JP2003047225A - ハイブリッド式直流電動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】回転子に永久磁石を組み合わせたハイブリッド
型可変リラクタンスで高磁力化し、高い回転トルクを得
る。 【解決手段】直流モータ11には固定子用永久磁石19ａ，
19ｂが対向配置されている。アーマチャ20のコア22には
ティース22ａが形成され、その先端にはティースバー22
ｂが形成されている。隣り合うティースバー22ｂの先端
間を連結するように周方向に磁極が変化する回転子用永
久磁石24が配設され、隣り合う回転子用永久磁石24は同
じ極性の磁極が対向配置されている。コイル23は、各テ
ィース22ａに右巻きで各々集中巻され、コイル23の通電
時には、所定ティース22ａと、該所定ティース22ａと回
転軸18を挟んで反対位置となるティース22ａとの先端が
異なる極性に磁化する。コイル23の巻端は各コンミ片に
接続されている。ブラシの接続状態はアーマチャ20の回
転とともに各コンミ片へと移動するよう構成されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、直流電動機におけ
る回転子にコイルと永久磁石とを備えたハイブリッド式
直流電動機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より開発が進められている低消費電
力で高トルク小型モータは、自動車、ＯＡ機器、自販
機、医療・福祉機器分野などで幅広く利用されている。
通常、この種の分野に用いられているモータは、永久磁
石を用いたモータがほとんどで、技術的にかなり成熟し
ている。このため、飛躍的な高効率化、小型高トルク化
は難しい。この小型高トルク化のためにハイブリッド磁
石を利用したモータが知られている。

【０００３】本出願人は、電磁石と永久磁石とを固定子
として使用し、高い回転トルクを得られるように構成し
たものを先に提案している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、先に提案さ
れた構成では、モータの高回転トルク化は、まだ不十分
であった。

【０００５】本発明は前述した事情に鑑みてなされたも
のであって、その目的は、回転子に永久磁石を組み合わ
せたハイブリッド型可変リラクタンスで高磁力化し、高
い回転トルクを得ることができるハイブリッド式直流電
動機を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明では、異なる磁極が対向して
設けられた２個の固定子用磁石が備えられている固定子
と、コイルが巻装される複数のティースに、前記各ティ
ースの先端から周方向に延びるようにティースバーが設
けられ、隣り合う前記ティースバーの先端間を連結する
ように、周方向に沿って磁極が変化する回転子用永久磁
石が配設され、隣り合う前記回転子用永久磁石は同じ極
性の磁極が対向するように配置されている回転子とを備
えた。

【０００７】この発明によれば、隣り合うティースバー
の間に設けられた回転子用永久磁石の磁力線と、コイル
通電時の磁化による磁力線との方向が同じ方向の場合に
は、磁力線が増加されることに伴って、直流電動機の回
転トルクが向上される。

【０００８】請求項２に記載の発明では、異なる磁極が
対向して設けられた２個の固定子用磁石が備えられてい
る固定子と、コイルが巻装され２＋４ｎ（ｎは自然数）
個であるティースに、前記各ティースの先端から周方向
に延びるようにティースバーが設けられ、隣り合う前記
ティースバーの先端間を連結するように、周方向に沿っ
て磁極が変化する回転子用永久磁石が配設され、隣り合
う前記回転子用永久磁石は同じ極性の磁極が対向するよ
うに配置されている回転子とを備えた。

【０００９】この発明によれば、請求項１に記載の発明
と同じ作用及び効果を有する。また、ティースの数が２
＋４ｎで構成されることにより、所定ティースと該所定
ティースと回転軸を挟んで反対位置となるティースとの
各ティースバーの先端が対向する回転子用永久磁石の磁
極の極性が逆になる。その為、回転駆動時に、所定ティ
ースの磁化による磁束と、回転子用永久磁石による磁力
線とが、磁化された所定ティースと固定子用磁石との吸
引力を効率よく高めて高回転トルクを発生する。

【００１０】請求項３に記載の発明では、異なる磁極が
対向して設けられた２個の固定子用磁石が備えられてい
る固定子と、コイルが集中巻され２＋４ｎ（ｎは自然
数）個であるティースに、前記各ティースの先端から周
方向に延びるようにティースバーが設けられ、隣り合う
前記ティースバーの先端間を連結するように、周方向に
沿って磁極が変化する回転子用永久磁石が配設され、隣
り合う前記回転子用永久磁石は同じ極性の磁極が対向す
るように配置されている回転子とを備えた。

