CN1792021A - 直流电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有用于产生回转扭矩的电枢线圈的直流电机。其目的是达到小型，减薄厚度，同时提高电机的效率，增加产生的扭矩。它是具有磁铁(23A～23D)和电枢线圈(31A～31C，32A～32C)，以磁铁部作为作转子(12)的直流电机(11)。电枢线圈部分的定子(13)是以作成中空的内部线圈体(31A～31C)按给定数目并联配置在作为假想圆盘的磁铁轭铁(22)和磁铁(23A～23D)的周这侧面上的内部线圈群；和覆盖该内部线圈群，以给定数目并联配置中空的外部线圈体(32A～32C)的外部线圈群，使内部线圈群的周边侧面和外部线圈群的周边侧面为同一外周边构成的。

Description

直流电机
技术领域
本发明涉及用于产生回转扭矩的具有电枢线圈的直流电机。
背景技术
近年，已知有各种根据其用途的，从在钟表等中使用的极小型的至在电动汽车或电气汽车等动力系统中使用的中型、大型的直流电机。这种直流电机。不论用途如何，回转或提高扭矩发生的效率都是基本的问题。另外，每当使用直流电机时，要求提高响应速度。
直流电机分成带电刷的电机，不带电刷的电机，带铁芯的电机和不带铁芯的电机等。在带铁芯的电机中，又分成带槽和不带槽的。这种直流电机具有构成磁场构成体的磁铁和构成电枢构成体的电枢线圈作为基本结构。根据用途等，一个作为转子，另一个作为定子驱动。在这种情况下，作为电枢线圈的结构，已知以下的专利文献。
[专利文献1]：再表001062401号公报。
[专利文献2]：特开昭60-241761号公报。
上述专利文献1说明了使电枢线圈的外周与园环状的磁铁的外周重合，配置三个与该园环状磁铁的直径方向平行地并排卷绕轮环面的中空的该电枢线圈的内转子形的无电刷电机。这种无电刷电机可实现小型和薄型提高扭矩发生效率和节能。
另外，上述专利文献2说明了一种使电枢线圈的外周与园环状层叠轭铁的外周重合，将轮环面卷绕成120°的“ㄑ”字形的无槽电机。这种无槽电机有利于在大致全部的线圈卷线的一部分产生扭矩。
另外，还知道将电枢线圈的外周与园环状磁铁的外周重合，使用在同心园上卷绕轮环面的中空线圈的内转子形的无槽电机。
发明内容
然而，在将电枢线圈作成中空线圈的情况下(无铁芯电机)，当该电枢线圈回转时，因为电枢线圈彼此的粘接部分受限制，因此会由离心力或冲击造成脱落。在磁铁(转子)回转的情况下，因为为了使轴在中心回转，必须设置轴承，电枢线圈的圈数和大小有界限，同时，回转时的响应速度不能提高。
另外，在无铁芯电机中，一般使用二极的磁铁。由于在壳体的磁性回路中，磁返回的路径长，因此容易饱和，必须使磁性材料的厚度加厚，这会阻碍小型化。另外，大部分使用二极磁铁和180°配置的二个电刷，只能每180°进行线圈控制，要提高效率困难。
另一方面，发生的扭矩可以利用电枢线圈的粗细和圈数提高。例如，当电枢线圈的粗细为二倍时，磁铁，轭铁间的间隙为二倍，这样存在扭矩发生效率降低的问题。因此，要求使磁铁和轭铁间的间隙狭窄，来提高电枢线圈的扭矩发生效率。
本发明是考虑上述问题而提出的，其目的是要提供可以达到小型、薄型化、电机效率提高，发生扭矩增大，响应性提高的直流电机。
为了解决上述问题，在权利要求1的发明中，一种直流电机，它具有以发生磁场为主的磁铁和以产生扭矩为主的电枢线圈，可以任何一个作为转子，其特征为，它具有：
上述电枢线圈；
内部线圈群，它是将导体卷绕给定圈数的给定形状的中空的内部线圈体，按给定数目，并联配置在假想的园盘或园盘状的铁芯周边侧面上的；和
外部线圈群，它是将导体卷绕给定圈数的给定形状的中空的外部线圈体，覆盖该内部线圈群，按给定数目并联配置在以上述内部线圈群作为假想的园盘时的周边侧面上的。
在权利要求2～6的发明中将上述内部线圈群的周边侧面和上述外部线圈群的周边侧面作成同一个外周边构成。
上述各个内部线圈体和各个外部线圈体，作成中空的大致台座形状或弓形，分别以120°间隔配置该内部线圈体，相对于各内部线圈体错开60°，以120°间隔配置该外部线圈体构成。
上述内部线圈体和上述外部线圈体相互相对的相彼此串联或并联连接，各自为星形连接。
在以上述电枢线圈部分作为转子的情况下，它还具有与上述各个内部线圈体和各个外部线圈体对应的整流子，具有每90°配置在该各个整流子上的4个电刷。
在上述电枢线圈部分作为转子的情况下，它还具有与用上述各个内部线圈体和各个外部线圈体星形连接的各个线圈体对应的整流子，具有以90°配置在该各个整流子上的二个电刷。
这样，在具有磁铁和电枢线圈，以任何一个作为转子的直流电机中，电枢线圈由将中空的内部线圈体以给定数目并联配置在假想园盘或园盘状的铁芯周边侧面上的内部线圈群，和覆盖该内部线圈群，以给定数目并联配置中空的外部线圈体的外部线圈群形成。即，利用最小限度的空间，可以增加电枢线圈的圈数，可达到小型，减薄尺寸，提高电机效率，增加产生的扭矩。
另外，在将磁铁配置在内部线圈群和外部线圈群的中空部分上作为转子的情况下，通过作成用该内部线圈群和外部线圈群最大限度地包含该磁铁的形状，可得惯性的转子结构，可提高响应速度。
采用本发明，通过在具有磁铁和电枢线圈，以任何一个作为转子的直流电机中，电枢线圈由将中空的内部线圈体以给定数目并联配置在假想园盘或园盘状的铁芯周边侧面上的内部线圈群，和覆盖该内部线圈群，以给定数目并联配置中空的外部线圈体的外部线圈群形成。可达到小型，减薄尺寸，提高电机效率，同时，可增大产生的扭矩，提高响应速度。
另外，因为可通过并联连接或串联连接各个内部线圈体和各个外部线圈体相对的线圈体，选择全体电枢线圈的电阻，因此可与所加电压的变动对应。另一方面，可提高与所加电压相应的形成线圈体的线材粗细选择的自由度。
附图说明
图1(A)为本发明的第一个实施例的直流电机的结构图(1)；
图1(B)为本发明的第一个实施例的直流电机的结构图(2)；
图1(C)为本发明的第一个实施例的直流电机的结构图(3)；
图2为图1(A)～(C)所示的直流电机的一部分的剖面立体图；
图3(A)为图1(A)～(C)所示的直流电机的电枢线圈的说明图(1)；
图3(B)为图1(A)～(C)所示的直流电机的电枢线圈的说明图(2)；
图3(C)为图1(A)～(C)所示的直流电机的电枢线圈的说明图(3)；
图4(A)为图1(A)～(C)所示的直流电机的驱动时间的说明图(1)；
图4(B)为图1(A)～(C)所示的直流电机的驱动时间的说明图(2)；
图4(C)为图1(A)～(C)所示的直流电机的驱动时间的说明图(3)；
图5(A)为本发明的第二个实施例的直流电机的结构图(1)；
图5(B)为本发明的第二个实施例的直流电机的结构图(2)；
图5(C)为本发明的第二个实施例的直流电机的结构图(3)；
图6(A)为本发明的第三个实施例的直流电机的结构图(1)；
图6(B)为本发明的第三个实施例的直流电机的结构图(2)；
图6(C)为本发明的第三个实施例的直流电机的结构图(3)；
图7(A)为图6(A)～(C)所示的直流电机的驱动时间的说明图(1)；
图7(B)为图6(A)～(C)所示的直流电机的驱动时间的说明图(2)；
图8(A)为本发明的第4个实施例的直流电机的结构图(1)；
图8(B)为本发明的第4个实施例的直流电机的结构图(2)；
图8(C)为本发明的第4个实施例的直流电机的结构图(3)；
图9(A)为图8(A)～(C)所示直流电机的驱动时间的说明图(1)；
图9(B)为图8(A)～(C)所示直流电机的驱动时间的说明图(2)；
11.41.71.101：直流电机，
12：转子
13：定子
16：线圈轭铁
22：磁铁轭铁
23A～23D：磁铁
31A～31C：内部线圈体，
32A～32C：外部线圈体
具体实施方式
以下利用附图说明本发明的优选实施例。由于本发明的直流电机对带电刷电机，不带电刷电机，带铁芯电机，不带铁芯电机等都适用，在本实施例中表示不带电刷电机的内转子形和外转子形，带电刷的无铁芯电机。另外，本发明的直流电机不是仅限于上述电机，其概念也包含原理相同的回转作动器等。
在图1(A)～(C)中表示本发明的第一个实施例的直流电机的结构图，同时，图2(A)～(C)表示图1(A)～(C)所示的直流电机的一部分的剖面立体图。图1(A)～(C)和图2表示内转子形的不带电刷的电机，图图1(A)为壳体内部的平面结构图，图1(B)为图1(A)的A-A剖面图，图1(C)为从除去盖的底面看的结构图，在图1(A)～(C)和图2中，配置定子13，使它包含转子12，这样，直流电机11容纳在壳体14中。壳体14为园筒状，其一端开放，在另一端的中心形成园筒状的轴支承部分。
上述转子12的轴21固定在碗状的磁铁轭铁22中，在该磁铁轭铁22的外周上，非接触地固定以发生磁场为主的4个(4极)的磁铁23A～23D。轴21通过轴承(例如滚珠轴承)15A，15B可自由转动地安装在上述壳体14的轴支承部分上。上述磁铁23A～23D，使用钕铁系的磁铁，钐钴系磁铁等各向异性的磁铁，使N极和S极交互地配置，对4个极进行磁化。
上述定子13由用于产生扭矩为主的笼形的电枢线圈构成。该电枢线圈由内部线圈群和外部线圈群构成。该内部线圈群是作为导体的线圈，以给定圈数卷绕成大致为台座形(弓形也可以)的中空的内部线圈体31A～31C并联配置在假想园盘的转子12的园周侧面上构成的。该外部线圈群将作为导体的线圈以所示圈数卷绕成大致为台座形(弓形也可以)的中空的外部线圈体32A～32C，覆盖该内部线圈群，并联配置在将该内部线圈作为假想的园盘的情况下的周边侧面上。(详细情况在图3中说明)。
上述定子13与设在壳体14的侧壁内壁上的线圈轭铁(层叠轭铁)16有微小间隙(接触也可以)，线路基板7设在该定子13的下方(壳体14的开口一侧)。至少，霍尔元件18A～18C放置在该线路基板17的确定的位置上(例如60°间隔)，对应数目的引线19在壳体14的外部延伸出来。即：由外部控制回路，根据上述霍尔元件18A～18C的检测，对内部线圈群和外部线圈群进行通电控制。在壳体14的开放部分上设有盖20，成为大致密闭的状态。另外，在上述线路基板17上与上述霍尔元件18A～18C一起，放置上述控制回路也可以。
图3(A)～3(C)表示图1(A)～1(C)所示的直流电机的电枢线圈的说明图。在图3(A)中，首先，部线圈体31A～31C分别为将线圈按整列卷绕，往复卷绕的多层结构，作为中空的大致台座形状(弓形也可以)。通过使形状成为上述台座形或弓形，可以确保壳体14的轴支承部分和后述的整流子(电刷)的配置位置。外部线圈体32A～32C大小不同，形状相同。
又如图3(A)所示，分别以120°的间隔，将上述三个内部线圈体31A～31C并联地配置在以转子12作为假想园盘的该转子12的园周侧面上，形成图3(B)所示的内部线圈群。另外，分别将外部线圈体32A～32C，与上述内部线圈体31A～31C偏移60°，以120°的间隔，覆盖该内部线圈群，并联地配置在以该内部线圈群作为假想园盘时的园周侧面上，形成图3(C)所示的外部线圈群。在这种情况下，将内部线圈群的园周侧面和上述外部线圈群的园周侧面作成同一个外周。另外，利用图4说明上述内部线圈体31A～31C和外部线圈体32A～32C的连接。
现简单地说明上述直流电机11的装配。首先，将轴21压入磁铁轭铁22中，如上所述，使磁化的磁铁23A～23D与该磁铁轭铁22的外周粘接固定。另一方面，将线圈轭铁16插入壳体14的侧部内壁中，粘接固定，同时，将轴承15A，15B安装在轴支承部分上。
