JPS6130457Y2

JPS6130457Y2 -

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Publication number: JPS6130457Y2
Application number: JP1985036945U
Authority: JP
Priority date: 1971-05-28
Filing date: 1985-03-13
Publication date: 1986-09-05
Also published as: JPS5279213A; JPS60166276U; FR2140040B1; AU4124472A; DE2226025A1; FR2140040A1; JPS56138903A; CA945611A; DE2226025B2; IT960797B; GB1394904A; JPS6016187B2

Description

【考案の詳細な説明】本考案は能率の高い磁気装置および磁気回路に
関するものである。特に、本考案は透磁性材料を
通る磁束の漏洩を低減させるための磁気回路を備
えた高磁束電動機に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a highly efficient magnetic device and magnetic circuit. In particular, the present invention relates to a high flux electric motor with a magnetic circuit for reducing leakage of magnetic flux through magnetically permeable materials.

電磁石や永久磁石等の起磁力源を有する磁気回
路においては、何ほどかの漏洩磁束が生じること
が認められる。漏洩磁束はいろいろな形で現わ
れ、その形態は磁性部材（たとえば固定子の一
部）の形状、当該磁界以外の磁界の影響、磁界の
強度、磁性部材と磁界との接近程度といつた様々
の要因によつて左右される。モータを例にとる
と、磁束の漏洩は磁極の側面および固定巻線の近
辺または永久磁石の近辺において一般的に発生す
る。しかし、モータにおいては磁力源の発する磁
束をできる限り全て磁極面、空隙、回転子を経て
反対磁極または磁束戻り路に送るのが望ましいこ
とは当然である。今述べた経路をたどらない磁束
すなわち漏洩磁束は、電機子内の電流と相互に作
用し合うことがないので、モータのトルクの発生
に寄与することもない。従つて、この点からすれ
ば、モータの発するトルクは磁力源と空隙のあい
だの磁気伝達の程度如何に直接係わり合つてく
る。同じことはモータ以外の電磁機器、たとえば
可動接極子形リレー、トランジユーサにもあては
まる。 It is recognized that some leakage magnetic flux occurs in a magnetic circuit having a magnetomotive force source such as an electromagnet or a permanent magnet. Leakage magnetic flux appears in various ways, and its form depends on various factors such as the shape of the magnetic member (for example, a part of the stator), the influence of magnetic fields other than the magnetic field, the strength of the magnetic field, and the degree of proximity between the magnetic member and the magnetic field. Depends on factors. Taking motors as an example, magnetic flux leakage typically occurs on the sides of the magnetic poles and near fixed windings or near permanent magnets. However, in a motor, it is natural that it is desirable to send as much of the magnetic flux generated by the magnetic source as possible to the opposite magnetic pole or magnetic flux return path via the magnetic pole face, air gap, and rotor. Magnetic flux that does not follow the path just described, that is, leakage flux, does not interact with the current in the armature and therefore does not contribute to the generation of torque in the motor. Therefore, from this point of view, the torque produced by the motor is directly related to the degree of magnetic transmission between the magnetic source and the air gap. The same applies to electromagnetic devices other than motors, such as movable armature relays and transistors.

モータその他の電磁機器における磁気回路の磁
束密度を高めるために、従来からいろいろな工夫
が試みられている。たとえば、多数の磁極を有す
るモータの磁極ないしは磁極片は一般に、径方向
内側に向つて先細形に作つてあるが、このため磁
極片の回転子に近接する面（磁極面と呼ばれる）
の面積が同じ磁極片の径方向外側の面よりも小さ
くなり、磁極片における磁束密度が回転子に近い
部分ほど相対的に高くなる。一般的には、磁極片
からの磁束の漏洩を補償するために磁界の強度を
強くするか、または磁極片そのものをこれに近在
する透磁性材料から磁気的に遮断することが行わ
れている。 Various attempts have been made to increase the magnetic flux density of magnetic circuits in motors and other electromagnetic devices. For example, the poles or pole pieces of a multi-pole motor are generally tapered radially inward, so that the surface of the pole piece closest to the rotor (called the pole face)
The area of the magnetic pole piece is smaller than that of the radially outer surface of the same pole piece, and the magnetic flux density in the magnetic pole piece becomes relatively higher nearer to the rotor. Typically, the magnetic field strength is increased to compensate for magnetic flux leakage from the pole piece, or the pole piece itself is magnetically isolated from nearby magnetically permeable materials. .

磁気遮断には透磁率の低い部材が配置されるの
であるが、場所をとるのみならず、いわば消極的
な方法であつて、それ自体磁束密度を高めるため
に寄与するものではない。これ以外の従来の方法
も、単に磁極片の形状を変えて漏洩磁束発生の原
因となる磁束の集中を防ぐのみである。 A member with low magnetic permeability is arranged for magnetic shielding, but it not only takes up space, but is also a passive method, and does not itself contribute to increasing the magnetic flux density. Other conventional methods simply change the shape of the magnetic pole pieces to prevent the concentration of magnetic flux that causes leakage magnetic flux.

従来のある種の二極電動機用固定子では、磁極
片の固定子の外周に近い部分に鈍角をもつて相対
する一対の平担面に強力な永久磁石を取付けるこ
とが行われている。しかし、これは径方向に薄い
磁極片の広い磁極面により多くの磁力線を確保す
ることがねらいである。付加された磁石の磁極軸
はモータの回転軸と交叉しており、この点で当該
磁石とモータとの関係は全く従来通りのものであ
る。すなわち、このタイプのモータにおいて従来
からみられるように、個別に設けてある磁力源
（たとえば界磁コイル）の磁極軸は、モータの回
転軸を通る半径線上にほぼ一致するようにしてあ
る。また、上に述べた二極電動機用固定子では、
二つの独立した起磁力源（磁石）が一個の磁極片
を共有している点で構造上の特異性がみられる。
そして、このために磁力線が磁極片の中間軸に沿
つて再整合される傾向があるが、磁極片の側面の
うちで何ら遮蔽されていない部分から多量の磁束
が漏洩するのを避けることができない。さらに、
磁極片の両側面のうちで永久磁石でおおわれてい
る部分のあいだの角度がかなり大きいために、表
面域の先細まりの程度が極めて小さく、従つて磁
極面において磁束密度を増大強化させることも困
難である。 In some conventional stators for two-pole electric motors, strong permanent magnets are attached to a pair of flat surfaces facing each other at an obtuse angle in a portion of a magnetic pole piece near the outer periphery of the stator. However, the purpose of this is to secure as many lines of magnetic force as possible through the wide magnetic pole surface of the radially thin magnetic pole piece. The magnetic pole axis of the added magnet intersects the rotation axis of the motor, and in this respect the relationship between the magnet and the motor is completely conventional. That is, as conventionally seen in this type of motor, the magnetic pole axes of the individually provided magnetic sources (for example, field coils) are arranged to approximately coincide with a radial line passing through the rotational axis of the motor. In addition, in the above-mentioned stator for a two-pole electric motor,
The structure is unique in that two independent sources of magnetomotive force (magnets) share one magnetic pole piece.
This tends to realign the magnetic field lines along the mid-axis of the pole piece, but does not prevent large amounts of flux from escaping from any unshielded sides of the pole piece. . moreover,
Because the angle between the sides of the pole piece covered with permanent magnets is quite large, the degree of tapering of the surface area is extremely small, and therefore it is difficult to increase and strengthen the magnetic flux density at the pole face. It is.

このように上述の構造を有する従来のモータで
は起磁力源から回転子への磁束の伝達状況が改善
されるが、依然としてかなりの漏洩磁束が発生す
る。このため磁極面と回転子のあいだの有効空隙
における磁束密度の増大は極めて限定されたもの
になり、また構造上からみれば起磁力源としての
磁石を取付けるのにかなり広い面積を必要とする
のが欠点である。モータ全体の大きさからして磁
石取付面を確保できない場合もある。 Although the conventional motor having the above-described structure improves the transmission of magnetic flux from the magnetomotive force source to the rotor, a considerable amount of leakage magnetic flux still occurs. For this reason, the increase in magnetic flux density in the effective air gap between the magnetic pole face and the rotor is extremely limited, and from a structural standpoint, a fairly large area is required to mount the magnet as a source of magnetomotive force. is a drawback. In some cases, it may not be possible to secure a magnet mounting surface due to the overall size of the motor.

固定子磁気回路における磁気通過ないしは磁気
伝達能率が一応満足できるレベルに達している従
来のモータその他の磁気関連機器にあつても、磁
気素子から漏洩する磁束がかなりの程度に達する
ために、実現可能な絶対磁界強度に限界がある。
本考案によれば磁束損失が著るしく軽減されるた
めに、後に詳しく説明するように必要な磁界の強
度を通常の単一起磁力源の磁束密度を越える値に
まで高めることができ、特に２万ガウス以上の磁
束密度を実現することができる。また、本考案は
安価な磁気関連機器の磁気的動作能率を費用をか
けずに簡単に高めることができる。すなわち、本
考案によれば、小形で安価な起磁力源を用いて、
磁気関連機器、特に電動機の固定子における磁束
密度を飛躍的に高めることが可能である。 Even in conventional motors and other magnetic-related equipment, where the magnetic passage or magnetic transmission efficiency in the stator magnetic circuit has reached a satisfactory level, it is still possible to achieve this because the magnetic flux leaking from the magnetic elements reaches a considerable level. There is a limit to the absolute magnetic field strength.
According to the present invention, since the magnetic flux loss is significantly reduced, the required magnetic field strength can be increased to a value exceeding the magnetic flux density of a normal single magnetomotive force source, as will be explained in detail later. A magnetic flux density of over 10,000 Gauss can be achieved. In addition, the present invention can easily increase the magnetic operation efficiency of inexpensive magnetic-related equipment without incurring any expense. That is, according to the present invention, using a small and inexpensive magnetomotive force source,
It is possible to dramatically increase the magnetic flux density in magnetic equipment, especially in the stator of an electric motor.

磁気回路の設計という観点からは、本考案の電
動機の固定子磁気回路では磁性部品からの磁束の
漏洩に基因する磁束損失はゼロと仮定することが
可能である。従つて、設計に際しても磁束損失の
要因を算入ないしは考慮する必要はないと言え
る。 From the viewpoint of magnetic circuit design, it is possible to assume that the magnetic flux loss due to magnetic flux leakage from magnetic components is zero in the stator magnetic circuit of the motor of the present invention. Therefore, it can be said that there is no need to include or consider the factor of magnetic flux loss when designing.

