JPH0757072B2 - 永久磁石回転機 - Google Patents
永久磁石回転機Info
- Publication number
- JPH0757072B2 JPH0757072B2 JP1033309A JP3330989A JPH0757072B2 JP H0757072 B2 JPH0757072 B2 JP H0757072B2 JP 1033309 A JP1033309 A JP 1033309A JP 3330989 A JP3330989 A JP 3330989A JP H0757072 B2 JPH0757072 B2 JP H0757072B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic flux
- permanent magnet
- rotating machine
- armature
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K23/00—DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors
- H02K23/02—DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors characterised by arrangement for exciting
- H02K23/04—DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors characterised by arrangement for exciting having permanent magnet excitation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、小型で取扱容易な電動機または発電機として
利用される永久磁石回転機に関する。
利用される永久磁石回転機に関する。
［従来の技術とその課題］ 従来使用されている永久磁石回転機の一例として、サー
ボモータを第１図に示す。電機１を挟んで上下に永久磁
石２、３を設け、ヨーク４、５で囲むと、磁束φは電機
子１→上永久磁石２→ヨーク４、５→下永久磁石３→電
機子１と一巡する。永久磁石の磁路の断面積、磁束密度
をそれぞれＡｍ、Ｂｍ、ヨークの一方の磁路の断面積、
磁束密度をそれぞれＡｙ/2、Ｂｙとすると （1/α）×Ａｍ×Ｂｍ＝（Ａｙ/2）×Ｂｙ×２ ＝Ａｙ×Ｂｙ ……（１） となる。
ボモータを第１図に示す。電機１を挟んで上下に永久磁
石２、３を設け、ヨーク４、５で囲むと、磁束φは電機
子１→上永久磁石２→ヨーク４、５→下永久磁石３→電
機子１と一巡する。永久磁石の磁路の断面積、磁束密度
をそれぞれＡｍ、Ｂｍ、ヨークの一方の磁路の断面積、
磁束密度をそれぞれＡｙ/2、Ｂｙとすると （1/α）×Ａｍ×Ｂｍ＝（Ａｙ/2）×Ｂｙ×２ ＝Ａｙ×Ｂｙ ……（１） となる。
αは面積係数で、ヨークを磁気飽和させないため一般に
１より小さい。
１より小さい。
そこで電機子コイル６に電流を流すと、このときの電機
子を通る磁束に応じた回転力でモータは回転する。
子を通る磁束に応じた回転力でモータは回転する。
しかし電機子コイル６からの発熱または周囲温度の上昇
によって、モータの温度が上ると永久磁石の磁力が弱ま
り、それにつれて電機子を通る磁束φが減少しモータの
出力に変動をきたす。永久磁石としてフェライト、希土
類磁石等を使用すると、これらは温度特性の変化が大き
いので、モータの動作が不安定となる点に課点があっ
た。
によって、モータの温度が上ると永久磁石の磁力が弱ま
り、それにつれて電機子を通る磁束φが減少しモータの
出力に変動をきたす。永久磁石としてフェライト、希土
類磁石等を使用すると、これらは温度特性の変化が大き
いので、モータの動作が不安定となる点に課点があっ
た。
［課題を解決するための手段］ 本発明者は、上記課題を簡単な方法でかつ確実に解決す
るため種々検討を重ねた結果、本発明を達成したのであ
って、これは永久磁石、ヨーク、電機子からなる永久磁
石回転機において、永久磁石の磁路の断面積Ａｍ、常温
における磁束密度Ｂｍ、ヨークの磁路の総断面積Ａｙ、
常温における飽和磁束密度Ｂys、面積係数α間の なる関係式中、αの範囲は 1.15≦α≦２ であることを特徴とする永久磁石回転機を要旨とするも
のである。
るため種々検討を重ねた結果、本発明を達成したのであ
って、これは永久磁石、ヨーク、電機子からなる永久磁
石回転機において、永久磁石の磁路の断面積Ａｍ、常温
における磁束密度Ｂｍ、ヨークの磁路の総断面積Ａｙ、
常温における飽和磁束密度Ｂys、面積係数α間の なる関係式中、αの範囲は 1.15≦α≦２ であることを特徴とする永久磁石回転機を要旨とするも
のである。
以下本発明を図面によって説明する。
第１図は従来の回転機の一例を示すが、本発明も構造は
これと同じである。
これと同じである。
図面によれば、前記Ａｍ、Ａｙ/2は によって計算できる。
ただし Ｄｉ：上下永久磁石の内径 Ｄｏ：上下永久磁石の外径 Θ ：断面円弧状の上下各永久磁石が回転軸６
に対しなす角度（度） ｌ ：上下各永久磁石の回転軸方向の長さ Ｌ ：ヨークの回転軸方向の長さ ｔ ：ヨークの厚さ 上記Ｌとｌは一般にＬ≧ｌにえらばれる。
に対しなす角度（度） ｌ ：上下各永久磁石の回転軸方向の長さ Ｌ ：ヨークの回転軸方向の長さ ｔ ：ヨークの厚さ 上記Ｌとｌは一般にＬ≧ｌにえらばれる。
ここにおいて、ヨークの磁路総断面積Ａｙを小さくする
と磁束密度が増加し、ついにはヨークの材料で決まる飽
和磁束密度Ｂysに達する。さらにＡｙを減少させるとヨ
ーク中の磁束は飽和してＢysにとどまり、漏洩磁束φ′
が増加しし、式（１）はつぎのとおりとなる。
と磁束密度が増加し、ついにはヨークの材料で決まる飽
和磁束密度Ｂysに達する。さらにＡｙを減少させるとヨ
ーク中の磁束は飽和してＢysにとどまり、漏洩磁束φ′
が増加しし、式（１）はつぎのとおりとなる。
この式の場合、面積係数αは飽和の程度に応じて大きく
なる。常温においてヨークの磁束密度を飽和値にし１＜
αの状態にしておくと、動作中にモータの温度が上昇
し、永久磁石の磁力が弱くなっても、まず電機子を通る
漏洩磁束φ′が減少しヨークの磁気飽和が緩和され、電
機子を通る磁束φの変化が最小に止まるため、モータは
温度の影響の少ない安定な回転を続けることができる。
なる。常温においてヨークの磁束密度を飽和値にし１＜
αの状態にしておくと、動作中にモータの温度が上昇
し、永久磁石の磁力が弱くなっても、まず電機子を通る
漏洩磁束φ′が減少しヨークの磁気飽和が緩和され、電
機子を通る磁束φの変化が最小に止まるため、モータは
温度の影響の少ない安定な回転を続けることができる。
本発明は、ヨーク中の磁束密度を常温において飽和磁束
密度以上に設定することを特徴とするもので、面積係数
は1.15≦α≦２が適当である。
密度以上に設定することを特徴とするもので、面積係数
は1.15≦α≦２が適当である。
1.15≦αとする理由 回転機が常温付近で動作しているのであれば、永久磁石
の磁力の変化が少なく、α＝１であっても電機子を通る
磁束φの変化も少ない。しかし回転機の使用中に電機子
コイルの発熱または周囲温度の上昇によって永久磁石の
温度が上昇すると、ヨークは磁気飽和していないため漏
洩磁束φ′がきわめて少ないので、永久磁石の磁力が弱
まり電機子を通る磁束φが変化し、回転機の出力に変動
をきたす。しかし1.15≦αとすると、60℃付近まで電機
子を通る磁束φの変化を小さくすることができる（第２
図参照）。
の磁力の変化が少なく、α＝１であっても電機子を通る
磁束φの変化も少ない。しかし回転機の使用中に電機子
コイルの発熱または周囲温度の上昇によって永久磁石の
温度が上昇すると、ヨークは磁気飽和していないため漏
洩磁束φ′がきわめて少ないので、永久磁石の磁力が弱
まり電機子を通る磁束φが変化し、回転機の出力に変動
をきたす。しかし1.15≦αとすると、60℃付近まで電機
子を通る磁束φの変化を小さくすることができる（第２
図参照）。
α≦２とする理由 αを大きくすれば、温度変化によって永久磁石の磁力が
変化しても、あらかじめ多くしてある漏洩磁束φ′がま
ず変化して電機子を通る磁束φの変化は少ない。たとえ
ばネオジム磁石の場合α＝５とすると、キューリー点31
0℃に対し270℃までは電機子を通る磁束φの変化を小さ
くすることができる。しかし回転機に270℃まで温度上
昇させることはないので、これほど余裕をとることは磁
束の無駄使いであり、回転機を過大にするだけである。
そこでα≦２とすると約200℃まで電機子を通る磁束φ
の変化を小さくすることができる。通常回転機用磁石の
使用温度は200℃以下である。
変化しても、あらかじめ多くしてある漏洩磁束φ′がま
ず変化して電機子を通る磁束φの変化は少ない。たとえ
ばネオジム磁石の場合α＝５とすると、キューリー点31
0℃に対し270℃までは電機子を通る磁束φの変化を小さ
くすることができる。しかし回転機に270℃まで温度上
昇させることはないので、これほど余裕をとることは磁
束の無駄使いであり、回転機を過大にするだけである。
そこでα≦２とすると約200℃まで電機子を通る磁束φ
の変化を小さくすることができる。通常回転機用磁石の
使用温度は200℃以下である。
αを上記範囲に保つにはｔ、Ｌ等を変えてＡｙを調節す
ればよい。
ればよい。
第２図は磁束の温度係数が−0.18％／℃のフェライト磁
石において、α＝１、1.15、1.3、1.5、2.0に選んだ場
合の温度に対する電機子を通る磁束量変化を示すもの
で、αが増すにつれ磁束の減少量は小さくなり、温度変
化に対し特性が安定することを示している。高温におい
ては各線はα＝１の線に近づく。
石において、α＝１、1.15、1.3、1.5、2.0に選んだ場
合の温度に対する電機子を通る磁束量変化を示すもの
で、αが増すにつれ磁束の減少量は小さくなり、温度変
化に対し特性が安定することを示している。高温におい
ては各線はα＝１の線に近づく。
第３図は第２図の場合の温度に対する電機子を通る磁束
減少率の変化を示したものである。α＝１の場合（従来
法）の20〜150℃間の温度係数は−0.18％／℃でほぼフ
ェライト磁石の温度係数と等しく、αが増加するにつれ
特性曲線の傾斜が小さくなる。
減少率の変化を示したものである。α＝１の場合（従来
法）の20〜150℃間の温度係数は−0.18％／℃でほぼフ
ェライト磁石の温度係数と等しく、αが増加するにつれ
特性曲線の傾斜が小さくなる。
本発明のα＝1.5の場合の温度係数は−0.117％／℃とな
り安定性の改善が認められる。
り安定性の改善が認められる。
また温度係数−0.12％／℃のネオジム磁石を使用した実
験においては、α＝１の場合温度係数は−0.13％／℃、
α＝1.4の場合−0.058％／℃となり、フェライト磁石の
場合と同様の改善が認められた。
験においては、α＝１の場合温度係数は−0.13％／℃、
α＝1.4の場合−0.058％／℃となり、フェライト磁石の
場合と同様の改善が認められた。
［発明の効果］ 本発明により、常温から高温までの温度変化に対し回転
機の電機子を通る磁束の変化が減少し、回転機特性が確
実に安定化して精密動作に適し、しかもヨーク寸法を小
さくできるので回転機の軽量化、コンパクト化を向上さ
せることができる。
機の電機子を通る磁束の変化が減少し、回転機特性が確
実に安定化して精密動作に適し、しかもヨーク寸法を小
さくできるので回転機の軽量化、コンパクト化を向上さ
せることができる。
第１図は本発明の永久磁石回転機で、ａ）は回転軸を通
る縦断面図、ｂ）は回転軸に直角な縦断面図、第２図は
フェライト磁石の温度による磁束量の変化曲線、第３図
は第２図の磁束量減少率の変化曲線である。 １……電機子、２……上永久磁石、 ３……下永久磁石、４、５……ヨーク、 ６……電機子コイル、７……回転軸、 φ……電機子を通る磁束、φ′……漏洩磁束。
る縦断面図、ｂ）は回転軸に直角な縦断面図、第２図は
フェライト磁石の温度による磁束量の変化曲線、第３図
は第２図の磁束量減少率の変化曲線である。 １……電機子、２……上永久磁石、 ３……下永久磁石、４、５……ヨーク、 ６……電機子コイル、７……回転軸、 φ……電機子を通る磁束、φ′……漏洩磁束。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本舘 尚司 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 松井 幸博 東京都千代田区大手町２丁目６番１号 信 越化学工業株式会社本社内 (72)発明者 飛田 輝昭 東京都千代田区大手町２丁目６番１号 信 越化学工業株式会社本社内 (72)発明者 宮田 浩二 福井県武生市北府２丁目１番５号 信越化 学工業株式会社磁性材料研究所内
Claims (1)
- 【請求項１】永久磁石、ヨーク、電機子からなる永久磁
石回転機において、永久磁石の磁路の断面積Ａｍ、常温
における磁束密度Ｂｍ、ヨークの磁路の総断面積Ａｙ、
常温における飽和磁束密度Ｂys、面積係数α間の なる関係式中、αの範囲は 1.15≦α≦２ であることを特徴とする永久磁石回転機。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1033309A JPH0757072B2 (ja) | 1989-02-13 | 1989-02-13 | 永久磁石回転機 |
| US07/471,956 US5034641A (en) | 1989-02-13 | 1990-01-26 | Rotary machines with permanent magnet |
| IT19270A IT1238477B (it) | 1989-02-13 | 1990-02-06 | Perfezionamento a macchine rotanti a magneti permanenti |
| DE4003831A DE4003831A1 (de) | 1989-02-13 | 1990-02-08 | Elektrische vorrichtung mit rotor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1033309A JPH0757072B2 (ja) | 1989-02-13 | 1989-02-13 | 永久磁石回転機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02214431A JPH02214431A (ja) | 1990-08-27 |
| JPH0757072B2 true JPH0757072B2 (ja) | 1995-06-14 |
Family
ID=12382959
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1033309A Expired - Fee Related JPH0757072B2 (ja) | 1989-02-13 | 1989-02-13 | 永久磁石回転機 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5034641A (ja) |
| JP (1) | JPH0757072B2 (ja) |
| DE (1) | DE4003831A1 (ja) |
| IT (1) | IT1238477B (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5204569A (en) * | 1990-02-07 | 1993-04-20 | Asmo Co., Ltd. | Anisotropic magnet for rotary electric machine |
| JP2001069692A (ja) * | 1999-08-27 | 2001-03-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 永久磁石界磁型小型直流モ−タ |
| US6198195B1 (en) * | 1999-10-12 | 2001-03-06 | Oreck Holdings, Llc | High efficiency motor for low velocity, high volume fan and other applications |
| JP2002247827A (ja) | 2001-02-20 | 2002-08-30 | Moric Co Ltd | 直流モータ |
| EP1235326A3 (en) * | 2001-02-20 | 2002-10-16 | Kabushiki Kaisha Moric | Dc motor |
| EP1982401A1 (de) * | 2006-02-01 | 2008-10-22 | Continental Automotive GmbH | Elektrische maschine |
| DE102006004608B4 (de) * | 2006-02-01 | 2007-12-27 | Siemens Ag | Elektrische Maschine |
| JP5403794B2 (ja) * | 2009-05-14 | 2014-01-29 | 東京パーツ工業株式会社 | 小型モータ |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5827747B2 (ja) * | 1977-10-06 | 1983-06-11 | 株式会社マイクロテクノロジ−研究所 | 直流回転電機の固定子 |
| DE2748162A1 (de) * | 1977-10-27 | 1979-05-03 | Bosch Gmbh Robert | Permanentmagnetisch erregter gleichstromkleinmotor |
| US4283647A (en) * | 1979-08-30 | 1981-08-11 | The Singer Company | Annular segment permanent magnet single air gap electric motor |
| JPS57153558A (en) * | 1981-03-17 | 1982-09-22 | Hitachi Ltd | Permanent magnet field starter with auxiliary pole |
| JPS5846280U (ja) * | 1981-09-24 | 1983-03-29 | 藤崎 清則 | 永久磁石型回転電機 |
| US4453097A (en) * | 1982-09-01 | 1984-06-05 | Powertron Division Of Contraves Goerz Corp. | Permanent magnet DC motor with magnets recessed into motor frame |
| US4508988A (en) * | 1982-12-21 | 1985-04-02 | Kollmorgen Technologies Corporation | Permanent magnet motor stator for d.c. motors |
| DE3523755A1 (de) * | 1985-07-03 | 1987-01-15 | Bosch Gmbh Robert | Kollektormaschine |
-
1989
- 1989-02-13 JP JP1033309A patent/JPH0757072B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1990
- 1990-01-26 US US07/471,956 patent/US5034641A/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-02-06 IT IT19270A patent/IT1238477B/it active IP Right Grant
- 1990-02-08 DE DE4003831A patent/DE4003831A1/de not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| IT1238477B (it) | 1993-08-18 |
| US5034641A (en) | 1991-07-23 |
| IT9019270A0 (it) | 1990-02-06 |
| JPH02214431A (ja) | 1990-08-27 |
| DE4003831A1 (de) | 1990-08-16 |
| IT9019270A1 (it) | 1990-08-14 |
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| JPH0116103B2 (ja) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |