JPH07336989A - 3相クローポール式永久磁石型回転電機 - Google Patents
3相クローポール式永久磁石型回転電機Info
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- JPH07336989A JPH07336989A JP14068194A JP14068194A JPH07336989A JP H07336989 A JPH07336989 A JP H07336989A JP 14068194 A JP14068194 A JP 14068194A JP 14068194 A JP14068194 A JP 14068194A JP H07336989 A JPH07336989 A JP H07336989A
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Abstract
回転電機の改良に関するもので、従来より実施されてい
るものは回転子の永久磁石にラジアル異方性の永久磁石
を使用していたので有効磁束を増加するためにバックヨ
ークを併用していた。その為固定子ヨークの洩れ磁気回
路と永久磁石のバックヨークを介して一部の磁束が固定
子巻線と鎖交せずにトルクの発生に寄与せず効率を低下
させるという問題があった。本発明の目的は固定子巻線
と鎖交しない洩れ磁束を減少させて効率の高い永久磁石
式回転電機を得るにある。 【構 成】 本発明になる3相クローポール式永久磁石
型回転電機は、例えば永久磁石を極対数ZがZ=n(3
m±1)(但しnは固定子クローポール群の対数,mは
正の整数)の異方性配向を備える極異方性永久磁石を備
えバックヨークを設けない構成とすることにより目的を
達成する。尚、本発明はインナーロータ型,アウターロ
ータ型及びアキシャルギャップ型いずれにも適用可能で
ある。
Description
ターのドラム駆動等特に低振動・高出力を求められる用
途に適した回転電機に関するものである。
構成を説明する。図9は従来技術に成る3相巻線を備え
たインナーロータ型のクローポール式固定子の斜視図
で、3相を構成するa相,b相,c相夫々の一方の磁極
1のクローポール1a,1b,1cは該磁極1と対を成
す他方の磁極4のクローポール4a,4b,4cと共に
磁性体薄板をプレス・曲げ加工されて形成されたもの
で、磁極1及び4双方で形成されるヨーク2a,2b,
2cには夫々の相のコイル3a,3b,3cが巻装され
ている。
b,1cと4cは夫々各相コイル3a,3b,3cによ
り互いに異極性に磁化され、交互に配置されている。各
相コイルは図示の夫々1個に限らず2個以上一般的にn
個(nは正の整数)でもよく、この場合は互いに隣接す
る相を120/n度の配置とする。
4b,4cは互いに細い連結部10で繋がれており該連
結部10は磁気的に飽和するので洩れ磁束が減少するよ
うになっている。
と磁極4のクローポール4a,4b,4cはいずれも連
結部10を持たず一体的に形成されずに結合保持されて
もよいが、一体形成が部品点数が少なく結合手段も不要
となる等コスト的に有利である。
状永久磁石8で構成され、磁力を増す為ラジアル異方性
で其の内径部にバックヨーク9を設けるのが一般的で、
外周面にN,S交互に着磁され、その着磁ピッチは前記
クローポール1aと4a,1bと4b,1cと4cのピ
ッチ角とほぼ等しくしてある。そして前記永久磁石8は
バックヨーク9と共に回転子軸7に固着され、図9に示
す固定子の内周面に空隙を介して対向し回転自在に軸支
される。
イル3a,3b,3cに例えば電気角120度の位相差
の3相正弦波電流を流す事で回転子R4は回転トルクを
発生しアクチュエーターとして動作する。
は、トルクの増加手段として磁極4におけるクローポー
ル4a,4b,4c間の連結部10、更に磁極1におけ
る隣接したクローポール1a,1b,1cの連結部をも
切り放す事で各相間の磁束の漏洩を無くす必要が生じた
り、回転子永久磁石8の内径部にバックヨーク9を設け
ている為に、該例の原理図として示す図11で回転子永
久磁石8のN極からクローポール1aに入った磁束はそ
の過半がコイル3aを通って他方のクローポール4aに
帰るが、クローポール1aから磁気ヨークの連結部の磁
気抵抗Rabを通って別のクローポール4bや1bを経
て更に永久磁石8とバックヨーク9を通って点線で示す
ように帰る漏洩分が発生し出力トルクを減殺する事が回
避できない問題を抱えていた。
ポール式永久磁石型回転電機は、回転子の永久磁石を極
対数ZがZ=n(3m±1)(但しnは固定子クローポ
ール群の対数,mは正の整数)の異方性配向を備える極
異方性永久磁石とし、かつ該永久磁石の内径部にバック
ヨークを設けない構造とする。
図8に見る様に磁極1におけるクローポール1a,1
b,1cと磁極4におけるクローポール4a,4b,4
cとが互いに磁気的に連結され夫々の磁気抵抗Rab,
Rbc,Rcaが存在しても、回転子永久磁石が極異方
性永久磁石でかつ該永久磁石の内径部にバックヨークを
設けてないので内部磁路が存在しない為、磁気抵抗Ra
b,Rbc,Rcaを通る磁束が消滅し点線で示すよう
にほぼ全ての磁束が有効磁束として夫々のコイル3a,
3b,3cと鎖交し出力トルク発生に寄与する。
る。図1は前記の従来技術の例の図9と同じ構成の、本
発明に成るインナロータ型のクローポール式永久磁石型
回転電機の固定子、図2は該固定子に対応する極異方性
永久磁石5の内径部に非磁性体の中子6を介して回転子
軸7を結合した回転子R1の斜視図である。
対向して図2に示す極異方性永久磁石より成る回転子R
1を回転自在に軸支すると、図8に示すように磁極1に
おけるクローポール1a,1b,1cと磁極4における
クローポール4a,4b,4cとが互いに磁気的に連結
され部分の磁気抵抗Rab,Rbc,Rcaが存在して
も、永久磁石5の内径部にバックヨークを設けてないの
で内部磁路が存在しない為磁気抵抗Rab,Rbc,R
caを通る磁束が消滅し、点線で示すようにほぼ全ての
磁束が有効磁束として夫々のコイル3a,3b,3cと
鎖交し出力トルクの発生に寄与する。この時、図8にお
いて磁極1a,4a,及び永久磁石5の夫々の磁極の中
心が一致しており、磁極1b,4bと永久磁石5の磁極
の中心との成す角、及び磁極1c,4cと永久磁石5の
磁極の中心との成す角は電気角で60度となっている。
永久磁石5の極対数Zは4であるので図8で電気角6
0度は機械角では60/4度、即ち15度となる。又、
各相磁極のピッチ(例えば磁極1aと4aのピッチ)は
360/(Z−2)以下又は360/(Z+2)以上に
選ぶ事ができる。(但しZ>2の場合とする)
はアウターロータ型及びアキシャルギャップ型いずれの
構成にも適用可能であり、図3及び図4にアウターロー
タ型の実施例を、図5から図7がアキシャルギャップ型
の実施例を示すものである。又、コイル3a,3b,3
cの方向はそのコイルの磁気方向が図1,図3,図5,
図6では回転軸方向と平行であるが、図示例は省略する
が直角(例えば図1で磁極4にコイルを巻く)であって
も良い。
いて、a相のポール21a(側面陰部),24aを励磁
するコイル23aはヨーク22aに、b相のポール21
b、24bを励磁するコイル23bはヨーク22bに、
c相のポール21c、24cを励磁するコイル23cは
ヨーク22cに夫々巻装される。
石25が保持底面部25ー1により回転子軸26と一体
保持され該回転子軸26が軸受(図示せず)で回転自在
に軸支され、図3に示した固定子S2の外周面と空隙を
介して対向配設され、上述固定子S1への通電により高
トルクを発生し動作する事は前述の図1,図2に示した
インナーロータ型と同様である。
ル型固定子S3で、例えばa相のポール27A,30A
を励磁するコイル29Aはヨーク28Aに、b相のポー
ル27b,30bを励磁するコイル29Bはヨーク28
Bに、c相のポール27c,30cを励磁するコイル2
9Cはヨーク28Cに夫々巻装されている。
固定子S4で、各相の磁路形成部31に夫々複数のスリ
ット32A,32B,32Cを設ける事によりポールを
形成するもので、隣接するスリットを「ハ」字状に形成
する事により該スリットの互いに近接する側の部分の磁
気抵抗を大きくして連結部の磁気飽和を生じさせ、上述
クローポールの構成と同じ機能を果たす様にするもので
ある。
プ型固定子に共通に対応する回転子R3の斜視図で、前
述ラジアルギャップ型と同様に表面に所定数の磁極を形
成する極異方性永久磁石で構成されている。
型又は図3,図4に示したアウターロータ型及び図5,
図6,図7に示したアキシャルギャップ型いずれの構成
においても、a,b,c各相が夫々120/n度(機械
角)の均等配置の場合には本発明は回転子の磁対数Zを
数1に示す式で限定する事により成立する。
正の整数とする。本発明の回転電機は、3相永久磁石式
ステッピングモータとして動作させると、上述(1)式
の左辺はステップ角を表し、同右辺の第1項は隣接相間
の角度で右辺もステップ角を表す事になり、これを整理
すると Z=n(3m±1)……………………(2) となる。
石型回転電機は上述の如き構成であるので、下記の如き
効果をもたらす。 (1)各相のポールが一体的に連結した構造となってい
ても、回転子永久磁石にバックヨークを設けていないの
で磁束の損失が無く高トルクを実現し易い。 (2)構造がシンプルで部品点数が少ない構成であり、
コスト面で有利である。 (3)3相式である事は、回転の滑らかさで2相式より
も優れている。 (4)3相式である為、スター結線デルタ結線が可能で
