JP2006345661A - Radial gap type motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、駆動軸に外嵌固定された回転子に対して径方向に空隙をあけて固定子を配置しているラジアルギャップ型モータに関するものである。 The present invention relates to a radial gap type motor in which a stator is arranged with a gap in a radial direction with respect to a rotor fitted and fixed to a drive shaft.
従来、特開昭54−116610号公報や特開平6−86517号公報に開示された発電機では、図14に示すように、回転軸1が外筒となるブラケット2にベアリング3を介して貫通し、回転軸1に外嵌固定された継鉄4の外周に界磁巻線5を設けていると共に界磁巻線5の左右から交互に突出する爪形磁極6、7を設け、全体として回転子を形成している。一方、ブラケット2には、爪形磁極6、7に対向して電機子巻線8を設けている。また、界磁巻線5への電力供給は、スリップリング9を介して摺動自在に給電する構成としている。
Conventionally, in the generator disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-116610 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-86517, as shown in FIG. The field winding 5 is provided on the outer periphery of the yoke 4 that is externally fitted and fixed to the rotary shaft 1, and the claw-shaped
例えば、スリップリング9を介して界磁巻線5に直流を供給することで界磁巻線5の図中右側にN極が発生し且つ図中左側にS極が発生する場合を考えると、右側から突出する爪形磁極6にN極が誘導され、左側から突出する爪形磁極7にS極が誘導される。即ち、駆動軸1を中心として巻回された界磁巻線5を1つ設けるだけで、回転子の外周側に複数のN極およびS極を周方向の交互に発生させることが可能となる。
For example, when a direct current is supplied to the field winding 5 via the slip ring 9 to generate an N pole on the right side of the drawing of the field winding 5 and an S pole on the left side of the drawing, The N pole is guided to the claw-shaped
しかしながら、界磁巻線5は回転子の一部として形成されており、回転運動を行う界磁巻線5への給電はスリップリング9を介して摺動接触にて行わねばならず、構造が複雑化してしまうと共に、スリップリング9での接触摩耗による低寿命化の問題や、スリップリング9での摺動接触が不安定化すると給電も安定しないという問題がある。
本発明は、前記問題に鑑みてなされたもので、コイルへの給電構造等を簡素化できるようにすることを課題としている。 This invention is made | formed in view of the said problem, and makes it the subject to enable it to simplify the electric power feeding structure etc. to a coil.
前記課題を解決するため、第1の発明では、駆動軸に外嵌固定された回転子に対して径方向に空隙をあけて固定子を配置しているラジアルギャップ型モータにおいて、
前記固定子の内周面には周方向に交互に逆磁性が励磁される電機子コイルを固定配置していると共に、前記回転子の軸線方向の側方に軸線回りの円環状に巻回された1つの界磁コイルが固定配置され、
前記回転子には、一端面が前記界磁コイルの内周側で発生する磁極に対向すると共に他端面が前記電機子コイルに対向する磁性体からなる第1誘導子と、一端面が前記界磁コイルの外周側で発生する磁極に対向すると共に他端面が前記電機子コイルに対向する磁性体からなる第2誘導子とが周方向に交互に配置されていることを特徴とするラジアルギャップ型モータを提供している。
In order to solve the above-mentioned problem, in the first invention, in the radial gap type motor in which the stator is arranged with a gap in the radial direction with respect to the rotor fitted and fixed to the drive shaft,
Armature coils that are alternately magnetized in the circumferential direction are fixedly arranged on the inner peripheral surface of the stator, and are wound in an annular shape around the axis on the side in the axial direction of the rotor. One field coil is fixedly arranged,
The rotor has a first inductor made of a magnetic material having one end face facing a magnetic pole generated on the inner peripheral side of the field coil and the other end face facing the armature coil, and one end face being the field. A radial gap type characterized in that second inductors made of a magnetic material facing the magnetic poles generated on the outer peripheral side of the magnetic coil and having the other end face opposed to the armature coil are alternately arranged in the circumferential direction. Provide motor.
前記構成とすると、回転子の外周に磁極を発生させるための界磁コイルは回転せずに固定配置されるので、界磁コイルへの給電にスリップリング等の摺接部材を用いる必要がなくなり構造を簡素化できると共に、スリップリング等での接触摩耗による低寿命化の問題や給電不安定の問題も解消することが可能となる。
また、回転子が回転しても、第1誘導子は界磁コイルの外周側に沿って円周上を移動し、第2誘導子は界磁コイルの内周側に沿って円周上を移動するので、第1誘導子と第2誘導子には常に互いに逆極性が誘導される。よって、電機子コイルで発生する磁極との反発/吸引力により回転子が回転駆動される。なお、界磁コイルの内外周には磁束を集めるヨークを固定配置しても好ましい。
With the above configuration, the field coil for generating magnetic poles on the outer periphery of the rotor is fixedly arranged without rotating, so that it is not necessary to use a sliding contact member such as a slip ring for power feeding to the field coil. In addition, it is possible to solve the problem of shortening the service life due to contact wear on the slip ring and the problem of unstable feeding.