【００１１】この発明によれば、請求項１及び請求項２
に記載の発明と同じ作用及び効果を有する。また、各テ
ィースに巻装されるコイルが、集中巻されていることに
より、１個の所定ティースのみに磁極が集中的に発生す
る。集中的に磁極が発生している所定ティースと、その
所定ティースのティースバーの先端に対向している回転
子用永久磁石との磁極の極性が同じ場合には、所定ティ
ースでの磁束が多くなって磁力が強くなる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を直流モータに具体
化した実施の形態を図１〜図８に従って説明する。な
お、図２は、直流モータの一部破断模式側面図である。
図１は、図２のＡ−Ａ線における模式断面図である。ま
た、図１において、後述する回転子用永久磁石の磁極の
極性は、図面の都合によりティースバーに記載してい
る。

【００１３】図２に示すように、ハイブリッド式直流電
動機としての直流モータ１１は、モータハウジング１２
を備え、モータハウジング１２は、有底筒状のヨーク１
３とエンドフレーム１４とを備えている。ヨーク１３の
底部とエンドフレーム１４には、各々の中心部に軸受１
５，１６が固設されている。ヨーク１３とエンドフレー
ム１４とで形成される空間には、ロータ（回転子）１７
が収容されている。ロータ１７の回転軸１８は、エンド
フレーム１４の貫通孔１４ａからその先端部を一部突出
させた状態で、両軸受１５，１６により回転可能に支持
されている。

【００１４】直流モータ１１は、詳述すると、２極の直
流モータであって、図１、図２に示すように、ヨーク１
３の内周面に、Ｎ極及びＳ極を構成する２個の円弧状に
形成された固定子用永久磁石１９ａ，１９ｂが、アーマ
チャ２０を挟んで対向配置されている。なお、本実施の
形態では、各々の固定子用永久磁石１９ａ，１９ｂの両
端とアーマチャ２０の中心とを結ぶ直線のなす角度は、
６０°となるように構成されている。また、固定子用永
久磁石１９ａ，１９ｂでステータ（固定子）が構成され
ている。

【００１５】ロータ１７は、回転軸１８上に一体的に固
着されたアーマチャ（電機子）２０と、コンミテータ
（整流子）２１とを有する。アーマチャ２０には、図１
に示すように、回転軸１８が嵌挿され、回転軸１８には
コア２２が固着されている。コア２２には、その中央部
から放射状に、かつ、等角度間隔に複数（この実施の形
態では６個）のティース２２ａが延出形成されている。
各ティース２２ａの先端には、両側方に円弧状に延出す
るティースバー２２ｂが形成されている。なお、本実施
の形態では、隣り合うティース２２ａの中心線のなす角
度が、６０°（＝３６０／６）となるように形成されて
いる。また、図１において、固定子用永久磁石１９ａと
対向するティース２２ａを第１ティース２２ａとして、
時計周り方向の順に、第１〜第６ティース２２ａとし、
Ａ〜Ｆの符号で示す。また、隣り合うティース２２ａ間
で形成される空間が、スロット２２ｃを構成し、スロッ
ト２２ｃ内には、各ティース２２ａに巻装されたコイル
２３が収容されている。なお、コイル２３は、図１にお
いて、各ティース２２ａの両側方に構成されるスロット
２２ｃの一方にのみ図示し、他方のスロット２２ｃに配
設されるコイル２３は、図示を省略している。

【００１６】また、隣り合うティースバー２２ｂの先端
間を連結するように、回転子用永久磁石２４が複数配設
されている。なお、本実施の形態では、ティース２２ａ
の数が６個で構成されていることにより、回転子用永久
磁石２４も６個配設されている。各々の回転子用永久磁
石２４は、ティースバー２２ｂの径方向の幅と同じ幅で
円弧状に形成され、隣り合う回転子用永久磁石２４は、
同じ磁極の極性が対向するように配置されている。即
ち、１個のティース２２ａの両ティースバー２２ｂの先
端に対して対向する２個の回転子用永久磁石２４の磁極
の極性は、同じ極性となるように構成されている。

【００１７】コンミテータ２１は、図２に示すように、
ヨーク１３の底部側の内部に位置するようにアーマチャ
２０の一端に配設され、コンミテータ２１には、図３に
示すように、コンミ片２６が複数（この実施の形態では
６個）設けられている。なお、本実施の形態では、６個
のコンミ片２６が、周方向に６０°毎に設けられてお
り、アーマチャ２０がブラシ２７ａ，２７ｂに対して６
０°回転するとき、コイル２３の電流の向きが変更され
るように構成されている。即ち、アーマチャ２０の６０
°の回転によって整流が行われる。なお、隣り合うコン
ミ片２６の中心線のなす角度は、隣り合うティース２２
ａの中心線がなす角度（＝６０°）に設定されるととも
に、コンミ片２６の中心線は、各ティース２２ａの中心
線の延長線と重なるように配置される。なお、図３では
図面の都合上、隣り合うコンミ片２６との間に大きな間
隙が描かれている。しかし、実際には、１個のコンミ片
２６の径方向に延びる両側壁とアーマチャ２０の中心と
を結んだ直線のなす角度は、隣り合うコンミ片どうしの
絶縁状態が確保された状態で、ほぼ６０°となるように
構成されている。また、第１ティース２２ａ（Ａ）の中
心線の延長線上に配置されているコンミ片２６を第１コ
ンミ片２６ａとし、時計周り方向の順に、第１コンミ片
２６ａ〜第６コンミ片２６ｆとする。

【００１８】ブラシ２７ａ，２７ｂは、図２に示すよう
に、ヨーク１３の底部側と開口側を略区画するように配
置された略円環状の台板２８に設けられた一対のブラシ
ホルダ２９に保持され、コンミテータ２１を挟む両側か
らコンミテータ２１の外周面に摺接するように付勢され
た状態で配設されている。なお、ブラシ２７ａ，２７ｂ
には、図示しない配線およびコネクタを介して直流電流
が給電され、ブラシ２７ａ，２７ｂがコンミ片２６に摺
接することで、各ティース２２ａに巻装された各コイル
２３に通電されるように構成されている。また、図３に
示すように、プラスのブラシ２７ａは、図１に示すＮ極
の固定子用永久磁石１９ａの中心位置を０°の位置とし
て、その０°の位置から時計周り方向に１３５°回転し
た位置に配設され、前記ブラシ２７ａと対向する位置に
は、マイナスのブラシ２７ｂが配設されている。即ち、
マイナスのブラシ２７ｂは、０°の位置から反時計周り
に４５°回転した位置に配設されている。また、各ブラ
シ２７ａ，２７ｂのコンミ片２６と当接する内側の両端
とアーマチャ２０の中心とを結ぶ直線のなす角度は、３
０°となるように構成されている。なお、図３は、ブラ
シ２７ａ，２７ｂとコンミ片２６とティース２２ａの位
置関係を示す模式断面図である。

【００１９】次に、コイル２３の巻線状態について説明
する。図４は、コイル２３と各ティース２２ａと各コン
ミ片２６との関係を示し、アーマチャ２０の中心から放
射状に構成された各ティース２２ａを直線状に並べた状
態の模式図である。

【００２０】図４に示すように、コイル２３は、各ティ
ース２２ａに集中巻されている。詳述すると、右巻きで
第１ティース２２ａ（Ａ）に巻装されたコイル２３は、
第４ティース（Ｄ）に右巻きで巻装されている。即ち、
第１ティース２２ａ（Ａ）及び第４ティース２２ａ
（Ｄ）は、コイル２３の巻き方向が同じ方向となるよう
に巻装され、コイル２３の通電時に、各ティース２２ａ
の先端側が、異なる極性に磁化するように構成されてい
る。第１ティース２２ａ（Ａ）側の巻端は、第１コンミ
片２６ａに接続され、第４ティース２２ａ（Ｄ）側の巻
端は、第４コンミ片２６ｄに接続されている。同様に、
第２ティース２２ａ（Ｂ）に右巻きで巻装されたコイル
２３は、第５ティース２２ａ（Ｅ）に右巻きで巻装さ
れ、第２ティース２２ａ（Ｂ）側の巻端は、第２コンミ
片２６ｂに接続され、第５ティース２２ａ（Ｅ）側の巻
端は、第５コンミ片２６ｅに接続されている。第３ティ
ース２２ａ（Ｃ）に右巻きで巻装されたコイル２３は、
第６ティース２２ａ（Ｆ）に右巻きで巻装され、第３テ
ィース２２ａ（Ｃ）側の巻端は、第３コンミ片２６ｃに
接続され、第６ティース２２ａ（Ｆ）側の巻端は、第６
コンミ片２６ｆに接続されている。従って、第１ティー
ス２２ａ（Ａ）と接続された第１コンミ片２６ａが、プ
ラスのブラシ２７ａと当接する際には、第４ティース２
２ａ（Ｄ）と接続された第４コンミ片２６ｄは、マイナ
スのブラシ２７ｂと当接するように構成されている。即
ち、ブラシ２７ａ，２７ｂの接続状態は、アーマチャ２
０の回転とともに、各ティース２２ａ（Ａ）〜２２ａ
（Ｆ）と接続された各コンミ片２６ａ〜２６ｆへと移動
するように構成されている。

【００２１】次に、前記のように構成された直流モータ
１１の作用について、図５〜図８に従って説明する。な
お、図５〜図７において、回転子用永久磁石２４の磁極
の極性は、図面の都合によりティースバー２２ｂに記載
している。

【００２２】直流モータ１１が停止している時は、コイ
ル２３には直流電流が給電されない。図５（ａ）に示す
ように、コイル２３の励磁電流が「０」のときは、回転
子用永久磁石２４の磁力線は、実線で示すような閉回路
を構成する。

【００２３】一方、直流モータ１１が駆動される時に
は、直流電流が、ブラシ２７ａ，２７ｂ及びコンミテー
タ２１を介して、コイル２３に給電される。例えば、第
３ティース２２ａ（Ｃ）がＮ極に磁化されると、第１テ
ィース２２ａ（Ａ）及び第５ティース２２ａ（Ｅ）の各
ティースバー２２ｂの先端と対向する回転子用永久磁石
２４の磁力線は、第６ティース２２ａ（Ｆ）から第３テ
ィース２２ａ（Ｃ）に向かう磁束の方向と一致する。こ
のことにより、図５（ｂ）に示すように、第６ティース
２２ａ（Ｆ）から第３ティース２２ａ（Ｃ）に向かう磁
束に集束され、磁束が増加する。

【００２４】次に、アーマチャ２０のコイル２３に流れ
る電流は、ロータ１７の回転に伴って切り換わるため、
以下にアーマチャ２０が所定角度回転した状態の場合に
ついて説明する。

【００２５】図６（ａ）は、アーマチャ２０が回転して
いない状態（回転角度Ｘ＝０°）を示し、第３コンミ片
２６ｃとブラシ２７ａとが当接し、第３ティース２２ａ
（Ｃ）は、Ｎ極に磁化する。そして、第３ティース２２
ａ（Ｃ）と回転軸１８を挟んで反対位置となる第６ティ
ース２２ａ（Ｆ）は、Ｓ極に磁化して、図５（ｂ）に示
すように、第６ティース２２ａ（Ｆ）から第３ティース
２２ａ（Ｃ）に向かう磁束が増加する。その際、第１テ
ィース２２ａ（Ａ）のティースバー２２ｂの先端と対向
する回転子用永久磁石２４の磁力線と、第５ティース２
２ａ（Ｅ）のティースバー２２ｂの先端と対向する回転
子用永久磁石２４の磁力線とが、第６ティース２２ａ
（Ｆ）から第３ティース２２ａ（Ｃ）に向かう磁束によ
り曲げられる。

【００２６】従って、第３ティース２２ａ（Ｃ）の磁極
の極性は、その両ティースバー２２ｂの先端と対向する
回転子用永久磁石２４の磁極の極性と同じであることに
より、固定子用永久磁石１９ｂに向かう磁力が強くな
る。同時に、第６ティース２２ａ（Ｆ）においても、磁
極の極性は、その両ティースバー２２ｂの先端と対向す
る回転子用永久磁石２４の磁極の極性と同じであること
により、固定子用永久磁石１９ａに向かう磁力が強くな
る。

【００２７】即ち、回転子用永久磁石２４とコイル２３
の磁化による磁力線の方向が一致する場合には、回転子
用永久磁石２４による磁力線が、第６ティース２２ａ
（Ｆ）から第３ティース２２ａ（Ｃ）に向かう磁束に集
束される。このことにより、磁束が多くなって磁力が強
くなり、固定子用永久磁石１９ａ，１９ｂへの吸引力も
強くなる。従って、この磁力が、回転トルクの向上に寄
与するように作用し、時計回り方向への回転駆動力がア
ーマチャ２０に作用して、直流モータ１１が回転駆動し
始める。

【００２８】図６（ｂ）に示すように、アーマチャ２０
の回転角度Ｘ＝１０°の場合、第３コンミ片２６ｃとブ
ラシ２７ａとが完全に当接し、第３ティース２２ａ
（Ｃ）はＮ極に磁化し、第６ティース２２ａ（Ｆ）はＳ
極に磁化した状態である。そして、図６（ｃ）に示すよ
うに、アーマチャ２０の回転角度Ｘ＝３０°の場合、第
３コンミ片２６ｃとブラシ２７ａとの当接が終了し始
め、この回転角度においても、第３ティース２２ａ
（Ｃ）はＮ極に磁化し、第６ティース２２ａ（Ｆ）はＳ
極に磁化した状態である。

【００２９】従って、Ｎ極に磁化した第３ティース２２
ａ（Ｃ）と前記第３ティース２２ａ（Ｃ）と対向する回
転子用永久磁石２４とが、Ｓ極の固定子用永久磁石１９
ｂに吸引される。また、Ｓ極に磁化された第６ティース
２２ａ（Ｆ）と前記第６ティース２２ａ（Ｆ）と対向す
る回転子用永久磁石２４とが、Ｎ極の固定子用永久磁石
１９ａに吸引される。

【００３０】即ち、アーマチャ２０の回転角度が、０°
＜Ｘ≦３０°の場合には、第６ティース２２ａ（Ｆ）か
ら第３ティース２２ａ（Ｃ）へ向かう磁束が発生する。
その際、第１ティース２２ａ（Ａ）及び第５ティース２
２ａ（Ｅ）の各ティースバー２２ｂが対向する回転子用
永久磁石２４の磁力線が曲げられ、第６ティース２２ａ
（Ｆ）から第３ティース２２ａ（Ｃ）へ向かう磁束に集
束される。このことにより、磁束が多くなって磁力が強
くなり、第３ティース２２ａ（ｃ）は、固定子用永久磁
石１９ａに吸引される。また、逆に、第６ティース２２
ａ（Ｅ）では、Ｓ極に磁化された第６ティース２２ａ
（Ｅ）と、前記第６ティース２２ａ（Ｅ）のティースバ
ー２２ｂの先端と対向する回転子用永久磁石２４とが、
固定子用永久磁石１９ｂに吸引される。従って、時計周
り方向への回転駆動力が作用して、直流モータ１１は回
転駆動される。

【００３１】次に、図６（ｄ）に示すように、アーマチ
ャ２０の回転角度Ｘ＝３５°の場合、第２コンミ片２６
ｂとブラシ２７ａとが当接を開始し、第２ティース２２
ａ（Ｂ）が、Ｎ極に磁化する。また、第２ティース２２
ａ（Ｂ）と回転軸１８を挟んで反対位置となる第５ティ
ース２２ａ（Ｅ）は、Ｓ極に磁化する。即ち、この回転
角度Ｘ＝３５°では、第２ティース２２ａ（Ｂ）及び第
３ティース２２ａ（Ｃ）が、Ｎ極に磁化し、第５ティー
ス２２ａ（Ｅ）及び第６ティース２２ａ（Ｆ）が、Ｓ極
に磁化する。

【００３２】従って、第６ティース２２ａ（Ｆ）から第
３ティース２２ａ（Ｃ）に向かう磁束が発生するととも
に、第５ティース２２ａ（Ｅ）から第２ティース２２ａ
（Ｂ）に向かう磁束も発生する。その際、第１ティース
２２ａ（Ａ）のティースバー２２ｂの先端と対向する回
転子用永久磁石２４の磁力線が曲げられ、第５ティース
２２ａ（Ｅ）から第２ティース２２ａ（Ｂ）に向かう磁
束に集束される。この集束された磁束は、第２ティース
２２ａ（Ｂ）のティースバー２２ｂの先端と対向する回
転子用永久磁石２４に向かうとともに、所定量の磁束
は、固定子用永久磁石１９ｂに吸引される方向に作用す
る。

【００３３】即ち、所定ティース２２ａの磁化による極
性と、前記所定ティース２２ａのティースバー２２ｂの
先端と対向する回転子用永久磁石２４との極性とが異な
る場合には、各々の前記極性が同一の場合と比較して、
わずかな量の磁束しか回転トルクの向上に寄与しない。
また、第５ティース２２ａ（Ｅ）のティースバー２２ｂ
の先端と対向する回転子用永久磁石２４の磁力線は、第
６ティース２２ａ（Ｆ）から第３ティース２２ａ（Ｃ）
に向かう磁束により曲げられ、第６ティース２２ａ
（Ｆ）から第３ティース２２ａ（Ｃ）に向かう磁束に集
束される。その集束された磁束は、第３ティース２２ａ
（Ｃ）のティースバー２２ｂの先端と対向する回転子用
永久磁石２４の磁力線とともに、固定子用永久磁石１９
ｂに吸引される方向に作用する。

