JP4702523B2 - DC motor - Google Patents

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Description

本発明はブラシ/整流子(メカニカルインバータ)がなく、かつ半導体式インバータも必要としない単極の直流モータに関し、さらに詳しく言えば、回転子の界磁に永久磁石を用い、回転子の両側に電機子の固定子を配置したアキシャルギャップ型の直流モータに関するものである。   The present invention relates to a single-pole DC motor that does not require a brush / commutator (mechanical inverter) and does not require a semiconductor inverter. More specifically, the present invention uses a permanent magnet for the rotor field and is provided on both sides of the rotor. The present invention relates to an axial gap type DC motor in which an armature stator is arranged.

直流モータは、小形モータとして多方面へ利用されており、一般的な構成として例えば永久磁石を回転方向に配置した円板に対向してコイルを配置するようにしている。永久磁石はその磁界方向が各円板と直角になるように配置し、コイルはその電流方向がその磁界の中で直角になるように同コイルを設ける。すると、フレミンミングの左手の法則により、コイルには磁界の方向および電流の方向に対して直角となる方向に力が働く。   A direct current motor is used in many fields as a small motor, and, as a general configuration, for example, a coil is disposed so as to face a disk in which permanent magnets are disposed in the rotation direction. The permanent magnet is arranged so that the magnetic field direction is perpendicular to each disk, and the coil is provided so that the current direction is perpendicular to the magnetic field. Then, according to Fleming's left-hand rule, a force acts on the coil in a direction perpendicular to the direction of the magnetic field and the direction of the current.

したがって、上記永久磁石を備えた円板を相対向してケースに固定すると、それらの間のコイルには円周方向に回転力が発生する。このコイル側を回転する例としては、ロータリー型アクチュエータに利用したものがある(例えば、特許文献1参照)。   Therefore, when the disks having the permanent magnets are fixed to the case so as to face each other, a rotational force is generated in the circumferential direction in the coil therebetween. As an example of rotating the coil side, there is one used for a rotary actuator (for example, see Patent Document 1).

特許文献1の発明は、回転軸方向に着磁したステータ側を対向するようにケースに固定するとともに、これらステータの間にロータを配置している。ロータには巻線を施した中空状ボビンが回転軸に一体化されており、その中空には中間ヨークが収納されている。この中間ヨークの形状に特徴を持たせてアクチュエータとしている。   In the invention of Patent Document 1, the stator side magnetized in the rotation axis direction is fixed to the case so as to face each other, and a rotor is disposed between the stators. A hollow bobbin with windings is integrated with the rotating shaft of the rotor, and an intermediate yoke is accommodated in the hollow. An actuator is provided with a feature in the shape of the intermediate yoke.

ところで、上記コイルを円周方向に配置してケースに固定すると、そのコイルに働く力が円板の永久磁石に作用し(反作用として働き)、上記円板が回転することから、例えばブラシレスDCモータとして利用することができる。その一例として特許文献2には、コイル側をケースに固定し、永久磁石を有する円板を回転可能とする単極の直流モータが提案されている。   By the way, when the coil is arranged in the circumferential direction and fixed to the case, the force acting on the coil acts on the permanent magnet of the disk (acts as a reaction), and the disk rotates, for example, a brushless DC motor. Can be used as As an example, Patent Document 2 proposes a single-pole DC motor in which a coil side is fixed to a case and a disk having a permanent magnet is rotatable.

特許文献2の発明は、モータ軸方向に単極に着磁したマグネットをロータ表面に固定し、このマグネットにより発生する磁束がステータのコイル部分と鎖交するようにコイル部を配置する。また、その磁束がステータコアおよび外輪ヨークを介してロータ側の戻るようにして、マグネットとステータ間の磁気回路を形成する。   In the invention of Patent Document 2, a magnet magnetized with a single pole in the motor axial direction is fixed to the rotor surface, and the coil portion is arranged so that the magnetic flux generated by this magnet is linked to the coil portion of the stator. Further, a magnetic circuit between the magnet and the stator is formed such that the magnetic flux returns to the rotor side via the stator core and the outer ring yoke.

これによれば、コイルに電流を流すとコイル部分には円周方向に力が働き、この力がロータに作用して回転力となる。特許文献2の発明では、そのコイル部分が分離したコアにコイルを巻線してステータ円周上に配置できるようにし、モータ巻線および組み立てを容易としている。
特開昭60―187252号公報 実開昭62―81476号公報
According to this, when a current is passed through the coil, a force acts on the coil portion in the circumferential direction, and this force acts on the rotor to become a rotational force. In the invention of Patent Document 2, a coil is wound around a core from which the coil portion is separated so that it can be disposed on the stator circumference, and motor winding and assembly are facilitated.
JP-A-60-187252 Japanese Utility Model Publication No. 62-81476

本発明が解決しようとする問題点は、ロータとステータの間の空隙(エアギャップ)がステータの巻線により左右されることから、モータに最適なエアギャップを得ることができないという点にある。   The problem to be solved by the present invention is that an air gap (air gap) between the rotor and the stator depends on the winding of the stator, so that an optimum air gap for the motor cannot be obtained.

すなわち、特許文献1のアクチュエータでは、巻線が中空状ボビンに施してあるが、コイルの巻数を多くすると、エアギャップが広くなって不適切なものとなり、またエアギャップを優先すると、コイルの巻数が制限されるからである。特許文献2の直流モータにあっても、特許文献1と同じことが言える。また、特許文献2にあっては、マグネットによる主磁束がコイル部分とだけ鎖交するため、磁気回路の抵抗が大きく効率の点で好ましくない。   That is, in the actuator of Patent Document 1, the winding is applied to the hollow bobbin. However, if the number of turns of the coil is increased, the air gap becomes wide and inappropriate, and if the air gap is prioritized, the number of turns of the coil is increased. Is limited. Even in the DC motor of Patent Document 2, the same can be said for Patent Document 1. Moreover, in patent document 2, since the main magnetic flux by a magnet is linked only with a coil part, the resistance of a magnetic circuit is large and is not preferable in terms of efficiency.

上記課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、界磁としての回転子と、電機子としての固定子とを対向させたアキシャルギャップ型の直流モータにおいて、モータの中央に永久磁石からなる界磁を配して回転子となし、上記回転子の回転軸方向の両側面に対向するようにそれぞれ電機子を配して2つの固定子となし、上記回転子の界磁は、一方の固定子側と他方の固定子側を異極とした永久磁石を円周方向に配置して単極の磁界を形成し、上記2つの固定子の電機子は、上記永久磁石を挟んで、電磁鋼板をモータ半径方向に積層して台形もしくは扇形に形成した複数の各ヨークを円周方向に等間隔に配置して構成し、上記ヨークには、上記永久磁石に対向する回転子側のおよびその反対側に位置する反回転子側の面それぞれ内周側から外周側に渡って溝を形成し、上記溝内にトロイダル状の巻線を施して上記溝の両側に歯を形成してなり、上記ヨークのうち、上記永久磁石を挟んで軸方向に対向するヨークの反回転子側の面に形成した歯同士をバックヨークで接続して界磁磁束が閉じるように形成し、上記2つの固定子のヨークに施した巻線電流を逆向きに流し、上記回転子に面した巻線に流れる電流の向きを上記永久磁石による磁界に対して同じ直角の向きとして界磁の回転子に同一方向のトルクを発生させることを特徴としている。
In order to solve the above-mentioned problems, an invention according to claim 1 is directed to an axial gap type DC motor in which a rotor as a field magnet and a stator as an armature are opposed to each other. rotor and without by disposing becomes field, the rotor of each so as to face the both sides in the rotation axis direction by arranging the armature two stators and without, field of the rotor, whereas Permanent magnets having different polarities on the stator side and the other stator side are arranged in the circumferential direction to form a monopolar magnetic field, and the armatures of the two stators sandwich the permanent magnet, A plurality of yokes formed by laminating electromagnetic steel plates in the motor radial direction and having a trapezoidal shape or a sector shape are arranged at equal intervals in the circumferential direction, and the yoke has a rotor-side surface facing the permanent magnet. and each inner side surface of the counter-rotor side located on the opposite side Forming a groove over Luo outer peripheral side, to form a tooth on both sides of the groove by performing a toroidal winding in each of the grooves, of the yoke, in the axial direction by sandwiching the permanent magnet The teeth formed on the opposite rotor surface of the opposing yoke are connected by a back yoke so that the field magnetic flux is closed, and the current is applied to the windings applied to the yokes of the two stators in the opposite direction. flow, and the direction of the current flowing through the windings facing the rotor is characterized in that to generate the same direction of the torque to the field of the rotor as the direction of the same at right angles to the magnetic field by the permanent magnet.