接着，将由磁铁23A～23D(磁铁轭铁22)构成的转子12以微小的间隙包容在内，分别配置内部线圈体31A～31C，与这些接触部分粘接固定。再如上所述，分别配置外部线圈体32A～32C，以覆盖该内部线圈体31A～31C，与分别与这些接触部分和内部线圈体31A～31C接触的部分粘接固定。这样，形成内部包容转子12的定子13的线圈组件。在内部线圈体31A～31C和外部线圈体32A～32C的装配中，使用对应的夹具。
另外，将上述线圈组件插入壳体14内(将轴21压入壳体14的轴支承部分的轴承15A，15B中)，将该壳体14的上面(开口相反一侧)的内壁和上述外部线圈体32A～32C的上部粘接固定。进行焊接等安装至少是放置着霍尔元件18A～18C的线路基板17，利用铆接等将盖20安装在壳体14的开口部分上。
另外，在图4(A)～4(C)中表示图1(A)～1(C)所示的直流电机的驱动时间的说明图。图4(A)，(B)为上述内部线圈体31A～31C和外部线圈体32A～32C的连接图，图4(C)为表示通至各个线圈体的驱动信号的时间图。
在图4(A)中，内部线圈群的各个内部线圈体31A～31C分别为星形连接，同时，外部线圈群的各个外部线圈体32A～32C分别为星形连接，相互相对的相之间(a相～c相和中性点n)中，并联连接。即：将内部线圈体31A和外部线圈体32B(a相)，内部线圈体31B和外部线圈体32C(b相)，内部线圈体31C和外部线圈体32A(c相)和相互的中性点n连接。
另外，在图4(B)中，分别将内部线圈体31A和外部线圈体32B(a相)，内部线圈体31B和外部线圈体32C(b相)，内部线圈体31C和外部线圈体32A(c相)串联连接，使它们成为星形连接(中性点n)。
这样，因为通过并联连接或串联连接各个内部线圈体的31A～31C和各个外部线圈体32A～32C的各个相对的线圈体，可以选择全体电枢线圈的电阻，因此可以与所加的电压的变动对应，另一方面，选择容易形成与所加电压对应的线圈体的线材粗细的余地宽，可以提高线圈体形成的自由度。
因为上述直流电机11的霍尔元件18A～18C以60°的间隔配置，通过使回转的4极磁铁23A～23D发出的磁束的极性每转动90变化，则该霍尔元件18A～18C检测的极性，在该磁铁23A～23D每回转30°时变化。因此，根据该霍尔元件18A～18C的检测可以在上述a-c相中进行通电控制。
即：如图4(c)所示，根据与磁铁23A～23D的回转相应的霍尔元件18A～18C的每30°的回转的检测，通过将驱动用电的供给a相-b相，可驱动内部线圈体31A和外部线圈体32B(I，IV)，内部线圈体31B和外部线圈体32C(II，V)；通过将驱动用电力供给a相-c相，可以驱动内部线圈体31A和外部线圈体32B(I，IV)，内部线圈体31C和外部线圈体32A(III，VI)；通过将驱动用电力法给b相-C相，可以驱动内部线圈体31B和外部线圈体32C(II，V)；内部线圈体31C和外部线圈体32A(III，VI)。
这样，通过利用内部线圈体31A～31C和外部线圈体32A～32C构成电枢线圈，由于可以最小限度的空间增加电枢线圈的圈数，增加发生的磁束，因此，这样可以达到小型和减薄尺寸。特别是，如上所述，在电枢线圈为二层结构时，通过使内部线圈群的周边侧面和外部线圈群的周边侧面为同一个外周，可使轭铁和磁铁的间隙与先前只使用内部线圈群的一层结构的相同，因此可以提高电机效率，增大发生的扭矩。另外，作为转子的磁铁23A～23D，为利用该内部线圈体31A～31C和外部线圈体32A～32C，最大限度地包容在内部线圈体31A～31C和外部线圈体32A～32C的中空部分中的形状，因此作为转好成为惯性小的结构，可以提高响应速度。
其次，在图5(A)～5(C)中，表示本发明的第二个实施例的直流电机的结构图。5(A)～5(C)表示外转子形的无电刷电机，图5(A)为电机内部的平面结构图，图5(B)为图5(A)的B-B截面图，图5(C)为从除去基座的底面看的结构图。在图5(A)～5(C)中，直流电机41配置成转子42包含定子43，通过轴承45A，45B安装在基座44上。基座44的园板状的中心部分上作出园筒状的轴支承部分，上述轴承45A，45B安装在该轴支承部分的内壁上。
