JP3333359B2 - 永久磁石式モータ - Google Patents
永久磁石式モータInfo
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K23/00—DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors
- H02K23/02—DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors characterised by arrangement for exciting
- H02K23/04—DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors characterised by arrangement for exciting having permanent magnet excitation
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- Power Engineering (AREA)
- Dc Machiner (AREA)
Description
の始動等に用いられる永久磁石式モータに関するもので
ある。
路を示す断面図、図8は図7の永久磁石式モータに使用
される例えば実開昭58−143482号公報に開示さ
れたブラシ配列を有するブラシ保持装置の平面図であ
る。図において1はヨーク1aと、ヨーク1aの内径に
装着された永久磁石よりなる主磁極1bと、主磁極1b
に隣接して設けられた軟磁性体の補助磁極1cよりなる
界磁であり、界磁1は6極構成とされ、主磁極1bと補
助磁極1cの内径に構成されるポールアークは約45°
に設定されている。2は界磁1の内径側にエアギャップ
を介して配置され、磁路をなす電機子鉄心2aと、電機
子鉄心2aのスロットに巻回された電機子コイル2bよ
りなる電機子、3aは基板3b上に配列固定されたブラ
シで、ブラシ3aはピグテイル3cにより図示しない外
部の電源と接続される一方、ブラシバネ3dにより図示
しない整流子に押圧される。
は、モータの出力トルクは電機子コイル2bの電流値
と、電機子コイル2bに鎖交する総磁束量に比例する。
また、ブラシの耐久性を良くするためには磁極間の磁気
的中性点を広く設定するのが効果的である。例えば内燃
機関の始動等に使用されるモータでは特に起動時のトル
クを大きくする必要があり、通常は界磁を4極または図
7に示すような6極構成として1極当りの磁束量を大き
く設定すると共に、磁気的中性点をある程度広く設定す
ることにより、起動トルクの向上とブラシ寿命の延長を
図るのが普通であった。また、ブラシの構成は、図8及
び例えば実開昭58−143482号公報に開示されて
いるように正負のブラシがそれぞれ複数個設けられ、ブ
ラシの電流負担を軽減するように設定されている。
化が要求されるが、上記のような永久磁石式の直流モー
タでは小型化に対し次のような課題を有していた。つま
り、界磁を構成する永久磁石の厚さは磁束量を得るため
ばかりでなく、電機子反作用による減磁を防止するため
に必要な寸法に決定される。電機子反作用により単位長
さ当りの永久磁石に加わる反磁場Haは、 Ha=k×Ia×Z×α/(dm+lg)・・・・・・・・・(1) 但し、Ia:電機子電流、 Z:総コイル数、 α:ポ
ールアーク角度 dm:磁石の厚さ、 lg:エアギャップ長さ、k:係
数 にて表され、(1)式中のαは磁束を得るために必要な
ポールアーク角度であるから、α×Iaはトルクを得る
ために必要な値であり、トルクを得ながら反磁場Haを
小さくして電機子反作用による減磁を防ぐにはポールア
ークの角度αと電機子電流Iaに見合った大きさの磁石
の厚さdmが必要であり、界磁側での小型化は極めて困
難なものであった。また、界磁の磁束量によりヨーク1
aはほぼ磁気飽和に近い磁束を通しており、ヨーク1a
の厚さの低減も断面積の低下による磁束量の減少につな
がるため極めて困難なものであった。
めになされたもので、その目的とするところは、界磁の
極数とポールアークの角度と磁石の厚さを最適値に設定
することにより、電機子鉄心に供給される総磁束量を減
ずることなく、従って、出力トルクを減ずることなく、
永久磁石式モータの小型化と軽量化を可能にするもので
ある。
は、永久磁石を含む界磁の極数を8極とし、そのポール
アークを31°から37°の範囲の内の任意の角度に設
定するようにし、同時に永久磁石の軸方向長さLmを電
機子鉄心の軸方向長さLcに対し、1.0<Lm/Lc
<1.4の関係が成立するように設定したものである。
また、電機子には波巻き形の電機子コイルが巻装され、
正極側には磁極間隔の整数倍の角度を隔てて2個、負極
側には1個のブラシを備えるようにしたものである。ま
た、界磁は永久磁石からなる主磁極とこの主磁極に隣接
して配設された軟磁性体の補助磁極を備えたものであ
る。
ルクは電機子コイルの電流と電機子コイルに鎖交する磁
束量に比例し、次の式にて表される。 T=Φ×Ia×P×Z/2πa ・・・・・・・・・・・・・(2) 但し、 Φ:毎極の磁束数、 Ia:電機子電流、
P:極数、Z:総導体数、 a:電機子コイルの並
列回路数、 界磁極数Pを増して8極とすることにより、毎極当りの
磁束量Φを少なくしても総磁束量P*Φが確保できるの
でトルクTが低下することなく、また8極の場合、図5
に示すように主磁極と補助磁極よりなるポールアークが
34°のときモータの出力トルクは最大値を示し、31
°から37°の範囲において充分なトルクを得ることが
できる。このように構成することにより、(1)式に示
すポールアーク角度αは小さくなり、単位長さ当りの永
久磁石に加わる反磁場Haを一定にするための磁石の厚
さdmを小さくすることができ、さらに毎極当りの磁束
量Φの減少はヨークの薄肉化を可能とし、モータの小型
化が可能になる。
83号公報にあるように、主磁極の軸方向長さLmを電
機子鉄心の軸方向長さLcの1.4倍にするとき最大値
になるが、図6に示すようにLm/Lcが1.0から
1.6の間では大きな特性差を示すことはない。従っ
て、Lm/Lcを1.0から1.4の間の値に選定する
ことにより、充分なトルクを得ながら小型化が計れるこ
とになる。
昭58−143481号公報に開示されているように負
極側のブラシを正極側のブラシより少なくして1個にす
ることにより、ブラシ配置の占有面積を小さくすること
ができ、上記の磁気回路の改善と組み合わせることによ
りモータの小型化が達成できる。
を示すもので、図1(a)はその縦断面図、図1(b)
は横断面図であり、図中上記従来例と同一部分には同一
符号を付している。図に示すように界磁1は8極構成
で、主磁極1bと補助磁極1cよりなるポールアークは
33.75°に設定され、電機子2は電機子鉄心2aと
電機子コイル2bと整流子2cより構成されている。ま
た図1(b)に示すように主磁極1bは電機子鉄心2a
より軸方向に長く構成され、Lm/Lcが1.0から
1.4の間の値になるよう設定されている。
おいては従来の永久磁石式モータに較べてポールアーク
角度が小さくなり、磁石の厚さを小さくしても電機子反
作用による減磁を回避することができ、モータの小型化
が可能になる。また、毎極当りの磁束量は減少するが極
数増加により総磁束量は減少せずモータの特性が維持で
きるばかりでなく、毎極当りの磁束量の減少はヨーク1
aの磁束密度を低下させ、ヨーク1aの断面積を小さく
して小型化と軽量化を可能にする。なお、この発明によ
り磁気的中性点の範囲が減少して整流が悪化し、ブラシ
寿命に悪影響を及ぼすことが考えられるが、近年、ブラ
シ材が向上しているため、このような構成でも従来の永
久磁石式モータと同程度以上のブラシ寿命を確保するこ
とが可能になっている。
施の形態を示すもので、この実施の形態においては界磁
1はヨーク1aの内径に取付けられた永久磁石よりなる
主磁極1bのみにより構成されている。このように補助
磁極を使用しない永久磁石式モータにおいても、極数,
ポールアーク角度,主磁極と電機子鉄心の長さの比,を
実施の形態1と同様の構成にすることにより従来の同一
形式の永久磁石式モータに対し、特性を低下させること
なく小型化と軽量化を可能にすることができる。
に使用するブラシの構成を示すもので、図8と同一また
は相当部分は同一符号で示している。図3は通電損耗の
激しい正極側のブラシ3aを2個として電流負担を軽減
し、通電損耗の少ない負極側を1個のブラシ3aとした
例を示し、図4は正負の各ブラシ3aをそれぞれ2個と
した例を示すものである。このようにブラシの数を少な
くすることによりブラシ間のスペースを有効利用でき、
ブラシ部分の面積を小さくして小型化された磁気回路の
断面のスペース内に収納させることができる。
ば、総磁束量を低下させることなく主磁極の厚さを減少
させることができ、さらに毎極当りの磁束量を少なくし
てヨークの磁束量を少なくしたのでヨークの薄肉化が可
能となり、出力特性と電機子反作用による減磁耐量を低
下させることなく永久磁石式モータの小型化と軽量化が
可能になり、製造原価の低減が可能になるものである。
さらには主磁極長さと電機子鉄心長さの比を規定し、ブ
ラシの数を必要最少限にしたことと共に小型で高性能の
永久磁石式モータを得ることができるものである。
す縦断面図及び横断面図である。
す縦断面図である。
す平面図である。
す平面図である。
図である。
性説明図である。
る。
図である
極、2 電機子、2a 電機子鉄心、2b 電機子コイ
ル、3a ブラシ、
Claims (3)
- 【請求項1】 ヨークの内側に配設された永久磁石を含
む8極構成の界磁、この界磁の内側にエアギャップを介
して配設された電機子コイルと電機子鉄心を含む電機子
を備え、上記界磁のポールアークが31°から37°の
範囲に設定されると共に、主磁極の軸方向長さLmが上
記電機子鉄心の軸方向長さLcに対し、1.0<Lm/
Lc<1.4の範囲に設定されていることを特徴とする
永久磁石式モータ。 - 【請求項2】 前記電機子には波巻き形の電機子コイル
が巻装され、正極側には磁極間隔の整数倍の角度を隔て
て2個、負極側には1個のブラシを備えたことを特徴と
する請求項1記載の永久磁石モータ。 - 【請求項3】 界磁は永久磁石からなる主磁極とこの主
磁極に隣接して配設された軟磁性体の補助磁極を備えて
いることを特徴とする請求項1または2記載の永久磁石
式モータ。
Priority Applications (3)
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|---|---|---|---|
| JP24424195A JP3333359B2 (ja) | 1995-09-22 | 1995-09-22 | 永久磁石式モータ |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24424195A JP3333359B2 (ja) | 1995-09-22 | 1995-09-22 | 永久磁石式モータ |
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| Publication Number | Publication Date |
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| JPH0993893A JPH0993893A (ja) | 1997-04-04 |
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Family
ID=17115841
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24424195A Expired - Lifetime JP3333359B2 (ja) | 1995-09-22 | 1995-09-22 | 永久磁石式モータ |
Country Status (3)
| Country | Link |
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| US (1) | US5698921A (ja) |
| JP (1) | JP3333359B2 (ja) |
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- 1995-09-22 JP JP24424195A patent/JP3333359B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1996
- 1996-02-27 US US08/607,360 patent/US5698921A/en not_active Expired - Fee Related
- 1996-04-29 KR KR1019960013368A patent/KR100232026B1/ko not_active Expired - Fee Related
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