JPS6252548B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は2m（ｍ＝１，２，…）磁極にＳ磁
極、Ｎ磁極が交互に等間隔で有する界磁マグネツ
トと導線を枠状に巻回形成した枠状電機子コイル
群とが相対的回動するように上記界磁マグネツト
又は枠状電機子コイル群のいずれか一方を回転軸
に固設した軸方向に偏平なデイスク型の軸方向偏
平型電動機に関し、特に直径40センチメートルに
も及ぶような軸方向偏平型電動機において枠状電
機子コイルを容易に且つ安価に形成できるように
すること及びわずかな変更で種々異なる特性のも
のを得ることを本発明の主目的とする。

小型の軸方向偏平型電動機は偏平なデイスク型
形状であるため、カセツトテープレコーダやレコ
ードプレーヤ等の音響機器に、円筒形電動機に代
わつて採用されつつあることは周知である。その
他の分野にもこの種の小型電動機が円筒形電動機
に代わつて用い採用されているが、特殊分野に用
いるためにこの種の例えば直径40センチメートル
にも及ぶような大型の軸方向偏平型電動機を形成
しようとする場合には、非常に大きな界磁マグネ
ツト及び枠状電機子コイル群を必要とする。その
他、高価な回転軸や軸受を用いなければならな
い。特にＳ磁極、Ｎ磁極が2m（ｍ＝１，２，３
…）側交互に等間隔で有する直径30センチメート
ルにも及ぶような界磁マグネツトを形成すること
はやつかいであり、特に高価なものとなる。直径
40センチメートルにも及ぶような大型の特殊な軸
方向偏平型電動機はその生産台数も限られている
ことによる。またこのような大型の軸方向偏平型
電動機に用いるために形成される枠状電機子コイ
ルも大きなものに形成することが必須であるた
め、その形成方法もやつかいで、強度の面で十分
でないため、高価につくプラスチツクモールドし
て強度が十分なものに形成してやる必要があり、
界磁マグネツトと同様に高価な枠状電機子コイル
を必要とし、上記直径30センチメートルにも及ぶ
界磁マグネツトを用いる場合と同様な欠点を有す
る。

このように直径40センチメートルにも及ぶよう
な軸方向偏平型電動機を形成する場合には、上記
諸因上非常に高価なものとなるが、その特殊性か
ら生産台数も小型の軸方向偏平型電動機に比較し
て徴々たるものであることから、及びこのような
大型の軸方向偏平型電動機を必要とする分野にお
いて安価に入手できるようにするためから、安価
であり且つ効率良好なものとしなければならな
い。

本発明は上記した欠点を解決するためになされ
たもので、この解決を図ることで、以下の説明で
明らかなる他の効果を発生するようにした軸方向
偏平型電動機を社会に提供するもので、以下に添
付図面を参照しつつ本発明の実施例を説明するこ
ととする。

第１図は、本発明の軸方向空隙型電動機Ｍが、
後記する界磁マグネツトが枠状電機子コイルに対
して相対的回動するようにした場合（即ちブラシ
レス軸方向偏平型電動機の場合）の一実施例とし
ての縦断面図を示す。この軸方向偏平型電動機Ｍ
は、例えば、厚さ２センチメートル、直径40セン
チメートルの円板状の軟鋼板２，３を、例えば直
径４センチメートルの鉄等の金属でできた支柱４
にて適宜な間隙５を有して形成することで、直径
40センチメートルという半径の長い軸方向偏平型
電動機本体１を形成している。いま軟鋼板２又は
３を偏平なカツプ型のものに形成し、この開口端
部に軟鋼板３又は２を装着しても良いわけである
が、直径40センチメートルにも及ぶ偏平カツプ型
本体を形成することは、やつかいで、高価となり
重量も重いものとなり不都合なので上記のように
形成するのが望ましい、回転軸６は、例えば直径
６センチメートルからなる鉄等によつて形成され
たもので、軟鋼板２，３からなる本体１の略々中
心部に直交して、回動自在にベアリング等の軸受
７，８にて軸承されている。いま回転軸６はその
中間部に鍔部９を形成しており、この鍔部９の下
部を軸受８に連結された軸受１０が接触するよう
にしている。上記鍔部９の上に、例えば直径３０
センチメートルの円板状の軟鋼板からなるヨーク
１１を回転軸６に直交して適宜な手段にて固設し
ている。このヨーク１１の両面（尚、片面だけで
あつても良いわけであるが、この実施例において
は両面の場合を示す）の回転軸６の周囲部に、
2m（ｍ＝１，２，…）個のＳ磁極、Ｎ磁極の磁
極が交互に等間隔で有する例えば直径30センチメ
ートルのドーナツ円板状の界磁マグネツト１２を
貼着している（第２図参照）。いま界磁マグネツ
ト１２をＳ磁極、Ｎ磁極が交互着磁された20磁極
のものとしている。第２図に図示する界磁マグネ
ツト１２をそのまま用いても良いが、Ｓ磁極、Ｎ
磁極を交互着磁した直径30センチメートルにも及
ぶ界磁マグネツト１２を形成する型代としては一
千万円近くもの費用を要し、この型が形成された
後においても、この型により形成される界磁マグ
ネツト１２も非常に高価なものとなる。特に直径
40センチメートルにも及ぶ特殊な軸方向偏平型電
動機Ｍにあつては、その生産台数も少なく、上記
直径30センチメートルにも及ぶ高価な界磁マグネ
ツト１２を用いたのではコスト的に割の合わない
軸方向偏平型電動機Ｍとなつてしまう。そこで、
この点を解決するに当つて、界磁マグネツト１２
を形成するに当つて、Ｓ磁極、Ｎ磁極を形成する
磁極を界磁マグネツトセグメントで形成するよう
にしている。いま界磁マグネツト１２がＳ磁極、
Ｎ磁極を交互着磁した20磁極のものとすると、第
２図で20等分された一の扇状界磁マグネツトセグ
メントを20個必要とする。しかし、直径30センチ
メートルにも及ぶ界磁マグネツト１２を形成する
扇状界磁マグネツトセグメントを形成することも
やつかいであり、上記界磁マグネツト１２と同様
高価になる。そこで、第３図に示すように、当該
磁極幅を満足するように当該磁極幅内に収まるよ
うに複数個の（第３図においては２個）扇状界磁
マグネツトセグメント１２Ａ，１２Ｂを例えば半
径方向に沿つて、ヨーク１１の両面に接着剤にて
貼着等固定配設することで回転軸６の垂直方向外
周部に界磁マグネツト１２のＳ磁極、Ｎ磁極の磁
極を形成している。このような小さな界磁マグネ
ツトセグメント１２Ａ，１２Ｂは安価に形成する
ことができるので（尚、第３図において２個の界
磁マグネツトセグメント１２Ａ，１２Ｂで構成し
ているが更に小さな界磁マグネツトセグメントを
用いて形成しても良い）、この界磁マグネツトセ
グメント１２Ａ，１２Ｂを用いて上記のように界
磁マグネツト１２を形成することは、究極的に形
成される軸方向偏平型電動機Ｍを極めて安価に生
産し得るので効都合である。尚、界磁マグネツト
セグメント１２Ａ，１２Ｂは同質のものを用いる
必要はなく、外周方向において特に強いトルクを
要求される回転モータの性質上、界磁マグネツト
セグメントは外周方向に近いものほど磁力の強い
磁石を用い配設すると、強いトルクを得られると
共に安価に界磁マグネツト１２を形成できる。従
つて、いま第３図の界磁マグネツト１２において
は、例えば界磁マグネツトセグメント１２Ａとし
て磁力が強く高価なサマリユーム希土類マグネツ
トを用い、界磁マグネツトセグメント１２Ｂとし
て磁力の劣る安価な黒色のフエライトマグネツト
を用い構成している。尚、後記する四角状界磁マ
グネツトセグメント１２′Ａ，１２′Ｂも同様であ
る。上記界磁マグネツト１２または界磁マグネツ
トセグメント１２Ａ，１２Ｂと相対的回動する軟
鋼板２，３の間隙５側の内面には、上記界磁マグ
ネツト１２または界磁マグネツトセグメント１２
Ａ，１２Ｂの磁極幅と略々一致した開角幅を有す
る枠状電機子コイルを半径方向に複数個を配設固
定している。第４図においては界磁マグネツト１
２または界磁マグネツトセグメント１２Ａ，１２
Ｂの磁極幅と略々一致した開角幅を有する２個の
扇枠状電機子コイル１３Ａ，１３Ｂをその半径方
向に配設固定している。扇枠状電機子コイル１３
Ａ，１３Ｂは導線を扇枠状に多数巻回して形成し
たもので、界磁マグネツト１２または界磁マグネ
ツトセグメント１２Ａ，１２Ｂと対向する軟鋼板
２，３面に扇枠状電機子コイル１３Ａ，１３Ｂを
例えば13個を適宜な間隔で等間隔に重畳しないよ
うに配設している。界磁マグネツトセグメント１
２Ａ，１２Ｂの場合と同じ理由であるが、回転モ
ータにあつては外周方向において特に強いトルク
を要求されることから、外周方向に近いものほど
導線を多数ターン巻回形成したものを用いている
（後記する四角形枠状電機子コイル１３′Ａ，１
３′Ｂにおいても同様である。）。従つて、第４図
の場合においては扇枠状電機子コイル１３Ａのも
のは導線を多数ターン扇枠状に巻回形成したもの
を用い、コイル１３Ｂのものはさほど導線を巻回
しておらず、このことにより、必要としたトルク
が得られるようにすると共に安価にし得るように
している。このように半径方向に上記したような
枠状電機子コイルを複数配設しているのは、直径
40センチメートルにも及ぶような軸方向偏平型電
動機に用いる大きな枠状電機子コイルを形成する
ことはやつかいで、また強度が十分でないので、
小さな枠状電機子コイルにてその代用を果たす
（尚、小さなものであると、高価となるプラスチ
ツクモールド手段も安価なものとなるし、また自
己融着線を用いて強度性の高い枠状電機子コイル
を容易に形成できる）と共に、上記界磁マグネツ
トセグメント（例１２Ａ，１２Ｂ）を選択し得る
と共に、これに応じて扇枠状電機子コイル（例え
ば１３Ａ，１３Ｂ）を選択し得、相乗効果を得る
ことで、安価に目的とするトルクを得ることので
きる軸方向偏平型電動機Ｍを得るためである。
尚、扇枠状電機子コイル１３Ａ，１３Ｂ（後記四
角形枠状電機子コイル１３′Ａ，１３′Ｂにおいて
も同様）のトルク発生に寄与しない横方向の枠辺
を垂直に折曲して、コイル１３Ａと１３Ｂとの間
隔をつめてやると便利である。この扇枠状電機子
コイル１３Ａ（又は／及び１３Ｂ）の枠内空胴部
１３ａ（又は／及び１３ｂ）には、界磁マグネツ
ト１２又は界磁マグネツトセグメント１２Ａ，１
２ＢのＳまたはＮの磁極を判別（感応）し、いず
れの方向の電流を流すかを決定するためのホール
素子等の磁気感応素子１４を収納配設している。
尚、必ずしも枠内空胴部１３ａ，１３ｂ内に磁気
感応素子１４を収納する必要はないことは言うま
でもない。尚、上記界磁マグネツトセグメント１
２Ａ，１２Ｂからなる界磁マグネツト１２、上記
扇枠状電機子コイル１３Ａ，１３Ｂ及び磁気感応
素子１４との関係図を第５図に示している。上記
場合において、扇状界磁マグネツトセグメント１
２Ａ，１２Ｂも、ある意味では特殊な形状であ
り、場合によつては、更にこのための型を作るこ
とが要求されるので、第６図に示すように、四角
形状（板）の界磁マグネツトセグメント１２′
Ａ，１２′Ｂをその半径方向に２個（それ以上で
あつてもよい）当該磁極幅を満足するように且つ
収まるように、幅の広い磁力の強い高価なサマリ
ユーム、希土類マグネツトにて形成された四角形
状界磁マグネツトセグメント１２′Ａを外周方向
に、幅の狭い長方形状の磁力の劣る安価なフエラ
イトマグネツトにて形成された四角形状の界磁マ
グネツトセグメント１２′Ｂを内周方向に配設し
ている。更に又、このような四角形状の界磁マグ
ネツトセグメント１２′Ａ，１２′Ｂを用いた場合
に、更に安価に且つ強度に枠状電機子コイルを形
成することができるように、界磁マグネツトセグ
メント１２′Ａ，１２′Ｂと略々磁極幅を一致する
ように第７図に示すように四角（矩）形状に導線
を多数ターン巻回して形成した四角形状枠電機子
コイル１３′Ａ，１３′Ｂを用いても良い。上記界
磁マグネツトセグメント１２′Ａ，１２′Ｂ、電機
子コイル１３′Ａ，１３′Ｂは上記界磁マグネツト
セグメント１２Ａ，１２Ｂ、電機子コイル１３
Ａ，１３Ｂと同様な条件にて配設、形成すると便
利である。尚、電機子コイルを回転子とし、界磁
マグネツトを固定子とした場合（ブラシ有モータ
ー）にも、当然同様の原理が成立することは言う
までもない。

本発明の軸方向偏平型電動機は、上記構成にて
成立するため、磁気感応素子が所定の磁極を検出
した場合、適宜の電機子コイルに適宜な方向の電
流を流し、フレミングの左手の法則に従つて所定
の方向に回転子が回転することになるわけである
が、第８図を参照して説明すると、電圧が一定で
ある場合において、２個の電機子コイル１３Ａ，
１３Ｂを並列接続して通電する場合には、回転数
（Ｎ）は大きく、しかもトルク（Ｔ）も大きいも
のとし得（傾斜線Ａで示す）、電機子コイル１３
Ａまたは１３Ｂの１個にのみ通電する場合には傾
斜線Ｂで示すように回転数はＮであるがトルクは
Ｔ／２とし得、電機子コイル１３Ａ及び１３Ｂを
直列接続しておく場合には回転数及びトルクとも
共に傾斜線Ｃで示すようにそれぞれＮ／２，Ｔ／
４とすることができる。このようにわずかな配
線、接続変更で種々の特性を持つた軸方向偏平型
電動機を得ることができるという効果を有する。
更にまた、前段で述べたように半径方向に長い軸
方向偏平型電動機に用いる枠状電機子コイルを容
易に且つ安価に形成できるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明軸方向偏平型電動機の一実施例
を示す縦断面図、第２図は本発明の界磁マグネツ
トの一実施例を示す平面図、第３図は第２図の界
磁マグネツトと形成するための他の方法を示す平
面図、第４図は、本発明の一実施例を示す枠状電
機子コイルの形状、配設を示す一実施例としての
平面図、第５図は、界磁マグネツト又は界磁マグ
ネツトセグメント、枠状電機子コイル及び磁気感
応素子との関係を示す説明図、第６図は第３図に
代わる実施例を示す平面図、第７図は第４図に代
わる実施例を示す平面図、第８図は本発明の効果
を示すための説明図である。 Ｍ……軸方向偏平型電動機、１……軸方向偏平
型電動機本体、２，３……円板状の軟鋼板、４…
…支柱、５……間隙、６……回転軸、７，８……
軸受、９……鍔部、１０……軸受、１１……ヨー
ク、１２……界磁マグネツト、１２Ａ，１２Ｂ，
１２′Ａ，１２′Ｂ……界磁マグネツトセグメン
ト、１３Ａ，１３Ｂ……扇枠状電機子コイル、１
３′Ａ，１３′Ｂ……四角形枠状電機子コイル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 2m（ｍ＝１，２，…）磁極にＳ磁極、Ｎ磁
   極を交互に等間隔で有する界磁マグネツトと導線
   を枠状に巻回形成した枠状電機子コイル群とが相
   対的回動するように上記界磁マグネツト又は枠状
   電機子コイル群のいずれか一方を回転軸に固設し
   た軸方向偏平型電動機において、上記界磁マグネ
   ツトの磁極と枠状電機子コイルとは略一致する開
   角幅で形成し、上記枠状電機子コイルはその半径
   方向に複数の枠状電機子コイルを配設したことを
   特徴とする軸方向偏平型電動機。 ２ 上記枠状電機子コイルは扇枠状であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の軸方向偏
   平型電動機。 ３ 上記枠状電機子コイルは四角形枠状であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の軸方
   向偏平型電動機。 ４ 上記枠状電機子コイルは外周方向に近いもの
   ほど導線を多数ターン巻回形成されたものである
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の軸
   方向偏平型電動機。 ５ 上記界磁マグネツトは2m分の１の磁極幅に
   収まるように複数の界磁マグネツトセグメントを
   それぞれ配設することで形成したものであること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第４項の
   いずれかに記載の軸方向偏平型電動機。 ６ 上記界磁マグネツトセグメントは扇状のもの
   であることを特徴とする特許請求の範囲第５項記
   載の軸方向偏平型電動機。 ７ 上記界磁マグネツトセグメントは四角状のも
   のであることを特徴とする特許請求の範囲第５項
   記載の軸方向偏平型電動機。 ８ 上記界磁マグネツトセグメントは外周方向に
   近いものほど磁力の強いものを用いてなることを
   特徴とする特許請求の範囲第５項乃至第７項のい
   ずれかに記載の軸方向偏平型電動機。