在上述转子42的倒置碗形磁铁轭铁51的中心部分设置凸台52，轴53固定在该凸台52上。产生磁束的主要的与上述相同的4极的磁铁54A～54D固定在该磁铁轭铁51的侧部内壁上。该磁铁54A-54D与图1(A)～1(C)所示的磁铁23A-23D相同。
上述定子43的园盘状的层叠铁芯61安装在基座44的轴支承部分的外周上，由上述图3(A)-3(C)所示的中空的内部线圈体62A-62C构成的内部线圈群和中空的外部线圈体63A-63C构成的外部线圈群，覆盖该内部线圈群，安装在该层叠铁芯61的周边侧面上。
即，与图3(A)～3(C)同样，分别将上述三个内部线圈体62A-62C，以120°间隔并联配置在层叠铁芯61的周边侧面上，作为内部线圈群；分别将三个外部线圈体63A-63C覆盖该内部线圈群，从上述内部线圈体31A～31C偏离60°，以120°间隔并联配置在以该内部线圈群作为假想的园盘时的周边侧面上，作为外部线圈群；将内部线圈群的周边侧面和上述外部线圈群的周边侧面成为同一个外周。又如图4(A)或图4(B)所示，内部线圈体62A-62C和外部线圈体63A-63C星形连接，相互相对的相彼此连接。
另外，在基座44上，在定子43的下方设置线路基板46，霍尔元件47A～47C至少以60°间隔放置在该线路基板46上，对应数目的引线48在外部延伸出来。
现简单地说明上述直流电机41的装配。首先，利用铆接等将凸台52固定在磁铁轭铁51上，将轴53压入该凸台52中。如上所述，将磁化的磁铁54A～54D互相非接触地配置在该磁铁轭铁51侧部内壁上，粘接固定。另一方面，分别将内部线圈体62A-62C配置在层叠轭铁61上，与这些零件的接触部分和该层叠轭铁61的接触部分粘接固定。
另外，如上所述，分别将外部线圈体63A-63C配置成覆盖该内部线圈体62A-62C，与这些零件的接触部分和内部线圈体31A～31C的接触部分粘接固定。这样，形成内部包容层叠轭铁61的定子43的线圈组件。
接着，至少放置霍尔元件47A～47C，将与对应数目的引线48连接的线路基板44安装在上述线圈组件上，对对应的分接抽头进行焊接等。另外，将轴承45A，45B安装在基座44上，将上述线圈组件粘接固定在基座44的轴支承部分的外周上。将转子42的轴53压入该轴承45A，45B中。
这样，直流电机41的回转驱动与上述直流电机11相同。即：与上述同样，通过用内部线圈体62A-62C和外部线圈体63A-63C构成电枢线圈。可利用最小限度的空间增加电枢线圈的圈数增加产生的磁束，这样可以达到小型和减薄尺寸；同时可以提高电机效率，增加发生的扭矩和提高响应速度。
其次，在图6(A)～6(C)中表示本发明的第三个实施例的直流电机的结构图。图6(A)～6(C)表示外转子形的带电刷的无铁芯电机。图6(A)为除去电刷台，从底面看的结构图，图6(B)为图6(A)的C-C截面，图6(C)为电刷台的结构图。在图6(A)～6(C)中，配置转子73，使它包含定子72，将直流电机71放置在壳体74中。壳体74为园筒状，其一端开放，在另一端的中心部分形成园筒形状的轴支承部分。
上述定子12的园盘状磁铁轭铁81固定在上述轴支承部分的内壁上；以产生磁束为主的4个磁铁82A～82D固定在该磁铁轭铁81的外周上。
该磁铁82A～82D与上述相同。
上述转子73的轴91贯通园板状的轮毂92的中心固定，6个整流子93A～93F(6个扇形体)固定在该轴91的一个轮毂92上。另外，以上述定子72和轮毂92作为假想的园盘，将由图3(A)～3(C)所示的中空的内部线圈体94A～94C构成的内部线圈壁和由中空的外部线圈体95A～95C构成的外部线圈群，覆盖该内组线圈群，安装在其周边侧面上。
即，与图3(A)～3(C)同样，分别将上述3个内部线圈体94A～94C，以120°间隔并联地配置在以定子72和轮毂92作为假想的园盘时的周边侧面上，作为内部线圈群。分别将三个外部线圈体95A～95C，以偏离上述内部线圈体94A～94C60°的120°间隔，覆盖该内部线圈群，并联地配置在以该内部线圈群作为假想的园盘时的周边侧面上，作为外部线圈群。将内部线圈群的周边侧面上和上述外部线圈群的周边侧面作为同一个外周。又如图4(A)或图4(B)所示，内部线圈体94A～94C和外部线圈体95A～95C星形连接，相互相对的相彼此连接。
在这种情况下，内部线圈群和外部线圈群用给定数目的增强园环96增强固定。另外，由于当电枢线圈回罻时，该增强园环96不脱离，因为本来内部线圈体94A～94C和外部线圈体95A～95C相互用粘接剂等固定。可比上述特许文献1中的线圈体彼此的粘接更牢固地固定，因此，防止由回转造成的脱离比先前增强。
另外，轴91利用轴承(例如套筒形的轴承，上述的滚珠轴承也可以)75可自由转动地安装在上述壳体74的轴支承部分的内壁上。在从该轴91的壳体74延伸的部分上，设置E园环76。
另一方面，起壳体74的盖的作用的电刷台77设在该壳体74的开口上，四个电刷78A～78D，以90°间隔配置在对应的电刷固定部分上固定，使得与上述整流子93A～93F接触，不变宽。上述电刷78B，78C一起在连接状态下与引线79A连接，上述电刷78D，78A一起在连接状态下与引线79B连接。通过将电刷台77嵌合固定在壳体74的开口部分上，可使该壳体74由成为大致密闭状态。
现简单地说明上述直流电机71的装配。首先，将轴承75压入(或粘接)磁铁轭铁81中，如上所述，将磁化的磁铁82A～82D，互相非接触地配置在该磁铁轭铁81的外周上，粘接固定。另一方面，将轮毂77压入轴91上，以微小间隙将上述磁铁82A～82D包容在内部，使内部线圈体94A～94C与轮毂77粘接固定(使用专用的夹具)。另外，如上所述那样分别配置外部线圈体95A～95C与轮毂77粘接固定(使用专用的夹具)。另外，如上所述那样分别配置外部线圈体95A～95C，以覆盖该内部线圈体94A～94C，利用接触部分，分别与该接触部分和内部线圈体94A～94C粘接固定，同时，利用增强园环96粘接固定该内部线圈群和外部线圈群。
另一方面，将整流子93A～93F安装在轴91上，将各个对应的内部线圈体94A～94C和外部线圈体95A～95C的一个分接抽头，利用焊接与该整流子93A～93F的竖片连接，利用焊接等将另一个分接抽头固定在上述增强园环96上。再将磁铁轭铁81插入壳体74的轴支承部分的内壁中，粘接固定。
另一方面，将电刷78A～78D安装在电刷台77上，在对应的电刷上连接，同时，利用焊接等与对应的引线79A，79B连接，使该电刷78A～78D扩大并将该电刷台77安装在壳体74中。将引线79A，79B与电源连接，供给电流，使该电刷台77回转，同时与适当的时间位置重合，利用铆接或粘接剂等安装在壳体74中。
在图7(A)和图7(B)中，表示如图6(A)～6(C)所示的直流电机的驱动时间的说明图。图7(A)为表示整流子和电刷的说明图。图7(B)为表示通向各个线圈体的驱动信号的时间图。
在图7(A)中，上述各个内部线圈体94A～94C和各个外部线圈体95A～95C，如图4(A)或图4(B)所示那样，星形连接，各个相分别与6个扇形体的整流子93A～93下连接。另外，每90°配置的电刷78A～78D与这种整流子93A～93F接触。
