JP3347890B2 - 直流電動機 - Google Patents

直流電動機

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敬策 善明
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K23/00DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors
    • H02K23/02DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors characterised by arrangement for exciting
    • H02K23/04DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors characterised by arrangement for exciting having permanent magnet excitation

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】
【0002】この発明は直流電動機、特にその界磁装置
に関するものである。
【従来の技術】図4は従来の直流電動機の界磁装置を示
す構成図で、図4(a)は、側断面図、図4(b)は下
面図である。図において、1は磁石式直流電動機の界磁
装置全体を示し、2は継鉄、3は継鉄2の内周面に固着
された磁石からなる界磁磁極であり、減磁側(回転方向
後側)に固着されたフェライト永久磁石からなる主磁極
4と、増磁側(回転方向前側)に固着された軟鉄又はソ
フトフェライトからなる補助磁極5から構成されてい
る。6は界磁装置1の内周側に、界磁磁極3と対向して
配置され、界磁磁極3の励磁力が作用する電機子鉄心
で、主磁極4は電機子鉄心6に対してオーバハングして
いる。7は電機子鉄心6を含む電機子、8は主磁極4の
オーバハング部に形成された角部である。Lmは、主磁
極4の軸方向長さ、Lnは、主磁極4の軸方向の直線部
の長さ、Lcは電機子鉄心6の軸方向長さであり、Rは
角部8に形成されたコーナー(丸み)又は面取りの軸方
向長さである。主磁極4の軸方向の直線部の長さLn
は、ほぼ磁石長さLmであるが、磁石組付時、欠け等が
発生しないレベルの小さなコーナーが角部8に形成され
ている。
【0003】このような従来の直流電動機の界磁装置に
おいては、界磁磁極3の内周側に支承された電機子7に
通電すると主磁極4の励磁力を受けて電機子7が回転す
る。ここで、主磁極4はフェライト磁石であるために、
Lm>Lcとすることで性能向上をっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来装置
では、主磁極4を電機子鉄心6に対してオーバーハング
させることで性能向上をっているが、オーバーハング
している角部8付近の磁束は、実際には有効に働いてお
らず、不必要な部分となっており、その分、重量増、コ
スト高となっているという問題点があった。
【0005】この発明は、上述のような課題を解決する
ためになされたもので、従来と同等の出力特性を維持し
ながら、フェライト永久磁石の重量減に伴うモータの軽
量化、コスト低減を図ることができる直流電動機を得る
ことを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明に係わる直流電
動機においては、軸方向の長さLnの直線部と、その両
端に面取りあるいは曲面が施された角部を有する軸方向
の長さLmの主磁極、この主磁極に対向して回転自在に
支承され、主磁極の軸方向の長さLmより短い軸方向の
長さLcをもつ電機子鉄心を備え、主磁極の直線部の軸
方向の長さLnと電機子鉄心の軸方向の長さLcが、
1.15Lc>Ln≧Lcとなるようにしたものであ
る。また、軸方向の長さLnの直線部と、その両端に
取りあるいは曲面が施された軸方向の長さRの角部を有
する軸方向の長さLmの主磁極、この主磁極に対向して
回転自在に支承され、軸方向の長さLcをもつ電機子鉄
心を備え、主磁極の軸方向の長さLmと電機子鉄心の軸
方向の長さLc、ほぼLm/Lc=1.4となるよう
すると共に、主磁極の軸方向の長さLmと角部の軸方
向の長さRが,0.15Lm≧R>0.1Lmとなるよ
うにしたものである。また、主磁極の増磁側に軸方向の
長さLpの補助磁極を設け、この補助磁極の軸方向長さ
Lpと主磁極の直線部の軸方向の長さLnとが等しくな
るようにしたものである。
【0007】
