JPH03103059A - 補助極付永久磁石式直流機 - Google Patents
補助極付永久磁石式直流機Info
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- JPH03103059A JPH03103059A JP1240311A JP24031189A JPH03103059A JP H03103059 A JPH03103059 A JP H03103059A JP 1240311 A JP1240311 A JP 1240311A JP 24031189 A JP24031189 A JP 24031189A JP H03103059 A JPH03103059 A JP H03103059A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は，補助極付永久磁石式直流機に関する．〔従来
の技術〕 従来より、永久磁石を使用した直流電動機の分野では，
例えば特開昭５７−１５３５５８号公報等に開示される
ように，継鉄の内周部に円周方向に向けて，界磁磁極と
なる永久磁石と補助極とを並置することが知られている
．この補助極は，永久磁石よりも可逆透磁率の高い磁性
材料で構成され，電機子反作用の増磁側に位置するよう
配置される．このような補助極付きの直流機は、電機子
反作用によって増磁される側に配置することで、増磁さ
れた磁束を電機子コイル側に有効に通し，トルクアップ
を図る利点がある． また、永久磁石の幅と補助極の幅の関係を改良したりし
て、直流機の性能をさらに向上させるための種々の技術
が提案されている． 例えば、上記従来例の他に実開昭５８−１５３５７３号
公報にも，補助極の幅と永久磁石の幅との改良による性
能改善策が提案されている． また実開昭５９−３４４８５号公報には、永久磁石と補
助極間の空隙部長さに対する電機子鉄心のスロット開口
部幅の関係を改良したものや、特開昭６１−７３５６３
号公報には、磁極幅とスロットの関係を配慮したものが
示されている． さらに、自動車用始動電動機の如く高電流を通電し、高
トルクを得るための直流機は，太いコイルをたくさん電
機子に巻線することが必要となり、自ずとスロット数も
多くなり、１スロット当たりのコイル数も２から６本程
度で，ｌ極当たりのスロット数が４以上（５から９が一
般的）であり，コイル総数の増加と磁束量の増加でもっ
て高トルク化を図っている． 〔発明が解決しようとする課題〕 上記のように，従来は永久磁石に対する補助極の関係等
やスロット数，コイル数の増加等で直流機の性能改善を
図っているが、これらの改良を行ったとしても、電機子
鉄心のスロットピッチ，スロット先端幅及びテース先端
幅に対する補助極内周幅の関係については充分な配慮が
なされておらず，次のような改善すべき点があった．例
えば，補助極の内周幅に対し電機子のテース先端幅が広
くなり過ぎると，テースの磁束密度が低くなってテース
を有効に使用することができず、性能が低下する．また
，補助極内周幅がテース先端幅に較べて大きくなり過ぎ
ると、補助極の磁束密度に対してテース側が高くなって
、磁束が隣のテースに漏洩する度合が大きくなる。この
漏洩磁束は、隣のテースが磁気中性点付近にある場合に
は、磁気中性点に配置されたブラシに磁気誘導を引き起
こしてブラシ・整流子間に火花が発生し、整流を悪化さ
せ、性能低下をもたらす原因となる．本発明は以上の点
に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、補
助極に対する電機子側のスロットピッチ，スロット先端
幅，テース先端幅等の関係を改善して，大形化すること
なく性能の改善を図り得る補助極付永久磁石式直流機を
提供することにある。
の技術〕 従来より、永久磁石を使用した直流電動機の分野では，
例えば特開昭５７−１５３５５８号公報等に開示される
ように，継鉄の内周部に円周方向に向けて，界磁磁極と
なる永久磁石と補助極とを並置することが知られている
．この補助極は，永久磁石よりも可逆透磁率の高い磁性
材料で構成され，電機子反作用の増磁側に位置するよう
配置される．このような補助極付きの直流機は、電機子
反作用によって増磁される側に配置することで、増磁さ
れた磁束を電機子コイル側に有効に通し，トルクアップ
を図る利点がある． また、永久磁石の幅と補助極の幅の関係を改良したりし
て、直流機の性能をさらに向上させるための種々の技術
が提案されている． 例えば、上記従来例の他に実開昭５８−１５３５７３号
公報にも，補助極の幅と永久磁石の幅との改良による性
能改善策が提案されている． また実開昭５９−３４４８５号公報には、永久磁石と補
助極間の空隙部長さに対する電機子鉄心のスロット開口
部幅の関係を改良したものや、特開昭６１−７３５６３
号公報には、磁極幅とスロットの関係を配慮したものが
示されている． さらに、自動車用始動電動機の如く高電流を通電し、高
トルクを得るための直流機は，太いコイルをたくさん電
機子に巻線することが必要となり、自ずとスロット数も
多くなり、１スロット当たりのコイル数も２から６本程
度で，ｌ極当たりのスロット数が４以上（５から９が一
般的）であり，コイル総数の増加と磁束量の増加でもっ
て高トルク化を図っている． 〔発明が解決しようとする課題〕 上記のように，従来は永久磁石に対する補助極の関係等
やスロット数，コイル数の増加等で直流機の性能改善を
図っているが、これらの改良を行ったとしても、電機子
鉄心のスロットピッチ，スロット先端幅及びテース先端
幅に対する補助極内周幅の関係については充分な配慮が
なされておらず，次のような改善すべき点があった．例
えば，補助極の内周幅に対し電機子のテース先端幅が広
くなり過ぎると，テースの磁束密度が低くなってテース
を有効に使用することができず、性能が低下する．また
，補助極内周幅がテース先端幅に較べて大きくなり過ぎ
ると、補助極の磁束密度に対してテース側が高くなって
、磁束が隣のテースに漏洩する度合が大きくなる。この
漏洩磁束は、隣のテースが磁気中性点付近にある場合に
は、磁気中性点に配置されたブラシに磁気誘導を引き起
こしてブラシ・整流子間に火花が発生し、整流を悪化さ
せ、性能低下をもたらす原因となる．本発明は以上の点
に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、補
助極に対する電機子側のスロットピッチ，スロット先端
幅，テース先端幅等の関係を改善して，大形化すること
なく性能の改善を図り得る補助極付永久磁石式直流機を
提供することにある。
本発明は、上記目的を達或するために次のように構成す
る。
る。
第１の課題解決手段は、補助極付永久磁石式直流機の界
磁磁極となる永久磁石と補助極との間にｒｗＪ隙を設け
ないタイプの直流機で，且つ電機子のスロットは４スロ
ット／極以上としたものにおいて、 補助極の内周幅Ｗａは、電機子鉄心のテース先端幅Ｗｔ
以上でスロッ，ト先端幅Ｗｓの２倍プラステース先端幅
Ｗｔ以下（ Ｗ ｔ ＜ Ｗ ａ ＜ ２ Ｗ ｓ ＋
Ｗｔ）の条件を満たす磁極構造としてなる．第２の課
題解決手段は，補助極付永久磁石式直流機として，界磁
磁極となる永久磁石と補助極とを隙間Ｇｐを介して並置
し、且つ電機子のスロットは４スロット／極以上とした
ものにおいて、前記隙間Ｇｐに補助極の内周幅Ｗａを加
えた幅は、電機子鉄心のテース先端幅Ｗｔ以上でスロッ
ト先＠ 幅Ｗ ｓの２倍プラステース先端幅Ｗｔとし（
Ｗ ｔ ＜ Ｗ ａ ＋ Ｇ ｐ ＜ ２ Ｗ ｓ
＋ Ｗ ｔ ）の条件を満たすような磁極構造としてな
る。
磁磁極となる永久磁石と補助極との間にｒｗＪ隙を設け
ないタイプの直流機で，且つ電機子のスロットは４スロ
ット／極以上としたものにおいて、 補助極の内周幅Ｗａは、電機子鉄心のテース先端幅Ｗｔ
以上でスロッ，ト先端幅Ｗｓの２倍プラステース先端幅
Ｗｔ以下（ Ｗ ｔ ＜ Ｗ ａ ＜ ２ Ｗ ｓ ＋
Ｗｔ）の条件を満たす磁極構造としてなる．第２の課
題解決手段は，補助極付永久磁石式直流機として，界磁
磁極となる永久磁石と補助極とを隙間Ｇｐを介して並置
し、且つ電機子のスロットは４スロット／極以上とした
ものにおいて、前記隙間Ｇｐに補助極の内周幅Ｗａを加
えた幅は、電機子鉄心のテース先端幅Ｗｔ以上でスロッ
ト先＠ 幅Ｗ ｓの２倍プラステース先端幅Ｗｔとし（
Ｗ ｔ ＜ Ｗ ａ ＋ Ｇ ｐ ＜ ２ Ｗ ｓ
＋ Ｗ ｔ ）の条件を満たすような磁極構造としてな
る。
第３の課題解決手段は、第１の課題解決手段の構成要素
に加えて、前記永久磁石の内周幅Ｗｍを，電機子鉄心の
２スロットピッチ２Ｗｐ以上で２スロットピッチ２Ｗｐ
プラステース先端幅Ｗｔ以下（ ２ Ｗ ｐ ＜ Ｗ
ｍ ＜ ２ Ｗ ｐ 十Ｗ ｔ ）となるよう設定して
なる。
に加えて、前記永久磁石の内周幅Ｗｍを，電機子鉄心の
２スロットピッチ２Ｗｐ以上で２スロットピッチ２Ｗｐ
プラステース先端幅Ｗｔ以下（ ２ Ｗ ｐ ＜ Ｗ
ｍ ＜ ２ Ｗ ｐ 十Ｗ ｔ ）となるよう設定して
なる。
第４の課題解決手段は、第２の課題解決手段の構成要素
に加えて、更に前記間隙Ｇｐに永久磁石の内周幅Ｗｍを
加えた幅が、電機子鉄心の２スロットピッチ２Ｗｐ以上
で２スロットピッチ２Ｗｐプラステース先端幅Ｗｔ以下
（ ２ Ｗ ｐ ＜ Ｗ ｍ 十Ｇｐ＜２Ｗｐ＋Ｗｔ）
となるように設定してなる．〔作用〕 第１の課題解決手段は、補助極の内周幅Ｗａを電機子の
テース先端幅Ｗｔ，スロット＠Ｗｓに対し、Ｗｔ＜Ｗａ
＜２Ｗｓ＋Ｗｔに設定するが、ここで、まず、補助極内
周１ｆｌ Ｗ ａに対するテース先端幅Ｗｔと有効磁束
量の関係について説明する．補助極の磁束をこれに対向
