JP3428769B2 - 同期電動機のロータ - Google Patents
同期電動機のロータInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高透磁率材料で構成さ
れ円周方向に磁気抵抗分布を持ったロータ素片を積層
し、低磁気抵抗部分にロータ磁極を形成して回転磁界内
で回転軸回りに回転する同期電動機のロータに関する。
れ円周方向に磁気抵抗分布を持ったロータ素片を積層
し、低磁気抵抗部分にロータ磁極を形成して回転磁界内
で回転軸回りに回転する同期電動機のロータに関する。
【０００２】
【従来の技術】図１５に示すように、従来の２極の同期
電動機は、Ｕ相巻線ＵＰ、ＵＮ、Ｖ相巻線ＶＰ、ＶＮ、
Ｗ相巻線ＷＰ、ＷＮといった三相交流によってステータ
２７内に回転磁界を形成し、突極型のロータ５３を回転
軸回りに回転させる。
電動機は、Ｕ相巻線ＵＰ、ＵＮ、Ｖ相巻線ＶＰ、ＶＮ、
Ｗ相巻線ＷＰ、ＷＮといった三相交流によってステータ
２７内に回転磁界を形成し、突極型のロータ５３を回転
軸回りに回転させる。
【０００３】図１４は同期電動機を制御する制御回路の
回路構成図を示す（特開昭６０−９６１９０号公報参
照）。この同期電動機では、位置検出器５４によってロ
ータ５３の位置を検出し、このロータ５３の位置信号Ｄ
Ｓに基づいてステータ２７に流れる電流の大きさをサー
ボ制御している。
回路構成図を示す（特開昭６０−９６１９０号公報参
照）。この同期電動機では、位置検出器５４によってロ
ータ５３の位置を検出し、このロータ５３の位置信号Ｄ
Ｓに基づいてステータ２７に流れる電流の大きさをサー
ボ制御している。
【０００４】速度検出回路５６は、位置信号ＤＳに基づ
き速度信号ＳＤを作成する。この速度信号ＳＤは、目標
となる速度指令ＳＩに突き合わされ、加算器５１では速
度偏差ＥＳが得られる。速度偏差ＥＳには、速度制御手
段５７で比例・積分・微分等の補償演算が施されトルク
指令Ｔが得られる。
き速度信号ＳＤを作成する。この速度信号ＳＤは、目標
となる速度指令ＳＩに突き合わされ、加算器５１では速
度偏差ＥＳが得られる。速度偏差ＥＳには、速度制御手
段５７で比例・積分・微分等の補償演算が施されトルク
指令Ｔが得られる。
【０００５】電機子電流指令回路５８は、トルク指令Ｔ
とロータ位置検出回路５５からのロータ回転角ＲＰとに
基づいて三相電機子電流指令ＳＡＩＵ、ＳＡＩＶ、ＳＡ
ＩＷを出力する。各電機子電流指令ＳＡＩＵ、ＳＡＩ
Ｖ、ＳＡＩＷは、その振幅をＳＡとすると、 ＳＡＩＵ＝ＳＡ×ＣＯＳ（ＲＰ） ＳＡＩＶ＝ＳＡ×ＣＯＳ（ＲＰ＋１２０°） ＳＡＩＷ＝ＳＡ×ＣＯＳ（ＲＰ＋２４０°） で表される。
とロータ位置検出回路５５からのロータ回転角ＲＰとに
基づいて三相電機子電流指令ＳＡＩＵ、ＳＡＩＶ、ＳＡ
ＩＷを出力する。各電機子電流指令ＳＡＩＵ、ＳＡＩ
Ｖ、ＳＡＩＷは、その振幅をＳＡとすると、 ＳＡＩＵ＝ＳＡ×ＣＯＳ（ＲＰ） ＳＡＩＶ＝ＳＡ×ＣＯＳ（ＲＰ＋１２０°） ＳＡＩＷ＝ＳＡ×ＣＯＳ（ＲＰ＋２４０°） で表される。
【０００６】これらの電機子電流指令ＳＡＩＵ、ＳＡＩ
Ｖ、ＳＡＩＷには、加算器７２、７３、７４において三
相界磁電流指令ＳＦＩＵ、ＳＦＩＶ、ＳＦＩＷが加算さ
れ、三相電流指令ＳＩＵ、ＳＩＶ、ＳＩＷが電流制御回
路６０へ出力される。界磁電流指令ＳＦＩＵ、ＳＦＩ
Ｖ、ＳＦＩＷは、ロータ位置検出回路５５からのロータ
回転角ＲＰと速度信号ＳＤとに基づいて、界磁指令電流
回路５９によって作成され、出力される。界磁電流指令
ＳＦＩＵ、ＳＦＩＶ、ＳＦＩＷは、界磁電流指令をＳＦ
とすると、 ＳＦＩＵ＝ＳＦ×ＳＩＮ（ＲＰ） ＳＦＩＶ＝ＳＦ×ＳＩＮ（ＲＰ＋１２０°） ＳＦＩＷ＝ＳＦ×ＳＩＮ（ＲＰ＋２４０°） で表される。
Ｖ、ＳＡＩＷには、加算器７２、７３、７４において三
相界磁電流指令ＳＦＩＵ、ＳＦＩＶ、ＳＦＩＷが加算さ
れ、三相電流指令ＳＩＵ、ＳＩＶ、ＳＩＷが電流制御回
路６０へ出力される。界磁電流指令ＳＦＩＵ、ＳＦＩ
Ｖ、ＳＦＩＷは、ロータ位置検出回路５５からのロータ
回転角ＲＰと速度信号ＳＤとに基づいて、界磁指令電流
回路５９によって作成され、出力される。界磁電流指令
ＳＦＩＵ、ＳＦＩＶ、ＳＦＩＷは、界磁電流指令をＳＦ
とすると、 ＳＦＩＵ＝ＳＦ×ＳＩＮ（ＲＰ） ＳＦＩＶ＝ＳＦ×ＳＩＮ（ＲＰ＋１２０°） ＳＦＩＷ＝ＳＦ×ＳＩＮ（ＲＰ＋２４０°） で表される。
【０００７】電流制御回路６０は、三相電流指令ＳＩ
Ｕ、ＳＩＶ、ＳＩＷを電力増幅し、同期電動機の各三相
巻線Ｕ、Ｖ、Ｗへ駆動電流ＩＵ、ＩＶ、ＩＷを流す。
Ｕ、ＳＩＶ、ＳＩＷを電力増幅し、同期電動機の各三相
巻線Ｕ、Ｖ、Ｗへ駆動電流ＩＵ、ＩＶ、ＩＷを流す。
【０００８】動作時、三相界磁電流指令の成分は常にロ
ータの磁極方向に界磁磁束を形成するように動作し、三
相電機子電流指令の成分は、この磁束に直行し交差する
ように流れる。この時フレミングの法則に従って、Ｆ＝
