JPS5893460A - 直流電気機械 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ブラシを具備せず、永久磁石型回転子を具備
した直流電気機械に関するものである。

更に詳細には、本発明は巻線の無い永久磁石により構成
せる要素単独で回転子を具体化せる直流電気機械に関す
るものである。その上、本様式にて構成せる回転子は通
常の場合回転子を構成する電機子に接続される整流子と
か、慣用的な整流子で支承せる所謂ブラシはいずれも有
していない。

概略的に見れば、慣用的な直流電気機械は両方共鉄で作
成された固定子と回転子で゛構成されている、一般に、
固定子は界磁巻線を支承し゛、回転子は電機子巻線を支
承している。

固定子は殆んど常時、当該直流電気機械の外側部分を構
成し、一般にリング状に形成され、当該リングの内側に
向かって電極が突出し、各電極には銅製励磁巻線が備え
である。

直流励磁作用が原因で通常は大型の固定子は支持体上に
載位する軸にキー止めされた圧延加工済み鉄製シリンダ
ーである。整流子巻線を収容する１ま ため鉄製シリンダーの間隔に近接した回転子の周方向領
域には空洞が備えである。これは相互に絶縁された上、
軸上にも設置しであるセグメントを含む円筒状整流子に
導電体によシ接続されている。

当該円筒状体の外面にブラシが載置し、当該ブラシは本
機械の端子に到る導電体に一接続しである。

この慣用的な機械の作動については描技術の専門家全員
に周知の内容であるところから説明は控える。

理解されるように、本機械では各種の構成要素が必要で
あシ、その中でも構造の面から最も微妙なものは巻線を
備えた回転子、相互に絶縁せる銅製セグーメントを含む
整流子、導電性材料のブロックで構成されたブラシであ
る。

こうした事項は全て機械効率を下げな、いよう各構成要
素を常時完全に有効な状態に保持することを確実にする
目的から各種構成要素の機械加工を慎重に実施すること
、そのコストが相当高いこと、機械自体の保守整備を定
常的に実施することを意味している。

一本発明では、第一に整流子とそのブラシを不用にし、
第二に回転子上の全ゆる種類の巻線を不用にして結果的
に材料上、構成要素の組立て上、高信頼性に関する機械
の単純に体系化されたチェックを齋す保守整備上の省力
化、節約化を確約する設計上訴しい直流電気機械が提案
される。

理解されるように、本願にて提示せる機械のその他の著
しい利点は、慣用的な電動様では起こることがなく回転
子の高い回転速度即ち高いｒ、ｐ、ｍ値が電動機の過熱
又は焼き付きといった危険性を何ら伴なわずに達成可能
な本機械の構成要素たる回転子の約２５０°に及ぶ有効
回転を発生させることにある。この利点は本明細書で以
後説明する回転子及びその関係ある電磁界の特別の幾何
学的構成を利用することによシ得られる。

これらの目的は、本発明によれば、一端部から他端部へ
勾配を有する開放環状構成の永久磁石型回転子をキー止
めする軸が内部で回転自在に設置されているケーシング
を含み、回転子を鉄芯付きの少なくとも２個のコイル間
に収容し、各コイルにノ母ルスを分配する部材からの命
令を受取る電子的装置によって給電を行ない、前記電子
的装置と前記分配部材に直流を供給する目的で電源を設
けて成ることを特徴とする直流電気機械によシ達成され
る。′ 本機械について以後添附図面を参照し乍ら非限定的な例
を通じて説明する。

本機械は図面では概略的に図解してあシ、即ち枠体、支
持体又はハウジングの無い本機械必須の部材が示しであ
るが、これは作成すべきモーターに応じて全体の寸法に
変化が見られるためである。

軸１２はケーシング１０内の軸受１１上に設置してあシ
、その一端部１３はユーザ一部材に接続され、他端部１
４には励起円板１５が支承しであるが、その目的につい
ては本明細書で以後説明する。

直流電源１６から電流は各々導電体１７．１８を通って
本機械の上流側にある２個の電子的装置１９．２０へ流
れる。各電子的装置には各々第１図に概略的に図解せる
個々の導電体を介して接続された加速コイルとして公知
の２個のコイル２２及び牽引コイルとして公知の２個の
コイル２３が機能素子として設けである。各コイルは鉄
芯２４上の両＠に公知の様式にて捲回され、図示せざる
様式にて本機械のケーシング上に設置しである。

２個の電子的回路たる電子的装置１９．２０は本機械の
ケーシングの周縁上に直径方向的に対向した位置で設置
せる２個の分配カードたる分配部材２１によフ励起され
る。

磁界の強さが回転子に一致している固定子要素２５がケ
ーシング内に設置しである。

第１図は、２個のモーター・ブロックで構成せる機械を
示すが、これは各回路が一２個の個々のコイルを制御す
るためである。然し乍らブロックの個数は全体的に必要
とする性能及び動力に応じて１個からそれ以上の個数ま
で変え得ることから本願での説明は説明簡略化の目的上
、純粋に一例として挙げたものであることを強調しなけ
ればならない。

永久磁石型回転子２６は第１図に示した様式で１個以上
の固定子要素２５．加速コイル２２．牽引コイル２３の
間の軸１２上にキー止めしである。

各永久磁石型回転子２６の形状については第４図。

第５図、第６図に明瞭に示しである。第４図及び第５図
において、これらの永久磁石型回転子は、一端部２７が
最大断面になシ、一方、他端部２８が最小断面になる角
度的に勾配を有する曲線の開放環状型永久磁石である。

第４図及び第５図から理解出来るように、永久磁石型回
転子２６は磁石材料をその外側面２９（第４図）から除
去す−るか又はその内側面３０（第５図）から除去する
ことによって勾配を付けることが出来゛る。

然し乍ら、第６図においては、厚み部たる外側面２９に
勾配があシ、当該外側面は磁石材料を表面３１から除去
するか又ｉ両側の表面３１から除去することにより得ら
れ、又、厚み部たる外側面２９と内側面３０の両方若し
くは一方のみから磁石材料を除去することによシ得られ
Ｖ。第６図の解決方法の場合、加速ジイル２２と牽引コ
イル２３の磁場の磁束が軸方向磁束ではなく半径方向磁
束になるよう当該コイルを設置する必要がある。

第４図、第５図、第６図のいずれの解決方法を採用する
にしろ、組立て上の理由から、対応する均合い重錘を磁
石材料の除去される表面に取付けることも注目すべきで
あるが、これは永久磁石型回転子を動的に均合わせなけ
ればならないこと、即ち、永久磁石型回転子の重心が軸
１２の長さ方向対称軸線上になければならないこと、若
し当該軸線上にない場合は回転中に相当の不均衡状態が
生じ、これが許容されないことがあるためである。

勾配の程度を両表面で等しく出来ることは明白であシ、
この場合は内側と外側の両方で二・重均合いが必要とか
ろう。

均合い重錘のブロックについては簡略化の目的上第２図
、第３図又は第４図、第５図、第６図のいずれにも示さ
れていないこと、又、簡略化の目的上第１図は軸の両側
に半径方向に等しい延在部を備えた各回転子を示し、即
ち磁石ブロックに対してすでに均衡状態が与えられて単
一ブロックの如き状態を呈していることが注目されよう
。

本明細書で奇声説明して来た機械の作動は以下の通りで
ある。

電流は電源１６から２個の電子回路たる電子的装置１９
．２０へ流れる。当該電子的装置は本機械の構造上の諸
要件に応じて各種の様式にて作成可能であるところから
詳細には説明しない。当該電子的装置はダイオードやト
ランジスターを含むが、その目的は各々牽引コイル２３
と加速コイル２２に給電することにある。電子回路たる
電子的装置１９．２０は励起体たる電源１６により作動
される分配部材２１によって発生される／ぐルス信号で
制御される。当該分配部材は軸１２の他端部１４にキー
止めされた励起円板即ち膜体１５を通じて永久磁石型回
転子２６の角度位置を調べる。

永久磁石型回転子２６の回転について第２図及び第３図
に示すが、第２図は最小表面を有する他端部２８が固定
子要素２５に対向する均衡位置を示している。

ここで／４ルスが牽引コイル２３に達すると、永久磁石
型回転子２６は発生する反動効果によって矢印の方向に
回転し、最終的には第３図の位置に達する。この位置で
電子回路たる電子的装置１９が加速コイル２２に給電し
、これにより永久磁石型回転子はそれが前の位置へ戻る
迄回転を続行させる。

この電磁場の特別の構成によれば、磁化された２個の部
材は成る程度の引付は力によりその吸引方向と対向する
方向にではなくて、小さい引付は力によりその直線状接
線方向に沿って相互に引付けられる。

従って永久磁石型回転子２６を回転させるのに要する力
が不さくて済む有効な角度がある。

図示の例の場合、各回転子には回転子の周りで直径方向
に相互に対向して配設する加速コイル２２゜牽引コイル
２３が設けであるが、回転子の回転中にノやルスを高い
周波数で当該回転子に与え、かくして当該回転子の速度
と力を高める目的から加速コイル２２を２個以上、例え
ば（個数が２個の場合は）相互に９０°に、又は（個数
が３個の場合は）相璽６θ°に設置するのが有利であろ
う。加速コイＪ？２２に対し正確な作動を得るのに必要
なことは電子的装置１９を改変することのみである。

符号の異なる極性を鉄芯２４と永久磁石型回転子２６の
間に発生させるため固定子要素２５を除去し、加速コイ
ル２２と牽引コイル２３で作成される磁場を逆にして本
機械を構成することも代替的に可能である。

実験室での試験の結果、このモーターは過熱とかその構
成要素の焼き付きといった危険性を何ら伴なわないこと
が判明した。更に、多回転子型モーターの１個以上の構
成要素に損傷が見られた場合、当該モーターは回転速度
社落ちても依然作動し続ける。本機械の形態及び構造が
如何なるものであれ、固定子が存在している場合には、
尚該固定子は回転子の最高に磁化された部分に対応する
位置に正確に配設しなければならない。

本機械が構造上単純化されているため信頼性が極めて高
く、そＯ構成部材の破壊又は欠陥発生の危険性が無くな
ると共に、最も広範囲に及ぶ応用面に対して本機械を任
意の寸法に作成出来ることを最後に付記する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による機械の軸方向正面断面図。 第２図及び第３図は、異なる２種類の作動位置にある、
第１図の■−■線における断面図。 第４図、第５図及び第６図は、本機械の要素の考えられ
る３種類の構成例を示す図。 ｌＯ・・・ケーシング　　１２−・・軸１６・・・電　
源　　　　１９・・・電子的装置２０・・・電子的装置
　　２１・・・分配部材２２・・・コイル　　　　　２
３・・・コイル２６・・・永久磁石型回転子　　２７・
・・一端２部２８・・・他端部 特許出願人　　ダアスタデイニ　ファウスト手続補正書 昭和５７年１２月２７８ ２、発明の名称　　直流電気機械 ３、補正をする者　特許出願人 事件との関俯 住　所　イタリー国　ア文ティ　ココナツト　１４０２
３フラツツ、トウフオ　セントウ口　６ 氏　名　グアスタデイニ゛　ファウスト国　籍　イタリ
ー国

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ブラシを具備せず、永久磁石型回転子を具備せる直
   流電気機械であって、一端部２７から他端部２８へ勾配
   を有する開放環状構成の永久磁石型回転子２６のキー止
   め軸１２を回転自在に設置したケーシング１０を含み、
   回転子２６を鉄芯付きの少なくとも２個のコイル２２．
   ２３間に収容し、各コイルにコイル２２．２３にノクル
   スヲ分配する部材２１からの命令を受取る電子的装置１
   ９゜２０によって給電を行ない、前記電子的装置１９゜
   ２０と前記分配部材２１に直流を供給する目的で電源１
   ６を設けて成ることを特徴とする直流電気機械。 ２）回転子２６が固定子要素２５の間にも収容されてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲１）項に記載の直流
   電気機械。 ３）回転子が固定子２５に対して相対的にその均衡点に
   ある時各回転子の回転を続行せしめる少なくとも１個の
   牽引コイル２３及び前記′初期回転に引続いて牽引コイ
   ル２３による影響を回転子が受けない場合回転子の回転
   を更に続行せしめる少なくとも１個の加速コイル２２が
   各回転子２６に連結して成ることを特徴とする特許請求
   の範囲１）項及び同２）項記載の直流電気機械。 ４）電子装置１９．２０を各々加速コイル２２と牽引コ
   イル２３に接続され、電源１６Ｖｃよる給電を受け、分
   配部材２１によシ制御される２個の回路で構成せしめた
   ことを特徴とする特許請求の範囲１）項に記載の直流電
   気機械。 ５）分配部材２１を軸１２の角度位置に比例した電気信
   号を発生する軸１２の一端部上にキー止めした励起円板
   即ち膜体１５に対応する位置に配設せる電子カードとし
   たことを特徴とする特許請求の範囲１）項及び同４）項
   記載の直流電気機械。