JPH04244773A - 偏平ヨーク型直流機 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、偏平ヨーク型直流機の
改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より偏平ヨークを使用した直流モー
タが周知であり、この偏平ヨーク型直流機は、同径の丸
ヨークを使用した直流モータに比べると、スペースを有
効に使うことが可能であり、自動車用の部品として、さ
らにはその他の用途に近年ますますその需要が増えつつ
ある。

【０００３】しかし、この偏平ヨーク型直流モータは、
丸ヨークを用いた場合に比べ、電機子とヨークとの間の
クリアランス、すなわちエアギャップが小さい。このた
め、交差起磁力に対する磁気抵抗が小さくなり、電気子
反作用の影響が大きいという問題がある。

【０００４】図３には、丸ヨーク型直流モータが示され
、図５には、これと同径の偏平ヨーク型直流モータが示
されている。この直流モータは、周知のように、電気子
１０と、固定子側磁極としての永久磁石１２，１２と、
ヨーク１４とを含む。

【０００５】これら各図に示すよう、図５に示す偏平ヨ
ーク１４を使用したモータは、図３に示す丸ヨーク１４
を使用したものとに比べ、小型なものとして形成するこ
とができる半面、電機子１０とヨーク１４との間のクリ
アランスｄが丸ヨークを使用したものに比べ非常に小さ
くなる。このため、交差起磁力に対する磁気抵抗が著し
く低下し、電機子反作用による影響が非常に大きくなっ
てしまうという問題がある。すなわち、電機子コイルに
より作られた磁束が、固定子側磁極１０の作る主磁束に
対して大きな値となり、その偏磁作用により整流帯に大
きな磁界を作りやすい結果となる。

【０００６】図４には、図３に示す丸ヨーク型直流モー
タの磁束分布が示され、図６には、図５に示す偏平ヨー
ク型直流モータの磁束分布が示されている。図において
、１００は、固定子側磁極１２によって作られる主磁束
分布を表し、１１０は主磁束と電機子反作用によって生
じる交差起磁力との合成磁束分布を表している。これら
各図に示すよう、整流帯２００中における合成磁束分布
１１０は、丸ヨークを用いたモータに比べ、偏平ヨーク
を用いた方が極めて大きな値となる。この結果、整流帯
２００を通過するコイルに大きな起磁力が生じ、整流作
用が終了する度に、ブラシと整流子辺間に火花が発生し
、これらブラシ、整流子の寿命に大きな影響を与えるだ
けでなく、ノイズ、モータ振動を原因ともなるという問
題があった。

【０００７】このような電機子反作用による悪影響を防
止するため、従来よりブラシ位置を電気的中性点（電機
子コイルの作る磁界と、主磁束の作る磁界の合成磁界が
０となる点）に移動する方法が知られている。

【０００８】しかし、電機子が時計方向、反時計方向の
双方向に回転するモータでは、各回転方向で電気的中性
点の位置が異なり、回転方向が変わる度にブラシ位置を
電気的中性点に移動ことは不可能であるという問題があ
った。

【０００９】また、一方向回転のモータでも、このモー
タを他の目的に流用し、モータに加わる負荷が変化した
場合（電機子コイルに流れる電流が変化した場合）には
、その負荷の大きさにより電気的中性点の位置が変わる
ため、目的ごとにブラシ位置を変更しモータを作る必要
があるという問題が生じる。

【００１０】また、これ以外に例えば補極などを設けて
、電機子反作用の影響を低減することも考えられるが、
小型化を目的とした偏平ヨークでは、補極を設けるスペ
ースを確保することが難しいという問題があった。

【００１１】このような問題を有する偏平ヨーク型直流
モータではあるが、固定子側磁極１２として用いられる
高性能な永久磁石が開発された今日、電機子コイルによ
り大きな電流を通電すれば、小型で、高出力なモータと
して使用することが可能である。従って、電機子に大き
な電流を通電した場合でも、発生する電機子反作用の影
響を効果的に抑制することが、小型、高出力の偏平直流
モータを実用化する上で重要な問題となる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、電
機子反作用の影響を効果的に抑制することが可能な偏平
ヨーク型直流機を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
、本発明は、偏平ヨークの固定子側磁極裏面側位置に、
偏磁作用により生ずる磁束の通過する磁気回路の抵抗を
高める磁気抵抗領域を形成し、電気子反作用の影響を小
さくすることを特徴とする。

