JP2009159801A - 直流モータ - Google Patents

Abstract

【課題】より一層高性能な永久磁石を用いることによって、空隙磁束密度（主磁束量）を増大させてモータ効率の良いブラシ付き直流モータを提供する。
【解決手段】ケーシングを構成する界磁ヨーク２の内側に永久磁石１を備え、この永久磁石１に空隙３を介して回転可能な回転軸４に取り付けられた電機子５を備えるとともに、前記電機子５への電流を制御するための整流子及びブラシ７を備えた直流モータであって、前記永久磁石１として、ラジアル異方性の希土類リング磁石を用いた。
【選択図】図１

Description

本発明は、特に電動工具等の小型の回転電機に好適に用いられ、コスト面及び構成面において有利なブラシ付きの直流モータに関する。

近年、高性能の希土類磁石の進化に伴い、各種の希土類磁石を用いることにより電動工具用のモータも小型高性能化が進んでいる。
特に、充電式工具においては、電機子コア外径φ３０ｍｍ前後のモータで積層方向での厚みが１０ｍｍ程度まで小型化されている。
このような小型のモータとしては、例えば、希土類焼結磁石を用いてブラシ付きの直流モータを構成したものや、異方性希土類ボンド磁石を用いてブラシ付きの直流モータを構成したものが既に提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。
特開２００３−２３５２２５号公報（図４，５参照） 特開２００３−２４４８７０号公報（図１，２参照）

しかしながら、上記特許文献１及び２では、フェライト磁石等に比べて最大エネルギー積が大きい希土類焼結磁石や異方性希土類ボンド磁石を用いることによって、モータの出力をある程度上げることができるものの、空隙磁束密度を電機子の回転方向で均一にすることができないため、出力を十分に発揮することができず、改善の余地があった。

本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、より一層高性能な永久磁石を用いることによって、空隙磁束密度（主磁束量）を増大させてモータ効率の良いブラシ付き直流モータを提供することを課題とし、更には、より一層高性能な永久磁石を用いると同時にモータ効率の向上を加味した磁気回路設計を行うことによって、更にモータ効率の良いブラシ付き直流モータを提供することを課題とする。

本発明は、ケーシングを構成する界磁ヨークの内側に永久磁石を備え、この永久磁石に空隙を介して回転可能な回転軸に取り付けられた電機子を備えるとともに、前記電機子への電流を制御するための整流子及びブラシを備えた直流モータであって、前記永久磁石として、ラジアル異方性の希土類リング磁石を用いたことを特徴としている。

最大エネルギー積が２７０〜３６０ｋＪ／ｍ³であるラジアル異方性のリング磁石が好ましい。

前記界磁ヨークの幅Ｗｆｙを前記電機子の基端に位置する電機子ヨークの幅Ｗａｙで割った値Ｗｆｙ／Ｗａｙを０．５６〜０．９３の範囲に設定することが好ましい。

前記界磁ヨークの外径Ｄｙを前記電機子のコア外径Ｄａで割った値Ｄｙ／Ｄａを１．３６〜１．４８の範囲に設定することが好ましい。

永久磁石として、希土類磁石の中でも、より一層高性能なラジアル異方性の希土類リング磁石を用いて直流モータを構成することによって、各極の空隙磁束密度を回転子（電機子）の回転方向で均一にすることができるから、主磁束量を増大させてモータ効率の良いブラシ付き直流モータを提供することができる。
最大エネルギー積が２７０ｋＪ／ｍ³以上のラジアル異方性のリング磁石を用いて直流モータを構成することが好ましく、現状では例えば２７０〜３６０ｋＪ／ｍ³の範囲内のラジアル異方性のリング磁石を用いることになる。

しかも、前記界磁ヨークの幅Ｗｆｙを前記電機子の基端に位置する電機子ヨークの幅Ｗａｙで割った値Ｗｆｙ／Ｗａｙを０．５６〜０．９３の範囲に設定し、また、前記界磁ヨークの外径Ｄｙを前記電機子のコア外径Ｄａで割った値Ｄｙ／Ｄａを１．３６〜１．４８の範囲に設定して最適な磁気回路設計を行うことによって、更にモータ効率の良いブラシ付き直流モータを提供することができる。

