JPS63500629A - 整流子付電気機械 - 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】 整流子付電気機械 公知技術 本発明は主請求の範囲上位概念に示されている整流子付電気機械を前提とする。

この種の機械たとえばこの種の直流小型モータは、ドイツ連邦共和国特許出願公 開公報第２８４５２６４号またはドイツ連邦共和国特許第３１１９７８２号に示 されている。この場合、とり得る種々機械寸法に対して、例えば使用されている フェライト材料の減磁に対する安定性により、制約限界が生じる。この場合、モ ータの大きさが増加するにつれて電機子直径の占める割合が大きくなりさらに磁 石の高さの占める割合の最適値が減少する傾向がある。この場合この種の永久磁 石により励磁される整流子付電気機械に対する公知の計算法では、一方では製造 コストの最適化が他方では出力−重量比の最適化が、限定された範囲においてし か達成されるにすぎない。

本発明の利点 これに対して主請求の範囲の特徴部分に示されている構成を有する本発明の整流 子付電気機械は次の利点を有する。即ち残留磁気および保磁力に関して一層拡張 された限界において変化可能なフェライト磁気材料を使用することにより、電機 子交差磁界および励磁磁界の有利な適合調整を可能としかつ整流子付電気機械の 有利な容積利用度を可能にする機械設計が行なえるようになった。この場合、使 用される磁石の厚さは、先細りになる磁石端部以外は、好適に長さ全体にわたり 、ないし円形セグメントにわたり一定になるように選定される。

図面 本発明の実施例が図面に示されておりさらに以下の説明に詳述されている。第１ 図は本発明の整流子付電気機械の断面図を示し、第２図は使用される永久磁石フ ェライト材料のＢｒ／ＪＨｃ−ダイヤグラムを示し、第３図は異なるＡｔ２０３ −添加に依存するＳｒ／ＪＨＣ−値のダイヤグラムを示す。

実施例の説明 第１図は閉路部材１０を有する直流小型モータの断面図を示す。この閉路部材は 、その中に固定されている永久磁石１１と共に、整流子付電気機械の固定子１２ を形成する。固定子１２の内部に、空隙１４の介在の下に電機子１５が回転可能 に位置する。電機子の溝１６には電機子巻線１７が収容されている。電機子１５ は軸１８に回転可能に支持されている。

第２図はダイヤグラムの形式で、異なる７エライトー材料における残留磁気Ｂｒ と保磁力ＪＨＣとの間の依存関係を示す。下の線２２は１９８２年における開発 状態を示し、まん中の線は１９８５年における単一材料フェライト磁石の開発状 態を示し、上の線は複合材料フェライト磁石の場合の現時点で到達可能な限界を 示す。もう１つの限界直線２５は、残留磁気Ｂｒが４６５ｍＴの場合に理論的に 到達可能な限界を示す。

第３図は、異なる量のＡ／！２０．を添加した永久磁石のＳｒ値と　ＪＨＣ値と の依存関係を示す。磁気の値にばらつきが生ずるため斜線領域が生ずる。フェラ イト粉末へのＡｔ２０．添加量の増加につれてＢｒ値は減少しＪＨＣ値は増加す ることが明瞭に示されている。

異なる磁気材料に対して次の値の対が示される：Ａｔ２０３添加は通常はＯから ６重量％（Ｇｅｗ−−％　）である。

保磁力ＪＨＣと並んで、永久磁石による励磁方式の整流子付電気機械の設計の場 合には例えば限界磁界強度ＨＧが決定的な要因となる；この限界磁界強度とは、 永久磁石がこの磁限強度までは安定であるというその磁界強度のことである。フ ェライト磁気材料の残留磁気と限界磁界強度の値は、酸化アルミニウムの添加に より、広い範囲において変化することができる。このことは第２図および第３図 の曲線により示されている。

残留磁気を一層多く形成すべきかそれとも限界磁界強度を一層大きく形成すべき かに応じて、酸化アルミニウムの添加によりフェライト磁気材料の特性を、第２ 図において引かれた線に沿って変化することができる。

限界磁界強度の値の増加につれて残留磁気の値が減少する。第２図の図表におい てまん中の線２３は単一材料磁石の現在到達された水準を示し、上の線２４は２ 材料磁石に対して当てはまる。この場合２材料磁石とは、電機子１５の周に沿っ て２つの異なるフェライト材料から形成される永久磁石のことである。この場合 〜そのうちの一方はより高い保持力を有し他方はより高い残留磁気を有する。こ のことは冒頭に公知技術として示された文献に説明されている。

永久磁石モータにおいては電機子の交差磁界は、磁石セグメント１１の後縁にお いてだけ磁気を弱めるように作用し、磁石中央へ向うにつれて大体直線的に減少 し、さらに磁石セグメントの前縁においては磁気を強めるように作用する。その ため永久磁石の安定性に対する要請は、磁石の後縁においてだけ充足する必要が ある。そのため永久磁石１１のこの側において最小磁石厚さＤＭおよび最小限界 磁界強さＨＧが得られるようにする必要がある。別の重要な尺度として第１図に 機械の外径ｄＭ、電機子直径ｄＡ、磁石の厚さＤＭおよび閉路部材の厚さＤＲが ある。

磁石の厚さＤＭを一層小さく選定すると、この一層小さくなった磁石の厚さを補 償するために、磁石材料の限界磁界強さの値は増加する必要がある。そのために 同時に残留磁気値を低減させる。さらに磁石の厚さが一層小さくなったために減 磁磁界が増加する。そのためさらに磁束が低減する。しかし他方、外径ｄＭを一 定として電気機械の電機子直径ｄＡを増加することができる。このことがらモー タ容積に対する回転モーメントの値の最大値を、飽和の影響を生ぜさせることな （導出することができる。

飽和を考慮して電機子交さ磁界が低減される。これによりさらに一層小さい限界 磁界強さＨＧが必要とされる。そのため一層大きい残留磁気値Ｓｒが第２図にお ける特性曲線に応じて得られる。これにより、励磁回路においても作用する飽和 の影響が補償される。

永久磁石１１を薄（形成すると励磁磁束と飽和作用が低減する。磁石の厚さＤＭ が薄すぎる場合は励磁磁束が小さいため、必要とされる回転モーメントは大きい 電機子電流供給によってのみ実現できる。そのため大抵は、機械の許容できない 加熱が生ずる。磁石の厚さＤＭをあまり大きく選定すると、電機子交差磁界が著 しく抑圧されて、限界磁界強度の小さいかつ残留磁気の大きい磁石材料が使用で きるようＫなりさらに小さい減磁磁界により磁束利得が得られる；しかし他方そ のために電機子１５の直径が小さくなるため、高められた磁束値が電機子１′５ における飽和発生のために有利に用いられなくなる。このことはさらに、モータ の容積が同じ場合は、得られる回転モーメントの減少を生ぜさせる。

第１図は直流小型モータの本発明による構成の実施例を示す。外径ｄＭ’；、　 １２０ｔａｍのこの構成形式に対して次の２つの磁極の実施例が実現されている 。

電機子直径　磁石の厚さ　ｄＡ ｌ、　２４　２．７−３．０　８．８８−８．０２、　３３．３　３．７−４． ０　９．０−８．３３、　４２　４．６−４．９　９．１−８．５４、　５２　 ５．２−５．５　１０　−９．４５５、　６５　７．７−８．０　８．４４−８ ．１２第２図に、残留磁石Ｓｒおよび保磁力ＪＨＣ（ないし限界磁界強度ＨＧ　 ）の変化が、異なる酸化アルミニウム添加量を有する種々のフェライト−磁気材 料に対して示されている。

例えば特性直線２２のフェライト材料は酸化アルミニウムの付加添加により、Ｂ ｒＺＪＨｃ−比が４２０ｍＴ／２６０ｋＡ／ｍから例えば比−３３ｏｍＴ／４５ ０　ｋＡ／ｍが形成されるように変化される。より新しい７エライトー単一材料 は大体まん中の特性直線２３に相応する特性を有し、この場合、保磁力ないし限 界磁界強度が８「（ｍＴｌ →　」８口（ｋＡ／ｒｎｌ Ｂ「（ｍＴｌ、ｊＨｃ（ｋＡ／ｍ） 国際調査報告 １６１“＾Ｓ”””””−ＰＣＴ／ＤＥ８６１００１１２ＡＮＮＥＸ　Ｔｏ　τ ニー：Ｅ　ＩＮτ三ＲＮ八τへ０ＮＡｒｌ、５ＥＡＲＣ：（ＲＥ？ＯＲＴ　ＯＮ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．整流子付電気機械たとえば直流小型モータであつて、該電気機械は磁気閉路 部材に取り付けられた少くとも一対の例えば円形セグメント状の永久磁石を備え 、該永久磁石は少くともフエライト材料から形成されており、さらに前記電気機 械は前記閉路部材および永久磁石から構成される固定子の内部を回転する、巻線 を支持する電機子を備えている整流子付電気機械において、フエライト材料の残 留磁気（Ｂｒ）および保磁力（ＪＨＣ）が、Ｂｒ／ＪＨＣ−ダイヤグラムにおい て４４０ｍＴ／２６０ｋＡ／ｍの点と３５０ｍＴ／５００ｋＡ／ｍの点とを通る 限界線よりも上側の領域の値を有するフエライト材料を使用するようにし、さら に整流子付電気機械の前もつて与えられる外径を≦１２０ｍｍとした場合に、 比の値を（ｄＡ／ｐ・ＤＭ）≧８かつ （ｐ・ＤＭ／ＤＲ）≦１，５となるように構成し、この場合ｄＡ＝電機子直径， Ｐ＝磁極対の個数 ＤＭ＝磁石の厚さ、および ＤＲ＝閉路部材の厚さ であるようにしたことを特徴とする整流子付電気機械たとえば直流小型モータ。
2. ２．磁石の厚さ（ＤＭ）を、磁石端部の個所以外は、長さ全体にわたり一定であ るようにした特許請求の範囲第１項に記載の整流子付電気機械。