JP2004007968A - ハイブリッド磁石型直流機 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な構成で永久磁石から固定ヨーク側への磁束の漏れを確実に防止することができるハイブリッド磁石型直流機を提供する。
【解決手段】ハイブリッド磁石として構成された固定子３０は、複数の電磁石３１，３２及び複数の永久磁石３３，３４を含む。各電磁石３１，３２の固定鉄心３５，３６は断面ほぼ円弧状をなすポールコア３９，４０を有する。固定コイル３７，３８に直流電流が供給されたとき、ポールコア３９，４０は周方向において交互に異なる極性に磁化される。各永久磁石３３，３４は極異方性の磁石であり、内周面は、周方向における一方側に設けられたＳ極の第１部分と、周方向における他方側に設けられたＮ極の第２部分とを有する。第１部分はＳ極に磁化されたポールコア４０に接触し、第２部分はＮ極に磁化されたポールコア３９に接触する。
【選択図】　　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コイルと永久磁石とを有する固定子を備えたハイブリッド磁石型直流機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、低消費電力で高トルク小型モータは、自動車、ＯＡ機器、自販機、医療・福祉機器分野などで幅広く利用されている。通常、この種の分野に用いられているモータは、永久磁石を用いたモータがほとんどで、技術的にかなり成熟している。このため、飛躍的な高効率化、小型高トルク化は難しい。この小型高トルク化のためにハイブリッド磁石を利用したモータがあり、高効率化、小型高トルク化を追求したハイブリッド磁石型の直流モータが提案されている（例えば、特許文献１参照）。図６には、その直流モータ５０の構成を示している。
【０００３】
詳述すると、直流モータ５０の電機子５１は、モータ回転軸５２に外嵌状態に固定された回転鉄心５３と、回転鉄心５３に巻回された回転コイル５４とを有する。回転鉄心５３には、その中央部から放射状に複数個のティース５３ａが延出形成されている。ヨーク５５の内周面側には、略円環状の固定子５６が固定されている。固定子５６は、電磁石５７，５８と永久磁石５９，６０とを有するハイブリッド磁石として構成され、前記電機子５１の外周面と所定のギャップで対向する状態に配置されている。このギャップは微少であるため、図６ではギャップが目視可能な程度には示されていない。
【０００４】
前記電磁石５７，５８は、固定鉄心６１，６２と、その固定鉄心６１，６２に巻回された固定コイル６３，６４とを有している。固定鉄心６１，６２は断面略半円状の板材からなるポールコア６５，６６を備えており、固定コイル６３，６４はポールコア６５，６６以外の固定鉄心６１，５２の部分に巻回されている。ポールコア６５，６６は、前記電機子５１のティース５３ａと所定のギャップで対向配置されている。ポールコア６５，６６は、電磁石５７，５８の両端から突出した延出部６５ａ，６６ａを有し、延出部６５ａ，６６ａの外周面に永久磁石５９，６０の内周面が接触している。
【０００５】
永久磁石５９，６０は、断面扇状に形成された２つの磁気部５９ａ，５９ｂ，６０ａ，６０ｂを備えている。一方の永久磁石５９における磁気部５９ａ，５９ｂはそれぞれ磁気方向が相反するように配置され、他方の永久磁石６０における磁気部６０ａ，６０ｂはそれぞれ磁気方向が相反するように配置されている。具体的には、磁気部５９ａ，６０ａは、その内周面側がＮ極となり、その外周面側がＳ極となっている。また、磁気部５９ｂ，６０ｂは、その内周面側がＳ極となり、その外周面側がＮ極となっている。両磁気部５９ａ，５９ｂ間、及び両磁気部６０ａ，６０ｂ間には、磁気絶縁体としての樹脂片Ｔが介在され、その樹脂片Ｔにより磁気離間されている。
【０００６】
さらに、永久磁石５９，６０の外周面には、両磁気部５９ａ，５９ｂ，６０ａ，６０ｂを跨る磁気透過板材としてのコアプレート６７が接触しており、両磁気部５９ａ，５９ｂ，６０ａ，６０ｂの磁気はコアプレート６７により導通されるようになっている。また、コアプレート６７の外周面側と、固定ヨーク５５の内周面側との間には、樹脂製板材からなる絶縁材６８が介装されている。この絶縁材６８の介在によって、永久磁石５９，６０と固定ヨーク５５との間は磁気離間し、この間の磁気絶縁を確保している。このような磁気絶縁を確保することで、永久磁石５９，６０の磁束がポールコア６５，６６を経由するように設定されている。