Ｂ×Ｉ×Ｌのベクトル積に比例した力が発生し、電動機
回転トルクが得られる。ここで、Ｂは界磁磁束密度のベ
クトル、Ｉは電気子電流指令の振幅ＳＡに比例した値を
持つベクトル、Ｌは同期電動機の三相巻線のうち磁束と
交差する有効な巻線部の総延長に比例した値である。回
転トルクはこのベクトル積Ｆの方向と回転方向との余弦
を乗じた値に比例した値となる。
ータの磁極方向に界磁磁束を形成するように動作し、三
相電機子電流指令の成分は、この磁束に直行し交差する
ように流れる。この時フレミングの法則に従って、Ｆ＝
Ｂ×Ｉ×Ｌのベクトル積に比例した力が発生し、電動機
回転トルクが得られる。ここで、Ｂは界磁磁束密度のベ
クトル、Ｉは電気子電流指令の振幅ＳＡに比例した値を
持つベクトル、Ｌは同期電動機の三相巻線のうち磁束と
交差する有効な巻線部の総延長に比例した値である。回
転トルクはこのベクトル積Ｆの方向と回転方向との余弦
を乗じた値に比例した値となる。
【０００９】かかる動作によって、正逆トルクを自在に
得ることができ、同期電動機の精密な速度制御を実現す
ることができる。
得ることができ、同期電動機の精密な速度制御を実現す
ることができる。
【００１０】一般に各種電動機では、電動機回転トルク
が周期的に脈動する脈動トルクの発生が問題となること
が多い。例えば工作機械の送り軸に、脈動トルクを有す
る同期電動機を使用する場合、工具の切削力を一定に保
つことが困難となる。その結果、加工ワークの表面にう
ねりを生じたり、精度不良の原因となる。
が周期的に脈動する脈動トルクの発生が問題となること
が多い。例えば工作機械の送り軸に、脈動トルクを有す
る同期電動機を使用する場合、工具の切削力を一定に保
つことが困難となる。その結果、加工ワークの表面にう
ねりを生じたり、精度不良の原因となる。
【００１１】この脈動トルクを低減するために、ロータ
に永久磁石を使用した永久磁石型同期電動機において
は、ロータを回転軸方向に複数個のロータブロックに均
等分割し、各ロータブロックを回転方向に一定中心角度
をずらして回転軸方向に結合していた（特開平４ー２１
３３０号公報参照）。一定中心角度のずれによって脈動
トルクが打ち消されるのである。
に永久磁石を使用した永久磁石型同期電動機において
は、ロータを回転軸方向に複数個のロータブロックに均
等分割し、各ロータブロックを回転方向に一定中心角度
をずらして回転軸方向に結合していた（特開平４ー２１
３３０号公報参照）。一定中心角度のずれによって脈動
トルクが打ち消されるのである。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】ロータ磁極に永久磁石
を使用した永久磁石型同期電動機では、永久磁石の各部
がそれぞれ起磁力を持っており、磁束の片寄りが少な
い。その結果、前述のように、複数のロータブロックを
回転方向に一定中心角度ずらして結合するだけで、脈動
トルクを容易に低減することができる。
を使用した永久磁石型同期電動機では、永久磁石の各部
がそれぞれ起磁力を持っており、磁束の片寄りが少な
い。その結果、前述のように、複数のロータブロックを
回転方向に一定中心角度ずらして結合するだけで、脈動
トルクを容易に低減することができる。
【００１３】しかし、ロータが高透磁率材料で構成さ
れ、磁極が界磁電流により形成されるリラクタンス同期
電動機の場合には、磁束はロータブロック間を回転軸方
向に横断し、磁気抵抗が低い部分へ片寄るため、各ロー
タブロックで発生する脈動トルクの波形が異なる。その
結果、ロータブロックを回転方向に一定中心角度ずらし
て結合しても脈動トルクを打ち消すことができない。
れ、磁極が界磁電流により形成されるリラクタンス同期
電動機の場合には、磁束はロータブロック間を回転軸方
向に横断し、磁気抵抗が低い部分へ片寄るため、各ロー
タブロックで発生する脈動トルクの波形が異なる。その
結果、ロータブロックを回転方向に一定中心角度ずらし
て結合しても脈動トルクを打ち消すことができない。
【００１４】本発明は、上述した事情から成されたもの
であり、簡単な構造で脈動トルクを低減することができ
る同期電動機のロータを提供することを目的とする。
であり、簡単な構造で脈動トルクを低減することができ
る同期電動機のロータを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の発明は、高透磁率材料で構成され円周方向に
磁気抵抗分布を持ったロータ素片を積層し、低磁気抵抗
部分にロータ磁極を形成して回転磁界内で回転軸回りに
回転するリラクタンス同期電動機のロータにおいて、ロ
ータを回転軸方向に複数のロータブロックに分割し、各
ロータブロックは、回転方向に脈動トルクの１／２周期
に相当する一定中心角度ずらして回転軸方向に結合さ
れ、前記高透磁率材料であるロータブロック相互間に
