JPH0522914A - Variable reluctance motor - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 モータのトルク特性を劣化することなく、風
損を低減し効率が高い可変リラクタンスモータを提供す
る。
【構成】 ロータ２０の各磁極突起２２の間を、先端外
周部にて橋絡２６で結合し外周部を真円にする。その橋
絡２６は、磁気飽和するためトルク特性は劣化しない。
ロータ２０の外周部は真円なので風損が大幅に減少し効
率が上がる。
(57) [Abstract] [Purpose] To provide a variable reluctance motor that reduces wind loss and has high efficiency without deteriorating the torque characteristics of the motor. [Structure] The magnetic pole projections 22 of the rotor 20 are connected by bridging 26 at the tip outer peripheral portion to form a perfect circular outer peripheral portion. Since the bridge 26 is magnetically saturated, the torque characteristic does not deteriorate.
Since the outer peripheral portion of the rotor 20 is a perfect circle, wind loss is greatly reduced and efficiency is increased.
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、可変リラクタンスモー
タに関するもので、詳しくはロータの構造に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a variable reluctance motor, and more particularly to a rotor structure.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、可変リラクタンスモータは、内周
部に設けられた複数の磁極突起にそれぞれコイルを巻回
したステータと、このステータに囲まれたスペースに回
転自在に支承され、かつ外周部に複数の磁極突起を有す
るロータとを備えている。2. Description of the Related Art Conventionally, a variable reluctance motor has a stator in which coils are wound around a plurality of magnetic pole protrusions provided on an inner peripheral portion, and a stator is rotatably supported in a space surrounded by the stator and an outer peripheral portion. And a rotor having a plurality of magnetic pole protrusions.
【０００３】このモータの動作原理について図７を用い
て説明する。いま、回転駆動時にステータＳに対してロ
ータＲが実線で示す進角側の位相角θAに位置するとき
に、コイルＣを励磁すると、ロータＲに磁路を広げて磁
気抵抗を下げ、磁束密度を下げる方向の力が働くため図
７に矢印で示す方向に正の回転トルクが生じる。The operating principle of this motor will be described with reference to FIG. If the coil C is excited when the rotor R is positioned at the phase angle θ A on the advance side indicated by the solid line with respect to the stator S during rotational driving, the magnetic path is expanded to the rotor R to reduce the magnetic resistance, Since a force in the direction of decreasing the density acts, a positive rotational torque is generated in the direction shown by the arrow in FIG.
【０００４】このように磁気抵抗が変化する状態は、コ
イルＣの自己インダクタンスな変化となって現れるか
ら、インダクタンスの増加領域においてコイルＣに通電
すると、ロータＲに正の回転トルクが発生する。また、
ステータＳに対してロータＲが、破線で示す遅角側の位
相角θBに位置し、ロータＲの回転によってコイルＣの
自己インダクタンスが減少方向に変化しているときにコ
イルＣに通電すると、ロータＲに負の回転トルク（制動
トルク）が発生する。Such a state where the magnetic resistance changes appears as a self-inductance change of the coil C. Therefore, when the coil C is energized in a region where the inductance increases, a positive rotational torque is generated in the rotor R. Also,
When the rotor R is located at the phase angle θ B on the retard angle side indicated by the broken line with respect to the stator S and the rotation of the rotor R changes the self-inductance of the coil C in the decreasing direction, when the coil C is energized, Negative rotation torque (braking torque) is generated in the rotor R.
【０００５】このように可変リラクタンスモータは、所
定のロータＲ位置においてコイルＣへの通電を制御する
ことにより正または負の回転トルクを生じるものであ
り、そのトルクＴは次式（１）で表される。As described above, the variable reluctance motor produces a positive or negative rotational torque by controlling the energization of the coil C at a predetermined rotor R position, and the torque T is expressed by the following equation (1). To be done.
【０００６】 Ｔ∝ＫＩ2・ｄＬ／ｄθ ・・・・・（１） Ｌ：コイルＣのインダクタンス θ：ロータＲの位相角 Ｉ：コイルに流れる電流 Ｋ：定数 このようなトルク特性を有する可変リラクタンスモータ
において、そのトルクを増すためには、（１）式のｄＬ
／ｄθを大きくする必要がある。T ∝ KI 2 · dL / dθ (1) L: Inductance of coil C θ: Phase angle of rotor R I: Current flowing in coil K: Constant Variable reluctance having such torque characteristics In the motor, in order to increase the torque, dL of equation (1)
It is necessary to increase / dθ.
【０００７】インダクタンスＬは、ロータＲの磁極突起
とステータＳの磁極突起が一致した位相角で最大とな
り、ロータＲの磁極突起がステータＳの隣合った磁極突
起との中心に位置する位相角のとき最小となる。The inductance L becomes maximum at the phase angle where the magnetic pole projections of the rotor R and the magnetic pole projections of the stator S coincide, and the magnetic pole projection of the rotor R is located at the center of the adjacent magnetic pole projections of the stator S. When is the minimum.
【０００８】そしてインダクタンスＬの最大と最小の差
が大きい程トルクＴは大きくなる。このためには、イン
ダクタンスＬの最大となる位相角において、ロータＲの
磁極突起とステータＳの磁極突起との空隙がより小さく
なることがインダクタンスＬを増大せしめる。The torque T increases as the difference between the maximum and the minimum of the inductance L increases. To this end, the smaller the gap between the magnetic pole protrusions of the rotor R and the magnetic pole protrusions of the stator S at the phase angle where the inductance L is maximum, the inductance L is increased.
【０００９】次にインダクタンスＬの最小となる位相角
において、前記空隙がより大きくなることがインダクタ
ンスＬを減少せしめる。つまりロータＲの各磁極突起間
の溝を深くすることがトルクＴを大きくすることにな
る。Next, at the phase angle where the inductance L becomes the minimum, the larger air gap causes the inductance L to decrease. That is, making the groove between the magnetic pole projections of the rotor R deeper increases the torque T.
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記ロ
ータＲが高速で回転すると、各磁極突起が風車の羽根に
みなされて抗力が発生する。However, when the rotor R rotates at a high speed, the magnetic pole projections are regarded as the blades of the wind turbine to generate a drag force.
【００１１】一般に、流体の中にある物体が移動する
と、移動方向とは反対の力（抗力）を受け、その力Ｄは
次式（２）で表される。Generally, when an object in a fluid moves, it receives a force (drag) opposite to the moving direction, and its force D is expressed by the following equation (2).
【００１２】 Ｄ＝ＣDυ2Ａγ／２ｇ ・・・・・（２） ＣD ：抵抗係数 υ：物体の進行速度 Ａ：物体の基準面積（進行方向に直角な最大面積） γ：流体の比重量 ｇ：重力加速度 ここで風車とみなされた回転しているロータＲの磁極突
起に働く抗力Ｄ1は、図８、図９に示すように考えられ
るので、前記（２）式より、 Ｄ1＝ＣDυ2γＺ（Ｒ0−Ｒ1）／２ｇ ・・・・・（３） Ｚ：ロータＲの積厚 Ｒ0：ロータＲの外接円半径 Ｒ1：ロータＲの内接円半径 また空気の密度ρ及びロータＲの角速度ωは、次式のよ
うに表される。D = C D υ 2 A γ / 2g (2) C D : Resistance coefficient υ: Moving speed of object A: Reference area of object (maximum area perpendicular to the moving direction) γ: Fluid Specific weight g: Gravitational acceleration Here, the drag force D 1 acting on the magnetic pole protrusion of the rotating rotor R, which is regarded as the wind turbine, can be considered as shown in FIGS. 8 and 9. Therefore, from the above equation (2), D 1 = C D υ 2 γZ (R 0 −R 1 ) / 2g (3) Z: product thickness of rotor R R 0 : radius of circumscribed circle of rotor R R 1 : radius of inscribed circle of rotor R Further, the density ρ of air and the angular velocity ω of the rotor R are expressed by the following equation.
