JP2001500354A - ｄｃモータおよび磁気クラッチの改良のための方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 図示するように、固定子（１０４）および回転子（１０２）を有する直流モータを製造するための方法が開示される。固定子は、第１の数のスロットを有し、回転子は第２の数の交互に磁化される磁極を有する永久磁石を含む。この方法は、直流モータに関連付けられる磁化構成に基づいて磁化パターンを計算するステップを含み、磁化構成は第２の数の交互に磁化される磁極と同数の磁化歯（１１４）を有する仮想磁化固定子を含む。この方法はさらに、永久磁石を実質的に計算された磁化パターンで磁化するステップを含み、それによって直流モータが形成される。

Description

【発明の詳細な説明】 ｄｃモータおよび磁気クラッチの改良のための方法および装置 発明の背景 この発明は、直流（ｄｃ）モータおよび磁気クラッチに関する。特に、この発 明は、永久磁石ブラシなしｄｃモータおよび磁気クラッチの効率を改善するため の方法および装置に関する。 当分野では永久磁石ブラシなしｄｃモータおよび磁気クラッチが知られている 。説明を容易にするため、図１は、典型的な永久磁石ブラシなしｄｃモータを代 表するスピンドルモータ１００の概略断面図である。ここではより理解しやすく なるよう説明のためスピンドルモータが選択されているが、理解されるように、 ここに開示される発明の着想は、他のタイプの直流モータ（たとえば、他のタイ プの径方向ギャップｄｃモータ、軸方向ギャップｄｃモータ、外部固定子ｄｃモ ータなど）および磁気クラッチにも等しく適用される。スピンドルモータ１００ は、静止固定子部１０４に関して回転可能な回転子部１０２を含む。回転子部１ ０２は、バックヨーク１０８に装着される多極永久磁石１０６を有し、適当な磁 石材料の連続的なリングで形成されるのが典型的である。磁石１０６は典型的に は、隣接するセグメントが交互に逆方向に磁化されるよう、セグメントごとに磁 化される。バックヨーク１０８は、戻り経路として働き、軟鉄または鋼で形成さ れてよい。 固定子部１０４は、ほぼ円筒状のエアギャップ１１０によって回転子部１０２ から分離される。固定子部１０４は、典型的には軟鉄または珪素鋼板の積層板で 形成される固定子歯１１４を有する固定子ヨーク１１２を含み、固定子歯１１４ は回転子部１０２に向けて配向され、励磁コイル１１６を保持する。固定子部１ ０４は、ベースプレート支持構造（より明確にするため図１では省略している） 上に支持されるのが典型的である。 当業者には周知のように、励磁コイル１２０が電気的に励磁されるとき、回転 子部１０２は固定子部１０４に関して回転させられる。すべてのｄｃモータは、 それらの励磁コイルを通じて、電流の形の電気エネルギを回転子の回転力へと変 換するのだが、その効率レベルはさまざまである。一般的に、効率のレベルが高 いｄｃモータの方が効率の低いｄｃモータよりも望ましい。高効率のモータは動 作中に発生する熱およびノイズがより小さい傾向があり、かつ、所定の電池充電 に対しより長い時間期間にわたり動作する。これらの点は、コンピュータディス クドライブなどの装置はしばしば熱および／またはノイズが不安定な環境におい て用いられ、または電池で動作する携帯型コンピュータにおいて用いられるので 、コンピュータディスクドライブの製造者にとっては特に重要である。 ｄｃモータの設計においては、図１の磁石１０６などの、ｄｃモータ磁石の磁 化パターンがモータの効率に大きな影響を持つことが知られている。ｄｃモータ の設計者達は、すべての条件が等しい場合に最高レベルの効率を与えるパターン を一貫して探究している。一旦適当なパターンが選択されれば、それは磁化フィ クスチャ設計者に与えられるであろうし、設計者は従来の技術を用いて、モータ 磁石中に所望の磁化パターンを可能な限りそのまま再生するため磁化フィクスチ ャを設計する。 