JP5751903B2 - マグネットヨーク及び直流電動機 - Google Patents

Description

本発明は、マグネットヨーク及び直流電動機に係り、特に、部品点数を減少させると共に低騒音化が可能なマグネットヨーク及び該マグネットヨークを備えた直流電動機に関する。

一般に、ステータにマグネットを使用した直流電動機（ＤＣモータ）を小型化したり、コギングトルクを減少させる為には、例えば２極から４極にするように、極数を増やすことが考えられる。このように、極数を増やすには、マグネットをリング形状にし、多極着磁する技術（例えば特許文献１）、極数分だけマグネットの個数をヨークに配置する技術（例えば特許文献２）などが知られている。

特許文献１の技術のように、マグネットをリング形状とする技術は、マグネットの製造の難易度が上がり、また磁場成形時の異方性度が向上できないなどの理由により、磁力が向上しないという課題がある。
特許文献２の技術のように、マグネットの個数を極数分だけ配置する技術は、極数に応じてマグネットの個数が増えるため、部品点数の増加と、ヨークへの固定作業工数の増加となり、マグネットの製造面及びヨークへの固定作業面のコストが増えていくという課題がある。

特開２００８−４３０３１号公報 特開２００４−２８０８３号公報

本発明の目的は、マグネットの性能を落さず、部品点数やコストを下げ、極数より少ないマグネットである４ｎ磁極（ｎは３の倍数を除く自然数）を３個のマグネットによって構成できるマグネットヨーク及び直流電動機を提供することにある。
本発明の他の目的は、マグネットの数を減らしても、コギングトルクが高くならず、製造における作業効率を向上させると共に、多極化によるコスト上昇を低減させることのできるマグネットヨーク及び直流電動機を提供することにある。

前記課題は、本発明のマグネットヨークによれば、円筒状のヨークに間隙をおいて等分にされた複数のマグネットで４ｎ磁極（ｎは３の倍数を除く自然数）を構成する直流電動機のマグネットヨークであって、前記複数のマグネットの内周側には、等間隔で複数の溝部が形成されると共に、各マグネットには少なくとも一つ以上の非磁束部が形成され、該非磁束部を境に両側は異極とされ、前記各マグネットは、前記複数の溝部の各々が同じ周方向幅でかつ、回転軸を中心として周方向に沿って同じ角度で前記間隙を置いて配置され、前記各マグネット間の間隙は、他のマグネットの前記溝または前記非磁束部のいずれかが回転軸を中心に１８０°対向する位置に配置されたこと、により解決される。
より詳しくは、前記複数のマグネットは、第１マグネット、第２マグネット、第３マグネットから構成され、前記第１マグネットと、前記第２マグネットと、前記第３マグネットには、それぞれ内側に向けた三つの溝部が形成され、前記第１マグネットに形成された溝部のうち中央部に位置する溝部が第１非磁束部とされると共に、該第１非磁束部を境に両側が異極とされ、前記第２マグネットに形成された溝部のうち一つの溝部が第２非磁束部とされ、前記第３マグネットに形成された溝部のうち一つの溝部が第３非磁束部とされ、前記第２非磁束部と前記第３非磁束部とは１８０°対向した位置に配置され、前記第１非磁束部は、前記第２マグネットと前記第３マグネットとの間のマグネットの間隙の位置と、１８０°対向した位置に配置されると共に、該間隙が第４非磁束部とされて構成すると好適である。
さらに前記磁極は、着磁によって構成され、時計回りに第１マグネット、第２マグネット、第３マグネットとしたときに、前記第１マグネットと前記第３マグネットとの間の間隙を基点として、４極（略９０°）の着磁をすると好適である。

以上のように、極数より少ないマグネットによって４ｎ磁極（ｎは３の倍数を除く自然数）を構成できるもので、例えば上述のように４極を３個のマグネットで構成し、前記複数のマグネットの内周側には、等間隔で複数の溝部が形成されると共に、各マグネットには少なくとも一つ以上の非磁束部が形成され、該非磁束部を境に両側は異極とされ、前記各マグネットは、前記溝部と同じ幅及び角度で前記間隙を置いて配置され、これらの前記間隙と前記各溝部は、円周方向に沿って同じに形成することで、３個のマグネットでありながら、着磁及び内周溝入れで、４極等価な磁極が構成できる。つまり、極数より少ないマグネットによって４ｎ磁極（ｎは３の倍数を除く自然数）を構成（例えば４磁極を３個のマグネットで分割して構成）しても、マグネット間の間隙と非磁性部を含む等間隔の溝を設定することにより、磁束の無い箇所を周方向に均一化できる。

