JPS5899251A - 回転電気機械用永久磁石 - 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】 本発明は回転電気機械用永久磁石に係り、特に電機子と
の間の空隙を介してアークセグメント状フェライト磁石
を有する永久磁石式小型直流モータ、発電機用の永久磁
石に関するものである。

従来から永久磁石を用いた回転電気機械、特にアークセ
グメント状７エライト磁石を用いた小型モータ、発電機
等が広く使用されており、近年は大型モータへもフェラ
イト磁石の応用分野が広がっている。特にエンジン起動
用のスターターモータ、ニアコンディショナーのフンブ
レフサ−駆動用モータ等、起動時の負荷が非常に大きい
モータが多くなって来た。このため、電機子反作用によ
る減磁界が大きいので、フェライト磁石の中でも特に減
磁耐力の大きい磁石が使用されている。しかしフェライ
ト磁石は特にスターターモータ用のものが異常時の過電
流、低温時における起動電流によ＃）１大きく減磁する
ことがあり信頼性の面で十分であるとはいえない。この
対策としては、特開昭５５−５６４５６号で開示されて
いるように電機子反作用による減磁界が加わる部分に固
有保磁力（以下ｒＨｏと記す）の高い材料を使用し、残
りの部分に残留磁束密度（以下Ｂｒと記す）の高い材料
とすることが提唱されている。しかし工Ｈａの高い材料
の占める割合が小さければ上記両材料の接合部付近で減
磁し、逆にその割合が大きければ全体的に有効磁束量が
低下して、モータ特性が低下するという欠陥があった。

第１図は磁気特性の異なる２つの材料を組み合わせた従
来の例で、ステータヨークｌ［アークセグメント状のフ
ェライト磁石２１を角度θｍの範囲に有して−る。そし
てこのアークセグメント状の７工ライト磁石２は、電機
子４の回転方向（矢印方向）側す力わち走出側の端部か
ら０ｍのＶ３程度の角度θ、の部分に高ＩＨＯ材３が設
けられて、電機予盛の反作用による減磁−を避け、他の
部分は高Ｂｒ材怠になっている。しかしながら、高Ｂｒ
材２のｘＨａ　　が小さいと２つの材料の接合部で第２
図の空隙磁束密度分布図に示すように１起動時の電機予
盛の反作用により大きく減磁する場合がある。そのため
、高Ｂｒ材２についても上記減磁を避けるためには、高
工ＨＯ磁石３に近いｘＫａを確保しなければならず、そ
の場合ＢｒとｘＨｃとのバランスからその分だけＢｒが
低下することになるので有効磁束量が小さくなり、モー
タとして最適とはいえない問題点がある。（第２図中、
番は飽和着磁後の状態を示す曲線、ｂは過大電流の電機
子反作用における減磁界で減磁した状態を示す曲線であ
る。） 本発明は一上記従来の問題点を解決すると共に〜モータ
特性を低下させることはなく、低温度雰囲気等の悪条件
下でも電機子の反作用による減磁がほとんど起きない、
減磁耐力に優れ１かつ信頼性の高い複合型フェライト磁
石よりなる回転電気機械用永久磁石を提供することを目
的とするものである。

本発明は、アークセグメント状磁石のほぼ中央部より電
機子の回転方向と逆方向側の端部までの間を高Ｂｒ材に
して有効磁束量を確保すると共に１減磁界が加わる残余
の部分は、減磁界に相当する減磁耐力０ＩＨＯを電機子
の回転方向側に向ってほぼ連続的に増加させ、かつＢｒ
を同方向にはは連続的に減少させて電機子の反作用によ
る減磁を防止し、有効磁束量を増やしてモータの性能向
上を行うことを特徴とするものである。

以下本発明の一実施例を図面によって説明する。

第３図は永久磁石式直流モータの断面図で、ステータ冒
−り１の内側には角度θｍの範囲にアークセグメント状
のフェライト磁石２１を固定している。この磁石２１は
、電機子４０回転方向（矢印方向）と逆方向側（走入側
）の上記磁石２１のほぼ半分を高Ｂｒを有する７工ライ
ト磁石２とし、回転方向と同一方向側（走出側）の峰に
半分を１ト磁石３０〜３５としたものである。すなわち
フェライト磁石！！１は、その中央部側に高Ｂｒでかつ
低ＩＨａ材としたフェライト磁石３５を、また端部側に
高ｘＨｏでかつ低Ｂｒ材としたフェライト磁石３０を有
するものである。

第４図は電機子と永久磁石との空隙部の磁束密度分布図
であり１１曲線は飽和着磁後の状態であり、１曲線は過
大電流の電機子反作用における減磁界で減ｉした状態を
示す。第４図のように本発明の永久磁石は、外部の減磁
界に対して非常に安定で減磁が少なく、信頼性の高い直
流モータ用として使用できるものである。フェライト磁
石は減磁耐力を上げるために、ｚＨｏを高くすることが
有効であるが、同時にＢｒが低下するため空隙磁束密度
が下り、有効磁束量も減少してモータのトルク性能も低
下する。しかし本発明の場合は端部の磁石３０に高ｒＨ
ｃ材を使っても、磁石全体に占める体積比率が小さいた
め、モータ性能の低下を最小限に抑えて信頼性の高いモ
ータとすることができるものである。

本発明の永久磁石の磁気特性を連続的に変化させるには
、例えばアルミニウム酸化物およびその他の金属酸化物
の含有量を連続的に変化させた磁石を作り、これらの磁
石を組み合わせることによって特性値が異なる磁石とす
ることができるものである。

第６図は本発明の他の実施例を示すものであり、減磁界
の大きい表面に対して外周は磁気特性を少しでも有効に
活用するために磁束の流れやすいように各磁石２．３６
〜４１の各境界面（等磁気特性面）２２を斜めとしたも
のである。

第６図は本発明のさらに他の実施例を示すものであつ、
外周ヨーク１１が固定された電機子で、空隙を介して内
周の永久磁石がロータとして回転するタイプの直流ブラ
シレスモータの例である。

アークセグメント状のフェライト磁石１２１は、内周ヨ
ーク１４の外周に固着され、前記第３図のものとＰ！ホ
同様に、走入側に高Ｂｒのフェライト磁石１２を、また
走出側は上記磁石１２１の中央部より端部にかけて７分
割したフェライト磁石４３〜４９を有している。しかし
て中央部の磁石４９から端部の磁石４３に向ってＢｒを
高４低に、Ｉ　Ｈｃを低→高に変化させたものである。

本実施例の場合、特に起動時に起きる電機子反作用によ
る減磁界に対して耐力が高く、非常に信頼度の高いモー
タとすることができる。

アークセグメント状フェライト磁石の磁気特性を第７図
に減磁特性曲線で示す。図中２は高Ｂｒ材の特性、３０
−３５は高ＩＨＯ材の特性である。

以上説明した如く本発明は、直流モータ等の回転電気機
械におけるアークセグメント状フェライト磁石の片側は
は半分において、ｓｒｓ　　工Ｈｏの磁気特性を連続的
に変えることにより、次なる効果が得られた。

ｌ）　従来の２種の複合磁石使用の直流モータに対し、
モータのトルク特性を低下させることなく減磁耐力を１
．３倍以上に向上することができる。

２）　単一材料を使う直流モータに対し１減磁界に対す
る安定性、モータのトルク特性を共に向上させることが
できる。

３）　モータのシルク特性は、従来の複合磁石型に比し
同じ減磁耐力であれば、本発明ではＷ幡以上の性能アッ
プが期待できる０

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例によるモータの断面図・第２図は第１図
の従来例の空隙部の磁束密度分布図、第３図は本発明の
一実施例による永久磁石式直流モータの断面図、第４図
は第３図の実施例における空隙部の磁束密度分布図、第
５・図および第６図は本発明の他の実施例によるモータ
の断面図、第７図は本発明のフェライト磁石の磁気特性
を示す特性曲線図である。 、２１．１２１：アークセグメント状フェライト磁石（
全体）、２．１２ニア工ライト磁石（高Ｂｒ材）、３０
〜３５．３６〜４１．４３〜４９；磁気特性の異なるフ
ェライト磁石、４．１４：電機子 代理人　弁理士　本　　間　　　　崇 隼７図 第３　＠・ 第　、２　図 繍４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電気子との間の空隙を介して相互に直径方向に対向
   して設けた少くとも２個のアークセグメント状のフェラ
   イト磁石よりなる回転電気機械用永久磁石において、該
   永久磁石の嫌ホ中央部より一上記電機子の回転方向と逆
   方向側の端部までの間を高い残留磁束密度を有する７工
   ライト磁石とし、残余の部分を上記電機子の回転方向側
   の端部に向って、はぼ連続的に残留磁束密度が減少し、
   かつ固有保磁力が増加する磁気特性を有するフェライト
   磁石としたことを特徴とする回転電気機械用永久磁石。 ２、磁気特性がほぼ連続的に変わるアークセグメンＹ状
   ７エライシ磁石の固有保磁力が次の式で表わされること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の回転電気機械
   用永久磁石。 但し％　ＩＨＯ、−−−７工ライト磁石の固有保磁力 Ｌｇ　　　０．、、電機子とフェライト磁−石間の空隙 Ｌｍ、、、、アークセグメント状フ ェライト磁石の厚さ θ　　　０００．アークセグメント状磁石の中央部から
   端部までの角度 ム丁　　０００．電機子の全一体数