【０００７】
上記のように構成した直流モータ５０では、ヨーク５５の直径を大きくすることなく、ポールコア６５，６６と永久磁石５９，６０との接触面積を増大することが可能となり、モータ出力の高トルク化を実現することができる。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−２４７８２４
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、直流モータ５０では、永久磁石５９，６０における２つの磁気部５９ａ，５９ｂ，６０ａ，６０ｂの間ではコアプレート６７を通して磁束が流れる。そのため、同磁束がヨーク５５側へ漏れないように絶縁材６８を配設している。しかし、永久磁石５９，６０の磁力を強めた場合には、永久磁石５９，６０の磁束が絶縁材６８を通過しヨーク５５側に漏れてしまい、永久磁石５９，６０の磁束が効果的に使われなくなってしまう。
【００１０】
また、直流モータ５０では、永久磁石５９，６０は２つの磁気部５９ａ，５９ｂ，６０ａ，６０ｂと、両磁気部間を磁気離間するための樹脂片Ｔとにより構成されている。さらに、直流モータ５０では、両磁気部の磁気を導通させるためのコアプレート６７や永久磁石５９，６０と固定ヨーク５５との間を磁気離間させるための絶縁材６８が必要となっている。そのため、直流モータ５０の部品点数が多くなり、モータ組み付け性が悪いといった問題も生じていた。
【００１１】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、簡素な構成で、永久磁石から固定ヨーク側への磁束の漏れを確実に防止することができるハイブリッド磁石型直流機を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、整流装置と、回転鉄心と、その回転鉄心に巻かれた複数の回転コイルとを含み、前記各回転コイルに前記整流装置を通じて直流電流が供給される電機子と、ハイブリッド磁石として構成され、周方向に沿って交互に配置された複数の電磁石及び複数の永久磁石を含み、各電磁石は、固定鉄心と、その固定鉄心に巻かれた固定コイルとを含み、各固定鉄心は、前記回転鉄心に対向し且つ断面ほぼ円弧状をなすポールコアを有し、前記固定コイルに直流電流が供給されたとき、前記ポールコアが固定子の周方向において交互に異なる極性に磁化される、固定子と、前記永久磁石と磁気的に離間し且つ前記固定鉄心に接触する磁気透過性の固定ヨークとを備え、前記各永久磁石は極異方性の磁石であり、各永久磁石は第１湾曲面及びその第１湾曲面と反対側の第２湾曲面とを有し、第１湾曲面は着磁面であり、第２湾曲面は非着磁面であり、各永久磁石の第１湾曲面は、周方向両側に位置する極性の異なる２つのポールコアに接触し、その第１湾曲面は、周方向における一方側に設けられたＳ極部分と、周方向における他方側に設けられたＮ極部分とを有し、Ｓ極部分はＳ極に磁化されたポールコアに接触し、Ｎ極部分はＮ極に磁化されたポールコアに接触する。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のハイブリッド磁石型直流機において、前記各永久磁石で発生する磁束は、前記第２湾曲面から洩れることなく、前記Ｓ極部分から永久磁石の内部を湾曲するように通過して前記Ｎ極部分に達する。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のハイブリッド磁石型直流機において、前記各ポールコアは、その周方向両端に、該ポールコアの周方向両側に位置する２つの永久磁石に接触する延出部を有する。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載のハイブリッド磁石型直流機において、前記永久磁石の軸方向長さは、前記ポールコアの軸方向長さと同じである。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載のハイブリッド磁石型直流機において、前記各固定鉄心は、ポールコアから固定子の径方向に延びる突部を有し、前記固定コイルはその突部に巻かれている。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のハイブリッド磁石型直流機において、前記突部は前記固定ヨークに接触する。
請求項７に記載の発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載のハイブリッド磁石型直流機において、前記固定ヨークは筒状をなし、前記電機子及び前記固定子を収容する。
【００１８】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載のハイブリッド磁石型直流機において、前記固定子は、前記固定ヨークの内周面に固定されるとともに、前記電機子の周りに設けられる。
【００１９】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載のハイブリッド磁石型直流機において、前記各固定鉄心は、ポールコアの周方向中央から固定子の径方向外側に延びる突部を有し、前記固定コイルはその突部に巻かれている。
【００２０】
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載のハイブリッド磁石型直流機において、前記突部は前記固定ヨークの内周面に接触する。
請求項１１に記載の発明は、請求項８〜１０の何れか一項に記載のハイブリッド磁石型直流機において、前記各永久磁石の第１湾曲面は、径方向内側に位置する内側湾曲面であり、前記各永久磁石の第２湾曲面は、前記固定ヨークの内周面と対向する外側湾曲面である。
【００２１】
請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載のハイブリッド磁石型直流機において、前記各永久磁石の外側湾曲面と固定ヨークの内周面との間には、磁気絶縁材よりなるスペーサが設けられる。
【００２２】
請求項１３に記載の発明は、請求項１〜１２の何れか一項に記載のハイブリッド磁石型直流機において、前記電磁石の数は偶数である。
（作用）
請求項１に記載の発明によれば、Ｎ極及びＳ極となる一対の電磁石の間に永久磁石が設けられている。この永久磁石は、隣接するポールコアに接触する第１湾曲面を有する極異方性磁石であり、該湾曲面における周方向の一方側がＮ極、周方向の他方側がＳ極となるよう着磁されている。そして、永久磁石の第１湾曲面におけるＮ極部分がＮ極に磁化されたポールコアに接触され、第１湾曲面におけるＳ極部分がＳ極に磁化されるポールコアに接触される。この場合、磁束は、永久磁石の第１湾曲面におけるＳ極から同磁石内部を湾曲するように通過して同第１湾曲面のＮ極に到達する。よって、この極異方性の永久磁石を用いることにより、固定ヨーク側への磁束の漏れを確実に防止することができる。また、極異方性の永久磁石を用いることにより、図６の直流モータ５０と比較して部品点数を削減することができる。
【００２３】
請求項２に記載の発明によれば、磁束はＳ極部分から永久磁石の内部を湾曲するように通過してＮ極部分に達する。即ち、第２湾曲面から発生する磁気が全くないので、更に磁束の漏れを確実に防止することができる。
【００２４】
請求項３に記載の発明によれば、永久磁石の中央がポールコアの境界に位置するので、永久磁石を最も有効利用できる配置になる。また、極の異なるポールコアの間に永久磁石が配置されるので、空間的に小型化できる。
【００２５】
また、永久磁石とポールコアとの接触面積を増加させ強い磁気効果を得るためには、永久磁石の軸方向の長さを長くするのが望ましいが、ポールコアよりも長くしても磁気効果は変わらない。よって、請求項４に記載の発明のように、永久磁石の軸方向の長さを、ポールコアと同じ長さにすることにより、軽量で強い磁気効果を得ることができる。
【００２６】
請求項５に記載の発明によれば、ポールコアは巻線に邪魔されることなく、自由自在な位置に配置できる。
請求項６に記載の発明によれば、突部が固定ヨークに接触するため、巻線の巻装された突部と固定ヨークとの磁気回路が流れやすくなる。
【００２７】
請求項７に記載の発明によれば、筒状をなす固定ヨークに電機子及び固定子が収容され、電機子と固定子の磁気が外へ放出され難く、しかも外観上、すっきりする。
【００２８】
請求項８に記載の発明によれば、インナ側に電機子が配置され、アウタ側に固定子が配置されるため、回転音が外に放出されないので、静粛性を高めることができる。
【００２９】
請求項９に記載の発明によれば、ポールコアは巻線に邪魔されることなく自由自在な位置に配置される。
請求項１０に記載の発明によれば、突部が固定ヨークの内周面に接触するため、巻線の巻装された突部と固定ヨークとの磁気回路が流れやすくなる。
【００３０】
請求項１１に記載の発明によれば、固定ヨークとポールコアが離れるので、より磁気漏れを少なくすることができる。
請求項１２に記載の発明によれば、各永久磁石の外側湾曲面と固定ヨークの内周面との間に配設されるスペーサは磁気絶縁材よりなるため、更に、より磁気漏れが防止できる。
【００３１】
請求項１３に記載の発明によれば、電磁石の数は偶数であるため、Ｎ極とＳ極とが交互に現れるので、周方向の磁気バランスがよい。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に従って説明する。
図１は、ハイブリッド磁石型直流機としての直流モータ１の構成を示す側断面図であり、図２は、同直流モータ１の正断面図である。
【００３３】
図１に示すように、直流モータ１のモータハウジング２は、軟鉄を用いて筒状に形成された磁気透過性の固定ヨーク３と、同ヨーク３の両端に固定された２つのエンドフレーム４，５とからなる。エンドフレーム４，５には各々の中心部に軸受６，７が固設されている。ヨーク３とエンドフレーム４，５とで形成される空間にはロータ１０が収容されている。ロータ１０の回転軸１１はエンドフレーム４の貫通孔４ａからその先端部を一部突出させた状態で、両軸受６，７により回転可能に支持されている。
【００３４】
直流モータ１はブラシ式直流モータであって、ロータ１０は、回転軸１１上に一体的に固定された電機子（アーマチャ）２０と、整流子（コンミテータ）２１とを有する。整流子２１は、エンドフレーム５側の内部に位置するように配置されている。ヨーク３とエンドフレーム５との間を内部で略区画するように配置された略円環状の台板２２には２つのブラシホルダ２３が支持されている。各ブラシホルダ２３に保持された２本のブラシ２４は、整流子２１を挟む両側から整流子２１の外周面に接触している。このブラシ２４には配線およびコネクタ（いずれも図示省略）を介して直流電流が給電されるようになっている。なお、整流子２１、ブラシホルダ２３およびブラシ２４により、整流装置が構成される。
【００３５】
図２に示すように、電機子２０は、回転軸１１に外嵌状態に固定された回転鉄心２５と、回転鉄心２５に巻回されたコイル（以下、回転コイルと称す）２６とを有し、直流モータ１の軸中心に設けられている。回転鉄心２５は、その外周面に複数の極歯としてのティース２５ａを有している。つまり、回転鉄心２５には、その中央部から放射状にかつ等角度間隔に複数個（本実施形態では１０個）のティース２５ａが延出形成されている。
【００３６】
隣り合うティース２５ａ間で形成される空間はスロット２５ｂを構成することになる。回転コイル２６は、ティース２５ａの軸部に巻回された状態でスロット２５ｂ内に収容されている。ティース２５ａに巻回されたコイル２６には、図１で示した整流子２１に接触するブラシ２４を介して直流電流が通電される。
【００３７】
また、ヨーク３の内周面において、全体として略円環状の固定子（ステータ）３０が固定されている。固定子３０は、電機子２０の外周面と所定のギャップで対向する状態に配置されている。尚、ギャップは微少であるため、図２では目視可能な程度には示されていない。本実施形態の固定子３０は、２つの電磁石３１，３２と永久磁石３３，３４とを有するハイブリッド磁石として構成される。このハイブリッド磁石と電機子２０は固定ヨーク３に囲まれている。
【００３８】
次に、固定子３０の構造について詳述する。固定子３０は、２つの電磁石３１，３２が電機子２０を挟んで対向配置された状態で組付けられている。電磁石３１，３２は固定鉄心３５，３６と、その鉄心部に巻回されたコイル（以下、固定コイルと称す）３７，３８とを有している。また、電磁石３１，３２の固定鉄心３５，３６は、略半円筒状の板材からなり固定コイル３７，３８が巻回されない部分であるポールコア３９，４０を備える。
【００３９】
ポールコア３９，４０は、電機子２０のティース２５ａと所定のギャップで対向配置されている。固定鉄心３５，３６はポールコア３９，４０の外周面側中央（背面側中央）から径方向に延びるように設けられた突部（外周側突部）３５ａ，３６ａを備えている。この固定鉄心３５，３６の突部３５ａ，３６ａには、固定ヨーク３が接触している。そして、固定コイル３７，３８は、内空（コイル軸心方向）が前記電機子２０を向く（つまり、固定コイル３７，３８の軸心方向が電機子２０の略径方向となる）ように固定鉄心３５，３６の突部３５ａ，３６ａに巻回されている。各固定コイル３７，３８の軸線は、電機子２０の軸線と直交する方向、言い換えれば電機子２０の径方向に沿って延びる。即ち、各コイル３７，３８の内空は電機子２０に向いている。２つの固定コイル３７，３８はモータ軸方向から見たときに略半円弧をなす状態に対向配置されている。
【００４０】
固定コイル３７，３８は、配線およびコネクタ（いずれも図示省略）を介して直流電流が給電される。直流モータ１を駆動させるためにその駆動用のスイッチがオンされると、電機子２０の回転コイル２６と、電磁石３１，３２の固定コイル３７，３８に直流電流が給電される。固定コイル３７，３８の巻回方向は、モータ外周面側から見たときに互いに逆巻きになるように設定されている。このため、固定コイル３７，３８が励磁された時は、図２において、上側に位置する電磁石３１のポールコア３９がＮ極に磁化し、下側に位置する電磁石３２のポールコア４０がＳ極に磁化するようになっている。
【００４１】
ポールコア３９，４０は、円弧状に形成され、前記電磁石３１，３２の両端から突出した延出部３９ａ，３９ｂ，４０ａ，４０ｂを有している。ポールコア３９の延出部３９ａ，３９ｂとポールコア４０の延出部４０ａ，４０ｂとは所定距離を隔して対向する状態にある。
【００４２】
両永久磁石３３，３４は、電機子２０を挟んで互いに対向している。永久磁石３３，３４は、湾曲板状をなし、前記ポールコア３９，４０の軸方向の長さと同じ長さ（図１に示す長さＬ１）となるよう形成されている。また、永久磁石３３は、その内周面（内側湾曲面）がポールコア３９の延出部３９ａ及びポールコア４０の延出部４０ａの外周面に接触した状態で配置されている。永久磁石３４は、内周面（内側湾曲面）がポールコア３９の延出部３９ｂ及びポールコア４０の延出部４０ｂの外周面に接触した状態で配置されている。
【００４３】
また、永久磁石３３，３４の外周面（外側湾曲面）は、ヨーク３側を向き、同外側湾曲面とヨーク３内周面との間には、断面扇状のスペーサ４１，４２が配設されている。このスペーサ４１，４２とポールコア３９，４０とによって永久磁石３３，３４が挟持されている。なお、スペーサ４１，４２は、樹脂等の磁気絶縁材を用いて形成されている。
【００４４】
本実施形態における永久磁石３３，３４は、ポールコア３９，４０が接触する内周面側にＮ極・Ｓ極がある極異方性永久磁石である。具体的に、図３に示すように、永久磁石３３（３４）では、その第１湾曲面としての内周面１３３（１３４）が着磁面（磁束が発生する面）となっており、内周面１３３（１３４）と反対側の永久磁石３３（３４）の外周面（第２湾曲面）は、非磁性面（非着磁面）となっている。各内周面１３３（１３４）において、周方向中央（図３における中心線Ｌｏ）を挟んで一方側（図３では左側）の第１部分１３３ａ（１３４ａ）がＳ極に着磁され、周方向中央を挟んで他方側（図３では右側）の第２部分１３３ｂ（１３４ｂ）がＮ極に着磁されている。つまり、永久磁石３３，３４における磁束は、第１部分１３３ａ（１３４ａ）に存在するＳ極から、同永久磁石３３（３４）の内部において周方向に湾曲するように通過して、第２部分１３３ｂ（１３４ｂ）に存在するＮ極に達し、そして同永久磁石３３（３４）から磁石外部に出る。
【００４５】