また、前記複数のマグネットは、第１マグネットと、第２マグネットと、第３マグネットから構成され、前記第１マグネットと、前記第２マグネットと、前記第３マグネットには、それぞれ内側に向けた七つの溝部が形成され、前記第１マグネットに形成された七つの溝部のうち二つの溝部が、第１非磁束部及び第２非磁束部とされると共に、これら各々の非磁束部を境に両側は異極とされ、前記第２マグネットに形成された七つの溝部のうち三つが第３非磁束部、第４非磁束部、第５非磁束部とされ、前記第３マグネットに形成された七つの溝部のうち二つが第６及び第７非磁束部とされ、前記第１非磁束部と前記第５非磁束部とは１８０°対向した位置に配置され、前記第４非磁束部は、前記第１マグネットと前記第３マグネットとの間のマグネットの間隙の位置と、１８０°対向した位置に配置されると共に、前記第１マグネットと前記第３マグネットとの間の間隙は第８非磁束部とされるように構成することもできる。
このとき、前記磁極は、着磁によって構成され、時計回りに前記第１マグネット、前記第２マグネット、前記第３マグネットとしたときに、前記第１マグネットと前記第３マグネットとの間の間隙を基点として、８極（略４７．５°）の着磁をするように構成する。

以上のように、極数より少ないマグネットによって４ｎ磁極（ｎは３の倍数を除く自然数）を構成できるもので、例えば上述のように８極を３個のマグネットで構成し、前記複数のマグネットの内周側には、等間隔で複数の溝部が形成されると共に、各マグネットには少なくとも一つ以上の非磁束部が形成され、該非磁束部を境に両側は異極とされ、前記各マグネットは、前記溝部と同じ幅及び角度で前記間隙を置いて配置され、これらの前記間隙と前記各溝部は、円周方向に沿って同じに形成することで、３個のマグネットでありながら、着磁及び内周溝入れで、８極等価な磁極が構成できる。つまり、極数より少ないマグネットによって４ｎ磁極（ｎは３の倍数を除く自然数）を構成（例えば８磁極を３個のマグネットで分割して構成）しても、マグネット間の間隙と非磁性部を含む等間隔の溝を設定することにより、磁束の無い箇所を周方向に均一化できる。

また、前記複数のマグネットは、時計回りに第１マグネット、第２マグネット、第３マグネット、第４マグネット、第５マグネット、第６マグネットとから構成され、前記第１マグネット、前記第２マグネット、前記第３マグネット、前記第４マグネット、前記第５マグネット、前記第６マグネットには、それぞれ内側に向けた三つの溝部が形成され、各々のマグネットに形成された溝部のうち一つは、非磁束部とされると共に、これら各非磁束部を境に両側は異極とされ、前記非磁束部の間には、前記溝部及び前記間隙で二つ間隔をおいて、形成されるように構成することもできる。
この場合、より具体的には、前記溝部のうち前記第１マグネットに形成された溝部のうち三つ目に位置する溝部が第１非磁束部とされ、前記第２マグネットに形成された溝部のうち二つ目の溝部が第２非磁束部とされ、前記第３マグネットに形成された溝部のうち一つ目の溝部が第３非磁束部とされ、前記第４マグネットに形成された溝部のうち三つ目の溝部が第５非磁束部とされ、前記第５マグネットに形成された溝部のうち二つ目の溝部が第６非磁束部とされ、前記第６マグネットに形成された溝部のうち一つ目の溝部が第７非磁束部とされ、前記第１非磁束部と前記第５非磁束部は、１８０°対向した位置に配置され、前記第１マグネットと前記第６マグネットとの間隙を第８非磁束部とし、前記第３マグネットと前記第４マグネットの間隙を第４非磁束部とし、前記第１マグネットと前記第６マグネットとの間隙と前記第３マグネットと前記第４マグネットの間隙とを中心として対称に配置されている構成とすることができる。
このとき、前記磁極は、着磁によって構成され、時計回りに第１マグネット、第２マグネット、第３マグネット、第４マグネット、第５マグネット、第６マグネットとしたときに、前記第１マグネットと前記第６マグネットとの間の間隙を基点として、８極（略４７．５°）の着磁を行なう。