ｄｃモータ磁石における最も効率的な磁化パターンは純粋に径方向のパターン であると広く考えられている。さらなる説明を簡単にするため、図２Ａは、純粋 に径方向の磁化パターンを有する永久磁石１０６を含む、図１のスピンドルモー タ１００の部分を図示する。永久磁石１０６内で、隣接する磁石セグメントは交 互に逆方向に磁化される。このことは、磁石セグメント２０２、２０４および２ ０６の磁化ラインで示されている。 図２Ａの純粋に径方向の磁化パターンにおいては、セグメントの境界近くの磁 化ラインを含めて、永久磁石１０６全体を通じ磁化ラインは径方向に向いている 。セグメントの境界、すなわち、磁石のセグメントをそれに隣接する次のセグメ ントから分けている想像上の線を超えると、純粋に径方向の磁化パターンの磁化 ラインはすぐ隣のものとは逆の方向に配向される。この状態は、それぞれ隣接す る磁石セグメント対２０２／２０４および２０４／２０６を分離する境界２０８ および２１０で、図２Ａに図示される。図２Ａの純粋に径方向のパターンが長ら く多数によって最も効率的であると考えられてきたが、これは経済的に製造する ことが困難であることが留意されねばならない。 また、図２Ａの純粋に径方向の磁化パターンを用いるｄｃモータが高いコギン グ力の悪影響を受けるであろうということも知られている。コギング力は、周知 の現象を表わしており、通常、磁気学のために回転子が持つ好ましい角位置の結 果である。高レベルのコギング力は、モータの性能に悪影響を及ぼし、特に、固 定子に関して滑らかに回転する回転子の能力に悪影響を及ぼす。過度のコギング 力はまた、許容できないほど高レベルの音響ノイズをもたらすかもしれない。結 果的に、製造業者達は、純粋に径方向の磁化パターンに関連付けられると考えら れる最高の効率レベルを達成しようと努力する一方で、高い効率と、高いコギン グ力および／または高い製造コストとを許容できるように均衡させるため、他の 代替的な磁化パターンを開発してきた。 しかし、これらの代替的磁化パターンにおいては、モータの効率が減じられる ことがわかった。図２Ｂは、隣接する磁石セグメント２２４／２２６および２２ ６／２２８の間の境界が意図的に拡大され、磁化されていない遷移領域２３０お よび２３２となっている、このような代替的磁化パターンの１つを図示する。隣 接する磁石セグメント間の磁化されていない遷移領域は、このような磁化されて いない遷移領域内には磁化ラインが全く存在しないので、デッドゾーンとして知 られている。図２Ｂの磁石セグメント２２４、２２６および２２８の中などの磁 化されている領域内では、磁化ラインは実質的に径方向のままである。しかし、 磁化されていない遷移領域、またはデッドゾーンの存在のため、ｄｃモータの駆 動力の一部分が失われ、結果的にそれに伴ってモータの効率レベルが減じられる 。 他の方策は、正弦波状磁化ラインに関するもので、所与の磁化ラインの配向は 、隣接する磁石セグメント間の境界からのその角位置により決定される。この正 弦波状磁化機構によれば、各磁化ラインは、磁気セグメントの中央での（ほぼ純 粋に径方向の）約９０°からセグメントの境界での約０°まで異なった径方向成 分を有する。このような方策は、たとえば、アッカーマン（AcKermann）他に発 行された米国特許第５，４１８，４１４号に記載される。しかし、この結果得ら れるモータの効率は、純粋に径方向の磁化パターンを用いる類似のｄｃモータの 効率レベルよりも低いことがわかった。 上述のことから、ｄｃモータまたは磁気クラッチにおける永久磁石の磁化のた めの改良された方法および装置が所望とされる。改良された方法および装置は、 好ましくは、高効率レベルで動作できるｄｃモータまたは磁気クラッチを生み出 す。 