これら永久磁石３３，３４は、図５の着磁装置４４を用いて製造される。着磁装置４４は、第１部分１３３ａ（１３４ａ）に対応する第１着磁ヨーク４５と、第２部分１３３ｂ（１３４ｂ）に対応する第２着磁ヨーク４６とを備えている。着磁ヨーク４５，４６は、その先端面が永久磁石３３，３４の内周面１３３，１３４と同じ半径（曲率）を有する円弧面として形成されている。また、第１着磁ヨーク４５には第１コイル４７が巻き付けられ、第２着磁ヨーク４６には第２コイル４８が巻き付けられている。
【００４６】
永久磁石３３（３４）は、第１部分１３３ａ（１３４ａ）において第１着磁ヨーク４５の先端面に接触させられ、第２部分１３３ｂ（１３４ｂ）において第２着磁ヨーク４６の先端面に接触させられる。この状態で第１及び第２コイル４７，４８に電流を流すと、図５の矢印Ｐの方向に向かう磁束が両着磁ヨーク４５，４６間に発生する。この磁束は第１着磁ヨーク４５から第１部分１３３ａ（１３４ａ）を通じて永久磁石３３（３４）に入り、永久磁石３３（３４）の内部を湾曲するようにして通過した後、第２部分１３３ｂ（１３４ｂ）から第２着磁ヨーク４６に入る。これにより、Ｓ極に磁化された第１部分１３３ａ（１３４ａ）とＮ極に磁化された第２部分１３３ｂ（１３４ｂ）とを有する永久磁石３３（３４）が得られる。この永久磁石３３（３４）における磁束の向きは、図３に示すように、その内周面１３３（１３４）の近傍ではモータ１のほぼ径方向となり、永久磁石３３（３４）の内部ではモータ１のほぼ周方向となる。
【００４７】
次に、このハイブリッド磁石型の直流モータ１の作用を図４に従って説明する。図４（ａ）は直流モータ１に直流電流を供給していない状態を示し、図４（ｂ）は直流モータ１に直流電流を供給している状態を示す。
【００４８】
駆動用のスイッチをオフし直流モータ１に電源を供給しない場合、回転コイル２６にも固定コイル３７，３８にも直流電流は流されない。図４（ａ）に示すように両コイル２６，３７，３８の励磁電流が「０」のときは、永久磁石３３，３４の磁力線Ａは、実線で示すように固定子３０及びヨーク３を通る閉回路を作る。よって、漏れ磁束を無視すればコギングトルクが「０」になる。この結果、直流モータ１が駆動開始するときのコギングが発生し難い。
【００４９】
また、駆動用スイッチをオンし直流モータ１に電源を供給する場合には、ブラシ２４及び整流子２１を介して回転コイル２６に直流電流が流され、固定コイル３７，３８にも直流電流が流される。電機子２０側の回転コイル２６に流れる直流電流の向きは、ロータ１０の回転に同期して切り換わる。その結果、図４（ｂ）における電機子２０において、左側略半分に位置する各ティース２５ａがＮ極に磁化され、右側略半分に位置する各ティース２５ａがＳ極に磁化される。また固定子３０側の固定コイル３７，３８に流れる直流電流によって、図４（ｂ）における固定子３０では、上側の第１電磁石３１がＮ極の磁場を発生し、下側の第２電磁石３２がＳ極の磁場を発生する。即ち、上側のポールコア３９がＮ極に磁化し、下側のポールコア４０がＳ極に磁化する。
【００５０】
そして、ロータ１０の左側略半分のＮ極に磁化した各ティース２５ａは、固定子３０の上側略半分に位置するＮ極のポールコア３９から反発力を受けるとともに、固定子３０の下側略半分に位置するＳ極のポールコア４０から吸引力を受ける。同様に、ロータ１０の右側略半分のＳ極に磁化した各ティース２５ａは、固定子３０の下側略半分に位置するＳ極のポールコア４０から反発力を受けるとともに、固定子３０の上側略半分に位置するＮ極のポールコア３９から吸引力を受ける。このため、ロータ１０には図４における反時計回り方向の回転駆動力が作用して、ロータ１０が回転する。
【００５１】
この際、図４（ｂ）に示すように、固定コイル３７，３８が作る磁力線Ｂは、実線に示すような閉回路となる。このとき永久磁石３３，３４の磁力線Ａは、固定コイル３７，３８の作る磁力線Ｂの影響によってポールコア３９，４０からティース２５ａを経由してロータ１０側へ引き込まれる。その結果、磁力線Ａの方向が対応する磁力線Ｂと同じ方向となる。よって、固定子３０と電機子２０との間を通る磁力線を増幅することとなり、直流モータ１は大きな駆動トルクで回転する。
【００５２】
以上詳述したように本実施の形態は、以下の特徴を有する。
（１）永久磁石３３，３４は、該永久磁石３３，３４の両側に位置する２つの電磁石３１，３２と接触する。その結果、直流モータ１の回転時には、各永久磁石３３，３４によって生じる磁束の方向が、電磁石３１，３２によって生じ対応する磁束と同じ方向になる。そのため、固定子３０と電機子２０との間と通る磁束が大きくなり、直流モータ１は大きなトルクを発揮する。