請求項2に記載の発明は、上記請求項1において、上記相対向するヨークの反回転子側の2つの歯同士を接続するバックヨークを交差させ異なる位置の歯同士を接続することを特徴としている。   The invention according to claim 2 is characterized in that, in the above-mentioned claim 1, the back yoke that connects the two teeth on the counter-rotor side of the opposing yoke crosses each other and the teeth at different positions are connected. Yes.

請求項3に記載の発明は、上記請求項1において、上記一方の固定子側の各ヨークの反回転子側の2つの歯と上記他方の固定子側の各ヨークの反回転子側の2つの歯とを、2つのバックヨークにより相対的に1ヨーク分だけ円周方向にずらせて接続することを特徴としている。
According to a third aspect of the present invention, in the first aspect, the two teeth on the counter-rotor side of each yoke on the one stator side and the two teeth on the counter-rotor side of each yoke on the other stator side are provided. Two teeth are connected to each other by being shifted by one back yoke in the circumferential direction .

本発明の直流モータは、回転子(ロータ)界磁に作用する固定子(ステータ)巻線の部部が固定子ヨークの溝に納めるようにしていることから、ロータ(永久磁石)とステータ(ティース)の間のエアギャップをモータ特性上最適なものとすることができ、回転ムラを抑えて低騒音、低振動の向上を図り、しかも電波雑音を抑えることができるという効果がある。   In the DC motor of the present invention, the stator (stator) winding portion acting on the rotor (rotor) field is placed in the groove of the stator yoke, so that the rotor (permanent magnet) and the stator ( The air gap between the teeth can be optimized in terms of motor characteristics, and rotation noise can be suppressed to improve low noise and vibration, and radio noise can be suppressed.

また、本発明による直流モータはインバータレス単極の直流モータとして利用でき、ブラシレスにより寿命が長く高信頼性が得られ、また、インバータレスであることからより一層のコスト低減が図れる。   In addition, the DC motor according to the present invention can be used as an inverterless single-pole DC motor, has a long life due to the brushless and high reliability, and can be further reduced in cost because it is inverterless.

本発明の直流モータは、磁極を回転軸の方向とした永久磁石を配した回転子と、この回転子の両側に永久磁石と対向して巻線をそれぞれヨークに施して配した2つの固定子とからなるが、少なくともそれらヨークの回転子面側に溝を形成して、その溝内にそれぞれ巻線の一部分を収容してなり、回転子と固定子との間のエアギャップをモータ特性上最適なものに決定可能とするとともに、インバータレス単極モータとしている。   The direct current motor of the present invention includes a rotor having permanent magnets with magnetic poles in the direction of the rotation axis, and two stators arranged on both sides of the rotor so as to face the permanent magnets with windings applied to the yokes. However, a groove is formed at least on the rotor surface side of the yoke, and a part of each winding is accommodated in the groove, and the air gap between the rotor and the stator is It is possible to determine the optimum one, and it is an inverterless single pole motor.

図1は、本発明の単極の直流モータを示す概略的側断面図である。このアキシャルギャップ型の直流モータは、外周側に永久磁石1を配した円板状の回転子(ロータ)2を回転軸3に固定し、その回転子3の両側にそれぞれ電機子(巻線)4,5を配した固定子(ステータ)6,7を配置してなる。   FIG. 1 is a schematic sectional side view showing a single-pole DC motor of the present invention. In this axial gap type DC motor, a disk-like rotor (rotor) 2 having a permanent magnet 1 disposed on the outer peripheral side is fixed to a rotating shaft 3, and armatures (windings) are respectively provided on both sides of the rotor 3. The stator (stator) 6 and 7 which has arrange | positioned 4 and 5 is arrange | positioned.

界磁としてのロータ2について、ステータ6,7との間のエアギャップ面の永久磁石1は、一方の固定子に対向する磁極を同じ(例えばS極)とし、他方の固定子に対向する磁極を同じ(例えばN極)として単極の磁界を形成してなる。なお、その永久磁石1は巻線4,5の配置に応じて複数個にして円周方向に配してもよい。また、ロータ2は回転軸3に固定するが、この回転軸3は軸受部8,9を介して本体のケース10に回転可能に支持してなる。   For the rotor 2 as a field magnet, the permanent magnet 1 on the air gap surface between the stators 6 and 7 has the same magnetic pole facing one stator (for example, S pole) and the magnetic pole facing the other stator. Are the same (for example, N pole) and a monopolar magnetic field is formed. Note that a plurality of the permanent magnets 1 may be arranged in the circumferential direction according to the arrangement of the windings 4 and 5. The rotor 2 is fixed to a rotating shaft 3, and the rotating shaft 3 is rotatably supported by a case 10 of the main body via bearing portions 8 and 9.

図2に示すように、電機子コアとしてのステータ6,7は、それら相対向して巻線4,5を円周方向に等間隔にそれぞれ2n個(n;2以上の正数)だけ配してなるが、電磁鋼板を回転軸3に対して直角方向に積層し、台形あるいは扇形としたヨーク6a,7aをそれぞれ円周方向に等間隔に所定数配置し(例えば2n(n=6)個をリング状に配列し)、これらヨーク6a,7aに巻線(トロイダル状の巻線)4,5を施してなる。   As shown in FIG. 2, the stators 6 and 7 as armature cores are arranged so as to face each other by 2n windings 4 and 5 at equal intervals in the circumferential direction (n: a positive number of 2 or more). However, electromagnetic steel plates are laminated in a direction perpendicular to the rotary shaft 3, and a predetermined number of trapezoidal or sectoral yokes 6a and 7a are arranged at equal intervals in the circumferential direction (for example, 2n (n = 6)). Are arranged in a ring shape), and windings (toroidal windings) 4 and 5 are applied to these yokes 6a and 7a.

この場合、各ヨーク6aについて、円周方向に隣り合うヨーク6aの2個づつをそれらの中央部で同円周方向にヨークで繋いでユニットコアとし、そのヨークにトロイダル状に巻線4を施して電機子巻線ユニット(固定子)を形成して、これを樹脂成形などによりリング状に組み立てる。なお、各ヨーク7aについても、同様にしてリング状に組み立てるが、トロイダル状の巻線5については電流が巻線4と逆方向に流れるようにする。   In this case, for each yoke 6a, two yokes 6a adjacent to each other in the circumferential direction are connected to each other at the central portion thereof by a yoke in the same circumferential direction to form a unit core, and a winding 4 is applied to the yoke in a toroidal shape. The armature winding unit (stator) is formed and assembled into a ring shape by resin molding or the like. The yokes 7 a are similarly assembled in a ring shape, but the current flows in the direction opposite to the winding 4 in the toroidal winding 5.

各ヨーク6a,7aが台形である場合、その上辺をモータ中心に向け、その底辺をモータ外周側に向け、そのヨーク6a,7aが扇形である場合、その内周面をモータ中心に向け、その外周面をモータ外周側に向けることが好ましい。   When each yoke 6a, 7a has a trapezoidal shape, its upper side faces the motor center, its bottom side faces the motor outer peripheral side, and when each yoke 6a, 7a has a fan shape, its inner peripheral surface faces the motor center, The outer peripheral surface is preferably directed toward the motor outer peripheral side.

