JPH09275649A - マグネットモータのステータ - Google Patents

マグネットモータのステータ

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Publication number
JPH09275649A
JPH09275649A JP10478496A JP10478496A JPH09275649A JP H09275649 A JPH09275649 A JP H09275649A JP 10478496 A JP10478496 A JP 10478496A JP 10478496 A JP10478496 A JP 10478496A JP H09275649 A JPH09275649 A JP H09275649A
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JP
Japan
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magnet
motor
stator
magnets
magnetic flux
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Pending
Application number
JP10478496A
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English (en)
Inventor
Tateaki Tanaka
建明 田中
Hiroaki Sagara
弘明 相良
Yoshihiko Maeda
好彦 前田
Hisahiro Kazuhara
寿宏 数原
Toshihiro Matsumoto
敏宏 松本
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電動自転車等に用いるマグネットモータのモ
ータ特性を向上すると共にブラシ寿命の延長を図る。 【解決手段】 図1(A)のように、マグネットモータ
のステータ30の1磁極を形成している2枚のマグネッ
ト組、例えば、マグネット40a,40bはステータの
中心に対して非対象に配置されている。このような構成
をとることにより、電機子(ロータ)を受ける側のマグ
ネットのエアギャプを大きくして磁気抵抗を増やしてい
る。磁束の波形は正弦波に近い磁束分布になる。その結
果、モータの特性を向上させることができる。また、高
磁束密度部分での整流を防止できるため、整流電圧を小
さくしてブラシ寿命を向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、マグネットモータ
のステータの構造に特徴を有し、特に人力の駆動力をモ
ータの駆動力によって補助する、所謂、アシスト型自転
車とも呼ばれる電動自転車に用いるに適したマグネット
モータのステータに関する。
【0002】
【従来の技術】最近、人力による人力駆動部とモータに
よる電動駆動部との両方を兼ね備え、人力による駆動力
の大きさに応じてモータを駆動し、人力の駆動力をモー
タの駆動力によって補助する電動自転車が人気を呼んで
いる。
【0003】従来、このような電動自転車は、特開平4
−358987号公報(B62M23/02)に示す如
く、人力による駆動系と電動モータによる駆動系とを並
列に設け、前記人力による駆動系の駆動力を検出して電
動モータの出力を制御するようにしたものが知られてい
る。
【0004】しかしながら、このような構成では駆動部
分が後輪と離れた場所にあるため、駆動力が後輪に伝わ
るまでに力の損失が大きかったり、後輪に動力を伝える
ために、ペダル及び電動モータの縦方向の回転をドライ
ブ軸の横方向の回転に変換し、更に後輪を回転させるた
めに縦方向の回転に変換しなければならず、構成が複雑
になるほか、大型化し、更には故障が起こりやすいとい
った問題点が生じていた。
【0005】そこでこの問題点を解決するために、本出
願人は電動モータで後輪を直接回転させるタイプの電動
自転車を提供してきた。以下、後輪直接駆動タイプの電
動自転車の例を図面に基づいて説明する。
【0006】図4は後輪直接駆動タイプの電動自転車の
全体斜視図であり、図中、1は電動自転車本体である。
電動自転車本体1には後述するモータ8が備えられてお
り、人力によるトルクの大きさに応じてモータ8の駆動
力を変化させ、人力による力をモータ8の力によって補
助して走行させるようになっている。
【0007】電動自転車本体1のフレーム4には前輪
2、後輪3、ハンドル13及びサドル21が取付けてあ
り、前輪2はハンドル13によって操舵されるようにな
っている。後輪3の回転軸の部分には盤状ケーシング5
が設けられている。
【0008】盤状ケーシング5は回転側ケーシング6と
電動自転車本体1に固定される固定側ケーシング7とを
備えており、回転側ケーシング6が後輪3と一体になっ
て回転するようになっている。
【0009】また、盤状ケーシング5にはモータ8が内
蔵されており、電動駆動が必要なときに駆動して、後述
する人力駆動部10と共に前記回転側ケーシング6を回
転させる。この盤状ケーシング5を備える駆動部分が電
動駆動部9である。
【0010】人力駆動部10はペダル11及びチェーン
12を備えており、使用者がペダル11を踏むことで、
チェーン12を介して前記後輪3を回転させる。この例
ではチェーン12を人力の伝達部材としたが、これに限
らずチェーン12の代わりにベルト、回転軸等によるも
のでも構わない。
【0011】前輪2の操舵をするハンドル13の左右両
端にはブレーキレバ14,15が取付けてあり、また前
輪2及び後輪3にはブレーキ装置18,19が設けてあ
り、ブレーキレバ14,15とブレーキ装置18,19
とはワイヤ16,17によって連結されている。
【0012】そして、ブレーキレバ14,15を引くこ
とでワイヤ16,17が引っ張られ、このワイヤ16,
17によってそれぞれ前後のブレーキ装置18,19が
動作するようになっている。また、ワイヤ16,17の
途中にはブレーキスイッチ20が設けてあり、ブレーキ
レバ14,15を操作したときにモータ8への通電が停
止する機構になっている。
【0013】後輪3上のフレーム4にはモータ8の電源
となるバッテリ部22が取付けてある。このバッテリ部
22は、フレーム4にスライド着脱可能に取付けられる
バッテリケース23と、該バッテリケース23に収納し
た単一型充電式電池によって構成されており、電源電圧
は略24ボルトである。
【0014】次に、図5、図6に基づき、前記盤状ケー
シング5について説明する。図5は、図4に示した盤状
ケーシング5の構成を示す正面図であり、図中、7は電
動自転車本体に固定される固定側ケーシングである。
【0015】固定側ケーシング7には制御基板、放熱板
からなる制御部(図示せず)、モータ8、モータ8の出
力軸24の出力を伝達する第1プーリ、第2プーリのプ
ーリ組25と最終段プーリ28の3つのプーリ群からな
る減速機構26、該減速機構26の各プーリ間及び最終
段プーリ28とを連結する伝達ベルト27が配置されて
いる。
【0016】前記最終段プーリ28は回転側ケーシング
6に固定されており、前記モータ8が回転するとモータ
8の出力軸24から最終段プーリ28までが伝達ベルト
27によって回転し、減速されて最終段プーリ28と共
に回転側ケーシング6が回転する。
【0017】また、最終段プーリ28に連結される第2
プーリの小さいほうのプーリには、一方向クラッチ(図
示せず)が介入されており、ペダルからの力がかかった
ときにモータ8を回さないように、即ちペダルが軽いよ
うにしてある。29は後輪の車軸である。
【0018】図6は前記盤状ケーシング5内のモータ8
の配置状態を示す正面図であり、30はステータ、40
はマグネット、60は電機子である。
【0019】しかしながら、この盤状ケーシング5を備
える電動駆動部9はサイズ、重量共にかなりのものであ
り、自転車に用いるものとしてはその軽量、小サイズ化
が望まれていた。そして軽量、小サイズ化のために駆動
モータの小型化も一つの課題であった。
【0020】
【発明が解決しようとする課題】永久磁石を界磁とする
モータの小型化のためにはBH積の大きい磁石を用い、
磁束を大きくとることが有効である。BH積の大きい磁
石としては、近年、ネオジューム、フェライト、鉄、ボ
ロンからなるネオジ磁石や、サマリウムコバルト系磁石
などの希土類磁石が知られている。
【0021】例えば、ネオジ磁石はBH積では3メガガ
ウスあり、フェライトの磁石の約10倍であるが、価格
は単位重量当たり約30倍程度になり高価なものであ
る。それでネオジ磁石は、一般に、モータではブラシレ
スモータの回転子の界磁に使用されている。
【0022】従って、モータの小型化のためにネオジ磁
石などの希土類磁石を用いるブラシレスモータを採用す
ることが一つの選択ではあるが、その回路構成の複雑さ
と価格の面から難があった。
【0023】そこで希土類磁石をステータに用いて小型
化を図りながら、機械的なブラシを有するが、回路構成
が簡単な直流モータであるマグネットモータを採用する
方が有用である。本発明は、電動自転車等に用いるマグ
ネットモータのモータ特性を向上すると共にブラシ寿命
の延長を図るものである。
【0024】
【課題を解決するための手段】この発明のマグネットモ
ータのステータは、1極のマグネットを複数個に分割し
て構成するステータを有し、1極を構成する複数のマグ
ネットをステータの中心に対して非対象に配置したこと
を特徴とする。
【0025】このように、電機子(ロータ)60の回転
を受ける側のマグネットをエアギャプが大きくなる方向
に配置することにより、電機子反作用による磁束密度の
上昇を押さえることになり、火花の発生を押さえ、モー
タの特性およびブラシ寿命を向上させることができる。
【0026】
【発明の実施の形態】図1は本発明のマグネットモータ
のステータの構成図を示す。図1(A)は本発明のマグ
ネットモータのステータの正面図、図1(B)は通常の
マグネットモータのステータの正面図。
【0027】図において、30は鉄板(珪素鋼板)を積
層して形成したマグネットモータのステータ、50a,
50b、51a,51b、52a,52b、53a,5
3bはステータ30に形成されたマグネツト挿入孔であ
る。
【0028】40a,40b、41a,41b、42
a,42b、43a,43bは平板のマグネットであ
り、マグネットはネオジ磁石等、希土類磁石の強磁石タ
イプのものであって、2枚のマグネットで1磁極を形成
している。この例では4極のステータを構成している。
60は電機子(ロータ)である。
【0029】図1(B)に示す通常のマグネットモータ
のステータ30の1磁極を形成している2枚のマグネッ
ト組、例えば、マグネット40a,40bはステータの
中心に対して対象に配置されている。
【0030】このような形態のモータにおける、ステー
タと電機子(ロータ)間の磁束分布に注目すると、図3
に示すように、同図(A)はステータを切り開いた状態
でのステータマグネツトのみによる磁束分布でありN
極、S極ともに矩形の分布になる。同図(B)は電機子
電流のみにより発生する磁束分布である。そして、同図
(C)は両磁束を合成した合成磁束分布である。
【0031】このように、磁束の波形は正弦波に近い形
であるが、かなり波形は乱れたものとなり、マグネツト
が電機子(ロータ)を受ける側の磁束が高くなり、エネ
ルギーが有効に利用できなくて損失が増えることにな
る。
【0032】また、整流に関してもこのタイプでは、高
磁束密度下で整流しているためエネルギーが大きくな
り、このエネルギーをブラシ内で消費するためブラシ寿
命が低下していた。
【0033】これに対して、図1(A)に示す本発明の
マグネットモータのステータ30の1磁極を形成してい
る2枚のマグネット組、例えば、マグネット40a,4
0bはステータの中心に対して非対象に配置されてい
る。このような構成をとることにより、電機子(ロー
タ)60の回転を受ける側のマグネットのエアギャプを
大きくして磁気抵抗を増やしている。
【0034】このような形態のモータにおける、ステー
タと電機子(ロータ)間の磁束分布に注目すると、図2
に示すように、同図(A)はステータを切り開いた状態
でのステータマグネツトのみによる磁束分布でありN
極、S極ともに矩形の分布になる。同図(B)は電機子
電流のみにより発生する磁束分布である。そして、同図
(C)は両磁束を合成した合成磁束分布である。
【0035】このように、磁束の波形は正弦波に近い磁
束分布になる。その結果、エネルギーが有効に利用でき
てモータの特性を向上させることができる。また、整流
に関してもこのタイプでは、高磁束密度部分での整流を
防止できるため、整流電圧を小さくしてブラシ寿命を向
上させることができる。
【0036】
【発明の効果】以上のように、本発明は電機子(ロー
タ)の回転を受ける側のマグネットをエアギャプが大き
くなる方向に配置することにより、電機子反作用による
磁束密度の上昇を押さえることになり、火花の発生を押
さえ、モータの特性およびブラシ寿命を向上させること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)本発明のマグネットモータのステータの
構成図。 (B)通常のマグネットモータのステータの構成図。
【図2】本発明のマグネット配置による磁束分布図。
【図3】通常のマグネット配置による磁束分布図。
【図4】電動自転車の全体斜視図。
【図5】盤状ケーシングの構成を示す正面図および側面
図。
【図6】盤状ケーシング上でのモータの配置図。
【符号の説明】
1 電動自転車本体 2 前輪3 3 後輪 4 フレーム 5 盤状ケーシング 6 回転側ケーシング 7 固定側ケーシング 8 モータ 9 電動駆動部 10 人力駆動部 11 ペダル 12 チェーン 13 ハンドル 14,15 ブレーキレバ 16,17 ワイヤ 18,19 ブレーキ装置 20 ブレーキスイッチ 21 サドル 22 バッテリ部 23 バッテリケース 24 モータ出力軸 25 プーリ組 26 減速機構 27 伝達ベルト 28 最終段プーリ 29 後輪の車軸 30 ステータ 40〜43 マグネット 50〜53 マグネット挿入孔 60 電機子
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成8年12月26日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0020
【補正方法】変更
【補正内容】
【0020】
【発明が解決しようとする課題】永久磁石を界磁とする
モータの小型化のためにはBH積の大きい磁石を用い、
磁束を大きくとることが有効である。BH積の大きい磁
石としては、近年、ネオジウム、鉄、ボロンからなるネ
オジウム磁石やサマリウムコバルト系磁石などの、所
謂、希土類磁石が知られている。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0021
【補正方法】変更
【補正内容】
【0021】例えば、ネオジウム磁石はBH積では30
MGOeあり、フェライトの磁石の約10倍であるが、
価格は単位重量当たり約30倍程度になり高価なもので
ある。それでネオジウム磁石は、一般に、モータではブ
ラシレスモータの回転子の界磁に使用されている。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0022
【補正方法】変更
【補正内容】
【0022】従って、モータの小型化のために希土類磁
石、例えばネオジウム磁石を用いるブラシレスモータを
採用することが一つの選択ではあるが、その回路構成の
複雑さと価格の面から難があった。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0024
【補正方法】変更
【補正内容】
【0024】
【課題を解決するための手段】この発明のマグネットモ
ータのステータは、1極のマグネットを複数個に分割し
て構成するステータを有し、1極を構成する複数のマグ
ネットを磁性の中心線に対して非対称に配置したことを
特徴とする。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0025
【補正方法】変更
【補正内容】
【0025】このように、1極のマグネットの幾何学的
中心軸に対して電機子(ロータ)60の回転方向とは逆
側に位置するマグネットのエアギャップが大きくなる方
向に配置することにより、電機子反作用による磁束密度
の上昇を抑えることになり、火花の発生を抑え、モータ
の特性およびブラシ寿命を向上させることが出来る。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0028
【補正方法】変更
【補正内容】
【0028】40a,40b、41a,41b、42
a,42b、43a,43bは平板のマグネットであ
り、マグネットはネオジウム磁石等、希土類磁石の強磁
石タイプのものであって、2枚のマグネットで1磁極を
形成している。この例では4極のステータを構成してい
る。60は電機子(ロータ)である。
【手続補正8】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0029
【補正方法】変更
【補正内容】
【0029】図1(B)に示す通常のマグネットモータ
のステータ30の1磁極を形成している2枚のマグネッ
ト組、例えばマグネット40a,40bは磁極の中心線
に対して対称に配置されている。
【手続補正9】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0031
【補正方法】変更
【補正内容】
【0031】このように、磁束の波形は正弦波に近い形
であるが、かなり波形は乱れたものとなり、1極のマグ
ネットの幾何学的中性軸に対して電機子の回転方向とは
逆側に位置するマグネットの磁束が高くなり、エネルギ
ーが有効に利用できなくて損失が増えることになる。
【手続補正10】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0032
【補正方法】変更
【補正内容】
【0032】また、整流に関してもこのタイプでは、高
磁束密度下で整流しているためエネルギーが大きくな
り、この部分のコイルには高い整流電圧が生じて整流子
片に火花が発生するため、ブラシ寿命が低下する。
【手続補正11】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0033
【補正方法】変更
【補正内容】
【0033】これに対して、図1(A)に示す本発明の
マグネットモータのステータ30の1磁極を形成してい
る2枚のマグネット組、例えば、マグネット40a,4
0bは磁極の中心に対して非対称に配置されている。こ
のような構成をとることにより、1極のマグネットの幾
何学的中性軸に対して電機子の回転方向とは逆側に位置
するマグネットのエアギャップを大きくして磁気抵抗を
増やしている。
【手続補正12】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0036
【補正方法】変更
【補正内容】
【0036】
【発明の効果】以上のように、本発明は1極のマグネッ
トの幾何学的中性軸に対して電機子の回転方向とは逆側
に位置するマグネットをエアギャップが大きくなる方向
に配置することにより、電機子反作用による磁束密度の
上昇を抑えることになり、火花の発生を抑え、モータの
特性およびブラシ寿命を向上させることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 数原 寿宏 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 松本 敏宏 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1極のマグネットを複数個に分割して構
    成するステータを有するマグネットモータにおいて、1
    極を構成する複数のマグネットをステータの中心に対し
    て非対象に配置したことを特徴とするマグネツトモータ
    のステータ。
  2. 【請求項2】 1極を構成する複数のマグネットのう
    ち、電機子(ロータ)の回転を受ける側のマグネットを
    エアギャプが大きくなる方向に配置したことを特徴とす
    る請求項1記載のマグネツトモータのステータ。
JP10478496A 1996-04-03 1996-04-03 マグネットモータのステータ Pending JPH09275649A (ja)

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JP10478496A JPH09275649A (ja) 1996-04-03 1996-04-03 マグネットモータのステータ

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014150724A (ja) * 2008-10-07 2014-08-21 Mitsuba Corp 電動モータ、および減速機付モータ

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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