【００５３】
また、本実施形態の永久磁石３３，３４は、内周面（内側の湾曲面）１３３，１３４において、Ｓ極に着磁された第１部分１３３ａ，１３４ａと、Ｎ極に着磁された第２部分１３３ｂ、１３４ｂとを有する極異方性磁石であり、各永久磁石３３，３４の外周面は着磁されていない。各永久磁石３３，３４で発生する磁束は、第１部分１３３ａ，１３４ａに存在するＳ極から、永久磁石３３，３４の内部を湾曲するように通過して、第２部分１３３ｂ、１３４ｂに存在するＮ極に達する。従って、各永久磁石３３，３４の外周面から固定ヨーク３への磁束の漏れを防止することができる。
【００５４】
また、極異方性の永久磁石３３，３４を用いることにより、図６の直流モータ５０のように２つの磁気部と磁気透過部材とにより磁気通路を構成する場合と比較して部品点数を削減することができる。よって、直流モータ１の構成を簡素化することができ、モータ組み付け性を向上することができ、コストが削減される。
【００５５】
（２）永久磁石３３，３４は、ポールコア３９，４０の軸方向の長さと同じ長さとなるよう形成されている。大きな磁気効果を得るためには、永久磁石３３，３４とポールコア３９，４０との接触面積が大きい方が望ましい。ここで、永久磁石３３，３４とポールコア３９，４０との接触面積を増加させ強い磁気効果を得るためには、永久磁石３３，３４の軸方向の長さを長くするのが望ましいが、ポールコア３９，４０よりも長くしても磁気効果は変わらない。従って、永久磁石３３，３４の軸方向の長さを、ポールコア３９，４０と同じ長さにすることにより、軽量及び小型化を図り、強い磁気効果を得ることができる。
【００５６】
（３）本実施形態では、固定コイル３７，３８の内空（コイル軸心方向）は電機子２０を向いているので、電磁石３１，３２の磁気の方向を電機子２０側に向くように固定鉄心３５，３６を屈曲させるなどの形状をとる必要があまりない。このため、電磁石３１，３２で生じる磁束が電機子２０に好適に導かれ、モータトルクの発生のために磁束が無駄なく用いられる。
【００５７】
（４）固定ヨーク３への磁束の漏れを防止できることから、その漏れを防止した分だけ磁力の弱い永久磁石を用いることができ、また、部品点数が削減され組み付け性を向上できる。これにより、直流モータ１のコスト低減を図ることができる。
【００５８】
なお、上記以外に次の形態にて具体化できる。
・上記実施形態では、永久磁石３３，３４とヨーク３との間にスペーサ４１，４２を介在させていたが、永久磁石３３，３４とヨーク３との間に空隙を設け、その空隙で十分に磁気絶縁が可能である場合には、それらスペーサ４１，４２を省略してもよい。
【００５９】
・ハイブリッド磁石型直流機は、インナーロータ式に限定されるものではなく、アウターロータ式で構成することもできる。
・上記実施形態では、ティースの形状や数は、適宜変更できる。
【００６０】
・上記実施形態では、固定子側の電磁石は２個に限定されない。つまり固定子側（ポールコア）の磁極は、周方向にＮ極とＳ極を交互に配置できるのであれば足り、この限りにおいて電磁石は偶数個であればよい。例えば固定子側に４個の電磁石を周方向に配列する構造を採ることもできる。もちろん電磁石を６個以上の複数個とすることもできる。
【００６１】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、簡素な構成で永久磁石から固定ヨーク側への磁束の漏れを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の直流モータの側断面図。
【図２】同直流モータの正断面図。
【図３】永久磁石における磁束を説明するための説明図。
【図４】（ａ）（ｂ）は、直流モータの作用を説明する断面図。
【図５】永久磁石の着磁方法を説明するための説明図。
【図６】従来のハイブリッド磁石型の直流モータを示す断面図。
【符号の説明】
