JPH0789731B2 - 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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- JPH0789731B2 JPH0789731B2 JP1240311A JP24031189A JPH0789731B2 JP H0789731 B2 JPH0789731 B2 JP H0789731B2 JP 1240311 A JP1240311 A JP 1240311A JP 24031189 A JP24031189 A JP 24031189A JP H0789731 B2 JPH0789731 B2 JP H0789731B2
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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
磁石と補助極との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に配置さ
れる。
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
磁石と補助極との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に配置さ
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。
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。
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。
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。
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、１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。
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、１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。
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。
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、性能低下をももたらす原因となる。
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。
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、上記目的を達成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間隙を設けない
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
（Wt＜Wa＜2Ws＋Wt）の条件を満たす磁極構造としてな
る。
磁磁極となる永久磁石と補助極との間に間隙を設けない
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
（Wt＜Wa＜2Ws＋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、 前記間隙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以上でスロット先端幅Wsの２倍プラ
ステース先端幅Wtとし（Wt＜Wa＋Gp＜2Ws＋Wt）の条件
を満たすような磁極構造としてなる。
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、 前記間隙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以上でスロット先端幅Wsの２倍プラ
ステース先端幅Wtとし（Wt＜Wa＋Gp＜2Ws＋Wt）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（2Wp＜Wm＜2Wp＋Wt）となるように設
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（2Wp＜Wm＜2Wp＋Wt）となるように設
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（2Wp＜Wm＋
Gp＜2Wp＋Wt）となるように設定してなる。
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（2Wp＜Wm＋
Gp＜2Wp＋Wt）となるように設定してなる。
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,スロット幅Wsに対し、Wt＜Wa＜2Ws＋Wtに
設定するが、ここで、まず、補助極内周幅Wa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。
ース先端幅Wt,スロット幅Wsに対し、Wt＜Wa＜2Ws＋Wtに
設定するが、ここで、まず、補助極内周幅Wa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/W
tは１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＞Wa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。
tは１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＞Wa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Wa,テース幅Wt,スロット幅Wsとの関係では表せ
ば、Wt＜Wa＜2Ws＋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。
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Wa,テース幅Wt,スロット幅Wsとの関係では表せ
ば、Wt＜Wa＜2Ws＋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。
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、Wt＜Wa＋Gp＜2Ws
＋Wt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、隣のテープ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。
Gpが存在するもので、この場合には、Wt＜Wa＋Gp＜2Ws
＋Wt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、隣のテープ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1,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W
tとの関係で、2Wp＜Wm＜2Wp＋Wt或いは2Wp＜Wm＋Gp＜2W
p＋Wtと設定する。このように設定すれば、４スロット
／極以上の補助極付永久磁石式直流機において、磁束量
を充分に確保できる永久磁石を得ることができ、また、
テースも磁極からの磁束を通すのに適度な幅となり、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といった効果が得られる。このよ
うな効果を導く上記した永久磁石の内周幅Wm,テース先
端幅Wt,スロットピッチWpの関係については、本願発明
者によって試行を繰返した結果得られた。
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W
tとの関係で、2Wp＜Wm＜2Wp＋Wt或いは2Wp＜Wm＋Gp＜2W
p＋Wtと設定する。このように設定すれば、４スロット
／極以上の補助極付永久磁石式直流機において、磁束量
を充分に確保できる永久磁石を得ることができ、また、
テースも磁極からの磁束を通すのに適度な幅となり、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といった効果が得られる。このよ
うな効果を導く上記した永久磁石の内周幅Wm,テース先
端幅Wt,スロットピッチWpの関係については、本願発明
者によって試行を繰返した結果得られた。
すなわち、永久磁石の内周幅Wmに対するテース先端幅W
t,スロットピッチWpは、そのいずれか一つの寸法を変え
ることでWm,Wt,Wpの大小関係を相対的に変えることがで
きるが、本願発明者らが試行した結果、上記条件（2Wp
＜Wm＜2Wp＋Wt或いは2Wp＜Wm＋Gp＜2Wp＋Wt）を満たさ
ない場合、すなわち、 （ｉ）テース先端幅をそのままにして永久磁石の内周幅
を小さくすることによりWm＜2Wp（永久磁石と補助極と
の間に間隙GPが存在する場合には、Wm＋Gp＜2Wp）の関
係にしてしまうと、永久磁石の磁束が減少して充分な磁
束量を確保することができず、 （ii）これに代わってWmをそのままにして電機子のスロ
ット数を減らしてWpを広くすることによりWm＜2Wp（間
隙Gpがある場合にはWm＋Gp＜2Wp）の関係にすると、テ
ースは磁極からの磁束を通すに充分な幅を有している
が、磁極の磁束量に対しては幅が広過ぎ磁束密度が適正
値より低下し、磁気回路に無駄が生じる。更にスロット
数が減少すると、コイル数も減少するため要求性能を満
たすことが困難となる。この場合、コイル数の減少を防
ぐためにスロットの形状を変更し、１スロットのコイル
数を増加しても、太線の巻線加工に問題が起きたり、電
機子の大形化を招く新たな問題が発生してしまう。
t,スロットピッチWpは、そのいずれか一つの寸法を変え
ることでWm,Wt,Wpの大小関係を相対的に変えることがで
きるが、本願発明者らが試行した結果、上記条件（2Wp
＜Wm＜2Wp＋Wt或いは2Wp＜Wm＋Gp＜2Wp＋Wt）を満たさ
ない場合、すなわち、 （ｉ）テース先端幅をそのままにして永久磁石の内周幅
を小さくすることによりWm＜2Wp（永久磁石と補助極と
の間に間隙GPが存在する場合には、Wm＋Gp＜2Wp）の関
係にしてしまうと、永久磁石の磁束が減少して充分な磁
束量を確保することができず、 （ii）これに代わってWmをそのままにして電機子のスロ
ット数を減らしてWpを広くすることによりWm＜2Wp（間
隙Gpがある場合にはWm＋Gp＜2Wp）の関係にすると、テ
ースは磁極からの磁束を通すに充分な幅を有している
が、磁極の磁束量に対しては幅が広過ぎ磁束密度が適正
値より低下し、磁気回路に無駄が生じる。更にスロット
数が減少すると、コイル数も減少するため要求性能を満
たすことが困難となる。この場合、コイル数の減少を防
ぐためにスロットの形状を変更し、１スロットのコイル
数を増加しても、太線の巻線加工に問題が起きたり、電
機子の大形化を招く新たな問題が発生してしまう。
（iii）次にテース先端幅をそのままにして永久磁石の
内周幅Wmを大きくすることにより3Wp＜Wm（間隙Gpがあ
る場合には3Wp＜Wm＋Gp）にすると、次に述べるポール
エンクロージャの制約から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。ポールエンクロージャとは、１極当りの磁極
の占める割合で、１磁極の磁極幅（永久磁石と補助極を
合わせた幅）／ブラシピッチで表され、通常は0.65〜0.
80にすることが周知であり、ポールエンクロージャの値
が大きくなり過ぎてしまうと、ブラシの整流作用の悪化
をきたし、逆に小さくなり過ぎると磁極からの磁束量が
減少し、いずれの場合も出力低下することから、このよ
うな問題の生じないポールエンクロージャとして上記数
値がある。
内周幅Wmを大きくすることにより3Wp＜Wm（間隙Gpがあ
る場合には3Wp＜Wm＋Gp）にすると、次に述べるポール
エンクロージャの制約から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。ポールエンクロージャとは、１極当りの磁極
の占める割合で、１磁極の磁極幅（永久磁石と補助極を
合わせた幅）／ブラシピッチで表され、通常は0.65〜0.
80にすることが周知であり、ポールエンクロージャの値
が大きくなり過ぎてしまうと、ブラシの整流作用の悪化
をきたし、逆に小さくなり過ぎると磁極からの磁束量が
減少し、いずれの場合も出力低下することから、このよ
うな問題の生じないポールエンクロージャとして上記数
値がある。
そして、Wm,Wp,Wtの関係において、上記の（ｉ）（ii）
（iii）の問題の生じないバランスのとれた主磁極構造
として、2Wp＜Wm＜2Wp＋Wt或いは2Wp＜Wm＋Gp＜2Wp＋Wt
の条件を成立させた。
（iii）の問題の生じないバランスのとれた主磁極構造
として、2Wp＜Wm＜2Wp＋Wt或いは2Wp＜Wm＋Gp＜2Wp＋Wt
の条件を成立させた。
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。
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。
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。
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、継低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。
で、これらの永久磁石２と補助極３が、継低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はフェライト磁石、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極分だけしか残していない
が、他の象限もこれと同様な構造となっている。
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極分だけしか残していない
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、およよ磁気中性点に設定
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、 Wt＜Wa＜２×Ws＋Wt 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。
補助極３の内周幅で、この関係は、 Wt＜Wa＜２×Ws＋Wt 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×Wp＜Wm＜２×Wp＋Wt となる条件を満たすように設定してある。
ピッチをWpとした場合に、 ２×Wp＜Wm＜２×Wp＋Wt 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１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の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。
のコイル７の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。
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。
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Wt＜Wa＜2Ws＋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プ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，整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、Wa＞２×Ws＋Wt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。
すために、上記のWt＜Wa＜2Ws＋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プ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，整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、Wa＞２×Ws＋Wt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。
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90mmの直流機について説
明する。従来は、Wa＝10.44mm,Wt＝6.16mm,Ws＝2.0mmで
最大出力0.85KW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＝5.82mm,Ws＝1.5mm
に設定することにより、最大出力を0.93KW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。
明する。従来は、Wa＝10.44mm,Wt＝6.16mm,Ws＝2.0mmで
最大出力0.85KW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＝5.82mm,Ws＝1.5mm
に設定することにより、最大出力を0.93KW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80mmの例では、従来は、Wa＝9.26mm,W
t＝5.45mm,Ws＝1.8mmでは、最大出力0.82KWであったの
に対し、本発明では、Wa＝6.69mm,Wt＝4.75mm,Ws＝1.5m
mとすることで、最大出力は0.93KW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。
t＝5.45mm,Ws＝1.8mmでは、最大出力0.82KWであったの
に対し、本発明では、Wa＝6.69mm,Wt＝4.75mm,Ws＝1.5m
mとすることで、最大出力は0.93KW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。
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、２
×Wp＜Wm＜２×Wp＋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、発明の作用の項でも詳述したように、４スロッ
ト／極以上の補助極付永久磁石式直流機において、磁束
量を充分に確保できる永久磁石２を得ることができ、ま
た、テースも磁極からの磁束を通すのに適度な幅とな
り、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といった効果が得られ
る。
Wm、スロットピッチWp、テース先端幅Wtとの関係を、２
×Wp＜Wm＜２×Wp＋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、発明の作用の項でも詳述したように、４スロッ
ト／極以上の補助極付永久磁石式直流機において、磁束
量を充分に確保できる永久磁石２を得ることができ、ま
た、テースも磁極からの磁束を通すのに適度な幅とな
り、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といった効果が得られ
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。
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１実施例と異なる点は、永久
磁石２と補助極３との間に間隙Gpを設けて並置したこと
にある。
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１実施例と異なる点は、永久
磁石２と補助極３との間に間隙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、Wt＜Wa＋Gp＜
２×Ws＋Wtの条件となるように設定し、また、永久磁石
２の内周幅Wm,スロットピッチWp,テース先端幅Wtとの関
係は、2Wp＜Wm＋Gp＜2Ws＋Wtとなるように設定してな
る。
Wa,テース幅Wt,スロット幅Ws等の関係を、Wt＜Wa＋Gp＜
２×Ws＋Wtの条件となるように設定し、また、永久磁石
２の内周幅Wm,スロットピッチWp,テース先端幅Wtとの関
係は、2Wp＜Wm＋Gp＜2Ws＋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１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。
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。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭48−39907（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−70172（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−34485（ＪＰ，Ｕ)
Claims (4)
- 【請求項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Wt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。 - 【請求項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Wsの２倍
プラステース先端幅Wt以下（Wt＜Wa＋Gp＜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。 - 【請求項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Wt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＋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。 - 【請求項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Wsの２倍
プラステース先端幅Wt以下（Wt＜Wa＋Gp＜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（2Wp＜Wm＋Gp＜2W
p＋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 |
| US07/544,943 US5091667A (en) | 1989-07-01 | 1990-06-28 | D.c. machine of type having permanent magnets with auxiliary poles |
| GB9014393A GB2233834A (en) | 1989-07-01 | 1990-06-28 | D.C. machine of type having permanent magnet with auxiliary pole |
| 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 JPH03103059A (ja) | 1991-04-30 |
| JPH0789731B2 true 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) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999034722A1 (en) | 1998-01-09 | 1999-07-15 | Royal Appliance Mfg. Co. | Upright vacuum cleaner with cyclonic airflow |
| JP2002320363A (ja) | 2001-04-20 | 2002-10-31 | Denso Corp | 車両用発電電動機 |
| 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 |
Family Cites Families (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
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03103059A (ja) | 1991-04-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |