JPH10271784A - 軸方向空隙形永久磁石励磁同期機 - Google Patents
軸方向空隙形永久磁石励磁同期機Info
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- JPH10271784A JPH10271784A JP6715897A JP6715897A JPH10271784A JP H10271784 A JPH10271784 A JP H10271784A JP 6715897 A JP6715897 A JP 6715897A JP 6715897 A JP6715897 A JP 6715897A JP H10271784 A JPH10271784 A JP H10271784A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】電機の容量が大きく、また高速になっても軸受
スパンを短くでき、永久磁石が遠心力によく耐えるよう
にする。 【解決手段】円板状の固定子鉄心１１のスロット１１ａ
に扇形の巻線１２を施して１対の固定子１３を形成す
る。軸方向空隙１４を介して円板状の回転子１５を配置
する。軸方向に着磁した永久磁石１６ｎ、１６ｓをＮ極
とＳ極とが周方向に交互になるように配置して回転子枠
１７に固着し、回転子１５を形成する。回転する永久磁
石１６ｎ、１６ｓの磁束１８は、軸方向空隙１４を介し
て一対の固定子鉄心１１を通過して閉磁路を形成し、巻
線１２と鎖交して交流電圧を発生させる。軸方向空隙形
で、固定子１３と回転子１５とが円板状なので、電機の
容量が大きく、また高速になっても軸受スパンを短くで
き、永久磁石が回転子枠１７に保持されて遠心力によく
耐える。
スパンを短くでき、永久磁石が遠心力によく耐えるよう
にする。 【解決手段】円板状の固定子鉄心１１のスロット１１ａ
に扇形の巻線１２を施して１対の固定子１３を形成す
る。軸方向空隙１４を介して円板状の回転子１５を配置
する。軸方向に着磁した永久磁石１６ｎ、１６ｓをＮ極
とＳ極とが周方向に交互になるように配置して回転子枠
１７に固着し、回転子１５を形成する。回転する永久磁
石１６ｎ、１６ｓの磁束１８は、軸方向空隙１４を介し
て一対の固定子鉄心１１を通過して閉磁路を形成し、巻
線１２と鎖交して交流電圧を発生させる。軸方向空隙形
で、固定子１３と回転子１５とが円板状なので、電機の
容量が大きく、また高速になっても軸受スパンを短くで
き、永久磁石が回転子枠１７に保持されて遠心力によく
耐える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、発電機又は電動
機などとして使用される永久磁石励磁同期機に関する。
機などとして使用される永久磁石励磁同期機に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来例の永久磁石励磁同期機としては、
特開平８−１４０２１４号公報が知られる。この文献は
同期機の界磁調整をする制御器を主題とするが、制御器
が対象とする同期機の構成は次のとおりである。図７は
従来例の断面図、図８は図７の回転子の斜視図、図９は
図７の界磁調整の状況を説明する回転子外周の部分展開
図である。図７及び図８において、永久磁石励磁同期機
は、軸方向に並んで配置されたＮ極側電機子鉄心７２ｎ
及びＳ極側電機子鉄心７２ｓと、Ｎ極側及びＳ極側の電
機子鉄心７２ｎ及び７２ｓに亘り配設されたヨーク７４
及び電機子巻線７３と、Ｎ極側及びＳ極側の電機子鉄心
７２ｎ及び７２ｓの間の位置で周方向に沿い配置された
励磁巻線７５とでなる固定子７１と、回転子鉄心８２
と、前記Ｎ極側電機子鉄心７２ｎに対面する回転子鉄心
面に配置され且つ周方向に関し間隔をあけて交互に備え
られた複数個のＮ極永久磁石８３ｎ及びＮ極側突極状部
８２ｎと、前記Ｓ極側電機子鉄心７２ｓに対面する回転
子鉄心面に配置され且つ周方向に関し間隔をあけると共
に前記Ｎ極永久磁石８３ｎの配置ピッチからずれた配置
ピッチで交互に備えられた複数個のＳ極永久磁石８３ｓ
及びＳ極側突極状部８２ｓとでなる回転子８１とで構成
される。界磁調整機能付の径方向空隙形永久磁石励磁同
期機である。
特開平８−１４０２１４号公報が知られる。この文献は
同期機の界磁調整をする制御器を主題とするが、制御器
が対象とする同期機の構成は次のとおりである。図７は
従来例の断面図、図８は図７の回転子の斜視図、図９は
図７の界磁調整の状況を説明する回転子外周の部分展開
図である。図７及び図８において、永久磁石励磁同期機
は、軸方向に並んで配置されたＮ極側電機子鉄心７２ｎ
及びＳ極側電機子鉄心７２ｓと、Ｎ極側及びＳ極側の電
機子鉄心７２ｎ及び７２ｓに亘り配設されたヨーク７４
及び電機子巻線７３と、Ｎ極側及びＳ極側の電機子鉄心
７２ｎ及び７２ｓの間の位置で周方向に沿い配置された
励磁巻線７５とでなる固定子７１と、回転子鉄心８２
と、前記Ｎ極側電機子鉄心７２ｎに対面する回転子鉄心
面に配置され且つ周方向に関し間隔をあけて交互に備え
られた複数個のＮ極永久磁石８３ｎ及びＮ極側突極状部
８２ｎと、前記Ｓ極側電機子鉄心７２ｓに対面する回転
子鉄心面に配置され且つ周方向に関し間隔をあけると共
に前記Ｎ極永久磁石８３ｎの配置ピッチからずれた配置
ピッチで交互に備えられた複数個のＳ極永久磁石８３ｓ
及びＳ極側突極状部８２ｓとでなる回転子８１とで構成
される。界磁調整機能付の径方向空隙形永久磁石励磁同
期機である。
【０００３】同期機には電機子反作用があり、発電機の
場合には、電機子端子に負荷電流が流れると電圧が変動
