(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子軸に垂直な平面方向に同心状に配置され、３相を形成して夫々対を成すステータポールとその一方のヨークに巻装されたコイルとを備える３ｎ対（ｎは正の整数）のクローポール群で形成される固定子と、前記ステータポールと小空隙を介して回転自在に対向する永久磁石を備える回転子とより成り、各１相分のｎ対のクローポール群は夫々のコイルにより各ポールが交互に異極性を示す様に励磁され第１相分のｎ対のクローポール群と回転子の磁極中心を一致させた時、第２相分、及び第３相分の各ｎ対のクローポール群の磁極中心と回転子の磁極中心との成す角の絶対値が電気角で６０度、（機械角で６０／Ｚ度）に配置されるインナーロータ型の３相クローポール式永久磁石式回転電機において、前記回転子の永久磁石を極数２Ｚの異方性配向を備える極異方性永久磁石とした事を特徴とする３相クローポール式永久磁石型回転電機。
【請求項２】
回転子の極異方性永久磁石の極対数Ｚが
Ｚ＝ｎ（３ｍ±１）  （但しｍは正の整数とする）
である事を特徴とする請求項１に記載の３相クローポール式永久磁石型回転電機
【請求項３】
回転子軸に垂直な平面方向に同心状に配置され、３相を形成して夫々対を成すステータポールとその一方のヨークに巻装されたコイルとを備える３ｎ対（ｎは正の整数）のクローポール群で形成される固定子と、前記ステータポールと小空隙を介して回転自在に対向する永久磁石を備える回転子とより成り、各１相分のｎ対のクローポール群は夫々のコイルにより各ポールが交互に異極性を示す様に励磁され第１相分のｎ対のクローポール群の磁極中心と回転子の磁極中心を一致させた時、第２相分、及び第３相分の各ｎ対のクローポール群の磁極中心と回転子の磁極中心との成す角の絶対値が電気角で６０度（機械角で６０／Ｚ度）に配置されるアウターロータ型の３相クローポール式永久磁石式回転電機において、前記回転子の永久磁石を極数２Ｚの異方性配向を備える極異方性永久磁石とした事を特徴とする３相クローポール式永久磁石型回転電機。
【請求項４】
回転子の極異方性永久磁石の極対数Ｚが
Ｚ＝ｎ（３ｍ±１）  （但しｍは正の整数とする）
である事を特徴とする請求項３に記載の３相クローポール式永久磁石型回転電機
【請求項５】
回転子軸に垂直な平面方向に同心状に配置され、３相を形成して夫々対を成すステータポールとその一方のヨークに巻装されたコイルとを備える３ｎ対（ｎは正の整数）のクローポール群で形成される固定子と、前記ステータポールと小空隙を介して回転自在に対向する永久磁石を備える回転子とより成り、各１相分のｎ対のクローポール群は夫々のコイルにより各ポールが交互に異極性を示す様に励磁され第１相分のｎ対のクローポール群の磁極中心と回転子の磁極中心を一致させた時、第２相分及び第３相分の各ｎ対のクローポール群の磁極中心と回転子の磁極中心との成す角の絶対値が電気角で６０度、（機械角で６０／Ｚ度）に配置されるアキシャルギャップ型の３相クローポール式永久磁石式回転電機において、前記回転子の永久磁石を極数２Ｚの異方性配向を備える極異方性永久磁石とし、かつ該永久磁石のステーターポールと対向しない面にバックヨークを設けない構造とした事を特徴とする３相クローポール式永久磁石型回転電機。
【請求項６】
回転子の極異方性永久磁石の極対数Ｚが
Ｚ＝ｎ（３ｍ±１）  （但しｍは正の整数とする）
である事を特徴とする請求項５に記載の３相クローポール式永久磁石型回転電機
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、レーザービームプリンターのドラム駆動等特に低振動・高出力を求められる用途に適した回転電機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図９から図１１により従来技術の内容・構成を説明する。
図９は従来技術に成る３相巻線を備えたインナーロータ型のクローポール式固定子の斜視図で、３相を構成するａ相，ｂ相，ｃ相夫々の一方の磁極１のクローポール１ａ，１ｂ，１ｃは該磁極１と対を成す他方の磁極４のクローポール４ａ，４ｂ，４ｃと共に磁性体薄板をプレス・曲げ加工されて形成されたもので、磁極１及び４双方で形成されるヨーク２ａ，２ｂ，２ｃには夫々の相のコイル３ａ，３ｂ，３ｃが巻装されている。
【０００３】
前記クローポール１ａと４ａ，１ｂと４ｂ，１ｃと４ｃは夫々各相コイル３ａ，３ｂ，３ｃにより互いに異極性に磁化され、交互に配置されている。各相コイルは図示の夫々１個に限らず２個以上一般的にｎ個（ｎは正の整数）でもよく、この場合は互いに隣接する相を１２０／ｎ度の配置とする。
【０００４】
前記磁極４の隣接するクローポール４ａ，４ｂ，４ｃは互いに細い連結部１０で繋がれており該連結部１０は磁気的に飽和するので洩れ磁束が減少するようになっている。
【０００５】
又磁極１のクローポール１ａ，１ｂ，１ｃと磁極４のクローポール４ａ，４ｂ，４ｃはいずれも連結部１０を持たず一体的に形成されずに結合保持されてもよいが、一体形成が部品点数が少なく結合手段も不要となる等コスト的に有利であ
る。
【０００６】
一方回転子Ｒ４は図１０に示す様に、円筒状永久磁石８で構成され、磁力を増す為ラジアル異方性で其の内径部にバックヨーク９を設けるのが一般的で、外周面にＮ，Ｓ交互に着磁され、その着磁ピッチは前記クローポール１ａと４ａ，１ｂと４ｂ，１ｃと４ｃのピッチ角とほぼ等しくしてある。そして前記永久磁石８はバックヨーク９と共に回転子軸７に固着され、図９に示す固定子の内周面に空隙を介して対向し回転自在に軸支される。
【０００７】
前記の構成において、前記固定子の各相コイル３ａ，３ｂ，３ｃに例えば電気角１２０度の位相差の３相正弦波電流を流す事で回転子Ｒ４は回転トルクを発生しアクチュエーターとして動作する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前記の如き従来の構成は、トルクの増加手段として磁極４におけるクローポール４ａ，４ｂ，４ｃ間の連結部１０、更に磁極１における隣接したクローポール１ａ，１ｂ，１ｃの連結部をも切り放す事で各相間の磁束の漏洩を無くす必要が生じたり、回転子永久磁石８の内径部にバックヨーク９を設けている為に、該例の原理図として示す図１１で回転子永久磁石８のＮ極からクローポール１ａに入った磁束はその過半がコイル３ａを通って他方のクローポール４ａに帰るが、クローポール１ａから磁気ヨークの連結部の磁気抵抗Ｒａｂを通って別のクローポール４ｂや１ｂを経て更に永久磁石８とバックヨーク９を通って点線で示すように帰る漏洩分が発生し出力トルクを減殺する事が回避できない問題を抱えていた。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に成る３相クローポール式永久磁石型回転電機は、回転子の永久磁石を極対数ＺがＺ＝ｎ（３ｍ±１）（但しｎは固定子クローポール群の対数，ｍは正の整数）の異方性配向を備える極異方性永久磁石とし、かつ該永久磁石の内径部にバックヨークを設けない構造とする。
【００１０】
【作  用】
前記の如き構成においては、図１を参照して図８に見る様に磁極１におけるクローポール１ａ，１ｂ，１ｃと磁極４におけるクローポール４ａ，４ｂ，４ｃとが互いに磁気的に連結され夫々の磁気抵抗Ｒａｂ，Ｒｂｃ，Ｒｃａが存在しても、回転子永久磁石が極異方性永久磁石でかつ該永久磁石の内径部にバックヨークを設けてないので内部磁路が存在しない為、磁気抵抗Ｒａｂ，Ｒｂｃ，Ｒｃａを通る磁束が消滅し点線で示すようにほぼ全ての磁束が有効磁束として夫々のコイル３ａ，３ｂ，３ｃと鎖交し出力トルク発生に寄与する。
【００１１】
【実施例】
以下図面によって本発明の実施例を説明する。図１は前記の従来技術の例の図９と同じ構成の、本発明に成るインナロータ型のクローポール式永久磁石型回転電機の固定子、図２は該固定子に対応する極異方性永久磁石５の内径部に非磁性体の中子６を介して回転子軸７を結合した回転子Ｒ１の斜視図である。
【００１２】
図１に示した固定子の内周面に空隙を介し対向して図２に示す極異方性永久磁石より成る回転子Ｒ１を回転自在に軸支すると、図８に示すように磁極１におけるクローポール１ａ，１ｂ，１ｃと磁極４におけるクローポール４ａ，４ｂ，４ｃとが互いに磁気的に連結され部分の磁気抵抗Ｒａｂ，Ｒｂｃ，Ｒｃａが存在しても、永久磁石５の内径部にバックヨークを設けてないので内部磁路が存在しない為磁気抵抗Ｒａｂ，Ｒｂｃ，Ｒｃａを通る磁束が消滅し、点線で示すようにほぼ全ての磁束が有効磁束として夫々のコイル３ａ，３ｂ，３ｃと鎖交し出力トルクの発生に寄与する。