するテースに通す場合、Ｗａ／Ｗｔは工のとき補助極か
らの磁束量が最も大きく、Ｗｔをそれ以上増やしても出
る方が変わらない限り増加しない。かえって、Ｗｔ＞Ｗ
ａの条件では、補助極の幅に対しテース幅が広いため，
テースの磁束密度が低くなり過ぎテースを有効に使用す
ることができない． また、Ｗａ／Ｗｔを１とするよりは、実際には、回転体
であるから、補助極に対向のテースを通る磁束量がテー
ス自身が通すことが可能な１００％の状態をある時間保
つことが性能向上に有効になるので、Ｗｔ＜Ｗａにする
方が好ましい．但し、Ｗｔ＜Ｗａの関係にも限界があり
、補助極内周幅Ｗａがテース先端幅Ｗｔよりも必要以上
に大きくなり過ぎると、補助極の磁束密度に対して対向
のテース側が高くなり，それによって補助極側（増磁界
側）の磁束の一部が隣のテース（磁気中性点に最寄りの
テース）側に漏洩する度合が大きくなり、この増磁界側
からの漏洩磁束が整流を悪化させる原因となることは既
述した。特に、このような整流悪化現象は、高電流域の
ように電機子反作用が大きくて補助極側（増磁側）の磁
束量が永久磁石側に較べて過大となる磁気アンバランス
が発生する時に発生し易い．そして、この限界の目安と
なるものを、補助極内周幅Ｗａｒテース幅Ｗｔ，スロッ
ト幅Ｗｓとの関係で表せば、Ｗ ｔ ＜ Ｗ ａ ＜２
Ｗｓ＋Ｗｔとして表すことができる．すなわち、この条
件を満足させると、補助極内周幅Ｗａがテース幅に対し
それほど大きくならず，補助極からの磁束量をテース先
端幅を最大限有効に活用して磁束を補助極対向のテース
に通すことができる。
に加えて、更に前記間隙Ｇｐに永久磁石の内周幅Ｗｍを
加えた幅が、電機子鉄心の２スロットピッチ２Ｗｐ以上
で２スロットピッチ２Ｗｐプラステース先端幅Ｗｔ以下
（ ２ Ｗ ｐ ＜ Ｗ ｍ 十Ｇｐ＜２Ｗｐ＋Ｗｔ）
となるように設定してなる．〔作用〕 第１の課題解決手段は、補助極の内周幅Ｗａを電機子の
テース先端幅Ｗｔ，スロット＠Ｗｓに対し、Ｗｔ＜Ｗａ
＜２Ｗｓ＋Ｗｔに設定するが、ここで、まず、補助極内
周１ｆｌ Ｗ ａに対するテース先端幅Ｗｔと有効磁束
量の関係について説明する．補助極の磁束をこれに対向
するテースに通す場合、Ｗａ／Ｗｔは工のとき補助極か
らの磁束量が最も大きく、Ｗｔをそれ以上増やしても出
る方が変わらない限り増加しない。かえって、Ｗｔ＞Ｗ
ａの条件では、補助極の幅に対しテース幅が広いため，
テースの磁束密度が低くなり過ぎテースを有効に使用す
ることができない． また、Ｗａ／Ｗｔを１とするよりは、実際には、回転体
であるから、補助極に対向のテースを通る磁束量がテー
ス自身が通すことが可能な１００％の状態をある時間保
つことが性能向上に有効になるので、Ｗｔ＜Ｗａにする
方が好ましい．但し、Ｗｔ＜Ｗａの関係にも限界があり
、補助極内周幅Ｗａがテース先端幅Ｗｔよりも必要以上
に大きくなり過ぎると、補助極の磁束密度に対して対向
のテース側が高くなり，それによって補助極側（増磁界
側）の磁束の一部が隣のテース（磁気中性点に最寄りの
テース）側に漏洩する度合が大きくなり、この増磁界側
からの漏洩磁束が整流を悪化させる原因となることは既
述した。特に、このような整流悪化現象は、高電流域の
ように電機子反作用が大きくて補助極側（増磁側）の磁
束量が永久磁石側に較べて過大となる磁気アンバランス
が発生する時に発生し易い．そして、この限界の目安と
なるものを、補助極内周幅Ｗａｒテース幅Ｗｔ，スロッ
ト幅Ｗｓとの関係で表せば、Ｗ ｔ ＜ Ｗ ａ ＜２
Ｗｓ＋Ｗｔとして表すことができる．すなわち、この条
件を満足させると、補助極内周幅Ｗａがテース幅に対し
それほど大きくならず，補助極からの磁束量をテース先
端幅を最大限有効に活用して磁束を補助極対向のテース
に通すことができる。
そして，隣のテースへの漏洩磁束を極力低減し、ブラシ
と整流子間の整流の悪化を防ぐことができる． 第２の課題解決手段は、永久磁石と補助極との間に間隙
Ｇｐが存在するもので，この場合には、Ｗ ｔ ＜ Ｗ
ａ ＋ Ｇ ｐ ＜ ２ Ｗ ｓ ＋Ｗ ｔなる条件
を満たすような磁極構造とすれば，第１の課題解決手段
同様の作用をなすことができる．すなわち，この場合に
は、間隙Ｇｐが存在する分だけ補助極は磁気中性点寄り
になるので、予め間隙Ｇｐ分を見込んで上記寸法の関係
を設定して、隣のテース側への漏洩磁束を極力減少させ
るように配慮したものである。
と整流子間の整流の悪化を防ぐことができる． 第２の課題解決手段は、永久磁石と補助極との間に間隙
Ｇｐが存在するもので，この場合には、Ｗ ｔ ＜ Ｗ
ａ ＋ Ｇ ｐ ＜ ２ Ｗ ｓ ＋Ｗ ｔなる条件
を満たすような磁極構造とすれば，第１の課題解決手段
同様の作用をなすことができる．すなわち，この場合に
は、間隙Ｇｐが存在する分だけ補助極は磁気中性点寄り
になるので、予め間隙Ｇｐ分を見込んで上記寸法の関係