する。これを避けて電圧を一定に保つためには界磁調整
をする。図９は界磁調整の状況を説明していて、永久磁
石８３ｎ、８３ｓの磁束と、直流電流の調整による励磁
巻線７５（図７参照）の可変磁束とを重畳したベクトル
の合成磁束を示す。（ｂ）は励磁電流＝０の時の永久磁
石８３ｎ、８３ｓのみによる磁束を示し、電機子巻線７
３（図７参照）の各コイル片はＮ極又はＳ極のいずれか
一方の同極の磁束を切り、電機子巻線７３に交流電圧を
誘起する。（ａ）は励磁電流を図７に示す方向に流した
時の永久磁石と励磁巻線とによる合成磁束を示し、電機
子巻線７３の軸方向に沿った各コイル片は異極の磁束を
切り、反対方向の誘起電圧が生じて全体として誘起電圧
が減少する。減磁である。（ｃ）は励磁電流を図７に示
す方向と逆の方向に流した時の永久磁石と励磁巻線とに
よる合成磁束を示し、電機子巻線７３の軸方向に沿った
各コイル片は同極の磁束を切り、同方向の誘起電圧が生
じて全体として誘起電圧が増大する。増磁である。図
（ａ）及び（ｃ）は永久磁石の磁束量と励磁巻線の磁束
量とが同一の場合であるが、励磁電流の方向の他に電流
の大きさを調整して合成磁束を調整し、誘起電圧を可変
に調整できる。
場合には、電機子端子に負荷電流が流れると電圧が変動
する。これを避けて電圧を一定に保つためには界磁調整
をする。図９は界磁調整の状況を説明していて、永久磁
石８３ｎ、８３ｓの磁束と、直流電流の調整による励磁
巻線７５（図７参照）の可変磁束とを重畳したベクトル
の合成磁束を示す。（ｂ）は励磁電流＝０の時の永久磁
石８３ｎ、８３ｓのみによる磁束を示し、電機子巻線７
３（図７参照）の各コイル片はＮ極又はＳ極のいずれか
一方の同極の磁束を切り、電機子巻線７３に交流電圧を
誘起する。（ａ）は励磁電流を図７に示す方向に流した
時の永久磁石と励磁巻線とによる合成磁束を示し、電機
子巻線７３の軸方向に沿った各コイル片は異極の磁束を
切り、反対方向の誘起電圧が生じて全体として誘起電圧
が減少する。減磁である。（ｃ）は励磁電流を図７に示
す方向と逆の方向に流した時の永久磁石と励磁巻線とに
よる合成磁束を示し、電機子巻線７３の軸方向に沿った
各コイル片は同極の磁束を切り、同方向の誘起電圧が生
じて全体として誘起電圧が増大する。増磁である。図
（ａ）及び（ｃ）は永久磁石の磁束量と励磁巻線の磁束
量とが同一の場合であるが、励磁電流の方向の他に電流
の大きさを調整して合成磁束を調整し、誘起電圧を可変
に調整できる。
【０００４】回転子８１を機械的に回転させれば、ここ
で磁極の円周方向の磁束密度線図を示す必要もなく判る
ように、磁極ごとにＮ、Ｓ（以下、正負ともいう）の調
整可能な磁束が電機子巻線７３を切って巻線端に交流電
圧を発生させて同期発電機となる。一般に、同期発電機
と同期電動機とは、電気エネルギと機械エネルギとの変
換方向が逆であるだけで基本原理は同期機として同一で
ある。
で磁極の円周方向の磁束密度線図を示す必要もなく判る
ように、磁極ごとにＮ、Ｓ（以下、正負ともいう）の調
整可能な磁束が電機子巻線７３を切って巻線端に交流電
圧を発生させて同期発電機となる。一般に、同期発電機
と同期電動機とは、電気エネルギと機械エネルギとの変
換方向が逆であるだけで基本原理は同期機として同一で
ある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前記の従来例では、径
方向空隙が筒状をなし、通常、電機子（固定子）と回転
子が軸方向に長い。このため、電機の容量が大きく、ま
た高速になるにつれて軸受スパンが長くて軸の剛性に難
点が生じ、剛性軸から弾性軸への転換が必要となってく
る。これに応じて転がり軸受から滑り軸受への転換が必
要となり、振動特性を考慮する必要が生じてくる。ま
た、回転子への永久磁石の固着には遠心力による剥離を
考慮する必要もある。
方向空隙が筒状をなし、通常、電機子（固定子）と回転
子が軸方向に長い。このため、電機の容量が大きく、ま
た高速になるにつれて軸受スパンが長くて軸の剛性に難
点が生じ、剛性軸から弾性軸への転換が必要となってく
る。これに応じて転がり軸受から滑り軸受への転換が必
要となり、振動特性を考慮する必要が生じてくる。ま
た、回転子への永久磁石の固着には遠心力による剥離を
考慮する必要もある。
【０００６】この発明の課題は、電機の容量が大きく、
また高速になっても軸受スパンを短くでき、永久磁石が
遠心力によく耐えることができる軸方向空隙形永久磁石
励磁同期機を提供することにある。
また高速になっても軸受スパンを短くでき、永久磁石が
遠心力によく耐えることができる軸方向空隙形永久磁石
励磁同期機を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】発明１の軸方向空隙形永
久磁石励磁同期機は、円板状の固定子鉄心に巻線を施し
てＡ固定子を形成し、Ａ固定子の巻線側に軸方向空隙を
介して円板状の回転子を配置し、ほぼ扇形で軸方向に着
磁した永久磁石をＮ極とＳ極とが周方向に交互になるよ
うに配置して非磁性の回転子枠に固着して回転子を形成
し、回転子の軸方向反Ａ固定子側に円板状の磁性体の継
鉄を配置するものである。
久磁石励磁同期機は、円板状の固定子鉄心に巻線を施し
てＡ固定子を形成し、Ａ固定子の巻線側に軸方向空隙を
介して円板状の回転子を配置し、ほぼ扇形で軸方向に着
磁した永久磁石をＮ極とＳ極とが周方向に交互になるよ
うに配置して非磁性の回転子枠に固着して回転子を形成
し、回転子の軸方向反Ａ固定子側に円板状の磁性体の継
鉄を配置するものである。
【０００８】発明１の軸方向空隙形永久磁石励磁同期機
によれば、回転する永久磁石の磁束は、軸方向空隙を介
して固定子鉄心と継鉄とを通過して閉磁路を形成し、巻
線と鎖交して巻線端に交流電圧を発生させる。発明２は
発明１において、継鉄をＡ固定子と対をなすＢ固定子と
するものである。発明２によれば、両軸方向空隙の軸方
向の磁気吸引力が均衡して軸受のスラスト力がない。
によれば、回転する永久磁石の磁束は、軸方向空隙を介
して固定子鉄心と継鉄とを通過して閉磁路を形成し、巻
線と鎖交して巻線端に交流電圧を発生させる。発明２は
発明１において、継鉄をＡ固定子と対をなすＢ固定子と
するものである。発明２によれば、両軸方向空隙の軸方
向の磁気吸引力が均衡して軸受のスラスト力がない。
【０００９】発明３は発明１において、継鉄を回転子に
固着するものである。発明３によれば、軸方向空隙が１
か所になって構造が簡単になるが、軸方向の磁気吸引力
が軸受に働く。発明４は発明１において、継鉄を軸方向
空隙を介して固定側に配置するものである。発明４によ
れば、両軸方向空隙の軸方向の磁気吸引力が均衡して軸
受のスラスト力がなく、固定子が１個に集約される。
固着するものである。発明３によれば、軸方向空隙が１
か所になって構造が簡単になるが、軸方向の磁気吸引力
が軸受に働く。発明４は発明１において、継鉄を軸方向
空隙を介して固定側に配置するものである。発明４によ
れば、両軸方向空隙の軸方向の磁気吸引力が均衡して軸
受のスラスト力がなく、固定子が１個に集約される。
【００１０】発明５の軸方向空隙形永久磁石励磁同期機
は、円板状の固定子鉄心に巻線を施してＡ固定子を形成
し、Ａ固定子の巻線側に軸方向空隙を介して円板状の回
転子を配置し、４極以上の場合であって、Ｎ極又はＳ極
を軸方向に同方向に着磁した複数のほぼ扇形の永久磁石
とほぼ扇形で磁性体の極とを周方向に交互になるように
配置して非磁性の回転子枠に固着して回転子を形成し、
回転子の軸方向反Ａ固定子側に円板状の磁性体の継鉄を
配置するものである。
は、円板状の固定子鉄心に巻線を施してＡ固定子を形成
し、Ａ固定子の巻線側に軸方向空隙を介して円板状の回
転子を配置し、４極以上の場合であって、Ｎ極又はＳ極
を軸方向に同方向に着磁した複数のほぼ扇形の永久磁石
とほぼ扇形で磁性体の極とを周方向に交互になるように
配置して非磁性の回転子枠に固着して回転子を形成し、
回転子の軸方向反Ａ固定子側に円板状の磁性体の継鉄を
配置するものである。
【００１１】発明５の軸方向空隙形永久磁石励磁同期機
によれば、回転する永久磁石の磁束は、軸方向空隙を介
して固定子鉄心と継鉄と極とを通過して閉磁路を形成
し、巻線と鎖交して巻線端に交流電圧を発生させる。そ
して、電機の容量を同一にするためには、発明１と同一
の永久磁石の使用量とするが、永久磁石の個数が半分に
なる。
によれば、回転する永久磁石の磁束は、軸方向空隙を介
して固定子鉄心と継鉄と極とを通過して閉磁路を形成
し、巻線と鎖交して巻線端に交流電圧を発生させる。そ
して、電機の容量を同一にするためには、発明１と同一
の永久磁石の使用量とするが、永久磁石の個数が半分に
なる。
【００１２】発明６の軸方向空隙形永久磁石励磁同期機
は、円板状の固定子鉄心に巻線を施してＡ固定子を形成
し、Ａ固定子の巻線側に軸方向空隙を介して円板状の回
転子を配置し、２極の場合であって、軸方向に着磁した
１個のほぼ扇形の永久磁石とほぼ扇形で磁性体の極とを
周方向に交互になるように配置して非磁性の回転子枠に
固着して回転子を形成し、回転子の軸方向反Ａ固定子側
に円板状の磁性体の継鉄を配置するものである。発明６
の作用は極数が異なるだけで発明５と同様である。
は、円板状の固定子鉄心に巻線を施してＡ固定子を形成
し、Ａ固定子の巻線側に軸方向空隙を介して円板状の回
転子を配置し、２極の場合であって、軸方向に着磁した
１個のほぼ扇形の永久磁石とほぼ扇形で磁性体の極とを
周方向に交互になるように配置して非磁性の回転子枠に
固着して回転子を形成し、回転子の軸方向反Ａ固定子側
に円板状の磁性体の継鉄を配置するものである。発明６
の作用は極数が異なるだけで発明５と同様である。
【００１３】発明７は発明５又は発明６において、継鉄
をＡ固定子と対をなすＢ固定子とするものである。発明
７は発明２と同様な作用がある。発明８は発明５又は発
明６において、継鉄を回転子に固着するものである。発
明８は発明３と同様な作用がある。発明９は発明５又は
発明６において、継鉄を軸方向空隙を介して固定側に配
置するものである。発明９は発明４と同様な作用があ
る。
をＡ固定子と対をなすＢ固定子とするものである。発明
７は発明２と同様な作用がある。発明８は発明５又は発
明６において、継鉄を回転子に固着するものである。発
明８は発明３と同様な作用がある。発明９は発明５又は
発明６において、継鉄を軸方向空隙を介して固定側に配
置するものである。発明９は発明４と同様な作用があ
る。
【００１４】発明１０は発明７において、Ａ固定子とＢ
固定子とを磁性体の固定枠で接続し、この固定枠に界磁
巻線を配置するものである。発明１０によれば、界磁調
整機能が付加され、両軸方向空隙の軸方向の磁気吸引力
が均衡して軸受のスラスト力がない。発明１１は発明９
において、継鉄とＡ固定子とを磁性体の固定枠で接続
し、この固定枠に界磁巻線を配置するものである。発明
１１によれば、界磁調整機能が付加され、固定子が１個
に集約され、両軸方向空隙の軸方向の磁気吸引力が均衡
して軸受のスラスト力がない。
固定子とを磁性体の固定枠で接続し、この固定枠に界磁
巻線を配置するものである。発明１０によれば、界磁調