Further, even when the rotor rotates, the first inductor moves on the circumference along the outer peripheral side of the field coil, and the second inductor moves on the circumference along the inner peripheral side of the field coil. Since they move, opposite polarities are always induced in the first inductor and the second inductor. Therefore, the rotor is rotationally driven by the repulsion / attraction force with the magnetic pole generated in the armature coil. In addition, it is preferable that a yoke for collecting magnetic flux is fixedly disposed on the inner and outer circumferences of the field coil.
第2の発明では、第1の発明の電機子コイルと界磁コイルの配置位置を逆としている。
即ち、駆動軸に外嵌固定された回転子に対して径方向に空隙をあけて固定子を配置しているラジアルギャップ型モータにおいて、
前記固定子の内周面には周方向に交互に逆磁性が励磁される界磁コイルを固定配置していると共に、前記回転子の軸線方向の側方に軸線回りの円環状に巻回された1つの電機子コイルが固定配置され、
前記回転子には、一端面が前記電機子コイルの内周側で発生する磁極に対向すると共に他端面が前記界磁コイルに対向する磁性体からなる第1誘導子と、一端面が前記電機子コイルの外周側で発生する磁極に対向すると共に他端面が前記界磁コイルに対向する磁性体からなる第2誘導子とが周方向に交互に配置されていることを特徴とするラジアルギャップ型モータを提供している。
In the second invention, the arrangement positions of the armature coil and the field coil of the first invention are reversed.
That is, in a radial gap type motor in which a stator is arranged with a gap in a radial direction with respect to a rotor fitted and fixed to a drive shaft,
A field coil that is alternately magnetized in the circumferential direction is fixedly arranged on the inner circumferential surface of the stator, and is wound in an annular shape around the axis on the side in the axial direction of the rotor. One armature coil is fixedly arranged,
The rotor has a first inductor made of a magnetic material having one end surface facing a magnetic pole generated on the inner peripheral side of the armature coil and the other end surface facing the field coil, and one end surface of the rotor A radial gap type characterized in that second inductors made of a magnetic material facing the magnetic poles generated on the outer peripheral side of the child coil and having the other end face opposed to the field coil are alternately arranged in the circumferential direction. Provide motor.
前記第1の発明、第2の発明とも、電機子コイルには交流を通電する一方、界磁コイルには直流を通電している構成は同じである。
第2の発明においても、回転子の外周に磁極を発生させるための電機子コイルは回転せずに固定配置されるので、電機子コイルへの給電にスリップリング等の摺接部材を用いる必要がない。
また、第1の発明と同様に、回転子が回転しても、第1誘導子は電機子コイルの外周側に沿って円周上を移動し、第2誘導子は電機子コイルの内周側に沿って円周上を移動するので、第1誘導子と第2誘導子には常に互いに逆極性が誘導される。よって、界磁コイルで発生する磁極との反発/吸引力により回転子が回転駆動される。
In both the first and second inventions, the armature coil is supplied with alternating current, while the field coil is supplied with direct current.
Also in the second invention, since the armature coil for generating the magnetic poles on the outer periphery of the rotor is fixedly arranged without rotating, it is necessary to use a sliding contact member such as a slip ring for power feeding to the armature coil. Absent.
Similarly to the first invention, even if the rotor rotates, the first inductor moves on the circumference along the outer circumference side of the armature coil, and the second inductor is the inner circumference of the armature coil. Since they move on the circumference along the side, opposite polarities are always induced in the first inductor and the second inductor. Therefore, the rotor is rotationally driven by the repulsion / attraction force with the magnetic pole generated in the field coil.
前記駆動軸は磁性体で、かつ、前記第1誘導子は一端面が前記駆動軸に接続されると共に、他端面が前記固定子の内周面に固定された電機子コイル又は界磁コイルに対向され、
前記回転子の軸線方向の側方に配置される界磁コイル又は電機子コイルの内周側で発生する磁極は前記駆動軸を介して前記第1誘導子に誘導される構成とすることが好ましい。
The drive shaft is a magnetic body, and the first inductor is connected to the drive shaft at one end surface, and the other end surface is an armature coil or a field coil fixed to the inner peripheral surface of the stator. Faced,
It is preferable that a magnetic pole generated on the inner peripheral side of the field coil or armature coil arranged on the side of the rotor in the axial direction is guided to the first inductor through the drive shaft. .
前記構成とすると、回転子の軸線方向の側方に配置される界磁コイルまたは電機子コイルの内周側に発生した磁極は既存の磁性体からなる駆動軸を利用して第2誘導子へ導かれるので、界磁コイルまたは電機子コイルの内周側に特別な部材を配置する必要がなくなり、モータを小径化しやくなる利点もある。 With the above configuration, the magnetic pole generated on the inner peripheral side of the field coil or armature coil arranged on the side in the axial direction of the rotor is transferred to the second inductor using the drive shaft made of an existing magnetic material. Therefore, there is no need to arrange a special member on the inner peripheral side of the field coil or the armature coil, and there is an advantage that the diameter of the motor can be easily reduced.
前記回転子の軸線方向の側方に配置される界磁コイル又は電機子コイルの内周側あるいは/および外周側には、磁性体からなるヨークが配置されることが好ましい。
前記構成とすると、界磁コイルにより励磁される内外周の磁極が磁性体からなるヨークにより収束されて磁束の指向性を高めることができる。
It is preferable that a yoke made of a magnetic material is disposed on the inner peripheral side or / and the outer peripheral side of the field coil or the armature coil disposed on the side of the rotor in the axial direction.
With this configuration, the inner and outer magnetic poles excited by the field coil are converged by the yoke made of a magnetic material, and the directivity of the magnetic flux can be enhanced.
前記第1の発明、第2の発明のいずれにおいても、界磁コイルと前記電機子コイルの少なくとも一方は超電導線材で形成されていると好ましい。 In any of the first invention and the second invention, it is preferable that at least one of the field coil and the armature coil is formed of a superconducting wire.
界磁コイルと各誘導子との間や、各誘導子と電機子コイルとの間には所定の空隙が設けられるために磁気抵抗が増大し、想定外の方向に磁束が流れる漏れ磁束が発生して、出力に寄与する磁束が小さくなる場合が考えられる。そこで、界磁コイルと電機子コイルの一方あるいは両方を超電導線材で形成することで、発熱の心配がなく大電流を給電することが可能となり、発生する磁束を大幅に強化できる。よって、漏れ磁束が発生したとしても磁束全体が増加しているために出力に寄与する磁束も増大し、高出力化を図ることができる。また、超電導化を図ることで大電流密度が得られるため、各コイルを小さくすることができ、モータを小型軽量化できる。 A predetermined gap is provided between the field coil and each inductor or between each inductor and the armature coil, so that the magnetic resistance increases and a leakage flux that flows in an unexpected direction is generated. Thus, the case where the magnetic flux contributing to the output is small can be considered. Therefore, by forming one or both of the field coil and the armature coil with a superconducting wire, it becomes possible to supply a large current without fear of heat generation, and the generated magnetic flux can be greatly enhanced. Therefore, even if leakage magnetic flux is generated, since the entire magnetic flux is increased, the magnetic flux contributing to the output is also increased, and high output can be achieved. Moreover, since a large current density is obtained by achieving superconductivity, each coil can be made small, and the motor can be reduced in size and weight.
また、所要の超電導性能を発揮させるため超電導線材を冷却する構造を設ける場合を考えても、前述したように、界磁コイルおよび電機子コイルの両方が固定配置されて回転しないので、冷媒供給路やシール構造等の設計が簡単になり、冷却構造を簡素化することが可能となる。 In addition, even if a structure for cooling the superconducting wire is provided in order to exhibit the required superconducting performance, both the field coil and the armature coil are fixedly arranged and do not rotate as described above. In addition, the design of the seal structure and the like can be simplified, and the cooling structure can be simplified.
前記第1誘導子および前記第2誘導子の断面積は一端から他端まで一定としていると好ましい。
該構成とすると、界磁コイルで発生して各誘導子に導入された磁束が誘導子内で飽和しにくくなるので、電機子コイルへと効率良く磁束を導くことができる。
The cross-sectional areas of the first inductor and the second inductor are preferably constant from one end to the other end.
With this configuration, the magnetic flux generated in the field coil and introduced into each inductor is less likely to be saturated in the inductor, so that the magnetic flux can be efficiently guided to the armature coil.
また、前記第1誘導子の断面積と前記第2誘導子の断面積は略同一としていると好ましい。
前記構成とすると、各誘導子の断面積を均一にすることで、電機子コイルとの間で発生する吸引/反発力が一定となり、回転子の回転バランスを安定化することができる。
The cross-sectional area of the first inductor and the cross-sectional area of the second inductor are preferably substantially the same.
