JPH07274464A

JPH07274464A - 直流モータ

Info

Publication number: JPH07274464A
Application number: JP5713394A
Authority: JP
Inventors: Jiro Kondo; 二郎近藤; Takashi Murakami; 隆村上
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1994-03-28
Filing date: 1994-03-28
Publication date: 1995-10-20

Abstract

(57)【要約】【目的】周方向に発生する逆トルクを低減し、トルク電
流の利用効率を向上できる直流モータを提供する。【構成】コイルＣがトロイダル状に巻装された電機子コ
イル２と、電機子コイル２の外周面及び内周面に夫々対
向させると共に、径方向に同極同士を対向させるように
配設された磁石とを備え、電機子コイル２又は磁石のい
ずれか一方を回転可能に支持する直流モータであって、
コイルＣの中で電機子コイル２の軸方向の両端面部Ｐに
位置するコイル成分が、周方向にずれて巻装されること
を特徴とする直流モータ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車、工作機械、産
業用ロボット等に広く利用されている直流モータに関
し、特にブラシの要らないブラシレス直流モータに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の直流モータとしては、図１９に示
す直流モータのように、出力軸５の方向にコイルＣが巻
装されると共に、コイルＣを介して電流を通電するため
のブラシ３１とコミテータ３２とを有する電機子３’を
回転子として、固定子（不図示）に挿入することによっ
て構成されるブラシ型直流モータが広く知られている。

【０００３】また、特開昭５９−１３９８４５号に開示
された整流子モータのように、発生トルクに寄与する第
１の導体部と第２の導体部とを形成し、これら第１と第
２の導体部とを接続して１個の電機子コイルを形成し、
この電機子コイル２個以上を発生トルクに寄与する第
１、第２の導体部とが互いに重畳しないように周方向に
位相をずらして重畳配置する電機子としての回転子と、
Ｎ、Ｓの磁極を交互に有する２ｑ（ｑ≧２）極の２個の
界磁マグネットを互いに同極を対向させて電機子の両面
固定側部に夫々設けた固定子とを備え、固定子側に整流
子と摺接するブラシを設けた整流子モータが周知であ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように構成される従来例において、図１９に示す前者の
従来例である電機子巻線型直流モータでは、電機子に巻
装されているコイルＣのなかで、コイルエンドＰと呼ば
れるトルクを発生しない部分がコイル全体の約半分近く
を占めている。このような構成の電機子を有するモータ
では、モータに流すトルク電流の利用率が低く、効率の
悪化を招く原因となっていた。

【０００５】また、界磁巻線又は界磁磁石により発生さ
せた磁束のなかで、モータのトルクに直接寄与する磁束
は電機子コイルと鎖交する磁束のみであり、通常は電機
子コイルと鎖交しない磁束も多数存在するために回転性
能の悪化を招いていた。更に、従来の直流モータではブ
ラシとコミテータとによりトルクの発生を連続的に行っ
ているが、この構成では、モータの構造が複雑になると
共に、ブラシとコミテータが機械的に接触するために機
械的な損失が増大し、摩擦等の問題によりモータの高回
転化等に影響を及ぼすという問題があった。

【０００６】また、上記のような機械的な損失を低下す
るために、後者で開示される従来技術のように、コイル
を巻装した回転子を使用しないブラシレスモータ等が提
案されているが、この場合、駆動回路が複雑となり、結
果的に高コスト化を余儀なくされるという問題があっ
た。また、コイルをトロイダル状に巻装する場合、自動
巻き線機を用いることができないため量産には不向きで
あるという欠点があった。

【０００７】また、コイルエンドにおいて、モータの主
トルクとは反対のトルクが発生してモータの回転効率を
悪化させると共に、リング状のコア内では周方向の磁界
が生じて回転子から供給される界磁磁束を曲げてしまい
主トルクに寄与する磁界を減少させてしまうという欠点
があった。また、円筒磁石の回転に伴ってコア内に渦電
流損失が発生するという欠点があった。

【０００８】従って、本発明の直流モータは、上記の事
情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところ
は、周方向に発生する逆トルクを低減し、トルク電流の
利用効率を向上できる直流モータを提供することであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決し、目
的を達成するために、本発明の直流モータは、コイルが
トロイダル状に巻装された電機子コイルと、該電機子コ
イルの外周面及び内周面に夫々対向させると共に、径方
向に同極同士を対向させるように配設された磁石とを備
え、前記電機子コイル又は磁石のいずれか一方を回転可
能に支持する直流モータであって、前記コイルの中で前
記電機子コイルの軸方向の両端面部に位置するコイル成
分が、周方向にずれて巻装されることを特徴としてい
る。

【００１０】また、好ましくは、前記直流モータは、前
記コイルが径方向にトロイダル状に巻装され、前記電機
子コイルの軸方向に沿う上面及び下面に同極同士を対向
させるように配設された磁石を備える円盤型モータであ
ることを特徴としている。また、好ましくは、前記コイ
ルの中で、前記電機子コイルの軸方向の両端面部に位置
する全てのコイルが、周方向に傾斜するように巻装され
ることを特徴としている。

【００１１】また、好ましくは、前記電機子コイルの中
で、径方向の両端面部に位置する隣り合うコイル同士が
交差するように巻装されていることを特徴としている。
また、好ましくは、前記電機子コイルは、回転可能に支
持されたステータであることを特徴としている。

【００１２】

【作用】以上のように、この発明に係わる直流モータは
構成されているので、請求項１に記載の発明によれば、
両端面部に位置するコイルを周方向に傾斜するように巻
装することにより、周方向に発生する逆トルクを低減で
きる。また、請求項２に記載の発明によれば、円盤型モ
ータにおいても、コイルを軸方向に傾斜させ、交差させ
ることによって、周方向の逆トルクを低減できる。

【００１３】また、請求項３に記載の発明によれば、隣
り合う位置にあるコイル同士が交差することがないの
で、軸方向に巻装されるコイルの長さを短くできる。ま
た、請求項４に記載の発明によれば、コイルに作用する
トルクの垂直方向成分が、互いに打ち消しあうので、電
機子コイルに作用する合成逆トルクを周方向のみに限定
して低減できる。

【００１４】また、請求項５に記載の発明によれば、電
気子コイルを固定子とするので、整流子（ブラシ）が不
要となる。

【００１５】

【実施例】以下に本発明の実施例につき、添付の図面を
参照して詳細に説明する。［第１実施例］図１は、本発明に基づく第１実施例の直
流モータの構造を示す断面図である。また、図２は、図
１の直流モータを構成する固定子を示す図である。ま
た、図３は、図１の直流モータを構成する回転子を示す
図である。図１〜図３を参照して第１実施例で使用する
モータについて説明する。図１において、直流モータ１
は、固定子２と、回転子３と、回転子３を固定子２に回
転自在に軸支する軸受け４と、回転子３と同軸に設けら
れた出力軸５とを備える。固定子２からは、円筒状の固
定子延長部２ａが伸びており、回転子３から同様に伸び
た円筒部に嵌合する。また、固定子２の延長部２ａに
は、コイルＣが径方向にトロイダル状に巻装されてお
り、導体を形成している（図２参照）。コイルＣは、後
に通電可能なように不図示の電源に接続されている。ま
た、コイルＣは、一般的に用いられる銅線であり、延長
部２ａに数回巻かれるものである。

【００１６】回転子３は、図１から明らかなように、外
側の円筒部３ａと内側の円筒部３ｂとを有するカップ型
の形状をしている。外側の円筒部３ａの内表面には、磁
石Ａがその内面に取付けられている。また、内側の円筒
部３ｂの外表面にも、同様に磁石Ｂが取付けられてい
る。図３を参照すると、磁石Ａ及び磁石Ｂは、共に永久
磁石であり、好ましくは強磁性体である。また、磁石Ａ
は、その外表面にＳ極、内表面にＮ極を有する中心部が
中空の円筒形の磁石である。磁石Ｂは、磁石Ａとは反対
に、その外表面にＮ極、内表面にＳ極を有する中心部が
中空の円筒形の磁石である。当然のことながら、磁石Ａ
は磁石Ｂより径が小さく構成されており、回転子の各円
筒部３ａ、３ｂに取付けたときに固定子の延長部２ａが
嵌合する隙間を形成している。磁石Ａ及び磁石Ｂが回転
子３の円筒部に組み付けられると、磁石Ａの内表面のＮ
極と磁石Ｂの外表面のＮ極とが対向して配置されるの
で、互いに反発しあう磁界を隙間部分に形成する。磁界
の作用については後述するのでここでの詳述は行わない
ことにする。

【００１７】回転子３を所定の回転軸に沿って回転自在
に軸支する軸受４は、荷重が軸心に対して直角にかかる
のでラジアル型の軸受けを用いる。このような各構成部
品を組み立てた後、固定子２の延長部に巻装されたコイ
ルに通電することによって、電磁誘導作用で固定子が電
磁石となり、回転子３に回転力が付与されるのである。

【００１８】（モータの原理）次に、固定子２の延長部
２ａの電磁石の作用について説明する。図４は、コイル
Ｃがトロイダル状に巻装された状態での延長部２ａに作
用する磁界ＨとトルクＦと電流ｉとの関係を示す図であ
る。また、図５は、図４に示す延長部２ａを正面から見
た輪切り状の断面図である。図４と図５において、磁界
Ｈ、トルクＦ、電流ｉの方向は全て図中の矢印で示さ
れ、第１実施例では電流ｉが添付図面に向かって左側か
ら右側に流れる場合を例にとって説明する。また、図示
しているのは固定子３の延長部２ａのみであるが、実際
には、モータとして組み立てられた状態であることを前
提に説明を行う。

【００１９】図４に示すように、電流ｉが矢印方向に通
電されると、磁石ＡのＮ極からは磁界Ｈ_Aが作用し、磁
石ＢのＮ極からは磁界Ｈ_Bが作用する。磁界Ｈ_Aと磁界Ｈ
_Bとは互いに反発する磁場を形成するので、回転子３に
作用するトルクＦは、矢視Ｆ１方向に発生する。また、
この固定子３の軸方向の端面部には、実際のモータトル
クには関与しないコイルエンドとよばれる部分Ｐができ
る。コイルエンドＰでのコイルＣは中心軸の方向に放射
状に配置されている。コイルエンドＰでは、電流ｉによ
って中心軸に平行で端面部の外側の方向に磁界Ｈ₃が発
生すると同時に、磁界Ｈ₃と電流ｉの作用によって周方
向のトルクＦ２が発生する。このトルクＦ₂は、主方向
トルクＦ₁とは反対向きの逆トルクである。同様に、も
う１つの端面部においても外側の方向の磁界Ｈ₄が発生
すると同時に、磁界Ｈ₄と電流ｉの作用によって周方向
のトルク（不図示）が発生する。

【００２０】更に、図５からわかるように、コイルエン
ドＰでのコイルＣに電流が流れることによって、夫々の
コイルＣの周囲に周方向の磁界Ｈ₅が発生する。（コイルをずらして巻装することの定義）次に、コイル
をずらして巻装することの意味を説明する。図１７は、
固定子にコイルが巻装された場合の従来のコイルエンド
Ｐでの状態を示す模式図である。図１８は、固定子にコ
イルが周方向にずれて巻装された場合のコイルエンドＰ
での状態を示す模式図である。図１７において、コイル
エンドＰでのコイルＣ₃の外周面側の断面ｍ₃と内周面側
の断面ｎ₃と回転子の回転中心Ｏとは、同一直線上にあ
り、コイル成分Ｃ₃は直線となるように巻装されてい
る。また、コイルＣ₄の外周面側の断面ｍ₄と内周面側の
断面ｎ₄と回転子の回転中心Ｏとは、同一直線上にあ
り、コイル成分Ｃ₄は湾曲するように巻装されている。
従って、断面ｍ₃、ｍ ₄と断面ｎ₃、ｎ₄と回転中心Ｏと
は、回転中心Ｏを中心とする直径上に位置している。即
ち、図１７に示すようなコイルの巻装方法では、コイル
Ｃ₃やＣ₄によって作用する周方向の反トルクが最大値の
トルクとなる。一方、図１８において、コイルＣ₅の外
周面側の断面ｍ₅と内周面側の断面ｎ₅と回転子の回転中
心Ｏとは、同一直線上にない。即ち、内周面側の断面ｎ
₅が回転中心Ｏを中心とする直径方向に対してずれて巻
装されている。また、湾曲して巻装されたコイルＣ₆の
外周面側の断面ｍ₆と内周面側の断面ｎ₆についても同様
である。以上、図１７のコイル成分と図１８のコイル成
分とを比較するとわかるように、コイルエンドＰでのコ
イル成分が周方向にずれているとは、コイルエンドＰに
おいて、コイルの外周面側の断面と内周面側の断面の内
いずれか一方が回転中心Ｏを中心とする直径上に位置し
ないことを意味している。

【００２１】尚、以下の説明では、上述の定義を前提に
説明を行っている。（逆トルクの低減）次に、第１実施例で用いるモータに
よって、上述したコイルエンドＰに発生する逆トルクＦ
２を低減する方法について説明する。図６は、第１実施
例で用いる固定子の外観を示し、コイルＣがコイルエン
ドＰで交差するように巻装されている状態を示す図であ
る。また、図７は、図６に示すＸ部の拡大図である。図
６に示す電機子コイルは、導電コイルＣが軸方向に巻装
され、固定子の周方向に一定の間隔で交差させて配列さ
せている。図６のような交差させてコイルを巻装する固
定子では、図４の場合の固定子と比較すると、円筒磁石
Ａ、Ｂから作用する磁界Ｈ_A、Ｈ_BによるトルクＦ₁の方
向と大きさは変化しない。逆に、電流が流れることによ
って発生するトルクＦは、コイルエンドＰの部分に発生
する逆トルクを低減するように働くのである。図７は、
コイルエンドＰの一部であり、コイルＣに働く逆トルク
の作用する様子を示している。以下に、図７を参照し
て、合成逆トルクについて説明するが、ここでは、説明
を簡略化するために２本のコイルを夫々Ｃ₁、Ｃ₂とし、
これらのコイルＣ₁、Ｃ₂に流れる電流を夫々ｉ₁、ｉ₂と
して説明する。尚、実際には、コイルに流れる電流ｉ ₁
とｉ₂やトルクＦ₂とＦ₅とは等しい値であり、コイルも
同質のものである。先ず、コイルＣ₁について説明する
と、コイルＣ₁に電流ｉ₁が流れると、コイルエンドＰに
は磁界Ｈ₃が、図示のように作用するので、コイルＣ₁に
対して垂直に（周方向に対して斜め下方向に）トルクＦ
₂が作用する。同様に、コイルＣ₂に電流ｉ ₂が流れる
と、コイルエンドＰには磁界Ｈ₃からの作用により、コ
イルＣ₂に対して垂直に（周方向に対して斜め上方向
に）トルクＦ₅が作用する。この状態で、このトルクＦ₂
の水平方向成分をトルクＦ₃、垂直方向成分をトルクＦ₄
として夫々分力に分解する。トルクＦ₅についても同様
に、このトルクＦ₅の水平方向成分をトルクＦ₆、垂直方
向成分をトルクＦ₇として夫々分力に分解する。する
と、トルクＦ₂もＦ₅もコイルが径方向に対して傾いて巻
装されているため、実際に周方向に働く逆トルクは、図
４で説明した逆トルクＦ₂よりも小さな値となる。即
ち、水平方向の分力Ｆ₃とＦ₆とが、周方向に働く逆トル
ク成分となる。一方、垂直方向の分力Ｆ₄とＦ₇とは、お
互いに逆方向に作用するトルク成分であるので、電流ｉ
₁とｉ₂とが等しければ打ち消されてしまう。即ち、逆ト
ルクを周方向成分のみに限定できるのである。しかも、
上述のように、周方向に作用する逆トルクは、コイルに
働くトルクＦ₂又はＦ₅の水平方向成分であるので、比較
的小さい値にでき、結果的に周方向に作用する逆トルク
を低減できるのである。

【００２２】（周方向磁界の低減）図５で説明したよう
に、コイルエンドＰでのコイルＣに電流が流れることに
よって、固定子２のリング状のコア２ａ内には、円周方
向の磁界Ｈ₅が発生する。この磁界Ｈ₅は、回転子３から
供給される界磁磁束を曲げてしまうため、主トルクＦ₁
に寄与する磁界を減磁させてしまうことになる。そこ
で、図７と図９（後述する）に示すように、コイルＣを
コア２ａに交差させたり、周方向に傾けて巻装すること
によって、この磁界を低減するのである。図７、図９を
参照して周方向の磁界の低減について説明する。まず、
コイルに電流が流れることによって、コア２ａ内にはコ
イルＣ₂（Ｃ）に対して垂直に（周方向に対して斜め下
方向に）磁界Ｈ₅が作用する。この状態で、この磁界Ｈ₅
の水平方向成分を磁界Ｈ₆、垂直方向成分を磁界Ｈ₇とし
て夫々分力に分解する。すると、磁界Ｈ₅はコイルが径
方向に対して傾いて巻装されているため、実際にコア内
部に働く周方向の磁界は、図５で説明した磁界Ｈ₅より
も小さな値となる。即ち、水平方向の磁界Ｈ₆が、周方
向に働く磁界成分となる。即ち、上述のように、コア内
部の周方向に作用する磁界は、磁界Ｈ₅の水平方向成分
Ｈ₆であるので、磁界Ｈ₅に比べて小さい値にでき、結果
的にコア内部の周方向に作用する磁界を低減できるので
ある。

【００２３】［変形例１］以上の説明では、固定子２に
コイルＣを互いに交差させて巻装する場合の実施例を説
明したが、交差させずに単に径方向に対して傾けてコイ
ルＣを巻装してもよい。図８は、変形例１で用いる固定
子の外観を示し、コイルＣがコイルエンドＰで周方向に
ずらして巻装されている状態を示す図である。また、図
９は、図８に示すＸ’部の拡大図である。この図８、図
９に示す場合には、コイルＣに作用するトルクＦ₂の垂
直方向の分力Ｆ₄は、打ち消されることはない。しかし
ながら、この分力Ｆ₄は、回転子の回転方向に対して垂
直に作用するので回転する際には関係ないものとなる。
従って、回転子が軸心に対してラジアル方向に回転する
場合には、この変形例１のように、コイルを周方向に対
してずらして巻装しても周方向に作用する逆トルクを低
減できるのである。

【００２４】以上説明したように、第１実施例では、電
流を通電させるコイルＣを周方向に傾けると共に、隣り
合うコイル同士を交差させて巻装することによって、回
転子の回転方向と同方向で、コイルエンドＰに作用する
周方向の逆トルク成分を低減できる。また、トルクＦ₂
とＦ₅の垂直方向の成分Ｆ₄とＦ₇とを互いに逆方向の成
分として打ち消すことができるので、回転トルクに関係
のない方向の成分トルク、即ち、必要のない成分トルク
を取り除くことができる。

【００２５】［変形例２］次に、上記実施例の変形例２
として、円盤型モータについて説明する。図１０は、変
形例２の円盤型モータの分解図である。また、図１１
は、図１０に示す円盤型モータの組み立てた状態の断面
図である。図１０、図１１において、円盤型の直流モー
タ１’は、固定子２’と、上部回転子Ａ’と、下部回転
子Ｂ’を回転自在に軸支する軸受け４’と、上部回転子
Ａ’と下部回転子Ｂ’とを軸支する同軸に設けられた出
力軸５’とを備える。固定子２’は、カップ型のハウジ
ング部７に固定する取手部８が設けられており、上部回
転子Ａ’と下部回転子Ｂ’との間に固定される。また、
固定子２’には、コイルＣが軸方向にトロイダル状に巻
装されており、導体を形成している（図１０参照）。コ
イルＣは、後に通電可能なように不図示の電源に接続さ
れている。また、コイルＣは、一般的に用いられる銅線
であり、固定子２’に数回巻かれるものである。

【００２６】上部回転子Ａ’と下部回転子Ｂ’とは、図
１０、図１１から明らかなように、円盤型の磁石で、共
に永久磁石であり、好ましくは強磁性体である。また、
上部回転子Ａ’は、その上側の表面にＳ極、下側表面に
Ｎ極を着磁された磁石である。下部回転子Ｂ’は、その
上側の表面にＮ極、下側表面にＳ極を着磁された磁石で
ある。当然のことながら、磁石Ａ’と磁石Ｂ’とは同径
で厚さも等しい磁石である。また、上述したように、上
部回転子３ａ’と下部回転子３ｂ’とは、固定子２’を
挟み込めるだけの隙間を形成するように回転軸５’に軸
支されている。このような構成において、磁石Ａ’及び
磁石Ｂ’がハウジング部７に組み込まれると、磁石Ａ’
の下側表面のＮ極と磁石Ｂ’の上側表面のＮ極とが対向
して配置されるので、互いに反発しあう磁界を隙間部分
に形成する。

【００２７】回転子Ａ’、Ｂ’を所定の回転軸に沿って
回転自在に軸支する軸受４’は、荷重が軸心に対して平
行にかかる場合はスラスト型の軸受けを用いる。このよ
うな各構成部品を組み立てた後、固定子２’に巻装され
たコイルに通電することによって、電磁誘導作用で固定
子が電磁石となり、回転子としての磁石Ａ’、Ｂ’に回
転力が付与されるのである。モータの原理については、
上述の第１実施例と同様で、単に回転子が円筒型から円
盤型に変わったものであるから詳しい説明は省略する。

【００２８】（円盤型モータにおける逆トルクの低減）
次に、円盤型モータにおいて、コイルエンドＰに発生す
る逆トルクＦ₂を低減する方法について説明する。図６
で説明したのと同様に、固定子２’は、導電コイルＣが
軸方向に巻装され、固定子２’の周方向に一定の間隔で
交差させて配列させている。図１０のような交差させて
コイルを巻装する固定子についても、図６及び図７で説
明した場合と同様の効果がある。即ち、円盤磁石Ａ’、
Ｂ’から作用する磁界Ｈ_A’、Ｈ_B’によるトルクＦ₁の
方向と大きさは変化しない。逆に、電流が流れることに
よって発生するトルクＦは、コイルエンドＰ’の部分に
発生する逆トルクを低減するように働くのである。但
し、円盤型のモータでは、軸心に対してスラスト方向に
軸支しているので、コイルＣに電流ｉが流れると、コイ
ルＣに対して垂直に（周方向に対して斜め下方向に）ト
ルクが作用する。同様に、もう一方のコイルＣにも垂直
に（周方向に対して斜め上方向に）トルクが作用する。
即ち、下方向のトルクと上方向のトルクとが互いに打ち
消しあう構造でなければ、回転時に僅かであっても余計
なトルクが付加され上下のブレ等が発生して回転性を悪
化させてしまう可能性がある。従って、円盤型のモータ
では、上述の変形例１のように、単にコイルを径方向に
対して傾けて巻装するよりも、コイルを交差させて巻装
する方がより効果的である。

【００２９】以上説明したように、第１実施例の変形例
２では、円筒型のモータと同様に電流を通電させるコイ
ルＣを周方向に傾けると共に、隣り合うコイル同士を交
差させて巻装することによって、回転子の回転方向と同
方向で、コイルエンドＰ’に作用する周方向の逆トルク
成分を低減できる。また、垂直方向のトルク成分を互い
に逆方向の成分として打ち消すことができるので、回転
トルクに関係のない方向の成分トルク、即ち、必要のな
い成分トルクを取り除くことができ、モータの回転性を
向上させることができる。

【００３０】［第２実施例］次に、直流モータの固定子
又は回転子に発生する渦電流について説明する。図１２
は、第１実施例に用いた円筒型の固定子２を有する直流
モータの一部を示す断面図である。図１２において、回
転子３に固定された円筒形磁石Ａ、Ｂとは、反対方向に
磁界Ｈ_A、Ｈ_Bとを発生するので、互いに減磁しあう関係
にある。これは、固定子に巻装されたコイルと鎖交する
磁束の磁束密度を減少させ、トルクを低下させる。ま
た、回転子３が回転することによって、円筒状の固定子
の内部に渦電流が発生し、モータの効率を低下させてし
まう。

【００３１】そこで、コイルが巻装される固定子３を、
磁束を通しやすい高透磁率を有する層（例えば、ケイ素
鋼板）と、電気的な絶縁層とをある程度の厚みを持たせ
て交互に積み重ねた構造にして、円筒状の固定子のスラ
スト方向の透磁率を高めると共に、ラジアル方向の透磁
率を低下させようとしたのが、以下に説明する第２実施
例の直流モータである。

【００３２】図１３は、第２実施例として積層構造を有
する固定子を用いた直流モータの一部を示す断面図であ
る。また、図１４は、図１３に示すＹ部の詳細を示す模
式図である。図１３と図１４において、固定子２は、磁
束を通しやすい材料で構成された高透磁率層１０と磁束
を通しにくい材料で構成された電気絶縁層１１とを交互
に積み重ねた積層構造を有する。この固定子２は、図１
４に示す矢視Ｓ₁方向に磁束を通しやすく、逆に矢視Ｓ₂
方向には磁束を通しにくい構造であり、固定子２の内部
の電気抵抗を増大させることによって、回転子３に固定
された対向する円筒磁石Ａ、Ｂから発生する磁界Ｈ_A、
Ｈ_Bの減磁界を減少させる。また、固定子２の内部の電
気抵抗も増大するので、固定子内部に発生する渦電流損
失を減少させる構造を有している。

【００３３】次に、図１５は、第２実施例では分割構造
を有する固定子を用いた直流モータの一部を示す断面図
である。また、図１６は、図１５に示すＺ部の詳細を示
す模式図である。図１５と図１６において、円筒状の固
定子２は、磁束を通しやすい材料で構成された高透磁率
層１０と磁束を通しにくい材料で構成された電気絶縁層
１１とを交互に組み込んだ分割構造を有する。この固定
子２は、図１５に示す円筒軸方向に磁束を通しやすく、
逆に矢視Ｓ₃方向（周方向）には磁束を通しにくい構造
である。この構造も、図１３及び図１４で説明したよう
に、固定子２の内部の電気抵抗を増大させることによっ
て、回転子３に固定された対向する円筒磁石Ａ、Ｂから
発生する磁界Ｈ_A、Ｈ_Bの減磁界を減少させる。また、固
定子２の内部の電気抵抗も増大するので、固定子内部に
発生する渦電流損失を減少させる構造を有している。

【００３４】以上説明したように、第２実施例では、固
定子２を、磁束を通しやすい材料で構成された高透磁率
層１０と磁束を通しにくい材料で構成された電気絶縁層
１１とを交互に積み重ねた積層構造にすることによっ
て、回転子３に固定された対向する円筒磁石Ａ、Ｂから
発生する磁界Ｈ_A、Ｈ_Bの減磁界を減少させると共に、固
定子２の内部の電気抵抗も増大するので、固定子内部に
発生する渦電流損失を減少させることができる。

【００３５】また、円筒状の固定子２を、磁束を通しや
すい材料で構成された高透磁率層１０と磁束を通しにく
い材料で構成された電気絶縁層１１とを交互に組み込ん
だ分割構造にすることによって、回転子３に固定された
対向する円筒磁石Ａ、Ｂから発生する磁界Ｈ_A、Ｈ_Bの減
磁界を減少させると共に、固定子２の内部の電気抵抗も
増大するので、固定子内部に発生する渦電流損失を減少
させることができる。

【００３６】尚、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲
で上記実施例を修正又は変形したものに適用可能であ
る。例えば、第１実施例及び変形例１においては、コイ
ルを周方向に傾けると共に、隣り合うコイル同士を交差
させて巻装する構成を説明したが、コイルエンドにおい
て、ハの字となるようにコイルを巻装してもよい。ま
た、コイルが巻装される固定子を回転子として用いる構
成でもよい。

【００３７】

【発明の効果】以上説明のように、本発明の直流モータ
において、請求項１に記載の発明によれば、両端面部に
位置するコイルを周方向に傾斜するように巻装すること
により、周方向に発生する逆トルクを低減できる。ま
た、請求項２に記載の発明によれば、円盤型モータにお
いても、コイルを軸方向に傾斜させ、交差させることに
よって、周方向の逆トルクを低減できる。

【００３８】また、請求項３に記載の発明によれば、隣
り合う位置にあるコイル同士が交差することがないの
で、軸方向に巻装されるコイルの長さを短くできる。ま
た、請求項４に記載の発明によれば、コイルに作用する
トルクの垂直方向成分が、互いに打ち消しあうので、電
機子コイルに作用する合成逆トルクを周方向のみに限定
して低減できる。

【００３９】また、請求項５に記載の発明によれば、電
気子コイルを固定子とするので、整流子（ブラシ）が不
要となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づく第１実施例の直流モータの構造
を示す断面図である。

【図２】図１の直流モータを構成する固定子を示す図で
ある。

【図３】図１の直流モータを構成する回転子を示す図で
ある。

【図４】回転子に作用する磁界とトルクと電流との関係
を示す図である。

【図５】図４に示す回転子を正面から見た断面図であ
る。

【図６】第１実施例に用いる固定子の外観を示し、コイ
ルがコイルエンドで交差するように巻装されている状態
を示す図である。

【図７】図６に示すＸ部の拡大図である。

【図８】変形例１で用いる固定子の外観を示し、コイル
がコイルエンドで周方向にずらして巻装されている状態
を示す図である。

【図９】図８のＸ’部の拡大図であり、コイルに働く逆
トルクの作用する様子を示すである。

【図１０】第１実施例に基づく変形例２の円盤型モータ
の分解図である。

【図１１】図１０に示す円盤型モータの組み立てた状態
の断面図である。

【図１２】第１実施例の円筒型の固定子を有する直流モ
ータの一部を示す断面図である。

【図１３】第２実施例として積層構造を有する固定子を
用いた直流モータの一部を示す断面図である。

【図１４】図１３に示すＹ部の詳細を示す模式図であ
る。

【図１５】第２実施例として分割構造を有する固定子を
用いた直流モータの一部を示す断面図である。

【図１６】図１５に示すＺ部の詳細を示す模式図であ
る。

【図１７】従来のコイルの巻き方を説明する模式図であ
る。

【図１８】コイルを周方向にずらす巻き方を説明する模
式図である。

【図１９】従来の直流モータの回転子の構成を示す図で
ある。

【符号の説明】

１…直流モータ、１’…円盤型直流モータ、２、２’…
固定子、３、３’…回転子、４、４’…軸受け、５、
５’…出力軸、１０…高透磁率層、１１…絶縁層、Ａ、
Ａ’、Ｂ、Ｂ’…磁石、Ｃ…コイル、Ｐ…コイルエンド

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コイルがトロイダル状に巻装された電機
子コイルと、該電機子コイルの外周面及び内周面に夫々
対向させると共に、径方向に同極同士を対向させるよう
に配設された磁石とを備え、前記電機子コイル又は磁石
のいずれか一方を回転可能に支持する直流モータであっ
て、前記コイルの中で前記電機子コイルの軸方向の両端
面部に位置するコイル成分が、周方向にずれて巻装され
ることを特徴とする直流モータ。
【請求項２】前記直流モータは、前記コイルが径方向
にトロイダル状に巻装され、前記電機子コイルの軸方向
に沿う上面及び下面に同極同士を対向させるように配設
された磁石を備える円盤型モータであることを特徴とす
る請求項１に記載の直流モータ。
【請求項３】前記コイルの中で、前記電機子コイルの
軸方向の両端面部に位置する全てのコイルが、周方向に
傾斜するように巻装されることを特徴とする請求項１に
記載の直流モータ。
【請求項４】前記電機子コイルの中で、径方向の両端
面部に位置する隣り合うコイル同士が交差するように巻
装されていることを特徴とする請求項２に記載の直流モ
ータ。
【請求項５】前記電機子コイルは、回転可能に支持さ
れたステータであることを特徴とする請求項１に記載の
直流モータ。