整機能が付加され、両軸方向空隙の軸方向の磁気吸引力
が均衡して軸受のスラスト力がない。発明１１は発明９
において、継鉄とＡ固定子とを磁性体の固定枠で接続
し、この固定枠に界磁巻線を配置するものである。発明
１１によれば、界磁調整機能が付加され、固定子が１個
に集約され、両軸方向空隙の軸方向の磁気吸引力が均衡
して軸受のスラスト力がない。
【００１５】発明１２の軸方向空隙形永久磁石励磁同期
機は、円板状の固定子鉄心に巻線を施した一対のＡ固定
子とＢ固定子とを形成し、両固定子の間に軸方向空隙を
介して円板状の回転子を配置し、４極以上の場合であっ
て、Ｎ極又はＳ極を軸方向に同方向に着磁した複数のほ
ぼ扇形の永久磁石とほぼ扇形で磁性体の極とを周方向に
交互になるように配置して非磁性の回転子枠に固着して
回転子を形成し、Ａ固定子とＢ固定子とを磁性体の固定
枠で接続し、この固定枠に界磁巻線を配置するものであ
る。発明１２は実質的に４極以上の場合の発明１０と同
一である。
機は、円板状の固定子鉄心に巻線を施した一対のＡ固定
子とＢ固定子とを形成し、両固定子の間に軸方向空隙を
介して円板状の回転子を配置し、４極以上の場合であっ
て、Ｎ極又はＳ極を軸方向に同方向に着磁した複数のほ
ぼ扇形の永久磁石とほぼ扇形で磁性体の極とを周方向に
交互になるように配置して非磁性の回転子枠に固着して
回転子を形成し、Ａ固定子とＢ固定子とを磁性体の固定
枠で接続し、この固定枠に界磁巻線を配置するものであ
る。発明１２は実質的に４極以上の場合の発明１０と同
一である。
【００１６】発明１３の軸方向空隙形永久磁石励磁同期
機は、円板状の固定子鉄心に巻線を施した一対のＡ固定
子とＢ固定子とを形成し、両固定子の間に軸方向空隙を
介して円板状の回転子を配置し、２極の場合であって、
軸方向に着磁した１個のほぼ扇形の永久磁石とほぼ扇形
で磁性体の極とを周方向に交互になるように配置して非
磁性の回転子枠に固着して回転子を形成し、Ａ固定子と
Ｂ固定子とを磁性体の固定枠で接続し、この固定枠に界
磁巻線を配置するものである。発明１３は実質的に２極
の場合の発明１０と同一である。
機は、円板状の固定子鉄心に巻線を施した一対のＡ固定
子とＢ固定子とを形成し、両固定子の間に軸方向空隙を
介して円板状の回転子を配置し、２極の場合であって、
軸方向に着磁した１個のほぼ扇形の永久磁石とほぼ扇形
で磁性体の極とを周方向に交互になるように配置して非
磁性の回転子枠に固着して回転子を形成し、Ａ固定子と
Ｂ固定子とを磁性体の固定枠で接続し、この固定枠に界
磁巻線を配置するものである。発明１３は実質的に２極
の場合の発明１０と同一である。
【００１７】
【発明の実施の形態】図１は実施例１の斜視図、図２は
図１の磁極の円周方向の磁束密度線図、図３は実施例２
の斜視図、図４は図３の磁極の円周方向の磁束密度線
図、図５は実施例３の斜視図、図６は図５の磁極の円周
方向の磁束密度線図である。各図は６極の場合を例示
し、各図において同一符号を付ける部分はおよそ同一機
能を持ち説明を省くことがある。また、電磁気部分のみ
を示して軸、軸受などは、図示を省く。軸方向空隙は理
解のために誇張して大きく図示し、固定子の巻線は１相
のみを図示して他を省く。
図１の磁極の円周方向の磁束密度線図、図３は実施例２
の斜視図、図４は図３の磁極の円周方向の磁束密度線
図、図５は実施例３の斜視図、図６は図５の磁極の円周
方向の磁束密度線図である。各図は６極の場合を例示
し、各図において同一符号を付ける部分はおよそ同一機
能を持ち説明を省くことがある。また、電磁気部分のみ
を示して軸、軸受などは、図示を省く。軸方向空隙は理
解のために誇張して大きく図示し、固定子の巻線は１相
のみを図示して他を省く。
【００１８】図１の実施例１において、積層鉄心からな
り中空の円板状の固定子鉄心１１のスロット１１ａに扇
形の巻線１２を施して１対の固定子１３を形成する。左
側の固定子１３の巻線は図示を省く。固定子１３の巻線
側に軸方向空隙１４を介して円板状の回転子１５を配置
する。ほぼ扇形で軸方向に着磁した永久磁石１６ｎ、１
６ｓをＮ極（軸方向反対側から見ればＳ極）とＳ極（軸
方向反対側から見ればＮ極）とが周方向に交互になるよ
うに配置して非磁性の回転子枠１７に固着して回転子１
５を形成する。永久磁石１６ｎ、１６ｓは磁束１８を発
生する。
り中空の円板状の固定子鉄心１１のスロット１１ａに扇
形の巻線１２を施して１対の固定子１３を形成する。左
側の固定子１３の巻線は図示を省く。固定子１３の巻線
側に軸方向空隙１４を介して円板状の回転子１５を配置
する。ほぼ扇形で軸方向に着磁した永久磁石１６ｎ、１
６ｓをＮ極（軸方向反対側から見ればＳ極）とＳ極（軸
方向反対側から見ればＮ極）とが周方向に交互になるよ
うに配置して非磁性の回転子枠１７に固着して回転子１
５を形成する。永久磁石１６ｎ、１６ｓは磁束１８を発
生する。
【００１９】図２は図１の磁極の円周方向の磁束密度線
図であり、磁極ごとにＮ、Ｓ（正負）の磁束が固定子の
巻線と鎖交して巻線１２端に交流電圧を発生させる。磁
束密度Ｂは永久磁石の起磁力に依存する。実施例１によ
れば、回転する永久磁石１６ｎ、１６ｓの磁束１８は、
図示のように軸方向空隙１４を介して一対の固定子鉄心
１１を通過して閉磁路を形成し、巻線１２と鎖交して巻
線１２端に交流電圧を発生させる。そして、界磁調整機
能はないが、軸方向空隙形で、固定子１３と回転子１５
とが円板状なので、電機の容量が大きく、また高速にな
っても軸受スパンを短くでき、永久磁石が回転子枠１７
に保持されて遠心力によく耐える。