With the above configuration, by making the cross-sectional area of each inductor uniform, the attraction / repulsion force generated between the inductor and the armature coil becomes constant, and the rotation balance of the rotor can be stabilized.
以上の説明より明らかなように、本発明によれば、回転子の外周に磁極を発生させるための界磁コイルまたは電機子は回転せずに固定配置されるので、界磁コイルまたは電機子コイルへの給電にスリップリング等の摺接部材を用いる必要がなくなり構造を簡素化できると共に、スリップリング等での接触摩耗による低寿命化や給電不安定の問題も解消できる。 As is clear from the above description, according to the present invention, the field coil or armature for generating the magnetic poles on the outer periphery of the rotor is fixedly arranged without rotating. It is no longer necessary to use a sliding contact member such as a slip ring for power supply to the power supply, and the structure can be simplified, and the problem of life reduction and unstable power supply due to contact wear on the slip ring or the like can be solved.
本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図1乃至図3は第1実施形態を示す。
本実施形態のラジアルギャップ型モータ10は、駆動軸13に回転子11が外嵌固定され、回転子11の軸線方向の側方にヨーク17に埋設された界磁コイル18が固定配置され、回転子11や界磁コイル18等が断面円筒状の固定子12で囲繞されている。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 3 show a first embodiment.
In the radial
ヨーク17は、図1および図2に示すように、駆動軸13の周囲に空隙をあけた状態で固定子12の壁面に固定され、回転子11に向けた軸線方向の突出量が大で駆動軸13に遊嵌される小径円筒部17aと、小径円筒部17aの後端縁から径方向に突出した円環部17bと、円環部17bの外周端から回転子11に向けて突出し且つ該突出量が小である大径円筒部17cとを備えている。なお、ヨーク17は、例えば、パーメンダー、珪素鋼板、鉄、パーマロイや圧粉磁性体などの磁性体で形成されている。
ヨーク17の小径円筒部17a、円環部17bおよび大径円筒部17cで形成される円環状凹部には円環状の断熱冷媒容器19が収容され、断熱冷媒容器19の内部に液体窒素等の冷媒と共に超電導線材からなる界磁コイル18が収容されている。即ち、1つの界磁コイル18が軸線回りの円環状に配置されている。断熱冷媒容器19は二重壁の間に真空層を介設した真空断熱構造としている。また、界磁コイル18は、ビスマス系やイットリウム系等の超電導線材で形成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
An annular heat
回転子11は、図3に示すように、駆動軸13に外嵌固定される非磁性体からなる支持部14と、支持部14の外周面に周方向に交互に取り付けられた第1誘導子15および第2誘導子16とを備えている。
第1誘導子15は、図1に示すように、支持部14の外周面に貼り付けられた平板部15aと、平板部15aからL字状に側方に突出して先端がヨーク17の小径円筒部17aに近接された突出部15bとを備えている。
第2誘導子16は、図2に示すように、支持部14の外周面に貼り付けられた平板部16aと、平板部16aから側方に延出して先端がヨーク17の大径円筒部17cに近接された突出部16bとを備えている。
As shown in FIG. 3, the
As shown in FIG. 1, the
As shown in FIG. 2, the
第1誘導子15および第2誘導子16は、突出部15b、16b側の一端から平板部15a、16a側の他端まで断面積を一定としている。また、第1誘導子15と第2誘導子16の断面積は互いに略同一としている。
なお、各誘導子15、16は、例えば、パーメンダー、珪素鋼板、鉄、パーマロイや圧粉磁性体などの磁性体で形成されている。また、支持部14は、例えばFRP等の非磁性体で形成されている。
The
In addition, each
固定子12は、回転子11や界磁コイル18等を囲繞する断面円筒状のハウジング部20と、ハウジング部20を貫通する駆動軸13を回転自在に支持する軸受21、22と、ハウジング部20の内周面側に周方向に等間隔をあけて取り付けられた超電導線材からなる電機子コイル23と、電機子コイル23を収容する断熱冷媒容器24とを備えている。
断熱冷媒容器24は二重壁の間に真空層を介設した真空断熱構造とし、内部に液体窒素等の冷媒が供給されている。電機子コイル23は、ビスマス系やイットリウム系等の超電導線材で形成されている。
The
The heat insulating
界磁コイル18は図示しない給電装置より直流が供給されて界磁の役目を果たすと共に、電機子コイル23は図示しない給電装置より交流が供給されて電機子の役目を果たす。また、断熱冷媒容器19、24には図示しない冷却配管により液体窒素等の冷媒が循環供給されることで、各コイル18、23は極低温に保たれている。
