JP3439874B2 - 直流モータ - Google Patents
直流モータInfo
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- JP3439874B2 JP3439874B2 JP09339695A JP9339695A JP3439874B2 JP 3439874 B2 JP3439874 B2 JP 3439874B2 JP 09339695 A JP09339695 A JP 09339695A JP 9339695 A JP9339695 A JP 9339695A JP 3439874 B2 JP3439874 B2 JP 3439874B2
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- winding
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は界磁用永久磁石を備えた
ステータ部と、多数の巻線を有する電機子を備えたロー
タ部とから主構成される直流モータに関するものであ
る。 【０００２】 【従来の技術】この種直流モータとして、図３及び図４
に示すものが知られている。この従来例は４極構造のも
ので、４極の界磁用永久磁石８及びヨーク１６を備えた
アウター側のステータ部２と、多数の巻線１０を有する
電機子２０及び前記巻線１０に流れる電流の方向を切替
える整流子１３を備えたインナー側のロータ部３と、整
流子１３に接触するブラシ１２とを具備している。前記
各永久磁石８は円環形状のヨーク１６の内周面に固定さ
れ、ヨーク１６の内周面からモータ求心方向に突出して
いる。 【０００３】前記巻線１０は図４に示すように、４極重
ね巻構造となっていて、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．２０の巻線１
０が電機子２０の外周面に配設されている。又整流子１
３も、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．２０の整流子片に分割され、図
４に示すような関係で、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．２０の巻線１
０に接続されている。４本のブラシ１２は、図３及び図
４に示すように、モータ中心点と界磁用永久磁石８の中
心点とを結ぶ界磁中心軸線ｄ上に配置されている。図
３、図４において、Ｍ1 、Ｍ3 で示される永久磁石８は
Ｎ極、Ｍ2 、Ｍ4 で示されてる永久磁石８はＳ極であ
り、Ｍ1 、Ｍ3 に対応する位置に配されてＢ1 、Ｂ3 で
示されるブラシ１２はプラス電源に、Ｍ2 、Ｍ4 に対応
する位置に配されてＢ2 、Ｂ4 で示されるブラシ１２は
マイナス電源に夫々接続されたものである。 【０００４】この従来例では、永久磁石８と電機子２０
との間で発生するマグネットトルクを最大限に利用する
ため、巻線１０、整流子１３及びブラシ１２の関係位置
を図３及び図４に示すように設定し、図３のＺ1 ゾーン
及びＺ3 ゾーンでの各巻線１０ではＳ極の磁界が発生
し、Ｚ2 ゾーン及びＺ4 ゾーンでの各巻線１０ではＮ極
の磁界が発生するようにしている。すなわち各巻線１０
に流れる電流方向が、前記界磁中心軸線ｄに一致した位
置で切替わるように構成されている。 【０００５】 【発明が解決しようとする問題点】上記従来例において
は、マグネットトルクを最大限に有効に利用することが
できるが、マグネットトルクのみを利用した構造のもの
は、高速回転においてトルク不足が生ずるという問題が
あった。 【０００６】本発明は、マグネットトルクのみならず、
リラクタンストルクをも有効に利用して、高速回転にお
いても比較的大きいトルクを出力できる直流モータを提
供することを目的とする。 【０００７】 【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、複数の界磁用永久磁石及びヨークを備えたア
ウター側のステータ部と、多数の巻線を有する電機子及
び前記巻線に流れる電流の方向を切替える整流子を備え
たインナー側のロータ部と、整流子に接触するブラシと
を具備した直流モータにおいて、前記ヨークにモータの
求心方向へ突出する凸部を前記永久磁石と同数設け、こ
れら凸部間に前記永久磁石を固定し、前記各巻線に流れ
る電流方向が、界磁中心軸線から所定角ずれた回転位置
で切替わるように、前記巻線、整流子及びブラシの関係
位置を設定したことを特徴とする。 【０００８】 【作用】本発明によれば、ステータ部の構造を、ヨーク
にモータの求心方向へ突出する凸部を永久磁石と同数設
け、これら凸部間に永久磁石を固定した構造とすること
で、リラクタンストルクを利用しうる状態としている。
すなわち、電機子に生ずる磁束は、永久磁石に直交する
前記界磁中心軸線ｄの方向において、永久磁石が低透磁
率材であるため通りにくく、界磁中心軸線ｄの方向のイ
ンダクタンスＬｄを極めて小さくできる一方、モータ中
心と隣接する永久磁石の中間点とを通る中性軸線ｑの方
向において、ヨークの凸部が位置しているため通りやす
