとには、(2Pn,N)=(4,6)、(8,12)、(8,9)及び(10,12)などの値が採用できる。
When the winding 103 is wound around the
他方、分布巻や波巻の場合には、界磁子1aの極数2Pnと、ティース102の本数Nとには、(2Pn,N)=(4,12)、(4、24)、(4,36)、(6,18)及び(8,24)などの値が採用できる。
On the other hand, in the case of distributed winding or wave winding, the number of poles 2Pn of the
巻線103のそれぞれには3相電流が流される。具体的には、U相電流、V相電流及びW相電流が流れる巻線103のそれぞれが、この順に周方向92に沿って繰り返し配置される。巻線103の配線には、スター結線やデルタ結線などが採用できる。
A three-phase current flows through each of the
磁性体板104は、ティース102のヨーク101とは反対側の端面102aに設けられる。磁性体板104のティース102とは反対側の表面104aは、界磁子1aの界磁磁石12に対向する。表面104aの面積は、端面102aの面積よりも大きい。かかる磁性体板104を設けることで、界磁子1aから流れる磁束の多くを巻線103に鎖交させることができる。なお、磁性体板104はなくても良い。
The
界磁子1a〜1dを設けた回転電機によれば、第1の実施の形態で説明したように、界磁子1a〜1dの電機子100側の表面には、軸91の周りで正弦波に近い波形を有する磁束密度が生じる。よって、回転電機においてコギングトルクが低減され、以って回転電機の効率が高まる。
According to the rotating electric machine provided with the
特に、界磁子1bを設けた回転電機によれば、界磁子1bにスキューが設けられているので、回転電機においてコギングトルクがより低減される。
In particular, according to the rotating electrical machine provided with the
また、界磁子1c,1dを設けた回転電機によれば、第2の実施の形態で説明したように回転電機においてリラクタンストルクが生じるので、回転電機の出力を高めることもできる。
Further, according to the rotating electrical machine provided with the
図10は、界磁磁石12と磁性体板104との大きさに関する関係を概念的に示す。なお、当該関係を示すために図10では、図8で示される回転電機が用いられている。
FIG. 10 conceptually shows the relationship between the size of the
磁性体板104の外周側の縁1042に外接する円Ccoの半径Rcoは、界磁磁石12の外周側の縁122に内接する円Coiの半径Roiよりも大きい。なお図10では、縁1042が円Ccoに沿う円弧を呈する場合が示されている。
The radius Rco of the circle Cco circumscribing the
磁性体板104の内周側の縁1041に内接する円Cciの半径Rciは、界磁磁石12の内周側の縁121に内接する円Ciiの半径Rii以上であって、当該縁121に外接する円Cioの半径Rio以下である。なお図10では、縁1041が円Cciに沿う円弧を呈する場合が示されている。
The radius Rci of the circle Cci inscribed in the inner
なお、磁性体板104とティース103とを一つのティースと把握すれば、縁1041,1042はそれぞれ当該ティースの内周側及び外周側の縁と把握することができる。また、電機子100は磁性体板104を備えなくても良く、かかる場合には界磁磁石12とティース103との間に上記関係が適用される。
If the
上述した関係によれば、界磁磁石12の磁束を漏らさずに電機子100に鎖交させることができるので、電機子に100に鎖交する磁束についても、正弦波に近い波形で変化させることができる。よって、回転電機で生じるコギングトルクが低減される。しかも、半径Rciを半径Rio以下とすることで、電機子100を大型化させない。
According to the relationship described above, since the
界磁磁石12の磁束を漏らさずに電機子100に鎖交させるという観点からは、円Ccoの半径Rcoは、縁122に外接する円Cooの半径Roo以上であることが望ましい。
From the viewpoint of interlinking with the
上述した関係は、界磁子1a〜1dを備える回転電機にも適用することができる。なお、磁心13が設けられる界磁子1c,1dにおいては、所定の方向90から見て、磁心13を円Ccoの内側に設けることが望ましい。
The relationship described above can also be applied to a rotating electrical machine including the
上述した回転電機のいずれにおいても、界磁子1a〜1dに対して所定の方向90とは反対側からも、電機子100と同じ構成を有する電機子101を設けても良い。この場合、界磁磁石12の所定の方向90とは反対側の表面には、電機子101の磁性体板104の表面104aが対向する。ただし、かかる回転電機には、第1及び第2の実施の形態で説明した樹脂等でモールドした界磁子1a〜1d(図8)を採用することが望ましい。なぜなら、電機子101を界磁磁石12に近接させることができるからである。
In any of the rotating electric machines described above, the
かかる回転電機によれば、界磁子1bの所定の方向とは反対側に流出入する磁束を、電機子101に鎖交させることができるので、回転電機の出力及び効率が高まる。しかも、界磁子1a〜1dに発生するスラスト力を低減することができ、以って軸受け損失が低減される。
According to such a rotating electrical machine, the magnetic flux flowing into and out of the
また、界磁子1a〜1dと電機子101との間についても、図10に示される関係を適用することができる。
Also, the relationship shown in FIG. 10 can be applied between the
さらには、所定の方向90について電機子の両側に界磁子1a〜1dを設けても良い。
Furthermore, the
図11は、磁性体板141,142を備える界磁子1cを概念的に示す。なお、図11では、界磁磁石12及び磁心13に対して、板11と磁性体板141,142とが軸91に沿って分離して示されている。
FIG. 11 conceptually shows a
磁性体板141は単一であって、周方向92において隣接する界磁磁石12のそれぞれに属し、同じ極性を呈する磁極面12a(12b)のいずれにも所定の方向90側から被さる。所定の方向90に垂直な面内において、磁性体板141同士の間は磁気的に遮断されている。図11では、周方向92において隣接する磁性体板141の間に、内周側から外周側へと延びる空隙が設けられている。
The
磁性体板141を設けることで、界磁磁石12への減磁界の影響を低減することができる。しかも、界磁磁石12内を流れる磁束の変化を小さくすることで、界磁磁石12に生じる渦電流を低減することができる。さらには、磁性体板141同士が磁気的に遮断されているので、界磁子1c内での磁束の短絡が防止される。
By providing the
磁性体板142は単一であって、磁心13に対して所定の方向90側から被さる。所定の方向90に垂直な面内において、磁性体板142同士は磁気的に遮断されている。
The
磁性体板142を設けることで、磁心13の所定の方向90側を流れる磁束の多くを磁心13へと導くことができる。しかも、磁心13同士が磁気的に遮断されているので、界磁子1c内での磁束の短絡が防止される。
By providing the
なお、図11では、界磁磁石12及び磁心13のそれぞれに磁性体板141,142が設けられているが、例えば磁性体板141,142のいずれか一方のみを設ける場合であっても良い。また、界磁子1a,1bには磁性体板141を、界磁子1dには磁性体板141,142を、上述したのと同様に設けることができる。
In FIG. 11, the
また、磁性体板141,142には、圧粉鉄心を採用することが望ましい。なぜなら、磁性体板141,142での渦電流の発生を抑制することができるからである。
Moreover, it is desirable to employ a dust core for the
界磁子1a〜1dの所定の方向90とは反対側にも電機子101を設ける場合には、磁性体板141,142はそれぞれ、所定の方向90とは反対側からも界磁磁石12及び磁心13に被せられることが望ましい。
When the
磁性体板141,142はそれぞれ、例えば接着剤によって界磁磁石12及び磁心13に固定される。例えば、磁性体板141と界磁磁石12とを、及び磁性体板142と磁心14とをそれぞれ樹脂等でモールドすることで、磁性体板141,142をそれぞれ界磁磁石12及び磁心13に固定しても良い。
The
磁性体板141同士は、磁気的に遮断したまま互いに連結されても良い(図11)。例えば、磁性体板141の内周側または外周側が連結される。かかる態様によれば、磁性体板141を一体で成形することができる。
The
磁性体板142同士は、磁気的に遮断したまま互いに連結されても良い(図11)。例えば、磁性体板142の外周側が連結される。かかる態様によれば、磁性体板142を一体で成形することができる。
The
磁性体板141,142同士が連結されても良い。この場合にも、磁性体板141,142同士は互いに磁気的に遮断される。図11には、かかる態様が示されている。
The
また、図12に示されるように、磁性体板142と磁心13とを一体で成形しても良い。一体成形されたものを板11に固定して、界磁磁石12を板11と磁性体板142とで挟むことで、界磁磁石12を板11に固定することができる。
In addition, as shown in FIG. 12, the
図12では、界磁磁石12及び磁心13のそれぞれが嵌め込まれる溝61,62が、板11に設けられている。溝61,62を板11に設けることで、界磁磁石12及び磁心13の板11への固定が容易となる。
In FIG. 12,
1a〜1d 界磁子
11 板(ヨーク)
12 界磁磁石
12a 第1の磁極面
12b 第2の磁極面
13 磁心
90 所定の方向
91 軸
92 周方向
93 径方向
100,101 電機子
102 ティース
104 磁性体板
121〜124,1041,1042 縁
125 境界
141,142 磁性体板
Coo,Coi,Cio,Cii,Cco,Cci 円
θ 所定の角度
Roo,Roi,Rio,Rii,Rco,Rci 半径
1a to
DESCRIPTION OF
Claims (21)
を備え、
前記界磁磁石はいずれも単一であって、前記所定の方向側に極性の異なる第1の磁極面(12a)及び第2の磁極面(12b)を前記周方向において隣接して有し、
前記周方向において隣接する前記界磁磁石のそれぞれに属し、同じ前記極性を有する前記第1の磁極面同士及び前記第2の磁極面同士は各々互いに隣接し、
前記周方向についての位置ごとにそれぞれ定まる、前記軸を中心とした径方向(93)についての長さは、前記界磁磁石の前記周方向についての縁(123、124)の方が、同じ前記界磁磁石に属する前記第1の磁極面と前記第2の磁極面との境界(125)よりも大きい、
界磁子。 Comprising a plurality of field magnets (12) arranged annularly along a circumferential direction (92) around an axis (91) along a predetermined direction (90);
Each of the field magnets is single and has a first magnetic pole surface (12a) and a second magnetic pole surface (12b) having different polarities adjacent to each other in the circumferential direction on the predetermined direction side,
The first magnetic pole surfaces belonging to each of the field magnets adjacent in the circumferential direction and having the same polarity and the second magnetic pole surfaces are adjacent to each other,
The length in the radial direction (93) centered on the axis, which is determined for each position in the circumferential direction, is the same for the edges (123, 124) in the circumferential direction of the field magnet. Larger than a boundary (125) between the first magnetic pole surface and the second magnetic pole surface belonging to a field magnet,
Field element.
前記所定の方向(90)から見た前記界磁磁石(12)の形状は、前記境界に対して対称である、
請求項1乃至請求項5のいずれか一つに記載の界磁子。 The boundary (125) extends along the radial direction (93) determined at a position of the boundary in the circumferential direction (92),
The shape of the field magnet (12) viewed from the predetermined direction (90) is symmetric with respect to the boundary,
The field element according to any one of claims 1 to 5.
前記所定の方向に垂直な面内において、前記第1の磁性体板同士は磁気的に遮断されている、
請求項1乃至請求項7のいずれか一つに記載の界磁子。 Each of the magnetic pole faces (12a; 12b) belonging to each of the field magnets (12) adjacent in the circumferential direction (92) and having the same polarity has a predetermined direction (90) side or the opposite side thereof A single first magnetic plate (141) covering from
In a plane perpendicular to the predetermined direction, the first magnetic plates are magnetically shielded from each other.
The field element according to claim 1.
前記磁心は、前記周方向(92)において偏在している、
請求項1乃至請求項8のいずれか一つに記載の界磁子。 A magnetic core (13) provided on the outer peripheral side of the field magnet (12);
The magnetic core is unevenly distributed in the circumferential direction (92),
The field element according to any one of claims 1 to 8.
前記所定の方向に垂直な面内において、前記第2の磁性体板同士は磁気的に遮断されている、
請求項9乃至請求項13のいずれか一つに記載の界磁子。 A single second magnetic plate (142) covering the magnetic core (13) from a predetermined direction (90) side or the opposite side thereof;
In a plane perpendicular to the predetermined direction, the second magnetic plates are magnetically shielded from each other.
The field element according to any one of claims 9 to 13.
を更に備える、請求項1乃至請求項14のいずれか一つに記載の界磁子。 A single yoke (11) provided on the field magnet (12) from the side opposite to the predetermined direction (90)
The field element according to any one of claims 1 to 14, further comprising:
を更に備える、請求項15記載の界磁子。 A magnetic core (13) provided on the outer peripheral side of the field magnet on the same surface as the surface of the yoke (11) on which the field magnet (12) is provided.
The field element according to claim 15, further comprising:
前記所定の方向(90)側から前記界磁子に対向して設けられる電機子(100)と
を備える、回転電機。 Field element (1a; ...; 1d) according to claim 15 or claim 16,
A rotating electric machine comprising: an armature (100) provided to face the field element from the predetermined direction (90) side.
前記所定の方向(90)側から前記界磁子に対向して設けられる第1の電機子(100)と
を備える、回転電機。 A field element (1a; ...; 1d) according to any one of claims 1 to 14,
A rotating electric machine comprising: a first armature (100) provided to face the field element from the predetermined direction (90) side.
を更に備える、請求項18記載の回転電機。 A second armature (101) provided to face the field element (1a; ...; 1d) from the opposite side to the predetermined direction (90).
The rotating electrical machine according to claim 18, further comprising:
前記ティースの外周側の縁(1042)に外接する円(Cco)の半径(Rco)は、前記界磁磁石(12)の外周側の縁(122)に内接する円(Coi)の半径(Roi)より大きく、
前記ティースの内周側の縁(1041)に内接する円(Cci)の半径(Rci)は、前記界磁磁石の内周側の縁(121)に内接する円(Cii)の半径(Rii)以上であって、当該縁に外接する円(Cio)の半径(Rio)以下である、
請求項17乃至請求項19のいずれか一つに記載の回転電機。 The armature (100; 101) has teeth (102, 104),
The radius (Rco) of the circle (Cco) circumscribing the outer peripheral edge (1042) of the teeth is the radius (Roi) of the circle (Coi) inscribed in the outer peripheral edge (122) of the field magnet (12). Bigger)
The radius (Rci) of the circle (Cci) inscribed in the inner peripheral edge (1041) of the teeth is the radius (Rii) of the circle (Cii) inscribed in the inner peripheral edge (121) of the field magnet. It is above, and is below the radius (Rio) of the circle (Cio) circumscribing the edge,
The rotating electrical machine according to any one of claims 17 to 19.
The radius (Rco) of the circle (Cco) circumscribing the edge (1042) on the outer peripheral side of the teeth (102, 104) is circumscribed on the edge (122) on the outer peripheral side of the field magnet (12). 21. The rotating electrical machine according to claim 20, wherein the rotating electric machine is equal to or greater than a radius (Roo) of a circle (Coo).
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