【００１４】

【作用】本発明の偏平ヨーク型直流機は、固定子側磁極
の裏面側において、偏平ヨークに所定の磁気抵抗領域を
形成している。

【００１５】従って、交差起磁力によって生ずる磁束に
対する磁気抵抗は、この磁気抵抗領域により大きくなり
、この結果、電機子反作用は弱められる結果となる。

【００１６】これに対し、固定子側磁極によって作られ
る主磁束は、磁極に裏面側において磁気抵抗領域を通過
することなく二つに分かれ、偏平ヨーク内を通過する。 従って、偏平ヨークの、固定子側磁極裏面側位置に磁気
抵抗領域を設けても、主磁束はほとんど影響を受けるこ
とがない。

【００１７】このように、本発明は、主磁束に影響を与
えることなく、交差起磁力によって生ずる磁束を低減す
ることができるため、電機子反作用の影響の少ない小型
、高出力の偏平ヨーク型直流機を得ることができる。

【００１８】

【実施例】次に本発明の好適な実施例を図面に基づき詳
細に説明する。

【００１９】なお、前記従来例と対応する部材には同一
符号を付しその説明は省略する。

【００２０】図１には、本発明にかかる偏平ヨーク型直
流モータの好適な一例が示され、実施例の直流モータは
、回転可能に軸支された電機子１０と、固定子側磁極と
しての一対の永久磁石１２，１２と、前記電機子を１０
を収納する偏平ヨーク１４とを含む。

【００２１】前記偏平ヨーク１４は、その内周面に永久
磁石１２，１２が相対向するように取付け固定される円
弧部１４ａ、１４ａと、これら各円弧部１４ａと１４ａ
間に位置する偏平部１４ｂ，１４ｂとを含む。

【００２２】本発明の特徴は、偏平ヨーク１４の永久磁
石裏面側位置に、交差起磁力により生ずる磁束の磁気回
路抵抗を高める磁気抵抗領域を形成したことにある。本
実施例では、この磁気抵抗領域として、各円弧部１４ａ
、１４ａの永久磁石裏面側中央位置に、電機子１０の回
転軸と平行に所定幅のスリット１６，１６を形成してい
る。

【００２３】図２には、偏平ヨーク１４に設けられたス
リット１６，１６の具体的な構成が示され、同図（Ａ）
はスリット１６に設けられた偏平ヨークの側面図、同図
（Ｂ）は同図（Ａ）のＢ−Ｂ´の断面概略を表している
。

【００２４】前記スリット１６，１６は、必要に応じて
適当な幅と長さのスリットとして形成することが好まし
く、特に好ましくは、電機子１０と偏平ヨーク１４との
エアギャップｄ程度のスリット幅を有するよう形成すれ
ばよい。なお、このスリット幅をあまり拡げると、有効
磁束が減少し、モータ特性が劣化するため、このスリッ
ト幅は必要以上に大きく形成しないよう注意する必要が
ある。

【００２５】また、このスリット１６，１６の長さは、
電機子１０のコア積厚の１．５倍程度に形成することが
好ましい。

【００２６】本実施例は以上の構成からなり、次にその
作用を説明する。

【００２７】実施例の直流モータは、一対の永久磁石１
２，１２が作る主磁束１００が、図中矢印で示すような
磁気回路を通過することになる。このとき、同図に示す
よう、この主磁束１００は、永久磁石１２，１２の裏面
側で、その磁路が二つに分かれ、永久磁石１２，１２の
裏面中央部ではその磁束密度が極めて粗となる。従って
、実施例のように永久磁石１２，１２の裏面側に磁気抵
抗の大きいスリット１６，１６を形成しても、主磁束、
すなわちモータの有効磁束にあまり影響がでない。

【００２８】これに対し、交差起磁力（電機子コイルに
通電することにより発生する起磁力）により生ずる磁束
１２０は、図中矢印で示すような磁気回路を通過する。 すなわち、この交差起磁力により発生する磁束１２０は
、一方の偏平部１４ｂ，１４ｂの中央で二つに分かれ、
円弧部１４ａ，１４ａ内を通過し、他方の偏平部１４ｂ
で合流する。このように交差起磁力により生ずる磁束１
２０は、永久磁石１２，１２の裏面側に位置するスリッ
ト１６，１６を通過するため、このスリット１６，１６
が磁気抵抗となり、この磁束を低減することができる。

【００２９】このように、偏平ヨーク１４を使用した場
合に、ヨーク１４と電機子１０との間のエアギャップｄ
が小さくなり、交差起磁力に対する磁気抵抗が減少して
も、ヨーク１４に設けられた一対のスリット１６，１６
が交差起磁力に対する磁気抵抗を高めるように作用する
ため、従来の偏平ヨーク型直流モータに比べ、電機子反
作用の影響を著しく低減することが可能となる。

【００３０】特に、本発明によれば、一般の偏平ヨーク
型直流モータのヨーク１４に単にスリット１６，１６を
形成するだけでよいため、現行のモータを大幅に設計変
更することなく、電機子反作用の少ない偏平ヨーク型直
流モータを得ることが可能となる。

【００３１】図７には、図５に示す従来の偏平ヨーク型
直流モータに、図１に示すような一対のスリット１６，
１６を設けた場合の磁束密度分布が示されている。

【００３２】同図に示すよう、モータの整流帯２００に
おける合成密度分布１１０は、図６に示す従来の偏平ヨ
ーク型直流モータに比べ大幅に低減されていることが確
認された。

【００３３】このように、本発明の偏平ヨーク型直流モ
ータは、小型で、高出力でしかも電機子反作用の影響が
少ないため、自動車用パワーウィンドウモータ、パワー
シートモータなど各種の用途に幅広く用いることが可能
となる。

【００３４】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨の範囲内で各種の変形実施が
可能である。

【００３５】例えば、前記実施例では、磁気抵抗領域と
して一対のスリット１６，１６を例にとり説明したが、
本発明はこれに限らず、これ以外に例えば磁気抵抗の高
い材料を用いてもよい。

【００３６】また、本実施例では、本発明を直流モータ
に適用する場合を例にとり説明したが、本発明はこれに
限らず、これ以外にも、例えば本発明を偏平ヨーク型直
流発電機などに適用することも可能である。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電機子反作用の影響の少ない偏平ヨーク型直流機を得る
ことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用された偏平ヨーク型直流モータの
概略説明図である。

【図２】同図（Ａ）は、図１に示す直流モータの偏平ヨ
ークの側面説明図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）のＢ−Ｂ´
断面図である。

【図３】従来の円形ヨーク型直流モータの概略説明図で
ある。

【図４】図３に示す円形ヨーク型直流モータの磁束分布
の説明図である。

【図５】従来の偏平ヨーク型直流モータの概略説明図で
ある。

【図６】図５に示す従来の偏平ヨーク型直流モータの磁
束分布の説明図である。

【図７】本発明にかかる偏平ヨーク型直流モータの磁束
分布の説明図である。

【符号の説明】

１０　　電機子 １２　　永久磁石 １４　　偏平ヨーク １６　　スリット

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　偏平ヨークの固定子側磁極裏面側位置
   に、偏磁作用により生ずる磁束の通過する磁気回路の抵
   抗を高める磁気抵抗領域を形成し、電気子反作用の影響
   を小さくすることを特徴とする偏平ヨーク型直流機。
2. 【請求項２】　　請求項１において、前記磁気抵抗領域
   は、偏平ヨークの固定子側磁極裏面側中央位置に、回転
   軸に平行に設けられた所定幅のスリットとして形成され
   たことを特徴とする偏平ヨーク型直流機。