【作用】上記のように構成された直流電動機において
は、主磁極の両端の角部に面取りあるいは曲面を施すと
共に、主磁極の直線部の軸方向の長さLnと電機子鉄心
の軸方向の長さLcとを、1.15Lc>Ln≧Lc
なるようにし、性能が低下しない範囲で角部の軸方向長
さを大きくとっている。また、主磁極の軸方向の長さL
mと電機子鉄心の軸方向の長さLc、ほぼLm/Lc
=1.4となるようにすると共に、主磁極の軸方向の長
さLmと角部の軸方向の長さRとが,0.15Lm≧R
>0.1Lmとなるようにし、性能が低下しない範囲で
角部の軸方向長さRを大きくしている。また、主磁極の
増磁側に軸方向の長さLpの補助磁極を設け、この補助
磁極の軸方向長さLpと主磁極の直線部の軸方向の長さ
Lnとが等しくなるようにして、主磁極側面の磁束の有
効活用を行う。
【0008】
【実施例】
実施例1.図1は、この発明の実施例1による直流電動
機の界磁装置を示す構成図であり、(a)は側断面図、
(b)(c)は下面図を示している。図2は、この発明
の実施例1による直流電動機のモータ特性を示す図であ
る。図において、1〜8は上記従来装置と同じものであ
り、その説明を省略する。Lpは補助磁極5の軸方向長
さである。実施例1は、主磁極4の軸方向の直線部の長
さLnが、Ln=Lcとなるように、角部8を図1
(c)のように面取りあるいは、図1(b)のようにコ
ーナーを軸方向長さRに設定するものである。このよう
に構成された直流電動機の界磁装置においては、界磁磁
極3の内周側に支承された電機子7に通電すると、主磁
極4の励磁力を受け、電機子7が回転する。このとき、
フェライト永久磁石から成る主磁極4の角部8の面取
り、あるいは、コーナーの軸方向長さRを大きくするこ
とにより、磁石体積が小さくなり、その分、磁束量は減
少するが、Lm>Lc域での磁石の角部8の磁束は、電
機子7に対し、有効に働いていないため、角部8を削減
しても性能の低下はない。
【0009】次に、実施例1による直流電動機のモータ
特性を図2に示す。これは、モータ外径74φ、磁極数
6極の出力軸に減速機構を有する永久磁石式直流モータ
の例である。図2において、Ln/Lc=1.15が、
従来装置の磁石欠け等が発生しないレベルの面取量であ
る。Ln/Lc=1.15を基準にすると、図2に示す
ように、出力、トルクともLn/Lcが1以下となると
低下し始める。また磁石コストは、Lnが小さいほど、
つまり、面取りあるいはコーナーの軸方向長さRが大き
いほど小さくなる。よって、主磁極4の側面ストレート
部長さLnを電機子鉄心6の軸方向長さLcに対し、
1.15Lc>Ln≧Lcとなるように、面取りあるい
はコーナーの軸方向長さRを設定することによって、従
来装置に比べ、軽量化、コスト低減をることができ
る。
【0010】実施例2. 図3は、この発明の実施例2による直流電動機のモータ
特性を示す図である。なお、実施例2の直流電動機の界
磁装置の構成は図1と同じである。角部8の面取りある
いはコーナーの軸方向長さRと磁石長さLmの関係につ
いて考えると、特公平5−17783号公報に示される
ごとく、Lm>Lcなる直流電動機において、特性向上
と軽量化のバランスより、Lm/Lc=1.4が最適で
ある。Lm/Lc=1.4のときの主磁極4の角部8の
面取あるいはコーナーの軸方向長さRと性能、コストの
関係を図3に示す。R/Lm=10%が従来の磁石欠け
等が発生しないレベルの面取量である。図3からRをL
mに対し、0.1Lm<R≦0.15Lmに設定するこ
とにより、性能を低下させず、コスト低減をることが
できる。
【0011】実施例3.実施例3は、補助磁極に関する
もので、実施例3の直流電動機の界磁装置の構成は図1
と同じである。主磁極4の軸方向の直線部の磁束は図2
に示すように、角部8を削減した軸方向の直線部におい
て有効に作用しており、よって補助磁極5の軸方向長さ
Lpは、主磁極4の側面ストレート部長さLnと同じに
する。
【0012】
【発明の効果】この発明は以上説明したように構成され
ているので、以下に示すような効果を奏する。主磁極の
両端の角部に面取りあるいは曲面を施すと共に、主磁極
直線部の軸方向の長さLnと、電機子鉄心の軸方向の
長さLcと、1.15Lc>Ln≧Lcとなるように
し、性能が低下しない範囲で角部の軸方向長さを大きく
とり、角部を大きく削除したことにより、出力特性を変
化させずに、材料を削除した分だけ、装置全体の軽量化
が図れるとともに、安価にできる効果が得られる。
【0013】また、主磁極の軸方向の長さLmと、電機
子鉄心の軸方向の長さLcと、ほぼLm/Lc=1.
となるようにし、主磁極の軸方向の長さLmと角部の
軸方向の長さRとが,0.15Lm≧R>0.1Lm
なるようにして性能が低下しない範囲で角部の軸方向長
さRを大きくし、角部を大きく削除したことにより、出
力特性を変化させずに、材料を削除した分だけ、装置全
体の軽量化が図れるとともに、コスト低減することがで
きる。また、主磁極の増磁側に軸方向の長さLpの補助
磁極を設け、この補助磁極の軸方向長さLpと主磁極の
直線部の軸方向の長さLnとが等しくなるようにしたの
で、主磁極側面の磁束の有効活用を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施例1による直流電動機の界磁
装置を示す構成図であり、(a)は側断面図、(b)
(c)は下面図である。
【図2】 この発明の実施例1による直流電動機のモー
タ特性を示す図である。
【図3】 この発明の実施例2による直流電動機のモー
タ特性を示す図である。
【図4】 従来の直流電動機の界磁装置を示す構成図で
あり、(a)は側断面図、(b)は下面図である。
【符号の説明】
1 界磁装置、3 界磁磁極、4 主磁極、5 補助磁
極、6 電機子鉄心、7電機子、8 角部 Lm 主磁
極の軸方向長さ、Ln 主磁極の側面ストレート部長
さ、Lp 補助磁極の軸方向長さ、R 面取り又はコー
ナーの軸方向長さ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭59−66376(JP,U) 特公 平5−17783(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02K 19/00 H02K 21/00 H02K 23/00 H02K 1/17 H02K 1/27 H02K 15/03

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 軸方向の長さLnの直線部と、その両端
    面取りあるいは曲面が施された角部を有する軸方向の
    長さLmの主磁極、この主磁極に対向して回転自在に支
    承され、上記主磁極の軸方向の長さLmより短い軸方向
    の長さLcをもつ電機子鉄心を備え、上記主磁極の直線
    部の軸方向の長さLnと上記電機子鉄心の軸方向の長さ
    Lcが、1.15Lc>Ln≧Lcとなるようにしたこ
    とを特徴とする直流電動機。
  2. 【請求項2】 軸方向の長さLnの直線部と、その両端
    に軸方向の長さRの面取りあるいは曲面が施された角部
    を有する軸方向の長さLmの主磁極、この主磁極に対向
    して回転自在に支承され、軸方向の長さLcをもつ電機
    子鉄心を備え、上記主磁極の軸方向の長さLmと上記電
    機子鉄心の軸方向の長さLc、ほぼLm/Lc=1.
    となるようにすると共に、上記主磁極の軸方向の長さ
    Lmと上記角部の軸方向の長さRが,0.15Lm≧R
    >0.1Lmとなるようにしたことを特徴とする直流電
    動機。
  3. 【請求項3】 主磁極の増磁側に軸方向の長さLpの補
    助磁極を設け、この補助磁極の軸方向長さLpと主磁極
    の直線部の軸方向の長さLnとが等しくなるようにした
    ことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の直流電動
    機。
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