JP2775209B2 - 直流モータ - Google Patents
直流モータInfo
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- JP2775209B2 JP2775209B2 JP4098337A JP9833792A JP2775209B2 JP 2775209 B2 JP2775209 B2 JP 2775209B2 JP 4098337 A JP4098337 A JP 4098337A JP 9833792 A JP9833792 A JP 9833792A JP 2775209 B2 JP2775209 B2 JP 2775209B2
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- fixed
- peripheral portion
- magnetic
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/02—Details of the magnetic circuit characterised by the magnetic material
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
- H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
- H02K21/14—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K3/00—Details of windings
- H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
- Motor Or Generator Frames (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、高磁束密度かつ高透
磁率の磁性材料であるケースと、複数のコイルを有する
コイル固定型直流モータに関する。
磁率の磁性材料であるケースと、複数のコイルを有する
コイル固定型直流モータに関する。
【０００２】
【従来の技術】図７は、従来のコイル固定型直流モータ
の断面図である。図８は、従来のコイル固定型直流モー
タの平面図である。ケースＡ１に、フランジＡ５及びフ
ランジＢ６を固定する。軸受７は、フランジＡ５及びフ
ランジＢ６に固定する。シャフト４は、軸受７に支持さ
れる。積層された珪素鋼板１１は、ケースＡ１の内周面
に固定される。コイル２は、積層された珪素鋼板１１の
内周面に巻線配列される。磁石３は、コイル２との間に
円周状に空隙を保ち、シャフト４に固定される。
の断面図である。図８は、従来のコイル固定型直流モー
タの平面図である。ケースＡ１に、フランジＡ５及びフ
ランジＢ６を固定する。軸受７は、フランジＡ５及びフ
ランジＢ６に固定する。シャフト４は、軸受７に支持さ
れる。積層された珪素鋼板１１は、ケースＡ１の内周面
に固定される。コイル２は、積層された珪素鋼板１１の
内周面に巻線配列される。磁石３は、コイル２との間に
円周状に空隙を保ち、シャフト４に固定される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の直流モ
ータでは、下記の課題があった。 （１） 積層された珪素鋼板は、モータを小さく作る上
で機械加工及び組立が困難であった。 （２） 積層された珪素鋼板をモータ構造上削除した場
合、磁気回路を構成する軟磁性材料では鉄損が大きく、
従ってモータ効率が悪くなる。
ータでは、下記の課題があった。 （１） 積層された珪素鋼板は、モータを小さく作る上
で機械加工及び組立が困難であった。 （２） 積層された珪素鋼板をモータ構造上削除した場
合、磁気回路を構成する軟磁性材料では鉄損が大きく、
従ってモータ効率が悪くなる。
【０００４】そこで、この発明の目的は、積層された珪
素鋼板のない、小型で低鉄損の高効率の直流モータを得
ることである。
素鋼板のない、小型で低鉄損の高効率の直流モータを得
ることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
にこの発明は、コイル固定型の直流モータにおいて、シ
ャフトを支持するケースと、ケースは、ケースの外周部
が高磁束密度である磁気飽和が少ない磁性材料で、ケー
スの内周部が高透磁率である鉄損の少ない磁性材料で、
２層に構成され、ケースの内周面に固定された複数のコ
イルと、複数のコイルとの問に円周状に空隙を保つ磁石
を固定したシャフトと、を有する構成とした。
にこの発明は、コイル固定型の直流モータにおいて、シ
ャフトを支持するケースと、ケースは、ケースの外周部
が高磁束密度である磁気飽和が少ない磁性材料で、ケー
スの内周部が高透磁率である鉄損の少ない磁性材料で、
２層に構成され、ケースの内周面に固定された複数のコ
イルと、複数のコイルとの問に円周状に空隙を保つ磁石