は、磁気抵抗が低いロータブロックへの磁束の流通を阻
止する磁気絶縁部材を挟み込み固定したことを特徴とす
る。
に、第１の発明は、高透磁率材料で構成され円周方向に
磁気抵抗分布を持ったロータ素片を積層し、低磁気抵抗
部分にロータ磁極を形成して回転磁界内で回転軸回りに
回転するリラクタンス同期電動機のロータにおいて、ロ
ータを回転軸方向に複数のロータブロックに分割し、各
ロータブロックは、回転方向に脈動トルクの１／２周期
に相当する一定中心角度ずらして回転軸方向に結合さ
れ、前記高透磁率材料であるロータブロック相互間に
は、磁気抵抗が低いロータブロックへの磁束の流通を阻
止する磁気絶縁部材を挟み込み固定したことを特徴とす
る。
【００１６】第２の発明は、高透磁率材料で構成され円
周方向に磁気抵抗分布を持ったロータ素片を積層し、低
磁気抵抗部分にロータ磁極を形成して回転磁界内で回転
軸回りに回転するリラクタンス同期電動機のロータにお
いて、ロータ磁極の極数に対応して均等な中心角に配置
される基本磁極と、前記均等な中心角から脈動トルクの
１／２周期に相当する一定中心角度だけ回転方向にずれ
た位置に配置され、基本磁極と同数であり基本磁極と交
互に配置されたずれ磁極とを備えることを特徴とする。
周方向に磁気抵抗分布を持ったロータ素片を積層し、低
磁気抵抗部分にロータ磁極を形成して回転磁界内で回転
軸回りに回転するリラクタンス同期電動機のロータにお
いて、ロータ磁極の極数に対応して均等な中心角に配置
される基本磁極と、前記均等な中心角から脈動トルクの
１／２周期に相当する一定中心角度だけ回転方向にずれ
た位置に配置され、基本磁極と同数であり基本磁極と交
互に配置されたずれ磁極とを備えることを特徴とする。
【００１７】第３の発明は、高透磁率材料で構成され円
周方向に磁気抵抗分布を持ったロータ素片を積層し、低
磁気抵抗部分にロータ磁極を形成して回転磁界内で回転
軸回りに回転するリラクタンス同期電動機のロータにお
いて、所定の幅を有する基本磁極と、前記所定の幅より
脈動トルクの１／２周期に相当する一定中心角度分幅が
増加した磁極を有することを特徴とする。
周方向に磁気抵抗分布を持ったロータ素片を積層し、低
磁気抵抗部分にロータ磁極を形成して回転磁界内で回転
軸回りに回転するリラクタンス同期電動機のロータにお
いて、所定の幅を有する基本磁極と、前記所定の幅より
脈動トルクの１／２周期に相当する一定中心角度分幅が
増加した磁極を有することを特徴とする。
【００１８】第４の発明は、請求項１、２または３記載
のリラクタンス同期電動機のロータにおいて、回転軸回
りにスキューされたロータブロックと組み合わされるこ
とを特徴とする。
のリラクタンス同期電動機のロータにおいて、回転軸回
りにスキューされたロータブロックと組み合わされるこ
とを特徴とする。
【００１９】
【作用】第１発明によれば、ロータブロックで発生する
脈動トルクが互いに相殺され、その結果、脈動トルクが
低減される。各ロータブロック間には磁気絶縁部材が介
在するので、ロータブロックの磁束が他の磁気抵抗の小
さいロータブロックに逃げることがない。したがって、
確実に脈動トルクが低減される。
脈動トルクが互いに相殺され、その結果、脈動トルクが
低減される。各ロータブロック間には磁気絶縁部材が介
在するので、ロータブロックの磁束が他の磁気抵抗の小
さいロータブロックに逃げることがない。したがって、
確実に脈動トルクが低減される。
【００２０】また、第２発明によれば、ロータ磁極の極
数に対応した均等な中心角から一定中心角度ずれた位置
にずれ磁極が配置されるので、このずれ磁極および基本
磁極間で脈動トルクが打ち消し合う。したがって、脈動
トルクが軽減される。
数に対応した均等な中心角から一定中心角度ずれた位置
にずれ磁極が配置されるので、このずれ磁極および基本
磁極間で脈動トルクが打ち消し合う。したがって、脈動
トルクが軽減される。
【００２１】さらに、第３発明によれば、一部のロータ
磁極の幅が回転方向に増加したことによって、この磁極
と他の磁極との間で脈動トルクを打ち消し合い、脈動ト
ルクが軽減される。
磁極の幅が回転方向に増加したことによって、この磁極
と他の磁極との間で脈動トルクを打ち消し合い、脈動ト
ルクが軽減される。
【００２２】さらにまた、第４発明によれば、ロータブ
ロックで発生する脈動トルクが互いに相殺され、その結
果、脈動トルクが低減される。各ロータブロック間には
磁気絶縁部材が介在するので、ロータブロックの磁束が
他の磁気抵抗の小さいロータブロックに逃げることがな
い。したがって、確実に脈動トルクが低減される。
ロックで発生する脈動トルクが互いに相殺され、その結
果、脈動トルクが低減される。各ロータブロック間には
磁気絶縁部材が介在するので、ロータブロックの磁束が
他の磁気抵抗の小さいロータブロックに逃げることがな
い。したがって、確実に脈動トルクが低減される。
【００２３】
【実施例】以下、添付図面を参照しつつ本発明の好適な
実施例を説明する。
実施例を説明する。
【００２４】図１は本発明の第１実施例に係る４極のロ
ータの全体構成を示す。このロータは、回転軸方向に複
数のロータブロック１０２、１０３に分割されている。
各ロータブロックは、高透磁率材料で構成され円周方向
に磁気抵抗分布を持ったロータ素片を積層して構成され
る。ロータブロック１０２、１０３は、回転方向に一定
中心角度１０４ずらして回転軸方向に結合される。ロー
タブロック相互間には、磁気絶縁部材１２１が挟み込ま
れて固定される。
ータの全体構成を示す。このロータは、回転軸方向に複
数のロータブロック１０２、１０３に分割されている。
各ロータブロックは、高透磁率材料で構成され円周方向
に磁気抵抗分布を持ったロータ素片を積層して構成され
る。ロータブロック１０２、１０３は、回転方向に一定
中心角度１０４ずらして回転軸方向に結合される。ロー
タブロック相互間には、磁気絶縁部材１２１が挟み込ま
れて固定される。
【００２５】ロータブロック１０２、１０３間の一定中
心角度１０４を高調波によって生じる脈動トルクの周期
の１／２に設定すれば、各ロータブロックによって生成
される脈動トルクが互いに打ち消し合って脈動トルクを
最小限に抑えることができる。例えば、図２に示すよう
に、ロータの回転角に応じてロータブロック１０２で発
生するトルクは実線１０５のような脈動を示し、一定中
心角度ずれたロータブロック１０３で発生するトルクは
実線１０６のような脈動を示す。その結果、脈動トルク
は相殺され、ほぼ一定の総和トルク１０７が得られる。
しかも、ロータブロック１０２、１０３間では磁気絶縁
部材１２１が磁束の流通を阻止しており、回転軸方向を
移動して磁束が磁気抵抗の低い部分へ逃げることがな
い。なお、ロータはロータ素片を積層して構成されるの
で、回転軸方向の分割を容易に行うことができる。
心角度１０４を高調波によって生じる脈動トルクの周期
の１／２に設定すれば、各ロータブロックによって生成
される脈動トルクが互いに打ち消し合って脈動トルクを
最小限に抑えることができる。例えば、図２に示すよう
に、ロータの回転角に応じてロータブロック１０２で発
生するトルクは実線１０５のような脈動を示し、一定中
心角度ずれたロータブロック１０３で発生するトルクは
実線１０６のような脈動を示す。その結果、脈動トルク
は相殺され、ほぼ一定の総和トルク１０７が得られる。
しかも、ロータブロック１０２、１０３間では磁気絶縁
部材１２１が磁束の流通を阻止しており、回転軸方向を
移動して磁束が磁気抵抗の低い部分へ逃げることがな
い。なお、ロータはロータ素片を積層して構成されるの
で、回転軸方向の分割を容易に行うことができる。
【００２６】図３は、特に脈動トルクが低くなる同期電
動機の４極のロータの素片１０５を示す。この素片１０
５は、円板形の高透磁率材料にプレス加工を施して成形
される。素片１０５には、互いに直交する２つの直径線
１０６に対称に、磁極１０１から磁極１０１に延びる細
分化された複数の磁路１０７が形成される。隣接する磁
路１０７間には、空気あるいは磁気抵抗の大きな材料で
磁気絶縁部１０８が構成されている。各磁路１０７に
は、磁極１０１から磁極１０１への中央付近で接続部１
０９が作られているが、ロータ構造の強度確保、ロータ
外周部の磁束分布の均一化にとって有効な構造となって
いる。このようなロータ構造によれば、極端なロータ突
極構造では得ることが困難な正弦波に近い界磁分布を生
成することが可能であるため、比較的小さな脈動トルク
特性を示す。
動機の４極のロータの素片１０５を示す。この素片１０
５は、円板形の高透磁率材料にプレス加工を施して成形
される。素片１０５には、互いに直交する２つの直径線
１０６に対称に、磁極１０１から磁極１０１に延びる細
分化された複数の磁路１０７が形成される。隣接する磁
路１０７間には、空気あるいは磁気抵抗の大きな材料で
磁気絶縁部１０８が構成されている。各磁路１０７に
は、磁極１０１から磁極１０１への中央付近で接続部１
０９が作られているが、ロータ構造の強度確保、ロータ
外周部の磁束分布の均一化にとって有効な構造となって
いる。このようなロータ構造によれば、極端なロータ突
極構造では得ることが困難な正弦波に近い界磁分布を生
成することが可能であるため、比較的小さな脈動トルク
特性を示す。
【００２７】図４〜図７は、２つの高調波による脈動ト
ルクを低減することのできる本発明の第２実施例に係る
同期電動機のロータを示す。この第２実施例では、図４
に示すように、ロータが回転軸方向に４つのロータブロ
ック１１２〜１１５に均等に分割される。２つのロータ
ブロック１１２、１１３は、図５に示すように、回転方
向に第１高調波の１／２周期に当たる一定中心角度１１
６だけずらして互いに結合され、キャンセルブロック１