く、中性軸線ｑの方向のインダクタンスＬｑを大きくす
ることができるため、両インダクタンスＬｄ、Ｌｑの差
により生ずるリラクタンストルクを利用しうるのであ
る。 【０００９】そしてこのリラクタンストルクを有効に利
用するために、従来例のように各巻線に流れる電流方向
が、界磁中心軸線ｄに一致した位置で切替わるのではな
く、界磁中心軸線ｄから所定角ずれた回転位置で切替わ
るように、巻線、整流子及びブラシの関係位置を設定し
ているのである。 【００１０】なお、リラクタンストルクとマグネットト
ルクの合成トルクを最大にするためには、前記所定角の
ずれを電気角でほぼπ／８とすればよい。 【００１１】上記のように、本発明の直流モータはマグ
ネットトルクのみならずリラクタンストルクをも利用で
きる結果、高速回転においても高トルクを出力できる。 【００１２】 【実施例】本発明の実施例を、図１及び図２を参照しつ
つ説明する。 【００１３】アウター側に配されたステータ部２の鉄製
のヨーク１６には、９０°間隔でモータの求心方向に突
出する４つの凸部７が形成され、これら凸部７間には界
磁用の永久磁石８が配設固定されている。Ｍ1 、Ｍ3 で
示される永久磁石８はＮ極、Ｍ2 、Ｍ4 で示される永久
磁石８はＳ極である。 【００１４】インナー側に配されたロータ部３は、多数
の巻線１０を有する電機子２０と、前記巻線１０に流れ
る電流の方向を切替える整流子１３とを備えている。前
記巻線１０は図２に示すように、４極重ね巻構造となっ
ていて、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．２０の巻線１０が電機子２０
の外周面に配設されている。又整流子１３も、Ｎｏ．１
〜Ｎｏ．２０の整流子片に分割され、図２に示すような
関係で、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．２０の巻線１０に接続されて
いる。例えばＮｏ．１の巻線１０は、その始点でＮｏ．
１の整流子片に接続され、その終点でＮｏ．２の整流子
片に接続されており、かつＮｏ．１の巻線１０の中心位
置は、Ｎｏ．１の整流子片とＮｏ．２の整流子片の境界
線に一致している。 【００１５】整流子１３にバネ圧を受けて接触する４本
のブラシ１２は、９０°間隔に配設されている。Ｍ1 、
Ｍ3 に対応するＢ1 、Ｂ3 で示されるブラシ１２はプラ
ス電源に、Ｍ2 、Ｍ4 に対応するＢ2 、Ｂ4 で示される
ブラシ１２はマイナス電源に夫々接続されている。そし
て各ブラシ１２は、図１にＡ線で示すように、界磁中心
軸線ｄに対し所定角θずれた回転位置に配設されてい
る。この所定角θは電気角で１０°〜４５°の範囲で選
定し、特にπ／８に選定することが好適である。 【００１６】上記のように、巻線１０、整流子１３及び
ブラシ１２の関係位置を設定することにより、図１のＡ
線で示す位置で、各整流子片に与えられる電流の方向が
切替えられ、ひいては各巻線１０に流れる電流方向が切
替えられることにより、図１のＺ1 ゾーン及びＺ3 ゾー
ンでの各巻線１０ではＳ極の磁界が発生し、Ｚ2 ゾーン
及びＺ4 ゾーンでの各巻線１０ではＮ極の磁界が発生す
る。 【００１７】このため本発明の直流モータは、マグネッ
トトルクを利用するのみならず、界磁中心軸線ｄの方向
のインダクタンスＬｄと中性軸線ｑの方向のインダクタ
ンスｑの差により生ずるリラクタンストルクを有効に利
用することができる。 【００１８】本発明は上記実施例に示すものに限定され
ず、極数の異なるものや、巻線構造の異なるもの等に適
用することも可能である。 【００１９】 【発明の効果】本発明によれば、マグネットトルクのみ
ならずリラクタンストルクをも有効に利用して、高速回
転においても比較的大きなトルクを出力できる直流モー
タを提供することができる。
ステータ部と、多数の巻線を有する電機子を備えたロー
タ部とから主構成される直流モータに関するものであ
る。 【０００２】 【従来の技術】この種直流モータとして、図３及び図４
に示すものが知られている。この従来例は４極構造のも
ので、４極の界磁用永久磁石８及びヨーク１６を備えた
アウター側のステータ部２と、多数の巻線１０を有する
電機子２０及び前記巻線１０に流れる電流の方向を切替
える整流子１３を備えたインナー側のロータ部３と、整
流子１３に接触するブラシ１２とを具備している。前記
各永久磁石８は円環形状のヨーク１６の内周面に固定さ
れ、ヨーク１６の内周面からモータ求心方向に突出して
いる。 【０００３】前記巻線１０は図４に示すように、４極重
ね巻構造となっていて、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．２０の巻線１
０が電機子２０の外周面に配設されている。又整流子１
３も、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．２０の整流子片に分割され、図
４に示すような関係で、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．２０の巻線１
０に接続されている。４本のブラシ１２は、図３及び図
４に示すように、モータ中心点と界磁用永久磁石８の中
心点とを結ぶ界磁中心軸線ｄ上に配置されている。図
３、図４において、Ｍ1 、Ｍ3 で示される永久磁石８は
Ｎ極、Ｍ2 、Ｍ4 で示されてる永久磁石８はＳ極であ
り、Ｍ1 、Ｍ3 に対応する位置に配されてＢ1 、Ｂ3 で
示されるブラシ１２はプラス電源に、Ｍ2 、Ｍ4 に対応
する位置に配されてＢ2 、Ｂ4 で示されるブラシ１２は
マイナス電源に夫々接続されたものである。 【０００４】この従来例では、永久磁石８と電機子２０
との間で発生するマグネットトルクを最大限に利用する
ため、巻線１０、整流子１３及びブラシ１２の関係位置
を図３及び図４に示すように設定し、図３のＺ1 ゾーン
及びＺ3 ゾーンでの各巻線１０ではＳ極の磁界が発生
し、Ｚ2 ゾーン及びＺ4 ゾーンでの各巻線１０ではＮ極
の磁界が発生するようにしている。すなわち各巻線１０
に流れる電流方向が、前記界磁中心軸線ｄに一致した位
置で切替わるように構成されている。 【０００５】 【発明が解決しようとする問題点】上記従来例において
は、マグネットトルクを最大限に有効に利用することが
できるが、マグネットトルクのみを利用した構造のもの
は、高速回転においてトルク不足が生ずるという問題が
あった。 【０００６】本発明は、マグネットトルクのみならず、
リラクタンストルクをも有効に利用して、高速回転にお
いても比較的大きいトルクを出力できる直流モータを提
供することを目的とする。 【０００７】 【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、複数の界磁用永久磁石及びヨークを備えたア
ウター側のステータ部と、多数の巻線を有する電機子及
び前記巻線に流れる電流の方向を切替える整流子を備え
たインナー側のロータ部と、整流子に接触するブラシと
を具備した直流モータにおいて、前記ヨークにモータの
求心方向へ突出する凸部を前記永久磁石と同数設け、こ
れら凸部間に前記永久磁石を固定し、前記各巻線に流れ
る電流方向が、界磁中心軸線から所定角ずれた回転位置
で切替わるように、前記巻線、整流子及びブラシの関係
位置を設定したことを特徴とする。 【０００８】 【作用】本発明によれば、ステータ部の構造を、ヨーク
にモータの求心方向へ突出する凸部を永久磁石と同数設
け、これら凸部間に永久磁石を固定した構造とすること
で、リラクタンストルクを利用しうる状態としている。
すなわち、電機子に生ずる磁束は、永久磁石に直交する
前記界磁中心軸線ｄの方向において、永久磁石が低透磁
率材であるため通りにくく、界磁中心軸線ｄの方向のイ
ンダクタンスＬｄを極めて小さくできる一方、モータ中
心と隣接する永久磁石の中間点とを通る中性軸線ｑの方
向において、ヨークの凸部が位置しているため通りやす
く、中性軸線ｑの方向のインダクタンスＬｑを大きくす
ることができるため、両インダクタンスＬｄ、Ｌｑの差
により生ずるリラクタンストルクを利用しうるのであ
る。 【０００９】そしてこのリラクタンストルクを有効に利
用するために、従来例のように各巻線に流れる電流方向
が、界磁中心軸線ｄに一致した位置で切替わるのではな
く、界磁中心軸線ｄから所定角ずれた回転位置で切替わ
るように、巻線、整流子及びブラシの関係位置を設定し
ているのである。 【００１０】なお、リラクタンストルクとマグネットト
ルクの合成トルクを最大にするためには、前記所定角の
ずれを電気角でほぼπ／８とすればよい。 【００１１】上記のように、本発明の直流モータはマグ
ネットトルクのみならずリラクタンストルクをも利用で
きる結果、高速回転においても高トルクを出力できる。 【００１２】 【実施例】本発明の実施例を、図１及び図２を参照しつ
つ説明する。 【００１３】アウター側に配されたステータ部２の鉄製
のヨーク１６には、９０°間隔でモータの求心方向に突
出する４つの凸部７が形成され、これら凸部７間には界
磁用の永久磁石８が配設固定されている。Ｍ1 、Ｍ3 で
示される永久磁石８はＮ極、Ｍ2 、Ｍ4 で示される永久
磁石８はＳ極である。 【００１４】インナー側に配されたロータ部３は、多数
の巻線１０を有する電機子２０と、前記巻線１０に流れ
る電流の方向を切替える整流子１３とを備えている。前
記巻線１０は図２に示すように、４極重ね巻構造となっ
ていて、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．２０の巻線１０が電機子２０
の外周面に配設されている。又整流子１３も、Ｎｏ．１
〜Ｎｏ．２０の整流子片に分割され、図２に示すような
関係で、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．２０の巻線１０に接続されて
いる。例えばＮｏ．１の巻線１０は、その始点でＮｏ．
１の整流子片に接続され、その終点でＮｏ．２の整流子
片に接続されており、かつＮｏ．１の巻線１０の中心位
置は、Ｎｏ．１の整流子片とＮｏ．２の整流子片の境界
線に一致している。 【００１５】整流子１３にバネ圧を受けて接触する４本
のブラシ１２は、９０°間隔に配設されている。Ｍ1 、
Ｍ3 に対応するＢ1 、Ｂ3 で示されるブラシ１２はプラ
