JPS6016187B2 - high flux electric motor - Google Patents

high flux electric motor

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JPS6016187B2
JPS6016187B2 JP50141796A JP14179675A JPS6016187B2 JP S6016187 B2 JPS6016187 B2 JP S6016187B2 JP 50141796 A JP50141796 A JP 50141796A JP 14179675 A JP14179675 A JP 14179675A JP S6016187 B2 JPS6016187 B2 JP S6016187B2
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magnetic flux
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00Magnets
    • H01F7/02Permanent magnets [PM]
    • H01F7/0273Magnetic circuits with PM for magnetic field generation
    • H01F7/0278Magnetic circuits with PM for magnetic field generation for generating uniform fields, focusing, deflecting electrically charged particles
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • 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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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は能率の高い磁気装置および磁気回路に関するも
のである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to highly efficient magnetic devices and circuits.

特に、本発明は透磁性材料を通る磁束の漏洩を低減させ
るための磁気回路を備えた高磁束電動機に関するもので
ある。電磁石や永久磁石等の起磁力源を有する磁気回路
においては、何ほどかの漏洩磁束が生じることが認めら
れる、漏洩磁束はいるいるな形で現われ、その形態は磁
性部材(たとえば固定子の一部)の形状、当該磁界以外
の磁界の影響、磁界の強度、磁性部材と磁界との接近程
度といった様々の要因によって左右される。
In particular, the present invention relates to high flux electric motors with magnetic circuits for reducing leakage of magnetic flux through magnetically permeable materials. In a magnetic circuit that has a magnetomotive force source such as an electromagnet or a permanent magnet, it is recognized that some amount of leakage magnetic flux occurs.Leakage magnetic flux appears in various forms, and its form is caused by magnetic members (for example, one part of the stator). It depends on various factors, such as the shape of the magnetic field, the influence of magnetic fields other than the magnetic field, the strength of the magnetic field, and the degree of proximity between the magnetic member and the magnetic field.

モータを例にとると、磁束の漏洩は磁極の側面および固
定巻線の近辺において一般的に発生する。しかし、モー
外こおいては磁力源の発する磁束をできる限り全て磁極
面、空隙、回転子を経て反対磁極または磁束戻り路に送
るのが望ましいことは当然である。今述べた経路をたど
らない磁束すなわち漏洩磁束は、電機子内の電流と相互
に作用し合うことがないので、モータのトルクの発生に
寄与することもない。従って、この点からすれば、モー
タの発するトルクは磁力源と空隙のあいだの磁気伝達の
程度如何に直接係わり合ってくる。同じことはモータ以
外の電磁機器、たとえば可動鞍極子形リレー、トランス
ジユーサにもあてはまる。モータその他の電磁機器にお
ける磁気回路の磁束密度を高めるために、従来からいろ
いろな工夫が試みられている。
Taking motors as an example, magnetic flux leakage typically occurs on the sides of the magnetic poles and near the fixed windings. However, in a magnetic field outside the magnetic field, it is natural that it is desirable to send as much of the magnetic flux generated by the magnetic source as possible to the opposite magnetic pole or magnetic flux return path via the magnetic pole face, air gap, and rotor. Magnetic flux that does not follow the path just described, that is, leakage flux, does not interact with the current in the armature and therefore does not contribute to the generation of torque in the motor. Therefore, from this point of view, the torque generated by the motor is directly related to the degree of magnetic transmission between the magnetic force source and the air gap. The same applies to electromagnetic equipment other than motors, such as moving saddle pole relays and transducers. Various attempts have been made to increase the magnetic flux density of magnetic circuits in motors and other electromagnetic devices.

たとえば、多数の磁極を有するモータの磁極ないいま磁
極片は一般に径方向内側に向って先細形に作ってあるが
、このため磁極片の回転子に近接する面(磁極面と呼ば
れる)の面積が同じ磁極片の径方向外側の面よりも小さ
くなり、磁極片における磁束密度が回転子に近い部分ほ
ど相対的に高くなる。一般的には、磁極片からの磁束の
漏洩を補償するために磁界の強度を強くするか、または
磁極片そのものをこれに近在する透磁性材料から磁気的
に遮断することが行われている。磁気遮断には透磁率の
低い瓢材が配置されるのであるが、場所をとるのみなら
ず「いわば消極的な方法であって、それ自体磁束密度を
高めるために寄与するものではない。
For example, the magnetic poles or pole pieces of a motor with multiple magnetic poles are generally tapered radially inward, so that the area of the surface of the pole piece near the rotor (called the pole face) is reduced. It is smaller than the radially outer surface of the same pole piece, and the magnetic flux density in the pole piece becomes relatively higher in the portion closer to the rotor. Typically, the magnetic field strength is increased to compensate for magnetic flux leakage from the pole piece, or the pole piece itself is magnetically isolated from nearby magnetically permeable materials. . Gourd material with low magnetic permeability is placed to block the magnetic field, but it not only takes up space, but is also a passive method, and does not itself contribute to increasing magnetic flux density.

これ以外の従来の方法も、単に磁極片の形状を変えて漏
洩磁束発生の原因となる磁界の集中を防ぐのみである。
従来のある種の二極電動機用固定子では、磁極片の固定
子の外周に近い部分に鈍角をもって相対する一対の平坦
面に強力な永久磁石を取付けることが行われている。
Other conventional methods simply change the shape of the magnetic pole piece to prevent concentration of the magnetic field, which causes leakage magnetic flux.
In some conventional stators for two-pole electric motors, strong permanent magnets are attached to a pair of flat surfaces of the magnetic pole pieces near the outer periphery of the stator and facing each other at an obtuse angle.

しかし、これは径方向に薄い磁極片の広い磁極面により
多くの磁力線を確保することがねらいである。付加され
た磁石の磁極軸はモー夕の回転軸と交叉しており、この
点で当該磁石とモータとの関係は全く従来通りのもので
ある。すなわち、このタイプのモータにおいて従来から
みられるように、個別に設けてある磁力源(たとえば界
磁コイル)の磁極軸は、モータの回転軸を通る半径線上
にほぼ一致するようにしてある。また、上に述べた二極
電動機用固定子では、一つの独立した起磁力源(磁石)
が一個の磁極片を共有している点で構造上の特異性がみ
られる。そして、このために磁力線が磁極片の中間軸に
沿って再整合される傾向があるが、磁極片の側面のうち
で何ら遮蔽されていない部分から多量の磁束が漏洩する
のを避けることができない。さらに、磁極片の両側面の
うちで永久磁石でおおわれている部分のあいだの角度が
かなり大きいために、表面城の先細まりの程度が極めて
小さく、従って磁極面において磁束密度を増大強化させ
ることも困難である。このように上述の構造を有する従
来のモータでは起磁力源から回転子への磁束の伝達状況
が改善されるが、依然としてかなりの漏洩磁束が発生す
る。
However, the purpose of this is to ensure as many lines of magnetic force as possible on the wide magnetic pole surface of the radially thin magnetic pole piece. The magnetic pole axis of the added magnet intersects the rotation axis of the motor, and in this respect the relationship between the magnet and the motor is completely conventional. That is, as conventionally seen in this type of motor, the magnetic pole axes of the individually provided magnetic sources (for example, field coils) are arranged to approximately coincide with a radial line passing through the rotational axis of the motor. In addition, in the above-mentioned two-pole motor stator, one independent magnetomotive force source (magnet)
They are structurally unique in that they share one magnetic pole piece. This tends to realign the magnetic field lines along the mid-axis of the pole piece, but does not prevent large amounts of flux from escaping from any unshielded sides of the pole piece. . Furthermore, because the angle between the sides of the pole piece covered with permanent magnets is quite large, the degree of tapering of the surface castle is extremely small, and therefore the magnetic flux density can be increased and strengthened at the pole face. Have difficulty. Although the conventional motor having the above-described structure improves the transmission of magnetic flux from the magnetomotive force source to the rotor, a considerable amount of leakage magnetic flux still occurs.

このため磁極面と回転子のあいだの有効空隙における磁
束密度の増大は極めて限定されたものになり、また構造
上からみれば起磁力源としての磁石を取付けるのにかな
り広い面積を必要とするのが欠点である。モータ全体の
大きさからして磁石敬付面を確保できない場合もある。
固定子磁気回路における磁気通過ないいま磁気伝達能率
が一応満足できるレベルに達している従来のモータその
他の磁気関連機器にあっても、磁気素子から漏洩する磁
束がかなりの程度に達するために、実現可能な絶対磁気
強度に限界がある。
For this reason, the increase in magnetic flux density in the effective air gap between the magnetic pole face and the rotor is extremely limited, and from a structural standpoint, a fairly large area is required to mount the magnet as a source of magnetomotive force. is a drawback. In some cases, it may not be possible to secure a magnet mounting surface due to the overall size of the motor.
Even in conventional motors and other magnetic equipment, where the magnetic transmission efficiency in the stator magnetic circuit has reached a somewhat satisfactory level, the magnetic flux leaking from the magnetic elements reaches a considerable level. There is a limit to the absolute magnetic strength possible.

本発明によれば磁束損失が者るしく軽減されるために、
後に詳しく説明するように必要な磁界の強度を通常の単
一超磁力源の磁束密度を越える値にまで高めることがで
き、特に2万ガウス以上の磁束密度を実現することがで
きる。また、本発明は安価な磁気関連機器の磁気的動作
能率を費用をかけずに簡単に高めることができる。すな
わち、本発明によれば、小形で安価な超磁力源を用いて
、磁気関連機器、特に電動機の固定子における磁束密度
を飛躍的に高めることが可能である。磁気回路の設計と
いう観点からは、本発明の電動機の固定子磁気回路では
磁性部品からの磁束の漏洩に起因する磁束損失はゼロと
仮定することが可能である。
According to the present invention, since magnetic flux loss is significantly reduced,
As will be explained in detail later, the strength of the required magnetic field can be increased to a value exceeding the magnetic flux density of a normal single supermagnetic force source, and in particular, a magnetic flux density of 20,000 Gauss or more can be achieved. Furthermore, the present invention can easily increase the magnetic operation efficiency of inexpensive magnetic-related equipment without incurring any expense. That is, according to the present invention, it is possible to dramatically increase the magnetic flux density in magnetic equipment, particularly in the stator of an electric motor, using a small and inexpensive supermagnetic force source. From the viewpoint of magnetic circuit design, it is possible to assume that the magnetic flux loss due to leakage of magnetic flux from magnetic components is zero in the stator magnetic circuit of the motor of the present invention.