【００１３】 ρ＝γ／ｇ ・・・・・（４） ω＝υ／Ｒ0 ・・・・・（５） （３）、（４）、（５）式より Ｄ1＝ ＣDρω2Ｒ0 2Ｚ（Ｒ0−Ｒ1）／２ ・・・・・（６） この抗力Ｄ1は、羽根とみなした１つの磁極突起にかか
る力であるから極数ＮのロータＲにかかる損失トルクＴ
Nは、次式（７）となる。Ρ = γ / g (4) ω = υ / R 0 (5) From the expressions (3), (4) and (5), D 1 = C D ρω 2 R 0 2 Z (R 0 −R 1 ) / 2 (6) Since this drag force D 1 is a force applied to one magnetic pole projection regarded as a blade, loss applied to the rotor R having N poles. Torque T
N is given by the following equation (7).
【００１４】 ＴN ＝Ｄ1Ｒ0Ｎ ＝ＣDρω2Ｒ0 3ＮＺ（Ｒ0−Ｒ1）／２ ・・・・・（７） この損失トルクＴNは、風損の主要因となるもので、モ
ータの高速回転駆動時における機械的損失を増大させ、
よって効率が低下し、ひいては騒音をもひき起こすとい
う問題があった。T N = D 1 R 0 N = C D ρω 2 R 0 3 NZ (R 0 −R 1 ) / 2 (7) This loss torque T N is the main factor of wind loss. Therefore, increase the mechanical loss during high speed rotation drive of the motor,
Therefore, there is a problem that efficiency is lowered and noise is generated.
【００１５】こうした問題に対処する手法として、式
（７）における（Ｒ0−Ｒ1）を小さくする、つまりロー
タＲの各磁極突起間の溝の深さを浅くすることがある
が、このことは、インダクタンスＬの最小値を大きくす
ることになり、従って式（１）におけるｄＬ／ｄθを小
さくすることになりモータのトルク特性を劣化させると
いう問題があった。As a method of coping with such a problem, there is a method of reducing (R 0 -R 1 ) in the equation (7), that is, making the depth of the groove between the magnetic pole projections of the rotor R shallow. Has a problem that the minimum value of the inductance L is increased, and therefore dL / dθ in the equation (1) is decreased, which deteriorates the torque characteristic of the motor.
【００１６】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、モータのトルク特性を劣化する
ことなく風損を低減し、効率が高く、音の静かな可変リ
ラクタンスモータを提供することを目的とする。The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and provides a variable reluctance motor that reduces wind loss without deteriorating the torque characteristics of the motor, has high efficiency, and is silent. The purpose is to do.
【００１７】[0017]
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の可変リラクタンスモータは、内周部に設けら
れた複数の磁極突起にそれぞれコイルが巻回されたステ
ータと、外周部に複数の磁極突起が設けられたロータ
と、前記ロータの各磁極突起の間に、各磁極突起から隣
合う磁極突起に向かって延びる橋絡部を備えている。In order to achieve this object, a variable reluctance motor according to the present invention has a stator in which coils are wound around a plurality of magnetic pole protrusions provided in an inner peripheral portion, and a plurality of stators in an outer peripheral portion. And a bridging portion extending from each magnetic pole projection toward an adjacent magnetic pole projection between the rotor provided with the magnetic pole projections.
【００１８】[0018]
【作用】上記の構成を有する本発明の可変リラクタンス
モータにおいては、ロータの各磁極突起から隣合う磁極
突起に向かって延びる橋絡部が、モータのトルク特性を
劣化させることなく風損を低減するため、静かに効率よ
く回転駆動する。In the variable reluctance motor of the present invention having the above structure, the bridging portion extending from each magnetic pole protrusion of the rotor toward the adjacent magnetic pole protrusion reduces wind loss without deteriorating the torque characteristic of the motor. Therefore, it can be rotationally driven quietly and efficiently.
【００１９】[0019]
【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００２０】図１は可変リラクタンスモータの内部構成
を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram showing the internal structure of a variable reluctance motor.
【００２１】同図において、積層鉄心からなる円筒状の
ステータ１０の内周部には、導線を束ねた環状のコイル
１２を装着した６極の磁極突起１４が設けられている。
一方、ステータ１０に囲まれた円筒状のスペースには、
出力軸１６とその出力軸１６に支持されたロータ鉄心１
８とからなるロータ２０が回転自在に支承されている。
ロータ鉄心１８は、外周部に４極の磁極突起２２を有す
る鉄心形成板２４を積層することにより構成されてい
る。またロータ２０の各磁極突起２２の先端外周部に
は、橋絡２６が一体形成されている。そしてその橋絡２
６により各磁極突起２２は、それぞれ結合されておりロ
ータ２０の外周は、凹凸が無く真円となっている。尚鉄
心形成板２４を、プレス等の打ち抜きにて製造すること
で容易に橋絡２６を形成できる。In the figure, a 6-pole magnetic pole projection 14 is provided on the inner peripheral portion of a cylindrical stator 10 made of a laminated iron core, on which an annular coil 12 in which conductor wires are bundled is mounted.
On the other hand, in the cylindrical space surrounded by the stator 10,
Output shaft 16 and rotor core 1 supported by the output shaft 16
A rotor 20 composed of 8 and 8 is rotatably supported.
The rotor iron core 18 is formed by laminating an iron core forming plate 24 having four magnetic pole protrusions 22 on the outer peripheral portion. Further, a bridging 26 is integrally formed on the outer peripheral portion of the tip of each magnetic pole projection 22 of the rotor 20. And that bridge 2
6, the magnetic pole protrusions 22 are coupled to each other, and the outer circumference of the rotor 20 is a perfect circle with no irregularities. The bridging 26 can be easily formed by manufacturing the iron core forming plate 24 by punching with a press or the like.
【００２２】また、前記出力軸１６には、図示しない
が、外周部にスリットを有する回転円板が固着され、こ
の回転円板に対向して前記スリットを検出するホトイン
タラプタが設けられている。前記回転円板とホトインタ
ラプタは、回転位置検出器を構成しており、この検出器
からの検出信号に基づいてロータ２０に対する各磁極突
起１４の位置が求められるようになっている。Although not shown, a rotary disc having a slit on its outer periphery is fixed to the output shaft 16, and a photo interrupter for detecting the slit is provided facing the rotary disc. The rotating disc and the photo interrupter constitute a rotational position detector, and the position of each magnetic pole projection 14 with respect to the rotor 20 is obtained based on a detection signal from this detector.
【００２３】次に前記モータの動作について説明する。Next, the operation of the motor will be described.
【００２４】本モータは、従来の技術で説明した原理に
基づいて制御される。例えば、駆動時に図１に示すロー
タ２０の磁極突起２２ａがステータ１０の磁極突起１４
ａに近づいていくと（インダクタンスの増加領域）、こ
の状態が回転位置検出器にて検出され、この検出信号に
基づいて電子制御装置（図示省略）からコイル１２ａへ
の通電指令が出力され、これによりロータ２０に正の回
転トルクが発生する。そしてロータ２０の磁極突起２２
ａがステータ１０の磁極突起１４ａから離れていくとき
（インダクタンスの減少領域）には、コイル１２ａの通
電を停止して負の回転トルクを発生させず、正方向の回
転トルクを維持する。また制動時には、ロータ２０の磁
極突起２２ａがステータ１０の磁極突起１２ａから離れ
ていくときに、コイル１２ａに通電することにより制動
力を発生させる。The motor is controlled based on the principle described in the prior art. For example, when driven, the magnetic pole protrusion 22a of the rotor 20 shown in FIG.
When approaching a (inductance increasing region), this state is detected by the rotational position detector, and an electronic control unit (not shown) outputs an energization command to the coil 12a based on this detection signal. As a result, a positive rotation torque is generated in the rotor 20. And the magnetic pole protrusion 22 of the rotor 20
When “a” moves away from the magnetic pole protrusion 14a of the stator 10 (a region where the inductance decreases), the energization of the coil 12a is stopped and the negative rotation torque is not generated, but the positive rotation torque is maintained. During braking, when the magnetic pole projection 22a of the rotor 20 moves away from the magnetic pole projection 12a of the stator 10, the coil 12a is energized to generate a braking force.
【００２５】上述したモータの動作において、ロータ２
０の橋絡２６の幅ｔは、ロータ２０の磁極突起２２の高
さｙより十分に小さいので橋絡２６を通る磁束は、実用
する起磁力領域において磁気飽和し、インダクタンス
は、小さくなって溝としてみなされる。よってモータの
トルク特性は、従前の状態を維持する。In the operation of the motor described above, the rotor 2
Since the width t of the bridge 26 of 0 is sufficiently smaller than the height y of the magnetic pole protrusion 22 of the rotor 20, the magnetic flux passing through the bridge 26 is magnetically saturated in the practical magnetomotive force region, and the inductance becomes small and the groove becomes small. Is regarded as Therefore, the torque characteristic of the motor maintains the previous state.
【００２６】次に、このロータ２０を高速で回転駆動さ
せた時に発生する抗力は、ロータ２０の外周部には凹凸
が無く、真円となるため発生しなくなる。このことは、
発明が解決しようとする課題の中で示した式（７）にお
いて、Ｒ0＝Ｒ1とすることによりＴN＝０となるので明
かである。よって風損が大幅に低減され機械的損失が減
少する。Next, the reaction force generated when the rotor 20 is rotationally driven at a high speed does not occur because the outer peripheral portion of the rotor 20 has no irregularities and is a perfect circle. This is
In the formula (7) shown in the problem to be solved by the invention, it is obvious that T N = 0 by setting R 0 = R 1 . Therefore, wind loss is greatly reduced and mechanical loss is reduced.
【００２７】また、風車の羽根とみなされる凹凸が無い
ため、羽根による風切り音が発生せず騒音を低減するこ
とができる。Further, since there is no unevenness which is regarded as the blade of the wind turbine, the wind noise due to the blade is not generated and the noise can be reduced.
【００２８】尚、他の実施例として橋絡２６をロータ２
０の鉄心材料と一体ではなく、図２に示すように別の非
磁性体を係合させても前記と同様な効果が得られる。In another embodiment, the bridge 26 is connected to the rotor 2
The effect similar to the above can be obtained by engaging with another non-magnetic material as shown in FIG.
【００２９】また、本実施例においては各磁極突起２２
のそれぞれの先端部を橋絡２６で結合することによりロ
ータ２０の全体を真円にしていたが、図３に示すように
磁極突起２２の先端部と中央部との間を橋絡２６にて結
合するようにしてもよい。Further, in this embodiment, each magnetic pole projection 22
The entire rotor 20 was made into a perfect circle by connecting the respective tip portions of the magnetic pole projections 22 with the bridging 26. However, as shown in FIG. You may make it combine.
【００３０】さらに、本実施例においてはロータ２０の
外周全体を真円にするために橋絡２６を円弧に形成して
いるが、図４に示すように直線状に形成してもよい。Further, in this embodiment, the bridging 26 is formed in a circular arc in order to make the entire outer circumference of the rotor 20 into a perfect circle, but it may be formed in a linear shape as shown in FIG.
【００３１】また、本実施例においては各磁極突起２２
のそれぞれの先端部を橋絡２６で結合していたが、図５
に示すように橋絡２６の一部が僅かに離れていて、各磁
極突起２２が完全に結合されていなくてもよい。Further, in this embodiment, each magnetic pole projection 22
The tip ends of each of the
It is not necessary for each of the magnetic pole protrusions 22 to be completely coupled to each other because a part of the bridge 26 is slightly separated as shown in FIG.