１…ハイブリッド磁石型直流機としての直流モータ、３…固定ヨーク、２０…電機子、２５…回転鉄心、２５ａ…極歯としてのティース、２６…回転コイル、３０…固定子（ステータ）、３１，３２…固定子を構成する電磁石、３３，３４…永久磁石、３５，３６…固定鉄心、３５ａ，３６ａ…突部、３７，３８…固定コイル、３９，４０…ポールコア、３９ａ，３９ｂ，４０ａ，４０ｂ…ポールコアの延出部、４１，４２…スペーサ、１３３，１３４…内周面。

Claims (13)

1. 整流装置と、
   回転鉄心と、その回転鉄心に巻かれた複数の回転コイルとを含み、前記各回転コイルに前記整流装置を通じて直流電流が供給される電機子と、
   ハイブリッド磁石として構成され、周方向に沿って交互に配置された複数の電磁石及び複数の永久磁石を含み、各電磁石は、固定鉄心と、その固定鉄心に巻かれた固定コイルとを含み、各固定鉄心は、前記回転鉄心に対向し且つ断面ほぼ円弧状をなすポールコアを有し、前記固定コイルに直流電流が供給されたとき、前記ポールコアが固定子の周方向において交互に異なる極性に磁化される、固定子と、
   前記永久磁石と磁気的に離間し且つ前記固定鉄心に接触する磁気透過性の固定ヨークとを備え、
   前記各永久磁石は極異方性の磁石であり、各永久磁石は第１湾曲面及びその第１湾曲面と反対側の第２湾曲面とを有し、第１湾曲面は着磁面であり、第２湾曲面は非着磁面であり、各永久磁石の第１湾曲面は、周方向両側に位置する極性の異なる２つのポールコアに接触し、その第１湾曲面は、周方向における一方側に設けられたＳ極部分と、周方向における他方側に設けられたＮ極部分とを有し、Ｓ極部分はＳ極に磁化されたポールコアに接触し、Ｎ極部分はＮ極に磁化されたポールコアに接触することを特徴とするハイブリッド磁石型直流機。
2. 前記各永久磁石で発生する磁束は、前記第２湾曲面から洩れることなく、前記Ｓ極部分から永久磁石の内部を湾曲するように通過して前記Ｎ極部分に達することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド磁石型直流機。
3. 前記各ポールコアは、その周方向両端に、該ポールコアの周方向両側に位置する２つの永久磁石に接触する延出部を有することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド磁石型直流機。
4. 前記永久磁石の軸方向長さは、前記ポールコアの軸方向長さと同じであることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のハイブリッド磁石型直流機。
5. 前記各固定鉄心は、ポールコアから固定子の径方向に延びる突部を有し、前記固定コイルはその突部に巻かれていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のハイブリッド磁石型直流機。
6. 前記突部は前記固定ヨークに接触することを特徴とする請求項５に記載のハイブリッド磁石型直流機。
7. 前記固定ヨークは筒状をなし、前記電機子及び前記固定子を収容することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のハイブリッド磁石型直流機。
8. 前記固定子は、前記固定ヨークの内周面に固定されるとともに、前記電機子の周りに設けられることを特徴とする請求項７に記載のハイブリッド磁石型直流機。
9. 前記各固定鉄心は、ポールコアの周方向中央から固定子の径方向外側に延びる突部を有し、前記固定コイルはその突部に巻かれていることを特徴とする請求項８に記載のハイブリッド磁石型直流機。
10. 前記突部は前記固定ヨークの内周面に接触することを特徴とする請求項９に記載のハイブリッド磁石型直流機。
11. 前記各永久磁石の第１湾曲面は、径方向内側に位置する内側湾曲面であり、前記各永久磁石の第２湾曲面は、前記固定ヨークの内周面と対向する外側湾曲面であることを特徴とする請求項８〜１０の何れか一項に記載のハイブリッド磁石型直流機。
12. 前記各永久磁石の外側湾曲面と固定ヨークの内周面との間には、磁気絶縁材よりなるスペーサが設けられることを特徴とする請求項１１に記載のハイブリッド磁石型直流機。
13. 前記電磁石の数は偶数であることを特徴とする請求項１〜１２の何れか一項に記載のハイブリッド磁石型直流機。

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