を固定したシャフトと、を有する構成とした。
【０００６】
【作用】上記のように構成されたコイル固定型の直流モ
ータにおいては、ケースに固定された軸受がシャフトを
支持する。ケースが高磁束密度且つ高速磁率である磁性
材料で、２層に構成され、複数のコイルがケースの内周
面に固定され、シャフトに固定された磁石が複数のコイ
ルとの間に円周状に空隙を保って配置されている。複数
のコイルには所定の結線を施し、所定のシーケンスでコ
イルに通電すると、シャフトが回って、コイル固定型の
直流モータとして回転動作する。
ータにおいては、ケースに固定された軸受がシャフトを
支持する。ケースが高磁束密度且つ高速磁率である磁性
材料で、２層に構成され、複数のコイルがケースの内周
面に固定され、シャフトに固定された磁石が複数のコイ
ルとの間に円周状に空隙を保って配置されている。複数
のコイルには所定の結線を施し、所定のシーケンスでコ
イルに通電すると、シャフトが回って、コイル固定型の
直流モータとして回転動作する。
【０００７】
【実施例】以下に、この発明の実施例を図に基づいて説
明する。 （実施例１） 図１は、本発明の直流モータの実施例１の断面図であ
る。図２は、本発明の直流モータの実施例１の平面図で
ある。
明する。 （実施例１） 図１は、本発明の直流モータの実施例１の断面図であ
る。図２は、本発明の直流モータの実施例１の平面図で
ある。
【０００８】図１及び図２において、ケースＡ１は高磁
束密度の磁性材料で、ケースＡ１の内周面に円周状に固
定するケースＢ８が高透磁率の磁性材料で、ケースＡ１
は外周部に、ケースＢ８は内周部に、２層に固定されて
いる。ケースＡ１に、フランジＡ５及びフランジＢ６を
固定する。軸受７は、フランジＡ５及びフランジＢ６に
固定する。シャフト４は、軸受７に支持される。コイル
２は、ケースＢ８の内周面に沿って配列固定される。磁
石３は、コイル２との間に円周状に空際９を保ちシャフ
ト４に固定される。コイル２は、同心状に巻いた空心コ
イルで３個ある。尚コイルは、同心状に巻いた複数の空
心コイルでもよいし、分布状に巻いた円筒形状の空心コ
イルを使用してもよい。
束密度の磁性材料で、ケースＡ１の内周面に円周状に固
定するケースＢ８が高透磁率の磁性材料で、ケースＡ１
は外周部に、ケースＢ８は内周部に、２層に固定されて
いる。ケースＡ１に、フランジＡ５及びフランジＢ６を
固定する。軸受７は、フランジＡ５及びフランジＢ６に
固定する。シャフト４は、軸受７に支持される。コイル
２は、ケースＢ８の内周面に沿って配列固定される。磁
石３は、コイル２との間に円周状に空際９を保ちシャフ
ト４に固定される。コイル２は、同心状に巻いた空心コ
イルで３個ある。尚コイルは、同心状に巻いた複数の空
心コイルでもよいし、分布状に巻いた円筒形状の空心コ
イルを使用してもよい。
【０００９】図３は、磁性材料の磁気特性図である。モ
ータを設計する場合、一般に磁束密度の高い材料を選
ぶ。図４は、磁性材料の鉄損の周波数特性図である。モ
ータを設計する場合、一般に鉄損の少ない材料を選ぶ。
図５は、磁性材料の透磁率の周波数特性図である。モー
タを設計する場合、一般に透磁率の低い材料を選ぶ。
ータを設計する場合、一般に磁束密度の高い材料を選
ぶ。図４は、磁性材料の鉄損の周波数特性図である。モ
ータを設計する場合、一般に鉄損の少ない材料を選ぶ。
図５は、磁性材料の透磁率の周波数特性図である。モー
タを設計する場合、一般に透磁率の低い材料を選ぶ。
【００１０】図３によれば、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅの、順
序で磁界の強さが決まれば、磁束密度も決まる。モータ
を小型化する場合、空隙９の磁界の強さが小さくなるの
で、磁界の強さが小さくても、比較的大きな磁束密度が
とれるような磁性材料を選定して、最適な設計をする必
要がある。図３に示す磁性材料の、低炭素鋼である純鉄
と珪素鋼は、磁界の強さが大きい場合は、磁束密度を大
きくとれるが、小さい磁界の強さで設計する場合は、Ｆ
ｅ−Ｃｏ合金、Ｆｅ−Ｎｉ合金、アモルファス合金を、
それぞれの磁界の強さの設計値に合わせて、ケース１Ａ
の磁性材料を図３の中から選定することが出来る。
序で磁界の強さが決まれば、磁束密度も決まる。モータ
を小型化する場合、空隙９の磁界の強さが小さくなるの
で、磁界の強さが小さくても、比較的大きな磁束密度が
とれるような磁性材料を選定して、最適な設計をする必
要がある。図３に示す磁性材料の、低炭素鋼である純鉄
と珪素鋼は、磁界の強さが大きい場合は、磁束密度を大
きくとれるが、小さい磁界の強さで設計する場合は、Ｆ
ｅ−Ｃｏ合金、Ｆｅ−Ｎｉ合金、アモルファス合金を、
それぞれの磁界の強さの設計値に合わせて、ケース１Ａ
の磁性材料を図３の中から選定することが出来る。
【００１１】更に、図４及び図５に示すように交流特性
の良い磁性材料、例えばＦｅ−Ｃｏ合金、Ｆｅ−Ｎｉ合
金、アモルファス合金を、それぞれの磁界の強さの設計