The
次に、ラジアルギャップ型モータ10の動作原理について説明する。
界磁コイル18に直流を給電すると、例えば内周側にN極が発生すると共に外周側にS極が発生する。その結果、図1に示すように、N極側の磁束がヨーク17の小径円筒部17aより突出部15bを介して第1誘導子15内に導入され、電機子コイル23と対向する平板部15aにN極磁束が現れる。また、図2に示すように、S極側の磁束がヨーク17の大径円筒部17cより突出部16bを介して第2誘導子16内に導入され、電機子コイル23と対向する平板部16aにS極磁束が現れる。
この状態より、電機子コイル23に交流を給電して周方向の交互に周期的に逆磁性を励磁させると、電機子コイル23と各誘導子15、16の間で吸引/反発力が発生し、回転子11が回転して駆動軸13が駆動される。
Next, the operation principle of the radial
When direct current is fed to the
From this state, if alternating current is supplied to the
以上の構成とすると、電機子コイル23と界磁コイル18の両方が回転せず、各誘導子15、16が取り付けられた回転子11のみが駆動軸13と共に回転するので、各コイル18、23への給電にスリップリング等の摺接部材が不要となり、給電構造のの簡素化および給電安定化を図られると共にモータの長寿命化にも貢献する。また、液体窒素等の冷媒の供給対象である断熱冷媒容器19、24も固定されて回転しないので、冷却配管(図示せず)やシール構造等の設計が容易となり冷却構造も簡素化できる。
With the above configuration, both the
図4乃至図6は第3実施形態を示す。
第1実施形態との相違点は、磁性体からなる駆動軸13を磁束誘導に利用している点である。
4 to 6 show a third embodiment.
The difference from the first embodiment is that the
本実施形態のラジアルギャップ型モータ30のヨーク35は、図4および図5に示すように、磁性体からなる駆動軸13の周囲に空隙をあけた状態で固定子12の壁面に固定された円環部35aと、円環部35aの外周端から回転子31に向けて突出した円筒部35bとを備えている。なお、ヨーク35は、例えば、パーメンダー、珪素鋼板、鉄、パーマロイや圧粉磁性体などの磁性体で形成されている。
ヨーク35の円環部35aおよび円筒部35bで形成される内部空間には円環状の断熱冷媒容器19が収容され、断熱冷媒容器19の内部に液体窒素等の冷媒と共に超電導線材からなる界磁コイル18が収容されている。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
An annular heat insulating
回転子31は、図6に示すように、駆動軸13の外周面から径方向の四方に突出した第1誘導子32と、第1誘導子32以外の空間を埋めるように配置された非磁性体からなる支持部33と、支持部33の外周面で第1誘導子32の間に取り付けられた第2誘導子34とを備えている。
第1誘導子32は、図4に示すように、径方向内側の一端部32aが駆動軸13に接続される一方、径方向外側の他端部32bが電機子コイル23に対向されている。
第2誘導子34は、図5に示すように、支持部33の外周面に貼り付けられた平板部34aと、平板部34aから側方に延出して先端がヨーク35の円筒部35bに近接された突出部34bとを備えている。
As shown in FIG. 6, the
As shown in FIG. 4, the
As shown in FIG. 5, the
第1誘導子32は、一端部32aから他端部32bまで断面積を一定としている。第2誘導子34は、突出部34b側の一端から平板部34a側の他端まで断面積を一定としている。また、第1誘導子32と第2誘導子34の断面積は互いに略同一としている。
各誘導子32、34は、例えば、パーメンダー、珪素鋼板、鉄、パーマロイや圧粉磁性体などの磁性体で形成されている。また、支持部33は、例えばFRP等の非磁性体で形成されている。なお、他の構成は第1実施形態と同様であるため同一符号を付して説明を省略する。
The
Each of the
次に、ラジアルギャップ型モータ30の動作原理について説明する。
界磁コイル18に直流を給電すると、例えば内周側にN極が発生すると共に外周側にS極が発生する。図4に示すように、N極側の磁束が磁性体からなる駆動軸13を介して第1誘導子32内に導入され、電機子コイル23と対向する他端部32bにN極磁束が現れる。また、図5に示すように、S極側の磁束がヨーク35の円筒部35bより突出部34bを介して第2誘導子34内に導入され、電機子コイル23と対向する平板部34aにS極磁束が現れる。
この状態より、電機子コイル23に交流を給電して周方向の交互に周期的に逆磁性を励磁させると、電機子コイル23と各誘導子32、34の間で吸引/反発力が発生し、回転子31が回転して駆動軸13が駆動される。
Next, the operation principle of the radial
When direct current is fed to the
From this state, when AC power is supplied to the
以上の構成とすると、界磁コイル18の内周側に発生したN極磁束は磁性体からなる駆動軸13を利用して第2誘導子32へと導れるので、界磁コイル18の内周側にヨークを配置する必要がなくなり、モータ30が全体として小径化される。
With the above configuration, the N pole magnetic flux generated on the inner peripheral side of the
図7および図8は第3実施形態を示す。
第2実施形態との相違点は、駆動軸41の一端部41aが固定子42の内部に配置されて片持ち状態となっている点である。
7 and 8 show a third embodiment.
The difference from the second embodiment is that one
本実施形態のラジアルギャップ型モータ40の固定子42は、回転子31や界磁コイル18等を囲繞する断面円筒状のハウジング部43と、ハウジング部43を貫通する駆動軸41を回転自在に支持する軸受21と、ハウジング部43の内周面側に周方向に等間隔をあけて取り付けられた超電導線材からなる電機子コイル23と、電機子コイル23を収容する断熱冷媒容器24とを備えている。
The
ヨーク44は、図7および図8に示すように、円盤状の磁性体で回転子31との対向面側に環状溝44aが凹設されており、環状溝44aの外周側に円筒状に形成された外周円筒部44b、環状溝44aの内周側に円柱状に形成された中心部44cを備えている。ヨーク44の環状溝44aには円環状の断熱冷媒容器19が収容され、断熱冷媒容器19の内部に液体窒素等の冷媒と共に超電導線材からなる界磁コイル18が収容されている。
なお、他の構成は第2実施形態と同様であるため同一符号を付して説明を省略する。
As shown in FIGS. 7 and 8, the
Since other configurations are the same as those of the second embodiment, the same reference numerals are given and description thereof is omitted.
次に、ラジアルギャップ型モータ40の動作原理について説明する。
界磁コイル18に直流を給電すると、例えば内周側にN極が発生すると共に外周側にS極が発生する。図7に示すように、N極側の磁束がヨーク44の中心部44cより磁性体からなる駆動軸13を介して第1誘導子32内に導入され、電機子コイル23と対向する他端部32bにN極磁束が現れる。また、図8に示すように、S極側の磁束がヨーク44の外周円筒部44bより突出部34bを介して第2誘導子34内に導入され、電機子コイル23と対向する平板部34aにS極磁束が現れる。
この状態より、電機子コイル23に交流を給電して周方向の交互に周期的に逆磁性を励磁させると、電機子コイル23と各誘導子32、34の間で吸引/反発力が発生し、回転子31が回転して駆動軸13が駆動される。
Next, the operation principle of the radial
When direct current is fed to the
From this state, when AC power is supplied to the
図9および図10は第4実施形態を示す。
第1実施形態との相違点は、界磁コイル18および断熱冷媒容器19の内外周にヨークを設けていない点である。
9 and 10 show a fourth embodiment.
The difference from the first embodiment is that no yoke is provided on the inner and outer peripheries of the
本実施形態のラジアルギャップ型モータ50は、超電導線材からなる軸線回りの界磁コイル18を収容した円環状の断熱冷媒容器19が固定子12のハウジング部20の壁面に直接固定されている。
回転子51は、駆動軸13に外嵌固定される非磁性体からなる支持部14と、支持部14の外周面に周方向に交互に取り付けられた第1誘導子52および第2誘導子53とを備えている。
第1誘導子52は、図9に示すように、支持部14の外周面に貼り付けられた平板部52aと、平板部52aからL字状に側方に突出した縮径部52bと、縮径部52bの内周端から側方に突出して先端が界磁コイル18の内周側に近接された突出部52cとを備えている。
第2誘導子53は、図10に示すように、支持部14の外周面に貼り付けられた平板部53aと、平板部53aから側方に延出して先端が界磁コイル18の外周側に近接された突出部53bとを備えている。
第1誘導子52および第2誘導子53は、突出部52c、53b側の一端から平板部52a、53a側の他端まで断面積を一定としている。また、第1誘導子52と第2誘導子53の断面積は互いに略同一としている。
なお、他の構成は第1実施形態と同様であるため同一符号を付して説明を省略する。
In the radial
The
As shown in FIG. 9, the
As shown in FIG. 10, the
The
Since other configurations are the same as those of the first embodiment, the same reference numerals are given and description thereof is omitted.
次に、ラジアルギャップ型モータ50の動作原理について説明する。
界磁コイル18に直流を給電すると、例えば内周側にN極が発生すると共に外周側にS極が発生する。図9に示すように、N極側の磁束が突出部52cを介して第1誘導子52内に導入され、電機子コイル23と対向する平板部52aにN極磁束が現れる。また、図10に示すように、S極側の磁束が突出部53bを介して第2誘導子53内に導入され、電機子コイル23と対向する平板部53aにS極磁束が現れる。
この状態より、電機子コイル23に交流を給電して周方向の交互に周期的に逆磁性を励磁させると、電機子コイル23と各誘導子52、53の間で吸引/反発力が発生し、回転子51が回転して駆動軸13が駆動される。
Next, the operation principle of the radial
When direct current is fed to the
From this state, when alternating current is supplied to the
以上の構成とすると、界磁コイル18および断熱冷媒容器19の内外周にヨークを設けていないので、モータ50を全体として軽量化することができる。
If it is set as the above structure, since the yoke is not provided in the inner and outer periphery of the
図11および図12は第5実施形態を示す。
第1実施形態との相違点は、1つの駆動軸13に回転子11を複数取り付けている点である。
11 and 12 show a fifth embodiment.
The difference from the first embodiment is that a plurality of
本実施形態のラジアルギャップ型モータ60は、駆動軸13に2つの回転子11が外嵌固定され、2つの回転子11の間にヨーク63に埋設された一対の界磁コイル18が固定配置され、各回転子11や各界磁コイル18等が断面円筒状の固定子61で囲繞されている。
In the radial
ヨーク63は、駆動軸13の周囲に空隙をあけた状態で固定子61の壁面に固定され、両側の回転子11に向けた軸線方向の突出量が大で駆動軸13に遊嵌される小径円筒部63aと、小径円筒部63aの中間部から径方向に突出した円環部63bと、円環部63bの外周端から両側の回転子11に向けて突出し且つ該突出量が小である大径円筒部63cとを備えている。
ヨーク63の小径円筒部63a、円環部63bおよび大径円筒部63cで形成される両側一対の円環状凹部にはそれぞれ円環状の断熱冷媒容器19が収容され、各断熱冷媒容器19の内部に液体窒素等の冷媒と共に超電導線材からなる界磁コイル18が収容されている。即ち、2つの界磁コイル18が軸線回りの円環状に並設されている。
The
An annular heat-insulating
回転子11は、第1実施形態と同構造で、駆動軸13に外嵌固定される非磁性体からなる支持部14と、支持部14の外周面に周方向に交互に取り付けられた第1誘導子15および第2誘導子16とを備えている。
The
固定子61は、一対の回転子11や各界磁コイル18等を囲繞する断面円筒状のハウジング部62と、ハウジング部62を貫通する駆動軸13を回転自在に支持する軸受21、22と、一対の回転子11の夫々に対応してハウジング部62の内周面側に周方向に等間隔をあけて取り付けられた超電導線材からなる電機子コイル23と、電機子コイル23を収容する断熱冷媒容器24とを備えている。ハウジング部62は、中央位置で径方向の内方に突出した円環状の突出部62aを設けており、突出部62aの内周面にヨーク63が固定されている。
The
界磁コイル18は図示しない給電装置より直流が供給されて界磁の役目を果たすと共に、電機子コイル23は図示しない給電装置より交流が供給されて電機子の役目を果たす。また、断熱冷媒容器19、24には図示しない冷却配管により液体窒素等の冷媒が循環供給されることで、各コイル18、23は極低温に保たれている。
The
以上の構成とすると、1本の駆動軸13に対して複数の回転子11が取り付けられているため、モータ60の出力トルクを増大することが可能となる。なお、本実施形態では回転子11を2つ設けているが、3つ以上設けてもよい。
With the above configuration, since the plurality of
図13は第6実施形態を示す。
第6実施形態は、第1実施形態の界磁コイル18と電機子コイル23の配置を逆としている。
第6実施形態のラジアルギャップ型モータ70は、駆動軸13に回転子11が外嵌固定され、回転子11の軸線方向の側方にヨーク17に埋設された電機子コイル23が固定配置され、回転子11や電機子コイル23等が断面円筒状の固定子12で囲繞されている。
FIG. 13 shows a sixth embodiment.
In the sixth embodiment, the arrangement of the
In the radial
ヨーク17は、第1実施形態と同様に、駆動軸13の周囲に空隙をあけた状態で固定子12の壁面に固定されている。該ヨーク17の円環状凹部には円環状の断熱冷媒容器19が収容され、断熱冷媒容器19の内部に液体窒素等の冷媒と共に超電導線材からなる電機子コイル23が収容されている。
Similar to the first embodiment, the
回転子11には、第1実施形態と同様に、駆動軸13に外嵌固定される非磁性体からなる支持部14と、支持部14の外周面に周方向に交互に取り付けられた第1誘導子15および第2誘導子16とを備えている。
固定子12のハウジング部20の内周面側に周方向に等間隔をあけて超電導線材からなる界磁コイル18を備え、界磁コイル18は断熱冷媒容器24に収容している。
As in the first embodiment, the
A
前記界磁コイル18には給電装置より直流が供給され、電機子コイル23には給電装置より交流が供給される。
該ラジアルギャップ型モータ70においても、界磁コイル18に直流を給電する一方、電機子コイル23に交流を給電すると、電機子コイル23と各誘導子15、16の間で吸引/反発力が発生し、回転子11が回転して駆動軸13が駆動される。
The
Also in the radial
第6実施形態の構成とした場合も、電機子コイル23と界磁コイル18の両方が回転せず、各誘導子15、16が取り付けられた回転子11のみが駆動軸13と共に回転するので、各コイル18、23への給電にスリップリング等の摺接部材が不要となり、給電構造のの簡素化および給電安定化を図られると共にモータの長寿命化することができる。
Even in the case of the configuration of the sixth embodiment, both the
10、30、40、50、60、70 ラジアルギャップ型モータ
11、31、51 回転子
12、42、61 固定子
13、41 駆動軸
14、33 支持部
15、32、52 第1誘導子
16、34、53 第2誘導子
17、35、44、63 ヨーク
18 界磁コイル
19、24 断熱冷媒容器
23 電機子コイル
10, 30, 40, 50, 60, 70 Radial
Claims (7)
前記固定子の内周面には周方向に交互に逆磁性が励磁される電機子コイルを固定配置していると共に、前記回転子の軸線方向の側方に軸線回りの円環状に巻回された1つの界磁コイルが固定配置され、
前記回転子には、一端面が前記界磁コイルの内周側で発生する磁極に対向すると共に他端面が前記電機子コイルに対向する磁性体からなる第1誘導子と、一端面が前記界磁コイルの外周側で発生する磁極に対向すると共に他端面が前記電機子コイルに対向する磁性体からなる第2誘導子とが周方向に交互に配置されていることを特徴とするラジアルギャップ型モータ。 In the radial gap type motor in which the stator is arranged with a gap in the radial direction with respect to the rotor fitted and fixed to the drive shaft,
Armature coils that are alternately magnetized in the circumferential direction are fixedly arranged on the inner peripheral surface of the stator, and are wound in an annular shape around the axis on the side in the axial direction of the rotor. One field coil is fixedly arranged,
The rotor has a first inductor made of a magnetic material having one end face facing a magnetic pole generated on the inner peripheral side of the field coil and the other end face facing the armature coil, and one end face being the field. A radial gap type characterized in that second inductors made of a magnetic material facing the magnetic poles generated on the outer peripheral side of the magnetic coil and having the other end face opposed to the armature coil are alternately arranged in the circumferential direction. motor.
前記固定子の内周面には周方向に交互に逆磁性が励磁される界磁コイルを固定配置していると共に、前記回転子の軸線方向の側方に軸線回りの円環状に巻回された1つの電機子コイルが固定配置され、
前記回転子には、一端面が前記電機子コイルの内周側で発生する磁極に対向すると共に他端面が前記界磁コイルに対向する磁性体からなる第1誘導子と、一端面が前記電機子コイルの外周側で発生する磁極に対向すると共に他端面が前記界磁コイルに対向する磁性体からなる第2誘導子とが周方向に交互に配置されていることを特徴とするラジアルギャップ型モータ。 In the radial gap type motor in which the stator is arranged with a gap in the radial direction with respect to the rotor fitted and fixed to the drive shaft,
A field coil that is alternately magnetized in the circumferential direction is fixedly arranged on the inner circumferential surface of the stator, and is wound in an annular shape around the axis on the side in the axial direction of the rotor. One armature coil is fixedly arranged,
The rotor has a first inductor made of a magnetic material having one end surface facing a magnetic pole generated on the inner peripheral side of the armature coil and the other end surface facing the field coil, and one end surface of the rotor A radial gap type characterized in that second inductors made of a magnetic material facing the magnetic poles generated on the outer peripheral side of the child coil and having the other end face opposed to the field coil are alternately arranged in the circumferential direction. motor.
前記回転子の軸線方向の側方に配置される前記界磁コイル又は前記電機子コイルの内周側で発生する磁極は前記駆動軸を介して前記第1誘導子に誘導される構成としている請求項1または請求項2に記載のラジアルギャップ型モータ。 The armature coil or the field coil, wherein the drive shaft is a magnetic body, and the first inductor has one end surface connected to the drive shaft and the other end surface fixed to the inner peripheral surface of the stator. Is opposed to
The magnetic pole generated on the inner peripheral side of the field coil or the armature coil arranged on the side of the rotor in the axial direction is configured to be guided to the first inductor via the drive shaft. The radial gap type motor according to claim 1 or 2.
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