従って、設計に際しても磁束損失の要因を算入ないしは
考慮する必要はないと言える。本発明に成る高磁束電動
機は、具体的には、回転子の周囲に配置された透磁性材
料でなる少なくとも一対の多角形状の磁極片と、各磁極
片側面をおおう起磁力源と、各起磁力源に接していて、
少なくとも一対の磁極片および回転子を介して各起磁力
源を通る磁気回路を成立させる強磁性体ハウジングとを
備えている。
Therefore, it can be said that there is no need to include or consider the factor of magnetic flux loss when designing. Specifically, the high magnetic flux electric motor according to the present invention includes at least a pair of polygonal magnetic pole pieces made of a magnetically permeable material disposed around a rotor, a magnetomotive force source that covers the side surface of each magnetic pole piece, and a magnetomotive force source that covers a side surface of each magnetic pole piece. in contact with a magnetic source,
It includes a ferromagnetic housing that establishes a magnetic circuit passing through each magnetomotive force source via at least one pair of magnetic pole pieces and a rotor.

各磁極片は、少なくとも4つの磁極片側面と、回転子と
の間に有効空隙をもって対面する磁極面とを有し、磁極
片側面の磁極面に対する面積比率が1.5以上、好まし
くは2.0もしくはそれ以上になっている。磁極片側面
のうちの少なくとも2つは実質上磁極面の反対側に位置
し、磁極面をはさむ他の2つの磁極片側面は磁極面を横
切る磁束を集中させるべく磁極面に向けて先細まりに傾
斜していて、少なくとも4つの側面のうち少なくとも2
つがその相互のなす角が鈍角となるように形成されてい
る。一方、起磁力源は、相異なる方向にのびる複数の磁
極軸を有する一つないいま複数の同一の磁極片の各側面
をおおう起磁力源は互いに同じ極性に付勢し、その蓬磁
力源によっておおわれている磁極片側面にほぼ直角な平
均磁極軸を有し、各磁極片の各側面をおおう起磁力源の
平均磁極軸が各磁極片の内部において互いに交差し、回
転子に対して互いに対向し合う各磁極片の磁極面に互い
に反対の極性が付与されるようになっている。ここで、
「超磁力源によりおおわれている部分」というのは、磁
束を透磁性部材の内部に押し入れるための起磁力源が設
置してある部分を意味する。一つの起磁力源は独立した
別個または無数の磁気セグメントで横成され、これらの
磁気セグメントは透磁性部材の表面にほぼ直角で、その
内部の一箇所または数箇所において交叉する平均磁極軸
を有している。
Each magnetic pole piece has at least four magnetic pole piece sides and a magnetic pole face facing the rotor with an effective air gap, and the area ratio of the magnetic pole piece side surfaces to the magnetic pole face is 1.5 or more, preferably 2. It is 0 or more. At least two of the pole piece sides are located substantially opposite the pole face, and the other two pole piece sides sandwiching the pole face are tapered toward the pole face to concentrate magnetic flux across the pole face. Sloped, with at least 2 of the 4 sides
are formed so that the angles they form with each other are obtuse angles. On the other hand, a magnetomotive force source is a magnetomotive force source that covers each side of one or more identical magnetic pole pieces having a plurality of magnetic pole axes extending in different directions. The average magnetic pole axes of the magnetomotive force sources covering each side of each magnetic pole piece intersect with each other inside each magnetic pole piece, and are opposed to each other with respect to the rotor. The magnetic pole faces of each matching pole piece are given opposite polarities. here,
The term "portion covered by a supermagnetic force source" means a portion where a magnetomotive force source for forcing magnetic flux into the inside of the magnetically permeable member is installed. A magnetomotive force source is composed of independent, distinct or numerous magnetic segments, which have average magnetic pole axes that are approximately perpendicular to the surface of the magnetically permeable member and intersect at one or several locations within it. are doing.

このため、物理的には単一の起磁力源であっても複数の
方向にのびる磁束を有する複合磁界とみることができ、
当該磁束の磁極軸は合成磁界に対して直角な成分を有す
る少なくとも一つの磁界を成立させる。本発明をさらに
一般化して記述すると、独立の磁気セグメントの磁界が
相互に作用し合って透磁性部材の有効空隙における合成
磁界の磁気ベクトルが所定の方向に向くようにコントロ
ールするとともに、個々の磁気セグメントは磁束を透磁
性部材の有効空隙に面する部分のみから発射させ得るよ
うに配置される。
Therefore, physically, even a single source of magnetomotive force can be viewed as a composite magnetic field with magnetic flux extending in multiple directions.
The magnetic pole axis of the magnetic flux establishes at least one magnetic field having a component perpendicular to the composite magnetic field. To further generalize the present invention, the magnetic fields of independent magnetic segments interact with each other to control the magnetic vector of the composite magnetic field in the effective gap of the magnetically permeable member to be oriented in a predetermined direction, and The segments are arranged so that the magnetic flux can be directed only from the portion of the magnetically permeable member facing the effective air gap.

そして、合成磁界ないいま総磁界の影響を受けて、正味
の磁束勾配ベクトルは当該磁気回路における磁束通過軸
とされている所定の軸に平行にのびるようになる。偏向
(漏洩)磁気ベクトルは個々の起磁力源から出る相反す
る磁気ベクトル成分によりほぼ完全に中性化される。い
ずれの場合でも、磁気回路における磁束通過能率を高め
、回路全体の磁気効率を向上させるためには、起磁力源
の磁気抵抗を負荷すなわち磁路の磁気抵抗にマッチ(整
合)させるのが望ましい。
Under the influence of the composite magnetic field or the total magnetic field, the net magnetic flux gradient vector extends parallel to a predetermined axis that is the magnetic flux passing axis in the magnetic circuit. The deflection (leakage) magnetic vector is almost completely neutralized by the opposing magnetic vector components emanating from the individual magnetomotive force sources. In any case, in order to increase the magnetic flux passing efficiency in the magnetic circuit and improve the magnetic efficiency of the entire circuit, it is desirable to match the magnetic resistance of the magnetomotive force source to the magnetic resistance of the load, that is, the magnetic path.

本発明の固定子磁気回路では、多数の起磁力源をその発
する磁束によって磁気回路における磁束漏洩を防止する
ことができるように配置するのであるが、その際各起磁
力源の磁気抵抗は当該起磁力源によって励磁される負荷
の磁気抵抗に等しくなるように選択される。本発明の高
磁束電動機では、相互に角度的に関連せしめられた傾斜
側面を有する磁極片が固定子磁気回路の透磁性部材とし
て作用する。
In the stator magnetic circuit of the present invention, a large number of magnetomotive force sources are arranged so that the magnetic flux they emit can prevent magnetic flux leakage in the magnetic circuit, and in this case, the magnetic resistance of each magnetomotive force source is It is chosen to be equal to the reluctance of the load excited by the magnetic source. In the high-flux motor of the present invention, pole pieces with angularly related inclined sides serve as magnetically permeable members of the stator magnetic circuit.

そして、磁極片の少なくとも二つの側面の一部をたとえ
ば、永久磁石板等の起磁力源でおおし、、この起磁力源
によって磁極片と回転子との間の有効空隙を横切る磁束
に対して直角の成分を有する磁気ベクトルを形成する。
起磁力源によっておおわれる磁極片部分の面積は、有効
空隙の表面積の少なくとも1.劫音以上である。また、
本発明では単一もしくは複数の起磁力源を用いて相互に
交叉する少なくとも三つの発展方向の異なる磁界を形成
させるようにしてもよい。
Parts of at least two sides of the pole piece are covered with a magnetomotive force source, such as a permanent magnet plate, and the magnetic flux crossing the effective air gap between the pole piece and the rotor is caused by this magnetomotive force source. Forms a magnetic vector with orthogonal components.
The area of the pole piece portion covered by the magnetomotive force source is at least 1.5 mm larger than the surface area of the effective air gap. It is more than a sound. Also,
In the present invention, a single magnetomotive force source or a plurality of magnetomotive force sources may be used to form magnetic fields having at least three different directions of development that intersect with each other.

この形態が本発明の磁気回路の構成として一般的であり
、磁極片の有効空隙部分を除く全表面が起磁力源により
おおわれるようになる。以下、添付の図面を参照して、
本発明の若干の実施例について詳しく説明する。
This form is a common configuration of the magnetic circuit of the present invention, and the entire surface of the magnetic pole piece except for the effective air gap portion is covered by the magnetomotive force source. Referring to the attached drawings below,
Some embodiments of the invention will now be described in detail.

まず第1図には回転子と固定子のあいだの空隙に極めて
密度の高い磁束を通過させるための本発明になる磁気固
定子回路を組み込んだモータが図示してある。この磁気
固定子回路を採用したモータは後に詳しく説明するよう
に、所与の電気子電流の下で予想外に大きなトルクを発
生することができるようになる。以下においては、直流
モータを例にして本発明を説明するが、本発明の応用範
囲は単に特定の電磁機器ないいま電動機磁気回路に限定
されるものではなく、あらゆるタイプの磁気回路および
電磁機器に広く適用のあるものである。第1図に図示の
直流モータは二極回転電機子を有する簡単なもので、ハ
ウジング10の内部に収めてある。
First, FIG. 1 shows a motor incorporating a magnetic stator circuit according to the present invention for passing extremely high-density magnetic flux through the air gap between the rotor and the stator. A motor employing this magnetic stator circuit will be able to generate unexpectedly large torques for a given armature current, as will be explained in more detail below. In the following, the present invention will be explained using a DC motor as an example, but the scope of application of the present invention is not simply limited to a specific electromagnetic device or a motor magnetic circuit, but is applicable to all types of magnetic circuits and electromagnetic devices. It has wide applicability. The DC motor shown in FIG. 1 is a simple one having a two-pole rotating armature and is housed inside a housing 10.

ハウジング10‘ま、後述する磁束の戻り路を提供する
垂直磁束路板12,14および水平磁束路板15,16
、ならびに磁性様フレーム18によって構成される。な
お、これらの構成部は、たとえば、スチールで造ればよ
い。説明を簡潔にするために、電機子の構造、電気配線
の状態、その他本発明と直接関係のない事項については
説明を省略する。シャフト21に取付けられた電機子2
0がハウジング10の内部に袋入設置されるが、この電
気子は公知のタイプのどれであつてもよい。ハウジング
10の内部に装入設置された状態では、電気子20は二
個の突極磁極片22,24のあいだに確保形成される空
間内で回転する。本発明のモータは極めて高い磁束密度
の下で運転させることが予定されているので、磁極片2
2,24‘ま磁気飽和の値が高い磁気材料、たとえば、
焼鈍強磁性体合金C−1018で造るのが望ましい。突
極磁極片は、4つの側面25,25′,27,27′と
磁極面29とを有し、突極磁極片24は、4つの側面2
6,26′28,28′と磁極面30とを有している。
The housing 10' includes vertical magnetic flux road plates 12, 14 and horizontal magnetic flux road plates 15, 16 which provide a return path for magnetic flux, which will be described later.
, as well as a magnetic-like frame 18. Note that these components may be made of steel, for example. In order to simplify the explanation, explanations of the structure of the armature, the state of electrical wiring, and other matters not directly related to the present invention will be omitted. Armature 2 attached to shaft 21
0 is encased inside the housing 10, but the armature may be of any known type. When installed inside the housing 10, the armature 20 rotates within the space secured between the two salient pole pieces 22, 24. Since the motor of the present invention is intended to be operated under extremely high magnetic flux density, the pole piece 2
2,24' magnetic materials with high values of magnetic saturation, e.g.
Preferably, it is made of annealed ferromagnetic alloy C-1018. The salient pole piece 24 has four side faces 25, 25', 27, 27' and a pole face 29, and the salient pole piece 24 has four side faces 25, 25', 27, 27' and a pole face 29.
6, 26', 28, 28', and a magnetic pole face 30.

そのうち、各両側面25,25′、および26,26′
は、径方向内側に向うに従って互いに相接近する方向に
傾斜しており、いわば先細まり形になっている。磁極面
29,3川こは電機子20を駆動するための高密度の磁
束が通過する。そして、電機子20と磁極面29,30
とのあいだに空隙が生じるが、この空隙を磁極片22,
24の他の表面に関連して生じる空隙と区別する意味で
「有効空隙」と呼ぶことにする。本発明の対象となる高
性能モ−外こおける実際の有効空隙は百分の数センチメ
ートルであるが、添付の図面ではわかりやすくするたに
誇張してえがいてある。磁極片22における磁極面29
の背反側の2つの側面27,27′には、そのほぼ全面
をおおうように主界磁石32,32′が接合配置してあ
り、磁極片24における磁極面30の背反側の2つの側
面28,28′には、そのほぼ全面をおおうように主界
磁石34,34′が接合配置してある。
Of these, each side 25, 25' and 26, 26'
are inclined in a direction in which they approach each other as they go radially inward, so that they have a tapered shape. A high-density magnetic flux for driving the armature 20 passes through the magnetic pole faces 29 and 3. Then, the armature 20 and the magnetic pole faces 29 and 30
An air gap is created between the magnetic pole piece 22,
This will be referred to as an "effective void" to distinguish it from voids that occur in connection with other surfaces of 24. The actual effective air gap in the high-performance outer sheath to which the present invention is applied is several hundredths of a centimeter, but is exaggerated in the accompanying drawings for clarity. Magnetic pole face 29 in the magnetic pole piece 22
Main field magnets 32 and 32' are bonded to the two opposite sides 27 and 27' so as to cover almost the entire surface thereof, and the two opposite sides 28 of the magnetic pole face 30 of the magnetic pole piece 24 , 28', main field magnets 34, 34' are arranged so as to cover almost the entire surface thereof.

この主界磁石32,32′,34,34′により磁極片
22,24、電機子20、垂直磁束路板12,14およ
び水平磁束路板15,16を通過結合する磁界が形成さ
れる。主界磁石32,32′,34,34′によって形
成される磁界の磁路は点線35で図示してある。なお、
主界磁石32,32′,34,34′はアルニコNo.
8一B製のものが適当で、それを第1図に示す磁性関係
に配置する。これまでに述べてきた処から明らかなよう
に図示のモータは直流モータで、有効空隙内における磁
束密度は磁極片22,24の両側面25,25′,26
,26′が先細形に傾斜していることにより高められる
The main field magnets 32, 32', 34, 34' form a magnetic field that passes through and couples through the pole pieces 22, 24, the armature 20, the vertical flux road plates 12, 14, and the horizontal flux road plates 15, 16. The magnetic path of the magnetic field formed by the main field magnets 32, 32', 34, 34' is indicated by dotted lines 35. In addition,
The main field magnets 32, 32', 34, 34' are Alnico No.
81B is suitable, and they are arranged in the magnetic relationship shown in FIG. As is clear from what has been described so far, the illustrated motor is a DC motor, and the magnetic flux density within the effective air gap is
, 26' are tapered.

すなわち、磁極片22,24の磁極面29,30の表面
積は主界磁石32,32′34,34′と接している平
面27,27′,28,28′の表面積より著るしく小
さいので、磁極面29,30の単位面積当りの通過磁力
線の数は平面27,28の単位面積当りの通過磁力線の
数より多くなる。従来のモ−夕では、有効空隙において
どの程度の最高磁束密度が達成可能能であるかは、磁極
片22,244における磁束損失ならびに電機子外部の
磁路における磁束損失によって大きく影響ないいま制限
されざるを得ないのが現実である。
That is, since the surface area of the magnetic pole faces 29, 30 of the magnetic pole pieces 22, 24 is significantly smaller than the surface area of the flat surfaces 27, 27', 28, 28' in contact with the main field magnets 32, 32', 34, 34', The number of lines of magnetic force passing per unit area of the magnetic pole faces 29, 30 is greater than the number of lines of magnetic force passing per unit area of the planes 27, 28. In conventional motors, the maximum flux density that can be achieved in the effective air gap is not significantly affected by the flux losses in the pole pieces 22, 244 as well as in the magnetic path outside the armature. The reality is that it is inevitable.

たとえば、磁極片22,24における磁束損失は、磁極
片を通る磁束がその両側面25,25′,26,26′
から電機子2川こ向って漏れること、および両側面25
,25′,26,26′から磁気材でできたハウジング
ー01こ向って漏れることにより生じる。そして、この
磁束損失によりモータ磁気回路の磁気能率が大きく制限
される。本発明が大幅に軽減しようとし、また実際に本
発明によって大きく軽減されるのはこの種の磁束損失で
ある。本発明によれば、有効空隙を励磁するための単一
または複数の起磁力源は透磁性磁極片に対して当該磁極
片を通る全ての磁束を磁極面29,30から放射させる
ことができるょぅに配置される。
For example, the magnetic flux loss in the pole pieces 22, 24 is such that the magnetic flux passing through the pole pieces 25, 25', 26, 26'
Leaking from the armature 2 to the opposite side, and from both sides 25
, 25', 26, 26' towards the housing 01 made of magnetic material. This magnetic flux loss greatly limits the magnetic efficiency of the motor magnetic circuit. It is this type of flux loss that the present invention seeks to, and indeed does, significantly reduce. According to the invention, the single or multiple magnetomotive force sources for exciting the effective air gap are capable of causing the magnetically permeable pole piece to radiate all the magnetic flux passing through the pole piece from the pole faces 29, 30. It will be placed in

これにより、磁束は磁気回路の所定領域に限定集中せし
められる。そして、この目的を達するために、起磁力源
の磁極軸を、当該起磁力源が所望の合成磁束の通過方向
に対して直角な磁界成分を有し得るように配置する。第
1図に示すモータの磁気回路においては、交叉磁界用磁
石36,37,38,39を磁極片22,24の各両側
面25,25′,26,26′に近接配置することによ
りこの目的を達している。
This allows the magnetic flux to be concentrated in a specific area of the magnetic circuit. In order to achieve this objective, the magnetic pole axis of the magnetomotive force source is arranged so that the magnetomotive force source can have a magnetic field component perpendicular to the direction of passage of the desired composite magnetic flux. In the magnetic circuit of the motor shown in FIG. 1, cross-field magnets 36, 37, 38, 39 are arranged close to each side surface 25, 25', 26, 26' of the magnetic pole pieces 22, 24 to achieve this purpose. has been reached.