値に合わせて、ケース１Ａの磁性材料を図４あるいは図
５の中から選定すれば、最適な高効率のモータが設計可
能となる。しかし、磁性材料においては、図３及び図４
に示す様に高磁束密度と低鉄損は二律背反の関係にあ
る。図６は、実施例１の平面図２の１部拡大図である。
ケースＡ１が高磁束密度から成る磁性材料で、ケースＡ
１の内周面に円周状に固定するケースＢ８が高速磁率か
ら成る磁性材料で、ケースＡ１は外周部に、ケースＢ８
は内周部に、２層に固定され、コイル２は、ケースＢ８
の内周面に沿って配列固定される。磁石３は、コイル２
との間に円周状に空隙９を保ちシャフト４に固定され
る。コイル２は、同心状に巻いた空心コイルで、３個あ
る。尚コイルは、同心状に巻いた複数の空心コイルでも
よいし、分布状に巻いた円筒形状の空心コイルを使用し
てもよい。シャフト４は図１に示す様に軸受７に支持さ
れている。磁石３から発生する磁束１０は空隙９を通
り、次にケースＢ８を通り、次にケースＡ１を通り、次
にケースＢ８を再度通り、次に空隙９を再度通り、次に
磁石３に再度磁束１０が戻る。
の良い磁性材料、例えばＦｅ−Ｃｏ合金、Ｆｅ−Ｎｉ合
金、アモルファス合金を、それぞれの磁界の強さの設計
値に合わせて、ケース１Ａの磁性材料を図４あるいは図
５の中から選定すれば、最適な高効率のモータが設計可
能となる。しかし、磁性材料においては、図３及び図４
に示す様に高磁束密度と低鉄損は二律背反の関係にあ
る。図６は、実施例１の平面図２の１部拡大図である。
ケースＡ１が高磁束密度から成る磁性材料で、ケースＡ
１の内周面に円周状に固定するケースＢ８が高速磁率か
ら成る磁性材料で、ケースＡ１は外周部に、ケースＢ８
は内周部に、２層に固定され、コイル２は、ケースＢ８
の内周面に沿って配列固定される。磁石３は、コイル２
との間に円周状に空隙９を保ちシャフト４に固定され
る。コイル２は、同心状に巻いた空心コイルで、３個あ
る。尚コイルは、同心状に巻いた複数の空心コイルでも
よいし、分布状に巻いた円筒形状の空心コイルを使用し
てもよい。シャフト４は図１に示す様に軸受７に支持さ
れている。磁石３から発生する磁束１０は空隙９を通
り、次にケースＢ８を通り、次にケースＡ１を通り、次
にケースＢ８を再度通り、次に空隙９を再度通り、次に
磁石３に再度磁束１０が戻る。
【００１２】ケースＡ１は、ケースＢ８に比べ磁石３か
ら円周上に離れた位置に配置し、ケースＢ８は、ケース
Ａ１に比ペ磁石３から円周上に近い位置に配置してい
る。磁石３に近い方が磁束１０は多く通る。従って図６
に示す様に、ケースＡ１は磁束１０が少なく、ケースＢ
８は磁束１０が多くなる。更に磁束１０の交番周波数が
高くなれば、ケースＡ１は磁束１０が少なく、ケースＢ
８は磁束１０が多くなる傾向が強くなる。これは磁束の
表皮効果である。
ら円周上に離れた位置に配置し、ケースＢ８は、ケース
Ａ１に比ペ磁石３から円周上に近い位置に配置してい
る。磁石３に近い方が磁束１０は多く通る。従って図６
に示す様に、ケースＡ１は磁束１０が少なく、ケースＢ
８は磁束１０が多くなる。更に磁束１０の交番周波数が
高くなれば、ケースＡ１は磁束１０が少なく、ケースＢ
８は磁束１０が多くなる傾向が強くなる。これは磁束の
表皮効果である。
【００１３】また、コイル２に電流を流すことによって
発生する磁束１０も、コイル２に近接鎖交する磁束量が
多いことから、同様にケースＡ１は磁束１０が少なく、
ケースＢ８は磁束１０が多くなる。モータを通電作動す
るとき、起動時は図６に示す磁束１０の交番周波数が、
極めて低く、図４に示す鉄損は少ないので、図５に示す
透磁率の小さい磁性材料を選ぶことができる。但しモー
タの起動時は電流が一番流れ、従って磁界の強さが大き
くなるので、図３に示す飽和磁束密度の高い材料、例え
ば機械加工性のよい低炭素鋼、または軟磁性材料に代表
される純鉄を、図１、図２、図６に示されるケースＡ１
に選ぶことができる。モー夕の起動後の高速回転時は、
図６に示す磁束１０の交番周波数が、高くなり、図４に
示す鉄損は多くなるので、図５に示す透磁率の大きい磁
性材料を選べばよい。但しモータの起動後の高速回転時
は、電流が少なくなるので、従って磁界の強さが小さく
なるので、図３に示す磁界の強さが小さくても比較的飽
和磁束密度の高い材料、例えばＦｅ−Ｃｏ合金、Ｆｅ−
Ｎｉ合金、アモルファス合金の、中から最適設計値の磁
性材料を選べばよい。
発生する磁束１０も、コイル２に近接鎖交する磁束量が
多いことから、同様にケースＡ１は磁束１０が少なく、
ケースＢ８は磁束１０が多くなる。モータを通電作動す
るとき、起動時は図６に示す磁束１０の交番周波数が、
極めて低く、図４に示す鉄損は少ないので、図５に示す
透磁率の小さい磁性材料を選ぶことができる。但しモー
タの起動時は電流が一番流れ、従って磁界の強さが大き
くなるので、図３に示す飽和磁束密度の高い材料、例え
ば機械加工性のよい低炭素鋼、または軟磁性材料に代表
される純鉄を、図１、図２、図６に示されるケースＡ１
に選ぶことができる。モー夕の起動後の高速回転時は、
図６に示す磁束１０の交番周波数が、高くなり、図４に
示す鉄損は多くなるので、図５に示す透磁率の大きい磁
性材料を選べばよい。但しモータの起動後の高速回転時
は、電流が少なくなるので、従って磁界の強さが小さく
なるので、図３に示す磁界の強さが小さくても比較的飽
和磁束密度の高い材料、例えばＦｅ−Ｃｏ合金、Ｆｅ−
Ｎｉ合金、アモルファス合金の、中から最適設計値の磁
性材料を選べばよい。
【００１４】
【発明の効果】この発明は、コイル固定型の直流モータ
において、シャフトを支持するケースと、ケースは、ケ
ースの外周部が高磁束密度である磁気飽和が少ない磁性
材料で、ケースの内周部が高透磁率である鉄損の少ない
磁性材料で、２層に構成され、ケースの内周面に固定さ
れた複数のコイルと、複数のコイルとの間に円周状に空
隙を保つ磁石を固定したシャフトと、を有する構成とし
たので、下記の効果を有する。 （１） 積層された鉄心が不要になるので、モータの小
型化ができる。 （２） 磁気回路の部材となるケースが、磁気飽和の少
ない高磁束密度材料と、鉄損の少ない高透磁率材料を、
２層の構成にすることによって高トルクで、鉄損の少な
い高効率のモータを作ることができる。 （３） 特に、多極で高速使用の小型モータに適用する
と効果が大きい。
において、シャフトを支持するケースと、ケースは、ケ
ースの外周部が高磁束密度である磁気飽和が少ない磁性
材料で、ケースの内周部が高透磁率である鉄損の少ない
磁性材料で、２層に構成され、ケースの内周面に固定さ
れた複数のコイルと、複数のコイルとの間に円周状に空
隙を保つ磁石を固定したシャフトと、を有する構成とし
たので、下記の効果を有する。 （１） 積層された鉄心が不要になるので、モータの小
型化ができる。 （２） 磁気回路の部材となるケースが、磁気飽和の少
ない高磁束密度材料と、鉄損の少ない高透磁率材料を、
２層の構成にすることによって高トルクで、鉄損の少な
い高効率のモータを作ることができる。 （３） 特に、多極で高速使用の小型モータに適用する
と効果が大きい。
【図１】本発明の直流モータの実施例１の断面図であ
る。
る。
【図２】本発明の直流モータの実施例１の平面図であ
る。
る。
【図３】本発明の直流モータの実施例１の磁性材料の磁
気特性図である。
気特性図である。
【図４】本発明の直流モータの実施例１の磁性材料の鉄
損の周波数特性図である。
損の周波数特性図である。
【図５】本発明の直流モータの実施例１の磁性材料の透
磁率の周波数特性図である。
磁率の周波数特性図である。
【図６】本発明の直流モータの実施例１の平面図２の１
部拡大図である。
部拡大図である。
【図７】従来のコイル固定型直流モータの断面図であ
る。
る。
【図８】従来のコイル固定型直流モータの平面図であ
る。
る。
１ ケースＡ ２ コイル ３ 磁石 ４ シャフト ５ フランジＡ ６ フランジＢ ７ 軸受 ８ ケースＢ ９ 空隙 １０ 磁束 １１ 珪素鋼板
Claims (2)
- 【請求項１】 コイル固定型の直流モータにおいて、 円筒状のケースと、 前記ケースに保持されたシャフトと、 前記シャフトに固定した磁石と、 前記磁石と空隙を保って前記ケース内周面に固定した複
数のコイルとを備え、 前記ケースは外周部と内周部の二層からなり、 前記外周部は、前記モータの起動時に磁気飽和しない高
飽和磁束密度磁性材料であり、 前記内周部は、前記モータの高速回転時に前記外周部の
高飽和磁束密度磁性材料に比して高透磁率磁性材料であ
ることを特徴とする直流モータ。 - 【請求項２】 コイル固定型の直流モータにおいて、 円筒状のケースと、 前記ケースに保持されたシャフトと、前記シャフトに固定した磁石と 、 前記磁石と空隙を保って前記ケース内周面に固定した複
数のコイルとを備え、 前記ケースは外周部と内周部の二層からなり、 前記外周部は、低炭素鋼からなる軟磁性材料であり、 前記内周部は、Ｆｅ−Ｃｏ合金、Ｆｅ−Ｎｉ合金、又は
アモルファス合金であることを特徴とする直流モータ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4098337A JP2775209B2 (ja) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | 直流モータ |
| US08/137,482 US5391954A (en) | 1992-04-17 | 1993-10-15 | Direct current motor |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4098337A JP2775209B2 (ja) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | 直流モータ |
