JP2945441B2 - 永久磁石を用いたモータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はモータに関し、特に永久磁石を用いたモータ
に関する。

［従来の技術］ 永久磁石を用いたモータには種々の種類がある。モー
タ内に永久磁石を含んだ磁気回路が形成され、コイルに
電流を流すことによって発生制御される磁界との相互作
用によってモータが駆動される。

何ら制限的意味を持たない１つの例として、第２図
（Ａ）、（Ｂ）に従来技術によるアウタロータ形DCモー
タの一例を示す。

第２図（Ａ）において、ロータ１は円筒状の形状を有
し、ステータ２を取り囲んで回転可能に配置されてい
る。ロータ１は円筒形状の永久磁石用ヨーク13とその内
周上に配置された軸方向（紙面垂直方向）に長い複数の
永久磁石11a、11b、…を有する。各永久磁石は半径方向
に着磁されている。隣接する永久磁石は、内周面上に交
互にＳ極、Ｎ極を露呈するように、反転した極性を有し
ている。図示の構成では内周面上に８極が軸方向に沿っ
たストライプ状に配置されている。永久磁石用ヨーク13
は永久磁石11a、11b、…の外側に露出した磁極を取り囲
んで有効な磁路を形成するためのものである。

ステータ２は複数の電機子12a、12b、…（図示の例で
は６スロットの電機子）を有する。各電機子は電機子コ
ア14と電機子コイル15を有する。電機子コア14は内側で
互いに接続され、軸上に固定されている。

第２図（Ｂ）に形成される磁路の一例を示す。永久磁
石11aの内面にはＮ極が露出し、電機子12aと対抗してい
る。隣接する永久磁石11bの内面にはＳ極が露出してい
る。そこで永久磁石11aの内面からギャップを介して電
機子12a、電機子12bを通り、ギャップを介して永久磁石
11bの内面に至る磁路が形成される。この磁路は、永久
磁石11bの外面から永久磁石用ヨーク13を通って永久磁
石11aの外面に到達して閉成する。

もし、ヨーク１を設けないと永久磁石11a、11bの外面
上の磁極が磁気抵抗の高い空気中にそのまま露出される
ため、有効な磁気回路を形成できなくなる。したがって
複数の永久磁石を半径方向に配列し、その一方の面は電
機子と対抗させ、他方の面はヨークで供給することが必
要である。

［発明が解決しようとする課題］ 以上説明したように、従来の技術による永久磁石を用
いたモータにおいては、永久磁石は半径方向に配置さ
れ、コイルと逆側にはヨークを配置することが必要であ
った。このため、場所と部品を必要とした。

本発明の目的は、場所と部品を節約することのでき
る、永久磁石を用いたモータを提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のモータは、ロータとステータを有し、ロータ
またはステータに複数の永久磁石を用いたモータであっ
て、前記複数の永久磁石はロータの回転方向に対して交
互に極性を反転して直列かつループ形状に密着して配置
され、その密着して隣接する永久磁石の互いに対向する
極がすべて同一であり、その同一極性の極が共同して１
つの磁極を構成する。

［作用］ 複数の永久磁石を直列に配置することにより、磁極と
磁極が対向する。従来のように磁極が広く露出されるこ
とがない。

また、複数の永久磁石の極性を交互に反転して配列す
ることにより、互いに同一極性の磁極が対向し、その場
所に１つの合成磁極を形成する。このようにして、直列
に配列した磁石列の中に複数個の磁極が配置される。

このように形成された複数の磁極に対抗するように電
機子コイルを配置すれば、有効な磁気回路を形成するこ
とができる。電機子の反対側にはほとんど磁束が発生し
ないようにすることができるので、電機子の反対側にヨ
ークを必ずしも設ける必要がなくなる。また、ヨークを
設ける場合も従来の場合と比べ簡単な構造で済む。

［実施例］ 第１図（Ａ）、（Ｂ）に本発明の実施例によるモータ
を示す。

第１図（Ａ）はアウタロータ形のDCモータの構成を示
す概略断面図である。外側にロータ１、内側にステータ
２が配置され、DCモータを構成している。ロータ１は、
複数の永久磁石1a、1b、1c、…が直列に配置されたルー
プ形状を有し、隣接する永久磁石は極性を反転して配列
されている。たとえば、永久磁石1aと1bとはＳ極を対向
させて配置されており、永久磁石1bと1cはＮ極を対向さ
せて配置されている。したがって、永久磁石1aと1bの対
向部はＳ極を形成し、永久磁石1bと1cの対向部はＮ極を
形成する。ステータ２は複数のヨークを有し、各ヨーク
の間にスロットを形成している。図示の構成において
は、12極９スロットが示されている。なお、各ヨークに
は電機子コイルが巻回されるが、図示を省略してある。

第１図（Ｂ）は、交互に極性を反転して直列に配列し
た永久磁石の作る磁路を説明するための概念図である。
永久磁石1a、1b、1c、1dが直列に配列され、磁極を対向
させている。ここで、永久磁石1aのＮ極と隣接する永久
磁石1bのＮ極とが対向して合成Ｎ極を形成し、同様に永
久磁石1bのＳ極と永久磁石1cのＳ極とが対向して合成Ｓ
極を形成する。同様に永久磁石1cと1dの対向部がＮ極を
形成し、このようにして交互にＮ極、Ｓ極、Ｎ極、…が
形成される。したがって、機能的には半径方向に磁石を
配列した場合と同様に電機子コイルに対向する位置にＮ
極、Ｓ極を配置することができる。この場合永久磁石の
磁極から電機子に向かった磁力線は、電機子から隣接す
る電機子に向かい、隣接電機子から永久磁石の隣接磁極
に入り、次に永久磁石内を通って元に戻る。このため、
永久磁石の外側にあえてヨークを設ける必要はない。こ
のため、第１図（Ａ）の構成においては、永久磁石で構
成されたロータ１にはその外周上のヨークが設けられて
いない。

ヨークを省略できることにより、コンパクトな構成で
かつ部品数の少ないモータを形成することができる。

なお、断面が弧状の磁石を例示したが、直方体状の磁
石を用いてもよい。磁石間に適当な間隔を設けてもよ
い。また内側にステータ、外側にロータを有する構成を
説明したが、内側にロータ、外側にステータを有する構
成、また、軸上の位置をずらせてロータとステータを配
置し、軸方向に対向させた構成をとることもできる。ま
た、ロータが永久磁石を含む構成を説明したが、ステー
タが永久磁石を含み、ロータが電機子を含む構成として
もよい。その他永久磁石を用いるモータに広く適用する
ことができる。

第３図は他の実施例によるモータを示す。外側に円筒
状のステータ３、内側にロータ４が配置され、ステータ
３の外側にはヨーク５が配置されている。

ステータ３は直列ループ状に配置された複数の永久磁
石3a、3b、…を含む。隣接する永久磁石は互いに同一極
性の磁極を対向させている。対向磁極は第１図の場合同
様、合成磁極を形成する。

ロータ４は複数の電機子4a、4b、…を含む。電機子コ
イルは図示を省略してある。ロータ４が回転する時、第
１図（Ｂ）と同様の磁路が形成される。本実施例の場
合、永久磁石の外側にヨーク５が配置されているので、
磁束はヨーク５にも入り込む。

なお、ヨーク５はステータ３の永久磁石3a、3b、…と
必ずしも密着しなくてもよい。たとえばケースを重ねて
ある程度の距離を離して配置してもよい。

以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこ
れらに制限されるもではない。たとえば、種々の変更、
改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろ
う。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、複数の永久磁
石の極性を交互に反転して直列に配列することにより、
永久磁石を磁路形成部品として有効に用い、ヨークの必
要性を軽減することができる。

このため、構成が簡単で部品数を簡略化したモータを
構成することができる。

【図面の簡単な説明】 第１図（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の実施例によるモータ
を説明するための図であり、第１図（Ａ）は構成を示す
概略断面図、第１図（Ｂ）は磁路形成を示す概略部分断
面図、 第２図（Ａ）、（Ｂ）は、従来の技術によるモータを説
明するための図であり、第２図（Ａ）は、構成を示す概
略断面図、第２図（Ｂ）は磁路形成を示す部分断面図、 第３図は本発明の他の実施例によるモータを説明するた
めの概略断面図である。 図において、 １……ロータ 1a、1b……永久磁石 ２……ステータ 2a、2b……ヨーク ３……ステータ ４……ロータ ５……ヨーク 11a、11b……永久磁石 12a、12b……電機子 13……永久磁石用ヨーク 14……電機子コア 15……電機子コイル

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ロータとステータを有し、ロータまたはス
   テータに複数の永久磁石を用いたモータであって、 前記複数の永久磁石はロータの回転方向に対して交互に
   極性を反転して直列かつループ形状に密着して配置さ
   れ、その密着して隣接する永久磁石の互いに対向する極
   がすべて同一であり、その同一極性の極が共同して１つ
   の磁極を構成することを特徴とする永久磁石を用いたモ
   ータ。