１７を構成する。同様に、他の２つのロータブロック１
１４、１１５は、図６に示すように、回転方向に第１高
調波の１／２周期に当たる一定中心角度１１６だけずら
して互いに結合され、キャンセルブロック１１８を構成
する。最後に、図７に示すように、キャンセルブロック
１１７、１１８を回転方向に相対的に第２高調波の１／
２周期に当たる一定中心角度１１９だけずらして結合す
る。かかる構成によって２つの高調波による脈動トルク
は低減され、電動機回転トルクはほぼ一定に保たれる。
各ロータブロック１１２〜１１５間では磁気絶縁部材１
２１がロータブロック相互間の磁束の流通を阻止してい
る。こうして、複数の高調波による脈動トルクも、キャ
ンセルブロックの分割数を増やして組み合わせることに
より低減することが可能である。
ルクを低減することのできる本発明の第２実施例に係る
同期電動機のロータを示す。この第２実施例では、図４
に示すように、ロータが回転軸方向に４つのロータブロ
ック１１２〜１１５に均等に分割される。２つのロータ
ブロック１１２、１１３は、図５に示すように、回転方
向に第１高調波の１／２周期に当たる一定中心角度１１
６だけずらして互いに結合され、キャンセルブロック１
１７を構成する。同様に、他の２つのロータブロック１
１４、１１５は、図６に示すように、回転方向に第１高
調波の１／２周期に当たる一定中心角度１１６だけずら
して互いに結合され、キャンセルブロック１１８を構成
する。最後に、図７に示すように、キャンセルブロック
１１７、１１８を回転方向に相対的に第２高調波の１／
２周期に当たる一定中心角度１１９だけずらして結合す
る。かかる構成によって２つの高調波による脈動トルク
は低減され、電動機回転トルクはほぼ一定に保たれる。
各ロータブロック１１２〜１１５間では磁気絶縁部材１
２１がロータブロック相互間の磁束の流通を阻止してい
る。こうして、複数の高調波による脈動トルクも、キャ
ンセルブロックの分割数を増やして組み合わせることに
より低減することが可能である。
【００２８】図８は本発明の第３実施例に係る４極のロ
ータを示す。この第３実施例は、ロータ極数に対応して
均等な中心角（この場合９０度）で配置される基本磁極
１３３、１３４と、その中心角から一定中心角度１３６
ずれた位置に配置されるずれ磁極１３１、１３２とを備
えることを特徴とする。
ータを示す。この第３実施例は、ロータ極数に対応して
均等な中心角（この場合９０度）で配置される基本磁極
１３３、１３４と、その中心角から一定中心角度１３６
ずれた位置に配置されるずれ磁極１３１、１３２とを備
えることを特徴とする。
【００２９】いま、ロータの各磁極がロータ極数に対応
して均等な中心角で配置されていると仮定すると、ロー
タの各磁極の発生する脈動トルクの振幅、周波数、位相
は同じである。ここで、図８で示すように、脈動トルク
の１／２周期に当たる一定中心角度１３６だけ回転方向
にずれた位置にずれ磁極１３１、１３２を設けると、ず
れ磁極１３１、１３２の脈動トルクと基本磁極１３３、
１３４の脈動トルクとが互いに相殺され、総和トルクは
ほぼ一定に保たれる。
して均等な中心角で配置されていると仮定すると、ロー
タの各磁極の発生する脈動トルクの振幅、周波数、位相
は同じである。ここで、図８で示すように、脈動トルク
の１／２周期に当たる一定中心角度１３６だけ回転方向
にずれた位置にずれ磁極１３１、１３２を設けると、ず
れ磁極１３１、１３２の脈動トルクと基本磁極１３３、
１３４の脈動トルクとが互いに相殺され、総和トルクは
ほぼ一定に保たれる。
【００３０】図９は本発明の第４実施例に係る４極のロ
ータを示す。この４極のロータ１４１は、ロータ磁極１
４５、１４６の幅が一定中心角度１４９分増加している
ことに特徴を有する。この場合、一定中心角度１４９
は、脈動トルクの１／２周期すなわちスロットピッチの
１／２周期に当たる。
ータを示す。この４極のロータ１４１は、ロータ磁極１
４５、１４６の幅が一定中心角度１４９分増加している
ことに特徴を有する。この場合、一定中心角度１４９
は、脈動トルクの１／２周期すなわちスロットピッチの
１／２周期に当たる。
【００３１】一般に、ステータ１４２のスロット１４３
と歯１４４との磁気抵抗差による脈動トルクは、ロータ
１４１の磁極端がステータ１４２のスロット１４３と歯
１４４との中央を通過する際に、磁気抵抗差力が反転す
ることによって起こる。この第４実施例の構成によれ
ば、磁極１４５、１４６と磁極１４７、１４８の磁気抵
抗差力が反転する際に互いに打ち消し合うように働くた
め、総和発生トルクはほぼ一定に保たれる。
と歯１４４との磁気抵抗差による脈動トルクは、ロータ
１４１の磁極端がステータ１４２のスロット１４３と歯
１４４との中央を通過する際に、磁気抵抗差力が反転す
ることによって起こる。この第４実施例の構成によれ
ば、磁極１４５、１４６と磁極１４７、１４８の磁気抵
抗差力が反転する際に互いに打ち消し合うように働くた
め、総和発生トルクはほぼ一定に保たれる。
【００３２】図１０〜図１３は本発明の第５実施例に係
る４極のロータを示す。第１〜第３実施例で示した脈動
トルク低減技術と、回転軸回りでスキューして脈動トル
クを低減する従来技術を任意に組み合わせて、２つの高
調波を含んだ脈動トルクを低減する技術の一例を示した
ものである。
る４極のロータを示す。第１〜第３実施例で示した脈動
トルク低減技術と、回転軸回りでスキューして脈動トル
クを低減する従来技術を任意に組み合わせて、２つの高
調波を含んだ脈動トルクを低減する技術の一例を示した
ものである。
【００３３】図１０に示すように、ロータを複数のロー
タブロック１５１、１５２に均等分割する。続いて、図
１１および図１２に示すように、各ロータブロック１５
１、１５２を第１高調波の１周期に当たる角度１５３だ
けスキューする。最後に、図１３に示すように、スキュ
ーしたロータブロック１５１、１５２を回転方向に第２
高調波の１／２周期に当たる一定中心角度１５４だけず
らして互いに結合する。ロータブロック１５１、１５２
間には磁気絶縁部材１５５を挟み込む。２つの高調波に
よる脈動トルクは低減され、総和発生トルクはほぼ一定
に保たれる。前述の第１実施例と同様に、複数の高調波
による脈動トルクもキャンセルブロックを組み合わせる
ことにより低減される。なお、ロータではなくステータ
にスキューを施しても同様に脈動トルクを低減すること
ができる。
タブロック１５１、１５２に均等分割する。続いて、図
１１および図１２に示すように、各ロータブロック１５
１、１５２を第１高調波の１周期に当たる角度１５３だ
けスキューする。最後に、図１３に示すように、スキュ
ーしたロータブロック１５１、１５２を回転方向に第２
高調波の１／２周期に当たる一定中心角度１５４だけず
らして互いに結合する。ロータブロック１５１、１５２
間には磁気絶縁部材１５５を挟み込む。２つの高調波に
よる脈動トルクは低減され、総和発生トルクはほぼ一定
に保たれる。前述の第１実施例と同様に、複数の高調波
による脈動トルクもキャンセルブロックを組み合わせる
ことにより低減される。なお、ロータではなくステータ
にスキューを施しても同様に脈動トルクを低減すること
ができる。
【００３４】以上の実施例では、４極のロータについて
説明したが、４極以外についても同様に本発明を適応可
能である。また、３相交流電動機について説明したが、
多相交流電動機に本発明を適応することも可能である。
説明したが、４極以外についても同様に本発明を適応可
能である。また、３相交流電動機について説明したが、
多相交流電動機に本発明を適応することも可能である。
【００３５】
【発明の効果】以上のように第１発明によれば、ロータ
ブロックで発生する脈動トルクが互いに相殺され、その
結果、脈動トルクが低減される。各ロータブロック間に
は磁気絶縁部材が介在するので、ロータブロックの磁束
が他の磁気抵抗の小さいロータブロックに逃げることが
ない。したがって、簡単な構造で確実に脈動トルクが低
減される。
ブロックで発生する脈動トルクが互いに相殺され、その
結果、脈動トルクが低減される。各ロータブロック間に
は磁気絶縁部材が介在するので、ロータブロックの磁束
が他の磁気抵抗の小さいロータブロックに逃げることが
ない。したがって、簡単な構造で確実に脈動トルクが低
減される。
【００３６】また、第２発明によれば、ロータ磁極の極
数に対応した均等な中心角から一定中心角度ずれた位置
にずれ磁極が配置されるので、このずれ磁極および基本
磁極間で脈動トルクが打ち消し合う。したがって、簡単
な構造で脈動トルクが軽減される。
数に対応した均等な中心角から一定中心角度ずれた位置
にずれ磁極が配置されるので、このずれ磁極および基本
磁極間で脈動トルクが打ち消し合う。したがって、簡単
な構造で脈動トルクが軽減される。
【００３７】さらに、第３発明によれば、一部のロータ
磁極の幅が回転方向に増加したことによって、この磁極
と他の磁極との間で脈動トルクを打ち消し合い、簡単な
構造で脈動トルクが軽減される。
磁極の幅が回転方向に増加したことによって、この磁極
と他の磁極との間で脈動トルクを打ち消し合い、簡単な
構造で脈動トルクが軽減される。
【００３８】さらにまた、第４発明によれば、ロータブ
ロックで発生する脈動トルクが互いに相殺され、その結
果、脈動トルクが低減される。各ロータブロック間には
磁気絶縁部材が介在するので、ロータブロックの磁束が
他の磁気抵抗の小さいロータブロックに逃げることがな
い。したがって、簡単な構造で確実に脈動トルクが低減
される。
ロックで発生する脈動トルクが互いに相殺され、その結
果、脈動トルクが低減される。各ロータブロック間には
磁気絶縁部材が介在するので、ロータブロックの磁束が
他の磁気抵抗の小さいロータブロックに逃げることがな
い。したがって、簡単な構造で確実に脈動トルクが低減
される。
【図１】 本発明の第１実施例に係る同期電動機のロー
タの全体構成図である。
タの全体構成図である。
【図２】 同期電動機のロータ回転角と発生トルクとの
関係を示す図である。
関係を示す図である。
【図３】 同期電動機の４極のロータのロータ素片を示
す図である。
す図である。
【図４】 本発明の第２実施例に係る同期電動機のロー
タを構成するロータブロックを示す図である。
タを構成するロータブロックを示す図である。
【図５】 ロータブロックから構成されたキャンセルブ
ロックを示す図である。
ロックを示す図である。
【図６】 ロータブロックから構成されたキャンセルブ
ロックを示す図である。
ロックを示す図である。
【図７】 キャンセルブロックを組み合わせて構成され
るロータを示す図である。
るロータを示す図である。
【図８】 本発明の第３実施例に係る同期電動機のロー
タを示す図である。
タを示す図である。
【図９】 本発明の第４実施例の同期電動機のロータお
よびステータを示す図である。
よびステータを示す図である。
【図１０】 本発明の第５実施例に係る同期電動機のロ
ータを構成するロータブロックを示す図である。
ータを構成するロータブロックを示す図である。
【図１１】 ロータブロックから構成されたスキューブ
ロックを示す図である。
ロックを示す図である。
【図１２】 ロータブロックから構成されたスキューブ
ロックを示す図である。
ロックを示す図である。
【図１３】 スキューブロックを組み合わせて構成され
るロータを示す図である。
るロータを示す図である。
【図１４】 同期電動機の制御回路を示す回路構成図で
ある。
ある。
【図１５】 従来技術に係る同期電動機のロータを示す
図である。
図である。
１０１ 磁極、１０２，１０３ ロータブロック、１０
５ ロータ素片、１２１ 磁気絶縁部材、１４１ ロー
タ、１４２ ステータ。
５ ロータ素片、１２１ 磁気絶縁部材、１４１ ロー
タ、１４２ ステータ。
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭61−161985（ＪＰ，Ａ)
特開 昭54−113812（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−153428（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−318579（ＪＰ，Ａ)
実開 昭63−191864（ＪＰ，Ｕ)
特公 昭30−3878（ＪＰ，Ｂ１)
実公 昭49−21525（ＪＰ，Ｙ１)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H02K 19/10
H02K 1/24
H02K 15/02
H02P 7/05
Claims (4)
- 【請求項１】 高透磁率材料で構成され円周方向に磁気
抵抗分布を持ったロータ素片を積層し、低磁気抵抗部分
にロータ磁極を形成して回転磁界内で回転軸回りに回転
するリラクタンス同期電動機のロータにおいて、 ロータを回転軸方向に複数のロータブロックに分割し、
各ロータブロックは、回転方向に脈動トルクの１／２周
期に相当する一定中心角度ずらして回転軸方向に結合さ
れ、前記高透磁率材料であるロータブロック相互間に
は、磁気抵抗が低いロータブロックへの磁束の流通を阻
止する磁気絶縁部材を挟み込み固定したことを特徴とす
る同期電動機のロータ。 - 【請求項２】 高透磁率材料で構成され円周方向に磁気
抵抗分布を持ったロータ素片を積層し、低磁気抵抗部分
にロータ磁極を形成して回転磁界内で回転軸回りに回転
するリラクタンス同期電動機のロータにおいて、 ロータ磁極の極数に対応して均等な中心角に配置される
基本磁極と、 前記均等な中心角から脈動トルクの１／２周期に相当す
る一定中心角度だけ回転方向にずれた位置に配置され、
基本磁極と同数であり基本磁極と交互に配置されたずれ
磁極と、 を備えることを特徴とする同期電動機のロータ。 - 【請求項３】 高透磁率材料で構成され円周方向に磁気
抵抗分布を持ったロータ素片を積層し、低磁気抵抗部分
にロータ磁極を形成して回転磁界内で回転軸回りに回転
するリラクタンス同期電動機のロータにおいて、 所定の幅を有する基本磁極と、前記所定の幅より脈動ト
ルクの１／２周期に相当する一定中心角度分幅が増加し
た磁極を有することを特徴とする同期電動機のロータ。 - 【請求項４】 請求項１、２または３のいずれか１つに
記載のリラクタンス同期電動機のロータにおいて、 回転軸回りにスキューされたロータブロックと組み合わ
されることを特徴とする同期電動機のロータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05744495A JP3428769B2 (ja) | 1995-03-16 | 1995-03-16 | 同期電動機のロータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05744495A JP3428769B2 (ja) | 1995-03-16 | 1995-03-16 | 同期電動機のロータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08256455A JPH08256455A (ja) | 1996-10-01 |
| JP3428769B2 true JP3428769B2 (ja) | 2003-07-22 |
Family
ID=13055839
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05744495A Expired - Lifetime JP3428769B2 (ja) | 1995-03-16 | 1995-03-16 | 同期電動機のロータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3428769B2 (ja) |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW538578B (en) | 2000-09-13 | 2003-06-21 | Sanyo Electric Co | Synchronous motor with built-in type permanent magnet |
| JP3708855B2 (ja) * | 2000-09-13 | 2005-10-19 | 山洋電気株式会社 | 永久磁石内蔵型同期モータ |
| JP2002315285A (ja) * | 2001-04-11 | 2002-10-25 | Sawafuji Electric Co Ltd | ブラシレスオルタネータ |
| US7088029B2 (en) * | 2001-12-25 | 2006-08-08 | Keiji Hiramatsu | Generator |
| JP4404086B2 (ja) * | 2006-11-22 | 2010-01-27 | ダイキン工業株式会社 | 回転子及び回転機 |
| JP5157182B2 (ja) * | 2007-01-30 | 2013-03-06 | 日産自動車株式会社 | リラクタンスモータ用ロータ及びそれを備えるリラクタンスモータ |
| JP2008289335A (ja) * | 2007-05-21 | 2008-11-27 | Honda Motor Co Ltd | 電動モータ |
| WO2009026690A2 (en) * | 2007-08-24 | 2009-03-05 | Sunco Investments Ltd. | Multistage variable reluctance motor/generator |
| JP2010263725A (ja) * | 2009-05-08 | 2010-11-18 | Minebea Co Ltd | モータ |
| JP5532692B2 (ja) * | 2009-06-15 | 2014-06-25 | ダイキン工業株式会社 | 回転子及び回転機 |
| US8575810B2 (en) | 2011-07-29 | 2013-11-05 | Panasonic Corporation | Motor |
| JP5095039B1 (ja) * | 2011-07-29 | 2012-12-12 | パナソニック株式会社 | 電動機 |
| KR20230116962A (ko) | 2013-11-13 | 2023-08-04 | 브룩스 오토메이션 인코퍼레이티드 | 브러쉬리스 전기 기계 제어 방법 및 장치 |
| JP2016537948A (ja) | 2013-11-13 | 2016-12-01 | ブルックス オートメーション インコーポレイテッド | 密封スイッチトリラクタンスモータ |
| TWI695447B (zh) | 2013-11-13 | 2020-06-01 | 布魯克斯自動機械公司 | 運送設備 |
| KR102224756B1 (ko) | 2013-11-13 | 2021-03-08 | 브룩스 오토메이션 인코퍼레이티드 | 씰링된 로봇 드라이브 |
-
1995
- 1995-03-16 JP JP05744495A patent/JP3428769B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08256455A (ja) | 1996-10-01 |
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