発明の概要 この発明は、効率の高いｄｃモータおよび磁気クラッチならびにそれらを製造 するための方法に関する。この発明により製造されるｄｃモータおよび磁気クラ ッチは、それらの永久磁石において新規の自己生成磁化パターンを用いる。 一実施例において、自己生成磁化パターンは、製造されるべきｄｃモータに関 連付けられる磁化構成、仮想磁化固定子および仮想磁石を使用して計算される。 仮想磁化固定子は、計算を目的として形作られる固定子の代表であり、ｄｃモー タの永久磁石内の磁極の数と同数の磁化歯を有する。仮想磁石は、やはり計算を 目的として形作られる磁石の代表であり、磁束発生能力は持たないものの、製造 されるべきモータの永久磁石の透磁率と同じ透磁率を有する。自己生成磁化パタ ーンを計算するために用いられる磁化構成は、好ましくは、製造されるべきｄｃ モータのジオメトリと同一の一般ジオメトリを有する。この態様において、計算 される自己生成磁化パターンは、製造されるべきｄｃモータのジオメトリと一致 し、したがって、著しく効率を改善する。 他実施例において、この発明は、固定子および回転子を有するｄｃモータを製 造するための方法に関する。固定子は、第１の数のスロットを有し、回転子は第 ２の数の交互に磁化される磁極を有する永久磁石を含む。この方法は、ｄｃモー タに関連付けられる磁化構成に基づいて磁化パターンを計算するステップを含み 、磁化構成は第２の数の交互に磁化される磁極と同数の磁化歯を有する仮想磁化 固定子を含む。この方法はさらに、永久磁石を実質的に計算された磁化パターン で磁化するステップを含み、それによってｄｃモータが形成される。 さらに他の実施例において、この発明は、第１の数のスロットを有する固定子 および回転子を含むｄｃモータに関する。回転子は、磁化ラインが永久磁石の磁 極の数およびｄｃモータのジオメトリと一致する、自己生成磁化パターンを上に 有する永久磁石を含む。 さらに他の実施例において、この発明は、固定子および回転子を有するｄｃモ ータにおいて使用するため構成される永久磁石を形成するための方法に関する。 固定子は、第１の数のスロットを有し、回転子は第２の数の交互に磁化される磁 極を有する永久磁石を含む。この方法は、磁化されていない状態にある永久磁石 を設けるステップを含む。さらに自己生成磁化パターンを設けるステップを含む 。自己生成磁化パターンは、形成されるべきｄｃモータに関連付けられる磁化構 成および第２の数の交互に磁化される磁極と同数の磁化歯を有する仮想磁化固定 子を使用して計算される磁化ラインを表わす。この方法はまた、磁化フィクスチ ャを使用して、永久磁石を実質的に自己生成磁化パターンで磁化するステップを 含む。 この発明のこれらのおよび他の利点は、以下の詳細な説明を読みさまざまな図 面を参照することで明らかとなるであろう。 図面の簡単な説明 図１は、説明を容易にするための、典型的な永久磁石ブラシなしｄｃモータを 表わす、スピンドルモータの概略断面図である。 図２Ａは、純粋に径方向の磁化パターンを有するスピンドルモータの永久磁石 部分を含む、図１のスピンドルモータの部分を図示する。 図２Ｂは、磁化されていないデッドゾーンを含む先行技術の磁化パターンを示 す。 図３は、この発明の一局面による、特定のｄｃモータ構成のための自己生成磁 化パターン（ＳＧＭＰ）を得るため用いられる手順を示す。 図４は、この発明の一局面による、ｄｃモータの自己生成磁化パターン（ＳＧ ＭＰ）の続く計算を容易にするためのｄｃモータの構成に特定のパラメータの確 定に関係するステップを示す。 図５は、この発明の一実施例による、１０°スロット開口部を備える例示的９ スロット１２磁極ｄｃモータ用の計算された自己生成磁化パターンの磁化ライン を示す。 図６は、図５のｄｃモータを完成した状態をその磁化ラインとともに示す概略 断面図である。好ましい実施例の詳細な説明 ｄｃモータおよび磁気クラッチの効率を改善するための発明をここに説明する 。以下の説明においては、この発明が十分に理解されるよう、多くの具体的詳細 を示す。しかし、これらの具体的詳細のいくつかまたはすべてなしでも、この発 明が実施され得ることは当業者には明らかであろう。他の点では、この発明を不 必要に曖昧にしないよう、周知の構造および／または処理ステップは詳細には説 明しない。 説明を容易にするため、ｄｃモータを参照して以下の詳細な説明を行なう。前 に指摘したように、ここに開示する発明の着想が、他のタイプの直流モータ（た とえば他のタイプの径方向ギャップｄｃモータ、軸方向ギャップｄｃモータ、外 部固定子ｄｃモータなど）および磁気クラッチにも等しく適用されることが留意 されねばならない。この発明の一局面により、ｄｃモータの効率は、その永久磁 石が新規の改良された磁化パターンで磁化されるとき実質的に改善されるであろ う。ここでは自己生成磁化パターン（ＳＧＭＰ）と呼ぶ、この改良された磁化パ ターンは、有利に、（隣接する磁石セグメント間にデッドゾーンを備える）図２ Ｂの磁化パターンを有する先行技術のモータよりも高レベルの効率を有するｄｃ モータを生み出す。事実、この発明のＳＧＭＰで製造されるｄｃモータは、（こ れまで経済的に製造されていない）図２Ａの純粋に径方向の磁化パターンを用い る類似のｄｃモータについて理論的に計算される効率レベルよりもさらに高い効 率レベルを有する。 この発明の一局面により、特定のｄｃモータ構成についての自己生成磁化パタ ーン（ＳＧＭＰ）は、少なくとも部分的に、設計されるべきモータに特定のパラ メータ、たとえば、そのジオメトリ、所望の磁極（モータ磁石内の磁石セグメン ト）の数およびスロット（固定子歯）の数に依存する。これらの構成に特定のパ ラメータは、ここに開示される発明の計算法に関連付けて用いられるとき、たと えば既知の数値解析法を使用して自己生成磁化パターンを計算することを可能に する。これは、磁化パターンが製造されるべきｄｃモータのジオメトリに特定の ものではない先行技術の方策とは異なっている。理論によって限定されることは 好ましくないが、この発明の自己生成磁化パターン（ＳＧＭＰ）を用いるｄｃモ ータにおいて見られる効率の向上は、少なくとも部分的には、ＳＧＭＰの磁化ラ インが設計されるべきｄｃモータのジオメトリならびに磁極およびスロットの数 と一致するという事実によると考えられる。 一旦、特定のｄｃモータ構成に対するＳＧＭＰが計算されると、これは前述し たように、製品のモータ磁石において実質的に与えられた自己生成磁化パターン を再生することができる磁化フィクスチャの構築を容易にするためニホン・デン ジ・ソッキ（Nihon Denj Sokki Co.，Ltd）（日本、東京）などの任意の有能な 磁化フィクスチャ設計者に与えられるであろう。特定の磁化パターンに対する適 切な磁化フィクスチャの設計は、磁化フィクスチャ設計者の領域であって、内側 および外側磁化導体、成形スチール磁化ヨークなどを含む、磁化フィクスチャ設 計者には周知の任意の数の技術を使用して達成されるであろう。 この発明のＳＧＭＰの磁化ラインは、各ｄｃモータ構成に特有なので、包括的 なｄｃモータについてのその配向の一般化を有意義に提供することはできない。 しかし、特定のｄｃモータ構成についてのこのような自己生成磁化パターン（Ｓ ＧＭＰ）の生成は、以下に説明する技術によって一実施例において達成されるで あろう。図３は、この発明の一局面により、特定のｄｃモータ構成についての自 己生成磁化パターン（ＳＧＭＰ）を得るため用いられる手順を示している。ステ ップ３０２で、設計されるべきｄｃモータのジオメトリおよび磁極／スロットの 数がまず確定される。自己生成磁化パターンを得る際に有用な関連する構成に特 定のパラメータが続く図４でここにさらに詳細に説明される。 