JPS61288760A - 直流モ−タ - 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】 産業上の利用分舒 本発明は、電極子と、複数の磁極と、各磁極のＷ１機子
側に形成された磁極片とを有した直流モータに関する。

従来の技術 旧来から既知の直流モータは、回転可能な円筒状の電機
子と、磁極片および界磁コイルを有した固定式の磁極と
、円筒状のヨークとで構成されている。磁極片は、電機
子側において拡げられた構造となっている。すなわち、
磁極片は、径方向断面において磁極の両側に連続されて
おり、これにより界磁コイルは、磁極片とヨークとの間
に形成される空間内に収容されるようになっている。

直流モータの設計に際しては、最適な磁気比を与えるこ
とが重要である。電機子の極の比に加えて、ヨークの比
は等しく臨界的で、かつ起磁力は相当に大きい。たとえ
ば、ヨークの厚さが〆磁極の弧の厚さの５０％であると
仮定し、かつヨークの厚さが磁極の幅の約５０％である
と仮定すると、ヨークに生じる誘導はエアギャップに関
しては４倍高く、起磁力はこれに対応して大きなものと
なる。

第４図は従来の直流モータの横断面図を示し、この直流
モータは、゛電機子（１）と、４つの磁極（２）と、こ
れら磁極（２）の界磁コイル（３）と、磁極片（４）と
、ヨーク（５）とを有している。磁極片（４）は電機子
（１）側が周方向に拡がっており、これにより磁極（２
）はＴ字状に形成されている。磁極弧（α）、すなわち
磁極片（２）の周方向の一端から他端への角度領域は、
本従来例では６０度となっている。磁極（２）の幅（ｂ
）は磁極（２）は対称の位置に９０度おきに配置され、
この結果ヨーク長さＣＬ、、　）　（添字４は、４つの
磁極（２）を有することを示す）は、ヨーク（５）の円
周全長の１／４、すなわちヨーク円弧で９０度となる。

磁極（２）の高さは（ｈ）で表わされ、また電機子（１
）の直径は（Ｄ＋）で表わされている。

各界磁コイル（３］は各磁極（２）にそれぞれ巻き付け
られている。第５図は、界磁コイル（３）を径方向に矢
視した詳細図を示すものである。この径方向の矢視図に
おいては、磁極（２）と界磁コイル（３）はともに矩形
状となっている。ここで、矩形の短辺は磁極（２）の幅
（ｂ）となり、かっ長辺は、鉄心長さすなわち磁極（２
）の長さくｆｅ）となる。第５図における一点鎖線は、
平均巻線長さく／ｍ４）を示す。界磁コイル（３）の横
断面形状およびそのコイル幅（ｓ）は、第４図発明、解
決しまうとする問題点 与えられたスペースと界磁コイルの必要巻Ｍ数とにより
、オーム抵抗とオーム抵抗損の大部分とが決定される。

これにより、界磁コイルの表面形状が決定され、かつオ
ーム抵抗損により発生する潤度が決定される。このこと
は、概して、直流モータの適用は、実質的にその大きさ
にまり決定されることを意味している。これは、直流モ
ータの容ｉｔ　、！＝　ａ濡に対する制限とが、このモ
ータの太キさにもとづき比較的狭い範囲内に決められて
しまうためである。また、このことは、前述のように、
従来における磁極と磁極片との形状にもとづくものであ
り、かつその結果として生じる界磁コイルの形状にもと
づくものである。

電機子と磁極と界磁コイルとを有した従来の直流モータ
として、西ドイツ特許第１６４，６１７　号ニ示される
ものがある。ここでは、各磁極は、周方向に互いに距離
をおいて配置された一対の小磁極にて構成され、各小磁
極にはそれ自身の界磁コイルが巻き付けられている。こ
れにより、１つの磁極が、同じ巻線数の複数の小磁極に
分割されることになり、この結果、電気的時定数が減少
される。

しかし、この例においては、磁極片は設けられていない
。

他の従来の直流発電機として、英国特許第３２５１．５
９９号に示されるものがある。ここでは、一部の磁極ど
うしが１つの磁極片を共有するものが開示されており、
これにより、磁極片を有する一対の小磁極が径方向の断
面においてほぼＵ字状になるようにされている。この例
によると、径方向反対側の小磁極どうしのエアギャップ
が変化して、チャージを変化マることにより一定電圧が
得られるようになっている。

これに反して、本発明は、一定サイズの直流モータにお
けるアンペア巻線の所要の磁位差を減少させること、お
よび、界磁コイルの損失熱放射面を増大させることによ
り界磁コイルのオーム抵抗を同時に減少させることを目
的とする。

問題点を解決するための手段 上記目的を達成するため本発明の直流モータは、Ｎ機子
と、複数の磁極と、各磁極の胃機子側に形成された磁極
片とを有し、各磁極は空間を介して周方向に互いに距離
をおき形成される一対の小磁極にて構成され、各小磁極
にはそれぞれ界磁コイルが巻き付けられ、前記一対の小
磁極が共通の磁極片により互いに接続されて各磁極は径
方向の断面においてほぼＵ字状に形成され、両半磁極を
構成する前記０字の脚部は径方向外向きに配置されてい
るものである。

作用 すなわち、本発明によれば、各磁極は、空間を介して周
方向に互いに距離をおいた一対の単磁極にて構成される
。単磁極は、各一対が共通′ｍ極片にて連続され、これ
により各磁極は、径方向の断面においてほぼＴ）字状に
形成され、生理ｔＩｉ（Ｕ字の脚部）は径方向外向きに
配置される。各単磁極にはそれ自身の界磁コイルが巻き
付けられ、これにより、ともに作動する一対の界磁コイ
ルが各磁極に設けられることになる。

このようなものであると、ヨーク長さが短縮され、これ
によりアンペア巻線の所要起磁力も減少される。従来の
直流モータに見られるように、磁極を分割すること、お
よび巻線数を減少することにより、界磁コイルのオーム
抵抗が減少され、また発生する損失熱も同じく減少する
。このことは、モータの運転範囲が基本的には温度上の
制限により決定されるものであるため、過負荷運転のみ
ならず連続運転においても重要なことになる。

界磁コイルの幾何学的配置を変更することによりコイル
の表面が増大し、その結果、損失熱の放熱が大きくなっ
て発生濁度がさらに低下する。

磁極を分割するとともに各磁極について界磁コイルを２
つに配分することにより、巻線スペースを有効に利用で
き、かつコイルの製造を簡単化することができる。

一対の生母極間の距離を、一方の単磁極から、次位の磁
極を構成する次位の単磁極までの距離に等しくすること
ができる。このようにすると、全率磁極を対称に配置で
きる利点がある。

一対の単磁極における界磁コイルの巻線の総数を、これ
らの単磁極を結合して構成される単一の磁極の界磁スプ
ールに使用されるべき巻線の数にほぼ等しくすることが
できる。

実施例 第１図は、本発明にもとづく直流モータの一実施例の横
断面図を示す。１１ｍ子（１）およびヨーク（５）は、
第３図の従来の直流モータと変わらず、また磁極弧（α
）も同じである。しかしながら、各磁極は分割され、一
対の単磁極ＱＯ（１１）は磁極片（至）の周方向両端に
配置されている。この結果、各磁極は横断面においてＵ
字状となり、この形状は、一対の単磁極（１０（１１）
と、これらを連続する磁極片（至）により形成されてい
る。生理極部０旧よ、横断面で矩形状に形成され、径方
向に伸びる中心線を有している。

単磁極ＱＩ　Ｑｌ）は、長手方向に伸びるよう形成され
た空間（２）によって、互いに周方向に距離をおいた構
成とされている。このようにして、単磁極Ｍ　Ｑｎは、
第３図のものに比べ、磁極幅は（ｖ２）となる。

界磁コイルａＳＯ４が各単磁極００α９に巻き付けられ
るが、この界磁コイル（１３０４１のコイル幅は、第３
図の従来例に比べ、（ｓ／２　）となる。

第１図の直流モータにおける界磁コイルの形状を、第２
図において単一コイルで詳細に示す。ここで、鉄心長さ
すなわち磁極長さは従来例と変更ないが、磁極幅（ｂ）
とスプール幅（ｓ）とは１／２となり、かつ平均巻線長
さく１ｍＢ）　（添字８は本実施例では８つのコイルが
使用されていることを示す）は減少されている。

第１図において、ヨーク長さは（Ａ’ｌｓ）となる。

すなわち、連続されていない２つの単磁極（１１１ａｉ
ｍの中心線間距離は４５度となる。

ｍ３図は、磁極の従来形材と本発明による形状とをそれ
ぞれ平面図に表わしている。従来例においては、磁極幅
は再び（ｂ）で示されている。よって従来例のコイル形
状は、矩形Ａ−Ｂ−Ｃ−ＤまたはＥ−Ｆ−Ｇ−）Ｔにて
示される。

本発明においては、磁極幅は（ｂ／２）　（中心線より
２２．５　　度だけ離れている）となり、コイル形状は
Ｉ−に−Ｌ−Ｍとなる。これにより、矩形Ａ　−Ｂ−Ｃ
−Ｄに比べ空間利用が有効なものとなっている。

下記は、本発明による直流モータと従来の直流モータと
におけるいくつかの寸法関係を示すものである。ここで
、第３図に示された寸法関係は、大体の基準として用い
られている（添字８は本発明による直流モータに対応す
るもので、一方添字４は従来の直流モータを示す）。

（３）ヨーク長さの関係 （６）平均巻線長さの関係 （Ｃ）コイル抵抗の関係 （Ｑ３）項と同様に、パラメータ関係により決定する） （ロ）スプール面 （＠項と同様にパラメータ関係によ り決定する） これらの例より明らかなように、本発明の構成によれば
、生理極を分割構造（添字８）とすることにより、ヨー
ク長さを短くすることができるとともに、アンペア巻線
を低起磁力とすることができる。この結果、コイル抵抗
を小さくでき、同一の消費電流についての損失熱を少な
くすることができる。また、アンペア巻線数を減少でき
ることから、同一電流に対して巻線数をさらに減少する
ことさえ可能であるとともに、分割磁極とした実施例の
コイル表面を約１８％増加させることができ、この結果
モータの熱を低減することができる。

上述の実施例においては４つの磁極を有するものにつき
説明したが、この磁極の数は、任意のものとしても同様
な効果が得られる。

要するに、本発明によれば、一定のサイズのもとて広範
囲に適用性のある直流モータを得ることができる。

発明の効果 以上述べたように本発明によると、従来のモータに比べ
、一定サイズのモータに対する使用可能性の節回を拡大
することができるか、あるいは、一定の使用条件のもと
でモータ全体を小形化することができる。このことは、
大多数の場合において必要かつ望ましいことである。し
かも、直流モータを構造簡単でかつ製造コストの安いも
のとすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の直流モータの一実施例の横断面図、第
２図は第１図の直流モータの界磁コイルの径方向矢視１
図、第３図は従来および本発明の両者の磁極の寸法を明
示するための概略横断面図、第４図は従来の直流モータ
の横断面図、第５図は第４図の直流モータの界磁コイル
の径方向矢視図である。 （１）・・・電機子、Ｑｄ　６１）・・・生理極、６３
ａ委・・・界磁コイル、０→・・・磁極片

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電機子と、複数の磁極と、各磁極の電機子側に形成
   された磁極片とを有し、各磁極は空間を介して周方向に
   互いに距離をおき形成される一対の半磁極にて構成され
   、各半磁極にはそれぞれ界磁コイルが巻き付けられ、前
   記一対の半磁極が共通の磁極片により互いに接続されて
   各磁極は径方向の断面においてほぼＵ字状に形成され、
   両半磁極を構成する前記Ｕ字の脚部は径方向外向きに配
   置されていることを特徴とする直流モータ。 ２、一対の半磁極間の距離が、一方の半磁極から、次位
   の磁極を構成する次位の半磁極までの距離に等しいこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の直流モータ
   。 ３、一対の半磁極における界磁コイルの巻線の総数は、
   この半磁極にて構成される単一の磁極において使用され
   るべき巻線の数にほぼ等しいことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項または第２項に記載の直流モータ。