以上のように構成しても、極数より少ないマグネットによって４ｎ磁極（ｎは３の倍数を除く自然数）を構成できるもので、例えば上述のように８極を６個のマグネットで構成し、前記複数のマグネットの内周側には、等間隔で複数の溝部が形成されると共に、各マグネットには少なくとも一つ以上の非磁束部が形成され、該非磁束部を境に両側は異極とされ、前記各マグネットは、前記溝部と同じ幅及び角度で前記間隙を置いて配置され、これらの前記間隙と前記各溝部は、円周方向に沿って同じに形成することで、６個のマグネットでありながら、着磁及び内周溝入れで、８極等価な磁極が構成できる。つまり、極数より少ないマグネットによって４ｎ磁極（ｎは３の倍数を除く自然数）を構成（例えば８磁極を６個のマグネットで分割して構成）しても、マグネット間の間隙と非磁性部を含む等間隔の溝を設定することにより、磁束の無い箇所を周方向に均一化できる。

上記の各構成において、前記非磁束部を除く前記溝部及び前記間隙とは、各々の配置によって生ずる磁気特性が各々同じとなっているように構成されている。

また前記課題は、本発明の直流電動機によれば、請求項１乃至９のいずれか一つのマグネットヨークを備えたことにより解決される。このような直流電動機は、前記したマグネットヨークの作用効果を備えたものとなる。

以上のように本発明のマグネットヨーク及び直流電動機によれば、マグネット性能を落さず、４ｎ磁極（ｎは３の倍数を除く自然数）を、マグネット数を少なくして、磁極より少ない個数のマグネットで分割して構成しても、マグネット間の間隙と非磁性部を含む等間隔の溝を設定することにより、磁束の無い箇所を周方向に均一化できるため、コギングトルクを減少させつつ、部品点数を下げることが可能となる。
このように、マグネット個数が減らせるので、直流電動機に使うマグネットのコストを低減させると同時に、マグネットをマグネットヨークに組付する作業とコストを低減することが可能となる。
また、コギング次数の場合、基本次数を高くすることにより、防振をし易くすると共に、高調波共振を回避することが可能となるため、回転振動がなめらかになり、低騒音化することが可能となる。

本発明に係る第１の実施形態の直流電動機の構成を説明する概略説明図である。 本発明に係る第２の実施形態の直流電動機の構成を説明する概略説明図である。 本発明に係る第３の実施形態の直流電動機の構成を説明する概略説明図である。 本発明に係る直流電動機の概略断面図である。

（第１の実施形態）
以下、本発明を具体化した第１の実施形態を図面に従って説明する。なお、以下に説明する構成、手順等は、本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨に沿って各種改変することができることは勿論である。
図１は、第１の実施形態の直流電動機の構成を説明する概略説明図であり、図１に示すように、直流電動機１０は、固定子２０と、回転子としての電機子３０とを備えている。そして、固定子２０は、円筒状のマグネットヨーク２２を備えており、このマグネットヨーク２２の内周面には、４ｎ磁極（ｎは３の倍数を除く自然数）を、マグネット数を少なくして、構成されるものである。
具体的には、ｎ＝１の場合について説明すると、この場合は４磁極となり、４磁極を３個のマグネットで構成する例として、３個の永久磁石からなる第１マグネット２４、第２マグネット２５、第３マグネット２６が、間隙２７ａ，２７ｂ，２７ｃを介して固着され、円筒状のマグネットヨークに等分にされた第１マグネット２４、第２マグネット２５、第３マグネット２６で４磁極を構成している。

上記各第１マグネット２４、第２マグネット２５、第３マグネット２６は、周方向の長さが互いに同等に設定された円弧状に形成されている。
また上記第１マグネット２４、第２マグネット２５、第３マグネット２６は、その内周側に等間隔で複数の溝部２４ａ，２４ｂ，２４ｃ、２５ａ，２５ｂ，２５ｃ、２６ａ，２６ｂ，２６ｃが形成され、この溝部２４ａ，２４ｂ，２４ｃ、２５ａ，２５ｂ，２５ｃ、２６ａ，２６ｂ，２６ｃは、上記間隙２７ａ，２７ｂ，２７ｃの幅と角度（溝部角と間隙角）と、円周方向に沿って同じになっている。
この第１マグネット２４、第２マグネット２５、第３マグネット２６は、上記溝部２４ａ，２４ｂ，２４ｃ、２５ａ，２５ｂ，２５ｃ、２６ａ，２６ｂ，２６ｃを含めて、射出成形によって、成形される。なお材料としてはマグネットを構成する公知の材料を用いることができる。

そして、第１マグネット２４、第２マグネット２５、第３マグネット２６が、マグネットヨーク２２の内周面に固着されることで、マグネットヨーク２２の内周に亘って円環状に配設される。すなわち、これらマグネット２４，２５，２６は、マグネットヨーク２２の内周面に等角度（１２０°）ごとに均等に配置・固着されている。
つまり、第１マグネット２４と、第２マグネット２５と、第３マグネット２６とは、各溝部２４ａ，２４ｂ，２４ｃ、２５ａ，２５ｂ，２５ｃ、２６ａ，２６ｂ，２６ｃと同じ幅及び角度の間隙２７ａ，２７ｂ，２７ｃを置いて円周方向に沿って配置されている。
各溝部２４ａ，２４ｂ，２４ｃ、２５ａ，２５ｂ，２５ｃ、２６ａ，２６ｂ，２６ｃは、着磁磁極の間の位置、第１マグネット２４と第２マグネット２５と第３マグネット２６と間の間隙に相対する１８０°の位置、第１マグネット２４と第２マグネット２５と第３マグネット２６とが同一溝となる位置に形成されている。

より詳しく説明すると、上記第１マグネット２４には、図１で示すように、中央部に位置する溝部２４ｂを第１非磁束部とされている。そして、この溝部（第１非磁束部）２４ｂを境に両側は異極とされている。つまり、第１マグネット２４において、溝部２４ａ側と溝部２４ｃ側とは異なる磁極とされている。本実施形態では、溝部２４ａ側（図１において反時計回り方向の側）をＳ極、溝部２４ｃ側（図１において時計回り方向の側）をＮ極としている。

また上記第２マグネット２５に形成された溝部２５ａ，２５ｂ，２５ｃのうち一つである溝部２５ａを第２非磁束部とされている。そして、第２マグネット２５の溝部（第２非磁束部）２５ａより、第１マグネット２４側と、溝部２５ｂ，２５ｃ側とは、異なる磁極とされている。本実施形態では、第１マグネット２４側（図１において反時計回り方向の側）をＮ極、溝部２５ｂ，２５ｃ側（図１において時計回り方向の側）をＳ極としている。

さらに上記第３マグネット２６に形成された溝部２６ａ，２６ｂ，２６ｃのうち一つである溝部２６ｃを第３非磁束部とされている。そして、第３マグネット２６の溝部（第３非磁束部）２６ｃより、第１マグネット２４側と、溝部２６ａ，２６ｂ側とは、異なる磁極とされている。本実施形態では、溝部（第３非磁束部）２６ｃを境として第１マグネット２４側（図１において時計回り方向の側）をＳ極、溝部２６ａ，２６ｂ側（図１において反時計回り方向の側）をＮ極としている。

そして、上記溝部（第２非磁束部）２５ａと上記溝部（第３非磁束部）２６ｃとは、マグネットヨーク２２の内周において、１８０°対向した位置に配置されている。また上記溝部（第１非磁束部）２４ｂは、第２マグネット２５と第３マグネット２６との間の間隙２７ｃとマグネットヨーク２２の内周において１８０°対向した位置に配置されている。このとき、間隙２７ｃは非磁束部として、第４の非磁束部を構成する。

従って、間隙２７ａ，２７ｂ，２７ｃを置いて円周方向に沿って配置された溝部２４ａ，２４ｂ，２４ｃ、２５ａ，２５ｂ，２５ｃ、２６ａ，２６ｂ，２６ｃを有するマグネット２４，２５，２６は、各着磁部において、
・Ｓ極：第１マグネット２４の溝部２４ｂを境にして溝部２４ａ側（図１において反時計回り方向の側）と、溝部（第３非磁束部）２６ｃを境として第１マグネット２４側（図１において時計回り方向の側）、第２マグネット２５の溝部（第２非磁束部）２５ａを境として溝部２５ｂ，２５ｃ側（図１において時計回り方向の側）の２箇所、
・Ｎ極：溝部２４ｂを境として溝部２４ｃ側（図１において時計回り方向の側）と第２マグネット２５の溝部２５ａを境として第１マグネット２４側（図１において反時計回り方向の側）と、第３マグネット２６の溝部（第３非磁束部）２６ｃを境として溝部２６ａ，２６ｂ側（図１において反時計回り方向の側）の２箇所、が、それぞれＳ極とＮ極を交互に配置されたものとなっている。つまり、本実施形態では、磁極数を「４」としている。

上記第１マグネット２４、第２マグネット２５、第３マグネット２６のＳ極及びＮ極については、４極（略９０°）で、第１マグネット２４、第２マグネット２５、第３マグネット２６のエッジまで異方性配向によって着磁させ、異方性磁石としている。このとき、本実施形態では、１つのマグネット間の間隙である間隙２７ａの中心を起点とし、４極着磁している。なお、上述した非磁束部を除く溝部及び間隙は、同じ磁気特性となっているものである。

以上のように構成することによって、９つの溝部２４ａ，２４ｂ，２４ｃ、２５ａ，２５ｂ，２５ｃ、２６ａ，２６ｂ，２６ｃ及び３つの間隙２７ａ，２７ｂ，２７ｃによって１２の溝部及び間隙を構成することができる。そして、これら１２の溝部及び間隙は、上述したように幅と角度（溝部角と間隙角）と、円周方向に沿って同じになっている。

各マグネット２４，２５，２６の内周側には、電機子３０が回転可能に収容されている。電機子３０は、回転軸３２を有している。回転軸３２には、電機子コア（以下、単に「コア」とする）３３が固定されている。コア３３は１０個のティース、即ち第１〜第１０ティース３３ａ〜３３ｊを有し、各ティース３３ａ〜３３ｊ間には１０個のスロット、即ち第１〜第１０スロット３４ａ〜３４ｊが形成されている。なお、第１スロット３４ａは第１ティース３３ａと第１０ティース３３ｊの間のスロットとし、第１ティース３３ａ〜第１０ティース３３ｊ及び第１スロット３４ａ〜第１０スロット３４ｊは、図１において時計回り方向に順に配置されている。

（第２の実施形態）
図２は第２の実施形態の直流電動機の構成を説明する概略説明図であり、この第２の実施形態では、固定子２０のマグネットヨーク２２の内周面には、４ｎ磁極（ｎは３の倍数を除く自然数）を、マグネット数を少なくして、構成されるが、第２の実施形態では、ｎ＝２の場合について説明する。この場合は８磁極となり、８磁極を３個のマグネットで構成する。なお、本実施形態では、固定子２０のマグネットヨーク２２について記述しており、回転子３０を省略している。また、以下の実施形態において、特に説明なく前記第１の実施形態と同一符号を付しているものは、前記第１実施形態と同様であり、その説明を省略する。

第２の実施形態では、３個の永久磁石からなる第１マグネット７４、第２マグネット７５、第３マグネット７６が、間隙２７ａ，２７ｂ，２７ｃを介して固着され、円筒状のマグネットヨーク２２に等分にされた第１マグネット７４、第２マグネット７５、第３マグネット７６で８磁極を構成している。第１マグネット７４、第２マグネット７５、第３マグネット７６には、それぞれ内側に向けた七つの溝部（７４ａ〜７４ｇ、７５ａ〜７５ｇ、７６ａ〜７６ｇ、）が形成されている。

上記第１マグネット７４に形成された七つの溝部７４ａ〜７４ｇのうち二つをおいた三つ目の溝部７４ｃと、更にこの溝部７４ｃから二つおいた三つ目の溝部７４ｆの二つの溝部７４ｃ及び溝部７４ｆが、第１非磁束部及び第２非磁束部とされている。そして、これら非磁束部を境に両側は異極とされている（図２では、Ｓ極、Ｎ極、Ｓ極）。
また、第２マグネット７５に形成された七つの溝部７５ａ〜７５ｇのうち三つの溝部７５ａ，７５ｄ，７５ｇが第３非磁束部、第４非磁束部、第５非磁束部とされている。これらも、非磁束部（溝部７５ａ，７５ｄ，７５ｇ）を境に両側は異極とされている（図２では、Ｓ極、Ｎ極、Ｓ極）。
さらに、第３マグネット７６に形成された七つの溝部７６ａ〜７６ｇのうち二つの溝部７６ｂ，７６ｅが第６非磁束部及び第７非磁束部とされている。これら非磁束部（溝部７６ｂ，７６ｅ）を境に両側は異極とされている（図２では、Ｎ極、Ｓ極、Ｎ極）。
そして、第１非磁束部（溝部７４ｃ）と第５非磁束部（溝部７５ｇ）とは１８０°対向した位置に配置され、第２非磁束部（７４ｆ）と第６非磁束部（７６ｂ）とは１８０°対向した位置に配置され、第３非磁束部（溝部７５ａ）と第７非磁束部（溝部７６ｅ）とは１８０°対向した位置に配置されている。
さらに、第４非磁束部（７５ｄ）は、第１マグネット７４と第３マグネット７６との間の間隙２７ａの位置と、１８０°対向した位置に配置されており、この間隙２７ａ（つまり第１マグネット７４と第３マグネット７６との間の間隙）は第８非磁束部（間隙２７ａ）とされているものである。

上記第１マグネット２４、第２マグネット２５、第３マグネット２６のＳ極及びＮ極については、８極（略４７．５°）で、着磁によって構成され、時計回りに第１マグネット７４、第２マグネット７５、第３マグネット７６のエッジまで異方性配向によって着磁させ、異方性磁石としている。このとき、本実施形態では、１つのマグネット間の間隙である間隙２７ａの中心を起点とし、８極着磁している。なお、上述した非磁束部を除く溝部及び間隙は、同じ磁気特性となっているものである。

（第３の実施形態）
図３は第３の実施形態の直流電動機の構成を説明する概略説明図である。この第２の実施形態では、固定子２０のマグネットヨーク２２の内周面には、４ｎ磁極（ｎは３の倍数を除く自然数）を、マグネット数を少なくして構成されるが、第３の実施形態では第２の実施形態と同様に、ｎ＝２の場合について説明する。この場合は８磁極となり、８磁極を６個のマグネットで構成する例としている。なお、本実施形態でも、固定子２０のマグネットヨーク２２について記述しており、回転子３０を省略している。

本実施形態では、複数のマグネットとして、時計回りに永久磁石からなる第１マグネット８１、第２マグネット８２、第３マグネット８３、第４マグネット８４、第５マグネット８５、第６マグネット８６の６個のマグネットから構成した例である。
第１マグネット８１、第２マグネット８２、第３マグネット８３、第４マグネット８４、第５マグネット８５、第６マグネット８６は、間隙２９ａ〜２９ｆを介して円筒状のマグネットヨーク２２に等分で固着され、これら第１マグネット８１、第２マグネット８２、第３マグネット８３、第４マグネット８４、第５マグネット８５、第６マグネット８６には、それぞれ内側に向けた三つの溝部８１ａ〜８１ｃ、８２ａ〜８２ｃ、８３ａ〜８３ｃ、８４ａ〜８４ｃ、８５ａ〜８５ｃ、８６ａ〜８６ｃが形成されている。
各々のマグネット８１〜８６に形成された溝部８１ａ〜８１ｃ、８２ａ〜８２ｃ、８３ａ〜８３ｃ、８４ａ〜８４ｃ、８５ａ〜８５ｃ、８６ａ〜８６ｃのうち、それぞれ一つの溝部８１ｃ、８２ｂ、８３ａ、８４ｃ、８５ｂ、８６ａは、それぞれ非磁束部とされている。そして、これら各非磁束部（溝部８１ｃ、８２ｂ、８３ａ、８４ｃ、８５ｂ、８６ａ）を境に両側は異極とされている（図３で示すように、時計周りにＳ極、Ｎ極、Ｓ極・・・）。
そして、これら非磁束部（溝部８１ｃ、８２ｂ、８３ａ、８４ｃ、８５ｂ、８６ａ）の間には、溝部及び間隙で二つ間隔をおいて、形成されている。

より詳しくは、第１マグネット８１に形成された溝部８１ａ〜８１ｃのうち時計周りに三つ目に位置する溝部８１ｃが第１非磁束部とされ、第２マグネット８２に形成された溝部８２ａ〜８２ｃのうち二つ目の溝部８２ｂが第２非磁束部とされ、第３マグネット８３に形成された溝部８３ａ〜８３ｃのうち一つ目の溝部８３ａが第３非磁束部とされ、第４マグネット８４に形成された溝部８４ａ〜８４ｃ、のうち三つ目の溝部８４ｃが第５非磁束部とされ、第５マグネット８５に形成された溝部８５ａ〜８５ｃのうち二つ目の溝部８５ｂが第６非磁束部とされ、第６マグネット８６に形成された溝部８６ａ〜８６ｃのうち一つ目の溝部８６ａが第７非磁束部とされている。
また第１マグネット８１と第６マグネット８６との間隙２９ａを第８非磁束部とし、第３マグネット８３と第４マグネット８４の間隙２９ｄを第４非磁束部としている。
そして、第１非磁束部（溝部８１ｃ）と第５非磁束部（溝部８４ｃ）は、１８０°対向した位置に配置されている。第１マグネット８１〜第６マグネット８６は、第１マグネット８１と第６マグネット８６との間隙２９ａと第３マグネット８３と第４マグネット８４の間隙２９ｄとを結ぶ線を中心として対称に配置されている。

上記第１マグネット８１、第２マグネット８２、第３マグネット８３、第４マグネット８４、第５マグネット８５、第６マグネット８６のＳ極及びＮ極については、８極（略４７．５°）で、着磁によって構成され、時計回りに第１マグネット８１〜第６マグネット８６のエッジまで異方性配向によって着磁させ、異方性磁石としている。このとき、本実施形態では、１つのマグネット間の間隙である間隙２９ａの中心を起点とし、８極着磁している。なお、上述した非磁束部を除く溝部及び間隙は、同じ磁気特性となっているものである。

図４は、直流電動機１０の断面図であり、直流電動機１０は、上記各構成のうち所定のマグネットヨーク２２を除いて、公知の構成とすることが可能である。例えば、直流電動機１０は、マグネットヨーク２２内に、一端側が直流電動機１０の出力軸となる回転軸３２と、この回転軸３２に、巻線３５が巻回された電機子コア３３及び整流子４０を固定してなる電機子３０を配設したものである。そして、回転軸３２を回転可能に支承する軸受５１，５１と、整流子４０に摺接するブラシ４２と、マグネットヨーク２２の整流子４０側の開口を閉塞するエンドプレート６０等を構成要素としているものである。

以上のように構成された直流電動機１０によれば、擬似スロットをマグネット側の溝部で作るため、例えば第１の実施形態である４極‐１０スロットでは、コギング次数の場合、６０次（１２溝×１０スロットの最小公倍数）となるために、基本次数を高くすることにより、防振をし易くすると共に、高調波共振を回避することが可能となる。また、トルクリップル次数は２０次となる。この場合、溝部と溝部のない部分との間で、溝部がある部分では、溝部が空間を作るため、ギャップに加えて、固定子２０と電機子３０のすき間が、より大きくなる。従って、溝部を設けた個所では磁束の流れに対する“抵抗”が大きくなり、固定子２０からの磁束は溝部をよけて電機子３０側に流れる。こうした磁束の変化により、溝部のない部分での発生するトルクリップル波形と、溝部のある部分で発生するトルクリップル波形が逆位相に近くなる。
そのため、これらを合成したトルクリップル波形は振幅が０に近づき、トルクリップルを小さくすることが可能となる。なお、この関係については、８極‐１０スロットでも同様である。

１０ 直流電動機、２０ 固定子、２２ マグネットヨーク、２４ａ〜２４ｃ，２５ａ〜２５ｃ，２６ａ〜２６ｃ，７４ａ〜７４ｇ、７５ａ〜７５ｇ、７６ａ〜７６ｇ，８１ａ〜８１ｃ，８２ａ〜８２ｃ，８３ａ〜８３ｃ，８４ａ〜８４ｃ，８５ａ〜８５ｃ，８６ａ〜８６ｃ 溝部、２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄ，２９ｅ，２９ｆ 間隙、２４ｂ，７４ｃ，８１ｃ 溝部（第１非磁束部）、２５ａ，７４ｆ，８２ｂ 溝部（第２非磁束部）、２６ｃ，７５ａ，８３ａ 溝部（第３非磁束部）、２７ｃ，２９ｄ 間隙（第４非磁束部）、７５ｄ 溝部（第４非磁束部）、７５ｇ，８４ｃ 溝部（第５非磁束部）、７６ｂ，８５ｂ 溝部（第６非磁束部）、７６ｅ，８６ａ 溝部（第７非磁束部）、２７ａ，２９ａ 間隙（第８非磁束部）、２４，７４，８１ 第１マグネット、２５，７５，８２ 第２マグネット、２６，７６，８３ 第３マグネット、８４ 第４マグネット、８５ 第５マグネット、８６ 第６マグネット、３０ 電機子、３２ 回転軸、３３ 電機子コア、３３ａ〜３３ｊ ティース、３４ａ〜３４ｊ スロット、３５ 巻線、４０ 整流子、４２ ブラシ、５１ 軸受、６０ エンドプレート

Claims (10)

1. 円筒状のヨークに間隙をおいて等分にされた複数のマグネットで４ｎ磁極（ｎは３の倍数を除く自然数）を構成する直流電動機のマグネットヨークであって、
   前記複数のマグネットの内周側には、等間隔で複数の溝部が形成されると共に、各マグネットには少なくとも一つ以上の非磁束部が形成され、該非磁束部を境に両側は異極とされ、
   前記各マグネットは、前記複数の溝部の各々が同じ周方向幅でかつ、回転軸を中心として周方向に沿って同じ角度で前記間隙を置いて配置され、
   前記各マグネット間の間隙は、他のマグネットの前記溝部または前記非磁束部のいずれかが回転軸を中心に１８０°対向する位置に配置されたことを特徴とするマグネットヨーク。
2. 前記複数のマグネットは、第１マグネット、第２マグネット、第３マグネットから構成され、
   前記第１マグネットと、前記第２マグネットと、前記第３マグネットには、それぞれ内側に向けた三つの溝部が形成され、
   前記第１マグネットに形成された溝部のうち中央部に位置する溝部が第１非磁束部とされると共に、該第１非磁束部を境に両側が異極とされ、
   前記第２マグネットに形成された溝部のうち一つが第２非磁束部とされ、
   前記第３マグネットに形成された溝部のうち一つが第３非磁束部とされ、
   前記第２非磁束部と前記第３非磁束部とは１８０°対向した位置に配置され、
   前記第１非磁束部は、前記第２マグネットと前記第３マグネットとの間のマグネットの間隙の位置と、１８０°対向した位置に配置されると共に、該間隙が第４非磁束部とされたことを特徴とする請求項１記載のマグネットヨーク。
3. 前記磁極は、着磁によって構成され、時計回りに第１マグネット、第２マグネット、第３マグネットとしたときに、前記第１マグネットと前記第３マグネットとの間の間隙を基点として、４極（略９０°）の着磁をしてなることを特徴とする請求項１又は２に記載のマグネットヨーク。
4. 前記複数のマグネットは、第１マグネットと、第２マグネットと、第３マグネットから構成され、前記第１マグネットと、前記第２マグネットと、前記第３マグネットには、それぞれ内側に向けた七つの溝部が形成され、
   前記第１マグネットに形成された七つの溝部のうち二つの溝部が、第１非磁束部及び第２非磁束部とされると共に、これら各々の非磁束部を境に両側は異極とされ、
   前記第２マグネットに形成された七つの溝部のうち三つの溝部が第３非磁束部、第４非磁束部、第５非磁束部とされ、
   前記第３マグネットに形成された七つの溝部のうち二つの溝部が第６及び第７非磁束部とされ、
   前記第１非磁束部と前記第５非磁束部とは１８０°対向した位置に配置され、
   前記第４非磁束部は、前記第１マグネットと前記第３マグネットとの間のマグネットの間隙の位置と、１８０°対向した位置に配置されると共に、前記第１マグネットと前記第３マグネットとの間の間隙は第８非磁束部とされたことを特徴とする請求項１記載のマグネットヨーク。
5. 前記磁極は、着磁によって構成され、時計回りに前記第１マグネット、前記第２マグネット、前記第３マグネットとしたときに、前記第１マグネットと前記第３マグネットとの間の間隙を基点として、８極（略４７．５°）の着磁をしてなることを特徴とする請求項４に記載のマグネットヨーク。
6. 前記複数のマグネットは、時計回りに第１マグネット、第２マグネット、第３マグネット、第４マグネット、第５マグネット、第６マグネットとから構成され、
   前記第１マグネット、前記第２マグネット、前記第３マグネット、前記第４マグネット、前記第５マグネット、前記第６マグネットには、それぞれ内側に向けた三つの溝部が形成され、
   各々のマグネットに形成された溝部のうち一つは、非磁束部とされると共に、これら各非磁束部を境に両側は異極とされ、前記非磁束部の間には、前記溝部及び前記間隙で二つ間隔をおいて、形成されたことを特徴とする請求項１記載のマグネットヨーク。
7. 前記溝部のうち前記第１マグネットに形成された溝部のうち三つ目に位置する溝部が第１非磁束部とされ、
   前記第２マグネットに形成された溝部のうち二つ目の溝部が第２非磁束部とされ、
   前記第３マグネットに形成された溝部のうち一つ目の溝部が第３非磁束部とされ、
   前記第４マグネットに形成された溝部のうち三つ目の溝部が第５非磁束部とされ、
   前記第５マグネットに形成された溝部のうち二つ目の溝部が第６非磁束部とされ、
   前記第６マグネットに形成された溝部のうち一つ目の溝部が第７非磁束部とされ、
   前記第１非磁束部と前記第５非磁束部は、１８０°対向した位置に配置され、
   前記第１マグネットと前記第６マグネットとの間隙を第８非磁束部とし、前記第３マグネットと前記第４マグネットの間隙を第４非磁束部とし、
   前記第１マグネットと前記第６マグネットとの間隙と前記第３マグネットと前記第４マグネットの間隙とを中心として対称に配置されていることを特徴とする請求項６記載のマグネットヨーク。
8. 前記磁極は、着磁によって構成され、時計回りに第１マグネット、第２マグネット、第３マグネット、第４マグネット、第５マグネット、第６マグネットとしたときに、前記第１マグネットと前記第６マグネットとの間の間隙を基点として、８極（略４７．５°）の着磁をしてなることを特徴とする請求項４に記載のマグネットヨーク。
9. 前記非磁束部を除く前記溝部及び前記間隙とは、各々の配置によって生ずる磁気特性が各々同じとなっていることを特徴とする請求項１，２，４，６，７のいずれか一項に記載のマグネットヨーク。
10. 前記請求項１乃至９のいずれか一項のマグネットヨークを備えたことを特徴とする直流電動機。

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