ステップ３０４において、ＳＧＭＰを計算する目的で用いられる固定子を表わ す仮想磁化固定子（ＨＭＳ）が特定される。ステップ３０４において特定される 磁化固定子は、完成した、つまり作動可能なｄｃモータに用いられる固定子と同 じ仕様を有さないこともあるため仮想のものである。この発明の一局面によれば 、仮想磁化固定子の磁化歯の数は完成したモータ磁石における磁極の数と同じで あるよう特定される。これは磁化パターン計算手順においては新規であり自明で はないステップである。なぜなら、典型的には、完成したｄｃモータにおける固 定子の固定子歯の数はモータの永久磁石における磁極の数とは異なるからである 。 ステップ３０４の仮想磁化固定子は好ましくは、完成したモータにおける作動 固定子とほぼ同じ透磁率を有し、完成したモータにおける作動固定子のスロット 開口部と同じスロット開口部を有する。図１を参照して、スロット開口部とは隣 接する固定子歯の間の隔たりを指す（図１においてスロット開口部１３０として 示され、典型的に弧度で測定される）。磁化歯は好ましくは導電コイルで交互に 時計回り、そして反時計回りに巻かれ、全体が一つのループとして接続されてい る。このように、コイルは隣接する磁化歯が交互に北および南に励磁されるよう な態様で巻かれる。 計算の目的のため形作られ、ｄｃモータに関連する磁化構成の磁石バックヨー クは好ましくは、設計すべきモータの寸法および透磁率とほぼ同じ寸法および透 磁率を有する。仮想磁化固定子と磁石の内面との間のエアギャップ、たとえば図 １のエアギャップ１１０は、完成したモータのものとほぼ同じである。ここに特 に言及していない仮想磁化固定子の他のすべての寸法およびパラメータもまた、 完成したモータにおける作動固定子のものにごく近似しているのが好ましい。 ステップ３０６において、自己生成磁化パターンを計算する目的のために仮想 磁石が特定される。計算の目的のため磁化構成において用いられる仮想磁石は好 ましくは、完成したｄｃモータにおける永久磁石の寸法および透磁率とほぼ同じ 寸法および透磁率を有する。しかしながら、仮想磁石は好ましくは、実質的に磁 束を発生する能力を持たないものとして特定される。ステップ３０４の仮想磁化 固定子（ＨＭＳ）およびステップ３０６の仮想磁石は必ずしも実際の物理的な実 体を表わすものではなく、単に、設計されるｄｃモータのための自己生成磁化パ ターンの計算において用いるための数学的モデルを表わしていてもよいことに留 意されたい。 ステップ３０８において、仮想磁化固定子（ＨＭＳ）および仮想磁石（それぞ れステップ３０４および３０６に特定される）を用いて設計すべきモータの磁石 における自己生成磁化パターンを計算する。ある実施例では、この計算には、磁 化構成において仮想磁化固定子歯を囲むコイルが電気的に励磁される際に生じる であろう磁束方向を定めることが含まれる。これまでの磁石セグメントにわたっ ての不経済な、純粋に径方向の磁化パターンを模することを試みるか、または、 完成したモータのジオメトリおよびその磁極／スロットの数を考慮することなく 、または計算において新規の仮想磁化固定子（ＨＭＳ）および／または仮想磁石 を用いることなく、予め規定された態様、たとえば正弦波状の態様で磁化ライン を修正することを試みる先行技術の取組みとは異なり、ここに説明するこの発明 の磁化計算手順は新規であり自明ではないことに注目されたい。 ある実施例では、この発明の自己生成磁化パターンは有限要素解析（ＦＥＡ） として知られる数値解析法を用いて計算される。たとえば、この計算はペンシル バニア州ヒューストンのアンシス社（Ansys Inc.，Houston，Pennsylvania）か ら入手可能であるアンシス（Ansys）（Ver．５．０Ａ）として知られるソフトウ ェア製品を用いて、かつ仮想磁化固定子、仮想磁石および設計されるｄｃモータ に関連する他の寸法に関連するパラメータを用いて行なってもよい。