を設定して、隣のテース側への漏洩磁束を極力減少させ
るように配慮したものである。
第３，第４の課題解決手段では、上記第ｌ，第２の課題
解決手段の磁極構造に加えて、主磁極となる永久磁石の
内周幅Ｗｍを、電機子鉄心のスロットピッチＷｐ，テー
ス先端幅Ｗｔとの関係で、２ Ｗ ｐ ＜ Ｗ ｍ ＜
２ Ｗ ｐ ＋Ｗ ｔ或いは２ Ｗ ｐ ＜ Ｗ ｍ
十Ｇ ｐ ＜ ２ Ｗ ｐ ＋ Ｗ ｔと設定する。こ
のように設定すれば、永久磁石からの磁束を対向するテ
ースに充分に通すことができ、しかも補助極とのバラン
スもとれて、補助極の機能を有効に活用することができ
る．なお，Ｗｍ＜２Ｗｐでは永久磁石自身の磁束が不足
し、３Ｗｐ＜Ｗｍとなれば，補助極の内周幅を充分に確
保できず、前述した補助極の機能を充分に活用すること
ができない．〔実施例〕 本発明の実施例を図面に基づき説明する．第１図は本発
明の第１実施例を示す構造説明図，第２図はその要部展
開図である． 本実施例は，一例として、内燃機関始動用の電動機で、
６極２９スロットのものを例示する．図中、１は円筒状
の継鉄、２は永久磁石，３は補助極である． 永久磁石２と補助極３は、直流機の界磁磁極となるもの
で，これらの永久磁石２と補助極３が，継鉄１の内周面
に円周方向に向けて並設され，これに対向して、スロッ
ト６にコイル７を巻回した電機子４が回転自在に設置さ
れている．補助極３は，永久磁石２に隙間を設けること
なく隣接し、且つ電機子反作用の増磁側となる位置に配
置される．８は電機子鉄心で、スロット６の他に界磁磁
極からの磁束を通すためのテース５が配設される，本実
施例では，永久磁石２はフエライト磁石、希土類磁石等
が使用される。補助極３は，永久磁石２よりも可逆透磁
率の高い材質，例えば軟鉄等の部材で構成される。第１
図では、界磁磁極は、１極分だけしか表していないが．
他の象限もこれと同様な構造となっている。
解決手段の磁極構造に加えて、主磁極となる永久磁石の
内周幅Ｗｍを、電機子鉄心のスロットピッチＷｐ，テー
ス先端幅Ｗｔとの関係で、２ Ｗ ｐ ＜ Ｗ ｍ ＜
２ Ｗ ｐ ＋Ｗ ｔ或いは２ Ｗ ｐ ＜ Ｗ ｍ
十Ｇ ｐ ＜ ２ Ｗ ｐ ＋ Ｗ ｔと設定する。こ
のように設定すれば、永久磁石からの磁束を対向するテ
ースに充分に通すことができ、しかも補助極とのバラン
スもとれて、補助極の機能を有効に活用することができ
る．なお，Ｗｍ＜２Ｗｐでは永久磁石自身の磁束が不足
し、３Ｗｐ＜Ｗｍとなれば，補助極の内周幅を充分に確
保できず、前述した補助極の機能を充分に活用すること
ができない．〔実施例〕 本発明の実施例を図面に基づき説明する．第１図は本発
明の第１実施例を示す構造説明図，第２図はその要部展
開図である． 本実施例は，一例として、内燃機関始動用の電動機で、
６極２９スロットのものを例示する．図中、１は円筒状
の継鉄、２は永久磁石，３は補助極である． 永久磁石２と補助極３は、直流機の界磁磁極となるもの
で，これらの永久磁石２と補助極３が，継鉄１の内周面
に円周方向に向けて並設され，これに対向して、スロッ
ト６にコイル７を巻回した電機子４が回転自在に設置さ
れている．補助極３は，永久磁石２に隙間を設けること
なく隣接し、且つ電機子反作用の増磁側となる位置に配
置される．８は電機子鉄心で、スロット６の他に界磁磁
極からの磁束を通すためのテース５が配設される，本実
施例では，永久磁石２はフエライト磁石、希土類磁石等
が使用される。補助極３は，永久磁石２よりも可逆透磁
率の高い材質，例えば軟鉄等の部材で構成される。第１
図では、界磁磁極は、１極分だけしか表していないが．
他の象限もこれと同様な構造となっている。
また電機子４側のスロット６は、電機子鉄心８に打ち抜
かれたセミクローズ形のスロットよりなり、テース５に
囲まれるようにして、コイル７が挿入されている。
かれたセミクローズ形のスロットよりなり、テース５に
囲まれるようにして、コイル７が挿入されている。
９はブラシの設置位置を示し，およそ磁気中性点に設定
される。
される。
ここで、Ｗｓはスロット先端幅、Ｗｔはテース先端幅，
Ｗａは補助極３の内周幅で、この関係は、Ｗ ｔ ＜
Ｗ ａ ＜ ２ Ｘ Ｗ ｓ ＋ Ｗ ｔの条件を満た
すように設定される。これらの具体的な寸法例は後述す
る。
Ｗａは補助極３の内周幅で、この関係は、Ｗ ｔ ＜
Ｗ ａ ＜ ２ Ｘ Ｗ ｓ ＋ Ｗ ｔの条件を満た
すように設定される。これらの具体的な寸法例は後述す
る。
さらに、本実施例では、永久磁石２の幅をＷｍ．スロッ
トピッチをＷＰとした場合に、 ２ Ｘ Ｗ Ｐ ＜ Ｗ ｍ ＜ ２ Ｘ Ｗ ｐ ＋
Ｗ ｔとなる条件を満たすように設定してある．次に
本実施例の動作について説明する．第ｌ図に示す永久磁
石２は、Ｎ極とした場合に電機子４のコイル７に紙面裏
側より表側に電流が流れると、フレミングの左手の法則
により反時計方向に電機子反作用が発生し，永久磁石２
