JPH07118895B2 - 回転電機 - Google Patents
回転電機Info
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Description
電機に関する。更に詳述すると、本発明はコギングトル
クの低減を図った回転電機に関する。
鉄心によるレラクタンス変化と永久磁石の磁界分布の相
関によって発生するコギングトルクが問題となる。この
コギングトルイクは回転の円滑を損う原因となることか
ら小さく抑えることが望まれる。
ットの着磁条件を着磁器の電圧や容量等を制御すること
によって変化させ、コギングが小さく抑えられる最良点
を決めるようにしている。例えば、着磁条件を変化させ
てマグネット表面の磁化分布が正弦波状を示すように未
飽和着磁を行っている。この場合、コア突極部の中心角
に関係なくコギングの最良点を簡単に決めることができ
る。
個々のマグネットの磁化分布が微妙に異なってしまい、
モータ毎にコギングの大きさがばらついて安定した特性
が得られない問題を伴なう。また、マグネットが未飽和
着磁のため利用する磁束数が少なく出力トルクが低くな
る問題がある。換言すれば、コギングトルクを少なくす
るために、磁束の変化を正弦波様となるように未飽和着
磁するために、大きな出力トルクを得るだけの磁束数が
得られないという欠点がある。加えて、未飽和着磁のマ
グネットは電機子反作用磁界で減磁されるため、磁束数
が減少して出力トルクが減少する問題がある。
ことを目的とする。更に、本発明はマグネットの中心角
とは無関係にコギングトルクを小さくできる回転電機を
提供することを目的とする。
の整数)極の磁極数を有するマグネットと、3k(kは1
以上の整数)極の突極数を有する電機子コアとを備え、
いずれか一方を他方に対して回転するように構成した回
転電機であって、上記マグネットに対向する上記電機子
コアの各々の突極の中心角を電気角で159°±10°又は2
01°±10°、好ましくは約159°又は約201°とし、上記
マグネットと上記電機子コアに巻かれた電機子コイルの
端子開放時の上記電機子コアとの静止位置を2種類出現
させるようにしている。
で159°±10°又は201°±10°に設定することによっ
て、マグネットと電機子コアとの上述の2種類の静止位
置(I),(II)が双方とも現れ易くなり、静止回数が
従来の6回/360°よりも多い7回/360°以上となる。そ
して、約159°又は約201°において、静止位置(I)と
(II)の両方がマグネットの中心角の大きさとは無関係
に完全に成立し、第6図(A)と第6図(B)に示す位
相が異なる2種のコギングの静止位置が交互に表れ、振
幅が最も小さく波長も短かいコギング即ち最小コギング
トルクに変化する。
に説明する。
のモータは4磁極3突極構成のアウターロータ形モータ
であって、モータケース・ヨーク1の内周面に2個の円
弧状マグネット2がほぼ等間隔をあけて均等配置又はほ
ぼ均等配置されている。各マグネット2は厚さ方向に着
磁され1個のマグネットが1磁極を構成している。第2
図あるいは第3図に表される各マグネット2の中心角θ
Mは任意の角度例えば電気角で約108°に設定されてい
る。また、ヨーク1にはその中心軸線に沿って突極4を
有するステータコア3が軸支され、各突極4がマグネッ
ト2の内周面と対向するように配置されている。ヨーク
1及びマグネット2はステータコア3を中心に回転可能
に設けられている。コア3の突極4は3個であり各突極
4毎にコイル5が巻回されている。各突極4の中心角θ
aは電気角で159°±10°又は201°±10°、好ましくは
約159°又は約201°に設定されている。尚、本実施例の
場合、磁極対は2なので、電気角と機械角は一致せず、
中心角θaは機械角で1/2の約79.5°又は約100.5°とな
る。
突極4の円周上の両端・2点が中心Oを挟む角を意味
し、1突極当りの角度を意味する。各々の突極4の中心
角θaを電気角で約159°又は約201°に設定する場合、
マグネット2の中心角θMに関係なく最良のコギング特
性が得られる。しかし、コギングトルクを一般に実用的
な小さなものと考えられているレベル(第4図に鎖線で
示される範囲)よりも小さな領域内に単に抑える場合に
は、θaは厳密に約159°又は約201°に設定する必要は
なく、突極4の中心角θMによっても若干異なるが、θ
Mの大きさに比例して最大電気角で159°±10°又は201
°±10°の範囲に設定すれば支障がない。また、マグネ
ット2の1磁極当りの中心角θMは電気角で90〜180
°、好ましくは108°前後に取る。実用レベルのコギン
グトルク特性を得るには、マグネット2の中心角θMを
180°にする場合、精度的にいい条件でなければ製作で
きないが、90°〜120°の範囲に納める場合には精度的
にいい条件でなくともコギングトルクを実用レベルに納
めることができる。即ち、θaを電気角で159°±10°
又は201°±10°の範囲は十分製作誤差に収まる値であ