適切に形作 られるｄｃモータのための磁界を得るのに数値解析法を用いることは当業者には よく知られていることである。 この実施例では自己生成磁化パターンを計算するのに有限要素解析（ＦＥＡ） が用いられているが、境界要素解析、有限差分などのような他の数値解析法を用 いてもよいことに注目されたい。計算は永久磁石のリング全体に対して行なって もよく、または所望であれば永久磁石の一部分だけに対して行なってもよい。対 称性が存在するのであれば、永久磁石の一部分内の計算された自己生成磁化パタ ーンを複写して磁石リング全体のための必要な磁化パターンを生成してもよい。 ステップ３１０において、計算された自己生成磁化パターンは磁化フィクスチ ャ設計者に与えられる。前に述べたように、与えられた磁化パターンおよび他の パラメータから、製品モータ磁石における与えられた磁化パターンを実質的に再 生することが可能な磁化フィクスチャを、公知の磁化フィクスチャ設計技術を用 いて構成することができる。再生された磁化パターンがそのｄｃモータのために 特に計算された自己生成磁化パターンのものに実質的に近似するとｄｃモータの 最高レベルの効率の達成が期待される。 図４では、この発明の一局面に従って図３のステップ３０２が示され、ここで は仮想磁化固定子（ＨＭＳ）の特定化、仮想磁石の特定化およびその後の自己生 成磁化パターンの計算（図３のステップ３０４、３０６および３０８）を容易に するためにｄｃモータの構成に特定のパラメータが定められる。ステップ４０２ において、設計されるモータの磁極およびスロットの数が選択される。ステップ ４０４において、構成に特定の他のパラメータもまた確定される。図１を参照し て、これらのパラメータにはたとえば、固定子の断面寸法（１０４）、固定子歯 の幅（１３２）、固定子歯と磁石の表面との間のエアギャップ（参照番号１１０ で示され、一般的に損失を最小にするため可能な限り小さくなるよう特定される ）、スロット開口部（１３０）、回転子ヨークの厚さの値（１３４）、磁石の厚 さの値（１３６）および固定子ヨークの厚さの値（１３８）が含まれる。図３の ステップ３０４に関連して前に述べたように、磁化歯の数を除いて、仮想磁化固 定子に関連するパラメータは好ましくは完成したｄｃモータにおける固定子の構 成に特定のパラメータに近似する。同様に、その磁束を発生する能力を除いて、 仮想磁石に関連するパラメータは好ましくは完成したｄｃモータにおける永久磁 石の構成に特定のパラメータに近似する。実際、ＳＧＭＰを計算する目的のため 形作られる磁化構成の他のパラメータも同様に完成したｄｃモータにおけるそれ ぞれ対応のパラメータに近似するのが好ましい。このように、得られた自己生成 磁化パターンは完成したモータのジオメトリと一致するようにされ、このため効 率が改善される。 図５では、この発明の一実施例に従って、スロット開口部が１０°である例示 の９スロット１２磁極ｄｃモータのための計算された自己生成磁化パターンの磁 化ラインが示される。製造すべき磁石における磁極（磁石セグメント）の数と同 じ数の磁化歯５０４を有する仮想磁化固定子５０２もまた理解を助けるため図５ に示される。仮想磁化固定子５０２には、設計すべきｄｃモータの固定子がスロ ット（すなわち固定子歯）を９個しか有していないという事実とは関係なく、完 成したモータの磁極の数、たとえばこの例においては１２個、と同じ数の磁化歯 ５０４が備えられていることに注目されたい。 図５の自己生成磁化パターンにおける隣接する磁石セグメントは交互に反対の 方向に磁化される。さらに、自己生成磁化パターンの遷移領域５０８に磁化ライ ンが存在する。これは、隣接する磁石セグメントの間の遷移ゾーンをデッドゾー ン、すなわち磁化ラインを実質的に含まないゾーンとして設計している図２Ｂの 先行技術の磁化パターンとは異なる。これらの遷移ゾーンに磁化ラインが存在す ることにより、自己生成磁化パターンが励磁コイルにおける電気エネルギをより 効率的に回転力に変えることができると考えられている。 自己生成磁化パターンによる磁化ラインの配向がその角位置に応じて正弦波状 に変化するのではないことに注目されたい。前に述べたように、自己生成磁化パ ターンの磁化ラインの配向はあらゆる構成のｄｃモータに関して包括的に予め規 定された態様で、たとえばアッカーマン特許のように正弦波状に、変化するので はなく、各モータの構成に特定のパラメータに依存しており、そのモータジオメ トリおよびその磁極／スロットの数に一致するようにされる。 例示の目的のため、図６は図５のｄｃモータの完成した状態を平面断面図で示 す。図６では、ここに開示される技術により得られ、図５に示される自己生成磁 化パターンが適当に設計される磁化フィクスチャを介して永久磁石１０６に永久 的な態様で実質的に再生されている。図５の仮想磁化固定子５０２と比較して、 固定子１０４は特定された９つの固定子歯１１４のみを有する。 前に述べたように、この発明の自己生成磁化パターンを用いるｄｃモータは、 純粋に径方向の磁化パターン、図２Ｂのデッドゾーンを有する磁化パターン、ま たは正弦波状磁化パターンのいずれかを用いる類似のｄｃモータに比べて大幅に 効率が改善されている。モータ効率は典型的に、モータ定数として知られる周知 の値により測定される。特定のｄｃモータのモータ定数は、モータのトルク定数 をその抵抗の平方根で除算した比に比例する。いくつかの実験において、効率の 改善は以前最高の効率だと考えられていたもの、すなわち純粋に径方向の磁化パ ターンを用いた類似のｄｃモータに関して計算されたモータ定数に対して少なく とも３−１０％であることがわかった。効率改善の量はある程度特定のｄｃモー タの磁極／スロットの数に依存する。 この発明はいくつかの好ましい実施例に関して説明したが、この発明の範囲内 に含まれる変更、置換および均等物が存在する。この発明の概念は例示をたやす くするため、静止シャフトを有するｄｃモータに関連して例によって説明したが 、この発明はたとえば外部固定子モータ、軸方向ギャップモータなど、他のｄｃ モータ設計にも等しくよく適用される。ｄｃモータ自体については、そのコイル が 分離され、たとえば三相モータなどの多相モータを形成していてもよく、いくつ の磁極および／またはスロットを有していてもよい。 さらに、この発明の概念はまた、たとえばトルク伝達を最大にするため、磁気 クラッチにも等しく適用される。当業者は、これらの後者の装置のための自己生 成磁化パターン（ＳＧＭＰ）をここに開示される手順と類似したものを用いて、 この開示から当業者には容易に明らかとなる変更を用いて作ることができるであ ろう。また、この発明の方法および装置を実現するのに数多くの代替のやり方が あることに注目されたい。このため、以下の添付の請求の範囲はこの発明の真の 精神および範囲内に含まれるそのような変更、置換および均等物のすべてを含む ものと解釈されることが意図される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．固定子および回転子を有する直流モータを製造するための方法であって、前 記固定子は第１の数のスロットを有し、前記回転子は第２の数の交互に磁化され る磁極を有する永久磁石を含み、前記方法は 前記直流モータに関連のある磁化構成に基づいて磁化パターンを計算するステ ップを含み、前記磁化構成は、前記第２の数の交互に磁化される磁極と同じ数の 磁化歯を有する仮想磁化固定子を含み、前記方法はさらに 前記永久磁石を前記磁化パターンによって磁化させ、それによって前記直流モ ータを形成するステップを含む、方法。 ２．