| US08/137,482 US5391954A (en) | 1992-04-17 | 1993-10-15 | Direct current motor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05300713A JPH05300713A (ja) | 1993-11-12 |
| JP2775209B2 true JP2775209B2 (ja) | 1998-07-16 |
Family
ID=26439528
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4098337A Expired - Lifetime JP2775209B2 (ja) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | 直流モータ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5391954A (ja) |
| JP (1) | JP2775209B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19901104B4 (de) * | 1999-01-14 | 2007-06-21 | Robert Bosch Gmbh | Elektromotor, insbesondere permanent erregter Gleichstrommotor |
| US7211919B2 (en) * | 1999-08-16 | 2007-05-01 | American Superconductor Corporation | Thermally-conductive stator support structure |
| JP4665080B2 (ja) * | 2000-08-03 | 2011-04-06 | 並木精密宝石株式会社 | Ｄｃブラシレスモータ |
| US7339300B2 (en) * | 2004-07-28 | 2008-03-04 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Structural support member for stator retention and method of assembling an electromechanical transmission |
| CN102738922A (zh) * | 2012-05-05 | 2012-10-17 | 张学文 | 圆盘高压直流发电机 |
| JP6657092B2 (ja) * | 2014-07-31 | 2020-03-04 | 株式会社ナカニシ | 電気モータおよび歯科装置 |
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| JPS6293342A (ja) * | 1985-10-17 | 1987-04-28 | Daido Steel Co Ltd | 軟質磁性材料 |
| JPS62107649A (ja) * | 1985-11-06 | 1987-05-19 | Saiteku Kk | 発電機 |
| JPH023174B2 (ja) * | 1984-03-06 | 1990-01-22 | Fuji Xerox Co Ltd | |
| JPH02214451A (ja) * | 1989-02-14 | 1990-08-27 | Canon Electron Inc | モータ |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US4130769A (en) * | 1974-11-01 | 1978-12-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Brushless DC motor |
| US4403401A (en) * | 1978-09-15 | 1983-09-13 | General Electric Company | Method of making a dynamoelectric machine stator having concentric amorphous metal laminations |
| CA1136200A (en) * | 1979-08-09 | 1982-11-23 | Vernon B. Honsinger | Slotless motor with amorphous metal stator |
| JPS60167638A (ja) * | 1984-02-08 | 1985-08-31 | Toshiba Corp | 回転電機の固定子鉄心 |
| JPS61180560A (ja) * | 1985-02-01 | 1986-08-13 | Kangiyou Denki Kiki Kk | 直流ブラシレスマイクロモ−タ |
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