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JP2569161Y2 - 三相電気機械 - Google Patents

三相電気機械

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Publication number
JP2569161Y2
JP2569161Y2 JP1989080750U JP8075089U JP2569161Y2 JP 2569161 Y2 JP2569161 Y2 JP 2569161Y2 JP 1989080750 U JP1989080750 U JP 1989080750U JP 8075089 U JP8075089 U JP 8075089U JP 2569161 Y2 JP2569161 Y2 JP 2569161Y2
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JP
Japan
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pole
degrees
electrical angle
teeth
electric machine
Prior art date
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Application number
JP1989080750U
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JPH0214282U (ja
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ヘンリカス・マリヌス・ファン・ホウト
ヤン・ヤンソン
ヨハネス・ヘンドリカス・フベルタス・ヤンセン
ロベルタス・イグナチウス・ファン・ステーン
Original Assignee
フィリップス エレクトロニクス ネムローゼ フェンノートシャップ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by フィリップス エレクトロニクス ネムローゼ フェンノートシャップ filed Critical フィリップス エレクトロニクス ネムローゼ フェンノートシャップ
Publication of JPH0214282U publication Critical patent/JPH0214282U/ja
Application granted granted Critical
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K23/00—DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/22—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating around the armatures, e.g. flywheel magnetos
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
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  • Power Engineering (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
  • Brushless Motors (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は三相電気機械、特に、各々がＮ極とＳ極とを
具える複数の隣り合う極対を有する環状永久磁石体を具
えた第一機械部分と、エアギャップを介して前記磁極と
共働するために各々が歯面を有する歯を定義するための
溝がその体内に形成された軟磁性体と少なくとも１個の
コイルとを具え、その歯面が同一接線方向寸法を有する
第二機械部分と、及び囲りで一方の機械部分が他方の機
械部分に関して回転可能な機械軸とを具えた直流電動機
に関するものである。
（従来の技術） 直流電動機の形をしたそのような機械は、1984年にオ
ランダに出願された出願番号8401519を優先権主張した
特願昭60−96126号（特開昭60−245457号）から既知で
ある。この先行技術の電動機の一実施態様は、仮想の円
筒状表面上に配置された固定子歯面に終結する６個の半
径方向リムを有する星形成層アセンブリにより形成され
た固定子を具える。このリムがコイルを支える。回転子
は固定子を取り囲む部分に変化してその内側に環状又は
円筒状磁石を備える円板状部分を支えるシャフトを具え
る。半径方向に磁化された磁石は、８極を有して固定子
歯面と共働する。先行技術電動機の別の実施態様は、固
定子歯面として用いられる軸方向端面を持つ、半径方向
リムを有する星形成層アセンブリを持った固定子を具え
る。この実施態様の回転子は、環状回転子磁石を支える
円板状回転子支持体を備える。この回転子磁石は軸方向
に磁化されて、軸方向エアギャップを介して固定子歯面
と共働する。この実施態様と前記別の実施態様では、磁
極の数と歯面の数との間の比が4:3である。この既知の
直流電動機では、各々がＮ極とＳ極とを具える極対が各
々360度の電気角にわたって接線方向に延在する。この
観点から、代わりに、各磁極が接線方向に180度の電気
角より小さい範囲に延在するように、連続する磁極の間
に小空隙を備えることが可能であることが注意されるべ
きである。実際に、ドイツ公開公報31.22.049もそのよ
うな提案を記載している。
（考案が解決しようとする課題） 既知の三相直流電動機の欠点は、拘留トルク（detant
torque）の発生である。歯面の間の溝のパターンとＮ
及びＳ極のパターンとが相互に関して動く場合に、全体
の磁気エネルギーが変化することで拘留トルクが発生す
る。既知のごとく、回転当たりの周期の数で示される拘
留トルク周波数は、この直流電動機の回転子と固定子と
が完全に対称である場合に、磁極と歯との最小公倍数及
びその倍数に一致する。この最小公倍数に一致する周波
数は基本周波数と呼ばれて、それの倍数に一致する周波
数は高調波と称される。例えばオーディオやビデオ装置
におけるごとく、回転子の一様な動作を厳密に必要とす
る用途に対しては、この拘留トルクの発生は望ましくな
い。特に基本周波数が速度変化の発生に最大の影響を有
し、最も迷惑であることがわかった。
拘留トルクを除去する既知の方法は、磁極間の磁極仕
切を傾斜（スキュー）させることである。この方法の欠
点は磁束に幾らかの損失を生じ、それで効率が下がるこ
とである。更に、そのような磁極仕切は特殊の電動機構
造では望ましくない方向に力を生じることがあり、それ
は例えば騒音を生じ得る。この拘留トルクの影響を減少
するために、磁極仕切の前記スキューと一緒に狭い溝を
備えることも既知である。然し乍ら、電動機の生産にお
いて、特にコイルの取り付けにおいて、狭い溝は実質的
な欠点となる。
永久磁石体内の磁極仕切をスキューする必要なしに、
拘留トルクの基本周波数が完全に又はほとんど完全に除
去されるように、序章で定義した電気機械を変形するこ
とが本考案の目的である。
（課題を解決するための手段） この目的のために、本考案による電気機械は、各々が
Ｎ極とＳ極とを具える複数の隣り合う極対を有する環状
永久磁石体を具えた第一機械部分と、エアギャップを介
して前記磁極と共働するために各々が歯面を有する歯を
定義するための溝がその体内に形成された軟磁性体と少
なくとも１個のコイルとを具え、その歯面が同一接線方
向寸法を有すると共に磁極の数と歯の数とが互いに4:3
の比である第二機械部分と、及び、周りで一方の機械部
分が他方の機械部分に関して回転可能な機械軸と、を具
えた直流電動機において、エアギャップの近くで前記溝
が接線方向に最小80度の電気角から最大90度の電気角に
わたって延在することを特徴とする。
また、各々がＮ極とＳ極とを具える複数の隣り合う極
対を有する環状永久磁石体を具えた第一機械部分と、エ
アギャップを介して前記磁極と共働するために各々が歯
面を有する歯を定義するための溝がその体内に形成され
た軟磁性体と少なくとも１個のコイルとを具え、その歯
面が同一接線方向寸法を有すると共に磁極の数と歯の数
とが互いに4:3の比である第二機械部分と、及び、周り
で一方の機械部分が他方の機械部分に関して回転可能な
機械軸と、を具えた直流電動機において、エアギャップ
の近くで前記溝が接線方向に最小130度の電気角から最
大150度の電気角にわたって延在することを特徴とす
る。
さらにまた、各々がＮ極とＳ極とを具える複数の隣り
合う極対を有する環状永久磁石体を具えた第一機械部分
と、エアギャップを介して前記磁極と共に働するために
各々が歯面を有する歯を定義するための溝がその体内に
形成された軟磁性体と少なくとも１個のコイルとを具
え、その歯面が同一接線方向寸法を有する第二機械部分
と、及び、周りで一方の機械部分が他方の機械部分を関
して回転可能な機械軸と、を具えた直流電動機におい
て、磁極の数と歯の数とが互いに2:3の比であり、前記
溝がエアギャップの近くで接線方向に最小80度の電気角
から最大90度の電気角にわたって延在することを特徴と
する。上記に指定した制限内の特別の溝寸法に対して、
拘留トルクの基本周波数が最小となることが実験によっ
てわかった。この見出した制限は電動機の円周方向に見
た比較的広い溝に相当する。コイルに誘起される電圧の
基本周波数が、予期され得るものに対比して、実質的に
より狭い溝幅を有する既知の直流電動機のコイルに誘起
される電圧の基本周波数からひどく異なることを測定が
示す。
多くの直流電動機、特により小さい寸法の電動機は4,
8又は12極で3,6又は９個の歯をそれぞれ具え、あるいは
２又は６極と３又は９個の歯をそれぞれ具える。そのよ
うな電動機に対して、エアギャップの近くで溝が接線方
向で少なくとも実質的に88度の電気角にわたって延在す
ること、あるいはエアギャップの近くで溝が少なくとも
実質的に145度の電気角にわたって延在し、前記の値に
おける実質的に２度の電気角の範囲が電動機構成に基づ
き可能であることを電気機械が特徴とする場合に、拘留
トルクの抑制に関して最高の結果を生じることがわかっ
た。出力に関しては、本考案のそのような実施態様は接
線方向に360度の電気角にわたって各々延在する極対を
好適に具える。
欧州特許第0223093号が、６個の回転子磁極を有する
回転子磁石と前記回転子と共働し且つ４個の固定子磁極
を有し各極が60度の角度幅を有する固定子とを具えた単
相ブラシレス直流電動機を記載していることは注意され
るべきである。更に、ドイツ特許第2208854号が、10個
の回転子磁極と８個の固定子歯を具え、且つステッピン
グ電動機として構成された場合に18度のステップを実行
し得る二相同期電動機を記載していることも注意される
べきである。前述の特許公報から知られる両電動機共に
拘留トルク問題を示してはいるけれども、そのような電
動機における拘留トルクの問題は、本考案が関係する型
式の三相直流電動機において遭遇するこの問題とは基本
的に異っている。
（実施例） 以下、添付の図面を参照しつつ、本考案をより詳細に
説明する。
第１図及び第２図に示す実施例は、今後回転子１と呼
ぶ回転子として構成された第１機械部分と、今後固定子
３と呼ぶ固定子として機能する第２機械部分とを具え
る。固定子３に軸支される電動機軸５へ結合部材２によ
って固定された回転子１は、例えば鉄板で作られ且つ円
板状部分７と電動機軸５と同軸の円筒状部分９とを具え
ている軟磁性体を備える。円筒状部分９の内側に環状永
久磁石体11が取り付けられる。環状なる語は円筒状をも
意味すると理解されるべきことは注意すべきである。永
久磁石体11は半径方向に磁化されて、交互に反対極性を
有する12個の磁極13〜24を具える。図面には各極がＮ極
を示す文字ＮとＳ極を示す文字Ｓとによって表示してあ
る。例えば樹脂接着のフェライトによって一塊の輪とし
て構成され得る永久磁石体11は、円周方向に180度の電
気角にわたって磁極が各々延在することを保証するため
に、明らかな磁極仕切を有する。この磁極仕切は電動機
軸５と平行に延在する。
固定子３は成層アセンブリ25と呼ばれる積層された軟
磁性体を具え、その成層アセンブリは中央固定子部分26
に固定され、且つ９個の固定子歯、即ちコイル37〜45が
周囲に巻き付けられた簡単な歯27〜35を具える。半径方
向に延在する歯27〜35は歯面47〜55で終結し、その歯面
は電動機軸と同軸である仮空の円筒状面上に配置されて
溝57〜65によって相互から隔離されており、且つ動作で
は円筒状エアギャップ67を介して磁極13〜24と共働す
る。本例では歯面の間の溝は接線方向に88度の電気角に
わたって延在し、それは88/6度の機械角の中心角Ａに相
当する。
第３図に示した実施例は、より大きい接線方向の溝寸
法を有す以外は、先に述べた実施例と同じ構成のもので
ある。２つの実施例は密接に関連しているので、２つの
実施例の相当する部分には同一の参照番号を与える。第
３図に示した実施例における溝57〜65は、歯面47〜55の
間でエアギャップ67の近くで測った幅で、145度の電気
角に関係する幅を有する。
驚くべきことに、ここに記載した本考案による直流電
動機の実施例は、拘留トルクの基本波の不利な影響を厳
しく耐え、歯面47〜55の表面積が永久磁石体11から発す
る磁束を有効に連接するのにもまた充分だから、この直
流電動機が極めて一定した回転速度と高い効率との両方
を有することがわかった。
ここに記載した第１実施例の拘留トルクと相当する従
来技術直流電動機の拘留トルクとの間の差異を図解する
ために、第７図が両電動機に対する測定値を表示する図
を示す。回転子の回転角αが図の水平軸に沿ってプロッ
トされ、測定された拘留トルクの振幅を垂直軸に沿って
プロットされており、両測定に適用した目盛は明らかに
同一である。回転子の半回転に対して、文字Ｉが本考案
による直流電動機の拘留トルクの特性を示し、文字Ｐが
従来技術直流電動機の拘留トルクの特性を示す。図から
わかるように、本考案による直流電動機の拘留トルクの
振幅は従来技術電動機の拘留トルクの振幅よりも大幅に
小さく且つだから一層有利である。この図はまた本考案
による電動機の拘留トルク周波数が、従来技術電動機の
拘留トルクの２倍に実質的に等しいことをも示し、それ
は本考案による電動機の拘留トルクの基本周波数がほと
んど完全に除去されたことを示す。
第４図及び第５図に示す実施例は、その動作と達成さ
れる有利な効果とに関しては、先に述べた実施例と理論
的には同一である。電動機構成に関してのみ差異が存在
する。第４図及び第５図に示したこの実施例はベアリン
グ102A及び102Bによって固定子103に回転可能に軸支さ
れた電動機軸105を有する回転子101と、環状の軸方向に
磁化された磁石体111が固定されている円板状物体107と
を具える。この磁石体111は６個のＮ極113〜118と６個
のＳ極119〜124とを具える。固定子103は９個の歯127〜
135を具え且つその歯の囲りに配設された９個のコイル1
37〜145を具えた星形軟磁性体125を具える。磁石体111
が対向するそれらの側で、この歯は狭い軸方向エアギャ
ップ169を介して磁極113〜124と共働するように、同一
平面に配置された歯面147〜155を有する。歯面147〜155
の間に溝157〜165が形成され、その溝は接線方向に87度
の電気角に相当する寸法Ｗを有する。
第６図に示した第４の実施例は、先の実施例から歯面
147〜155がより狭いことのみ異なる。歯面147〜155の間
の溝157〜165は145度の電気角にわたって接線方向に延
在する。
第８図は本考案による電気機械の一実施例を示し、９
個の固定子歯203を有する固定子201と、６個の磁極207
を有する回転子205とを具える。この歯203は11.3度の機
械角にわたって接線方向に延在する歯面209を有する。
歯面209の間には溝211が形成され、その溝は86度の電気
角にわたって接線方向に延在する。
ここに開示されたすべての実施例は低コストで製造さ
れ得て、長寿命を有し且つ極めて一定な回転速度と高効
率とを合わせ持つ。
特定の数の固定子歯と回転子磁極とを具えた三相の実
施例を示したけれども、本考案は開示した数に制限され
るものではない。磁極の数と歯の数との比が4:3か又は
2:3かのいずれかである歯と磁極との他の組み合わせも
可能である。更に本考案の範囲内で回転子に歯を又固定
子に磁極を配設することが可能であることも注意される
べきである。
【図面の簡単な説明】
第１図は第２図のＩ〜Ｉ線から見た本考案の電気機械の
一実施例の縦断面図、 第２図は第１図のII〜II線から見た横断面図、 第３図は第二実施例の横断面図、 第４図は第５図のIV〜IV線から見た第三実施例の縦断面
図、 第５図は第４図Ｖ〜Ｖ線から見た横断面図、 第６図は第四実施例の横断面図、 第７図は第１図に示した実施例と、９個の歯と12個の磁
極とを有する既知の直流電動機とに対する回転子位置の
関数としての拘留トルクを示すグラフ、 第８図は第五実施例の横断面部である。 1,101,205……回転子 ２……結合部材 3,103,201……固定子 5,105……電動機軸 ７……円板状部分 ９……円筒状部分 11,111……永久磁石体 13〜24,113〜124,207……磁極 25……成層アセンブリ 26……中央固定子部分 27〜35,127〜135,203……歯 37〜45,137〜145……コイル 47〜55,147〜155,209……歯面 57〜65,157〜165,211……溝 67……円筒状エアギャップ 102A,102B……ベアリング 107……円板状物体 125……星形軟磁性体 169……軸方向エアギャップ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 ヨハネス・ヘンドリカス・フベルタス・ ヤンセン オランダ国5621 ベーアー アインドー フェン フルーネバウツウェッハ１ (72)考案者 ロベルタス・イグナチウス・ファン・ス テーン オランダ国5621 ベーアー アインドー フェン フルーネバウツウェッハ１ (56)参考文献 特開 昭57−75554（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−72410（ＪＰ，Ａ)

Claims (5)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項１】三相電気機械、特に、 ・各々がＮ極とＳ極とを具える複数の隣り合う極対を有
    する環状永久磁石体を具えた第一機械部分と、 ・エアギャップを介して前記磁極と共働するために各々
    が歯面を有する歯を定義するための溝がその体内に形成
    された軟磁性体と少なくとも１個のコイルとを具え、そ
    の歯面が同一接線方向寸法を有すると共に磁極の数と歯
    の数とが互いに4:3の比である第二機械部分と、及び、 ・周りで一方の機械部分が他方の機械部分に関して回転
    可能な機械軸と、を具えた直流電動機において、 エアギャップの近くで前記溝が接線方向に最小80度の電
    気角から最大90度の電気角にわたって延在し、且つ前記
    の溝は接線方向に一様に分布していることを特徴とする
    三相電気機械。
  2. 【請求項２】三相電気機械、特に、 ・各々がＮ極とＳ極とを具える複数の隣り合う極対を有
    する環状永久磁石体を具えた第一機械部分と、 ・エアギャップを介して前記磁極と共働するために各々
    が歯面を有する歯を定義するための溝がその体内に形成
    された軟磁性体と少なくとも１個のコイルとを具え、そ
    の歯面が同一接線方向寸法を有すると共に磁極の数と歯
    の数とが互いに4:3の比である第二機械部分と、及び、 ・周りで一方の機械部分が他方の機械部分に関して回転
    可能な機械軸と、を具えた直流電動機において、 エアギャップの近くで前記溝が接線方向に最小130度の
    電気角から最大150度の電気角にわたって延在すること
    を特徴とする三相電気機械。
  3. 【請求項３】三相電気機械、特に、 ・各々がＮ極とＳ極とを具える複数の隣り合う極対を有
    する環状永久磁石体を具えた第一機械部分と、 ・エアギャップを介して前記磁極と共働するために各々
    が歯面を有する歯を定義するための溝がその体内に形成
    された軟磁性体と少なくとも１個のコイルとを具え、そ
    の歯面が同一接線方向寸法を有する第二機械部分と、及
    び、 ・周りで一方の機械部分が他方の機械部分を関して回転
    可能な機械軸と、を具えた直流電動機において、 磁極の数と歯の数とが互いに2:3の比であり、前記溝が
    エアギャップの近くで接線方向に最小80度の電気角から
    最大90度の電気角にわたって延在することを特徴とする
    三相電気機械。
  4. 【請求項４】エアギャップの近くで前記溝が接線方向に
    最小86度の電気角から最大90度の電気角にわたって延在
    することを特徴とする請求項１又は３記載の三相電気機
    械。
  5. 【請求項５】エアギャップの近くで前記溝が接線方向に
    最小143度の電気角から最大147度の電気角にわたって延
    在することを特徴とする請求項２記載の三相電気機械。
JP1989080750U 1988-07-05 1989-07-03 三相電気機械 Expired - Lifetime JP2569161Y2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL8801700A NL8801700A (nl) 1988-07-05 1988-07-05 Electrische meerpolige machine.
NL8801700 1988-07-05

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0214282U JPH0214282U (ja) 1990-01-29
JP2569161Y2 true JP2569161Y2 (ja) 1998-04-22

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1989080750U Expired - Lifetime JP2569161Y2 (ja) 1988-07-05 1989-07-03 三相電気機械

Country Status (7)

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US (1) US5030864A (ja)
JP (1) JP2569161Y2 (ja)
KR (1) KR950001850Y1 (ja)
DE (1) DE3921725C2 (ja)
FR (1) FR2635927A1 (ja)
GB (1) GB2220529B (ja)
NL (1) NL8801700A (ja)

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