前記仮想磁化固定子の前記磁化歯の隣接するものは、前記固定子の前記スロ ットの隣接するものの間の第２のスロット開口部とほぼ等しい第１のスロット開 口部により隔てられている、請求項１に記載の方法。 ３．前記仮想磁化固定子の前記磁化歯は導電コイルで交互に時計回りおよび反時 計回りに巻かれる、請求項１に記載の方法。 ４．前記導電コイルは前記仮想磁化固定子を通して連続している、請求項３に記 載の方法。 ５．前記仮想磁化固定子の前記磁化歯の隣接するものは反対の方向に磁化される 、請求項１に記載の方法。 ６．前記磁化構成はさらに仮想磁石を含み、前記仮想磁石は実質的に磁束を発生 する能力を有さない、請求項１に記載の方法。 ７．前記磁化構成の前記仮想磁石の透磁率は前記直流モータの前記永久磁石の透 磁率とほぼ同じである、請求項６に記載の方法。 ８．前記磁化構成は前記仮想磁化固定子と前記仮想磁石との間に第１のエアギャ ップ寸法を有し、前記第１のエアギャップ寸法は前記直流モータにおける前記固 定子と前記永久磁石との間のエアギャップ寸法とほぼ等しい、請求項６に記載の 方法。 ９．前記直流モータは三相モータである、請求項６に記載の方法。 １０．前記直流モータの前記固定子は支持構造に結合され、前記回転子は前記固 定子について回転可能である、請求項６に記載の方法。 １１．前記直流モータは外部固定子設計のものである、請求項６に記載の方法。 １２．前記直流モータは軸方向ギャップモータを表わす、請求項６に記載の方法 。 １３．前記直流モータはコンピュータディスクドライブモータを表わす、請求項 １に記載の方法。 １４．前記磁化パターンは前記直流モータのジオメトリに特有のものである、請 求項１に記載の方法。 １５．前記磁化構成のバックヨークの有する第１の寸法および第１の透磁率は前 記直流モータのバックヨークのそれぞれ対応の第２の寸法および第２の透磁率に ほぼ等しい、請求項１に記載の方法。 １６．直流モータであって、 第１の数のスロットを有する固定子と、 回転子とを含み、前記回転子は 前記直流モータのジオメトリと前記永久磁石のいくつかの磁極とに一致する ようにされる磁化ラインを備えた自己生成磁化パターンをその上に有する永久磁 石を含む、モータ。 １７．前記自己生成磁化パターンは実質的に、前記直流モータに関連のある磁化 構成において仮想磁化固定子の磁化歯のまわりに巻かれるコイルが電気的に励磁 される際に計算される磁化パターンを表わし、前記仮想磁化固定子は前記永久磁 石における磁極の数と同じ数の前記磁化歯を有する、請求項１６に記載の直流モ ータ。 １８．前記磁化構成はさらに仮想磁石を含み、前記仮想磁石の有する第１の透磁 率は前記永久磁石の透磁率とほぼ等しく、前記仮想磁石はさらに実質的に磁束を 発生する能力を有さない、請求項１７に記載の直流モータ。 １９．固定子および回転子を有する直流モータにおいて用いるために構成される 永久磁石を形成する方法であって、前記固定子は第１の数のスロットを有し、前 記回転子は第２の数の交互に磁化される磁極を有する前記永久磁石を含み、前記 方法は 前記永久磁石をその磁化されていない状態において提供するステップと、 自己生成磁化パターンをもたらすステップとを含み、前記自己生成磁化パター ンは、前記直流モータに関連のある磁化構成を用いて計算される磁化ラインを表 わし、前記磁化構成は、前記第２の数の交互に磁化される磁極と同じ数の磁化歯 を有する仮想磁化固定子を含み、前記方法はさらに 磁化フィクスチャを用いて、前記永久磁石を実質的な前記自己生成磁化パター ンにより磁化するステップを含む、方法。 ２０．前記仮想磁化固定子の前記磁化歯は連続した導電コイルで時計回りおよび 反時計回りに交互に巻かれる、請求項１９に記載の方法。 ２１．前記磁化構成はさらに仮想磁石を含み、前記仮想磁石は前記永久磁石の透 磁率とほぼ等しい第１の透磁率を有し、前記仮想磁石はさらに実質的に磁束を発 生する能力を有さない、請求項２０に記載の方法。