【００３２】さらに、本実施例においては各磁極突起２
２を橋絡２６で結合していたが、図６に示すように橋絡
２６の中間部分を１個以上の幅の狭いリブ２８で溝の底
と結合することにより、回転駆動時の遠心力に対して橋
絡２６を補強してもよい。Further, in the present embodiment, each magnetic pole projection 2
2 was connected by the bridge 26, but by connecting the middle portion of the bridge 26 to the bottom of the groove by one or more narrow ribs 28 as shown in FIG. Alternatively, the bridge 26 may be reinforced.
【００３３】[0033]
【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明の可変リラクタンスモータにおいては、ロータの各
磁極突起の間に、各磁極突起から隣合う磁極突起に向か
って延びる橋絡部を備えたことによりモータの回転駆動
時における風損を低減し、効率を高くすることができ
る。As is apparent from the above description, the variable reluctance motor of the present invention is provided with bridging portions extending between the magnetic pole projections of the rotor and the adjacent magnetic pole projections between the magnetic pole projections of the rotor. As a result, it is possible to reduce windage loss during rotation driving of the motor and improve efficiency.
【図１】図１は本発明の一実施例による可変リラクタン
スモータの内部構成を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram showing an internal configuration of a variable reluctance motor according to an embodiment of the present invention.
【図２】図２は本発明の第１変形例による可変リラクタ
ンスモータの内部構成を示す説明側断面図である。FIG. 2 is an explanatory side sectional view showing an internal configuration of a variable reluctance motor according to a first modification of the present invention.
【図３】図３は本発明の第２変形例による可変リラクタ
ンスモータの内部構成を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing an internal configuration of a variable reluctance motor according to a second modified example of the present invention.
【図４】図４は本発明の第３変形例による可変リラクタ
ンスモータの内部構成を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing an internal configuration of a variable reluctance motor according to a third modified example of the present invention.
【図５】図５は本発明の第４変形例による可変リラクタ
ンスモータの内部構成を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing an internal configuration of a variable reluctance motor according to a fourth modified example of the present invention.
【図６】図６は本発明の第５変形例による可変リラクタ
ンスモータの内部構成を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing an internal configuration of a variable reluctance motor according to a fifth modified example of the present invention.
【図７】図７は可変リラクタンスモータの原理を示す説
明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing the principle of a variable reluctance motor.
【図８】図８はロータに働く抗力を求める原理を示す説
明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram showing a principle for obtaining a drag force acting on a rotor.
【図９】図９はロータに働く抗力を求める原理を示す説
明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram showing a principle for obtaining a drag force acting on a rotor.
１０ ステータ １２ コイル １４ 磁極突起 １６ 出力軸 １８ ロータ鉄心 ２０ ロータ ２２ 磁極突起 ２６ 橋絡 10 stator 12 coil 14 magnetic pole protrusion 16 output shaft 18 rotor core 20 rotor 22 magnetic pole protrusion 26 bridging
Claims (1)
れぞれコイルが巻回されたステータと、 外周部に複数の磁極突起が設けられたロータとを備える
可変リラクタンスモータにおいて、 前記ロータの各磁極突起の間に、各磁極突起から隣合う
磁極突起に向かって延びる橋絡部を備えたことを特徴と
する可変リラクタンスモータ。Claim: What is claimed is: 1. A variable reluctance device comprising: a stator having coils wound around a plurality of magnetic pole protrusions provided on an inner peripheral portion thereof; and a rotor having a plurality of magnetic pole protrusions provided on an outer peripheral portion thereof. In the motor, a variable reluctance motor is provided between each magnetic pole protrusion of the rotor with a bridging portion extending from each magnetic pole protrusion toward an adjacent magnetic pole protrusion.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3171176A JP3060610B2 (en) | 1991-07-11 | 1991-07-11 | Variable reluctance motor |
Applications Claiming Priority (1)
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