図１に、ラジアル異方性の希土類リング磁石１を用いたブラシ付き直流モータＭを示している。
前記リング磁石１は、超急冷法によって作られたネオジウム（Ｎｄ）・鉄（Ｆｅ）・ボロン（Ｂ）の粉末をホットプレスしてバルク化した後、熱間押し出し加工により例えば外径３７．３ｍｍ、内径３３．３ｍｍの円筒状に成形し、さらにラジアル（放射状）方向に着磁して円周の半分（図１（ａ）では両側の破線の上半分）をＮ極とし、残る半分（図１（ａ）では両側の破線の下半分）をＳ極とする２極の永久磁石としている。尚、ここでは、前記リング磁石１の最大エネルギー積が３００ｋＪ／ｍ³のものを使用しているが、現状では最大エネルギー積が２７０〜３６０ｋＪ／ｍ³の間のリング磁石を用いることになる。

前記リング磁石１は、焼結希土類磁石と同等以上の最大エネルギー積を有していることは勿論のこと、他に配向（磁石の磁化容易軸）が円筒中心であるため、簡単な着磁操作でラジアル（放射状）配向になるため、空隙の磁束密度が、例えば図２で示した空隙磁束密度展開図の通り、広い回転角度（ｒａｄ）においてもほぼ均一になっている（図２の実線で示している）。
図２の展開図は、図１（ａ）で示している２極の磁石内周と電機子外周との間の空隙（３６０度の円周）を展開した図であり、図１（ａ）の上下で２分割されたＮ極側とＳ極側とで図２において上下に対称の２つの台形波になっていることから、各極の空隙磁束密度が回転子（電機子）の回転方向において広角度で均一であると言える。
これに対して図２において、破線で示す比較例として挙げたラジアル配向していない永久磁石（焼結希土類磁石）では、磁極の中心部が最大になり、該中心部から両端に位置するに従って磁束密度が低下するほぼ正弦波状を描いた磁束密度になっており、空隙磁束密度が回転子（電機子）の回転方向で不均一になっていることがわかる。
このようにラジアル異方性の希土類リング磁石１を用いることによって、各極の空隙磁束密度を回転子（電機子）の回転方向で均一にすることができるから、主磁束量を増大させてモータ効率の良いブラシ付き直流モータを得ることができる。

前記ブラシ付き直流モータＭは、図１に示すように、ケーシングを構成する界磁ヨーク２の内側に前記リング磁石１を備え、このリング磁石１に空隙３を介して回転可能な回転軸（モータシャフト）４に取り付けられた電機子５を備えるとともに、前記電機子５への電流を制御するための７個の整流子片６及び上下一対のブラシ７を備えている。
前記一対のブラシ７，７は、共にカーボンブラシを用い、対向する磁極の方向に互いに対向位置させて固定されている。また、前記円周方向で隣り合う整流子片６，６間に形成される隙間がティース部に位置するように７個の整流子片６を配置している。

前記界磁ヨーク２は、円環状に構成され、磁極中心部に対応する上下２箇所それぞれの外面に偏平部２ａを備えている。

前記電機子５は、回転軸４に一体回転自在に取り付けられるリング状の電機子ヨーク８と、この電機子ヨーク８の外周面から所定間隔を隔てて放射状に突出する７本の電機子ティース９と、隣り合う電機子ティース９間に電機子ティース９に巻き付けるための巻線（図示せず）の空間を形成するためのスロット１１とを備えている。
前記電機子ティース９の先端には、該電機子ティース９の横幅よりも幅広に形成された円弧状の先端部１０を備えており、この先端部１０の外面とリング磁石１の内面との間の隙間（例えば０．３〜０．５ｍｍ）が、前記空隙３となっている。

直流モータＭの磁気回路は、前記界磁ヨーク２と、リング磁石１と、空隙３、電機子コア１２とから構成され、それらの各部の厚みや空隙３の大きさ等を最適に設計することによって、小型で高効率な直流モータにすることができるようになっている。