ステッピングモータとしての駆動回路が簡素に構成でき
る。
転電機の例でインナーロータ型の固定子を示す斜視図で
ある。
ナーロータ型回転子の例の斜視図である。
転電機の例でアウターロータ型の固定子を示す斜視図で
ある。
ターロータ型回転子の例の斜視図である。
転電機の例でアキシャルギャップ型の固定子を示す斜視
図である。
転電機のアキシャルギャップ型の別の例の固定子を示す
斜視図である。
成るアキシャルギャップ型回転子の例の斜視図である。
転電機の原理図である。
回転電機の例でインナーロータ型の固定子を示す斜視図
である。
インナーロータ型回転子の例の斜視図である。
型回転電機の原理図である。
ヨーク 3a,3b,3c 夫々のヨークに巻装されるコ
イル 4 他方の磁極:磁極4 5 極異方性永久磁石 6 中子 7 回転子軸 8 ラジアル異方性永久磁石 4a,4b,4c 磁極4のクローポール 21 一方の磁極:磁極1 21a,21b,21c 磁極1のクローポール 22a,22b,22c 磁極1と磁極4で形成される
ヨーク 23a,23b,23c 夫々のヨークに巻装されるコ
イル 24 他方の磁極:磁極4 24a,24b,24c 磁極4のクローポール 25 内周面極異方性永久磁石 25ー1 保持底面部 26 回転子軸 27 一方の磁極:磁極1 27A,27B,27C 磁極1のクローポール 28A,28B,28C ヨーク 29A,29B,29C 夫々のヨークに巻装されるコ
イル 30 他方の磁極:磁極4 30A,30B,30C 磁極4のクローポール 31 磁路形成部 32A,32B,32C スリット S1,S2,S3,S4 固定子 R1,R2,R3,R4 回転子 Rab,Rbc,Rca 磁気回路の連結部の磁気抵抗 10 磁極4の連結部
Claims (6)
- 【請求項1】 回転子軸に垂直な平面方向に同心状に配
置され、3相を形成して夫々対を成すステータポールと
その一方のヨークに巻装されたコイルとを備える3n対
(nは正の整数)のクローポール群で形成される固定子
と、前記ステータポールと小空隙を介して回転自在に対
向する永久磁石を備える回転子とより成り、各1相分の
n対のクローポール群は夫々のコイルにより各ポールが
交互に異極性を示す様に励磁され第1相分のn対のクロ
ーポール群と回転子の磁極中心を一致させた時、第2相
分、及び第3相分の各n対のクローポール群の磁極中心
と回転子の磁極中心との成す角の絶対値が電気角で60
度、(機械角で60/Z度)に配置されるインナーロー
タ型の3相クローポール式永久磁石式回転電機におい
て、前記回転子の永久磁石を極数2Zの異方性配向を備
える極異方性永久磁石とした事を特徴とする3相クロー
ポール式永久磁石型回転電機。 - 【請求項2】 回転子の極異方性永久磁石の極対数Zが Z=n(3m±1) (但しmは正の整数とする) である事を特徴とする請求項1に記載の3相クローポー
ル式永久磁石型回転電機 - 【請求項3】 回転子軸に垂直な平面方向に同心状に配
置され、3相を形成して夫々対を成すステータポールと
その一方のヨークに巻装されたコイルとを備える3n対
(nは正の整数)のクローポール群で形成される固定子
と、前記ステータポールと小空隙を介して回転自在に対
向する永久磁石を備える回転子とより成り、各1相分の
n対のクローポール群は夫々のコイルにより各ポールが
交互に異極性を示す様に励磁され第1相分のn対のクロ
ーポール群の磁極中心と回転子の磁極中心を一致させた
時、第2相分、及び第3相分の各n対のクローポール群
の磁極中心と回転子の磁極中心との成す角の絶対値が電
気角で60度(機械角で60/Z度)に配置されるアウ
ターロータ型の3相クローポール式永久磁石式回転電機
において、前記回転子の永久磁石を極数2Zの異方性配
向を備える極異方性永久磁石とした事を特徴とする3相
クローポール式永久磁石型回転電機。 - 【請求項4】 回転子の極異方性永久磁石の極対数Zが Z=n(3m±1) (但しmは正の整数とする) である事を特徴とする請求項3に記載の3相クローポー
ル式永久磁石型回転電機 - 【請求項5】 回転子軸に垂直な平面方向に同心状に配
置され、3相を形成して夫々対を成すステータポールと
その一方のヨークに巻装されたコイルとを備える3n対
(nは正の整数)のクローポール群で形成される固定子
と、前記ステータポールと小空隙を介して回転自在に対
向する永久磁石を備える回転子とより成り、各1相分の
n対のクローポール群は夫々のコイルにより各ポールが
交互に異極性を示す様に励磁され第1相分のn対のクロ
ーポール群の磁極中心と回転子の磁極中心を一致させた
時、第2相分及び第3相分の各n対のクローポール群の
磁極中心と回転子の磁極中心との成す角の絶対値が電気
角で60度、(機械角で60/Z度)に配置されるアキ
シャルギャップ型の3相クローポール式永久磁石式回転
電機において、前記回転子の永久磁石を極数2Zの異方
性配向を備える極異方性永久磁石とし、かつ該永久磁石
のステーターポールと対向しない面にバックヨークを設
けない構造とした事を特徴とする3相クローポール式永
久磁石型回転電機。 - 【請求項6】 回転子の極異方性永久磁石の極対数Zが Z=n(3m±1) (但しmは正の整数とする) である事を特徴とする請求項5に記載の3相クローポー
ル式永久磁石型回転電機
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14068194A JP3591660B2 (ja) | 1994-06-01 | 1994-06-01 | 3相クローポール式永久磁石型回転電機 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14068194A JP3591660B2 (ja) | 1994-06-01 | 1994-06-01 | 3相クローポール式永久磁石型回転電機 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07336989A true JPH07336989A (ja) | 1995-12-22 |
JP3591660B2 JP3591660B2 (ja) | 2004-11-24 |
Family
ID=15274288
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14068194A Expired - Fee Related JP3591660B2 (ja) | 1994-06-01 | 1994-06-01 | 3相クローポール式永久磁石型回転電機 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3591660B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6880411B2 (en) * | 2001-05-18 | 2005-04-19 | Nippon Soken, Inc. | Torque sensor and electric power steering system having same |
US7105974B2 (en) | 2003-11-07 | 2006-09-12 | Denso Corporation | AC motor having stator windings formed as loop coils, and control apparatus for the motor |
JP2015061394A (ja) * | 2013-09-18 | 2015-03-30 | 富士重工業株式会社 | 回転電機 |
-
1994
- 1994-06-01 JP JP14068194A patent/JP3591660B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6880411B2 (en) * | 2001-05-18 | 2005-04-19 | Nippon Soken, Inc. | Torque sensor and electric power steering system having same |
US7047824B2 (en) | 2001-05-18 | 2006-05-23 | Nippon Soken, Inc. | Electric power steering system having a torque sensor |
US7089809B2 (en) | 2001-05-18 | 2006-08-15 | Nippon Soken, Inc. | Torque sensor and electric power steering system having same |
US7105974B2 (en) | 2003-11-07 | 2006-09-12 | Denso Corporation | AC motor having stator windings formed as loop coils, and control apparatus for the motor |
JP2015061394A (ja) * | 2013-09-18 | 2015-03-30 | 富士重工業株式会社 | 回転電機 |
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---|---|
JP3591660B2 (ja) | 2004-11-24 |
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