如图7(B)所示，通过交互地将正负电压加在上述直流电机71的电刷78A，78C和电刷78B，78D上，可以交互地分别将驱动电力供给整流子93A，93D(内部线圈体94A，外部线圈95B)和整流子93B，93E(内部圈体94B，外部线圈95C)的a相一b的相之间(I，II，III，IV)；整流子93A，93D(内部圈体94A，外部线圈95B)和整流子93C，93F(内部线圈体94C，外部线圈95A)的a相一c相之间(I，IV，IV，VI)；整流子93B，93E(内部线圈体94B，外部线圈95C)和整流子93C，93F(内部线圈体94C，外部线圈95A)的b相-c相之间(II，III，V，VI)，转子73回转。
即：因为磁铁82A-82D在4个极上被磁化，电刷78A-78D每90°配置在6个扇形体的整流子93A-93F上，这样，如上所述，通过交互地将正负电压加上电刷78A，78C和电刷78B，78D上，当转子73转动1转时，各个内部线圈体94A-94C和各个外部线圈体95A～95C分别将电流切换4次。因此，与先前的在二个极磁化的分成二部分的磁铁上使用180°的二个电刷，按一层(本发明为内部线圈群和外部线圈群二层)构成线圈群的无铁芯电机比较，可以缩短磁路，减薄磁性材料厚度，减轻重量，同时可提高线圈控制效率，节能。
这样，在具有6个扇形体的整流子的外转子形带电刷的电机中，通过用内部线圈体94A-94C和外部线圈体95A-95C构成电枢线圈，与上述同样，可以最小限度的空间，增加电枢线圈的圈数，增加发生的磁束，因此，可以达到小型，减薄尺寸。特别是，如上所述，在电枢线圈为二层结构中，通过使内部线圈群的周边侧面和外部线圈数的周边侧而成为同一个外周，可以使管体和磁铁的间隙与只使用先前的内部线圈群的一层结构相同，因此可提高电机效率，增加发生的扭矩。
另外，作为转子的磁铁82A-82D为利用该内部线圈体94A-94C和外部线圈体95A-95C，最大限度地被包容在内部线圈体94A-94C和外部线圈体95A-95C的中空部分中的形状，因此作为转子为惯性小的结构，可提高响应速度。
另外，通过将各个内部线圈94A-94C和各个外部线圈体95A-95C作成大致的台座形状或弓形状，可以确保配置上述整流子93A-93F和电刷78A，78B的空间，可以防止电机尺寸增大。
其次，在图8(A)-8(C)中，表示本发明的第4个实施例的直流电机的结构图，图8表示线圈回转的带电刷的无铁芯电机。图8(A)为除去电刷台，从底部看的平面结构图，图8(B)为图8(A)的D-D截面图，图8(C)为电刷台的结构图。
图8(A)-8(C)所示的直流电机101将二个电刷78A，78B相邻90°地配置在6个扇形体的整流子93A～93F上，分别使对应的各个内部线圈体94A～94C和各个外部线圈体95A～95C与整流子93A～93F连接，再将整流子93A和整流子93D，整流子93B和整流子93E，整流子93C和整流子93F连接。其他结构与图6(A)-6(C)所示的直流电机71相同、省略其说明。
在图9(A)和图9(B)中表示图8(A)-8(C)所示的直流电机的驱动时间的说明图。图9(A)为表示整流子和电刷的说明图，图9(B)表示通向各个线圈体的驱动信号的时间图。在图9(A)中使二个电刷78A，78B以90°相邻，与上述整流子93A～93F接触。
如图9(B)所示，通过将正负电压加在上述直流电机101的电刷78A和电刷78B上，可交互地将驱动电力供给整流子93A，93D(内部线圈体94A，外部线圈95B)和整流子93B，93E(内部线圈体94B，外部线圈体95C)的a相-b相之间(I，II)；整流子93A，93D(内部线圈体94A，外部线圈95B)和整流子93C，93F(内部线圈体94C，外部线圈95A)的a相-c相之间(I，III)；整流子93A，93D(内部线圈体94A，外部线圈95B)和整流子93C，93F(内部线圈体94C，外部线圈95A)的b相-c相之间(II，III)整流子93B，93E(内部线圈体94B，外部线圈95C)和整流子93C，93F(内部线圈体94C，外部线圈95A)的b相-c相之间(II，III，V，VI)，转子73回转。
即：如图4(A)所示那样，将上述各个内部线圈体94A-94C和各个外部线圈体94A-94C星形连接，连接相互相对的相，作为三对线圈体。各个相对于6个扇形体的整流子93A～93F，通过分别与整流子93A，93D，整流子93B，93E，整流子93C，93F连接，当转子73转动时，各个内部线圈体94A-94C和各个外部线圈体95A-95C分别切换电流4次。与上述同样，可以减轻重量，同时提高线圈控制效率，节能。
这样，在具有6个扇形体为整流子的外转子形的带电刷的无铁芯电机中，通过由内部线圈体94A-94C和外部线圈体95A-95C构成电枢线圈，各相被此连接构成，与上述同样，可以最小限度的空间增大电枢线圈的圈数，增加发生的磁束，因此可以达到小型减薄尺寸。特别是，如上所述，在电枢线圈为二层结构时，通过使内部线圈群的周边侧面和外部线圈群的周边侧面为同一外周边，可以使亮体和磁铁的间隙与先前的只使用内部线圈群的一层结构相同，因此可以提高电机效率，增大发生的扭矩。
另外，作为转子的磁铁82A-82D为利用该内部线圈体94A-94C和外部线圈体95A-95C，最大限度地被包容在内部线圈体94A-94C和外部线圈体95A-95C的中空部分中的形状，因此作为转子为惯性小的结构，可提高响应速度。
另外，通过将各个内部线圈94A-94C和各个外部线圈体95A-95C作成大致的台座形状或者成弓形状，可以确保配置上述整流子93A-93F和电刷78A，78B的空间，可以防止电机尺寸增大。
另外，在上述各个实施例中，以磁铁成为4极进行说明，但在其以上的极数2n(n为2以上的整数)中也可以使用。另外，在上述各个实施例中，表示分别用三个内部线圈体和外部线圈体构成内部线圈群和外部线圈群的情况，但在分别用二个以上的内部线圈体和外部线圈体，错开给定角度，配置成二层的结构中(特别是，内部线圈群的周边侧面和外部线圈群的周边同的为同一外周)，也可以使用。这种设在带电刷的直流电机中的整流子的扇形体数为内部线圈体和外部线圈体的总数。
本发明的直流电机，以磁铁和电枢线圈作为基本结构，可在从在钟表等中使用的极小型的电机至电动汽车或电气汽车等的动力系统中使用的中型，大型电机中使用。

Claims (6)

1、一种直流电机，其具有以发生磁场为主的磁铁和以产生扭矩为主的电枢线圈，可以任何一个作为转子，其特征在于，其具有：
上述电枢线圈；
内部线圈群，其是将导体卷绕给定圈数的给定形状的中空的内部线圈体，按给定数目，并联配置在假想的园盘或园盘状的铁芯周边侧面上的；和
外部线圈群，其是将导体卷绕给定圈数的给定形状的中空的外部线圈体，覆盖该内部线圈群，按给定数目并联配置在以上述内部线圈群作为假想的园盘时的周边侧面上。
2、根据权利要求1所述的直流电机，其特征在于，将上述内部线圈群的周边侧面和上述外部线圈群的周边侧面作成同一个外周边。
3、根据权利要求1或2所述的直流电机，其特征在于，上述各个内部线圈体和各个外部线圈体，作成中空的大致台座形状或弓形，分别以120°间隔配置该内部线圈体，相对于该各内部线圈体错开60°，以120°间隔配置该外部线圈体。
4、根据权利要求1～3中任一项所述的直流电机，其特征在于，上述内部线圈体和上述外部线圈体相互相对的相彼此串联或并联连接，各自为星形连接。
5、根据权利要求1～4中任何一项所述的直流电机，其特征在于，在以上述电枢线圈部分作为转子的情况下，它还具有与上述各个内部线圈体和各个外部线圈体对应的整流子，具有每90°配置在该各个整流子上的4个电刷。
6、根据权利要求1～4中任何一项所述的直流电机，其特征在于，在上述电枢线圈部分作为转子的情况下，它还具有与用上述各个内部线圈体和各个外部线圈体星形连接的各个线圈体对应的整流子，具有以90°配置在该各个整流子上的二个电刷。
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