本考案の電動機における固定子磁気回路の構成
を簡単に説明すると、本考案の固定子磁気回路は
透磁性部材を有し、この透磁性部材の表面の一部
をおおうようにして起磁力源が配置してある。透
磁性部材は起磁力源により励磁されるのである
が、起磁力源は相異なる方向にのびる複数の磁極
軸を有する一つないしは複数の磁界を形成する。
これらの磁極軸の一つ以上が有効空隙における合
成磁界ベクトルの平均方向に対し直角の成分を含
んでいる。透磁性部材の起磁力源によりおおわれ
ている部分の面積と有効空隙との比率は約1.5以
上で、通常2.0もしくはそれ以上である。ここ
で、「起磁力源によりおおわれている部分」とい
うのは、磁束を透磁性部材の内部に押し入れるた
めの起磁力源が設置してある部分を意味する。 To briefly explain the structure of the stator magnetic circuit in the electric motor of the present invention, the stator magnetic circuit of the present invention has a magnetically permeable member, and a source of magnetomotive force is generated by covering a part of the surface of the magnetically permeable member. It has been placed. The magnetically permeable member is excited by a source of magnetomotive force, which generates one or more magnetic fields having a plurality of magnetic pole axes extending in different directions.
One or more of these magnetic pole axes includes a component perpendicular to the average direction of the resultant magnetic field vector in the effective air gap. The ratio of the area of the magnetically permeable member covered by the magnetomotive force source to the effective air gap is about 1.5 or more, usually 2.0 or more. Here, "a portion covered by a magnetomotive force source" means a portion where a magnetomotive force source for forcing magnetic flux into the inside of the magnetically permeable member is installed.

一つの起磁力源は独立した別個または無数の磁
気セグメントで構成され、それらの磁気セグメン
トは透磁性部材の表面にほぼ直角で、その内部の
一箇所または数箇所において交叉する平均磁極軸
を有している。このため、物理的には単一の起磁
力源であつても複数の方向にのびる磁束を有する
複合磁界とみることができ、当該磁束の磁極軸は
合成磁界に対して直角な成分を有する少なくとも
二つの磁界を成立させる。 A magnetomotive force source is composed of independent, distinct or numerous magnetic segments having average magnetic pole axes that are substantially perpendicular to the surface of the magnetically permeable member and intersect at one or several locations within it. ing. Therefore, physically, even a single source of magnetomotive force can be regarded as a composite magnetic field with magnetic flux extending in multiple directions, and the magnetic pole axis of the magnetic flux has at least one component perpendicular to the composite magnetic field. Establish two magnetic fields.

本考案をさらに一般化して記述すると、独立の
磁気セグメントの磁界が相互に作用し合つて透磁
性部材の有効空隙における合成磁界の磁気ベクト
ルが所定の方向に向くようにコントロールすると
ともに、個々の磁気セグメントは磁束を透磁性部
材の有効空隙に面する部分のみから発射させ得る
ように配置される。そして、合成磁界ないしは総
磁界の影響を受けて、正味の磁束勾配ベクトルは
当該磁気回路における磁束通過軸とされている所
定の軸に平行にのびるようになる。偏向（漏洩）
磁束ベクトルは個々の起磁力源から出る相反する
磁束ベクトル成分によりほぼ完全に中性化され
る。 To further generalize the present invention, the magnetic fields of independent magnetic segments interact with each other to control the magnetic vector of the composite magnetic field in the effective gap of the magnetically permeable member to be directed in a predetermined direction, and The segments are arranged so that the magnetic flux can be directed only from the portion of the magnetically permeable member facing the effective air gap. Under the influence of the composite magnetic field or the total magnetic field, the net magnetic flux gradient vector extends parallel to a predetermined axis that is the magnetic flux passing axis in the magnetic circuit. Deflection (leakage)
The magnetic flux vector is almost completely neutralized by opposing magnetic flux vector components emanating from the individual magnetomotive force sources.

いずれの場合でも、磁気回路における磁束通過
能率を高め、回路全体の磁気効率を向上させるた
めには、起磁力源の磁気抵抗を負荷すなわち磁路
の磁気抵抗にマツチ（整合）させるのが望まし
い。本考案の固定子磁気回路では、多数の起磁力
源をその発する磁束によつて磁気回路における磁
束漏洩を防止することができるように配置するの
であるが、その際各起磁力源の磁気抵抗は当該起
磁力源によつて励磁される負荷の磁気抵抗に等し
くなるように選択される。 In any case, in order to increase the magnetic flux passing efficiency in the magnetic circuit and improve the magnetic efficiency of the entire circuit, it is desirable to match the magnetic resistance of the magnetomotive force source to the magnetic resistance of the load, that is, the magnetic path. In the stator magnetic circuit of the present invention, a large number of magnetomotive force sources are arranged in such a way that the magnetic flux generated by the magnetomotive force sources can prevent magnetic flux leakage in the magnetic circuit, but in this case, the magnetic resistance of each magnetomotive force source is It is selected to be equal to the reluctance of the load excited by the source of magnetomotive force.

本考案の高磁束電動機では、相互に角度的に関
連せしめられた傾斜側面を有する磁極片が固定子
磁気回路の透磁性部材として作用する。そして、
磁極片の少なくとも二つの側面の一部をたとえ
ば、永久磁石板等の起磁力源でおおい、この起磁
力源によつて磁極片と回転子との間の有効空隙を
横切る磁束に対して直角の成分を有する磁界ベク
トルを形成する。起磁力源によつておおわれる磁
極片部分の面積は、有効空隙の少なくても1.5倍
以上である。 In the high flux electric motor of the present invention, pole pieces with angularly related inclined sides serve as magnetically permeable members of the stator magnetic circuit. and,
Parts of at least two sides of the pole piece are covered with a magnetomotive force source, e.g. a permanent magnet plate, which generates a magnetic flux perpendicular to the effective air gap between the pole piece and the rotor. form a magnetic field vector with a component. The area of the magnetic pole piece covered by the magnetomotive force source is at least 1.5 times the effective air gap.

また、本考案では単一もしくは複数の起磁力源
を用いて相互に交叉する少なくとも三つの発展方
向の異なる磁界を形成させるようにしてもよい。
この形態が本考案の磁気回路の構成として一般的
であり、磁極片の有効空隙部分を除く全表面が起
磁力源によりおおわれるようになる。 Further, in the present invention, a single or plural magnetomotive force sources may be used to form at least three mutually intersecting magnetic fields having different directions of development.
This form is a common configuration of the magnetic circuit of the present invention, and the entire surface of the magnetic pole piece except for the effective air gap portion is covered by the magnetomotive force source.

以下、添附の図面を参照して、本考案の若干の
実施例について詳しく説明する。まず第１図には
回転子と固定子のあいだの空隙に極めて密度の高
い磁束を通過させるための本考案になる磁気固定
子回路を組み込んだモータが図示してある。この
磁気固定子回路を採用したモータは後に詳しく説
明するように、所与の電機子電流の下で予想外に
大きなトルクを発生することができるようにな
る。以下においては、直流モータを例にして本考
案を説明するが、本考案の応用範囲は単に特定の
電磁機器ないしは電動機磁気回路に限定されるも
のではなく、あらゆるタイプの磁気回路および電
磁機器に広く適用のあるものである。 Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, FIG. 1 shows a motor incorporating a magnetic stator circuit according to the present invention for passing extremely dense magnetic flux through the air gap between the rotor and the stator. A motor employing this magnetic stator circuit will be able to generate unexpectedly large torques for a given armature current, as will be explained in more detail below. In the following, the present invention will be explained using a DC motor as an example, but the scope of application of the present invention is not simply limited to specific electromagnetic equipment or electric motor magnetic circuits, but is broadly applicable to all types of magnetic circuits and electromagnetic equipment. It is applicable.

第１図に図示の直流モータは二極回転電機子を
有する簡単なもので、ハウジング１０の内部に収
めてある。ハウジング１０は、後述する磁束の戻
り路を提供する垂直磁束路板１２，１４および水
平磁束路板１５，１６、ならびに鈴形の磁性端フ
レーム１８によつて構成される。なお、これらの
構成部材は、たとえば、スチールで造ればよい。
説明を簡潔にするために、電機子の構造、電気配
線の状態、その他本考案と直接関係のない事項に
ついては説明を省略する。シヤフト２１に取付け
られた電機子２０がハウジング１０の内部に装入
設置されるが、この電機子は公知のタイプのどれ
であつてもよい。ハウジング１０の内部に装入設
置された状態では、電機子２０は二個の突極磁極
片２２，２４のあいだに確保形成される空間内で
回転する。本考案のモータは極めて高い磁束密度
の下で運転させることが予定されているので、磁
極片２２，２４は磁気飽和の値が高い磁気材料、
たとえば、焼鈍強磁性体合金Ｃ−1018で造るのが
望ましい。 The DC motor shown in FIG. 1 is a simple one having a two-pole rotating armature and is housed inside a housing 10. The housing 10 is constituted by vertical flux road plates 12, 14 and horizontal flux road plates 15, 16, which provide a magnetic flux return path to be described below, and a bell-shaped magnetic end frame 18. Note that these constituent members may be made of steel, for example.
In order to simplify the explanation, the structure of the armature, the state of the electrical wiring, and other matters not directly related to the present invention will not be explained. Installed within the housing 10 is an armature 20 mounted on a shaft 21, which armature may be of any known type. When installed inside the housing 10, the armature 20 rotates within the space defined between the two salient pole pieces 22, 24. Since the motor of the present invention is intended to be operated under extremely high magnetic flux density, the magnetic pole pieces 22 and 24 are made of magnetic materials with high magnetic saturation values.
For example, it is preferably made of annealed ferromagnetic alloy C-1018.

突極磁極片２２，２４は、それぞれ側面２５，
２６、平面２７，２８、および磁極面２９，３０
を有している。そのうち、両側面２５，２６は径
方向内側に向うに従つて互いに相接近する方向に
傾斜しており、いわば先細まり形になつている。
磁極面２９，３０には電機子２０を駆動するため
の高密度の磁束が通過する。そして、電機子２０
と磁極面２９，３０とのあいだに空隙が生じる
が、この空隙を磁極片２２，２４の他の表面に関
連して生じる空隙と区別する意味で「有効空隙」
と呼ぶことにする。本考案の対象となる高性能モ
ータにおける実際の有効空隙の間隔は百分の数セ
ンチメートルであるが、添附の図面ではわかりや
すくするために誇張してえがいてある。 The salient magnetic pole pieces 22 and 24 have side surfaces 25 and 24, respectively.
26, planes 27, 28, and magnetic pole faces 29, 30
have. Of these, both side surfaces 25 and 26 are inclined in a direction in which they approach each other as they go radially inward, so that they have a tapered shape.
A high-density magnetic flux for driving the armature 20 passes through the magnetic pole surfaces 29 and 30. And armature 20
An air gap is generated between the magnetic pole faces 29 and 30, but this air gap is referred to as an "effective air gap" in the sense of distinguishing it from air gaps that occur in relation to other surfaces of the magnetic pole pieces 22 and 24.
I will call it. Although the actual effective gap spacing in the high-performance motor to which the present invention is applied is several hundredths of a centimeter, it is exaggerated in the accompanying drawings for clarity.

磁極片２２，２４の平面２７，２８には、その
ほぼ全面をおおうように主界磁石３２，３４が接
合配置してある。主界磁石３２，３４により、磁
極片２２，２４、電機子２０、垂直磁束路板１
２，１４および水平磁束路板１５，１６を通過結
合する磁界が形成される。主界磁石３２，３４に
よつて形成される磁界の磁路は点線３５で図示し
てある。なお、主界磁石２２，２４はアルニコ
NO.8−Ｂ製のものが適当で、それを第１図に示
す磁性関係に配置する。 Main field magnets 32 and 34 are bonded to the planes 27 and 28 of the magnetic pole pieces 22 and 24 so as to cover almost the entire surfaces thereof. The main field magnets 32 and 34 generate magnetic pole pieces 22 and 24, an armature 20, and a vertical magnetic flux road plate 1.
2, 14 and the horizontal magnetic flux path plates 15, 16. The magnetic path of the magnetic field formed by the main field magnets 32, 34 is illustrated by a dotted line 35. Note that the main field magnets 22 and 24 are Alnico
A material made of NO.8-B is suitable, and it is arranged in the magnetic relationship shown in Figure 1.

これまでに述べてきた処から明らかなように図
示のモータは直流モータで、有効空隙内における
磁束密度は磁束片２２，２４の両側面２５，２６
が先細形に傾斜していることにより高められる。
すなわち、磁極片２２，２４ほ磁極面２９，３０
の表面積は主界磁石３２，３４と接している平面
２７，２８の表面積より著るしく小さいので、磁
極面２９，３０の単位面積当りの通過磁力線の数
は平面２７，２８の単位面積当りの通過磁力線の
数より多くなる。 As is clear from what has been described so far, the illustrated motor is a DC motor, and the magnetic flux density within the effective air gap is
is enhanced by its tapered shape.
That is, the magnetic pole pieces 22, 24 and the magnetic pole faces 29, 30
Since the surface area of is significantly smaller than the surface area of the planes 27, 28 in contact with the main field magnets 32, 34, the number of magnetic field lines passing through per unit area of the magnetic pole faces 29, 30 is equal to The number is greater than the number of passing magnetic field lines.

従来のモータでは、有効空隙においてどの程度
の最高磁束密度が達成可能であるかは、磁極片２
２，２４における磁束損失ならびに電機子外部の
磁路における磁束損失によつて大きく影響ないし
は制限されざるを得ないのが現実である。たとえ
ば、磁極片２２，２４における磁束損失は、磁極
片を通る磁束がその両側面２５，２６から電機子
２０に向つて漏れること、および両側面２５，２
６から磁性材でできたハウジング１０に向つて漏
れることにより生じる。そして、この磁束損失に
よりモータ磁気回路の磁気能率が大きく制限され
る。本考案が大幅に軽減しようとし、また実際に
本考案によつて大きく軽減されるのはこの種の磁
束損失である。 In conventional motors, the highest magnetic flux density achievable in the effective air gap depends on the pole piece 2.
The reality is that the magnetic flux loss at 2 and 24 and the magnetic flux loss in the magnetic path outside the armature have to be greatly influenced or limited. For example, flux loss in the pole pieces 22, 24 is due to flux passing through the pole pieces leaking toward the armature 20 from both sides 25, 26 thereof, and
6 towards the housing 10 made of magnetic material. This magnetic flux loss greatly limits the magnetic efficiency of the motor magnetic circuit. It is this type of flux loss that the present invention seeks to, and indeed does, significantly reduce.

本考案によれば、有効空隙を励磁するための単
一または複数の起磁力源は透磁性磁極片に対して
当該磁極片を通る全ての磁束を磁極面２９，３０
から放射させることができるように配置される。
これにより、磁束は磁気回路の所定領域に限定集
中せしめられる。そして、この目的を達するため
に、起磁力源の磁極軸を、当該起磁力源が所望の
合成磁束の通過方向に対して直角な磁界成分を有
し得るように配置する。 According to the invention, the single or multiple magnetomotive force sources for exciting the effective air gap direct all magnetic flux passing through the magnetically permeable pole pieces to the pole faces 29, 30.
It is arranged so that it can be radiated from.
This allows the magnetic flux to be concentrated in a specific area of the magnetic circuit. In order to achieve this objective, the magnetic pole axis of the magnetomotive force source is arranged so that the magnetomotive force source can have a magnetic field component perpendicular to the direction of passage of the desired composite magnetic flux.

第１図に示すモータの磁気回路においては、補
助クロスフイールド磁石３６，３７，３８，３９
を磁極片２２，２４の傾斜側面２５，２６に近接
配置することによりこの目的を達している。補助
磁石３６〜３９はその平均磁極軸が磁極片２２，
２４の内部を通過する主界磁石３２，３４の平均
磁極軸と交叉するように配置してある。このた
め、補助磁石３６〜３９の発する磁界には、主界
磁石３２，３４からでて有効空隙に向つて径方向
内側にのびる磁束と垂直に交叉する磁束成分が含
まれる。基本的にいえば、補助磁石３６〜３９の
磁極軸は、主界磁石３２，３４から磁束が外部に
漏洩するのを防ぐことのできるように方向付けて
ある。このため、補助磁石３６〜３９の磁界（交
叉磁界＝クロスフイールド）と主界磁石３２，３
４の主磁界とが互いに作用し合つて、磁極片２
２，２４の磁極面２９，３０から出る磁束を増大
せしめる。この点に関連して言及しておくと、現
実には二つの磁極片２２，２４の磁極面２９，３
０の一方が磁束発射面となり、他方が発射された
磁束を受け入れる磁束入射面となる。補助磁石３
６〜３９の作用を理輪的にみると、主界磁石３
２，３４によつて磁極片２２，２４の内部に形成
される磁気領域を回転ないしは修正するものとい
うことができる。 In the magnetic circuit of the motor shown in FIG.
This objective is achieved by arranging the pole pieces 22, 24 in close proximity to the inclined sides 25, 26 of the pole pieces 22, 24. The average magnetic pole axis of the auxiliary magnets 36 to 39 is the magnetic pole piece 22,
The main field magnets 32 and 34 are arranged so as to intersect with the average magnetic pole axes of the main field magnets 32 and 34 passing through the inside of the main field magnet 24. Therefore, the magnetic field generated by the auxiliary magnets 36 to 39 includes a magnetic flux component that perpendicularly intersects the magnetic flux that comes out from the main field magnets 32 and 34 and extends radially inward toward the effective air gap. Basically, the magnetic pole axes of the auxiliary magnets 36 to 39 are oriented such that magnetic flux from the main field magnets 32 and 34 can be prevented from leaking to the outside. Therefore, the magnetic field of the auxiliary magnets 36 to 39 (cross field = cross field) and the main field magnets 32, 3
The main magnetic fields of 4 interact with each other, and the magnetic pole piece 2
The magnetic flux emitted from the magnetic pole faces 29 and 30 of No. 2 and 24 is increased. In connection with this point, it should be mentioned that in reality, the magnetic pole faces 29 and 3 of the two magnetic pole pieces 22 and 24 are
0 serves as a magnetic flux emitting surface, and the other serves as a magnetic flux incident surface that receives the emitted magnetic flux. Auxiliary magnet 3
If we look at the actions of 6 to 39 from a theoretical point of view, the main field magnet 3
2 and 34 to rotate or modify the magnetic regions formed inside the pole pieces 22 and 24.

交叉磁界の起磁力源たる補助磁石３６〜３９は
磁極片２２，２４の正常な磁路に対して大きく傾
斜した状態に個別的に分離して配置されているの
で有効な交叉磁界を成立せしめるために補助磁石
以外に別の磁気材料が付加的に設置してある。第
１図において参照符号４０，４１で示す軟鉄製の
磁束路ブロツクがそれである。この磁束路ブロツ
ク４０，４１は磁束の戻り路を形成し、これによ
り補助磁石３６〜３９が磁気的に一体に結合され
る。磁束路ブロツク４０，４１による補助磁石３
６〜３９の磁気的結合により、磁極片２２，２４
を共通の磁路として共有し、磁極面２９，３０に
おける磁束密度を高める働きをする二つの別々の
磁気回路が形成される。交叉磁界用補助磁石３６
〜３９の戻り磁束路を磁気抵抗の小さいもので作
ることにより補助磁石３６〜３９により小さいも
のを使用でき、かつ負荷地点（主として有効空
隙）および補助磁石において適正、特に整合され
る起磁力を得ることが可能となる。交叉磁界の磁
束路は点線４３で示してある。 The auxiliary magnets 36 to 39, which are the source of the magnetomotive force of the cross magnetic field, are arranged separately and individually in a state of large inclination with respect to the normal magnetic path of the magnetic pole pieces 22 and 24, so that an effective cross magnetic field can be established. In addition to the auxiliary magnet, another magnetic material is additionally installed. These are magnetic flux path blocks made of soft iron, indicated by reference numerals 40 and 41 in FIG. The flux path blocks 40, 41 form a return path for the magnetic flux, thereby magnetically coupling the auxiliary magnets 36-39 together. Auxiliary magnet 3 by magnetic flux path blocks 40, 41
6 to 39, magnetic pole pieces 22, 24
Two separate magnetic circuits are formed that share a common magnetic path and serve to increase the magnetic flux density at the pole faces 29, 30. Cross magnetic field auxiliary magnet 36
By making the return flux path ~39 with a material with low magnetic resistance, it is possible to use smaller auxiliary magnets 36 to 39, and to obtain an appropriate, especially matched, magnetomotive force at the load point (mainly the effective air gap) and the auxiliary magnet. becomes possible. The magnetic flux paths of the crossed magnetic fields are indicated by dotted lines 43.

ここで注意すべきは、磁極片２２，２４の磁極
面２９，３０を除く全ての外周面が、主界磁石３
２，３４およぴ補助磁石（クロスフイールド磁
石）３６〜３９により包囲されている事実であ
る。これは磁束漏洩を大幅に減少させるという本
考案の目的の実現に寄与する一つの特長である。
磁極片２２，２４の外周面のみならずその両端面
にも補助磁石ないしは起磁力源を配置し、文字通
り有効空隙に面する磁極面２９，３０を除く磁極
片の全外表面を起磁力源によつて取り囲むと、磁
極面２９，３０を除くあらゆる方向から相対立す
る磁界の反発作用を受けることになり、磁束の漏
洩が実質上絶無という理想状態に近づくようにな
る。 It should be noted here that all the outer peripheral surfaces of the magnetic pole pieces 22 and 24 except for the magnetic pole faces 29 and 30 are connected to the main field magnet 3.
2, 34 and auxiliary magnets (cross field magnets) 36 to 39. This is one feature that contributes to realizing the objective of the present invention, which is to significantly reduce magnetic flux leakage.
Auxiliary magnets or magnetomotive force sources are arranged not only on the outer circumferential surfaces of the magnetic pole pieces 22 and 24 but also on both end faces thereof, so that literally the entire outer surface of the magnetic pole pieces except for the magnetic pole faces 29 and 30 facing the effective air gap is used as a magnetomotive force source. When it is surrounded, it will be subjected to the repulsive effects of opposing magnetic fields from all directions except the magnetic pole faces 29 and 30, approaching the ideal state in which there is virtually no leakage of magnetic flux.

本考案における他の重要な特長は、磁極片２
２，２４を取り囲んでいる全起磁力源、すなわち
主界磁石３２，３４、補助磁石３６〜３９の平均
磁極軸相互の関係の設定である。本考案では、こ
れらの磁極軸は磁極片２２，２４の内部において
互いに作用し合う関係に配置してあり、各起磁力
源の形成する磁界は少なくとも合成磁束（総磁
束）に対して直角方向の磁束成分を含んでいる。
そこで合成磁束または総磁束というのは磁極片を
径て有効空隙に向う磁束の総称で、この合成磁束
はどの位置においてもモータの回転軸から引き出
した半径線にほぼ平行である。 Another important feature of this invention is that the pole piece 2
2 and 24, that is, the main field magnets 32 and 34, and the auxiliary magnets 36 to 39. In the present invention, these magnetic pole axes are arranged in a mutually interacting relationship inside the magnetic pole pieces 22 and 24, and the magnetic field formed by each magnetomotive force source is at least perpendicular to the composite magnetic flux (total magnetic flux). Contains magnetic flux component.
Therefore, the composite magnetic flux or the total magnetic flux is a general term for the magnetic flux that radiates through the magnetic pole piece toward the effective air gap, and this composite magnetic flux is approximately parallel to the radial line drawn from the rotating shaft of the motor at any position.

各起磁力源３２，３４、３６〜３９は磁極片２
２，２４の内部で総磁束を形成するのに寄与して
いるが、その一部は主磁気回路の定められた地点
以外から磁束が漏れるのを防ぐ働きをする。その
ような部分の磁気抵抗は、主磁気回路の有効空隙
における磁気抵抗に実質的に整合させてある。 Each magnetomotive force source 32, 34, 36-39 has a magnetic pole piece 2
2 and 24, part of which serves to prevent magnetic flux from leaking from other than defined points in the main magnetic circuit. The reluctance of such portion is substantially matched to the reluctance in the effective air gap of the main magnetic circuit.

第３図には一方の磁極片２２に関連のある起磁
力源３２，３６，３７のおおよその配置関係が図
示してある。これより明らかなように、交叉磁界
用補助磁石３６，３７の平均磁極軸４２，４４
は、主界磁石３２の平均磁極軸４６と交叉してい
る。ここで「平均磁極軸」とは、ある起磁力源が
外部の磁気材料ないしは外部の磁界の影響を受け
ない状態での、当該起磁力源の中心を通り、当該
起磁力源の磁力線の平均方向に平行な線を意味す
るものである。たとえば、棒磁石の平均磁極軸
は、当該棒磁石のＮ極とＳ極を結ぶ縦軸に平行な
軸である。 FIG. 3 shows the approximate arrangement of the magnetomotive force sources 32, 36, 37 associated with one of the pole pieces 22. As is clear from this, the average magnetic pole axes 42, 44 of the cross magnetic field auxiliary magnets 36, 37
intersects with the average magnetic pole axis 46 of the main field magnet 32. Here, the "average magnetic pole axis" refers to the average direction of the magnetic field lines of a magnetomotive force source that passes through the center of the magnetomotive force source when it is not affected by external magnetic materials or external magnetic fields. It means a line parallel to . For example, the average magnetic pole axis of a bar magnet is an axis parallel to the vertical axis connecting the north and south poles of the bar magnet.

第３図に示す起磁力源の配置構成は第１図の場
合と基本的に同じであるが、一部変形してある。
それは交叉磁界用の補助磁石３６，３７を複数の
セグメント磁石で構成したことである。すなわ
ち、補助磁石３６はセグメント磁石３６ａ，３６
ｂで構成し、補助磁石３７はセグメント磁石３７
ａ，３７ｂで構成してある。各補助磁石を構成す
るセグメント磁石のうちで、磁極片２２の磁束発
射面たる磁極面２９に近い方のセグメント磁石３
６ａ，３７ａの起磁力は、磁極面２９に遠い方の
セグメント磁石３６ｂ，３７ｂの起磁力より強
い。このように、主界磁石３２により磁束の密度
がより高くなり、磁路の磁気抵抗も大きくなる領
域において、補助磁石３６，３７の磁束密度が高
くなるように設定することにより、形成される交
叉磁界の有効性が高められ、かつ交叉磁界の起磁
力源としての補助磁石３６，３７の全体にわたつ
て強力な磁性体を使用することによるコストの増
加を避けることができる。第３図では、より強力
なセグメント磁石３６ｂ，３７ｂの発する磁束の
経路が点線４５で示してある。この磁束路４５
も、磁束路４３，３５とともに磁極片２２と磁極
面２９とを磁路といて共有している。 The arrangement of the magnetomotive force sources shown in FIG. 3 is basically the same as that shown in FIG. 1, but with some modifications.
That is, the auxiliary magnets 36 and 37 for cross magnetic fields are composed of a plurality of segment magnets. That is, the auxiliary magnet 36 is the segment magnet 36a, 36
b, and the auxiliary magnet 37 is a segment magnet 37.
It is composed of a and 37b. Among the segment magnets constituting each auxiliary magnet, the segment magnet 3 that is closer to the magnetic pole face 29 which is the magnetic flux emission surface of the magnetic pole piece 22
The magnetomotive force of the segment magnets 6a and 37a is stronger than the magnetomotive force of the segment magnets 36b and 37b that are farther from the magnetic pole face 29. In this way, by setting the magnetic flux density of the auxiliary magnets 36 and 37 to be high in the region where the magnetic flux density is higher due to the main field magnet 32 and the magnetic resistance of the magnetic path is also increased, the crossover formed The effectiveness of the magnetic field is increased, and the increase in cost due to the use of strong magnetic materials throughout the auxiliary magnets 36, 37 as sources of magnetomotive force of the cross magnetic field can be avoided. In FIG. 3, the path of the magnetic flux generated by the stronger segment magnets 36b, 37b is indicated by a dotted line 45. This magnetic flux path 45
The magnetic flux paths 43 and 35 also share the magnetic pole piece 22 and the magnetic pole face 29 as a magnetic path.

交叉磁界用補助磁石３６〜３９に適した磁気材
料は、インドツクス−Ａ（Indox−Ａ）、イ
ンドツクス（Indox）、バリウムフエライト
等である。どのような磁気材料を使用するか
は、起磁力源の配置形態およびその下での有効空
隙における起磁力の降下に対処するに必要な磁界
の強度如何によつて左右される。本考案の磁気回
路を設計する場合、一般的に言つて、先ず磁束発
射面における必要な起磁力を定め、少なくとも一
つの起磁力源（たとえば、主界磁石）を選択し、
その磁気抵抗を負荷側（主として有効空隙）にお
ける磁気抵抗にマツチさせ、磁束の漏洩が全くな
いしはほとんどないものと一般的に仮定して設計
を行う。交叉磁界用補助磁石の起磁力の強さは、
有効空隙における起磁力降下との関連で定め、そ
の磁気抵抗は有効空隙における磁気抵抗に堅密に
マツチさせるのが望ましい。これらのパラメータ
が定まつたら、与えられた寸法制限を考慮しつ
つ、各磁石の長さ、厚か、磁極片の両側面の面
積、その傾斜角を算出することが可能となる。 Magnetic materials suitable for the cross-field auxiliary magnets 36 to 39 include Indox-A, Indox, barium ferrite, and the like. The type of magnetic material used depends on the configuration of the magnetomotive force source and the strength of the magnetic field required to counteract the drop in the magnetomotive force in the effective air gap beneath it. When designing the magnetic circuit of the present invention, generally speaking, first, the required magnetomotive force at the magnetic flux emitting surface is determined, at least one magnetomotive force source (for example, the main field magnet) is selected,
The magnetic resistance is matched to the magnetic resistance on the load side (mainly the effective air gap), and the design is generally performed on the assumption that there is no or almost no leakage of magnetic flux. The strength of the magnetomotive force of the auxiliary magnet for cross magnetic field is
It is desirable that the magnetic resistance is determined in relation to the magnetomotive force drop in the effective air gap, and that the magnetic resistance closely matches the magnetic resistance in the effective air gap. Once these parameters are determined, it becomes possible to calculate the length and thickness of each magnet, the area of both sides of the pole piece, and its inclination angle while taking into account the given dimensional restrictions.

上に述べたように、各磁石の磁気抵抗を有効空
隙におけるそれにマツチさせることにより、本考
案の目的とする効果がより顕著に発揮される。軟
鉄製の磁極片２２，２４を介して有効空隙と連な
つている主界磁石３２，３４の発する磁束が当該
有効空隙を通過するのであらが、既に述べたよう
に、磁極片２２，２４の両側面に補助磁石３６〜
３９を追加配置することにより、その磁束の通過
特性を著るしく向上させることができる。しか
し、磁気回路にそのような補助的な起磁力源を追
加すると、既に設定してある主界磁石３２，３４
と有効空隙との磁気抵抗の整合状態がくずれ、主
界磁石３２，３４の磁気抵抗を再調整するのでな
ければ、これと有効空隙の磁気抵抗とはミスマツ
チ（不整合）の状態になる。もし、追加した補助
磁石が有効空隙における磁束密度の増大に何の寄
与もしないのであれば、単に主界磁石の磁気抵抗
が有効空隙の磁気抵抗にほぼ等しくなるように調
整すればよいが、補助磁石の付加によつて有効空
隙における磁束密度の増大がもたらされるのであ
れば、磁気回路の設計にあたつてこの点を考慮に
入れる必要がある。有効空隙における磁束密度を
増大させるため、および磁束の漏洩を防ぐため
に、磁気抵抗を有効空隙のそれにマツチさせた複
数の起磁力源を用いることは、本考案の他の特長
を成すものである。 As mentioned above, by matching the magnetic reluctance of each magnet to that in the effective air gap, the intended effects of the present invention are more significantly exhibited. Although the magnetic flux generated by the main field magnets 32, 34, which are connected to the effective air gap through the soft iron magnetic pole pieces 22, 24, passes through the effective air gap, as already mentioned, the magnetic flux of the magnetic pole pieces 22, 24 is Auxiliary magnets 36~ on both sides
By additionally arranging 39, the magnetic flux passing characteristics can be significantly improved. However, when such an auxiliary magnetomotive force source is added to the magnetic circuit, the main field magnets 32, 34 that have already been set
Unless the magnetic resistance of the main field magnets 32 and 34 is readjusted, the magnetic resistance of the main field magnets 32 and 34 becomes mismatched with the magnetic resistance of the effective air gap. If the added auxiliary magnet does not contribute to increasing the magnetic flux density in the effective air gap, it is sufficient to simply adjust the magnetic resistance of the main field magnet to be approximately equal to the magnetic resistance of the effective air gap. If the addition of a magnet results in an increase in magnetic flux density in the effective air gap, this must be taken into account when designing the magnetic circuit. Another feature of the invention is the use of multiple magnetomotive force sources with magnetic reluctances matched to those of the effective air gap to increase the magnetic flux density in the active air gap and to prevent flux leakage.

第６図は本考案の高磁束密度磁気抵抗の簡潔な
等価回路を示すものである。第６図の等価磁気回
路において、F₀およびF₁はそれぞれ開路状態で
の主界磁石３２，３４と補助磁石３６〜３９の起
磁力を示す。実際の磁気回路では、主界磁石およ
び補助磁石はそれぞれ軟鉄片製の戻り磁束路を備
えていることは、既に説明した。R₀，R₁はそれ
ぞれ主界磁石および補助磁石におけるテプナンの
内部磁気抵抗を示し、R₃，R₄は軟鉄片を通る磁
束路の総磁気抵抗を示し、Ｒ_Lは軟鉄片の外部に
おける磁束路の磁気抵抗を示す（ただし、有効空
隙は除く）。磁極片における磁束の漏洩は補助起
磁力F₁によつて防止されるので、負荷磁気抵抗
は主として有効空隙の磁気抵抗Rgによつて占め
られる。そして、漏洩磁気抵抗Ｒ_Lは無視しても
よい。戻り磁束路を形成する軟鉄片の透磁率が高
いので、これらの磁気抵抗R₃，R₄は負荷磁気抵
抗に比らべて極めて小さい。従つて、軟鉄片（戻
り磁束路）の磁気抵抗もほとんど無視できる。 FIG. 6 shows a simple equivalent circuit of the high magnetic flux density magnetoresistive device of the present invention. In the equivalent magnetic circuit of FIG. 6, F ₀ and F ₁ indicate the magnetomotive forces of the main field magnets 32, 34 and the auxiliary magnets 36 to 39, respectively, in the open circuit state. It has already been explained that in the actual magnetic circuit, the main field magnet and the auxiliary magnet each have a return flux path made of a piece of soft iron. R ₀ and R ₁ represent the internal magnetic reluctance of the tepnan in the main field magnet and auxiliary magnet, respectively, R ₃ and R ₄ represent the total magnetic reluctance of the magnetic flux path passing through the soft iron piece, and R _L represents the magnetic flux outside the soft iron piece. Indicates the magnetic reluctance of the channel (excluding the effective air gap). Since leakage of magnetic flux at the pole piece is prevented by the auxiliary magnetomotive force F ₁ , the load reluctance is mainly accounted for by the reluctance Rg of the effective air gap. The leakage magnetic resistance R _L may be ignored. Since the magnetic permeability of the soft iron pieces forming the return magnetic flux path is high, these magnetic reluctances R ₃ and R ₄ are extremely small compared to the load magnetic resistance. Therefore, the magnetic resistance of the soft iron piece (return magnetic flux path) can also be almost ignored.

磁束の漏洩を最小限に抑えて磁気回路の動作条
件を最適状態にすること、ならびに起磁力源と負
荷との関係を整合させて磁気効力を最大限に高め
ることを配慮しさえすれば、本考案の磁気回路の
設計はいたつて簡単である。上記の点を考慮して
予備設計を行えば、それがそのまま最終的なもの
となることが多い。しかし、避けることのできな
いわずかな残留磁束漏洩、強磁性体起磁力源や戻
り磁束路の非直線的な特性等を考慮に入れて、実
験ないしは計算に基いて予備設計を修正すること
も可能である。 This can be achieved by minimizing leakage of magnetic flux, optimizing the operating conditions of the magnetic circuit, and maximizing magnetic effectiveness by matching the relationship between the magnetomotive force source and the load. The design of the invented magnetic circuit is quite simple. If a preliminary design is made with the above points in mind, it often becomes the final design. However, it is also possible to modify the preliminary design based on experiments or calculations, taking into account the unavoidable slight residual magnetic flux leakage, the nonlinear characteristics of the ferromagnetic magnetomotive force source and the return flux path, etc. be.

後述の説明の便宜のために、磁気等価回路にお
ける他のパラメータを下に列挙する。 For convenience of explanation below, other parameters in the magnetic equivalent circuit are listed below.

A₉＝主界磁石の磁束に直角な面の面積 A₁＝補助磁石の磁束に直角な面の面積 L₆＝主界磁石の磁束に平行な長さ（厚さ） L₁＝補助磁石の磁束に平行な長さ（厚さ） Fg＝有効空隙における起磁力降下 Lg＝有効空隙の磁束に平行な長さ Ag＝有効空隙の磁束に直角な面の面積 φ_０＝主界磁石の磁束路における磁束 φ_１＝補助磁石の磁束路における磁束 Bg＝有効空隙における磁束密度各起磁力源が他と関係なく独立してAg／２の
空隙面積における磁気抵抗を克服することのでき
る条件を選ぶとすると、各起磁力源の負荷は2Rg
となる（2Rgの各負荷を結合するとRgという実
際の負荷が得られる）。 A ₉ = Area of the surface perpendicular to the magnetic flux of the main field magnet A ₁ = Area of the surface perpendicular to the magnetic flux of the auxiliary magnet L ₆ = Length (thickness) parallel to the magnetic flux of the main field magnet L ₁ = Area of the surface perpendicular to the magnetic flux of the auxiliary magnet Length (thickness) parallel to the magnetic flux Fg = Magnetomotive force drop in the effective air gap Lg = Length parallel to the magnetic flux in the effective air gap Ag = Area of the surface perpendicular to the magnetic flux in the effective air gap φ ₀ = Magnetic flux path of the main field magnet Magnetic flux in φ ₁ = Magnetic flux in the magnetic flux path of the auxiliary magnet Bg = Magnetic flux density in the effective air gap If we choose conditions under which each magnetomotive force source can independently overcome the magnetic resistance in the air gap area of Ag/2, regardless of the others, Then, the load on each magnetomotive force source is 2Rg
(combining each load of 2Rg gives the actual load of Rg).

本考案の磁気回路の磁気能率を最大限に高める
ためには、繰返し述べているように、各起磁力源
の内部磁気抵抗をそれが遭遇する負荷の磁気抵抗
に整合させる必要がある。そこで、本考案の一実
施例では起磁力源F₀，F₁の磁気抵抗R₀，R₁を
2Rgに等しくした。また、主起磁力源F₀の起磁力
は有効空隙における起磁力の二倍に等しくしなけ
ればならない。すなわち、 F₀＝2Fg＝２φ_０（2Rg） (1) 従つて、以下の関係が明らかとなる。 In order to maximize the magnetic efficiency of the magnetic circuit of the present invention, as reiterated, it is necessary to match the internal reluctance of each magnetomotive force source to the reluctance of the load it encounters. Therefore, in one embodiment of the present invention, the magnetic resistances R ₀ and R ₁ of the magnetomotive force sources F ₀ and F ₁ are
It was made equal to 2Rg. Also, the magnetomotive force of the main magnetomotive force source F ₀ must be equal to twice the magnetomotive force in the effective air gap. That is, F ₀ =2Fg=2φ ₀ (2Rg) (1) Therefore, the following relationship becomes clear.

φ＝ＢｇＡｇ／２ (2) Rg＝Ｌｇ／μＡｇ (3) ここで、空気中のμはcgs単位系では１であ
る。従つて、 F₀＝２（ＢｇＡｇ）／２・２Ｌｇ／Ａｇ (4) F₀＝2BgLg また、 F₀＝L₀H₀＝L₁H₁ (5) BgLg＝Ｌ_０Ｈ_０／２＝Ｌ_１Ｈ_１／２ (6) ここで、H₀，H₁はそれぞれ主起磁力源および補
助起磁力源の磁界強度である。 φ=BgAg/2 (2) Rg=Lg/μAg (3) Here, μ in air is 1 in the cgs unit system. Therefore, F ₀ =2(BgAg)/2・2Lg/Ag (4) F ₀ =2BgLg Also, F ₀ =L ₀ H ₀ =L ₁ H ₁ (5) BgLg=L ₀ H ₀ /2=L ₁ H ₁ /2 (6) Here, H ₀ and H ₁ are the magnetic field strengths of the main magnetomotive force source and the auxiliary magnetomotive force source, respectively.

磁気材料の単位立方センチメートル当りの磁気
抵抗をRmとすると、主起磁力源および補助起磁
力源の磁気抵抗は次式で表わされる。 When the magnetic resistance per unit cubic centimeter of the magnetic material is Rm, the magnetic resistance of the main magnetomotive force source and the auxiliary magnetomotive force source is expressed by the following equation.

R₀＝Ｒｍ_０Ｌ_０／Ａ_０、R₁＝Ｒｍ_１Ｌ_１／Ａ_１ (7) 主界磁石および補助磁石により得られる磁束φ
_０，φ_１はそれぞれ、 φ_０＝B₀A₀、 φ_１＝B₁A₁ (8) そこで、２φ₀R₀＝F₀＝2BgLg ２φ₁R₁＝F₀＝2BgLg (9) 上記(7)，(8)式を(9)式に代入すると、 B₀Rm₀L₀＝B₁Rm₁L₁＝BgLg (10) (6)式および(10)式より B₀Rm₀＝Ｈ_０／２ B₁Rm₁＝Ｈ_１／２ (11) この(11)式より、いずれの磁気材料であつても
その動作点を求めることが可能となる。 R ₀ =Rm ₀ L ₀ /A ₀ , R ₁ =Rm ₁ L ₁ /A ₁ (7) Magnetic flux φ obtained by the main field magnet and the auxiliary magnet
₀ and φ ₁ are respectively φ ₀ =B ₀ A ₀ , φ ₁ =B ₁ A ₁ (8) Therefore, 2φ ₀ R ₀ =F ₀ =2BgLg 2φ ₁ R ₁ =F ₀ =2BgLg (9) Above ( Substituting equations 7) and (8) into equation (9), B ₀ Rm ₀ L ₀ = B ₁ Rm ₁ L ₁ = BgLg (10) From equations (6) and (10), B ₀ Rm ₀ = H ₀ /2 B ₁ Rm ₁ =H ₁ /2 (11) From this equation (11), it is possible to find the operating point of any magnetic material.

第７図には、磁束密度と単位磁気抵抗Rmとの
関係が一定の磁界強度H₀との関連で対数グラフ
に表示してある。また、種々の磁気材料の単位磁
気抵抗が磁界の磁束密度によつてどのように変化
するかという関係も図示してある。有効空隙の大
きさおよび必要な磁束密度の値が定まれば、磁界
強度H₀は上述の数式より算出することができ
る。従つて、第７図の図表から各磁気材料の動作
点を求め、上述の例ではR₀＝R₁＝2Rgであること
からして、負荷との磁気抵抗の整合に関する(7)式
に従つて大きさを定めることができる。これらの
分析は各補助起磁力源（補助磁石）が有効空隙に
おける総磁束密度の達成にどの程度関与すべきか
を定めるためのものであり、複数の補助磁石を使
用する場合でもそのまま妥当する。 In FIG. 7, the relationship between magnetic flux density and unit magnetic resistance Rm is plotted in a logarithmic graph in relation to a constant magnetic field strength H ₀ . Also illustrated is the relationship of how the unit reluctance of various magnetic materials changes with the magnetic flux density of the magnetic field. Once the size of the effective air gap and the required value of magnetic flux density are determined, the magnetic field strength H ₀ can be calculated from the above formula. Therefore, find the operating point of each magnetic material from the diagram in Figure 7, and since R ₀ = R ₁ = 2Rg in the above example, follow equation (7) regarding matching of magnetic resistance with the load. The size can be determined by These analyzes are intended to determine how much each auxiliary magnetomotive force source (auxiliary magnet) should contribute to achieving the total magnetic flux density in the effective air gap, and remain valid even when multiple auxiliary magnets are used.

第２図には、磁束損失を最大限にまで減少させ
ることのできる本考案の実施例になる固定子磁気
回路を組み込んだモータが図示してある。 FIG. 2 shows a motor incorporating a stator magnetic circuit according to an embodiment of the present invention, which is capable of reducing magnetic flux loss to the maximum extent possible.

大まかに言えば、この磁気回路では弓形の外形
を有する磁極片と、複数の起磁力源とが用いら
れ、起磁力源は磁極片の内部において交叉する磁
極軸を有する別個の磁界を形成する。第２図に示
すのは上記の磁気回路を実施した例であるが、こ
こでは磁極片５０，５２はほぼ円筒形の側面５
３，５４を有し、円筒形側面５３，５４は起磁力
源５５，５６により実質上完全に取り囲まれてい
る。磁極片５０，５２は、モータの半径線を短
径、半径線に直角な径を長径とする楕円形断面の
ものであつても、または完全な円形断面のもので
あつてもよい。磁極片５０，５２の円筒形側面５
３，５４を包囲する起磁力源５５，５６は、それ
ぞれ複数の緊密に並べて配置された磁石セグメン
ト５５ａ，５６ａで構成されている。起磁力源５
５，５６を構成する各磁石セグメント５５ａ，５
６ａの平均磁極軸は磁極片の円筒形側面５３，５
４に対して直角にのびており、各平均磁束軸は第
４図に示すように少なくとも他の一個の磁石セグ
メントの平均磁極軸と交叉するように配置されて
いるのが望ましい。より一般化して言うと、各磁
石セグメントは磁極片の円筒形側面に設置される
のであるが、この設置された箇所における磁束の
漏洩を防ぐことのできるように配置する必要があ
る。 Broadly speaking, the magnetic circuit employs a pole piece having an arcuate profile and a plurality of magnetomotive force sources that create separate magnetic fields with intersecting pole axes within the pole piece. FIG. 2 shows an example of implementing the magnetic circuit described above, in which the pole pieces 50, 52 are substantially cylindrical on the side surface 5.
3,54, the cylindrical side surfaces 53,54 being substantially completely surrounded by magnetomotive force sources 55,56. The magnetic pole pieces 50, 52 may have an elliptical cross section with the minor axis being the radius line of the motor and the major axis being the diameter perpendicular to the radius line, or they may be completely circular in cross section. Cylindrical side surface 5 of pole pieces 50, 52
The magnetomotive force sources 55, 56 surrounding 3, 54 are each composed of a plurality of closely spaced magnet segments 55a, 56a. Magnetomotive force source 5
Each magnet segment 55a, 5 that constitutes 5, 56
The average magnetic pole axis of 6a is the cylindrical side surface 53,5 of the magnetic pole piece.
4, and each average flux axis is preferably arranged to intersect the average pole axis of at least one other magnet segment, as shown in FIG. More generally, each magnet segment is installed on the cylindrical side of the pole piece, and must be positioned in such a way as to prevent leakage of magnetic flux at this location.

第４図では磁極片５０の円筒側面５８を点線で
示し、その周囲に設置される磁石セグメント５５
ａのいくつかを実線で示すことによつて、これら
の磁石セグメントの平均磁極軸相互の関係が図示
してある。各磁石セグメント５５ａは、円筒側面
５８に直角な方向に沿つて極性が一致するように
配置してある。いいかえれば、各磁石セグメント
５５ａのＮ極は全て径方向内側に向いている。図
示のように、磁極片５６の断面形が楕円である
と、磁気回路全体の大きさを小さくすることがで
きるが、既に述べたように、完全な円形その他の
弓形のものであつてもよい。 In FIG. 4, the cylindrical side surface 58 of the magnetic pole piece 50 is indicated by a dotted line, and the magnet segment 55 installed around it
The relation of the average magnetic pole axes of these magnet segments to each other is illustrated by showing some of them with solid lines. Each magnet segment 55a is arranged so that its polarity matches along the direction perpendicular to the cylindrical side surface 58. In other words, the N poles of each magnet segment 55a all face inward in the radial direction. As shown in the figure, if the cross-sectional shape of the magnetic pole piece 56 is elliptical, the size of the entire magnetic circuit can be reduced, but as already mentioned, it may be completely circular or other arcuate shapes. .

第２図に示す磁気回路では、起磁力源５５，５
６を構成する磁石セグメント５５ａ，５６ａその
ものも強磁性体ハウジング５８によりほぼ完全に
取り囲まれている。強磁性体ハウジング５８はう
ず損失をなくするために積層構造ないしは分割構
造とし、軸状締付具６０により一体に固定保持す
るのが望ましい。 In the magnetic circuit shown in FIG.
The magnet segments 55a, 56a constituting 6 are also almost completely surrounded by the ferromagnetic housing 58. In order to eliminate eddy loss, the ferromagnetic housing 58 preferably has a laminated or divided structure, and is preferably fixed and held together by a shaft-shaped fastener 60.

強磁性体ハウジング５８は磁束の戻り路として
も作用するものであり、このハウジングと磁石セ
グメント磁石５５ａ，５６ａとは回転子５１を通
る閉磁束路を形成することのできるように配置す
る。そのような配置構成によれば、磁界のどの部
分をとつても磁力線が磁極面に向つて指向されて
いる理想に近い状態が実現される。起磁力源５５
をそれぞれ別個の磁界を形成する無数の微小磁石
セグメントから成り、磁石のどの点をとつても磁
束が磁石表面に対して直角にでているような円筒
形磁石により構成してもよい。 The ferromagnetic housing 58 also acts as a return path for the magnetic flux, and the housing and the magnet segment magnets 55a, 56a are arranged so as to form a closed magnetic flux path passing through the rotor 51. According to such an arrangement, a near-ideal state is realized in which the lines of magnetic force are directed toward the magnetic pole surface in any part of the magnetic field. Magnetomotive force source 55
The magnet may be constructed of a cylindrical magnet consisting of countless minute magnet segments each forming a separate magnetic field, with the magnetic flux exiting at right angles to the magnet surface at any point on the magnet.

第５図に示すのは第２図の実施例の変形例であ
る。この場合、磁極片５０，５２の両端面６４，
６５は端磁石６２，６３によりほぼ完全におおわ
れている。端磁石６２，６３の平均磁極軸は、磁
極片の両端面６４，６５に対してほぼ直角であ
る。なお、この交叉磁界用端磁石６２，６３の発
する磁界の磁路は鎖線ループ６６で示してある。 FIG. 5 shows a modification of the embodiment shown in FIG. In this case, both end surfaces 64 of the magnetic pole pieces 50, 52,
65 is almost completely covered by end magnets 62 and 63. The average pole axes of the end magnets 62, 63 are approximately perpendicular to the end faces 64, 65 of the pole pieces. Note that the magnetic path of the magnetic field generated by the end magnets 62 and 63 for cross magnetic field is indicated by a chain line loop 66.

本考案の特に顕著な特長は、磁極片の磁極面に
おける磁束密度が主起磁力源（主界磁石）の磁束
密度よりも高められることである。すなわち、交
叉磁界を形成する強力な補助起磁力源（補助磁
石）を用いることにより、磁極面における磁束密
度が主界磁石のそれより高い値に高められる。 A particularly remarkable feature of the present invention is that the magnetic flux density at the magnetic pole face of the magnetic pole piece is higher than the magnetic flux density of the main magnetomotive force source (main field magnet). That is, by using a strong auxiliary magnetomotive force source (auxiliary magnet) that forms a cross magnetic field, the magnetic flux density at the magnetic pole face is increased to a value higher than that of the main field magnet.

本考案のもう一つの顕著な特長は、主起磁力源
の磁束が所定の方向に選択的に指向されることで
ある。これにより磁極片から磁束が漏洩するのが
防止され、適当な磁束戻り路を設けることと相ま
つて、モータが標遊磁界の影響を受けることがな
くなる。 Another notable feature of the present invention is that the magnetic flux of the main magnetomotive force source is selectively directed in a predetermined direction. This prevents leakage of magnetic flux from the pole pieces and, together with providing a suitable flux return path, eliminates the influence of stray magnetic fields on the motor.

第８図には、本考案の磁気回路を応用した別の
モータが示してある。このモータの一般的構造は
第１，２図に図示のものと同じであるが、多角形
の磁極片７０，７１を用いた点がそれとは異つて
いる。多角形磁極片７０，７１は五つの平担な外
側面７２を有し、ここに起磁力源７５を設置する
ようになつている。これらの磁極片は全体として
一体構造のモータハウジング７３によつて包囲さ
れるのであるが、このハウジング７３の内形は、
多角形磁極片７０，７１の外側面に取付けられる
起磁力源７５を収容するための空間７４を提供で
きる形に設計する。 FIG. 8 shows another motor to which the magnetic circuit of the present invention is applied. The general structure of this motor is the same as that shown in FIGS. 1 and 2, except for the use of polygonal pole pieces 70, 71. The polygonal magnetic pole pieces 70, 71 have five flat outer surfaces 72, on which a magnetomotive force source 75 is placed. These magnetic pole pieces are entirely surrounded by a monolithic motor housing 73, and the inner shape of this housing 73 is as follows:
It is designed to provide a space 74 for accommodating a magnetomotive force source 75 attached to the outer surface of the polygonal magnetic pole pieces 70, 71.

各外側面７２は磁極片７０，７１の中心からは
かつて約61゜の範囲に広がつており、回転子７７
と面する磁極面だけが約55゜の範囲にわたつてい
る。 Each outer surface 72 once extended approximately 61° from the center of the pole pieces 70, 71 and extended approximately 61° from the center of the pole pieces 70, 71, extending from the rotor 77.
Only the magnetic pole face facing 2 extends over a range of approximately 55°.

磁極片７０，７１の外側面７２に設置されてい
る起磁力源７５は永久磁石で、各永久磁石の単位
体積当りの磁気強度は、これらの磁石によつて磁
極片の磁極面と回転子７７の間の有効空隙に所定
の磁束密度を達成できるように考慮して選択して
ある。各永久磁石７５の磁気抵抗はそれぞれが分
有する有効空隙の磁気抵抗にマツチさせてある。
たとえば、各永久磁石７５は有効空隙の磁気抵抗
Rgの五倍の磁気抵抗を有する。なお、磁極片７
０，７１の端面に第１，２図の場合と同様に端磁
石を配置してもよい。 The magnetomotive force source 75 installed on the outer surface 72 of the magnetic pole pieces 70, 71 is a permanent magnet, and the magnetic strength per unit volume of each permanent magnet is due to the magnetic force between the magnetic pole surface of the magnetic pole piece and the rotor 77. They are selected in consideration of achieving a predetermined magnetic flux density in the effective air gap between them. The magnetic resistance of each permanent magnet 75 is matched to the magnetic resistance of the effective air gap that each permanent magnet 75 has.
For example, each permanent magnet 75 has an effective air gap magnetic resistance.
It has a magnetic resistance five times that of Rg. In addition, the magnetic pole piece 7
End magnets may be placed on the end faces of 0 and 71 as in the case of FIGS. 1 and 2.

この考案は、前述したように、回転子の周囲に
透磁性材料で成る横断面多角形状の磁極片を少な
くとも一対備えていて、その磁極片は、少なくと
も４つの側面と、回転子に対面する磁極面とを有
し、前記側面のうちの少なくとも二つの側面は前
記磁極面に関して実質上反対側に位置していて、
かつ隣接磁極片側面の相互の成す角が鈍角となる
ように構成されていることを特徴としている。こ
の点において、第８図に示す実施例のものによれ
ば、一つの磁極片７０は、５つの側面７２と、回
転子７７に対面する凹曲磁極面を有し、磁極片側
面は、該磁極面に関して反対側に位置していて、
磁極片側面については、その隣接する磁極片側面
相互のなす角が鈍角となるように構成される。こ
のような構成によれば、磁極面に対する磁極片側
面、すなわち起磁力源配設面をはるかに大きく構
成することができ、一方の磁極片の磁極面から回
転子を介して他方の磁極片の磁極面に向かう起磁
力源による磁束の密度をその有効磁極面と回転子
間の部分において、きわめて高く設計することが
できる。 As mentioned above, this device is equipped with at least one pair of magnetic pole pieces made of magnetically permeable material and having a polygonal cross section around the rotor, and the magnetic pole pieces have at least four side surfaces and a magnetic pole facing the rotor. at least two of the side surfaces are located on substantially opposite sides with respect to the magnetic pole surface,
It is also characterized in that the angle formed by the side surfaces of adjacent magnetic pole pieces is an obtuse angle. In this respect, according to the embodiment shown in FIG. Located on the opposite side with respect to the magnetic pole face,
The magnetic pole piece side surfaces are configured such that the angle between the adjacent magnetic pole piece side surfaces is an obtuse angle. According to such a configuration, the side surface of the magnetic pole piece, that is, the magnetomotive force source installation surface, can be configured to be much larger than the magnetic pole surface, and the magnetic force source can be arranged from the magnetic pole surface of one magnetic pole piece to the other magnetic pole piece through the rotor. The density of the magnetic flux due to the magnetomotive force source directed toward the magnetic pole surface can be designed to be extremely high in the area between the effective magnetic pole surface and the rotor.

第９，１０図には、本考案の磁気回路をデイス
クモータに応用した実施例が示してある。このデ
イスクモータでは、プリント形の円板電機子８０
が回転軸８１に取付けてあり、円板電機子８０の
両側に極性の相反す磁極８２，８４が設けてあ
る。磁極８２，８４は回転軸の周囲において円板
電機子８０の周辺部に沿つて配置してあり、円板
電機子の平担表面に対して直角に磁束を放射す
る。このデイスクモータは、米国特許明細書第
3524250号および第3525008号に開示されているも
のとほぼ同じである。 9 and 10 show an embodiment in which the magnetic circuit of the present invention is applied to a disk motor. This disc motor uses a printed disc armature 80
is attached to a rotating shaft 81, and magnetic poles 82 and 84 with opposite polarities are provided on both sides of the disc armature 80. Magnetic poles 82, 84 are arranged along the periphery of disk armature 80 about the axis of rotation and radiate magnetic flux perpendicular to the planar surface of the disk armature. This disc motor is disclosed in U.S. Patent Specification No.
It is substantially the same as that disclosed in No. 3524250 and No. 3525008.

モータのデザインに応じて必要であれば、磁極
８２，８４のいずれか一方を適当な磁気材料で置
き換え、反対側にある磁極の発する磁束の戻り路
としてもよい。円板電機子８０は米国特許明細書
第3488339号に開示されているのと同様の慣性の
低いプリント形である。図面を簡単にするために
プリワト回路導体は省略してある。 If desired depending on the motor design, one of the poles 82, 84 may be replaced with a suitable magnetic material to provide a return path for the magnetic flux produced by the opposite pole. Disk armature 80 is of a low inertia printed form similar to that disclosed in U.S. Pat. No. 3,488,339. Pre-wat circuit conductors have been omitted to simplify the drawing.

磁極８２，８４の基本的な形成部材たる磁極片
８５，８７の磁極片８９，９０に向つて先細形に
なつており、主界磁石９２，９４および交叉磁界
形成用補助磁石９６，９７により励磁される。磁
極片８５，８７はほぼピラミツド形で、それぞれ
の相対する一対の側面は円板電機子８０に接近す
るに従つて先細まりになつている。磁束の戻り路
を形成する外側リング９９，１００と内側リング
１０１，１０２とが、補助磁石９６，９７に接合
して取付けてある。これらのリング９９，１０
０，１０１，１０２は円板電機子８０の両側にお
いてそれぞれ同心的に配置してあり、磁極片８
５，８７に対して保護外環として機能する。磁極
片８５，８７の先細形側面には、第１０図に示す
ように、補助磁石１０６，１０７が取付けてあ
る。リング９２〜１０２は補助磁石９６，９７、
主界磁石９２，９４および戻り磁束路板１０８，
１０９とともに磁気回路１０８，１０５を形成す
る。 The magnetic pole pieces 85 and 87, which are the basic forming members of the magnetic poles 82 and 84, are tapered toward the magnetic pole pieces 89 and 90, and are excited by the main field magnets 92 and 94 and the auxiliary magnets 96 and 97 for forming cross magnetic fields. be done. The magnetic pole pieces 85 and 87 are substantially pyramid-shaped, with a pair of opposing sides tapering as they approach the disc armature 80. Outer rings 99, 100 and inner rings 101, 102, which form return paths for magnetic flux, are bonded and attached to auxiliary magnets 96, 97. These rings 99,10
0, 101, and 102 are arranged concentrically on both sides of the disc armature 80, respectively, and the magnetic pole pieces 8
5,87 functions as a protective outer ring. Auxiliary magnets 106, 107 are attached to the tapered side surfaces of the magnetic pole pieces 85, 87, as shown in FIG. The rings 92 to 102 are auxiliary magnets 96, 97,
Main field magnets 92, 94 and return flux road plate 108,
Together with 109, magnetic circuits 108 and 105 are formed.

第９，１０図には図示の実施例においても、基
本的には従来の実施例と同様の配慮をなす必要が
ある。たとえば、磁極片８５，８７の外周面はほ
とんど全ての磁束が通過する磁極面８９，９０を
徐いてほぼ全面的に起磁力源によつて包囲しなけ
ればならない。従つて、磁極片８５，８７の側面
および外周面は永久磁石でおおう。その際、外側
面に取付けた永久磁石が隣接する二つの磁極にま
たがつてもよい。主界磁石９２，９４の発する磁
束の磁路を、第９図では鎖線１１１，１１２で示
してある。 In the embodiment shown in FIGS. 9 and 10, it is basically necessary to take the same considerations as in the conventional embodiment. For example, the outer peripheral surfaces of the magnetic pole pieces 85, 87 must be almost entirely surrounded by the magnetomotive force source, except for the magnetic pole faces 89, 90 through which almost all the magnetic flux passes. Therefore, the side surfaces and outer peripheral surfaces of the magnetic pole pieces 85, 87 are covered with permanent magnets. In this case, a permanent magnet attached to the outer surface may straddle two adjacent magnetic poles. The magnetic paths of the magnetic fluxes generated by the main field magnets 92 and 94 are shown by chain lines 111 and 112 in FIG.

第１０図に示すように、隣接する磁石は相互に
極性が相反するように配置してあり、従つて起磁
力源の極性配置も交互になつている。たとえば、
隣り合う補助磁石のＮ極−Ｓ極の配置は相互に逆
になつている。 As shown in FIG. 10, adjacent magnets are arranged so that their polarities are opposite to each other, and therefore the polarity arrangement of the magnetomotive force sources is also alternated. for example,
The arrangement of the N-pole and S-pole of adjacent auxiliary magnets is mutually reversed.

第１１図には、本考案の磁気回路を組み込んだ
典型的な四極高性能モータが図示してある。この
モータでは、四つの磁極片１１０の各々から発せ
られる強力な磁界が回転子１１１と作用し合うこ
とにより極めて大きなトルクが得られる。また、
このモータにおける磁束のほとんど全て、おそら
く約2/3は極間磁石１１３によつて作り出され
る。各極間磁石１１３は、その磁極軸が磁極片の
隣接側面に対しててほぼ直角となるように配置し
てある。このため、有効空隙１１７に対向する磁
極片側面に取付けられた二つの磁石１１５，１１
６により若干の磁束が発生せしめられる。この二
つの磁石１１５，１１６によつておおわれている
二つの磁極側面間の角度は鈍角であるが、これら
の磁極側面と隣接する他お磁極側面との間の角度
は鈍角である。 FIG. 11 illustrates a typical four-pole high performance motor incorporating the magnetic circuit of the present invention. In this motor, extremely large torque can be obtained by the strong magnetic fields emitted from each of the four magnetic pole pieces 110 interacting with the rotor 111. Also,
Almost all of the magnetic flux in this motor, perhaps about 2/3, is created by the interpole magnets 113. Each interpolar magnet 113 is arranged so that its pole axis is approximately perpendicular to the adjacent side surface of the pole piece. For this reason, the two magnets 115 and 11 attached to the side surface of the magnetic pole piece facing the effective air gap 117
6 causes some magnetic flux to be generated. The angle between the two magnetic pole side surfaces covered by these two magnets 115 and 116 is an obtuse angle, but the angle between these magnetic pole side surfaces and the other adjacent magnetic pole side surface is an obtuse angle.

第１１，１２図に示すのは、本考案を実施した
さらに別のモータである。このモータの磁極片の
外側面は起磁力源により実質上完全に取り囲まれ
ており、各起磁力源の磁極軸は有効空隙における
合成磁束の方向に対して直角な成分を含んでい
る。また、磁石１８の磁極軸は、磁極片１１０の
内部において他の磁石１１５，１１６の磁極軸と
交叉している。さらに、磁極間のスペースは、ブ
ラシ１２０を摺動自在に保持すブラシホルダ１１
９を収容するに足る広さを有している。モータハ
ウジング１２２の端面は鈴形の端フレームにより
封閉される。なお、モータハウジング１２２の内
部は磁気固定子に対応する形に作つてあり、磁極
片を含む磁気回路の磁束戻り路を構成する。 FIGS. 11 and 12 show still another motor embodying the present invention. The outer surfaces of the pole pieces of this motor are substantially completely surrounded by magnetomotive force sources, the pole axis of each magnetomotive force source including a component perpendicular to the direction of the resultant magnetic flux in the effective air gap. Further, the magnetic pole axis of the magnet 18 intersects with the magnetic pole axes of the other magnets 115 and 116 inside the magnetic pole piece 110. Furthermore, the space between the magnetic poles is formed by the brush holder 11 that slidably holds the brush 120.
It has enough space to accommodate 9 people. The end face of the motor housing 122 is sealed by a bell-shaped end frame. Note that the inside of the motor housing 122 is made in a shape that corresponds to the magnetic stator, and constitutes a magnetic flux return path of the magnetic circuit including the magnetic pole pieces.

以上に説明したように、本考案の電動機に組込
まれた固定子磁気回路は、構造が簡単でありなが
ら有効空隙に向けて高密度の磁束を発することが
でき、回転子への磁気伝達効率も優れている。特
に、固定子磁気回路に強度のそれほど高くない安
価な磁石を交叉磁界形成形として組込んだことに
より、主起磁力源の発する磁束を有効空隙を経て
回転子に集中的に効率良く伝達できるようにな
り、漏洩磁束の発生およびそれに伴う余計な磁界
の発生が著るしく減少する。 As explained above, the stator magnetic circuit incorporated in the electric motor of the present invention has a simple structure, yet can emit high-density magnetic flux toward the effective air gap, and has high magnetic transmission efficiency to the rotor. Are better. In particular, by incorporating low-strength, inexpensive magnets into the stator magnetic circuit to form a cross-magnetic field, the magnetic flux generated by the main magnetomotive force source can be efficiently and concentratedly transmitted to the rotor through the effective air gap. As a result, the generation of leakage magnetic flux and the associated extra magnetic field are significantly reduced.

本考案の磁気回路を組み込んだモータは、迅速
機敏な始動停止動作が求められる機器、たとえば
テープレコーダ等における磁気テープの駆動源と
して適している。モータのトルクは磁束密度と直
接に関連しており、本考案の高磁束密度を有する
磁気回路を利用すれば被回転体の加速度および減
速度が著るしく高められる。 A motor incorporating the magnetic circuit of the present invention is suitable as a drive source for a magnetic tape in equipment that requires quick and agile starting and stopping operations, such as a tape recorder. The torque of a motor is directly related to the magnetic flux density, and the acceleration and deceleration of the rotated body can be significantly increased by using the magnetic circuit having a high magnetic flux density of the present invention.

[Brief explanation of the drawing]

第１図は本考案の実施例になる固定子磁気回路
を組み込んだモータの一部を示す斜視図、第２図
は本考案の他の実施例になる固定子磁気回路を組
み込んだモータの正面図、第３図は第１図に図示
のモータにおける固定子磁極の構成を図式的に示
す部分図、第４図は第２図に図示のモータにおけ
る固定子磁極の磁極軸の関係を図式的に表わした
図、第５図は第２図の５−５線に沿つて切断した
断面図、第６図は本考案になる典型的な固定子磁
気回路の等価回路図、第７図は代表的な磁気材料
の磁気特性および本考案の固定子磁気回路を設計
するに際して利用可能なデータを示すグラフ、第
８図は本考案の他の実施例になる磁気回路を組み
込んだモータの一部を欠損して示す斜視図、第９
図は本考案の磁気回路を組み込んだデイスクモー
タの断面図、第１０図は第９図の１０−１０線に
沿つて切断した断面図、第１１図は本考案の磁気
回路を組み込んだ四極モータの一部を欠損して示
す斜視図、第１２図は第１１図の１２−１２線に
沿つて切断した断面図である。１０……モータハウジング、１２，１４……垂
直磁気板、１５，１６……水平磁気板、１８……
端フレーム、２０……回転子、２１……回転シヤ
フト、２２，２４……磁極片、２５，２６……磁
極片の側面、３２，３４……主界磁石、３６，３
７，３８，３９……交叉磁界用補助磁石、４０，
４１……磁気ブロツク、５０，５２……磁極片、
５１……回転子、５５，５６……起磁力源。 Figure 1 is a perspective view showing a part of a motor incorporating a stator magnetic circuit which is an embodiment of the present invention, and Figure 2 is a front view of a motor incorporating a stator magnetic circuit which is another embodiment of the invention. 3 is a partial diagram schematically showing the structure of the stator magnetic poles in the motor shown in FIG. 1, and FIG. 4 is a partial view schematically showing the relationship between the magnetic pole axes of the stator magnetic poles in the motor shown in FIG. Figure 5 is a sectional view taken along line 5-5 in Figure 2, Figure 6 is an equivalent circuit diagram of a typical stator magnetic circuit according to the present invention, and Figure 7 is a representative diagram. FIG. 8 is a graph showing the magnetic properties of magnetic materials and data available for designing the stator magnetic circuit of the present invention. Perspective view shown as missing, No. 9
The figure is a cross-sectional view of a disk motor incorporating the magnetic circuit of the present invention, Figure 10 is a cross-sectional view taken along line 10-10 in Figure 9, and Figure 11 is a quadrupole motor incorporating the magnetic circuit of the present invention. FIG. 12 is a cross-sectional view taken along line 12--12 in FIG. 11. 10... Motor housing, 12, 14... Vertical magnetic plate, 15, 16... Horizontal magnetic plate, 18...
End frame, 20... Rotor, 21... Rotating shaft, 22, 24... Magnetic pole piece, 25, 26... Side surface of magnetic pole piece, 32, 34... Main field magnet, 36, 3
7, 38, 39...Auxiliary magnet for cross magnetic field, 40,
41... Magnetic block, 50, 52... Magnetic pole piece,
51... Rotor, 55, 56... Magnetomotive force source.

Claims

[Claims for Utility Model Registration] (1) For use in electric motors by means of magnetic pole pieces that are partially covered by a magnetomotive force source made of permanent magnet material and arranged to form an effective air gap between them and the rotor. In a magnetic circuit comprising permanent magnets arranged to guide a magnetic field in a concentrated manner to the effective air gap so as to minimize stray losses of the magnetic field in the effective air gap, the boundary for the effective air gap is The entire surface of the magnetic pole piece is covered with a permanent magnet except for the magnetic pole surface that creates the magnetic pole piece, and the area ratio of the side surface of the magnetic pole piece to the magnetic pole surface is 1.5 or more, and the average magnetic pole of the magnetomotive force source that covers each side of the magnetic pole piece is Pole axes on the surfaces of the pole pieces that are formed such that the axes intersect with each other inside each pole piece and that are covered by permanent magnets so as to prevent the leakage paths of the magnetic flux field lines for the most part or completely. are oriented in different directions, one or more of which contains a magnetic flux component running perpendicular to the main direction of the magnetic flux at the exit surface in the effective air gap, and the reluctance of the magnetic circuit containing the effective air gap supplies the magnetomotive force. A magnetic circuit characterized by a magnetic circuit configured to substantially equally match the magnetic resistance of a magnet. (2) The magnetic circuit according to claim (1) of the utility model registration, characterized in that the magnetic resistance of each permanent magnet is configured to match the load magnetic resistance acting on the magnetic resistance.