図であり、磁極ごとにＮ、Ｓ（正負）の磁束が固定子の
巻線と鎖交して巻線１２端に交流電圧を発生させる。磁
束密度Ｂは永久磁石の起磁力に依存する。実施例１によ
れば、回転する永久磁石１６ｎ、１６ｓの磁束１８は、
図示のように軸方向空隙１４を介して一対の固定子鉄心
１１を通過して閉磁路を形成し、巻線１２と鎖交して巻
線１２端に交流電圧を発生させる。そして、界磁調整機
能はないが、軸方向空隙形で、固定子１３と回転子１５
とが円板状なので、電機の容量が大きく、また高速にな
っても軸受スパンを短くでき、永久磁石が回転子枠１７
に保持されて遠心力によく耐える。
【００２０】図３の実施例２は実施例１の回転子１５の
永久磁石１６ｎ、１６ｓのうちのＳ極を取り去り、これ
に代えて積層珪素鋼板などの磁性体の扇形の極２６を固
着して回転子２５を形成する。永久磁石１６ｎは磁束２
８を発生する。図４は図３の磁極の円周方向の磁束密度
線図であり、磁極ごとにＮ、Ｓ（正負）の磁束が固定子
の巻線と鎖交して巻線１２端に交流電圧を発生させる。
永久磁石の個数が半分なので、磁束密度Ｂは永久磁石の
起磁力に依存して実施例１の半分になる。
永久磁石１６ｎ、１６ｓのうちのＳ極を取り去り、これ
に代えて積層珪素鋼板などの磁性体の扇形の極２６を固
着して回転子２５を形成する。永久磁石１６ｎは磁束２
８を発生する。図４は図３の磁極の円周方向の磁束密度
線図であり、磁極ごとにＮ、Ｓ（正負）の磁束が固定子
の巻線と鎖交して巻線１２端に交流電圧を発生させる。
永久磁石の個数が半分なので、磁束密度Ｂは永久磁石の
起磁力に依存して実施例１の半分になる。
【００２１】実施例２によれば、交流電圧を発生させる
様子は、永久磁石１６ｓが極２６に代わるだけで、実施
例１と同じである。そして、界磁調整機能はないが、電
機の容量が大きく、また高速になっても軸受スパンを短
くでき、永久磁石が回転子枠に保持されて遠心力によく
耐える。磁束密度は実施例１の半分になるが、永久磁石
１６ｎの軸方向厚さを２倍にすれば、永久磁石の全体の
使用量は実施例１と同一で、磁束密度は実施例１と同一
になる。この場合でも、軸受スパンは、実施例１より少
し長くなるが、径方向空隙形よりかなり短くできる。
様子は、永久磁石１６ｓが極２６に代わるだけで、実施
例１と同じである。そして、界磁調整機能はないが、電
機の容量が大きく、また高速になっても軸受スパンを短
くでき、永久磁石が回転子枠に保持されて遠心力によく
耐える。磁束密度は実施例１の半分になるが、永久磁石
１６ｎの軸方向厚さを２倍にすれば、永久磁石の全体の
使用量は実施例１と同一で、磁束密度は実施例１と同一
になる。この場合でも、軸受スパンは、実施例１より少
し長くなるが、径方向空隙形よりかなり短くできる。
【００２２】図５の実施例３の要点は、実施例２に界磁
巻線と磁性体の固定枠とを付加するものである。図にお
いて、積層鉄心からなり中空の円板状の固定子鉄心１１
のスロット１１ａに扇形の巻線１２を施して１対の固定
子１３を形成する。対称な左側の固定子１３の詳細は図
示を省く。固定子１３の巻線側に軸方向空隙１４を介し
て円板状の回転子２５を配置する。ほぼ扇形で軸方向に
着磁したＮ極（軸方向反対側から見ればＳ極）の永久磁
石１６ｎと、積層珪素鋼板などの磁性体の扇形の極２６
とを周方向に交互になるように配置し、非磁性の回転子
枠１７に固着して回転子２５を形成する。１対の固定子
１３を磁性体の固定枠３１（図示は概念図）で接続し、
固定枠３１に界磁巻線３２を配置する。永久磁石１６ｎ
は磁束２８を、界磁巻線３２は可変磁束３８を発生す
る。
巻線と磁性体の固定枠とを付加するものである。図にお
いて、積層鉄心からなり中空の円板状の固定子鉄心１１
のスロット１１ａに扇形の巻線１２を施して１対の固定
子１３を形成する。対称な左側の固定子１３の詳細は図
示を省く。固定子１３の巻線側に軸方向空隙１４を介し
て円板状の回転子２５を配置する。ほぼ扇形で軸方向に
着磁したＮ極（軸方向反対側から見ればＳ極）の永久磁
石１６ｎと、積層珪素鋼板などの磁性体の扇形の極２６
とを周方向に交互になるように配置し、非磁性の回転子
枠１７に固着して回転子２５を形成する。１対の固定子
１３を磁性体の固定枠３１（図示は概念図）で接続し、
固定枠３１に界磁巻線３２を配置する。永久磁石１６ｎ
は磁束２８を、界磁巻線３２は可変磁束３８を発生す
る。
【００２３】図６は図５の磁極の円周方向の磁束密度線
図である。（ｂ）は励磁電流＝０の時の永久磁石１６ｎ
のみの一定な磁束密度の磁束２８が発生し、巻線１２に
交流電圧を誘起する。（ａ）は界磁巻線３２の励磁電流
を図５に示す方向に流した時、界磁巻線３２の可変磁束
３８と永久磁石１６ｎの一定な磁束２８とが、１個の巻
線１２の極ごとのコイル片にコイルとして同方向の誘起
電圧が発生し、巻線１２に増加された交流電圧を誘起す
る。図示しないが、図５の可変磁束３８の方向を逆にす
れば巻線１２に低減された交流電圧を誘起する。このよ
うにして、永久磁石２６に加えて励磁巻線３２の励磁電
流の方向の他に電流の大きさを調整すれば、誘起電圧を
可変に調整できる。
図である。（ｂ）は励磁電流＝０の時の永久磁石１６ｎ
のみの一定な磁束密度の磁束２８が発生し、巻線１２に
交流電圧を誘起する。（ａ）は界磁巻線３２の励磁電流
を図５に示す方向に流した時、界磁巻線３２の可変磁束
３８と永久磁石１６ｎの一定な磁束２８とが、１個の巻
線１２の極ごとのコイル片にコイルとして同方向の誘起
電圧が発生し、巻線１２に増加された交流電圧を誘起す
る。図示しないが、図５の可変磁束３８の方向を逆にす
れば巻線１２に低減された交流電圧を誘起する。このよ
うにして、永久磁石２６に加えて励磁巻線３２の励磁電
流の方向の他に電流の大きさを調整すれば、誘起電圧を
可変に調整できる。
【００２４】実施例３によれば、回転する永久磁石１６
ｎの磁束２８は、軸方向空隙１４を介して一対の固定子
鉄心１１と固定枠３１とを通過して閉磁路を形成し、巻
線１２と鎖交して巻線１２端に交流電圧を発生させる。
そして、界磁巻線３２に図示の方向の正逆に可変の直流
電流による可変磁束３８も、固定枠３１と一対の固定子
鉄心１１と回転子２５の磁気抵抗の少ない極２６とを通
過して閉磁路を形成し、巻線１２と鎖交する。磁束２８
と可変磁束３８とを重畳した調整可能な合成磁束が巻線
１２と鎖交して誘起電圧を可変に調整する。このため、
巻線１２端の負荷電流に対応して端子電圧を一定に保持
できる。界磁調整である。また、軸方向空隙形で、固定
子１３と回転子１５とが円板状なので、電機の容量が大
きく、また高速になっても軸受スパンを短くでき、永久
磁石が回転子枠１７に保持されて遠心力によく耐える。
ｎの磁束２８は、軸方向空隙１４を介して一対の固定子
鉄心１１と固定枠３１とを通過して閉磁路を形成し、巻
線１２と鎖交して巻線１２端に交流電圧を発生させる。
そして、界磁巻線３２に図示の方向の正逆に可変の直流
電流による可変磁束３８も、固定枠３１と一対の固定子
鉄心１１と回転子２５の磁気抵抗の少ない極２６とを通
過して閉磁路を形成し、巻線１２と鎖交する。磁束２８
と可変磁束３８とを重畳した調整可能な合成磁束が巻線
１２と鎖交して誘起電圧を可変に調整する。このため、
巻線１２端の負荷電流に対応して端子電圧を一定に保持
できる。界磁調整である。また、軸方向空隙形で、固定
子１３と回転子１５とが円板状なので、電機の容量が大
きく、また高速になっても軸受スパンを短くでき、永久
磁石が回転子枠１７に保持されて遠心力によく耐える。
【００２５】実施例の変形を説明する。いずれの実施例
も一対の固定子１３はＡ固定子、Ｂ固定子と呼べる。一
方の固定子に代えて、回転子の軸方向反固定子側に円板
状の磁性体の継鉄を回転子に固着してもよい。また、一
方の固定子に代えて、回転子の軸方向反固定子側に軸方
向空隙を介して円板状の磁性体の継鉄を固定側に配置し
てもよい。この明細書では、一方の固定子、回転子の継
鉄又は固定側の継鉄をいずれも継鉄と呼ぶ。継鉄を回転
子に固着すると軸方向の磁気吸引力が軸受に働き、他の
２者は両軸方向空隙の軸方向の磁気吸引力が均衡して軸
受のスラスト力がない。６極で説明したが２極以上にも
適用できる。２極の場合には、軸方向に着磁した１個の
ほぼ扇形の永久磁石と、１個のほぼ扇形で磁性体の極と
は、ほぼ半円形となる。半円形も扇形と呼ぶ。実施例１
又は実施例２に界磁巻線と磁性体の固定枠とを付加する
ことができる。
も一対の固定子１３はＡ固定子、Ｂ固定子と呼べる。一
方の固定子に代えて、回転子の軸方向反固定子側に円板
状の磁性体の継鉄を回転子に固着してもよい。また、一
方の固定子に代えて、回転子の軸方向反固定子側に軸方
向空隙を介して円板状の磁性体の継鉄を固定側に配置し
てもよい。この明細書では、一方の固定子、回転子の継
鉄又は固定側の継鉄をいずれも継鉄と呼ぶ。継鉄を回転
子に固着すると軸方向の磁気吸引力が軸受に働き、他の
２者は両軸方向空隙の軸方向の磁気吸引力が均衡して軸
受のスラスト力がない。６極で説明したが２極以上にも
適用できる。２極の場合には、軸方向に着磁した１個の
ほぼ扇形の永久磁石と、１個のほぼ扇形で磁性体の極と
は、ほぼ半円形となる。半円形も扇形と呼ぶ。実施例１
又は実施例２に界磁巻線と磁性体の固定枠とを付加する
ことができる。
【００２６】なお、各実施例において、固定子鉄心１１
は渦電流の防止のために積層鉄心にすることが望まし
く、図示のスロットを持つ固定子鉄心は１枚の長い帯板
を螺旋状に密着して巻くが、数十枚の比較的に短い帯板
を渦巻状に密着して巻くものも知られている。固定子の
巻線は、図示の集中同心巻きの他に重ね巻など公知の巻
き方を利用できる。回転子１５又は２５の回転子枠１７
は２個に分割してその間から永久磁石や扇形の極を詰め
込むと遠心力的にも都合がよい。図５の固定枠３１は概
念図であるが、磁性体からなる普通のフレームやブラケ
ットに類似の構造でよい。
は渦電流の防止のために積層鉄心にすることが望まし
く、図示のスロットを持つ固定子鉄心は１枚の長い帯板
を螺旋状に密着して巻くが、数十枚の比較的に短い帯板
を渦巻状に密着して巻くものも知られている。固定子の
巻線は、図示の集中同心巻きの他に重ね巻など公知の巻
き方を利用できる。回転子１５又は２５の回転子枠１７
は２個に分割してその間から永久磁石や扇形の極を詰め
込むと遠心力的にも都合がよい。図５の固定枠３１は概
念図であるが、磁性体からなる普通のフレームやブラケ
ットに類似の構造でよい。
【００２７】
【発明の効果】発明１の軸方向空隙形永久磁石励磁同期
機によれば、回転する永久磁石の磁束は、軸方向空隙を
介して固定子鉄心と継鉄とを通過して閉磁路を形成し、
巻線と鎖交して巻線端に交流電圧を発生させるので、電
機の容量が大きく、また高速になっても軸受スパンを短
くでき、永久磁石が遠心力によく耐えることができると
いう効果がある。
機によれば、回転する永久磁石の磁束は、軸方向空隙を
介して固定子鉄心と継鉄とを通過して閉磁路を形成し、
巻線と鎖交して巻線端に交流電圧を発生させるので、電
機の容量が大きく、また高速になっても軸受スパンを短
くでき、永久磁石が遠心力によく耐えることができると
いう効果がある。
【００２８】発明２によれば、両軸方向空隙の軸方向の
磁気吸引力が均衡して軸受のスラスト力がなくなるとい
う効果がある。発明３によれば、軸方向空隙が１か所に
なって構造が簡単になるという効果がある。発明４によ
れば、両軸方向空隙の軸方向の磁気吸引力が均衡して軸
受のスラスト力がなく、固定子が１個に集約されるとい
う効果がある。
磁気吸引力が均衡して軸受のスラスト力がなくなるとい
う効果がある。発明３によれば、軸方向空隙が１か所に
なって構造が簡単になるという効果がある。発明４によ
れば、両軸方向空隙の軸方向の磁気吸引力が均衡して軸
受のスラスト力がなく、固定子が１個に集約されるとい
う効果がある。
【００２９】発明５又は発明６の軸方向空隙形永久磁石
励磁同期機によれば、回転する永久磁石の磁束は、軸方
向空隙を介して固定子鉄心と継鉄と極とを通過して閉磁
路を形成し、巻線と鎖交して巻線端に交流電圧を発生さ
せるので、電機の容量を同一にするためには、発明１と
同一の永久磁石の使用量とするが、永久磁石の個数が半
分になるという効果がある。
励磁同期機によれば、回転する永久磁石の磁束は、軸方
向空隙を介して固定子鉄心と継鉄と極とを通過して閉磁
路を形成し、巻線と鎖交して巻線端に交流電圧を発生さ
せるので、電機の容量を同一にするためには、発明１と
同一の永久磁石の使用量とするが、永久磁石の個数が半
分になるという効果がある。
【００３０】発明７によれば、両軸方向空隙の軸方向の
磁気吸引力が均衡して軸受のスラスト力がなくなるとい
う効果がある。発明８によれば、軸方向空隙が１か所に
なって構造が簡単になるという効果がある。発明９によ
れば、両軸方向空隙の軸方向の磁気吸引力が均衡して軸
受のスラスト力がなく、固定子が１個に集約されるとい
う効果がある。
磁気吸引力が均衡して軸受のスラスト力がなくなるとい
う効果がある。発明８によれば、軸方向空隙が１か所に
なって構造が簡単になるという効果がある。発明９によ
れば、両軸方向空隙の軸方向の磁気吸引力が均衡して軸
受のスラスト力がなく、固定子が１個に集約されるとい
う効果がある。
【００３１】発明１０の軸方向空隙形永久磁石励磁同期
機によれば、界磁調整機能が付加され、両軸方向空隙の
軸方向の磁気吸引力が均衡して軸受のスラスト力がない
という効果がある。発明１１の軸方向空隙形永久磁石励
磁同期機によれば、界磁調整機能が付加され、固定子が
１個に集約され、両軸方向空隙の軸方向の磁気吸引力が
均衡して軸受のスラスト力がないという効果がある。
機によれば、界磁調整機能が付加され、両軸方向空隙の
軸方向の磁気吸引力が均衡して軸受のスラスト力がない
という効果がある。発明１１の軸方向空隙形永久磁石励
磁同期機によれば、界磁調整機能が付加され、固定子が
１個に集約され、両軸方向空隙の軸方向の磁気吸引力が
均衡して軸受のスラスト力がないという効果がある。
【００３２】発明１２の軸方向空隙形永久磁石励磁同期
機によれば、発明５と発明７と発明１０の効果があり、
回転する永久磁石の磁束は、軸方向空隙を介して固定子
鉄心と継鉄と極とを通過して閉磁路を形成し、巻線と鎖
交して巻線端に交流電圧を発生させるので、電機の容量
を同一にするためには、発明１と同一の永久磁石の使用
量とするが、永久磁石の個数が半分になるという効果が
あり、両軸方向空隙の軸方向の磁気吸引力が均衡して軸
受のスラスト力がなくなりという効果があり、界磁調整
機能が付加され、両軸方向空隙の軸方向の磁気吸引力が
均衡して軸受のスラスト力がないという効果がある。
機によれば、発明５と発明７と発明１０の効果があり、
回転する永久磁石の磁束は、軸方向空隙を介して固定子
鉄心と継鉄と極とを通過して閉磁路を形成し、巻線と鎖
交して巻線端に交流電圧を発生させるので、電機の容量
を同一にするためには、発明１と同一の永久磁石の使用
量とするが、永久磁石の個数が半分になるという効果が
あり、両軸方向空隙の軸方向の磁気吸引力が均衡して軸
受のスラスト力がなくなりという効果があり、界磁調整
機能が付加され、両軸方向空隙の軸方向の磁気吸引力が
均衡して軸受のスラスト力がないという効果がある。
【００３３】発明１３の軸方向空隙形永久磁石励磁同期
機によれば、発明６と発明７と発明１０の効果があり、
極数が異なるだけで発明１２と同様な効果がある。
機によれば、発明６と発明７と発明１０の効果があり、
極数が異なるだけで発明１２と同様な効果がある。
【図１】実施例１の斜視図
【図２】図１の磁極の円周方向の磁束密度線図
【図３】実施例２の斜視図
【図４】図３の磁極の円周方向の磁束密度線図
【図５】実施例３の斜視図
【図６】図５の磁極の円周方向の磁束密度線図
【図７】従来例の断面図
【図８】図７の回転子の斜視図
【図９】図７の界磁調整の状況を説明する回転子外周の
部分展開図
部分展開図
１１ 固定子鉄心 １１ａ スロット １２ 巻線 １３ 固定子 １４ 軸方向空隙 １５ 回転子 １６ｎ 永久磁石 １６ｓ 永久磁石 １７ 回転子枠 １８ 磁束 ２６ 極 ２８ 磁束 ３１ 固定枠 ３２ 界磁巻線 ３８ 可変磁束
Claims (13)
- 【請求項１】円板状の固定子鉄心に巻線を施してＡ固定
子を形成し、Ａ固定子の巻線側に軸方向空隙を介して円
板状の回転子を配置し、ほぼ扇形で軸方向に着磁した永
久磁石をＮ極とＳ極とが周方向に交互になるように配置
して非磁性の回転子枠に固着して回転子を形成し、回転
子の軸方向反Ａ固定子側に円板状の磁性体の継鉄を配置
することを特徴とする軸方向空隙形永久磁石励磁同期
機。 - 【請求項２】請求項１記載の軸方向空隙形永久磁石励磁
同期機において、継鉄をＡ固定子と対をなすＢ固定子と
することを特徴とする軸方向空隙形永久磁石励磁同期
機。 - 【請求項３】請求項１記載の軸方向空隙形永久磁石励磁
同期機において、継鉄を回転子に固着することを特徴と
する軸方向空隙形永久磁石励磁同期機。 - 【請求項４】請求項１記載の軸方向空隙形永久磁石励磁
同期機において、継鉄を軸方向空隙を介して固定側に配
置することを特徴とする軸方向空隙形永久磁石励磁同期
機。 - 【請求項５】円板状の固定子鉄心に巻線を施してＡ固定
子を形成し、Ａ固定子の巻線側に軸方向空隙を介して円
板状の回転子を配置し、４極以上の場合であって、Ｎ極
又はＳ極を軸方向に同方向に着磁した複数のほぼ扇形の
永久磁石とほぼ扇形で磁性体の極とを周方向に交互にな
るように配置して非磁性の回転子枠に固着して回転子を
形成し、回転子の軸方向反Ａ固定子側に円板状の磁性体
の継鉄を配置することを特徴とする軸方向空隙形永久磁
石励磁同期機。 - 【請求項６】円板状の固定子鉄心に巻線を施してＡ固定
子を形成し、Ａ固定子の巻線側に軸方向空隙を介して円
板状の回転子を配置し、２極の場合であって、軸方向に
着磁した１個のほぼ扇形の永久磁石とほぼ扇形で磁性体
の極とを周方向に交互になるように配置して非磁性の回
転子枠に固着して回転子を形成し、回転子の軸方向反Ａ
固定子側に円板状の磁性体の継鉄を配置することを特徴
とする軸方向空隙形永久磁石励磁同期機。 - 【請求項７】請求項５又は６記載の軸方向空隙形永久磁
石励磁同期機において、継鉄をＡ固定子と対をなすＢ固
定子とすることを特徴とする軸方向空隙形永久磁石励磁
同期機。 - 【請求項８】請求項５又は６記載の軸方向空隙形永久磁
石励磁同期機において、継鉄を回転子に固着することを
特徴とする軸方向空隙形永久磁石励磁同期機。 - 【請求項９】請求項５又は６記載の軸方向空隙形永久磁
石励磁同期機において、継鉄を軸方向空隙を介して固定
側に配置することを特徴とする軸方向空隙形永久磁石励
磁同期機。 - 【請求項１０】請求項７記載の軸方向空隙形永久磁石励
磁同期機において、Ａ固定子とＢ固定子とを磁性体の固
定枠で接続し、この固定枠に界磁巻線を配置することを
特徴とする軸方向空隙形永久磁石励磁同期機。 - 【請求項１１】請求項９記載の軸方向空隙形永久磁石励
磁同期機において、継鉄とＡ固定子とを磁性体の固定枠
で接続し、この固定枠に界磁巻線を配置することを特徴
とする軸方向空隙形永久磁石励磁同期機。 - 【請求項１２】円板状の固定子鉄心に巻線を施した一対
のＡ固定子とＢ固定子とを形成し、両固定子の間に軸方
向空隙を介して円板状の回転子を配置し、４極以上の場
合であって、Ｎ極又はＳ極を軸方向に同方向に着磁した
複数のほぼ扇形の永久磁石とほぼ扇形で磁性体の極とを
周方向に交互になるように配置して非磁性の回転子枠に
固着して回転子を形成し、Ａ固定子とＢ固定子とを磁性
体の固定枠で接続し、この固定枠に界磁巻線を配置する
ことを特徴とする軸方向空隙形永久磁石励磁同期機。 - 【請求項１３】円板状の固定子鉄心に巻線を施した一対
のＡ固定子とＢ固定子とを形成し、両固定子の間に軸方
向空隙を介して円板状の回転子を配置し、２極の場合で
あって、軸方向に着磁した１個のほぼ扇形の永久磁石と
ほぼ扇形で磁性体の極とを周方向に交互になるように配
置して非磁性の回転子枠に固着して回転子を形成し、Ａ
固定子とＢ固定子とを磁性体の固定枠で接続し、この固
定枠に界磁巻線を配置することを特徴とする軸方向空隙
形永久磁石励磁同期機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6715897A JPH10271784A (ja) | 1997-03-21 | 1997-03-21 | 軸方向空隙形永久磁石励磁同期機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6715897A JPH10271784A (ja) | 1997-03-21 | 1997-03-21 | 軸方向空隙形永久磁石励磁同期機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10271784A true JPH10271784A (ja) | 1998-10-09 |
Family
ID=13336820
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6715897A Pending JPH10271784A (ja) | 1997-03-21 | 1997-03-21 | 軸方向空隙形永久磁石励磁同期機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10271784A (ja) |
Cited By (40)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2008172884A (ja) * | 2007-01-10 | 2008-07-24 | Honda Motor Co Ltd | アキシャルギャップ型モータおよび電動パワーステアリング装置 |
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| EP1981162A2 (en) | 2007-04-04 | 2008-10-15 | Honda Motor Co., Ltd | Controller of electric motor |
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