前記小型で高効率な直流モータを得るための磁気回路を設計する場合についての説明を加える。
モータの小型化を維持するためには、磁気回路の断面積を必要以上に大きくすることができない。このため、各部位（界磁ヨーク、電機子ティース、ヨーク）のある程度の磁気の飽和は避けられない状況にある。
これにより、希土類焼結磁石等の高性能な永久磁石を採用したモータは小型化が進む一方、鉄損失が増大してモータ効率の低減、発熱増加などの問題が顕著となってしまう。
つまり、空隙磁束密度（主磁束量）が増えることによりモータの磁路の各部が磁気飽和して、漏れ磁束が増大してしまう、また電機子コアに至っては、回転鉄損が増大することになる。
この回転鉄損増大は、モータ効率を低減するとともに、発熱となって消費されるので、モータの温度上昇を増大させることになる。
従って、本願発明のラジアル異方性の希土類リング磁石１のような高性能な永久磁石を用いながらも十分に考慮された磁気回路設計を行わなければ、小型でモータ効率の良いブラシ付き直流モータを得ることができないことになる。
このことから、後述する理由により、界磁ヨークの幅Ｗｆｙを前記電機子の基端に位置する電機子ヨークの幅Ｗａｙで割った値Ｗｆｙ／Ｗａｙを０．５６〜０．９３の範囲に設定し、また、前記界磁ヨークの外径Ｄｙを前記電機子の先端に位置するコア外径Ｄａで割った値Ｄｙ／Ｄａを１．３６〜１．４８の範囲に設定することによって、回転鉄損が増大することなく、主磁束量を増大することができ、小型でモータ効率の良いブラシ付き直流モータを得ることができるのである。

前記のように磁気回路を設計する際に回転鉄損が増大する点を考慮しながら磁気回路設計について以下において更に詳述していく。
一般的に、空隙３の磁束密度（主磁束量）を増大させるためには、リング磁石１の厚みを薄くし、界磁ヨーク幅を大きくし、空隙３を小さくするやり方が好ましい。リング磁石１が薄肉になると、反磁界による減磁が懸念されるが、ラジアル異方性の希土類リング磁石１は、保磁力が大きいので薄肉化が可能となり、その結果、磁石を薄くし、界磁ヨーク２を厚くすることによって空隙３の磁束密度（主磁束量）を大きくすることが出来るようになっている。

前記リング磁石１を用いた本発明の直流モータの２種類（後述するＤｍ／Ｄａの値が１．１５と１．２３の２種類）と、比較例として従来の磁石を用いた２種類の直流モータの合計４個の直流モータを用い、各モータの特定した２種類の寸法関係（具体的にはＤｙ／Ｄａの値とＷｆｙ／Ｗａｙの値の２種類）のそれぞれに対する磁束密度をシュミレーションにて算出し、そのシュミレーション結果に基づいて図３〜図６のグラフに示している。尚、比較例の一方の直流モータは、最大エネルギー積１６０ｋＪ／ｍ³程度の異方性希土類ボンド磁石を採用した直流モータであり、残る他方の直流モータは、最大エネルギー積２７０〜３００ｋＪ／ｍ³程度の焼結希土類磁石を採用した直流モータである。

モータの最適設計を行うためには、電機子反作用で不可逆減磁を起こすことなく、且つ、主磁束量（モータ出力に直結）を確保する必要がある。比較例の直流モータでは、永久磁石の磁石外径Ｄｍを電機子コア１２の外径Ｄａで割った値（Dm／Dａ）が１．２３で、界磁ヨーク２の界磁ヨーク外径Ｄｙを電機子コア１２の外径Ｄａで割った値（Ｄｙ／Ｄａ）が１．４８となるように各部の寸法を設定したときに、不可逆減磁を起こさない効率の良い最適設計化されたモータを得ることができた。そのときの磁束量は１．８（×１０^-2Ｗｂ／ｍ）であった。
この磁束量１．８（×１０^-2Ｗｂ／ｍ）は、界磁ヨーク２の界磁ヨーク外径Ｄｙを電機子コア１２の外径Ｄａで割った値（Ｄｙ／Ｄａ）を大きくして行くことで増大可能であるが、モータ重量の増加や、電動工具本体の大径化となって商品価値を損ねるため、（Ｄｙ／Ｄａ）は大きくても１．４８程度が限度であり、この（Ｄｙ／Ｄａ）＝１．４８では、磁束量１．８（×１０^-2Ｗｂ／ｍ）程度が限度であった。

図３と図４は、負荷時と無負荷時それぞれのＤｙ／Ｄａの大きさと主磁束量との関係を示すグラフであるが、異方性希土類ボンド磁石を採用したモータのＤｙ／Ｄａが変化した場合の関係を２点鎖線Ｊ１で示している。Ｄｙ／Ｄａを１．４８から更に大きくしていけば主磁束量は大きくなっていくが、それでも磁束量が２．２（×１０^-2Ｗｂ／ｍ）程度で飽和している。
この同じ形状のモータに前記焼結希土類磁石を採用した場合のＤｙ／Ｄａと主磁束量との関係も破線で示しているが、異方性希土類ボンド磁石と同様に磁束量が２．２（×１０^-2Ｗｂ／ｍ）程度で飽和となっている。焼結希土類磁石を採用した場合は、異方性希土類ボンド磁石より更に保磁力が強く電機子反作用に対する耐力も大きいのでＤｍ／Ｄａを小さくした最適値とすれば、主磁束量も大きくなると予想されるが、焼結希土類磁石の配向（磁石の磁化容易軸）がラジアル方向でないため、図２の空隙磁束密度展開図（破線）で示されるように、２つの極の両端位置における磁束密度が低く、期待するほど主磁束量増加が見込めない。ここでは示されていないが、焼結希土類磁石で最適化を施したモータとここで示されている異方性希土類ボンド磁石を採用したモータとの主磁束量の差は、別の実証試験にて７％程度である事が確認されている。

一方、前述の異方性希土類ボンド磁石に代えて熱間押し出し加工により同一寸法になるように製造された最大エネルギー積が２７０〜３００ｋＪ／ｍ³のラジアル異方性希土類リング磁石１に置き換えただけでも、図３及び図４の一点鎖線Ｊ３に示されるように飽和磁束量がＤｙ／Ｄａ=１．７時で約１０％増加し、Ｄｙ／Ｄａ=１．４８時で２０％程度増加している。
更に、ラジアル異方性希土類リング磁石１を採用し、各部の寸法を変えて（Ｄｍ／Ｄａ＝１．１５として）データを取ることにより最適形状としたモータにおいては、図３及び図４の実線Ｊ４で示されるように大幅に主磁束量が増加し、従来の異方性希土類ボンド磁石を採用したモータに比較し飽和磁束量がＤｙ／Ｄａ=１．７時で２０％以上増加し、Ｄｙ／Ｄａ=１．４８時で２５％程度増加している。

本発明は主磁束量が現行の最適設計時の磁束量１．８（×１０^-2Ｗｂ／ｍ）を上回り、モータ外径を大きくすることなく、従来達成することが出来なかった主磁束量の増加を目指すことにある。または、現行の最適設計時の磁束量と同等（同出力）で従来よりも小型のモータを達成することを目指すことにある。
この目標を満足するには、図4の無負荷時のＤｙ／Ｄａの大きさと主磁束量の関係図から明らかなようにラジアル異方性希土類リング磁石１を採用しモータ外径、つまり界磁ヨーク外径Ｄｙを電機子５の電機子コア外径Ｄａで割った値（Ｄｙ／Ｄａ）を１．３６以上とすることで達成することができる。
なお、負荷時においては、Ｄｙ／Ｄａ＝１．３７以上で達成されることが図３より分かる。
現状のモータの外径（Ｄｙ／Ｄａ＝１．４８）以下でこの目標を満足するには、図４から明らかなようにラジアル異方性希土類リング磁石１を採用しモータ外径Ｄｙを電機子の電機子コア外径Ｄａで割った値（Ｄｙ／Ｄａ）を１．３６〜１．４８とすることで達成できる。

ところで、上述のようにラジアル異方性希土類リング磁石１を採用したモータは主磁束量を大幅に増大させることができるが、その反面、電機子コアの各部が磁気飽和を起こし、ついには、電機子コアの鉄損が増大する結果となる。
従って、主磁束量の増大を図ると共に電機子コアの鉄損低減を図る必要がある。
この問題を解決するために各部の寸法を変えてデータを取った結果、次の知見を得た。
電機子ヨーク幅Wａｙ、電機子ティース幅Wａｔは大きければ大きい方が良い。また、界磁ヨーク幅Wｆｙは主磁束量を増加させるには大きい方が良いが、反面、電機子コア１２の磁束密度を増加させるという相反する性質がある。
この知見を活かすために電機子５の電機子ヨーク幅Wａｙ、電機子ティース９の電機子ティース幅Wａｔの寸法を大きくしようとしても、電機子コア１２の大きさの制約、コイルを収納するスロット１１の面積確保、回転軸（モータシャフト）４の軸剛性の都合から大きくするには限度があり、現状以上に大きくすることが困難である。また界磁ヨーク幅Wｆｙは、界磁ヨーク外径Ｄｙを大きくすれば大きくなるが、前述の通り小型軽量化に逆行し商品価値を損なう結果となることに加えて電機子コア１２の磁束密度を逆に増加させる恐れもあり、界磁ヨーク幅Wｆｙにも制約がある。
これらの制約条件の中で主磁束量を増加させ、電機子コアの鉄損を低減するために磁束密度を低下させるという相反した目標を満足することが本発明の目的である。

前記目標を達成するため、品質工学の手法により最適値を絞り込み、この最適値を基準にＤｙ／Ｄａの大きさを変えて最適範囲を見出した。図５及び図６は、界磁ヨーク幅Wｆｙを電機子コアヨーク幅Wａｙで割った値（Wｆｙ／Ｗａｙ）に対する電機子コア磁束密度の関係を示したものであるが、前述の知見の性質によりWｆｙ／Ｗａｙの値は、小型化を図る上においては大きくすることができないものである。
図３、図４同様、異方性希土類ボンド磁石を採用したモータを２点鎖線Ｊ１、焼結希土類磁石を採用したモータを破線Ｊ２で示すが、Wｆｙ／Wａｙ＝１．０５（Ｄｙ／Ｄａ＝１．４８のとき）のこれらのモータの電機子コアの磁束密度（Ｔ）は図6で示されるように無負荷時で１．９Ｔ（テスラ）、負荷時で図5に示されるように２．０Ｔ（テスラ）であり、この状態では磁気飽和を生じてはいない。
本発明では、この負荷時及び無負荷時の電機子コアの磁束密度が２．０Ｔ、１．９Ｔを超えることない界磁ヨーク幅Wｆｙを電機子コアヨーク幅Wａｙで割ったときの値（Wｆｙ／Ｗａｙ）とすることである。
異方性希土類ボンド磁石を採用したモータ（Ｄｍ／Ｄａ=１．２３）にラジアル異方性希土類リング磁石を置き換えただけのモータのWｆｙ／Ｗａｙの大きさに対する電機子コアの磁束密度の関係は１点鎖線Ｊ３で示し、最適化したラジアル異方性希土類リング磁石を採用したモータ（Ｄｍ／Ｄａ=１．１５）のWｆｙ／Ｗａｙの大きさに対する電機子コア磁束密度の関係は実線Ｊ４で示すが、最適化したラジアル異方性希土類リング磁石を採用したモータは異方性希土類ボンド磁石を採用したモータ（Ｄｍ／Ｄａ=１．２３）にラジアル異方性希土類リング磁石を置き換えただけのモータに比べ電機子コアの磁束密度が低いことが分かる。ここで図３、図４の主磁束量の関係図からも明らかであったように最適化したラジアル異方性希土類リング磁石を採用したモータは主磁束量も増加していることから、異方性希土類ボンド磁石を採用したモータにラジアル異方性希土類リング磁石を置き換えただけのモータに比較し、主磁束量は大きく、電機子コアの磁束密度は逆に低いという相反する要求を兼ね備えたモータであることが伺える。

無負荷時の関係図である図6より、最適化したラジアル異方性希土類リング磁石を採用したモータが電機子コア磁束密度１．９Ｔ以下を満たすためにはＤｍ／Ｄａ=１．２３の異方性希土類ボンド磁石を採用したモータのWｆｙ／Wａｙより小さくする必要があることが分かる。そのWｆｙ／Wａｙは０．８１以下である。
負荷時の関係図である図５より、最適化したラジアル異方性希土類リング磁石を採用したモータが電機子コア磁束密度２．０Ｔ以下を満たすためにはＤｍ／Ｄａ=１．２３の異方性希土類ボンド磁石を採用したモータのWｆｙ／Wａｙより小さくする必要があることが分かる。そのWｆｙ／Wａｙは０．９３以下である。
一方、主磁束量１．８（×１０^-2Ｗｂ／ｍ）を満足するWｆｙ／Wａｙは負荷時の場合０．５８（Ｄｙ／Ｄａ＝１．３７と同意である）、無負荷時の場合０．５６（Ｄｙ／Ｄａ＝１．３６と同意である）であるので、負荷時においては、Wｆｙ／Wａｙが０．５８〜０．９３、無負荷時においては０．５６〜０．８１とすることで従来以上の主磁束量１．８（×１０^-2Ｗｂ／ｍ）以上を満足し、従来以下の電機子コア磁束密度を満足することが出来る。

従って、電動工具用モータは、無負荷から高負荷まで負荷が変動するので、電動工具用には、Wｆｙ／Wａｙは０．５６〜０．９３とすることが望ましい。
ここで、負荷時とは電動工具で通念で使用されると想定される負荷の事を意味する。

図３〜図６では、Ｄｍ／Ｄａ=１．１５と１．２３の２種類の寸法を示したが、図７は、界磁ヨーク外径Ｄｙを例えば所定寸法の４７．８ｍｍとし、Ｄｙ／Ｄａ＝１．４８とした場合に、Ｄｍ／Ｄａを１．０８〜１．２４へ変化したときの磁束量をシュミレーションで算出し、そのシュミレーション結果に基づいてグラフ化したものである。
このグラフによれば、Ｄｍ／Ｄａの値が小さくなればなるほど、つまり磁石が薄くなればなるほど主磁束量が大きくなり、これとは逆にＤｍ／Ｄａの値が大きくなればなるほど、つまり磁石が厚くなればなるほど主磁束量が小さくなっていくことが明らかである。従って、Ｄｍ／Ｄａの値が小さくなればなるほど主磁束量が大きくなり好ましいが、現在の磁石の製造限界となる値は１．１５とされている。これは、磁石の薄さの製造限界が約２ｍｍで、一方、電機子コアの外径Ｄａは３０ｍｍ程度であり、その大きさを基準に各種部材の寸法を設定したためである。従って、Ｄｍ／Ｄａの値は、製造限界となる１．１５から小型化の限界となる１．２４の間に設定されることになり、Ｄｍ／Ｄａの値は１．１５〜１．２４の範囲において小さい値ほど主磁束量を増大させることができることがわかる。

従って、ラジアル異方性の希土類リング磁石１を用いて、前記界磁ヨークの幅Ｗｆｙを前記電機子の基端に位置する電機子ヨークの幅Ｗａｙで割った値（Ｗｆｙ／Ｗａｙ）を０．５６〜０．９３の範囲に設定するとともに、前記界磁ヨークの外径Ｄｙを前記電機子の先端に位置するコア外径Ｄａで割った値（Ｄｙ／Ｄａ）を１．３６〜１．４８の範囲に設定して磁気回路設計を行うことによって、小型で高効率のブラシ付き直流モータを得ることができることが明らかである。

前記実施形態で示した直流モータを構成する各部材の形状及び本数等の具体的構成は、図に示されるものに限定されるものではなく、自由に変更することができる。

ブラシ付きモータの断面図であり、（ａ）は整流子とブラシを加えたものであり、（ｂ）は寸法線を加えたものになっている。 電機子の角度と空隙の磁束密度との関係を示す空隙磁束密度展開図である。 負荷時におけるＤｙ／Ｄａの大きさと主磁束量との関係を示すグラフである。 無負荷時におけるＤｙ／Ｄａの大きさと主磁束量との関係を示すグラフである。 負荷時におけるＷｆｙ／Ｗａｙの大きさと電機子コア磁束密度との関係を示すグラフである。 無負荷時におけるＷｆｙ／Ｗａｙの大きさと電機子コア磁束密度との関係を示すグラフである。 Ｄｙ／Ｄａ＝１．４８の時におけるＤｍ／Ｄａと主磁束量との関係を示すグラフである。

符号の説明

１…ラジアル異方性希土類リング磁石、２…界磁ヨーク、２ａ…偏平部、３…空隙、４…回転軸、５…電機子、６…整流子、７…ブラシ、８…電機子ヨーク、９…電機子ティース、１０…先端部、１１…スロット、１２・・・電機子コア、Ｄａ…電機子コア外径、Ｄｍ…磁石外径、Ｄｙ…界磁ヨーク外径（モータ外径）、Ｍ…直流モータ、Wａｔ…電機子ティース幅、Wａｙ…電機子コアヨーク幅、Wｆｙ…界磁ヨーク幅

Claims (4)

1. ケーシングを構成する界磁ヨークの内側に永久磁石を備え、この永久磁石に空隙を介して回転可能な回転軸に取り付けられた電機子を備えるとともに、前記電機子への電流を制御するための整流子及びブラシを備えた直流モータであって、
   前記永久磁石として、ラジアル異方性の希土類リング磁石を用いたことを特徴とする直流モータ。
2. 前記ラジアル異方性の希土類リング磁石の最大エネルギー積が２７０ｋＪ／ｍ³以上であることを特徴とする請求項１記載の直流モータ。
3. 前記界磁ヨークの幅（Ｗｆｙ）を前記電機子の基端に位置する電機子ヨークの幅（Ｗａｙ）で割った値（Ｗｆｙ／Ｗａｙ）を０．５６〜０．９３の範囲に設定したことを特徴とする請求項１又は２記載の直流モータ。
4. 前記界磁ヨークの外径（Ｄｙ）を前記電機子のコア外径（Ｄａ）で割った値（Ｄｙ／Ｄａ）を１．３６〜１．４８の範囲に設定したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の直流モータ。

Images