JPH05176510A

JPH05176510A - 回転電機

Info

Publication number: JPH05176510A
Application number: JP35597191A
Authority: JP
Inventors: Youji Hino; 陽至日野
Original assignee: Asmo Co Ltd
Current assignee: Asmo Co Ltd
Priority date: 1991-12-20
Filing date: 1991-12-20
Publication date: 1993-07-13

Abstract

(57)【要約】【目的】体格及びコストを上げずに減磁を防止するこ
とができる回転電機を提供すること。【構成】円弧状の２つの異方性磁石１０，１２と、コ
ア１６及びコイル１８とを含む回転子１４と、ヨーク２
０とを含んで直流モータを構成する。異方性磁石１０，
１２の一方端からθの範囲はパラレル配向とし、その他
の部分はラジアル配向とする。パラレル配向の部分は、
等価マグネット厚さが大きくなり、パーミアンス係数も
大きくなるため、電機子磁束による減磁が起こらない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、永久磁石を用いた回転
電機に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般の回転電機、例えば直流モータ等
は、固定子側に界磁用の磁石を設け、界磁用磁石により
生じる磁束中に置かれた電機子導体に通電することによ
り、回転子を回転させている。

【０００３】通常、前記界磁用磁石は、モータの小型
化、低コスト化を図るため、薄型円弧状に形成される。

【０００４】しかし、電機子導体に電流を通電すると、
この電機子電流によって引き起こされる交叉起磁力が、
界磁用磁石の端部に作用し、磁束の減少を引き起こす。
そして、この磁石端部における磁束密度の減少が一定の
限界を超えると、交叉起磁力を取り除いても磁束端部の
磁束密度が元に戻らない減磁が引き起こされる。また、
この減磁は、温度等の環境変化に対しても同様に起こり
うる現象であり、有効な減磁対策が必要となる。

【０００５】図３は、磁石の一般的な減磁曲線（第２象
限）を示す図である。図において、ＯＰはパーミアンス
直線であり、モータの構造によって定まる。ＡＣはリコ
イル線であり、モータを第２象限で使用する場合の小ル
ープである。また、リコイル線とヒステリシス曲線（大
ループ）との交点であるＡ点をクニック点という。

【０００６】電機子導体に電流が流れていない場合に
は、モータの動作点はパーミアンス直線とリコイル線と
の交点（Ｑ点）で定まる。そして、電機子導体に電流が
流れると、小ループであるリコイル線上を動作点が移動
することになるが、大きな電流が流れると動作点がクニ
ック点Ａを越えてヒステリシスの大ループにはいってＤ
点に達する。その後電流がなくなると、新しいリコイル
線ＤＥ上を動作点が移動し、パーミアンス直線との交点
であるＱ′点におちつく。その結果、磁束密度が下がっ
て減磁が起こる。直流モータの場合は、界磁石の端部
（回転子の回転方向側）において最も減磁が起こりやす
く、減磁が起こると出力低下等につながるため、以下の
，に示す対策が施されている。

【０００７】電機子反作用による減磁を考慮して、磁
石の端部を厚くしてパーミアンス係数を大きくする。即
ち、磁石の端部を厚くすることにより、図３に示したパ
ーミアンス直線ＯＰの傾斜が急になって、動作点Ｑとク
ニック点Ａとの距離が大となるため、クニック点Ａに至
らずに減磁が起こらない。

【０００８】電機子磁束とは斥力の関係にある磁石の
端部に鉄片を介在させる。鉄片を介在させることによ
り、電機子磁束がこの鉄片を通り、磁石に作用しないた
め、磁石端部の減磁を防ぐことができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した
の方式においては、磁石を厚くすることにより、モータ
体格の増大及びコストアップにつながるという問題点が
あった。特に、希土類磁石を用いた場合は磁石自体が高
価であるため、製品コストの上昇も無視できないものと
なる。

【００１０】また、の方式においては、鉄片部分にお
いて回転子の磁気抵抗が小さくなり、鉄片を入れたこと
により大きな磁束を発生してしまうという問題点があっ
た。しかも、鉄片を追加するため、部品点数の増大によ
るコストアップにつながるという問題点があった。

【００１１】本発明は、このような点に鑑みて創作され
たものであり、磁石の体格及びコストを上げずに減磁を
防止することができる回転電機を提供することを目的と
する。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明の回転電機は、固定子側に薄型の異方性
磁石が設けられた回転電機であって、前記異方性磁石
は、少なくとも一方端から所定の範囲はパラレル配向と
し、その他の範囲はラジアル配向とすることを特徴とす
る。

【００１３】

【作用】本発明の回転電機は、固定子の界磁石として異
方性磁石を用いており、その一方端から所定の範囲のみ
がパラレル配向に、他の部分がラジアル配向になってい
る。従って、異方性磁石として薄型のものを用いても、
パラレル配向の端部は部分的に等価マグネット厚さが大
きくなっており、パーミアンス係数が大となるため、減
磁が起こりにくくなる。

【００１４】また、異方性磁石の端部の配向を変えるこ
とにより減磁対策を行っているため体格が大きくなるこ
とがなく、磁石の厚さや部品点数には変わりがないため
コストが上がることもない。

【００１５】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例につい
て詳細に説明する。

【００１６】図１は、本発明の回転電機を適用した一実
施例における直流モータの構成を示す図である。

【００１７】同図において、異方性磁石１０，１２は、
薄型円弧状（瓦状）の永久磁石で構成されており、一般
的にはネオジウム等の希土類磁石やフェライト磁石等が
用いられる。これらの異方性磁石１０，１２は、全体的
に径方向に配向（ラジアル配向）されており、一方端
（モータの回転方向と同方向側）から所定範囲θについ
ては径方向からずらして配向（パラレル配向）されてい
る。本実施例では、このパラレル配向の範囲θは、電機
子反作用による電気的中性軸の変動分に一致させてい
る。

【００１８】図１において、異方性磁石１０，１２内に
示した矢印が配向方向、すなわち磁力線の方向を表して
いる。矢印Ａ，Ｂ，Ｃは一方端からθの範囲にあるパラ
レル配向部分の磁力線の方向であり、モータの回転軸か
らずれた所定方向を向いている。また、それ以外の矢印
は、ラジアル配向部分の磁力線の方向であり、モータの
回転軸方向を向いている。

【００１９】このような配向方向を有する異方性磁石１
０，１２を、直流モータに組み込んだ状態で、あるいは
磁石単体で着磁を行う。また、この着磁は、異方性磁石
１０，１２の各部が飽和磁束密度となるように行う。

【００２０】回転子１４は、コア１６とこのコア１６に
巻かれたコイル１８とを含む。

【００２１】なお、本実施例では、説明に直接関係のな
いブラシ等の構成部品は省略してある。

【００２２】ヨーク２０は、２つの異方性磁石１０，１
２間の磁路を形成しており、軟鉄などにより構成され
る。従って、ヨーク２０、異方性磁石１０，１２及び回
転子１４のコア１６によって磁気回路が形成され、回転
子１４のコイル１８に、例えば図１に示すように通電す
ることにより、回転子１４が矢印方向に回転駆動される
ことになる。

【００２３】次に、本実施例の直流モータの作用を説明
する。

【００２４】直流モータの回転子１４が回転する場合に
は、コイル１８による電機子磁束が発生する。例えば、
図１に示したコイル１８の左半分について考えると、こ
のコイル１８の回りを時計方向に電機子磁束交叉起磁力
が発生する。従って、異方性磁石１０の下側端部付近
（回転子１４の回転方向と同方向の端部付近）では配向
方向と反対方向に電機子磁束が作用することになる。

【００２５】これに対し、異方性磁石１０の下端部付近
は、θ範囲でパラレル配向となっており、この領域は、
部分的に等価マグネットの厚さｄ₂が磁石１０の厚さｄ
₁に比べ大きくなるように形成されている。従って、以
下に詳述する理由から、この領域に交叉起磁力に起因す
る磁束が界磁磁束を相殺するように作用しても、減磁を
有効に防止することができる。

【００２６】図２は、部分的にパラレル配向にした場合
の異方性磁石の減磁曲線を示す図である。

【００２７】同図において、Ａはクニック点を、ＡＣは
リコイル線を、ＯＰ₀及びＯ′Ｐ₀′はラジアル配向の
場合のパーミアンス直線を、ＯＰ₁及びＯ′Ｐ₁′はパ
ラレル配向の場合のパーミアンス直線をそれぞれ示して
いる。

【００２８】コイル１８に通電しない状態では、ラジア
ル配向の場合は、パーミアンス直線ＯＰ₀とリコイル線
ＡＣとの交点として動作点Ｑ₀が定まっている。また、
パラレル配向の場合は、等価マグネット厚さが大きくな
っているため、パーミアンス係数も大きくなっており、
この傾斜が急なパーミアンス直線ＯＰ₁とリコイル線Ａ
Ｃとの交点として動作点Ｑ₁が定まっている。

【００２９】コイル１８に定格電流を流すと、動作点Ｑ
₀及びＱ₁がリコイル線ＡＣ上を移動する。具体的に
は、ラジアル配向の場合の動作点Ｑ₀がＱ₀′に移動
し、パラレル配向の場合の動作点Ｑ₁がＱ₁′に移動す
る。従って、ラジアル配向とした場合には、移動後の動
作点Ｑ₀′がクニック点Ａを越えてしまうが、パラレル
配向とした場合には、パーミアンス係数が大きくなった
分クニック点Ａまでの距離が遠ざかるため、移動後の動
作点Ｑ₁′がクニック点Ａに達しない。

【００３０】このように、異方性磁石１０，１２の端部
付近のθの範囲をパラレル配向としたことにより、部分
的にパーミアンス係数が大となるため、電機子反作用に
よる減磁の発生を防止することができる。

【００３１】特に、本実施例の異方性磁石１０，１２
は、端部付近の配向方向を変えただけであるためモータ
体格は従来品と同じであり、部品点数も変わらないため
製品コストへの影響もほとんどない。

【００３２】なお、本発明は上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種々の変形実施が
可能である。

【００３３】例えば、上述した実施例では、直流モータ
について減磁対策を行った場合を説明したが、直流発電
機についても同様に減磁対策を行うことができる。但
し、この場合は、減磁が起こる磁石の場所が反対となる
ため（回転子の回転方向と反対方向の磁石端部付近で減
磁が起こる）、本実施例の異方性磁石１０，１２とは反
対側のθの範囲をパラレル配向とする。

【００３４】また、実施例では、電機子反作用による電
気的中性軸の変動分θについてパラレル配向としたが、
このパラレル配向とする範囲については異方性磁石１
０，１２の厚さや材質等を考慮して適宜変更する。例え
ば、異方性磁石１０，１２が径方向に厚い場合はθを小
さく設定し、反対に薄い場合θを大きく設定してやれば
よい。

【００３５】また、実施例では、異方性磁石１０，１２
の一方端のみをパラレル配向とする場合を説明したが、
回転子１４を双方向に回線させる場合は異方性磁石１
０，１２の両端付近について、それぞれθの範囲をパラ
レル配向とすればよい。

【００３６】また、実施例では、円弧状の２つの異方性
磁石１０，１２を用いる場合を説明したが、円形の磁石
を用いて固定子を形成する場合や、３つ以上の磁石を用
いる場合にも同様に本発明を適用することができる。

【００３７】

【発明の効果】上述したように、本発明によれば、異方
性磁石の少なくとも一方端から所定の範囲をパラレル配
向とすることにより、パラレル配向部分の等価マグネッ
ト厚さが大きくなってパーミアンス係数が大となるた
め、減磁の発生を防止することができる。

【００３８】また、異方性磁石の端部の配向を変えるこ
とにより減磁対策を行っているため体格が大きくなるこ
とがなく、磁石の厚さや部品点数には変わりがないため
コストが上がることもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における直流モータの構成図
である。

【図２】実施例の異方性磁石の減磁曲線を示す図であ
る。

【図３】磁石の一般的な減磁曲線を示す図である。

【符号の説明】

１０，１２異方性磁石１４回転子１６コア１８コイル２０ヨーク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固定子側に薄型の異方性磁石が設けられ
た回転電機であって、前記異方性磁石は、少なくとも
一方端から所定の範囲はパラレル配向とし、その他の範
囲はラジアル配向とすることを特徴とする回転電機。
【請求項２】請求項１において、パラレル配向とする前記異方性磁石の所定の範囲は、電
機子反作用による電気的中性軸の変動分であることを特
徴とする回転電機。