JPS6192147A - フラツトモ−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】 （産業上の利用分野） 本発明はアマチュアを横切る方向に形成される磁束が形
成され゛る面積を変えることにより、回転数を変化させ
るようにしたフラットモータに関する。

（従来の扶術） 自動車用空気調和装置に用いられる直流モータのように
、設置空間が制限されるモータとしては、ケーシングの
形状が扁平形状となったフラットモータが用いられてい
る。そして、このようなフラットモータを自動車用空気
調和装置に組み込む場合には、モータの回転数を通常３
段階ないし４段階に可変し得るようにする必要があり、
モータの回転数の制御は、モータ全体のコストを下げる
べく、モータへの入力端子に複数の抵抗を取付けたいわ
ゆる抵抗制御によってなされている。

第３図は従来のフラットモータ１を示す図であり、ケー
シング２内には磁束を形成するためのステータをなす永
久磁石３が環状に設けられ、前記永久磁石３に対向して
位置し波巻のコイルを有するアマチュア４とこのアマチ
ュア４を支持するハブ５とがロータシャフト６に取付け
られ、このロータシャフト６は軸受７等により支持され
ている。

そして、図示するフラットモータはプリントモータであ
ることから、このアマチュア４内周域がコンミステータ
８となっておりこのコンミステータ８にはブラシ９が当
接し、前記ブラシ９にはコイルバネ１０により弾発力が
与えられている。前記ブラシ９には給電線１１が接続さ
れ、前記アマチュア４に通電をしている。前記ブラシ９
を支持するブラシホルダ１２は、前記ブラシ９を支持す
るブラシロッカー１３とゴム等の防振材から成るロッカ
ーサポート１４により構成されている。第４図は前記フ
ラットモータ１のステータをなす永久磁石３の配位状態
を示す平面図であり、８極のものが例示されている。図
示したように従来の永久磁石３は全体的に中空円板形状
を有し、円周方向に略等間隔に複数のＮ極とＳ極とが交
互に配設され、ヨークをなすケーシングとによりアマチ
ュア４を横切る方向に所定の密度の磁束が形成されるこ
とになる。次に第５図に示すように従来のフラットモー
タ１を速度制御する場合は、前記フラットモータ１のア
マチュアコイルに直列に抵抗を接続して前記抵抗の値を
変えることにより、アマチュアコイルに加わる電圧を変
えて速度制御をする抵抗制御法が用いらている。

（発明が解決しようとする問題点） しかして、従来のフラットモータにおいては第４図に示
したようにステータ３が多数の永久磁石によって構成さ
れているので前記ステータ３により発生している界磁磁
束数は一定つまり磁束密度は一定であり、従来のフラッ
トモータを速度制御する場合は、必然的にコストの安い
抵抗制御法を採用することになる。しかし、前記抵抗制
御法では第５図を参照するとわかるように、フラットモ
ータ１の回転数を最大とするためにＨｉにセットした場
合には、アマチュア４に流れる電流は電源Ｂから直接供
給されるので問題はないが、回転数を最小とするために
ＬＯにセットした場合には、前記アマチュア４に流れる
電流は外部抵抗器Ｒ＋　。

Ｒ２、Ｒ３にも流れることになり、前記アマチュア４に
流れる電流をＩ［Ａ］とすると、（Ｒ＋＋Ｒ’２　＋Ｒ
３）・Ｉｆ　　［Ｗ］の損失が外部抵抗器に発生するこ
とになり電源から見たフラットモータ１の効率はかなり
低下することになる。又、フラットモータ１には低速時
でも比較的大きな電流が流れるので、前記外部抵抗器は
電流許容量１熱許容量ともに大ぎなものが必要となる。

前記したように従来のフラットモータ１の速度制御方式
では、前記外部抵抗器の発熱による損失の発生、前記フ
ラットモータ１の効率の低下、比較的大型の外部抵抗器
が必要である等の問題点を有していた。

（問題点を解決するための手段） 斯かる問題点を解決するための本発明は、円板形状に形
成されたアマチュアが取付けられた回転軸を前記アマチ
ュアを覆うケーシングに回転自在に支持し、前記アマチ
ュアに電気的に接続されたコンミステータを前記回転軸
に取付けると共に、前記コンミコテータに接触しかつ電
源に接続されて前記アマチュアに所定の電流を供給する
ブラシを前記ケーシングに装着し、前記アマチュアを一
定方向に横切る磁束群を発生する多数の磁束発生手段を
、前記磁束群が前記アマチュアの円周方向に形成される
と共に相隣り合う磁束群が相互に逆方向に前記アマチュ
アを横切るように前記ケーシングに取付け、前記多数の
磁束発生手段のうち少なくとも２つの１１束発生手段に
電磁石を具え、これらの電磁石を前記電源に接続してな
るフラットモータである。

（実施例） 以下、本発明を図示する一実施例に基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例に係るステータ３を示す図で
あり、第２図は配線状態を示す回路図である。第１．２
図に示す構造以外の構造は第３図に示すフラットモータ
とほぼ同様である。

図示する実施例にあっては、ケーシング２に８つの磁束
発生手段１５．１５８がアマチュア４の円周方向に沿っ
て環状に取付（プられており、それぞれの磁束発生手段
１５．１５ａにより形成される磁束群は１円周方向に相
隣り合う磁束発生手段による磁束群が逆極性となるよう
に設定されていることから、アマチュアを横切りヨーク
をなす反対側のケーシングを介して相隣り合う磁束発生
手段に至るループ状の磁束群となる。

８つの磁束発生手段のうち符号１５で示される４一つは
永久磁石により形成されており、符号１５ａで示される
他の４つは鉄心１６を設けて隣り合う磁極と反対の極が
発生するように２極を１組として巻線１７を巻いて形成
された界磁磁極１９で構成されている。引出線１８は前
記界磁磁極１９に電流を流すための導線である。

フラットモータ１ａの速度制御は、第２図で示ずような
制御回路で行なうことができる。第２図において、Ｂは
電源、ＦＩ　はヒユーズ、ＳＷは前記フラットモータ１
ａのスイッチである。アマチュア４にブラシ９から所定
の電流を供給するために、給電線１１は電源Ｂに接続さ
れている。前記フラットモータ１ａの速度を第２図＜Ａ
）に示すＨｉにセットすると界磁巻線１９ａには電流が
流れず前記永久！１石１５による界磁磁束のみがアマチ
ュア４に作用することになる。次に前記フラットモータ
１ａの速度を第２図（Ｂ）に示すＭｌにセットしたとき
は、前記界磁巻線１９ａは前記引出し線１８を通して２
極のみ通電され、前記界磁巻線１９ａは分巻巻線として
作用し、前記界磁巻線１９ａによる磁束と前記永久磁石
１５による界磁磁束が前記アマチュア４に作用すること
になる。

次に前記フラットモータ１ａの速度を第２図（Ｃ）に示
すＭｌにセットしたときも、前述したＭｌにセットした
ときと同様に作用するが、この場合の前記界磁巻線１９
ａは、直巻巻線となっているのが相違しているところで
ある。

次に前記フラットモータ１ａの速度を第２図（Ｄ）に示
すｌｏにセットしたときは、前記界磁巻線１９ａは前記
引出線１８を通して４極全て４こ通電され、２１の前記
界磁巻線１９ａによる磁束と前記永久磁石１５による界
磁磁束が前記アマチュア４に作用することになる。

ところでフラットモータの回転数を算出する簡略式は次
のような式で表される。

Ｎ＝に−（Ｖ−１ａ　Ｒａ　）／φ ここでＮはフラットモータの回転数［ｒｐｍｌ、Ｋはフ
ラットモータの構造により決定される定数、 ■はフラットモータのアマチュアに印加する電圧［Ｖ］
、 Ｔａはフラットモータのアマチュアに流れる電流［Ａコ
、 Ｒａはフラットモータのアマチュアコイルの抵抗［Ωコ
、 φはフラットモータのステータが発生する界磁磁束［Ｗ
ｂ］、である。

従ってアマチュア４に作用する界１ａ磁束φを変化させ
ることによりフラットモータ１ａの回転数Ｎは変化する
ことになり、回転数Ｎは界！１磁束φに反比例”するの
で、前述した前記フラットモータ１ａの速度をト１ｉ　
、　Ｍｌ　、　Ｍｌ　、　Ｌｏ　ニそれぞれセットする
と、ステータ３の発生する界磁磁束はＨｒ　、Ｍｌ　と
Ｍｌ　、ＬＯの順に多くなり、前記フラットモータ１ａ
の速度はＨｉにヒツトしたときは速度は高速に、Ｍｌと
Ｍｌは速度が略等しく中途に、ＬＯにセットしたときは
速度は低速にそれぞれ制御される。

以上の実施例は８極のフラットモータ１ａのステータ３
のうち４極は永久磁石１５を用い、残りの４極は巻線に
よる界′＃１磁ｔＪｊ１５ａにより構成されたものを述
べたが、一般的にフラットモータは８極ものに限らず偶
数楊のものが製作可能であり、（例えば２．４．６．８
．１０，１２，１４．１６極等）その全てのものに永久
磁石１５と前記界磁磁極１５ａとの任意の組合わせが可
能である。

又、前記界磁巻線１９ａの結線を分さとするか直巻とす
るかまたは複巻とするかは前記界磁巻線１９ａごとに任
意に選択できる。

一般的に分巻界磁とするとアマチュアの電流に関係なく
一定の界１ｆｔ磁束が発生できるのでフラットモータは
定トルクの特性を有し、直巻界腎１とするとアマチュア
の電流そのもので界磁磁束を発生することになり定出力
特性を有するフラットモータとなる。

従って、フラットモータのステータの極数、前記極数に
対する永久磁石と界磁巻線との配分、前記電磁石の結線
方法（分巻か直巻か複巻か）等を任意に決定することに
より、前記フラットモータの被駆動系の特性に要求され
る最適な特性を有するフラットモータを提供できること
になる。

尚、図示実施例は第３図に示すように、アマチュア４と
コンミステータ８とが一体に形成された構造のいわゆる
プリントモータに本発明を具°体化した場合を示すが、
アマチュア４を多数のコイルを有し樹脂で固めて形成し
、フンミュテータとアマチュア４とを別体としたタイプ
のフラットモータにも本発明を実施することが可能であ
る。また、永久磁石と対向するケーシングの部分に電磁
石を取付け、永久磁石と電磁石との共働により磁束発生
手段を形成して磁束の密度を調整することも可能である
。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、円板形状に形成されたア
マチュアが取付けられた回転軸を前記アマチュアを覆う
ケーシングに回転自在に支持し、前記アマチュアに電気
的に接続されたコンミステータを前記回転軸に取付ける
と共に、前記コンミステータに接触しかつ電源に接続さ
れて前記アマチュアに所定の電流を供給するブラシを前
記ケーシングに装着し、前記アマチュアを一定方向に横
切る磁束群を発生する多数の磁束発生手段を、前記磁束
群が前記アマチュアの円周方向に形成されると共に相隣
り合う磁束群が相互に逆方向に前記アマチュアを横切る
ように前記ケーシングに取付番プ、前記多数の磁束発生
手段のうち少なくとも２つの磁束発生手段に電磁石を具
え、これらの電磁石を前記電源に接続したことにより、
界磁制御をすることができ従来のフラットモータの速度
制御における問題点であった外部抵抗器の発熱による損
失の発生や、前記フラットモータの効率の低下や、比較
的大型の外部抵抗器が必要であった等の問題が解決され
るばかりでなく、前記フラットモータのステータの極数
、前記極数に対する永久磁石と界磁巻線との配分、前記
界！＆巻線の結線方法等を任意に決定できるので前記フ
ラットモータの設計上の自由度が極めて大きくなり元来
一意的に決定されていたフラットモータの特性が大巾に
改善されることになる。従って元来のフラットモータで
は負荷の特性によっては駆動できなかったとされたもの
であっても、前述した前記フラットモータのステータの
極数、前記極致に対する永久磁石と界磁巻線との配分、
前記界磁巻線の結線方法等を任意に組合わせて設計する
ことにより、負荷の特性に要求される最適の特性を有す
る高効率のフラットモータが製作できるようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るフラットモータのステータの平面
図、第２図は本発明に係るフラットモータの速度制御方
法の一実施例、第３図は従来のフラットモータの概略断
面図、第４図は従来のフラットモータのステータの平面
図、第５図は従来のフラットモータの速度制御方法の実
施例。 １・・・フラットモータ、３・・・ステータ、４・・・
アマチュア、１５・・・永久磁石、１５ａ・・・界磁磁
極、１６・・・鉄心、１７・・・ステータコイル、１９
ａ・・・界磁巻線。 特許出願人　　　　日本ラヂヱーター株式会社河　１　
図 第２図 ＋５ ８工 土 第２図 ＋５ ８丁 千 マ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　円板形状に形成されたアマチュアが取付けられた回転
   軸を前記アマチュアを覆うケーシングに回転自在に支持
   し、前記アマチュアに電気的に接続されたコンミュテー
   タを前記回転軸に取付けると共に、前記コンミュテータ
   に接触しかつ電源に接続されて前記アマチュアに所定の
   電流を供給するブラシを前記ケーシングに装着し、前記
   アマチュアを一定方向に横切る磁束群を発生する多数の
   磁束発生手段を、前記磁束群が前記アマチュアの円周方
   向に形成されると共に相隣り合う磁束群が相互に逆方向
   に前記アマチュアを横切るように前記ケーシングに取付
   け、前記多数の磁束発生手段のうち少なくとも２つの磁
   束発生手段に電磁石を具え、これらの電磁石を前記電源
   に接続してなるフラットモータ。