【００３４】図７（ａ）に示すように、アーマチャ２０
の回転角度Ｘ＝４５°の場合、第２コンミ片２６ｂと第
３コンミ片２６ｃとが、ブラシ２７ａに当接した状態で
あり、アーマチャ２０の回転角度Ｘ＝３５°の場合と同
様に、第２ティース２２ａ（Ｂ）及び第３ティース２２
ａ（Ｃ）は、Ｎ極に磁化した状態である。また、第５テ
ィース２２ａ（Ｅ）及び第６ティース２２ａ（Ｆ）は、
Ｓ極に磁化した状態である。そして、図７（ｂ）に示す
ように、回転角度Ｘ＝５５°の場合、第３コンミ片２６
ｃとブラシ２７ａとの当接が終了間際となり、この回転
角度においても、第２ティース２２ａ（Ｂ）及び第３テ
ィース２２ａ（Ｃ）は、Ｎ極に磁化した状態である。ま
た、第５ティース２２ａ（Ｅ）及び第６ティース２２ａ
（Ｆ）は、Ｓ極に磁化した状態である。

【００３５】即ち、アーマチャ２０の回転角度が、３０
°＜Ｘ＜６０°の場合には、第２ティース２２ａ（Ｂ）
及び第３ティース２２ａ（Ｃ）が同時にＮ極に磁化され
る。そして、第３ティース２２ａ（Ｃ）については、磁
化される極性と、その両ティースバー２２ｂの先端と対
向する回転子用永久磁石２４の磁極の極性とが同じであ
ることにより、回転トルクの向上に寄与する。しかし、
第２ティース２２ａ（Ｂ）については、磁化される極性
と、その両ティースバー２２ｂの先端と対向する回転子
用永久磁石２４の磁極の極性とが異なることにより、わ
ずかな量の磁束しか回転トルクの向上に寄与しない。

【００３６】次に、アーマチャ２０の回転角度Ｘ＝６０
°の場合には、第３コンミ片２６ｃとブラシ２７ａとの
当接が完全に終了し、第２コンミ片２６ｂとブラシ２７
ａとが完全に当接し始める。従って、図７（ｃ）に示す
ように、第２ティース２２ａ（Ｂ）のみがＮ極に磁化
し、第５ティース２２ａ（Ｅ）がＳ極に磁化する。その
際、Ｎ極に磁化した第２ティース２２ａ（Ｂ）の両ティ
ースバー２２ｂの先端と対向する回転子用永久磁石２４
の磁極の極性は、Ｓ極であり、Ｓ極に磁化した第５ティ
ース２２ａ（Ｅ）の両ティースバー２２ｂの先端と対向
する回転子用永久磁石２４の磁極の極性は、Ｎ極であ
る。即ち、アーマチャ２０の回転角度が６０°の場合で
は、第２ティース２２ａ（Ｂ）に磁化される極性と、そ
の両ティースバー２２ｂの先端と対向する回転子用永久
磁石２４の磁極の極性とが異なることにより、わずかな
量の磁束しか回転トルクの向上に寄与しない。従って、
回転角度Ｘ＝６０°の場合では、回転角度が０°≦Ｘ＜
６０°の場合と比較して、回転トルクが小さくなる。な
お、この場合の回転トルクは、従来の回転子用永久磁石
２４が配設されない構成とほぼ同じ回転トルクとなるよ
うに設定されている。

【００３７】以上より、回転子用永久磁石２４の磁力線
と、コイル２３の磁化による磁束との方向が一致するよ
うな場合には、前記磁力線が前記磁束に集束されて、磁
束が多くなって磁力が強くなる。また、コイル２３の磁
化による所定ティース２２ａの極性と、前記所定ティー
ス２２ａのティースバー２２ｂの先端と対向する回転子
用永久磁石２４の極性とが同じ場合、即ち、アーマチャ
２０の回転角度が、０°≦Ｘ＜６０°、１２０°≦Ｘ＜
１８０°、２４０°≦Ｘ＜３００°では、図８に示すよ
うに、回転トルクが向上する。逆に、コイル２３の磁化
による所定ティース２２ａの極性と、前記所定ティース
２２ａのティースバー２２ｂの先端と対向する回転子用
永久磁石２４の極性とが異なる場合、即ち、アーマチャ
２０の回転角度が、６０°≦Ｘ＜１２０°、１８０°≦
Ｘ＜２４０°、３００°≦Ｘ＜３６０°では、回転トル
クは、回転子用永久磁石２４が配設されていない従来の
構成の場合とほぼ同一の回転トルクとなる。即ち、アー
マチャ２０の６０°毎の回転角度に伴って、回転トルク
が変化するが、回転トルクのトータル値は、従来の構成
と比較して大きくなる。

【００３８】この実施形態は、以下のような効果を有す
る。 （１）隣り合うティース２２ａの間に設けられ、かつ、
１個のティース２２ａの両ティースバー２２ｂの先端
に、同じ磁極の極性が対向するように回転子用永久磁石
２４が設けられている。このことにより、回転子用永久
磁石２４による磁力線と、コイル２３の通電時の磁化に
よる所定ティース２２ａに発生する磁束との方向が同じ
場合には、所定ティース２２ａを通り回転トルクに寄与
する磁束が増加され、直流モータ１１の回転トルクを向
上させることができる。また、所定ティース２２ａに磁
化される磁極と、前記所定ティース２２ａのティースバ
ー２２ｂの先端が対向する回転子用永久磁石２４の極性
とが異なる場合においても、従来の回転子用永久磁石２
４が設けられていない構成と比較して、回転トルクはほ
ぼ同じ大きさとなる。従って、回転トルクのトータル値
を従来の構成より大きくすることができる。

【００３９】（２）ティース２２ａの数が２＋４ｎ個で
構成されることにより、所定ティース２２ａと該所定テ
ィース２２ａと回転軸１８を挟んで反対位置となるティ
ース２２ａとの各ティースバー２２ｂの先端が対向する
回転子用永久磁石２４の磁極の極性が逆になる。従っ
て、回転駆動時に、所定ティース２２ａの磁化による磁
束と、回転子用永久磁石２４による磁力線とが、前記所
定ティース２２ａと固定子用永久磁石１９ａ，１９ｂと
の吸引力を、効率よく高めて高回転トルクを発生するこ
とができる。

【００４０】（３）各ティース２２ａに巻装されるコイ
ル２３が、集中巻されていることにより、コイル２３の
通電時には、１個の所定ティース２２ａのみに磁極が集
中的に発生する。集中的に磁極が発生している所定ティ
ース２２ａと、その所定ティース２２ａのティースバー
２２ｂの先端に対向している回転子用永久磁石２４との
磁極の極性が同じ場合には、所定ティース２２ａでの磁
束を多くでき、磁力を強くすることができる。

【００４１】なお、実施の形態は上記に限らず、例えば
以下のように変更してもよい。 ・ ティース２２ａの数は６個に限らず、ティース２２
ａの数が、２＋４ｎ（ｎは自然数）個となるように変更
してもよい。この場合、図９において、ティース２２ａ
の数が、２＋４ｎに該当するのは、図９（ｃ）に示すよ
うにティース２２ａの数が１０個の場合と、図９（ｅ）
に示す１４個の場合である。それ以外の図９（ａ）に示
すティース２２ａが４個の場合、図９（ｂ）に示す８個
の場合、図９（ｄ）に示す１２個の場合は、２＋４ｎに
は該当しない。なお、図９は、ティース２２ａと回転子
用永久磁石２４との関係を模式的に示したものである。

【００４２】ティース２２ａの数が、２＋４ｎに該当す
る場合と、該当しない場合とを比較すると、該当しない
場合には、所定ティース２２ａと、該所定ティース２２
ａと回転軸１８を挟んで反対位置となるティース２２ａ
との各ティースバー２２ｂの先端が対向する回転子用永
久磁石２４の磁極の極性は等しくなる。従って、本実施
の形態のように、Ｎ極の固定子用永久磁石１９ａとＳ極
の固定子用永久磁石１９ｂとが対向配置されている構成
では、回転子用永久磁石２４と固定子用永久磁石１９
ａ，１９ｂとの吸引力による高トルク化が困難となる。
一方、ティース２２ａの数が、２＋４ｎに該当する場合
には、所定ティース２２ａの両ティースバー２２ｂの先
端と対向する回転子用永久磁石２４の磁極の極性と、前
記所定ティース２２ａと回転軸１８を挟んで反対位置と
なるティース２２ａの両ティースバー２２ｂの先端と対
向する回転子用永久磁石２４の磁極の極性とが異なる。
従って、回転子用永久磁石２４と固定子用永久磁石１９
ａ，１９ｂとの間に発生する吸引力を利用することがで
きるため、ティース２２ａの数が、２＋４ｎに該当する
場合には、高回転トルク化を図ることができる。

【００４３】・ 固定子用永久磁石１９ａ，１９ｂは、
その両端とアーマチャ２０の中心とを結ぶ直線のなす角
度が６０°で形成される構成に限らず、ティース２２ａ
の数の変更にともなって、固定子用永久磁石１９ａ，１
９ｂの大きさを変更してもよい。

【００４４】・ 上記実施の形態において、回転子用磁
石として固定子用永久磁石１９ａ，１９ｂを使用する構
成に限らず、電磁石を使用する構成に変更してもよい。 ・ ティース２２ａの形状は、適宜変更してもよい。ま
た、ティース２２ａの形状変更に伴って、回転子用永久
磁石２４の形状を変更してもよい。

【００４５】・ ハイブリッド式直流電動機は、インナ
ーロータ式に限定されない。アウターロータ式で構成す
ることもできる。次に上記実施の形態から把握できる技
術的思想について、以下に記載する。

【００４６】（１）請求項１に記載の発明において、前
記コイルは、前記ティースに集中巻されている。 （２）請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の発明
において、所定の前記ティースに巻装された前記コイル
の磁化による極性と、所定の前記ティースの前記ティー
スバー先端と対向する前記回転子用永久磁石との極性と
が異なる場合において、前記コイル通電時の回転トルク
は、前記回転子用永久磁石が配設されていない従来の構
成とほぼ等しくなるように設定されている。

【００４７】

【発明の効果】以上、詳述したように、請求項１〜請求
項３に記載の発明によれば、回転子に永久磁石を組み合
わせたハイブリッド型可変リラクタンスで高磁力化し、
高い回転トルクを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図２のＡ−Ａ線における模式断面図。

【図２】 直流モータを示す一部破断模式側面図。

【図３】 ブラシとコンミ片とティースとの位置関係を
示す模式断面図。

【図４】 コイルとティースとコンミ片との関係を示す
模式図。

【図５】 （ａ）はアーマチャ無通電時の磁束線を示す
模式断面図、（ｂ）はアーマチャ通電時の磁束線を示す
模式断面図。

【図６】 アーマチャが所定角度回転した状態を示す模
式断面図。

【図７】 アーマチャが所定角度回転した状態を示す模
式断面図。

【図８】 アーマチャの回転時のトルクと回転角度との
関係を示すグラフ。

【図９】 （ｃ）と（ｅ）とは別例を示す模式図であ
り、それ以外の（ａ），（ｂ），（ｄ）は比較の為の模
式図である。

【符号の説明】

１１…ハイブリッド式直流電動機としての直流モータ、
１７…回転子（ロータ）、１９ａ，１９ｂ…固定子用磁
石としての固定子用永久磁石、２２ａ…ティース、２２
ｂ…ティースバー、２３…コイル、２４…回転子用永久
磁石。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H002 AA05 AA09 AB07 AE07 AE08 5H622 AA03 CA02 CA07 CB04 CB05 QB02 5H623 AA05 BB07 GG13 GG18 GG22 GG28 HH10 LL13 LL19

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】異なる磁極が対向して設けられた２個の固
   定子用磁石が備えられている固定子と、 コイルが巻装される複数のティースに、前記各ティース
   の先端から周方向に延びるようにティースバーが設けら
   れ、隣り合う前記ティースバーの先端間を連結するよう
   に、周方向に沿って磁極が変化する回転子用永久磁石が
   配設され、隣り合う前記回転子用永久磁石は同じ極性の
   磁極が対向するように配置されている回転子とを備えた
   ことを特徴とするハイブリッド式直流電動機。
2. 【請求項２】異なる磁極が対向して設けられた２個の固
   定子用磁石が備えられている固定子と、 コイルが巻装され２＋４ｎ（ｎは自然数）個であるティ
   ースに、前記各ティースの先端から周方向に延びるよう
   にティースバーが設けられ、隣り合う前記ティースバー
   の先端間を連結するように、周方向に沿って磁極が変化
   する回転子用永久磁石が配設され、隣り合う前記回転子
   用永久磁石は同じ極性の磁極が対向するように配置され
   ている回転子とを備えたことを特徴とするハイブリッド
   式直流電動機。
3. 【請求項３】異なる磁極が対向して設けられた２個の固
   定子用磁石が備えられている固定子と、 コイルが集中巻され２＋４ｎ（ｎは自然数）個であるテ
   ィースに、前記各ティースの先端から周方向に延びるよ
   うにティースバーが設けられ、隣り合う前記ティースバ
   ーの先端間を連結するように、周方向に沿って磁極が変
   化する回転子用永久磁石が配設され、隣り合う前記回転
   子用永久磁石は同じ極性の磁極が対向するように配置さ
   れている回転子とを備えたことを特徴とするハイブリッ
   ド式直流電動機。