ると考えられる。
ータ型モータあるいはステータマグネット型の場合のマ
グネットと電機子コアの構造の一例を示す。マグネット
2は円筒形状のヨーク1の内周面に等間隔をあけて固着
され、電機子コアは軸部の周面に外側に突出する円弧状
の3つの突極を一体成形して成る。この場合の中心角θ
M,θaは図示の通りである。
ータ型モータの場合のマグネットと電機子コアの構造の
一例を示す。マグネット2はスピンドル形状のヨーク1
の周面に等間隔をあけて固着されている。また、電機子
コア3は円筒状コアの内側に突出する円弧状の3つの突
極4を有し各々の電機子コイルが巻回される。この場合
の中心角θM,θaは図示の通りである。
ングトルクが低減される。
関係を、θMをパラメータとして示している。この実験
からも明らかなように、通常、4n極の磁極を有するマグ
ネットと3k極の突極を有する電機子コアとから成る4−
3構成の回転電機においては、第6図(A)に示す静止
位置(I)若しくは第6図(B)に示す静止位置(II)
のいずれかを取る。ここで、2種類の静止位置とは、一
般的に電機子コイル無励磁の状態でマグネットロータを
回転させた時に、電機子コアとマグネットロータが磁気
的吸引力で安定して第6図の(A)あるいは(B)に示
す状態で停止する位置を言う。また、コギングトルクと
は停止した位置から脱出に要するトルクを言う。そし
て、一般的に、コギングトルク発生数は電気角で6回/3
60°であることが実験的に確認されている。この状態を
第4図の静止位置(I)の,又は静止位置(II)の
,で代表的に表しかつそのときのコギングトルク特
性を第5図のコギングトルク(A)(B)又は(F)
(G)で代表的に表す。更に詳述すると、(I),(I
I)の静止位置は、第4に,で示す領域のように、
電機子コア3の各々の突極4の中心角θaが159°又は2
01°よりも大きく離れている場合に現れる。そのとき
の、の領域における静止位置(I)のコギングトルク
特性[第5図(A)]との領域における静止位置(I
I)のコギング特性[第5図(G)]とは、位相が異な
るだけで共に6回/360°の静止回数を有する。この時の
コギングトルクは比較的大きな値となる。そして、θa
=159°又は201°に近づくに従い、ある角度においてそ
の静止位置の転換が起こる。その過渡領域となる第4図
中及びで示す領域におけるコギングトルクは第5図
(B)及び第5図(F)で示されるように、振幅が小さ
くなる。そこで、更に第4図の及びで示す領域のよ
うにθaを159°又は201°に近づけると、対応するコギ
ングトルク特性は第5図(C)及び第5図(E)に示す
ように、静止位置(I)のコギングトルク特性に静止位
置(II)の特性が若干出現し始め、あるいは静止位置
(II)のコギングトルク特性に静止位置(I)の特性が
若干出現し始め、振幅及び波長の圧縮が起る。即ち静止
位置の転換の過渡現象が生じている。そして、第4図の
で示す領域のようにθaを約159°又は201°とする
と、静止位置(I)と(II)とが双方とも完全に成立
し、位相が異なる2種のコギングトルクの静止位置が交
互に表れ、振幅が小さく波長も短かい第5図(D)のよ
うなコギングトルク特性に変化する。即ち、コギングト
ルクが最小となる。したがって、1磁極当りの中心角θ
aが電気角で約159°又は201°に設定するとき、コギン
グはマグネット2の1磁極当りの中心角θMの大きさに
関係なく最良となる。このとき、静止位置が6回/360°
から12回/360°と2倍になる。目視確認ではコギングが
減少しているため7〜12回/360°の静止位置が確認でき
た。因みに、このときのコギングトルクは、従来の着磁
制御によるコギングトルク低減方法の場合(5〜3gcm)
に比べて半分以下(1.5〜1.0gcm)に低減することがで
きた。尚、この電機子コア3の各突極4の中心角θaは
厳密な意味で159°又は201°(電気角)に限定されるも
のではなく、実用レベルにおいて若干の誤差を許容し得
る。例えばθM=90°〜180°の場合を例にとって説明
すると、θaが少なくとも電気角で159°±10°又は201
°±10°の当りから第4図に鎖線で示される実用レベル
(図中,で示す)に収まる。
がこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱し
ない範囲において種々変形実施可能である。例えば、本
実施例ではマグネットは磁極毎に1つのブロックを形成
するようにしているが、全体を1つのブロックとするリ
ング状のマグネット材に所定電気角の磁極を所定数形成
するように着磁によって形成しても良い。
タ型に限定されず、面対向(アキュシャル)型回転電機
にも適用することができる。また、本実施例では4極、
3突極の3相モータについて説明したが、これに限定さ
れるものではなく、 磁極数:2P 突極数:ka 8 6 12 9 16 12 20 15 24 18 28 21 32 24 等のいわゆる多極回転電機にも応用可能である。
機としても利用可能である。この場合、コギングトルク
が低減するため振動による騒音発生が抑制され、静かな
発電機を提供できる。
電機子コアの各々の突極の中心角を電気角で159°±10
°又は201°±10°、好ましくは約159°又は約201°に
設定しているので、第6図(A)に示す静止位置(I)
と第6図(B)に示す静止位置(II)との2種類の静止
位置が第4図(D)に示すように交互に成立し、従来の
回転電機の2倍即ち静止位置(I+II)の状態となって
脈流のコギングが最も小さく抑えられる。しかも、本発
明は、電機子コアの各々の突極の中心角を一定の値に設
定するだけでコギングトルクを減少させているので、各
磁極を飽和着磁できる。したがって、本発明の回転電機
は、磁束の減少がなく、電機子反作用磁界による減磁を
受け難く、モータとして使用する場合、出力トルクが従
来よりも大きくできる。
に適用した実施例を示す概略構成図、第2図(A)及び
(B)は本発明の回転電機を構成するアウターロータ型
ないしステータマグネット型のマグネットと電機子コア
の一例を示す正面図、第3図(A),(B)は本発明の
回転電機のインナーロータ型のマグネット及び電機子コ
アの一実施例を示す正面図、第4図は本発明の回転電機
の電機子コアの中心角とコギングとの関係をマグネット
中心角をパラメータとして示すグラフである。第5図
(A)〜(G)は第4図の〜の状態におけるコギン
グトルク特性図、第6図は4〜3構成の回転電機の電機
子コイルの端子開放時における静止位置を示す正面図
で、(A)は静止位置(I)、(B)は静止位置(II)
を示す。 2…マグネット、3…電機子コア、4…突極、θa…電
機子コアの各々の突極の中心角。
Claims (2)
- 【請求項1】4n(nは1以上の整数)極の磁極数を有す
るマグネットと、3k(kは1以上の整数)極の突極数を
有する電機子コアとを備え、いずれか一方を他方に対し
て回転するように構成した回転電機であって、上記マグ
ネットに対向する上記電機子コアの各々の突極の中心角
を電気角で159°±10°又は201°±10°とし、上記マグ
ネットと上記電機子コアに巻かれた電機子コイルの端子
開放時の上記電機子コアとの静止位置を2種類出現させ
ることを特徴とする回転電機。 - 【請求項2】請求項1記載の上記電機子コアの各々の突
極の中心角を電気角で約159°又は約201°としたことを
特徴とする回転電機。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23458989A JPH07118895B2 (ja) | 1989-09-12 | 1989-09-12 | 回転電機 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23458989A JPH07118895B2 (ja) | 1989-09-12 | 1989-09-12 | 回転電機 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0398449A JPH0398449A (ja) | 1991-04-24 |
JPH07118895B2 true JPH07118895B2 (ja) | 1995-12-18 |
Family
ID=16973393
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23458989A Expired - Lifetime JPH07118895B2 (ja) | 1989-09-12 | 1989-09-12 | 回転電機 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07118895B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2699156B2 (ja) * | 1994-12-27 | 1998-01-19 | 原町精器株式会社 | 小型直流モータ |
JP3160157U (ja) | 2010-01-15 | 2010-06-17 | 株式会社タカラトミー | コマ玩具発射装置 |
JP3164823U (ja) | 2010-10-06 | 2010-12-16 | 株式会社タカラトミー | コマ玩具発射装置 |
JP6240350B1 (ja) | 2017-02-01 | 2017-11-29 | 株式会社タカラトミー | コマ発射装置 |
-
1989
- 1989-09-12 JP JP23458989A patent/JPH07118895B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0398449A (ja) | 1991-04-24 |
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