補助磁石36〜39はその平均磁極軸が磁極片22,2
4の内部を通過する主界磁石32,32′,34,34
′の平均磁極軸と交叉するように配置してある。このた
め、補助磁石36〜39の発する磁界には、主界磁石3
2,32′,34,34′からでて有効空隙に向って径
万向内側にのびる磁束と垂直に交叉する磁束成分が含ま
れる。基本的にいえば、補助磁石36〜39の磁極軸は
、主界磁石32,32′,34,34′から磁束が外部
に漏洩するのを防ぐことのできるように方向付けてある
。このため、補助磁石36〜399の磁界(交叉磁界=
クロスフィールド)と主界磁石32,32′,34,3
4′の主磁界とが互いに作用し合って、磁極片22,2
4の磁極面29,30から出る磁束を増大せしめる。こ
の点に関連して言及しておくと、現実には二つの磁極片
22,24の磁極面29,30の一方が磁束発射面とな
り、他方が発射された磁束を受け入れる磁束入射面とな
る。補助磁石36〜39の作用を理論的にみると、主界
磁石32,32′,34,34′によって磁極片22,
24の内部に形成される磁気領域を回転ないし修正する
ものということができる。交叉磁界の超磁力源たる補助
磁石36〜39は磁極片22,24の正常な磁路に対し
て大きく傾斜した状態に個別的に分離して配置されてい
るので有効な交叉磁界を成立せしめるために補助磁石以
外に別の磁気材料が付加的に設置してある。第1図にお
いて参照符号40,41で示す軟鉄製の磁束路ブロック
がそれである。この磁束路ブロック40,41は磁束の
戻り路を形成し、これにより補助磁石36〜39が磁気
的に一体に結合される。磁束路ブロック40,41によ
る補助磁石36〜39の磁気的結合により、磁極片22
,24を共通の磁路として共有し、磁極面29,301
こおける磁束密度を高める働きをする二つの別々の磁気
回路が形成される。交叉磁界用補助磁石36〜39の戻
り磁束路を磁気抵抗の小さいもので作ることにより補助
磁石36〜39により小さいものを使用でき、かつ負荷
地点(主として有効空隙)および補助磁石において適正
、特に整合された起磁力を得ることが可能となる。交叉
磁界の磁束路は点線43で示してある。ここで注意すべ
きは、磁極片22,24の磁極面29,37を除く全て
の外周面が、主界磁石32,32′,34,34′およ
び補助磁石(クロスフィールド磁石)36〜39により
包囲されている事実である。
The average magnetic pole axis of the auxiliary magnets 36 to 39 is the same as the magnetic pole pieces 22 and 2.
Main field magnets 32, 32', 34, 34 passing through the inside of 4
' is arranged so as to intersect with the average magnetic pole axis of '. Therefore, the magnetic field generated by the auxiliary magnets 36 to 39 includes the main field magnet 3.
Includes magnetic flux components that perpendicularly intersect with the magnetic flux that exits from 2, 32', 34, and 34' and extends radially inward toward the effective air gap. Basically, the magnetic pole axes of the auxiliary magnets 36-39 are oriented to prevent magnetic flux from leaking to the outside from the main field magnets 32, 32', 34, 34'. For this reason, the magnetic field of the auxiliary magnets 36 to 399 (cross magnetic field =
cross field) and main field magnets 32, 32', 34, 3
4' interact with each other to generate magnetic pole pieces 22, 2.
The magnetic flux emitted from the magnetic pole surfaces 29 and 30 of No. 4 is increased. In connection with this point, it should be noted that in reality, one of the magnetic pole faces 29 and 30 of the two magnetic pole pieces 22 and 24 becomes a magnetic flux emitting surface, and the other becomes a magnetic flux incident surface that receives the emitted magnetic flux. Looking at the effects of the auxiliary magnets 36 to 39 theoretically, the main field magnets 32, 32', 34, and 34' cause the magnetic pole pieces 22,
It can be said that the magnetic region formed inside the magnetic field 24 is rotated or modified. The auxiliary magnets 36 to 39, which are the sources of supermagnetic force of the cross magnetic field, are arranged separately and individually in a state of large inclination with respect to the normal magnetic path of the magnetic pole pieces 22 and 24, so that an effective cross magnetic field can be established. In addition to the auxiliary magnet, another magnetic material is additionally installed. These are magnetic flux path blocks made of soft iron and indicated by reference numerals 40 and 41 in FIG. The magnetic flux path blocks 40, 41 form a magnetic flux return path, thereby magnetically coupling the auxiliary magnets 36-39 together. Due to the magnetic coupling of the auxiliary magnets 36 to 39 by the magnetic flux path blocks 40 and 41, the magnetic pole piece 22
, 24 as a common magnetic path, and the magnetic pole faces 29, 301
Two separate magnetic circuits are formed which serve to increase the magnetic flux density in the core. By making the return flux paths of the auxiliary magnets 36 to 39 for cross magnetic fields with materials with low magnetic resistance, smaller auxiliary magnets 36 to 39 can be used, and proper alignment, especially alignment, can be achieved at the load point (mainly the effective air gap) and the auxiliary magnets. It becomes possible to obtain the magnetomotive force. The magnetic flux paths of the crossed magnetic fields are indicated by dotted lines 43. It should be noted here that all the outer circumferential surfaces of the magnetic pole pieces 22, 24 except for the magnetic pole faces 29, 37 are The fact is that we are surrounded.

これは磁束漏洩を大幅に減少させるという本発明の目的
の実現に寄与する一つの特長である。磁極片22,24
の外周面のみならずその両端面にも補助磁石ないし起磁
力源を配置し、文字通り有効空隙に面する磁極面29,
30を除く磁極片の全外表面を起磁力源によって取り囲
むと、磁極面29,30を除くあらゆる方向から相対立
する磁界の反発作用を受けることになり、磁束の漏洩が
実質上絶無という理想状態に近づくようになる。さらに
、本発明になる高磁束電動機において、一つの磁極片に
ついてその磁極片側面の磁極面に対する面積比率が1.
5以上である構成の根拠について、第1図に示す実施例
にもとづいて説明する。
This is one feature that contributes to the realization of the objective of the present invention, which is to significantly reduce magnetic flux leakage. magnetic pole pieces 22, 24
Auxiliary magnets or sources of magnetomotive force are arranged not only on the outer circumferential surface but also on both end surfaces of the magnetic pole surface 29, which literally faces the effective air gap.
If the entire outer surface of the magnetic pole piece except for 30 is surrounded by a magnetomotive force source, the pole faces 29 and 30 will be subjected to repulsive effects of opposing magnetic fields from all directions, creating an ideal state in which there is virtually no leakage of magnetic flux. comes closer to. Furthermore, in the high magnetic flux electric motor according to the present invention, the area ratio of the side surface of one magnetic pole piece to the magnetic pole surface is 1.
The basis of the configuration in which the number is 5 or more will be explained based on the embodiment shown in FIG.

磁極片22における磁極面29に対して、その背反側に
位置する2つの磁極片側面27,27′相互間の角度は
鈍角であるから、その最4・の限界角度は90oである
、磁極面29をはさむ残りの磁極片側面25,25′は
、磁極面の方向に向けて先細まりに傾斜しているが、そ
の条件をみたす極限の状態を想定すると互いに平行の場
合となる。磁極片側面27,27′の各辺の長さがそれ
ぞれ「1」であるとすると、各主界磁石32,32′の
平均磁極軸の交点は、磁極片22の内部に形成される。
その極限状態は、磁極片側面25,25′が限りなく「
0」に近いときである。この場合、磁極面29の長さは
、直線距離で「ノ2」となり、これと対向する磁極辺側
面27,27′の和「1十1=2」との比率は、「2/
ゾ2」で約ノ2になる。しかしながら、2つの磁極片側
面25,25′は、磁極面に向けて先細まりであるので
、磁極面29の実際の長さは、最大1.乳屋度である。
この場合の磁石におおわれた磁極片側面と磁極面の比率
は2/1.3=1.5となり、すなわち、本発明におい
て限定する根拠となるものである。本発明における他の
重要な特長は、磁極片22,34を取り囲んでいる全起
磁力源、すなわち主界磁石32,32′,34,34′
、補助磁石36〜39の平均磁石軸相互の関係の設定で
ある。
Since the angle between the two pole piece side surfaces 27 and 27' located on opposite sides of the magnetic pole face 29 of the magnetic pole piece 22 is an obtuse angle, the maximum angle is 90°. The remaining magnetic pole piece side surfaces 25 and 25' sandwiching the magnetic pole piece 29 are tapered toward the magnetic pole surface, but assuming the ultimate state that satisfies this condition, they are parallel to each other. Assuming that the length of each side of the magnetic pole piece side surfaces 27 and 27' is "1", the intersection of the average magnetic pole axes of each main field magnet 32 and 32' is formed inside the magnetic pole piece 22.
In the extreme state, the magnetic pole single side surfaces 25, 25' are infinitely "
This is when the value is close to 0. In this case, the length of the magnetic pole surface 29 is "2" in terms of straight line distance, and the ratio between this and the sum of the opposing magnetic pole side surfaces 27 and 27', "111=2", is "2/2".
"Zo 2" becomes about ノ 2. However, since the two pole piece sides 25, 25' taper toward the pole face, the actual length of the pole face 29 is at most 1. It's a milk shop degree.
In this case, the ratio of the magnetic pole piece side surface covered with the magnet to the magnetic pole surface is 2/1.3=1.5, which is the basis for limitation in the present invention. Another important feature of the invention is the total magnetomotive force source surrounding the pole pieces 22, 34, i.e. the main field magnets 32, 32', 34, 34'.
, is the setting of the relationship between the average magnet axes of the auxiliary magnets 36 to 39.

本発明では、これらの磁極軸は磁極片22,24の内部
において互いに作用し合う関係に配置してあり、各起磁
力源の形成する磁界は少なくとも合成磁束(総磁束)に
対して直角方向の磁束成分を含んでいる。ここで合成磁
束または総磁束というのは磁極片を経て有効空隙に向う
磁束の総称で、この合成磁束はどの位置においてもモー
タの回転軸の中心と、一対の磁極片22,24の中心と
を結ぶ線に対して平行である。各起磁力源32,32′
,34,34′,36〜39は磁極片22,24の内部
で総磁束を形成するのに寄与しているが、その一部は主
磁気回路の定められた地点以外から磁束が漏れるのを防
ぐ働きをする。そのような部分の磁気抵抗は、主磁気抵
抗は、主磁気回路の有効空隙における磁気抵抗に実質的
に整合させてある。第3図には一方の磁極片22に関連
のある起磁力源32,32′,36,37のおおよその
配置関係が図示してある。
In the present invention, these magnetic pole axes are arranged in a mutually interacting relationship inside the magnetic pole pieces 22 and 24, and the magnetic field formed by each magnetomotive force source is at least perpendicular to the composite magnetic flux (total magnetic flux). Contains magnetic flux component. Here, the composite magnetic flux or total magnetic flux is a general term for the magnetic flux that passes through the magnetic pole pieces and toward the effective air gap, and this composite magnetic flux connects the center of the rotation axis of the motor and the center of the pair of magnetic pole pieces 22 and 24 at any position. parallel to the connecting line. Each magnetomotive force source 32, 32'
, 34, 34', and 36 to 39 contribute to forming the total magnetic flux inside the magnetic pole pieces 22, 24, but some of them prevent the magnetic flux from leaking from other than the designated points of the main magnetic circuit. It works to prevent. The reluctance of such a portion is such that the main reluctance is substantially matched to the reluctance in the effective air gap of the main magnetic circuit. FIG. 3 shows the approximate arrangement of the magnetomotive force sources 32, 32', 36, 37 associated with one of the pole pieces 22.

これより明らかなように、交叉磁界用補助磁石36,3
7の平均磁極軸42,44は、各主界磁石32,32′
の平均磁極軸46,46′に対してそれぞれ交叉してい
る。ここで「平均磁極軸」とは、ある起磁力源が外部の
磁気材料ないいま外部の磁界の影響を受けない状態での
、当該起磁力源の中心を通り、当該起磁力源の磁力線の
平均方向に平行な線を意味するものである。たとえば、
榛磁石の平均磁極軸は、当該榛磁石のN極とS極を結ぶ
縦軸に平行な軸である。第3図に示す起磁力源の配置構
成は第1図の場合と基本的に同じであるが、一部変形し
てある。
As is clear from this, the cross magnetic field auxiliary magnets 36, 3
7, the average magnetic pole axes 42, 44 of each main field magnet 32, 32'
They intersect with the average magnetic pole axes 46 and 46', respectively. Here, the "average magnetic pole axis" refers to the average magnetic field line of a magnetomotive force source that passes through the center of the magnetomotive force source when it is not affected by external magnetic materials or external magnetic fields. It means a line parallel to the direction. for example,
The average magnetic pole axis of a Hiromi magnet is an axis parallel to the vertical axis connecting the north and south poles of the Hiromi magnet. The arrangement of the magnetomotive force sources shown in FIG. 3 is basically the same as that shown in FIG. 1, but with some modifications.