この時、図８において磁極１ａ，４ａ，及び永久磁石５の夫々の磁極の中心が一致しており、磁極１ｂ，４ｂと永久磁石５の磁極の中心との成す角、及び磁極１ｃ，４ｃと永久磁石５の磁極の中心との成す角は電気角で６０度となっている。  永久磁石５の極対数Ｚは４であるので図８で電気角６０度は機械角では６０／４度、即ち１５度となる。又、各相磁極のピッチ（例えば磁極１ａと４ａのピッチ）は３６０／（Ｚ−２）以下又は３６０／（Ｚ＋２）以上に選ぶ事ができる。
（但しＺ＞２の場合とする）
【００１３】
本発明の技術思想は、インナーロータ型又はアウターロータ型及びアキシャルギャップ型いずれの構成にも適用可能であり、図３及び図４にアウターロータ型の実施例を、図５から図７がアキシャルギャップ型の実施例を示すものである。
又、コイル３ａ，３ｂ，３ｃの方向はそのコイルの磁気方向が図１，図３，図５，図６では回転軸方向と平行であるが、図示例は省略するが直角（例えば図１で磁極４にコイルを巻く）であっても良い。
【００１４】
図３のアウターロータ型の固定子Ｓ２において、ａ相のポール２１ａ（側面陰部），２４ａを励磁するコイル２３ａはヨーク２２ａに、ｂ相のポール２１ｂ、２４ｂを励磁するコイル２３ｂはヨーク２２ｂに、ｃ相のポール２１ｃ、２４ｃを励磁するコイル２３ｃはヨーク２２ｃに夫々巻装される。
【００１５】
図４の回転子Ｒ２は内周面極異方性永久磁石２５が保持底面部２５ー１により回転子軸２６と一体保持され該回転子軸２６が軸受（図示せず）で回転自在に軸支され、図３に示した固定子Ｓ２の外周面と空隙を介して対向配設され、上述固定子Ｓ１への通電により高トルクを発生し動作する事は前述の図１，図２に示したインナーロータ型と同様である。
【００１６】
図５はアキシャルギャップ型のクローポール型固定子Ｓ３で、例えばａ相のポール２７Ａ，３０Ａを励磁するコイル２９Ａはヨーク２８Ａに、ｂ相のポール２７ｂ，３０ｂを励磁するコイル２９Ｂはヨーク２８Ｂに、ｃ相のポール２７ｃ，３０ｃを励磁するコイル２９Ｃはヨーク２８Ｃに夫々巻装されている。
【００１７】
又、図６は同じくアキシャルギャップ型の固定子Ｓ４で、各相の磁路形成部３１に夫々複数のスリット３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃを設ける事によりポールを形成するもので、隣接するスリットを「ハ」字状に形成する事により該スリットの互いに近接する側の部分の磁気抵抗を大きくして連結部の磁気飽和を生じさせ、上述クローポールの構成と同じ機能を果たす様にするものである。
【００１８】
図７は図５，図６に示すアキシャルギャップ型固定子に共通に対応する回転子Ｒ３の斜視図で、前述ラジアルギャップ型と同様に表面に所定数の磁極を形成する極異方性永久磁石で構成されている。
【００１９】
前記の図１，図２に示したインナーロータ型又は図３，図４に示したアウターロータ型及び図５，図６，図７に示したアキシャルギャップ型いずれの構成においても、ａ，ｂ，ｃ各相が夫々１２０／ｎ度（機械角）の均等配置の場合には本発明は回転子の磁対数Ｚを数１に示す式で限定する事により成立する。
【数１】
0003591660.tif 000002
但し数１においてＺは永久磁石の極対数とし、ｎとｍは正の整数とする。
本発明の回転電機は、３相永久磁石式ステッピングモータとして動作させると、上述（１）式の左辺はステップ角を表し、同右辺の第１項は隣接相間の角度で右辺もステップ角を表す事になり、これを整理すると
Ｚ＝ｎ（３ｍ±１）……………………（２）
となる。
【発明の効果】
本発明に成る３相クローポール式永久磁石型回転電機は上述の如き構成であるので、下記の如き効果をもたらす。
（１）各相のポールが一体的に連結した構造となっていても、回転子永久磁石にバックヨークを設けていないので磁束の損失が無く高トルクを実現し易い。
（２）構造がシンプルで部品点数が少ない構成であり、コスト面で有利である。
（３）３相式である事は、回転の滑らかさで２相式よりも優れている。
（４）３相式である為、スター結線デルタ結線が可能でステッピングモータとしての駆動回路が簡素に構成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に成る３相クローポール式永久磁石型回転電機の例でインナーロータ型の固定子を示す斜視図である。
【図２】図１に示す固定子に対応する本発明に成るインナーロータ型回転子の例の斜視図である。
【図３】本発明に成る３相クローポール式永久磁石型回転電機の例でアウターロータ型の固定子を示す斜視図である。
【図４】図３に示す固定子に対応する本発明に成るアウターロータ型回転子の例の斜視図である。
【図５】本発明に成る３相クローポール式永久磁石型回転電機の例でアキシャルギャップ型の固定子を示す斜視図である。
【図６】本発明に成る３相クローポール式永久磁石型回転電機のアキシャルギャップ型の別の例の固定子を示す斜視図である。
【図７】図５及び図６に示す固定子に対応する本発明に成るアキシャルギャップ型回転子の例の斜視図である。
【図８】本発明に成る３相クローポール式永久磁石型回転電機の原理図である。
【図９】従来技術に成る３相クローポール式永久磁石型回転電機の例でインナーロータ型の固定子を示す斜視図である。
【図１０】図９に示す固定子に対応する従来技術に成るインナーロータ型回転子の例の斜視図である。
【図１１】従来技術に成る３相クローポール式永久磁石型回転電機の原理図である。
【符号の説明】
１                      一方の磁極：磁極１
１ａ，１ｂ，１ｃ        磁極１のクローポール
２ａ，２ｂ，２ｃ        磁極１と磁極２で形成されるヨーク
３ａ，３ｂ，３ｃ        夫々のヨークに巻装されるコイル
４                      他方の磁極：磁極４
５                      極異方性永久磁石
６                                        中子
７                      回転子軸
８                      ラジアル異方性永久磁石
４ａ，４ｂ，４ｃ        磁極４のクローポール
２１                    一方の磁極：磁極１
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ  磁極１のクローポール
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ  磁極１と磁極４で形成されるヨーク
２３ａ，２３ｂ，２３ｃ  夫々のヨークに巻装されるコイル
２４                    他方の磁極：磁極４
２４ａ，２４ｂ，２４ｃ  磁極４のクローポール
２５                    内周面極異方性永久磁石
２５ー１                保持底面部
２６                    回転子軸
２７                    一方の磁極：磁極１
２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃ  磁極１のクローポール
２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ  ヨーク
２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃ  夫々のヨークに巻装されるコイル
３０                    他方の磁極：磁極４
３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ  磁極４のクローポール
３１                    磁路形成部
３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ  スリット
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４  固定子
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４  回転子
Ｒａｂ，Ｒｂｃ，Ｒｃａ  磁気回路の連結部の磁気抵抗
１０                    磁極４の連結部
【図１】
0003591660.tif 000003
【図２】
0003591660.tif 000004
【図３】
0003591660.tif 000005
【図４】
0003591660.tif 000006
【図５】
0003591660.tif 000007
【図６】
0003591660.tif 000008
【図７】
0003591660.tif 000009
【図８】
0003591660.tif 000010
【図９】
0003591660.tif 000011
【図１０】
0003591660.tif 000012
【図１１】
0003591660.tif 000013