また、各ヨーク6a,7aの回転軸方向の両面がそれぞれ歯(ティース)Aとなり、これら歯Aのうち、ロータ2側の歯A中央部には外周から内周に至る凹部の溝Bが回転中心に向けて形成してなり、これら溝Bは巻線4,5のうちロータ2側に対向する部分巻線が収まるように所定深さとする。なお、他の歯Aの反ロータ側についても、溝Bを形成して巻線4,5を納め、各ヨーク6a,7aの両面にはそれぞれ溝Bの両側に2つの歯Aを形成する。   Further, both surfaces of the yokes 6a and 7a in the rotation axis direction are teeth (teeth) A, and among these teeth A, a recess groove B extending from the outer periphery to the inner periphery rotates at the central portion of the tooth A on the rotor 2 side. The grooves B are formed to the center, and the grooves B have a predetermined depth so that the partial windings facing the rotor 2 of the windings 4 and 5 are accommodated. In addition, the groove B is formed on the opposite side of the other tooth A to accommodate the windings 4 and 5, and two teeth A are formed on both sides of the groove B on both sides of each of the yokes 6 a and 7 a.

上記ロータ2を挟む形に配置したステータ6,7の外周側には、その外周側を覆うように断面コ字状のバックヨーク11が設けてなり、永久磁石1による磁束は一方のステータヨーク、バックヨーク11、他方のステータヨークを介して閉回路で流れる。   A back yoke 11 having a U-shaped cross section is provided on the outer peripheral side of the stators 6 and 7 arranged so as to sandwich the rotor 2 so as to cover the outer peripheral side, and the magnetic flux generated by the permanent magnet 1 is one stator yoke, It flows in a closed circuit through the back yoke 11 and the other stator yoke.

図3に示すように、バックヨーク11は、平面から見たステータ6,7のH型ヨーク6a,7aを交差させる形にするために、2つの主バックヨーク11aa,11abと、同ヨーク6a,7aの歯A面に接続するとともに、その主バックヨーク11aa,11abにそれぞれ連結する副バックヨーク11ba,11bbとからなり、これらがステータ6,7の外周に12個配してなる。   As shown in FIG. 3, the back yoke 11 has two main back yokes 11aa and 11ab, and the yoke 6a The auxiliary back yokes 11ba and 11bb are connected to the tooth A surface of 7a and connected to the main back yokes 11aa and 11ab, respectively, and twelve of them are arranged on the outer periphery of the stators 6 and 7.

例えば、副バックヨーク11ba,11bbは長方形の電磁鋼板を積層するが、ステータ6,7の歯Aに合わせるとともに、ステータ6,7の外周側に主バックヨーク11aa,11abの厚さ分長くする。主バックヨーク11aa,11abは、各ヨーク6a,7aの歯A幅に合わせた直線的部分とロータ2に対応する領域で交差する直線的部分とからなり、また副バックヨーク11ba,11bbと同様に電磁鋼板を積層してもよい。このようにしてバックヨーク11は断面コ字形状となって固定子6,7の外周側を覆う形にとする。   For example, the sub-back yokes 11ba and 11bb are formed by laminating rectangular electromagnetic steel plates, and are aligned with the teeth A of the stators 6 and 7 and are made longer on the outer peripheral side of the stators 6 and 7 by the thickness of the main back yokes 11aa and 11ab. The main back yokes 11aa and 11ab are composed of a linear portion matching the tooth A width of each yoke 6a and 7a and a linear portion intersecting in a region corresponding to the rotor 2, and similar to the sub back yokes 11ba and 11bb. Magnetic steel sheets may be laminated. In this way, the back yoke 11 has a U-shaped cross section and covers the outer peripheral side of the stators 6 and 7.

上記の交差とは、何れか一方の主バックヨークを他方のバックヨークの上とし、つまりその交差部分において例えば主バックヨーク11abを段階状に折り曲げて、主バックヨーク11aaがその折り曲げた部分を通り抜けるようにする。   The above crossing means that one of the main back yokes is on the other back yoke, that is, the main back yoke 11ab is bent stepwise at the crossing portion, and the main back yoke 11aa passes through the bent portion. Like that.

主バックヨーク11aa,11abを交差させる理由は、2つのステータ6,7の巻線4,5の電流が逆向きであるため、2つのステータヨークの反ロータ側を単にバックヨークで接続した場合、2つのステータ6,7の電機子によって発生する磁束が互いにキャセルしてトルクが低減するからである。   The reason for intersecting the main back yokes 11aa and 11ab is that the currents of the windings 4 and 5 of the two stators 6 and 7 are in opposite directions, so that the opposite rotor side of the two stator yokes is simply connected by the back yoke. This is because the magnetic fluxes generated by the armatures of the two stators 6 and 7 cancel each other to reduce the torque.

上記構成とした直流モータの動作を図4の部分断面図を参照して説明する。まず、ロータ2のマグネット磁束が同図の線矢印に示すように流れ、つまりロータ2のステータ6側面がS極とし、ロータ2のステータ7側面がN極とし、また各ステータ6,7の巻線4,5には同図の実線矢印に示すように、紙面上互いに逆向きに流れているものとする。
The operation of the DC motor configured as described above will be described with reference to the partial sectional view of FIG. First, the flow as the magnet flux of the rotor 2 is shown in broken line arrows in the figure, i.e. the stator 6 side of the rotor 2 is an S pole, the stator 7 side of the rotor 2 is an N pole, also of the stator 6 and 7 It is assumed that the windings 4 and 5 flow in opposite directions on the paper surface as indicated by solid arrows in FIG.

ロータ2の永久磁石1による磁束は、ステータ7のヨーク7a,副バックヨーク11b,主バックヨーク11a,副バックヨーク11a,ステータ6のヨーク6aの順に通ってロータ2に達して電磁回路を形成する。このとき、巻線4について、ロータ2に面している巻線部分が永久磁石1による磁界内でその磁界方向に対して直角に位置することから、フレミングの左手の法則によりその巻線1には紙面に対して真上方向に磁気力が働く。   The magnetic flux generated by the permanent magnet 1 of the rotor 2 reaches the rotor 2 through the yoke 7a of the stator 7, the sub-back yoke 11b, the main back yoke 11a, the sub-back yoke 11a, and the yoke 6a of the stator 6, and forms an electromagnetic circuit. . At this time, with respect to the winding 4, the winding portion facing the rotor 2 is positioned perpendicular to the direction of the magnetic field in the magnetic field of the permanent magnet 1. The magnetic force works directly above the paper.

巻線5についても、同様にロータ2に面している巻線部分には紙面に対して真上方向の磁気力が働く。この場合、永久磁石1による磁束φと電機子巻線の電流Iとの間にはF(∝φ・I)なる力が発生する。ステータ6,7が本体のケース10に固定されていることから、それらの同一方向の力に対して反対の力(反作用)がロータ2に作用し、ロータ2には反対向きの力が働き、このトルクが発生してロータ2が回転する。   Similarly, with respect to the winding 5, a magnetic force directly above the paper surface acts on the winding portion facing the rotor 2. In this case, a force of F (∝φ · I) is generated between the magnetic flux φ by the permanent magnet 1 and the current I of the armature winding. Since the stators 6 and 7 are fixed to the case 10 of the main body, the opposite force (reaction) to the force in the same direction acts on the rotor 2, and the opposite force acts on the rotor 2. This torque is generated and the rotor 2 rotates.

各ステータ6,7側の巻線部分が、それぞれヨーク6a,7aの溝Bに納められていることから、それらヨーク6a,7aの溝Bを除く面がステータ6,7の歯Aとなり、またそれら歯Aにより永久磁石1による磁束の磁気回路の抵抗が小さくて済む。したがって、ロータ2と各ステータ6,7との間のエアギャップは、巻線4,5の巻数等に左右されることなく、モータ特性等に最適な距離に設定することができ、また効率の観点からも好ましい。   Since the winding portions of the stators 6 and 7 are respectively housed in the grooves B of the yokes 6a and 7a, the surfaces other than the grooves B of the yokes 6a and 7a become the teeth A of the stators 6 and 7, and These teeth A can reduce the resistance of the magnetic circuit of the magnetic flux generated by the permanent magnet 1. Therefore, the air gap between the rotor 2 and each of the stators 6 and 7 can be set to an optimum distance for the motor characteristics and the like without being influenced by the number of turns of the windings 4 and 5, and the efficiency. It is also preferable from the viewpoint.

なお、上述したように、ステータ6,7をバックヨーク11を介してケース10に固定し、ロータ2を軸受部8,9を介してケース10に回転可能に支持し、それら軸受部8,9はケース10に保持することが好ましい。   As described above, the stators 6 and 7 are fixed to the case 10 via the back yoke 11, the rotor 2 is rotatably supported on the case 10 via the bearing portions 8 and 9, and the bearing portions 8 and 9 are supported. Is preferably held in the case 10.

図5は、上記実施例に示したバックヨーク11の変形例を示す概略的平面図である。なお、図中、図3と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。   FIG. 5 is a schematic plan view showing a modification of the back yoke 11 shown in the above embodiment. In the figure, the same parts as those in FIG.

この変形実施例では、各ステータ6,7のヨーク6a,7aの反ロータ側の歯Aを連結するバックヨークを交差させた場合と同じ効果を発揮するように、2つの主バックヨークのうち、一方の主バックヨーク20abを隣接するヨーク6aに対向しているヨーク7aの副バックヨーク11baに斜めに接続する。主バックヨーク20aaは、上記実施例の主バックヨーク11aaと同じ接続形状とする。   In this modified embodiment, of the two main back yokes, the same effect is obtained as when the back yokes connecting the teeth A on the side opposite to the rotor of the yokes 6a, 7a of the stators 6, 7 are exhibited. One main back yoke 20ab is obliquely connected to the sub back yoke 11ba of the yoke 7a facing the adjacent yoke 6a. The main back yoke 20aa has the same connection shape as the main back yoke 11aa of the above embodiment.

そして、上記主バックヨーク20aa,20abを各ヨーク6,7に対応して12個設けることにより、バックヨーク20が形成される。2つの主バックヨーク20aa,20abが交差せず全て斜めに配置されるため、製造の容易性からも好ましい態様である。   The back yoke 20 is formed by providing twelve main back yokes 20aa and 20ab corresponding to the yokes 6 and 7, respectively. Since the two main back yokes 20aa and 20ab do not cross each other and are all arranged obliquely, this is a preferable aspect from the viewpoint of ease of manufacturing.

2つの電機子巻線4,5に直流電流を流すことにより、永久磁石1による界磁のロータ2には一方向のトルクが発生し、つまり1出力軸のインバータレス単極の直流モータ(例えばブラシレスDCモータ)を実現することができる。また、エアギャップについては、所定間隔に設定する際に永久磁石2の厚さを踏まえてエアギャップ長を決定することになるが、モータ特性に合わせて最適な値に決定することができる。   By passing a direct current through the two armature windings 4 and 5, a unidirectional torque is generated in the field rotor 2 by the permanent magnet 1, that is, an inverterless single-pole DC motor (for example, one output shaft) A brushless DC motor) can be realized. As for the air gap, the air gap length is determined based on the thickness of the permanent magnet 2 when set at a predetermined interval, but can be determined to an optimum value in accordance with the motor characteristics.

本発明によれば、直流モータを1出力軸インバータレス単極の直流モータとして利用でき、例えばエアコンのファンモータだけなく、他の暖房機器や空気清浄機等の種々の機器に利用することが可能である。   According to the present invention, a DC motor can be used as a single-output inverter-less single-pole DC motor, and can be used not only for a fan motor of an air conditioner but also for various devices such as other heating devices and air purifiers. It is.

本発明の直流モータを示す概略的側断面図。1 is a schematic side sectional view showing a DC motor of the present invention. 図1に示す直流モータのステータの構成を説明する概略的正面図。The schematic front view explaining the structure of the stator of the DC motor shown in FIG. 図1に示す直流モータのステータの構成を説明する概略的平面図。FIG. 2 is a schematic plan view for explaining a configuration of a stator of the DC motor shown in FIG. 1. 図1に示す直流モータの動作を説明する概略的部分側断面図。FIG. 2 is a schematic partial side sectional view for explaining the operation of the DC motor shown in FIG. 1. 本発明の変形例を示す概略的平面図。The schematic plan view which shows the modification of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 永久磁石
2 回転子
3 回転軸
4,5 巻線
6,7 固定子
5a,6a ヨーク
8,9 軸受部
11,20 バックヨーク
11aa,11ab,20aa,20ab 主バックヨーク
11ba,11bb 副バックヨーク
A 歯
B 溝
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Permanent magnet 2 Rotor 3 Rotating shaft 4, 5 Winding 6, 7 Stator 5a, 6a Yoke 8, 9 Bearing part 11, 20 Back yoke 11aa, 11ab, 20aa, 20ab Main back yoke 11ba, 11bb Sub back yoke A Teeth B Groove

Claims (3)

界磁としての回転子と、電機子としての固定子とを対向させたアキシャルギャップ型の直流モータにおいて、
モータの中央に永久磁石からなる界磁を配して回転子となし、上記回転子の回転軸方向の両側面に対向するようにそれぞれ電機子を配して2つの固定子となし、
上記回転子の界磁は、一方の固定子側と他方の固定子側を異極とした永久磁石を円周方向に配置して単極の磁界を形成し、
上記2つの固定子の電機子は、上記永久磁石を挟んで、電磁鋼板をモータ半径方向に積層して台形もしくは扇形に形成した複数の各ヨークを円周方向に等間隔に配置して構成し、上記ヨークには、上記永久磁石に対向する回転子側のおよびその反対側に位置する反回転子側の面それぞれ内周側から外周側に渡って溝を形成し、上記溝内にトロイダル状の巻線を施して上記溝の両側に歯を形成してなり、
上記ヨークのうち、上記永久磁石を挟んで軸方向に対向するヨークの反回転子側の面に形成した歯同士をバックヨークで接続して界磁磁束が閉じるように形成し、
上記2つの固定子のヨークに施した巻線電流を逆向きに流し、上記回転子に面した巻線に流れる電流の向きを上記永久磁石による磁界に対して同じ直角の向きとして界磁の回転子に同一方向のトルクを発生させることを特徴とする直流モータ。
In an axial gap type DC motor in which a rotor as a field and a stator as an armature are opposed to each other,
Arranged in the center of the motor is a permanent magnet, and a rotor, and armatures are arranged so as to face both side surfaces of the rotor in the rotation axis direction, thereby providing two stators.
The rotor field is formed by arranging permanent magnets having different polarities on one stator side and the other stator side in the circumferential direction to form a single-pole magnetic field,
The armatures of the two stators are configured by arranging a plurality of yokes formed in a trapezoidal shape or a sector shape by laminating electromagnetic steel plates in the radial direction of the motor with the permanent magnets sandwiched therebetween, and arranged at equal intervals in the circumferential direction. , to the yoke, said a groove over the outer peripheral side surface of the counter-rotor side located on the surface and the opposite side thereof opposite the rotor side to the permanent magnet from the respective peripheral side, each groove Toroidal winding is applied to form teeth on both sides of the groove ,
Of the yoke, the teeth formed on the surface opposite to the rotor of the yoke facing in the axial direction across the permanent magnet are connected by a back yoke so that the field magnetic flux is closed,
The two electric current to the yoke in subjecting winding of the stator in the opposite direction, the direction of the current flowing through the windings facing the rotor of the field as the direction of the same at right angles to the magnetic field by the permanent magnet A direct current motor characterized by generating torque in the same direction in a rotor.
上記相対向するヨークの反回転子側の2つの歯同士を接続するバックヨークを交差させ異なる位置の歯同士を接続することを特徴とする請求項1に記載の直流モータ。
2. The DC motor according to claim 1, wherein the teeth at different positions are connected by crossing back yokes connecting the two teeth on the opposite rotor side of the opposing yokes.
上記一方の固定子側の各ヨークの反回転子側の2つの歯と上記他方の固定子側の各ヨークの反回転子側の2つの歯とを、2つのバックヨークにより相対的に1ヨーク分だけ円周方向にずらせて接続することを特徴とする請求項1に記載の直流モータ。 The two teeth on the anti-rotor side of each yoke on the one stator side and the two teeth on the anti-rotor side of each yoke on the other stator side are relatively relative to each other by two back yokes. 2. The DC motor according to claim 1, wherein the DC motor is connected by being shifted in the circumferential direction by an amount corresponding to the amount.
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