それは交叉磁極用の補助磁石36,37を複数のセグメ
ント磁石で構成したことである。すなわち、補助磁石3
6はセグメント磁石36a,36bで構成し、補助磁石
37はセグメント磁石37a,37bで構成してある。
各補助磁石を構成するセグメント磁石のうちで、磁極片
22の磁束発射面たる磁極面29に近い方のセグメント
磁石36b,37bの起磁力は、磁極面29に遠い方の
セグメント磁石36a,37aの起磁力より強い。この
ように、主界磁石32により磁束の密度がより高くなり
、磁路の磁気抵抗も大きくなる領域において、補助磁石
36,37の磁束密度が高くなるように設定することに
より、形成される交叉磁界の有効性が認められ、かつ交
叉磁界の起磁力源としての補助磁石36,37の全体に
わたって強力な磁性体を使用することによるコストの増
加を避けることとができる。第3図では、より強力なセ
グメント磁石36b,37bの発する磁束の経路が点線
45で示してある。この磁束路45も、磁束路43,3
5とともに磁極片22と磁極面29とを滋路として共有
している。交叉磁界用磁石36〜39に適した磁気材料
はいインドツクスの一A(lndoxの一A)、インド
ツクスV(lndoxV)、バリウムフエライトV等で
ある。
That is, the auxiliary magnets 36 and 37 for the crossed magnetic poles are composed of a plurality of segment magnets. That is, the auxiliary magnet 3
6 is composed of segment magnets 36a and 36b, and the auxiliary magnet 37 is composed of segment magnets 37a and 37b.
Among the segment magnets constituting each auxiliary magnet, the magnetomotive force of the segment magnets 36b, 37b that are closer to the magnetic pole surface 29, which is the magnetic flux emitting surface of the magnetic pole piece 22, is the same as that of the segment magnets 36a, 37a that are farther from the magnetic pole surface 29. Stronger than magnetomotive force. In this way, by setting the magnetic flux density of the auxiliary magnets 36 and 37 to be high in the region where the magnetic flux density is higher due to the main field magnet 32 and the magnetic resistance of the magnetic path is also increased, the crossover formed The effectiveness of the magnetic field is recognized, and an increase in cost due to the use of strong magnetic material throughout the auxiliary magnets 36, 37 as a source of magnetomotive force of the cross magnetic field can be avoided. In FIG. 3, the path of the magnetic flux generated by the stronger segment magnets 36b, 37b is indicated by a dotted line 45. This magnetic flux path 45 also has magnetic flux paths 43 and 3.
5, the magnetic pole piece 22 and the magnetic pole face 29 are shared as a supply path. Magnetic materials suitable for the cross-field magnets 36 to 39 include Indox 1A, Indox V, and barium ferrite V.

どのような磁気材料を使用するかは、起磁力源の配置形
態およびその下での有効空隙における起磁力の降下に対
処するに必要な磁界の強度如何によって左右される。本
発明の磁気回路を設計する場合、一般的に言って、先ず
磁束発射面における必要な起磁力を定め、少なくとも一
つの起磁力源(たとえば、主界磁石)を選択し、その磁
気抵抗を負荷側(主として有効空隙)における磁気抵抗
にマッチさせ、磁束の漏洩が全くないしはほとんどない
ものと一般的に仮定して設計を行う。交叉磁界用補助磁
石の起磁力の強さは、有効空隙における起磁力降下との
関連で定め、その磁気抵抗は有効空隙における磁気抵抗
に緊密にマッチさせるのが望ましい。これらのパラメー
タが定まったら、与えられた寸法制限を考慮しつつ、各
磁石の長さ、厚さ、磁極片の両側面の面積、その傾斜角
を算出することが可能となる。上に述べたように、各磁
石の磁気抵抗を有効空隙におけるそれにマッチさせるこ
とにより、本発明の目的とする効果がより顕著に発揮さ
れる。
The type of magnetic material used depends on the configuration of the magnetomotive force source and the strength of the magnetic field required to counteract the drop in the magnetomotive force in the effective air gap beneath it. When designing the magnetic circuit of the present invention, generally speaking, first the required magnetomotive force at the flux emitting surface is determined, at least one magnetomotive force source (e.g., the main field magnet) is selected, and its magnetic resistance is loaded. The design generally assumes that there is no or little leakage of magnetic flux by matching the magnetic reluctance at the sides (mainly the effective air gap). The strength of the magnetomotive force of the cross-field auxiliary magnet is determined in relation to the magnetomotive force drop in the effective air gap, and it is desirable that its magnetic resistance closely match the magnetic resistance in the effective air gap. Once these parameters are determined, it becomes possible to calculate the length and thickness of each magnet, the area of both sides of the pole piece, and its inclination angle while taking into account the given dimensional restrictions. As stated above, by matching the magnetic reluctance of each magnet to that in the effective air gap, the intended effects of the present invention are more significantly exhibited.

鰍鉄製の磁極片22,24を介して有効空隙と連なって
いる主界磁石32,32′,34,34′の発する磁束
が当該有効空隙を通過するのであるが、既に述べたよう
に、磁極片22,24の両側面に補助磁石36〜39を
追加配置することにより、その磁束の通過特性を箸るし
く向上させることができる。しかし、磁気回路にそのよ
うな補助的な起磁力源を追加すると、既に設定してある
主界磁石32,32′,34,34′と有効空隙との磁
気抵抗の整合状態がくずれ、主界磁石32,32′34
,34′の磁気抵抗を再調整するのでなければ、これと
有効空隙の磁気抵抗とはミスマツチ(不整合)の状態に
なる。もし、追加した補助磁石が有効空隙における磁束
密度の増大に何の寄与もしないのであれば、単に主界磁
石の磁気抵抗が有効空隙の磁気抵抗にほぼ等しくなるよ
うに調整すればよいが、補助磁石の付加によって有効空
隙における磁束密度の増大がもたらされるのであれば、
磁気回路の設計にあたってこの点を考慮に入れる必要が
ある。有効空隙における磁束密度を増大させるため、お
よび磁束の漏洩を防ぐために磁気抵抗を有効空隙のそれ
にマッチさせた複数の起磁力源を用いることは、本発明
の他の特長を成すものである。第6図は本発明の高磁束
密度磁気回路の簡潔な等価回路を示すものである。
The magnetic flux generated by the main field magnets 32, 32', 34, and 34', which are connected to the effective air gap through the magnetic pole pieces 22 and 24 made of black iron, passes through the effective air gap. By additionally arranging auxiliary magnets 36 to 39 on both sides of the pieces 22 and 24, the magnetic flux passage characteristics can be significantly improved. However, when such an auxiliary magnetomotive force source is added to the magnetic circuit, the matching state of magnetic resistance between the already set main field magnets 32, 32', 34, 34' and the effective air gap is disrupted, and the main field Magnet 32, 32'34
, 34', there will be a mismatch between this and the effective air gap reluctance. If the added auxiliary magnet does not contribute to increasing the magnetic flux density in the effective air gap, it is sufficient to simply adjust the magnetic resistance of the main field magnet to be approximately equal to the magnetic resistance of the effective air gap. If the addition of a magnet results in an increase in the magnetic flux density in the effective air gap, then
This point must be taken into consideration when designing the magnetic circuit. The use of multiple magnetomotive force sources with reluctances matched to those of the active air gap to increase the magnetic flux density in the active air gap and to prevent flux leakage is another feature of the invention. FIG. 6 shows a simple equivalent circuit of the high magnetic flux density magnetic circuit of the present invention.

第6図の等価磁気回路において、FoおよびF,はそれ
ぞれ関路状態での主界磁石32,32′,34,34′
と補助磁石36〜39の起磁力を示す。実際の磁気回路
では、主界磁石および補助磁石はそれぞれ軟鉄片製の戻
り磁束路を備えていることは、既に説明した。Ro,R
.はそれぞれ王界磁石および補助磁石および補助磁石に
おけるテブナンの内部磁気抵抗を示し、R3,R4は欧
鉄片を通る磁束路の総磁気抵抗を示し、RLは敏鉄片の
外部における磁束路の磁気抵抗を示す(ただし、有効空
隙は除く)。磁極片における磁束の漏洩は補助起磁力F
,によって防止されるので、負荷磁気抵抗は主として有
効空隙の磁気抵抗Rgによって占められる。そして、漏
洩磁気抵抗RLは無視してもよい。戻り磁気路を形成す
る軟鉄片の透磁率が高いので、これらの磁気抵抗R3,
R4は負荷磁気抵抗に比らべて極めて小さい。従って、
鰍鉄片(戻り磁束路)の磁気抵抗もほとんど無視できる
。磁束の漏洩を最小限に抑えて磁気回路の動作条件を最
適状態にすることと、ならびに起磁力源と負荷その関係
を整合させて磁気効力を最大限に高めることを配慮しさ
えすれば、本発明の磁気回路の設計はいたつて簡単であ
る。
In the equivalent magnetic circuit shown in FIG. 6, Fo and F are the main field magnets 32, 32', 34, and 34', respectively, in the barrier state.
and shows the magnetomotive force of the auxiliary magnets 36 to 39. It has already been explained that in the actual magnetic circuit, the main field magnet and the auxiliary magnet each have a return flux path made of a piece of soft iron. Ro, R
.. represent the Thevenin's internal magnetic reluctance in the Wang Kai magnet, the auxiliary magnet, and the auxiliary magnet, respectively, R3 and R4 represent the total magnetic reluctance of the magnetic flux path passing through the iron piece, and RL represents the magnetic reluctance of the magnetic flux path outside the iron piece. (However, effective voids are excluded). The magnetic flux leakage at the pole piece is the auxiliary magnetomotive force F
, so the load reluctance is mainly accounted for by the effective air gap reluctance Rg. The leakage magnetic resistance RL may be ignored. Since the magnetic permeability of the soft iron pieces forming the return magnetic path is high, these magnetic resistances R3,
R4 is extremely small compared to the load magnetic resistance. Therefore,
The magnetic resistance of the iron piece (return magnetic flux path) can also be almost ignored. This can be achieved by minimizing leakage of magnetic flux, optimizing the operating conditions of the magnetic circuit, and maximizing magnetic effectiveness by matching the relationship between the magnetomotive force source and the load. The design of the magnetic circuit of the invention is simple.

上記の点を考慮して予備設計を行えば、それがそのまま
最終的なものとなることが多い。しかし、避けることの
できないわずかな残留磁束漏洩、強磁性体起磁力源や戻
り磁束路の非直線的な特性等を考慮に入れて、実験ない
いま計算に基いて予備設計を修正することも可能である
。後述の説明の便宜のために、磁気等価回路における他
のパラメータを下に列挙する。
If a preliminary design is made with the above points in mind, it often becomes the final design. However, it is also possible to modify the preliminary design based on experiments or current calculations, taking into account the unavoidable slight residual magnetic flux leakage, the non-linear characteristics of the ferromagnetic magnetomotive force source and the return flux path, etc. It is. For convenience of explanation below, other parameters in the magnetic equivalent circuit are listed below.

へ=主界磁石の磁束に直角な面の面積 A,=補助磁石の磁束に直角な面の面積 L=主界磁石の磁束に平行な長さ(厚さ)L=補助磁石
の磁束に平行な長さ(厚さ)Fg=有効空隙における起
磁力降下 Lg=有効空隙の磁束に平行な長さ Ag=有効空隙の磁束に直角な面の面積 中。
= Area of the surface perpendicular to the magnetic flux of the main field magnet A, = Area of the surface perpendicular to the magnetic flux of the auxiliary magnet L = Length (thickness) parallel to the magnetic flux of the main field magnet L = Parallel to the magnetic flux of the auxiliary magnet Length (thickness) Fg = Magnetomotive force drop in the effective air gap Lg = Length parallel to the magnetic flux of the effective air gap Ag = Area of the surface perpendicular to the magnetic flux of the effective air gap.

=主界磁石の磁束路における磁束少.=補助磁石の磁
束路における磁束 Bg=有効空隙における磁束密度 各起磁力源が他と関係なく独立してAg/2の空隙面積
における磁気抵抗を克服することのできる条件を選ぶと
すると、各起磁力源の負荷は氷gとなる(恋gの各員荷
を結合するとRgという実際の負荷が得られる)。
=Low magnetic flux in the magnetic flux path of the main field magnet. = Magnetic flux Bg in the magnetic flux path of the auxiliary magnet = Magnetic flux density in the effective air gap If we choose conditions under which each magnetomotive force source can independently overcome the magnetic resistance in the air gap area of Ag/2, each The load on the magnetic source is ice g (the actual load Rg is obtained by combining the members of love g).

本発明の磁気回路の磁気能率を最大限に高めるためには
、操返し述べているように、各起磁力源の内部磁気抵抗
をそれが遭遇する負荷の磁気抵抗に整合させる必要があ
る。
In order to maximize the magnetic efficiency of the magnetic circuit of the present invention, as mentioned previously, it is necessary to match the internal reluctance of each magnetomotive force source to the reluctance of the load it encounters.

そこで、本発明の−実施例では超磁力源Fo,F,の磁
気抵抗RのR,を波gに等しくした。また、主起磁力源
Foの起磁力は有効空隙における起磁力の二倍に等しく
なければならない。すなわち、F。
Therefore, in the embodiment of the present invention, R of the magnetic resistance R of the supermagnetic force sources Fo, F is made equal to the wave g. Further, the magnetomotive force of the main magnetomotive force source Fo must be equal to twice the magnetomotive force in the effective air gap. That is, F.

=がg=200(2Rg) {1)従
って、以下の関係が明らかとなる。ぐ。
= is g=200 (2Rg) {1) Therefore, the following relationship becomes clear. ingredient.

=学 t2’Rg=誌 【3’ ここで、空気中の仏はc袋単位系では1である。=Science t2'Rg=Magazine [3' Here, the Buddha in the air is 1 in the c bag unit system.

従って、F。Therefore, F.

鰹算)・箸 t4’F。Bonito calculation)・Chopsticks t4’F.

=2キLgまた、 F。=2kgLg Also, F.

=LH。=L.日, (5}
BgLg=半半 【6’ここで、Ho,日,はそ
れぞれ主超磁力源および補助起磁力源の磁界強度である
= LH. =L. day, (5}
BgLg=Half [6' Here, Ho, H, are the magnetic field strengths of the main supermagnetic force source and the auxiliary magnetomotive force source, respectively.

磁気材料の単位立方センチメートル当りの磁気抵抗をR
mとすると、主起磁力源および補助起磁力源の磁気抵抗
は次式で表わされる。
The magnetic resistance per cubic centimeter of magnetic material is R
When m is assumed, the magnetic resistance of the main magnetomotive force source and the auxiliary magnetomotive force source is expressed by the following equation.

R。R.

=空;‐R.二R芸; {7’主界磁石および補
助磁石により得られる磁束?o,?1はそれぞれ、○。
= empty; -R. 2R trick; {7' Magnetic flux obtained by main field magnet and auxiliary magnet? o,? 1 is ○, respectively.

=&,A小 ○,=B,A, {81そ
こで20ぷo=Fo=がgL 2?,R,=F。
= &, A small ○, = B, A, {81 So 20 Puo=Fo= is gL 2? ,R,=F.

=渉gL‘9’上記【7),‘8}式を‘9)式に代入
すると、ARmoL=B,Rm,L,=BgLg【IQ
‘61式および‘10式よりBRm。
= WageL'9' Substituting the above formulas [7) and '8} into formula '9), ARmoL=B, Rm, L, = BgLg[IQ
BRm from '61 type and '10 type.

=学日. (11) BRml=2 この(11)式より、いずれの磁気材料であってもその
動作点を求めることが可能となる。
=School day. (11) BRml=2 From this equation (11), it is possible to find the operating point of any magnetic material.

第7図には、磁束密度と単位磁気抵抗Rmとの関係が一
定の磁界強度日。
FIG. 7 shows the magnetic field strength on days when the relationship between magnetic flux density and unit magnetic resistance Rm is constant.

との関連で対数グラフに表示してある。また、種々の磁
気材料の単位磁気抵抗が磁界の磁束密度によってどのよ
うに変化するかという関係も図示してある。有効空隙の
大きさおよび必要な磁束密度の値が定まれば、磁界強度
Hoは上述の数式より算出することができる。従って、
第7図の図表から各磁気材料の動作点を求め、上述の例
ではRo=R,=次gであることからして、負荷との磁
気抵抗の整合に関する{7ー式に従って大きさを定める
ことができる。これらの分析は各補助超磁力源(補助磁
石)が有効空隙における総磁束密度の達成にどの程度関
与すべきかを定めるためのものであり、複数の補助磁石
を使用する場合でもそのまま妥当する。第2図には、磁
束損失を最大限にまで減少させることのできる本発明の
実施例になる固定子磁気回路を組み込んだモータが図示
してある。
It is displayed on a logarithmic graph in relation to. Also shown is the relationship between how the unit magnetoresistance of various magnetic materials changes depending on the magnetic flux density of the magnetic field. Once the size of the effective air gap and the required value of magnetic flux density are determined, the magnetic field strength Ho can be calculated from the above-mentioned formula. Therefore,
Determine the operating point of each magnetic material from the chart in Figure 7, and since Ro = R, = next g in the above example, determine the size according to the {7- formula for matching the magnetic resistance with the load. be able to. These analyzes are intended to determine how much each auxiliary supermagnetic force source (auxiliary magnet) should contribute to achieving the total magnetic flux density in the effective air gap, and remain relevant even when multiple auxiliary magnets are used. FIG. 2 shows a motor incorporating a stator magnetic circuit according to an embodiment of the present invention, which can reduce magnetic flux losses to a maximum extent.

大まかに言えば、この磁気回路では弓形の外形を有する
磁極片と、複数の起磁力源とが用いられ、起磁力源は磁
極片の内部において交叉する磁極軸を有する別個の磁界
を形成する。
Broadly speaking, the magnetic circuit employs a pole piece having an arcuate profile and a plurality of magnetomotive force sources that create separate magnetic fields with intersecting pole axes within the pole piece.

第2図に示すのは上記の磁気回路を実施した例であるが
、ここでは磁極片50,52はほぼ円筒形の側面53,
54を有し、円筒形側面53,54は起磁力源55,5
6により実質上完全に取り囲まれている。磁極片50,
52は、第2図中、5−5線に沿って短径で、該5−5
線に直交する線に沿って長径である楕円形断面のもので
あっても、または完全な円形断面のものであってもよい
。磁極片50,52の円筒形側面53,54を包囲する
起磁力源55,56は、それぞれ複数の緊密に並べて配
置された磁石セグメント55a,56aで構成されてい
る。起磁力源55,56を構成する各磁石セグメント5
5a,56aの平均磁極軸は磁極片の円筒形側面53,
54に対して直角にのびており、各平均磁束軸57は第
4図に示すように少なくとも他の一個の磁石セグメント
の平均磁極軸と交叉するように配置されているのが望ま
しい。より一般化して言うと、各磁石セグメントは磁極
片の円筒形側面に設置されるのであるが、その設置され
た箇所における磁束の漏洩を防ぐことのできるように配
置する必要がある。第4図では磁極片50の円筒側面5
3を点線で示し、その周囲に設置される磁石セグメント
55aのいくつかを実線で示すことによって、これらの
磁石セグメントの平均磁極軸57相互の関係が図示して
ある。
FIG. 2 shows an example of implementing the above magnetic circuit, in which the magnetic pole pieces 50, 52 have substantially cylindrical side surfaces 53,
54, and the cylindrical side surfaces 53, 54 are magnetomotive force sources 55, 5
6 is substantially completely surrounded by. magnetic pole piece 50,
52 is the short axis along line 5-5 in FIG.
It may have an elliptical cross-section with the major axis along a line perpendicular to the line, or it may have a completely circular cross-section. The magnetomotive force sources 55, 56 surrounding the cylindrical side faces 53, 54 of the pole pieces 50, 52 are each composed of a plurality of closely spaced magnet segments 55a, 56a. Each magnet segment 5 that constitutes the magnetomotive force sources 55 and 56
The average magnetic pole axis of 5a, 56a is the cylindrical side surface 53 of the magnetic pole piece.
54, and each average flux axis 57 is preferably arranged to intersect the average pole axis of at least one other magnet segment, as shown in FIG. More generally, each magnet segment is installed on the cylindrical side of the pole piece, and must be positioned in such a way as to prevent leakage of magnetic flux at the location where it is installed. In FIG. 4, the cylindrical side surface 5 of the magnetic pole piece 50 is
3 as a dotted line and some of the magnet segments 55a disposed around it as solid lines to illustrate the relationship between the average magnetic pole axes 57 of these magnet segments.

各磁石セグメント55aは、円筒側面53に直角な方向
に沿って樋性が一致するように配置してある。いいかえ
れば、各磁石セグメント55aのN極は全て怪方向内側
に向いている。図示のように、磁極片50の断面形が楕
円であると、磁気回路全体の大きさを小さくすることが
できるが、既に述べたように、完全な円形その他の弓形
のものであってもよい。第2図に示す磁気回路では、超
磁力源55,56を構成する磁石セグメント55a,5
6aそのものも強磁性体ハウジング58により‘まぼ完
全に取り囲まれている。
Each magnet segment 55a is arranged so that the groove properties match along the direction perpendicular to the cylindrical side surface 53. In other words, the N poles of each magnet segment 55a all face inward in the opposite direction. As shown in the figure, if the cross-sectional shape of the magnetic pole piece 50 is elliptical, the size of the entire magnetic circuit can be reduced, but as already mentioned, it may be completely circular or other arcuate shapes. . In the magnetic circuit shown in FIG. 2, magnet segments 55a and 5 forming supermagnetic force sources 55 and 56
6a itself is almost completely surrounded by the ferromagnetic housing 58.

強磁性体ハウジング58はうず損失をなくするために積
層構造ないいま分割構造とし、軸状締付具6川こより一
体に固定保持するのが望ましい。強磁性体ハウジング5
8は磁束の戻り路としても作用するものであり、このハ
ウジングと磁石セグメント55a,56aとは回転子5
1を通る閉磁束路を形成することができるように配置す
る。
In order to eliminate eddy loss, the ferromagnetic housing 58 preferably has a laminated structure or a split structure, and is preferably fixed and held together by six shaft-shaped fasteners. Ferromagnetic housing 5
8 also acts as a return path for the magnetic flux, and this housing and magnet segments 55a and 56a are connected to the rotor 5.
1 so that a closed magnetic flux path can be formed through the magnetic flux path.

そのような配置構成によれば、磁界のどの部分をとって
も磁力線が磁極面に向って指向されている理想に近い状
態が実現される。起磁力源55をそれぞれに別個の磁界
を形成する無数の微小磁石セグメントから成り、磁石の
どの点をとっても磁束が磁石表面に対して直角にでてい
るような円筒形の成形磁石により構成してもよい。第5
図に示すのは第2図の実施例の変形例である。
According to such an arrangement, a nearly ideal state is realized in which the lines of magnetic force are directed toward the magnetic pole surface in any part of the magnetic field. The magnetomotive force source 55 is composed of a cylindrical molded magnet, which is composed of countless minute magnet segments each forming a separate magnetic field, and in which the magnetic flux exits at right angles to the magnet surface at any point of the magnet. Good too. Fifth
What is shown in the figure is a modification of the embodiment of FIG.

この場合、磁極片50,52の両端面64,65は端磁
石63,62によりほぼ完全におおわれている。端磁石
62,63の平均磁極軸67は、磁極片の両端面64,
65に対してほぼぼ直角である。なお、この交叉磁界用
端磁石62,63の発する磁界の磁路は鎖線ループ66
で示してなる。本発明の特に顕著な特長は、磁極片の磁
極面における磁束密度が主起磁力源(主界磁石)の磁束
密度よりも高められることである。
In this case, both end faces 64, 65 of the pole pieces 50, 52 are almost completely covered by the end magnets 63, 62. The average magnetic pole axis 67 of the end magnets 62 and 63 corresponds to both end surfaces 64 of the magnetic pole pieces,
65 is approximately perpendicular to the angle. In addition, the magnetic path of the magnetic field generated by the end magnets 62 and 63 for cross magnetic field is the chain line loop 66.
It is shown as A particularly remarkable feature of the present invention is that the magnetic flux density at the magnetic pole face of the magnetic pole piece is higher than the magnetic flux density of the main magnetomotive force source (main field magnet).

すなわち、交叉磁界を形成する強力な補助起磁力源(補
助磁石)を用いることにより、磁極面における磁束密度
が主界磁石のそれより高い値に高められる。本発明のも
う一つの顕著な特長は、主超磁力源の磁束が所定の方向
に指向されることである。これにより磁極片から磁束が
漏洩するのが防止され、適当な磁束戻り路を設けること
と相まって、モータが標遊磁界の影響を受けることがな
くなる。第8図には、本発明の磁気回路を応用した別の
モータが示してある。
That is, by using a strong auxiliary magnetomotive force source (auxiliary magnet) that forms a cross magnetic field, the magnetic flux density at the magnetic pole face is increased to a value higher than that of the main field magnet. Another notable feature of the invention is that the magnetic flux of the main supermagnetic force source is directed in a predetermined direction. This prevents magnetic flux from leaking from the pole pieces and, in conjunction with providing a suitable flux return path, eliminates the influence of stray magnetic fields on the motor. FIG. 8 shows another motor to which the magnetic circuit of the present invention is applied.

このモータの一般的構造は第1,2図に図示のものと同
じであるが、多角形の磁極片70,71を用いた点がそ
れとは異っている。多角形磁極片70,71は五つの平
坦な外側面72を有し、ここに起磁力源75を設置する
ようになっている。これらの磁極片は全体として一体構
造のモータハウジング73によって包囲されるのである
が、このハウジング73の内形は、多角形磁極片70,
71の外側面に取り付けられる起磁力源75を収容する
ための空間74を提供できる形に設計する。各外側面7
2は磁極片70,71の中心からはかって約61oの範
囲に広がっており、回転子77と面する磁極面だけが約
550の範囲にわたっている。
The general structure of this motor is the same as that shown in FIGS. 1 and 2, except for the use of polygonal pole pieces 70, 71. The polygonal pole pieces 70, 71 have five flat outer surfaces 72 on which a magnetomotive force source 75 is placed. These pole pieces are generally surrounded by a monolithic motor housing 73, and the inner shape of this housing 73 is that of the polygonal pole pieces 70,
It is designed to provide a space 74 for accommodating the magnetomotive force source 75 attached to the outer surface of the magnet 71. Each outer surface 7
2 extends over a range of about 61° from the center of the pole pieces 70, 71, and only the magnetic pole face facing the rotor 77 extends over a range of about 550°.

磁極片70,71の外側面72に設置されている起磁力
源75は永久磁石で、各永久磁石の単位体積当りの磁気
強度は、これらの磁石によって磁極片の磁極面と回転子
77の間の有効空隙に所定の磁束密度を達成できるよう
に考慮して選択してある。
The magnetomotive force source 75 installed on the outer surface 72 of the magnetic pole pieces 70, 71 is a permanent magnet, and the magnetic strength per unit volume of each permanent magnet is determined by the magnetic force between the magnetic pole surface of the magnetic pole piece and the rotor 77. They are selected in consideration of achieving a predetermined magnetic flux density in the effective air gap.

各永久磁石75の磁気抵抗はそれぞれが分有する有効空
隙の磁気抵抗にマッチさせてある。たとえば、各永久磁
石75は有効空隙の磁気抵抗Rgの五倍の磁気抵抗を有
する。なお、磁極片70,71の端面に第1,2図の場
合と同様に端磁石を配置してもよい。この発明は、前述
したように、回転子の周囲に透磁性材料で成る横断面多
角形状の磁極片を少なくとも一対備えていて、その磁極
片は、少なくとも4つの側面と、回転子に対面する磁極
面とを有し、前記側面のうちの少なくとも二つの側面は
前記磁極面に関して実質上反対側に位置していて、かつ
隣接磁極片側面の相互の成す角が鈍角となるように構成
されていることを特徴としている。
The magnetic resistance of each permanent magnet 75 is matched to the magnetic resistance of the effective air gap that each permanent magnet 75 has. For example, each permanent magnet 75 has a magnetic reluctance five times greater than the effective air gap magnetic reluctance Rg. Note that end magnets may be arranged on the end faces of the magnetic pole pieces 70, 71 as in the case of FIGS. 1 and 2. As described above, the present invention includes at least one pair of magnetic pole pieces made of a magnetically permeable material and having a polygonal cross section around the rotor, and the magnetic pole pieces have at least four side surfaces and a magnetic pole facing the rotor. at least two of the side surfaces are located on substantially opposite sides with respect to the magnetic pole surface, and the adjacent magnetic pole piece side surfaces are configured to form an obtuse angle with each other. It is characterized by

この点において、第8図に示す実施例のものによれば、
一つの磁極片7川ま、5つの側面72と、回転子77に
対面する凹曲磁極面を有し、磁極片側面は、該磁極面に
関して反対側に位置していて、磁極片側面については、
その隣接する磁極片側面相互のなす角が鈍角となるよう
に構成される。このような構成によれば、磁極面に対す
る磁極片側面、すなわち起磁力源配設面をはるかに大き
く構成することができ、一方の磁極片の磁極面から回転
子を介して他方の磁極片の磁極面に向かう起磁力源によ
る磁束の密度をその有効磁極面と回転子間の部分におい
て、きわめて高く設計することができる。第9図には、
本発明の磁気回路を組み込んだ典型的な四極高性能モー
タが図示してある。
In this respect, according to the embodiment shown in FIG.
One magnetic pole piece 7 has five side surfaces 72 and a concave curved magnetic pole surface facing the rotor 77, the magnetic pole piece side surface is located on the opposite side with respect to the magnetic pole surface, and the magnetic pole piece side surface is located on the opposite side with respect to the magnetic pole surface. ,
The angle between the side surfaces of adjacent magnetic pole pieces is an obtuse angle. According to such a configuration, the side surface of the magnetic pole piece, that is, the magnetomotive force source installation surface, can be configured to be much larger than the magnetic pole surface, and the magnetic force source can be arranged from the magnetic pole surface of one magnetic pole piece to the other magnetic pole piece through the rotor. The density of the magnetic flux due to the magnetomotive force source directed toward the magnetic pole surface can be designed to be extremely high in the area between the effective magnetic pole surface and the rotor. In Figure 9,
A typical four pole high performance motor incorporating the magnetic circuit of the present invention is illustrated.

このモータでは、四つの磁極片110の各々から発せら
れる強力な磁界が回転子111と作用し合うことにより
極めて大きなトルクが得られる。また、このモータにお
ける磁束のほとんど全て、おそらく約2/3は極間磁石
113によって作り出される。各極間磁石113は、そ
の磁極軸が磁極片の隣接側面に対してほぼ直角となるよ
うに配置してある。このため、有効空隙117に対向す
る磁極片側面に取付けられた二つの磁石115,116
により若干の磁束が発生せしめられる。この二つの磁石
115,116によっておおわれている二つの磁極側面
間の角度は鈍角であるが、これらの磁極側面と隣接する
他の磁極側面との間の角度は鈍角である。第9,10図
に示すモータにおいて、モータの磁極片の外側面は起磁
力源により実質上完全に取り囲まれており、各超磁力源
の磁極軸は有効空隙における合成磁束の方向に対して直
角な成分を含んでいる。
In this motor, extremely large torque can be obtained by the strong magnetic fields emitted from each of the four magnetic pole pieces 110 interacting with the rotor 111. Also, almost all of the magnetic flux in this motor, perhaps about two-thirds, is created by the interpole magnets 113. Each interpolar magnet 113 is arranged so that its pole axis is approximately perpendicular to the adjacent side surface of the pole piece. For this reason, the two magnets 115 and 116 attached to the side surface of the magnetic pole piece facing the effective air gap 117
This causes some magnetic flux to be generated. The angle between the two magnetic pole side surfaces covered by these two magnets 115 and 116 is an obtuse angle, but the angle between these magnetic pole side surfaces and another adjacent magnetic pole side surface is an obtuse angle. In the motor shown in Figures 9 and 10, the outer surfaces of the motor pole pieces are substantially completely surrounded by magnetomotive force sources, and the pole axis of each supermagnetic force source is perpendicular to the direction of the resultant magnetic flux in the effective air gap. Contains ingredients.

また、磁石113の磁極軸は、磁極片110の内部にお
いて他の磁石115,116の磁極軸と交叉している。
さらに、磁極間のスペースは、ブラシ120を摺動自在
に保持するブラシホルダ119を収容するに足る広さを
有している。モータハウジング122の端面は鈴形の端
フレームにより封閉される。なお、モータハウジング1
22の内部は磁気固定子に対応する形に作ってあり、磁
極片を含む磁気回路の磁束戻り路を横成する。以上に説
明したように、本発明の電動機に組込まれた固定子磁気
回路は、構造が簡単でありながら有効空隙に向けて高密
度の磁束を発することができ、回転子への磁気伝達効率
も優れている。
Further, the magnetic pole axis of the magnet 113 intersects with the magnetic pole axes of the other magnets 115 and 116 inside the magnetic pole piece 110.
Furthermore, the space between the magnetic poles is wide enough to accommodate the brush holder 119 that slidably holds the brush 120. The end face of the motor housing 122 is sealed by a bell-shaped end frame. In addition, motor housing 1
The interior of 22 is shaped to accommodate the magnetic stator and forms a flux return path for the magnetic circuit including the pole pieces. As explained above, the stator magnetic circuit incorporated in the electric motor of the present invention has a simple structure, yet can emit high-density magnetic flux toward the effective air gap, and has high magnetic transmission efficiency to the rotor. Are better.

特に、固定子磁気回路に強度のそれほど高くない安価な
磁石を交叉磁界形成形として組込んだことにより、主超
磁力源の発する磁束を有効空隙を経て回転子に集中的に
効率良く伝達できるようになり、漏洩磁束の発生および
それに伴う余計な磁界の発生が箸るしく減少する。本本
発明の磁気回路を組み込んだモー外ま、迅速機敏な始動
停止動作が求められる機器、たそえばテープレコーダ等
における磁気テープの駆動源として適している。
In particular, by incorporating low-strength, inexpensive magnets into the stator magnetic circuit to form a cross-magnetic field, the magnetic flux generated by the main supermagnetic force source can be efficiently and concentratedly transmitted to the rotor through the effective air gap. As a result, the generation of leakage magnetic flux and the generation of unnecessary magnetic fields associated with it are significantly reduced. The motor incorporating the magnetic circuit of the present invention is suitable as a drive source for a magnetic tape in equipment that requires quick and agile start/stop operations, such as a tape recorder.

モータのトルクは磁束密度と直接に関連しており、本発
明の高磁束密度を有する磁気回路を利用すれば被回転体
の加速度および減速度が箸るしく高められる。
The torque of a motor is directly related to the magnetic flux density, and by using the magnetic circuit having a high magnetic flux density of the present invention, the acceleration and deceleration of a rotated body can be significantly increased.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の実施例になる固定子磁気回路を組み込
んだモータの主要部を示す正面図、第2図は本発明の他
の実施例になる固定子磁気回路を組み込んだモータの正
面図、第3図は第1図に図示のモータにおける固定子磁
極の構成を図式的に示す部分図、第4図は第2図に図示
のモー外こおける固定子磁極の磁極軸の関係を図式的に
表わした図、第5図は第2図の5−5線に沿って切断し
た断面図、第6図は本発明になる典型的な固定子磁気回
路の等価回路図、第7図は代表的な磁気材料の磁気特性
および本発明の固定子磁気回路を設計するに際して利用
可能なデータを示すグラフ、第8図は本発明の他の実施
例になる磁気回路を組み込んだモータの一部を欠損して
示す斜視図、第9図は本発明の磁気回路を組み込んだ四
極モータの一部を欠損して示す斜視図、第10図は第9
図の12−12線に沿って切断した断面図である。 10……モータハウジング、12,14……垂直磁気板
、15,16・・・・・・水平磁気板、18・・・・・
・端フレーム、20・・・・・・回転子、21…・・・
回転シャフト、22,24・・・・・・磁極片、25,
26・・・・・.磁極片の側面、32,34・・・・・
・主界磁石、36,37,38,39・・・・・・交叉
磁界用補助磁石、40,41…・・・磁気ブロック、5
0,52・・…・磁極片、51・・・・・・回転子、5
5,56・…・・起磁力源。 第1図第2図 第3図 第4図 第5図 第6図 第7図 第8図 第9図 第10図
FIG. 1 is a front view showing the main parts of a motor incorporating a stator magnetic circuit according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a front view of a motor incorporating a stator magnetic circuit according to another embodiment of the present invention. Figure 3 is a partial diagram schematically showing the structure of the stator magnetic poles in the motor shown in Figure 1, and Figure 4 shows the relationship between the magnetic pole axes of the stator magnetic poles outside the motor shown in Figure 2. 5 is a sectional view taken along line 5-5 in FIG. 2, FIG. 6 is an equivalent circuit diagram of a typical stator magnetic circuit according to the present invention, and FIG. 8 is a graph showing the magnetic properties of typical magnetic materials and data available for designing the stator magnetic circuit of the present invention. FIG. 8 is a graph showing a motor incorporating a magnetic circuit according to another embodiment of the present invention. FIG. 9 is a perspective view showing a four-pole motor incorporating the magnetic circuit of the present invention with a part missing. FIG.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line 12-12 in the figure. 10... Motor housing, 12, 14... Vertical magnetic plate, 15, 16... Horizontal magnetic plate, 18...
・End frame, 20...Rotor, 21...
Rotating shaft, 22, 24...Magnetic pole piece, 25,
26... Side surfaces of magnetic pole pieces, 32, 34...
・Main field magnet, 36, 37, 38, 39... Auxiliary magnet for cross magnetic field, 40, 41... Magnetic block, 5
0,52...Magnetic pole piece, 51...Rotor, 5
5,56... Source of magnetomotive force. Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure 5 Figure 6 Figure 7 Figure 8 Figure 9 Figure 10

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 回転子の周囲に透磁性材料でなる少なくとも一対の
多角形状の磁極片を備え、前記各磁極片は少なくとも4
つの磁極片側面と、前記回転子との間に有効空隙をもつ
て対面する磁極面とを有し、前記磁極片側面の磁極面に
対する面積比率が1.5以上であり、前記磁極片側面の
うち少なくとも2つが実質上前記磁極面の反対側に位置
し、前記磁極面をはさむ他の2つの磁極片側面が磁極面
を横切る磁束を集中させるべく前記磁極面に向けて先細
まりに傾斜していて、前記4つの側面の少なくとも2つ
がその相互のなす角が鈍角となるように形成してなり、
前記各磁極片の各磁極片側面をおおう起磁力源を備え
、同一の磁極片の各側面をおおう起磁力源は互いに極性
が同じであり、かつ前記起磁力源はその起磁力源によつ
ておおわれている磁極片側面にほぼ直角な平均磁極軸を
有し、各磁極片の各側面をおおう起磁力源の平均磁極軸
は各磁極片の内部部において互いに交差しており、回転
子に対して互いに対向し合う各磁極片の磁極面には互い
に反対の極性が付与され、 前記複数の起磁力源に接し
ていて、前記少なくとも一対の磁極片および回転子を介
して各起磁力源を通る磁気回路を成立させる強磁性体ハ
ウジングを備えていることを特徴とする高磁束電動機。
1 At least one pair of polygonal magnetic pole pieces made of a magnetically permeable material is provided around the rotor, each of said magnetic pole pieces having at least four
and a magnetic pole face facing the rotor with an effective air gap, and an area ratio of the magnetic pole piece side surface to the magnetic pole face is 1.5 or more, and the magnetic pole piece side surface At least two of the magnetic pole faces are substantially located on opposite sides of the magnetic pole face, and the other two magnetic pole piece side faces sandwiching the magnetic pole face are tapered toward the magnetic pole face in order to concentrate magnetic flux crossing the magnetic pole face. and at least two of the four side surfaces are formed so that the angles formed between them are obtuse angles,
a magnetomotive force source covering each side surface of each magnetic pole piece of each of the magnetic pole pieces, the magnetomotive force sources covering each side surface of the same magnetic pole piece have the same polarity, and the magnetomotive force source is The average magnetic pole axes of the magnetomotive force sources that cover each side of each magnetic pole piece intersect with each other inside each magnetic pole piece, and the average magnetic pole axes of the magnetomotive force sources that cover each side surface of each magnetic pole piece intersect with each other in the interior of each magnetic pole piece. The magnetic pole faces of the respective magnetic pole pieces facing each other are given opposite polarities, are in contact with the plurality of magnetomotive force sources, and pass through each magnetomotive force source via the at least one pair of magnetic pole pieces and the rotor. A high magnetic flux electric motor characterized by having a ferromagnetic housing that establishes a magnetic circuit.
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