ス電源に、Ｍ2 、Ｍ4 に対応するＢ2 、Ｂ4 で示される
ブラシ１２はマイナス電源に夫々接続されている。そし
て各ブラシ１２は、図１にＡ線で示すように、界磁中心
軸線ｄに対し所定角θずれた回転位置に配設されてい
る。この所定角θは電気角で１０°〜４５°の範囲で選
定し、特にπ／８に選定することが好適である。 【００１６】上記のように、巻線１０、整流子１３及び
ブラシ１２の関係位置を設定することにより、図１のＡ
線で示す位置で、各整流子片に与えられる電流の方向が
切替えられ、ひいては各巻線１０に流れる電流方向が切
替えられることにより、図１のＺ1 ゾーン及びＺ3 ゾー
ンでの各巻線１０ではＳ極の磁界が発生し、Ｚ2 ゾーン
及びＺ4 ゾーンでの各巻線１０ではＮ極の磁界が発生す
る。 【００１７】このため本発明の直流モータは、マグネッ
トトルクを利用するのみならず、界磁中心軸線ｄの方向
のインダクタンスＬｄと中性軸線ｑの方向のインダクタ
ンスｑの差により生ずるリラクタンストルクを有効に利
用することができる。 【００１８】本発明は上記実施例に示すものに限定され
ず、極数の異なるものや、巻線構造の異なるもの等に適
用することも可能である。 【００１９】 【発明の効果】本発明によれば、マグネットトルクのみ
ならずリラクタンストルクをも有効に利用して、高速回
転においても比較的大きなトルクを出力できる直流モー
タを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す原理図。
【図２】その巻線、整流子、ブラシ及び永久磁石の位置
関係を示す展開図。 【図３】従来例を示す原理図。 【図４】その巻線、整流子、ブラシ及び永久磁石の位置
関係を示す展開図。 【符号の説明】 ２ ステータ部 ３ ロータ部 ７ 凸部 ８ 永久磁石 １０ 巻線 １２ ブラシ １３ 整流子 １６ ヨーク ２０ 電機子 ｄ 界磁中心軸線
関係を示す展開図。 【図３】従来例を示す原理図。 【図４】その巻線、整流子、ブラシ及び永久磁石の位置
関係を示す展開図。 【符号の説明】 ２ ステータ部 ３ ロータ部 ７ 凸部 ８ 永久磁石 １０ 巻線 １２ ブラシ １３ 整流子 １６ ヨーク ２０ 電機子 ｄ 界磁中心軸線
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H02K 23/00
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 複数の界磁用永久磁石及びヨークを備え
たアウター側のステータ部と、多数の巻線を有する電機
子及び前記巻線に流れる電流の方向を切替える整流子を
備えたインナー側のロータ部と、整流子に接触するブラ
シとを具備した直流モータにおいて、前記ヨークにモー
タの求心方向へ突出する凸部を前記永久磁石と同数設
け、これら凸部間に前記永久磁石を固定し、前記各巻線
に流れる電流方向が、界磁中心軸線から所定角ずれた回
転位置で切替わるように、前記巻線、整流子及びブラシ
の関係位置を設定したことを特徴とする直流モータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09339695A JP3439874B2 (ja) | 1995-04-19 | 1995-04-19 | 直流モータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09339695A JP3439874B2 (ja) | 1995-04-19 | 1995-04-19 | 直流モータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08294259A JPH08294259A (ja) | 1996-11-05 |
| JP3439874B2 true JP3439874B2 (ja) | 2003-08-25 |
Family
ID=14081149
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09339695A Expired - Fee Related JP3439874B2 (ja) | 1995-04-19 | 1995-04-19 | 直流モータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3439874B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009261244A (ja) * | 1998-06-29 | 2009-11-05 | Mitsubishi Electric Corp | 電動パワーステアリング装置用モータ |
-
1995
- 1995-04-19 JP JP09339695A patent/JP3439874B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08294259A (ja) | 1996-11-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |