JPS61167366A - 回転電機の磁極用コア - 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） 本発明は直流及び交流モータ、或いは回動型プランジャ
等、一般的には回転電機に用いて好適な磁極用コアに関
する。

（背景技術） 第７図（モータの平面図）に示すように、軸心に対して
同心巻きしたコイル８１の両端面から周面に亘って折曲
して設け、周面に位置する二分を磁極８２に・・・に形
成したモータ等の電機子用コア８０は知られている。

このような電機子用コア８０において、第８図（コアの
展開側面図）のように磁極８２・・・の全部又はその一
部を周方向へ二分して第１磁極片８２ａと第２磁極片８
２ｂを形成し、さらに非通電時における電機子８３と界
磁マグネット８４の相対的停止位置にあるマグネット極
Ｓ、Ｎ・・・の周方向中央点Ｑ１又はマグネット極Ｓ、
Ｎ・・・の極間における周方向中点Ｑ２と、起動通電時
における電機子８３の磁極中心Ｐが相対的にずれた位置
になるように、第１磁極片８２ａと第２磁極片８２ｂの
形状を磁気的に非対称に形成し、これにより、始動時に
おける起動死点の回避と、必要最低限度の回転ムラに押
えつつモータ効率を向上させたモータ等の電機子用コア
は既に本出願人が提案した（特願昭５９−２３２１７０
号等）。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、斯かる電機子用コアはモータ等に応用した場合
、次の点において改良すべき問題が残されている。つま
り、負荷が比較的大きい場合、或いは印加電圧が比較的
低い場合には起動しにくい、又は起動しなくなる不具合
がある。このことは第３図（モータのトルク特性図）か
らさらに明らかになる。同図において、非通電時の吸引
トルク特性を実線Ｓで、又通電時の起動トルク特性を点
線Ｄｏで示す。ここで非通電時の自然停止位置はＲ１又
はＲ３点となるが、この場合起動トルク特性ＤＯは回動
角度６０°の範囲において双峰特性を示し、当該Ｒ１点
は双峰特性の谷部近くに位置する。このため始動時にお
いては十分な起動トルクが得にくくなる。

（問題点を解決するための手段） 本発明は斯かる問題点を解決したモータ゛等の回転電機
の磁極用コアに関する。

本発明は特に第１図及び第２図に示すように軸心に対し
て同心巻きしたコイル２の両端面２ａ。

２ａから周面２ｂに亘って複数の磁極３・・・を折曲し
て設けるとともに当該磁極３・・・の全部又は一部を周
方向前後に二分して第１磁極片部３ａと第２磁極片部３
ｂを形成し、非通電時における電機子５と界磁マグネッ
ト６の相対的停止位置にあってマグネッ斗極Ｓ、Ｎ・・
・の周方向中央点Ｑ１又はマグネット極Ｓ、Ｎ・・・の
極間における周方向中点Ｑ２と、起動通電時における電
機子５の磁極中心Ｐが相対的にずれた位置となるように
前記各磁極片部３ａ、３ｂの形状又は位置を選定してな
る回転型ｖ！ＡＭの磁極用コア１に適用したもので、そ
の主要構成とするところは前記第１磁極片部３ａと第２
磁極片部３ｂの少な（とも先端側を所定幅の中間磁極片
部３Ｃを介して連続形成したことを特徴とする。

（作用） 次に、本発明の詳細な説明する。第３図において、通電
時の起動トルク特性ＤＯは回転角度６０゜範囲において
、双峰特性を示す。中間磁極片部３Ｃが無い場合には点
線で示す特性ＤＯのようにその谷部は比較的低く　（小
さく）なる。ところが、中間磁極片部３ｃを付加するこ
とにより当該谷部は鎖線で示す特性Ｄ１．Ｄ２　・・・
のように高く（太き（）なり、これは中間磁極片部３ｃ
の面積、位置、形状等に対応して変化する。つまり、中
間磁極片部３Ｃを付加することにより通電時の起動トル
クを他の緒特性を特に劣化させることなく改善（大きく
）できる。

（実施例） 以下、本発明の好適な実施例をモータに通用した場合を
例示し、添付図面に基づいて詳細に説明する。

６極、インナーロータ方式のモータＭの平面図である第
２図において、 界磁マグネット６は６極に着磁された永久磁石リング１
２である。

１３はシャフトであり、このシャフト１３の回りにコイ
ル２が巻回されている。

１０はコイル２の偏平端面の一方からコイル２を包む本
発明に係るコアであり、１１はコイル２の他方の偏平端
面からコイル２を包む同様のコアであり、それぞれシャ
フト１３に固定し、電機子５を構成する。

このコア１０．１１は界磁マグネット６に向かって、放
射状に分岐するとともに、コイル２の外周面展開図であ
る第１図に示すように、分岐された先端がコイル２の外
周面２ｂに沿って直角に曲折されており、コア１０から
第１磁極片部１０ａと第２磁極片部１０ｂが、又コア１
１から第１磁極片部１１ａと第２磁極片部１１ｂがそれ
ぞれ延設される。また第１磁極片部１０ａ、ｌｌａと第
２磁極片部１０ｂ、１１・ｂの先端には夫々中間磁極片
部１０Ｃ，１１Ｃを連続形状で形成し、全体をアーチ状
になす。各磁極片、例えば１０ａと１０ｂは所定の間隙
をおいて離間配置されており、また、第１磁極片１０ａ
、ｌｌａと第２磁極片１０ｂ、１１ｂとが形成する起動
通電時の磁極中心は、第２図のＰ点となる。

しかして、電機子５は第２図において例えば直流モータ
の場合には時計方向に回転するものであり、コイル２の
電流方向は、第２図に示すＱ点にＰ点が合致した付近の
位置で切換手段（図示せず）によって回転が持続するよ
うに切り換えられる。

このように電機子５の磁極を、第１磁極片部１０ａ、ｌ
ｌａと第２磁極片部１０ｂ、ｌｌｂとに分けて形成する
ことにより、電機子５の非通電時であって無負荷時にお
ける回転トルク（界磁と電機子との吸引トルク）は、第
３図に特性曲線Ｓで示すように、電機子５が吸引トルク
によって右方向へ回転する場合の回転トルクを十とし、
電機子５を左方向へ回転する場合の回転トルクを−とす
れば、電機子５は十の回転トルクによって右回転して無
負荷時における安定な自然停止位置Ｒ１で停止する。さ
らに電機子５を右に回転していくと電機子５は−の回転
トルクの発生する周角度二分を通過し、やがて非安定な
停止位置Ｒ２に至り、この停止位置Ｒ２を越えると、電
機子５は回転前方の自然停止位置Ｒ１へ向かって右回転
をすることとなる。

そして、第１磁極片部１０ａ、ｌｌａと第２磁極片部１
０ｂ、ｌｌｂとの相対的な形状およびラジアル方向位置
を変えることにより、電機子５が第２図の位置にあると
き、すなわち電機子５と界磁マグネット６とがそれぞれ
の磁極中心を対向させて電機子電流の切換位置にあると
きの前記回転トルクをピーク付近にするとともに、この
回転トルクを必要な起動時の負荷トルクより若干大きく
設定することが可能となる。

しかして、電機子５は負荷時において第２図に示すＰ点
と０１点が合致する位置で停止することはなく、したが
って、起動死点は必ず回避されるとともに、電機子５の
前記位置でのマグネット吸引回転トルクは起動時の負荷
トルクより若干大きな必要最小限のものとなっているの
で電機子５の回転ムラも最小のものとなる。

また、第３図に示すように、非通電時の吸引トルク特性
Ｓにおいて、自然停止位置はＲ１点となり、特にこのＲ
１点は起動トルク特性ＤＯの谷部付近に位置するが中間
磁極片部３Ｃの作用によって始動時の起動トルクはＤｌ
又はＤ２のように大きくなる。この起動トルクの設定は
前述のように中間磁極片部３Ｃの面積等によって可変せ
しめることができる。

以上の第１磁極片部３ａ、第２磁極片部３ｂ、中間磁極
片部３Ｃは第４図及び第５図（磁気コアの側面図）に示
すように任意の形状等を選定することができる。

なお、第１及び第２磁極片部３ａ及び３ｂは夫々相対的
形状等を相異ならせることにより磁気的に非対称にする
必要があり、これにより、非通電時における電機子と界
磁マグネットの相対的停止位置にあってマグネット極の
周方向中央点Ｑ１又はマグネット極の極間における周方
向中点Ｑ２と、起動通電時における電機子の磁極中心Ｐ
が相対的にずれる。なお、中間磁極片部３Ｃの介在によ
り第４図のように見掛は上第１と第２磁極片部を対称形
とし中間磁極片部３Ｃを前後（回転方向）に非対称性を
もたせて形成してもよい。また、このような各磁極片部
の形成は電機子磁極の全部でなくてもその一部であって
もよい。さらにまた、界磁回転型あるいはアウタロータ
型、インナーロータ型のいずれの場合も同様に構成され
るし、さらに交流モータとして用いることもできる。

次に、このような磁極用コアを備える直流モータの具体
的な実施例を説明する。

まず、組立が容易であって実用性に勝れた直流モータ２
０を示す第６図において、 ２１は固定子たる永久磁石リングであり、Ｎ。

Ｓ極が交互となるようにして内周面に６極着磁されてい
る。なお、磁極数を２　（２ｍ＋１）極（ｍは１以上の
自然数）とすることにより、対向する磁極は常に異極と
なる。

２２はコイルであり、中心にシャフト挿通孔が穿設され
た円形ボビン２２ａ内に電線２２ｂを巻回して形成され
る。

２３は本発明に従って形成した下コアであり、コイル２
２の下端面に同心に配設される円板部２３ａと、円板部
２３ａの周縁から１２０度ずつの偏角で３本に分岐延出
され、コイル２２の外周面に沿って直角に曲折された第
１磁極片部２３ｂ、第２磁極片部２３ｃ、それに中間磁
極片部２３ｄとから成り、鉄板等の磁性材料をプレスし
て形成される。

２４は同じく本発明に従って形成したコイル２２の上端
面に同心に配設される上コアであり、下コア２３と同様
に円板部２４ａ、第１磁極片部２４ｂ、第２磁極片部２
４ｃ、中間磁極片部２４ｄとから成る。

この下コア２３と上コア２４とを第１磁極片部２３ｂ、
第２磁極片部２３ｃが第１磁極片部２４ｂと第２磁極片
部２４ｃとの間に位置するようにして、コイル２２の両
端面に配設する。

２５はコミュテータであり、絶縁材料で形成され中心に
シャフト挿通孔が穿設される円板２５ａと、この円板２
５ａの片面上に中心から放射状に貼設される６個の整流
子片２５ｂとから成る。この整流子片２５ｂは一つ置き
に電気的に接続され二つの整流子群が形成され、各整流
子群に前記コイル２２が接続される。

２６はシャフトであり、長さ方向のほぼ中央にフランジ
２６ａが形成され、下端に段差部２６ｂと段差部２６ｃ
が形成され、上端側周面には伝達機構への係合部が形成
される。

このシャフト２６に前記コミュテータ２５、上コア２４
、コイル２２、下コア２３が挿入され、下コア２３が段
差部２６ｂでかしめられて固定される。

２７はブラシであり、りん青銅の矩形板を、その一方の
長辺の中央に前記フランジ２６ａの逃がし部たる円弧状
の切欠部２７ａを形成し、この長辺側に位置する両コー
ナーに後述するケースに係合する孔２７ｂが穿設され、
他方の長辺側に位置する両コーナーに電源供給用のリー
ド線２８が接続される孔２７ｃが穿設され、面の中央に
コミュテータ２５への摺接部２７ｄが切起して形成され
て成る。なお、摺接部２７ｄは２本形成されておりコミ
ュテータ２５への接触を確実なものとしている。

そして２個のブラシ２７をシャフト２６の周面を挾んで
点対称の位置に配設して、各摺接部２７ｄはコミュテー
タ２５の整流子群にそれぞれ接するものとなる。

２９はプラスチック材料で成形されるケースであり、そ
の上面に前記永久磁石リング２１が挿入される凹部２９
ａが形成され、この凹部２９ａの底面中心にシャフト２
６がその段差部２６ｃで支承される軸受孔２９ｂが穿設
される。また、凹部２９ａ形成面たる上面には前記ブラ
シ２７の孔２７ｂに対応位置して係合突起２９ｃが４個
穿設され、上面の各コーナにブラシ２７の孔２７ｃに対
応位置してリード線２８を挿通保持する孔２９ｄが穿設
される。

３０はケース２９の上面に取り付けられるプラスチック
板のカバーであり、前記係合突起２９ｃに対応位置して
係合穴３０ａが穿設され、各コーナは前記リード線２８
のブラシ２７への接続番容易にすべく切欠かれている。

また、面の中心にシャフト２６を挿通するとともに支承
する軸受孔３０ｂが穿設される。

そして前記各構成部品は、図中一点鎖線で示すように、
永久磁石リング２１を凹部２９ａ内に配設し、コイル２
２．下コア２３．上コア２４．コミュテータ２５．シャ
フト２６から成る電機子を、シャフト２６の段差部２６
ｃを軸受孔２９ｂに挿通して永久磁石リング２１の中心
に配設し、２個のブラシ２７をその孔２７ｂを係合突起
２９ｃに挿通して位置決めし、カバー３０をその係合穴
３０ａを係合突起２９ｃに合わせるとともにシャフト２
６を軸受孔３０ｂに挿通してケース２９に係合させ、保
合突起２９Ｃをカバー３０に熱溶着等により固定し、リ
ード線２８を孔２９ｄに通してブラシ２７の孔２７ｃに
挿通し半田付けして、組立が行われる。

このようにした直流モータは、電機子コイルをシャフト
の回りに同心巻きとして巻線が容易であり、コミュテー
タ、ブラシを板状としたことと相俟って、偏平かつ小型
化を図ることができ、ブラシはケースとカバーとの間に
挾まれて位置決め固定されるので組立が極めて容易とな
り、また極数を２　（２ｍ＋　１）極としたので、対向
するブラシは同じものを回転軸に対して点対称位置とす
ることができ、さらに、モータが偏平となり、しかも多
極化が容易なため低回転にすることが出来ることにより
モータの回転伝達機構に効率の悪いウオームとウオーム
歯車を用いずに平歯車で良いこととなる。

なお、本発明に係る電機子用コアは交流モータにも勿論
使用することができる。

交流モータの場合には例えば第６図に示した直流モータ
に於いてコミュテータ２５二分を省略し、永久磁石をロ
ータとして回転させる構造にしてコイル２２へ単相交流
を直接供給すれば交流同期モータ（例えば小型タイマ、
電機時計用等）として作動させることができる。なお、
回転方向は従来の交流モータと同様に外部の伝達機構に
一方向にのみ回転するための公知の逆回転阻止用ストッ
パ又は一方向回転クラッチ等を設けることにより回転方
向を選択することができる。また、形状等によっても回
転方向を選択することもできる（この原理について、必
要ならば特願昭５９−２３２１７１号を参照されたい。

） なお、本発明に係る回転電機の磁極用コアはその通用を
実施例のモータに限定されるものではなく、同原理に基
づくステッピングモータや回動型プランジ中等、一般的
には回転電機に広く利用できることは勿論である。この
場合１、ステッピングモータではコミュテータを省略す
るとともに、永久磁石をロータとして回転させる構造に
し、供給する電力の正負の極性を交互に反転させること
により一定角度ごとに回転させることができる。なお、
この際脱調しないよう回転ごとに完全に停止させる休止
時間を設けても良い。また、回動型プランジャに於いて
もコミュテータを省略するとともに、永久磁石を回動可
能な構造とし、所定の回動角範囲で回転するように回転
規制用ストッパ等を外的に設は令ことにより実施できる
。

（発明の効果） このように本発明に係る磁極用コアによれば、磁気的に
非対称となる第１磁極片部と第２磁極片部による始動時
における起動死点の確実回避、及びモータ等の効率が低
下することなく回転ムラを必要最小限度に押さえるとい
う基本的効果に加え、中間磁極片部を付加することによ
り始動時の起動トルクを最適値に設定することができ、
起動性能を格段と向上させることができる。特に、中間
磁極片部を第１及び第２磁極片部の先端に設けることに
より、起動トルクの最適値設定及び他の諸特性上最も効
果的となる。

以上本発明につき好適な実施例を挙げて種々説明したが
、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、発明
の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのは
もちろんのことである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る回転電機の磁極用コアを明示する
一部展開側面図、第２図は同コアを適用したモータの平
面図、第３図は同モータのトルク特性図、第４図及び第
５図は他の実施例を示す磁極用コアを明示する一部側面
図、第６図は本発明に係る磁極用コアを適用した直流モ
ータの分解斜視図、第７図は本発明の前提となる磁極用
コアを適用したモータの平面図、第８図は同コアを明示
する一部展開側面図。 尚図面中、１・・・磁極用コア、　　２・・・コイル、
　　　２ａ、２ａ・・・端面、　　　２ｂ・・・周面、
　　３・・・磁極、　　　３ａ・・・第１磁極片部。 ３ｂ・・・第２磁極片部、　　　３ｃ・・・中間磁極片
部、　　５・・・電機子、　　６・・・界磁マグネット
、Ｓ、Ｎ・・・マグネット極、　　　Ｑｌ　　・・・マ
グネット極２の周方向中央点、　　　Ｑ２　　・・・マ
グネット極の極間における周方向中点、　　Ｐ・・・電
機子の磁極中心位置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、軸心に対して同心巻きしたコイルの両端面から周面
   に亘って複数の磁極を折曲して設けるとともに当該磁極
   の全部又は一部を周方向前後に二分して第１磁極片部と
   第２磁極片部を形成し、非通電時における電機子と界磁
   マグネットの相対的停止位置にあってマグネット極の周
   方向中央点又はマグネット極の極間における周方向中点
   と、起動通電時における電機子の磁極中心が相対的にず
   れるように各磁極片部の形状又は位置を選定してなる回
   転電機の磁極用コアにおいて、前記第１磁極片部と第２
   磁極片部の少なくとも先端側を所定幅の中間磁極片部を
   介して連続形成してなることを特徴とする回転電機の磁
   極用コア。