の端部ａに最も強い減磁界、補助極３の端部ｂに最も強
い増磁界が作用する． この時、ブラシを介してコイル電流が流れていれば、界
磁の中心に対して永久磁石側は減磁された後の永久磁石
２の磁束量と、増磁された補助極３の磁束量によって電
機子４は回転する，以上のことから、永久磁石の端部ａ
に近い側のテースを通る磁束量に対し、補助極の端部ｂ
に近い側のテースを通る磁束量が増加することが容易に
理解される。特に高電流域では，補助極からの磁束量が
増し、永久磁石側との磁束密度の差が大きくなる．この
ような状況の下で，補助極の内周幅，電機子側のテース
幅等の関係に充分な配慮がないと、漏れ磁束がブラシ付
近に悪影響を及ぼして、整流作用が悪化することは、〔
発明が解決しようとする課題〕の項でも述べた。
トピッチをＷＰとした場合に、 ２ Ｘ Ｗ Ｐ ＜ Ｗ ｍ ＜ ２ Ｘ Ｗ ｐ ＋
Ｗ ｔとなる条件を満たすように設定してある．次に
本実施例の動作について説明する．第ｌ図に示す永久磁
石２は、Ｎ極とした場合に電機子４のコイル７に紙面裏
側より表側に電流が流れると、フレミングの左手の法則
により反時計方向に電機子反作用が発生し，永久磁石２
の端部ａに最も強い減磁界、補助極３の端部ｂに最も強
い増磁界が作用する． この時、ブラシを介してコイル電流が流れていれば、界
磁の中心に対して永久磁石側は減磁された後の永久磁石
２の磁束量と、増磁された補助極３の磁束量によって電
機子４は回転する，以上のことから、永久磁石の端部ａ
に近い側のテースを通る磁束量に対し、補助極の端部ｂ
に近い側のテースを通る磁束量が増加することが容易に
理解される。特に高電流域では，補助極からの磁束量が
増し、永久磁石側との磁束密度の差が大きくなる．この
ような状況の下で，補助極の内周幅，電機子側のテース
幅等の関係に充分な配慮がないと、漏れ磁束がブラシ付
近に悪影響を及ぼして、整流作用が悪化することは、〔
発明が解決しようとする課題〕の項でも述べた。
そして、本実施例では、このような不具合の発生をなく
すために、上記のＷ ｔ ＜ Ｗ ａ ＜ ２ Ｗ ｓ
＋Ｗｔの寸法関係を設定する。すなわち，このような
寸法関係を設定すれば，補助極３からの磁束量をテース
先端幅を最大限有効に活用して、対向するテース５に充
分な磁束を通すことができ，隣のテースへの漏洩磁束を
極力低減し、図示しないブラシ，Ｉｉ流子間の整流の悪
化を防止することができる。これが．Ｗａ＜Ｗｔの条件
では、補助極の幅に対しテース幅が広いためテースの磁
束密度が低くなって、テースを有効に活用することがで
きない。逆に、Ｗ ａ ＞ ２ Ｘ Ｗ ｓ ＋ Ｗ
ｔの条件では，補助極３の磁束密度に対しテース５側が
高くなって、磁束が隣のテース（ブラシに最寄りのテー
ス）に漏洩し、その結果、ブラシによる整流作用に悪影
響を及ぼす． 以上のように，本実施例では、補助極の有効磁束を充分
に確保でき、しかも整流作用を良好にする効果が得られ
る。ここで、効果を具体的な寸法例をあげて説明する． 第１の例としては、ヨーク外径９０＋ａｍの直流機につ
いて説明する．従来は， Ｉ１ａ＝１０．４４＋ａ＋ａ
，Ｖｔ＝５．４６ｍｍ，Ｗｓ＝２．７ｍｍで最大出力０
．８５Ｋりのエンジン始動用電動機を得られたのに対し
、本発明では、Ｗａ＝８．１２ｍｍ，Ｗｔ＝５．８２ｍ
＋＊，りｓｓ’１．５ｍｍに設定することにより、最大
出力を０．９３ＫＩＩＩ発生することが可能となり、約
１０％の出力向上を図ることができた。
すために、上記のＷ ｔ ＜ Ｗ ａ ＜ ２ Ｗ ｓ
＋Ｗｔの寸法関係を設定する。すなわち，このような
寸法関係を設定すれば，補助極３からの磁束量をテース
先端幅を最大限有効に活用して、対向するテース５に充
分な磁束を通すことができ，隣のテースへの漏洩磁束を
極力低減し、図示しないブラシ，Ｉｉ流子間の整流の悪
化を防止することができる。これが．Ｗａ＜Ｗｔの条件
では、補助極の幅に対しテース幅が広いためテースの磁
束密度が低くなって、テースを有効に活用することがで
きない。逆に、Ｗ ａ ＞ ２ Ｘ Ｗ ｓ ＋ Ｗ
ｔの条件では，補助極３の磁束密度に対しテース５側が
高くなって、磁束が隣のテース（ブラシに最寄りのテー
ス）に漏洩し、その結果、ブラシによる整流作用に悪影
響を及ぼす． 以上のように，本実施例では、補助極の有効磁束を充分
に確保でき、しかも整流作用を良好にする効果が得られ
る。ここで、効果を具体的な寸法例をあげて説明する． 第１の例としては、ヨーク外径９０＋ａｍの直流機につ
いて説明する．従来は， Ｉ１ａ＝１０．４４＋ａ＋ａ
，Ｖｔ＝５．４６ｍｍ，Ｗｓ＝２．７ｍｍで最大出力０
．８５Ｋりのエンジン始動用電動機を得られたのに対し
、本発明では、Ｗａ＝８．１２ｍｍ，Ｗｔ＝５．８２ｍ
＋＊，りｓｓ’１．５ｍｍに設定することにより、最大
出力を０．９３ＫＩＩＩ発生することが可能となり、約
１０％の出力向上を図ることができた。
同様にヨーク外径８０■鳳の例では、従来は、ｗａ＝９
．２６ｍｍ，Ｗｔ＝４．５５ｍｍ，Ｗｓ＝２．７ｍｉａ
では、最大出力が０．８２ＫＶであったのに対し、本発
明では． １ａ＝６．６９ｍ鵬， Ｗｔ＝４．７５ｍｍ
，Ｖｓ＝１．５ｍｍとすることで，最大出力は０．９３
ＫＶとなり，この場合にも１０％以上の出力向上を図る
ことができた． なお，Ｗｔ／Ｗａの関係については、従来は０．５付近
となっていたが、本実施例では０．７以上とし、約２０
％対向面積を増加することで、補助極，テース間の磁束
通りを改善した。
．２６ｍｍ，Ｗｔ＝４．５５ｍｍ，Ｗｓ＝２．７ｍｉａ
では、最大出力が０．８２ＫＶであったのに対し、本発
明では． １ａ＝６．６９ｍ鵬， Ｗｔ＝４．７５ｍｍ
，Ｖｓ＝１．５ｍｍとすることで，最大出力は０．９３
ＫＶとなり，この場合にも１０％以上の出力向上を図る
ことができた． なお，Ｗｔ／Ｗａの関係については、従来は０．５付近
となっていたが、本実施例では０．７以上とし、約２０
％対向面積を増加することで、補助極，テース間の磁束
通りを改善した。
さらに、本実施例では、前提として，永久磁石２の幅を
Ｗｍ、スロットピッチＷｐ、テース先端幅Ｗｔとの関係
を．２ＸＷｐ＜Ｗｍ＜２ＸＷｐ十Ｗｔとなるように設定
してあることも，上記効果を奏するうえで貢献している
．すなわち、主磁極となる永久磁石の内周幅Ｗｍを，上
記のように設定すれば、永久磁石２からの磁束を対向す
るテース５に充分に通すことができ、しかも補助極３と
のバランスもとれて、補助極の機能を有効に活用するこ
とができる。
Ｗｍ、スロットピッチＷｐ、テース先端幅Ｗｔとの関係
を．２ＸＷｐ＜Ｗｍ＜２ＸＷｐ十Ｗｔとなるように設定
してあることも，上記効果を奏するうえで貢献している
．すなわち、主磁極となる永久磁石の内周幅Ｗｍを，上
記のように設定すれば、永久磁石２からの磁束を対向す
るテース５に充分に通すことができ、しかも補助極３と
のバランスもとれて、補助極の機能を有効に活用するこ
とができる。
第３図は、本発明の第２実施例を示す要部展開図で、本
実施例は，電機子のスロット６−１の形状をオープンス
ロットとしたもので、この場合にも、第１実施例と同様
の寸法関係を設定することで、上記同様に電動機の出力
向上を図ることができる． 第４図は、本発明の第３実施例を示す要部展開図で，本
実施例は第１実施例と同様のセミクローズタイプのスロ
ット６を用いるもので、第ｌ実施例と異なる点は、永久
磁石２と補助極３とを間に間隙Ｇｐを設けて並置したこ
とにある。
実施例は，電機子のスロット６−１の形状をオープンス
ロットとしたもので、この場合にも、第１実施例と同様
の寸法関係を設定することで、上記同様に電動機の出力
向上を図ることができる． 第４図は、本発明の第３実施例を示す要部展開図で，本
実施例は第１実施例と同様のセミクローズタイプのスロ
ット６を用いるもので、第ｌ実施例と異なる点は、永久
磁石２と補助極３とを間に間隙Ｇｐを設けて並置したこ
とにある。
この場合には，間隙Ｇｐの存在を考慮して、補助極内周
幅Ｗａ，テース幅Ｗｔ，スロット幅Ｗｓ等の関係を、Ｗ
ｔ ＜ Ｗ ａ ＋ Ｇ ｐ ＜ ２ Ｘ Ｗ ｓ
＋ Ｗ ｔの条件となるように設定し、また，永久磁石
２の内周幅Ｗ ｍ ，スロットピッチＷ ｐＴテース先
端幅Ｗｔとの関係は、２ Ｗ ｐ ＜ Ｗ ｍ ＋ Ｇ
ｐ ＜ ２ Ｗ ｓ ＋Ｗｔとなるように設定してな
る。
幅Ｗａ，テース幅Ｗｔ，スロット幅Ｗｓ等の関係を、Ｗ
ｔ ＜ Ｗ ａ ＋ Ｇ ｐ ＜ ２ Ｘ Ｗ ｓ
＋ Ｗ ｔの条件となるように設定し、また，永久磁石
２の内周幅Ｗ ｍ ，スロットピッチＷ ｐＴテース先
端幅Ｗｔとの関係は、２ Ｗ ｐ ＜ Ｗ ｍ ＋ Ｇ
ｐ ＜ ２ Ｗ ｓ ＋Ｗｔとなるように設定してな
る。
しかして，このような設定条件でも、第１実施例同様の
効果を奏することができる。
効果を奏することができる。
以上のように本発明によれば、補助極の内周幅，電機子
テース先端幅，スロット先端幅を所定の条件に設定する
ことで、或いは、この条件に加えて永久磁石の内周幅，
スロットピッチ，テース先端幅等を所定の関係に設定す
ることで，補助極の増磁機能を充分に活用しつつ、ブラ
シの整流を良好に行い得、装置を大型化することなく直
流機の出力を向上させることができる。
テース先端幅，スロット先端幅を所定の条件に設定する
ことで、或いは、この条件に加えて永久磁石の内周幅，
スロットピッチ，テース先端幅等を所定の関係に設定す
ることで，補助極の増磁機能を充分に活用しつつ、ブラ
シの整流を良好に行い得、装置を大型化することなく直
流機の出力を向上させることができる。
第１図は本発明の第ｌ実施例を示す部分説明図、第２図
はその要部展開図，第３図は本発明の第２実施例を示す
要部展開図，第４図は本発明の第３実施例を示す要部展
開図である． １・・・継鉄、２・・・永久磁石、３・・・補助極、４
・・・電機子、５・・・テース、６・・・スロット，７
・・・コイル、８・・・電機子鉄心． （他１名）＼・
はその要部展開図，第３図は本発明の第２実施例を示す
要部展開図，第４図は本発明の第３実施例を示す要部展
開図である． １・・・継鉄、２・・・永久磁石、３・・・補助極、４
・・・電機子、５・・・テース、６・・・スロット，７
・・・コイル、８・・・電機子鉄心． （他１名）＼・
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、永久磁石と、この永久磁石よりも可逆透磁率の高い
磁性材料からなる補助極とで界磁磁極を構成し、前記永
久磁石及び補助極を筒状継鉄の内周面に円周方向に向け
て間隙なく並設し、前記補助極は、電機子反作用による
増磁側に位置する直流機で、その電機子のスロットは少
なくとも４スロット／極以上有するものにおいて、前記
補助極の内周幅Ｗａは、電機子鉄心のテース先端幅Ｗｔ
以上でスロット先端幅Ｗｓの２倍プラステース先端幅Ｗ
ｔ以下（Ｗｔ＜Ｗａ＜２Ｗｓ＋Ｗｔ）の条件を満たす磁
極構造としてなることを特徴とする補助極付永久磁石式
直流機。 ２、永久磁石と、この永久磁石よりも可逆透磁率の高い
磁性材料からなる補助極とで界磁磁極を構成し、前記永
久磁石及び補助極を筒状継鉄の内周面に円周方向に向け
て間隙Ｇｐをあけて並設し、前記補助極は、電機子反作
用による増磁側に位置する直流機で、その電機子のスロ
ットは少なくとも４スロット／極以上有するものにおい
て、 前記間隙Ｇｐに前記補助極の内周幅Ｗａを加えた幅は、
電機子鉄心のテース先端幅Ｗｔ以上でスロット先端幅Ｗ
ｓの２倍プラステース先端幅Ｗｔ以下（Ｗｔ＜Ｗａ＋Ｇ
ｐ＜２Ｗｓ＋Ｗｔ）の条件を満たす磁極構造としてなる
ことを特徴とする補助極付永久磁石式直流機。 ３、永久磁石と、この永久磁石よりも可逆透磁率の高い
磁性材料からなる補助極とで界磁磁極を構成し、前記永
久磁石及び補助極を筒状継鉄の内周面に円周方向に向け
て間隙なく並設し、前記補助極は、電機子反作用による
増磁側に位置する直流機で、その電機子のスロットは少
なくとも４スロット／極以上有するものにおいて、前記
補助極の内周幅Ｗａは、電機子鉄心のテース先端幅Ｗｔ
以上でスロット先端幅Ｗｓの２倍プラステース先端幅Ｗ
ｔ以下（Ｗｔ＜Ｗａ＜２Ｗｓ＋Ｗｔ）とし、 更に前記永久磁石の内周幅Ｗｍは、前記電機子鉄心の２
スロットピッチ２Ｗｐ以上で２スロットピッチ２Ｗｐプ
ラステース先端幅Ｗｔ以下（２Ｗｐ＜Ｗｍ＜２Ｗｐ＋Ｗ
ｔ）の条件を満たす磁極構造としてなることを特徴とす
る補助極付永久磁石式直流機。 ４、永久磁石と、この永久磁石よりも可逆透磁率の高い
磁性材料からなる補助極とで界磁磁極を構成し、前記永
久磁石及び補助極を筒状継鉄の内周面に円周方向に向け
て間隙Ｇｐをあけて並設し、前記補助極は、電機子反作
用による増磁側に位置する直流機で、その電機子のスロ
ットは少なくとも４スロット／極以上有するものにおい
て、 前記間隙Ｇｐに前記補助極の内周幅Ｗａを加えた幅は、
電機子鉄心のテース先端幅Ｗｔ以上でスロット先端幅Ｗ
ｓの２倍プラステース先端幅Ｗｔ以下（Ｗｔ＜Ｗａ＋Ｇ
ｐ＜２Ｗｓ＋Ｗｔ）とし、 更に前記間隙Ｇｐに永久磁石の内周幅Ｗｍを加えた幅は
、前記電機子鉄心の２スロットピッチ２Ｗｐ以上で２ス
ロットピッチ２Ｗｐプラステース先端幅Ｗｔ以下（２Ｗ
ｐ＜Ｗｍ＋Ｇｐ＜２Ｗｐ＋Ｗｔ）の条件を満たす磁極構
造としてなることを特徴とする補助極付永久磁石式直流
機。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1240311A JPH0789731B2 (ja) | 1989-09-16 | 1989-09-16 | 補助極付永久磁石式直流機 |
| GB9014393A GB2233834A (en) | 1989-07-01 | 1990-06-28 | D.C. machine of type having permanent magnet with auxiliary pole |
| US07/544,943 US5091667A (en) | 1989-07-01 | 1990-06-28 | D.c. machine of type having permanent magnets with auxiliary poles |
| KR1019900009836A KR940001181B1 (ko) | 1989-07-01 | 1990-06-30 | 보조극이 부착된 영구자석 타입의 직류기 |
| DE4020993A DE4020993C2 (de) | 1989-07-01 | 1990-07-02 | Gleichstrommaschine |
| GB9104793A GB2240667A (en) | 1989-07-01 | 1991-03-07 | D.C. machine of type having permanent magnet with auxiliary pole |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1240311A JPH0789731B2 (ja) | 1989-09-16 | 1989-09-16 | 補助極付永久磁石式直流機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03103059A true JPH03103059A (ja) | 1991-04-30 |
| JPH0789731B2 JPH0789731B2 (ja) | 1995-09-27 |
Family
ID=17057572
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1240311A Expired - Fee Related JPH0789731B2 (ja) | 1989-07-01 | 1989-09-16 | 補助極付永久磁石式直流機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0789731B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6703744B2 (en) | 2001-04-20 | 2004-03-09 | Denso Corporation | Generator-motor for vehicle |
| USRE38949E1 (en) | 1998-01-09 | 2006-01-31 | Royal Appliance Mfg. Co. | Upright vacuum cleaner with cyclonic airflow |
| KR100809748B1 (ko) * | 2007-03-13 | 2008-03-04 | 엘지전자 주식회사 | 진공 청소기의 먼지 분리 장치 |
| JP2010104194A (ja) * | 2008-10-27 | 2010-05-06 | Mitsuba Corp | 電動モータ及びエンジン始動装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4839907A (ja) * | 1971-09-22 | 1973-06-12 | ||
| JPS5934485U (ja) * | 1982-08-24 | 1984-03-03 | 三菱電機株式会社 | 磁石式モ−タ− |
| JPS5970172A (ja) * | 1982-10-13 | 1984-04-20 | Hitachi Ltd | 磁石式直流機 |
-
1989
- 1989-09-16 JP JP1240311A patent/JPH0789731B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4839907A (ja) * | 1971-09-22 | 1973-06-12 | ||
| JPS5934485U (ja) * | 1982-08-24 | 1984-03-03 | 三菱電機株式会社 | 磁石式モ−タ− |
| JPS5970172A (ja) * | 1982-10-13 | 1984-04-20 | Hitachi Ltd | 磁石式直流機 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| USRE38949E1 (en) | 1998-01-09 | 2006-01-31 | Royal Appliance Mfg. Co. | Upright vacuum cleaner with cyclonic airflow |
| US6703744B2 (en) | 2001-04-20 | 2004-03-09 | Denso Corporation | Generator-motor for vehicle |
| KR100809748B1 (ko) * | 2007-03-13 | 2008-03-04 | 엘지전자 주식회사 | 진공 청소기의 먼지 분리 장치 |
| JP2010104194A (ja) * | 2008-10-27 | 2010-05-06 | Mitsuba Corp | 電動モータ及びエンジン始動装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0789731B2 (ja) | 1995-09-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |