JPS60113642A - 永久磁石界磁型直流電動機 - Google Patents

永久磁石界磁型直流電動機

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JPS60113642A
JPS60113642A JP21711583A JP21711583A JPS60113642A JP S60113642 A JPS60113642 A JP S60113642A JP 21711583 A JP21711583 A JP 21711583A JP 21711583 A JP21711583 A JP 21711583A JP S60113642 A JPS60113642 A JP S60113642A
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Japan
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permanent magnet
motor
field
magnetic flux
auxiliary pole
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JP21711583A
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Toshimi Abukawa
俊美 虻川
Kazuo Tawara
田原 和雄
Noriyoshi Takahashi
高橋 典義
Toshio Tomite
冨手 寿男
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K23/00DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors
    • H02K23/02DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors characterised by arrangement for exciting
    • H02K23/04DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors characterised by arrangement for exciting having permanent magnet excitation

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc Machiner (AREA)

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、比較的低′厄圧大谷量の永久磁石界磁型直流
電動機に係り、特に自動車エンジン始動用のスタータモ
ータに適した補助極付永久磁石界磁方式の直流電動機に
関する。
〔発明の背景〕
永久磁石界磁型の直流電動機は、マイクロモータなどと
呼ばれる極く小出力のモータとして広くオリ用されてい
るが、近年、その高効率特性、特に低電圧での高効率脣
性が着目され、自動重工/ジンのスタータモータなど比
戟的人出力(数KW程度)のものにも用いられるように
なってきた。
ところで、このようなスター2モータに% Ic 請求
される特性の一つに拘束トルク及び極低速時でのトルク
が充分に太さいことが革げられる。
一方、永久磁石界磁型の電動機では、界磁磁束の大きさ
に限度がおり、スタータモータに必侠なトルク特性′f
f、満すのが困難である。
そこで、特公昭52−4005号公報にあるように拘束
時などにおける大きな’ia機子電子電流目してトルク
の増大をはかるため、電機子反作用が増磁作用として働
く界磁磁極の端部に、軟磁性材だけからなる補助極を設
け、これにより界磁磁束の増加が得られるようにした、
いわゆる磁路形の補助極を肩する永久磁石界磁型の電動
機が、例えば特公昭48−25721号公報などによっ
て提案されている。
第1図及び第2図は、このような磁路形の補助極を有す
る永久磁石界磁型電動機の一例を示したもので、シャフ
ト1と整流子2.電機子鉄心3゜それに巻線4からなる
電機子と、シャフト1を軸支する1対の軸受5a、5b
、同じく対tなすエンドブラケッ) 6 a、6 b、
円筒状の継鉄7.永久磁石8と補助極9からなる界磁、
ブラシ1o、ブラシホルダ11などで構成されているも
のである。
なお、この第1図の縦断面図における各部の断面位置は
第2図の横断面図における永久磁石8.補助極9.それ
にブラシ1oのそれぞれの部分に対応したものとなって
おり、同一断面位置にはなっていない。
このような補助極付永久磁石界磁汲電動機における界磁
主磁束は、永久磁石8と補助極9とによりて供給され、
それぞれによる磁束量の和として与えられる。そして、
このうち、永久磁石8による主磁束鎗は、この永久磁石
8が電機子の回転方向に沿って前方に位置するため、電
機子反作用が減磁方向に働き、このため電機子電流の増
加につれて減少してゆく。
一方、補助極9による主磁束の鼠は、この補助極9が電
機子回転方向の後方に位置するため、′電機子反作用に
よる増磁作用を受け、このため電機子電流の増加に伴な
って増加させられてゆく。
従って、この方式の電動機によれは、電機子が拘束され
ているとき及び極低速にあるときなど大きな電機子電流
が流れたときには、補助極9により大きな界磁主磁束が
与えられ、永久磁石8による主磁束の減少にもかかわら
ず必要なトルクが得られることになり、スタータモータ
などにも通用できるようになってきた。
〔発明の目的〕
しかして、スタータモータなどにおいては、當に、より
小型でかつ低消費電力のものが望まれるところであり、
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その
目的とするところは、上記した従来技術による電動機よ
りもさらに大きなトルクが得られ、電1111]俄の小
型化、効率化に役立つ補助極付永久磁石界a型置流電動
機r提供するにある。
〔発明の概要〕
この目的を達成するため、本発明は、磁路としてだけ働
く補助極を備えた水久磁石界磁良直流電動機において、
界磁の補助極上宿する側の端部合ブラシ位置から離し、
永久磁石を有する部分をブラシ位置に近ずけるように配
置したことを%徴とする。
〔発明の実施例〕
以下、本発明による永久磁石界磁型直流′1LviJJ
機について、図示の実施例を用いて説明する。
第3図は本発明の一実施例で、第2図の従来例と同じ(
横断面図で示しており、かつ第2図の従来例と同等もし
くは同一の部分には同じ付帯を付して示したものである
。なお、この実施例においても、その縦断面図は第1図
の従来例と同じである。
これら第2図と第3図全比較してみると、第3図に示し
た本発明の一実施例が第2図の従来例と異なる点は、1
対のブラシ10の中心位置を結ぶ直線c −c’に対し
て、第2図の従来例では永久磁石8の端部8aと補助極
9の端m 9 aとが等しい距離を保っているが、第3
図の本発明の実施例ではこれらの距離が異なり、直m 
c −c’上にあるそれぞれのブラシ10に対して、永
久磁石8の端’15’L18aは近すき、補助極9の端
部9aは遠ざかるように配置され、この結果、界磁の中
心位置を結ふ線b−b’が、線c −c’と直角な線a
 −a’に対して、電機子の回転方向(矢印几で表わし
である)に所定の角度θだゆ傾くように構成されている
点だけであり、その他の点では両者は同じである。
さて、このような補助極伺き永久磁石界磁型直流電動機
の界磁主磁束は、既に説明したように、起動時及び極低
速時など電機子電流が極めて太さくなっているときは、
電機子反作用により補助毬9による磁束が支配的になり
、その磁束分布は第4図に示すようになる。なお、この
第4図では界磁主磁束をΦで表わしておる。すなわち、
この第4図から明らかなように、起動時などにおける界
磁主磁束ψは、その大部分が補助極9を通る磁束となり
、永久磁石8を通る量はかなり僅かなものとなってしま
う。そして、この結果、補助極9の端部9aを通るかな
りの童の漏れ磁束のLを生じていることが判る。
そこで、起動時などt様子電流が大きいときにおける電
機子表面の周方向に沿ったイム束密度BO分布は第5図
に示すようになり、補助&9が存在する部分で磁束密度
Bが著しく大きくなっているそして、この第5図の上側
に破線と実線で分けて示しであるように、ブラシ10の
位置に対する界磁の位置が第2図の従来例と第3図に示
した本発明の一実施例とでは互に異なっているため、同
は下側に示すように、従来例と本発明の実施例とては磁
束”FfjK13の分布位置にもずれを生じ、仮線て示
す従来例で永久磁石8の端部8aとブラシ10と分が、
実線で示す本発明の実施例では無くなってほとんど正の
磁束密度分布だけとなり、この負の磁束分布が無くなっ
た分、主界磁磁束量が増加するので、次の(1)式で示
すように大きなトルクτを得ることができる。
τ=K・Φ・工a ・・・曲・・・・・(1)ここで、
K:定数 Φ:主磁束 Ia二電機子゛電流 一例を示すと、継鉄の外観が79 m m 、極数が4
M!、補助極及び永久磁石の寸法が73 X 59 m
m 、補。 助極のエンクロージャが電気角で18度、
永久磁石のエンクロージャが電気角で52度の電動機で
起動時のトルクを測定した場合には、第6図の結果が得
られ、この第6図から明らかなように1本発明の実施例
としては、第3図に示す移動角θとして電気角で2〜7
度の範囲に定めるのが好適であるが、これ以下の角度で
も充分なことはいうまでもない。
ここで再び第5図に戻ってみると、この第5図から明ら
かなように、破線で示した従来例では。
補助@9の端部9aとブラシ10との間の漏れ磁束によ
る比較的大きな磁束密度の部分がブラシ1oの位置にま
で達しており、この結果、従来例では、電機子の整流コ
イルがこのかなり大きな磁束を切ることになり、整流コ
イルに発生する短絡電流が大きくなりでブラシの火花数
が多くなっていることが判る。
しかるに、第5図に実線で示しである本発明の実施例に
よれば、補助極9の端部9aとブラシ1゜との間が離れ
ているため、整流コイルが切る磁束の数は充分に小さく
なり、短絡電流は小さく抑えられ、ブラシの火花数を著
しく減小させることができるととが判る。
従って、本発明によれば、ブラシや整流子の損傷発生が
少なく、寿命の永い電動機を得ることができるという効
果がある。
ところで、以上の説明では省略したが、このような電動
機では、一方のブラケッ)6aと他方のる。なお、通し
ボルト13として非磁性材からなるものを使用すればよ
いが、強度やコストの面では例について以下に説明する
以下に説明する実施例は、い1オ1も補助極全貫通して
通しボルトを設けるようにし5、これにより第7図及び
第8図の従来例における欠点を防くようにしたもので、
ます、第9図の実施例は、補助極9に、それが継鉄7に
接する方向に開放した四部14を設け、この中を貫通し
て通しボルト13が設けられるようにしたものである。
この第9図の実施例に示した横這の補助極付永久磁石界
磁q%動機において、組立時などt様子電流かfAt、
れてぃないときの界綜碌未の分イ5をボ丁と第10図の
ようになり、界磁による主磁束は全て永久磁石8によっ
て発生され、このため、補助極9を通る磁束は極(僅か
であり、凹も’1114内に漏洩する磁束もほとんど発
生しない。一方、永久磁石8の補助極9に接する端部に
は磁束Φ′が発生するが、これも補助極9の端部9bで
短節され−C四都14内には入り込まない。
従って、この実施例によれは、鋼製などの磁性材からな
る通しポルh13に用いても、このボルト13が永久磁
石8に吸引されたり、まして吸着されたりする虞れは全
くなく、一方のブラケットの孔から他方のブラケットの
孔にまで何らの困難もなく通すことができ、電動機の組
立作業を容易に、しかも短時間で行なうことができる。
一方、この実施例によっても、補助極9の凹部14の大
きさを適当に選ぶことにより、電機子反作用による埒磁
方向の磁束に対する充分な磁路を与えることができ、従
って、第3図の実施例と同様に大きなトルり’tc ?
Rることかできる。
次に、第11図ないし鍬]3図は、第9図に示した実施
例の変形側音それぞれ他の実施例として示したもので、
第】1図の実施例はイIロ助極9に空洞部15を設け、
この中を通しボルト13が貫通ずるようにしたものであ
り%8+!12図の実施例はさらに全旧都15の継鉄7
に接する部分に切欠部16に設けたものである。そして
、第13図の実施例は、補助極9に孔17?設げ、この
中に通しポル) 13が挿通されるようにしたものであ
る。
従って、これら第111Qないし第13図の実ん例によ
っても第9図の実施例とほぼ同様な作用効果を得ること
ができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、永久磁石界磁?
用いた直流電動機においても、その起動時などに充分な
トルク七発生させることができ、その上、ブラシや整流
子の寿命が永く、製造組立が容易でローコスト化が可能
になり、しかも軽社化が可能でスタータモータなどに好
適な水久磁石界磁屋直流電動機?容易に提供することが
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は補助極付水久磁石界磁型直流奄動機の一°例に
示す縦断面図、第2図は同じくその従来例を示す横断面
図、第3図は本発明例よる永久磁石界磁型直流[動機の
一実施例金示す横りシ[面図、第4図は磁束の流れを示
す説明図、第5図は蝉束密度分布の説明図、第6図は界
磁移動角に対するトルクの俊化を示す特性図、第7図及
び第8図は通しボルトによる組立状態を示す縦断面図と
横断面図、第9図は本発明の他の一実施例を示す横断面
図、第10図はその磁束の流れ?示す説明図、第11図
、第12図、第13図はそれぞれ本発明の一実施例を示
す横断面図である。 7・・・・・・継鉄、8・・・・・・永久磁石、9・・
・・・・補助極、1.0・・・・・・ブラシ、13・・
曲通しボルト、14・・・・・・凹部、15・・・・・
・空洞部、17・・・・・・孔。 1iIl 図 第2図 第3図 1114図 φ a 第7I!1 餠8園 第9図 8 第10図 鯵11m! 禦12図 @13W

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、永久磁石の界磁極と、この界磁極の、電機子回転方
    向に対して手前側の端部に密着して設けられている軟磁
    性体の磁路とからなる界磁を備えた石 水久磁界磁型電動機において、上記界磁の中心位置に&
    [子の回転方向に向うずらし角を与えるように構成した
    ことを特徴とする永久磁石界磁型直流電動機。 2、特許請求の範囲第1項において、上記ずらし角が電
    気角で2度ないし7度となるように構成したことt特徴
    とする永久磁石界磁型直流電動機。 36 特許請求の範囲嬉1項又は第2項において、電動
    機組立用の通しボルトが、上記磁路を貝剋して設けられ
    るように栴成しtこことに%徴とする永久磁石界磁型直
    流電動機。
JP21711583A 1983-11-19 1983-11-19 永久磁石界磁型直流電動機 Granted JPS60113642A (ja)

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JP21711583A JPS60113642A (ja) 1983-11-19 1983-11-19 永久磁石界磁型直流電動機

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JP21711583A JPS60113642A (ja) 1983-11-19 1983-11-19 永久磁石界磁型直流電動機

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JPS60113642A true JPS60113642A (ja) 1985-06-20
JPH057942B2 JPH057942B2 (ja) 1993-01-29

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JP21711583A Granted JPS60113642A (ja) 1983-11-19 1983-11-19 永久磁石界磁型直流電動機

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Cited By (1)

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JPH057942B2 (ja) 1993-01-29

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