(57)【要約】【課題】ステータ側の界磁巻線を省略して継鉄にジグザグ状の穴を穿設し、この穴内に多数個の永久磁石を挿置して該永久磁石の磁束漏洩を少なくして小型であって簡単な構成を採用し高速回転させると共にかつ耐久性を高めて高効率・高性能な直流機の技術を提供する。【解決手段】強化プラスチック製略円筒体ステータ１３は固定子１０として位置づけられ中心から放射状方向に於いて幅長Ｗを有し、この幅長Ｗ内つまり略円筒体部分に例えば３個所、周角度θ０が６０°〜８０°の範囲にジグザグ状穴１４を形成し、外縁１４ａ及び内縁１４ｂが周方向に連続した山・谷形状となり、この山・谷形状で単一のジグザグ状穴１４を形成する。そして、外縁１４ａの一つの山形状Ａ及び内縁１４ｂの一つの谷形状Ｂで一つの永久磁石１４ｃが嵌着するための略矩形状の永久磁石嵌着孔１４Ａが形成されている。外縁１４ａ及び内縁１４ｂによりジグザグ状穴１４の空間部、つまり永久磁石嵌着孔１４Ａに多数個の永久磁石１４ｃを一連に配置する。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
固定子と、該固定子の中空間に挿置されかつブラシ面に接触する整流子を接続した電機子コイルを巻装してなり前記ブラシが回転軸を備えた回転子とに於いて、前記固定子が略円筒体を形成すると共に所定円周角の範囲内に多数個の永久磁石を嵌着可能にしかつ外縁及び内縁が前記永久磁石相当数の山・谷形状を有したジグザグ状穴又は前記永久磁石相当数の永久磁石嵌着孔を前記略円筒体部分に穿孔してなり、前記ブラシから電力を取出す発電機であることを特徴とする直流機の構造。
【請求項２】
固定子と、該固定子の中空間に挿置されかつブラシ面に接触する整流子を接続した電機子コイルを巻装してなり前記ブラシが回転軸を備えた回転子に於いて、前記固定子が略円筒体を形成すると共に所定円周角の範囲内に多数個の永久磁石を嵌着可能にしかつ外縁及び内縁が前記永久磁石相当数の山・谷形状を有したジグザグ状穴又は前記永久磁石相当数の永久磁石嵌着孔を前記略円筒体部分に穿孔してなり、前記回転軸から回転力を取出す電動機であることを特徴とする直流機の構造。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、ステータ側の界磁巻線を省略して継鉄にジグザグ状の穴を穿設し、この穴内に多数個の永久磁石を挿置して該永久磁石の磁束漏洩を少なくして小型であって簡単な構成を採用し高速回転させると共にかつ耐久性を高めて高効率・高性能な直流機の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種、直流機の例としては図４に示す技術がある。これについて説明すれば、１は継鉄又は磁気枠と呼ばれ、磁束の通路つまり磁路１ａを形成すると共に全体の外被の一部にもなる。継鉄１からは内部に向かって２個の磁極鉄心２、３が突出していて、これに界磁巻線４、５が巻いてある。継鉄１、磁極鉄心２、３、界磁巻線４、５は動かないので総称して固定子と呼ばれる。磁極鉄心２、３にはさまれた中央部の回転部分すなわち、回転子（電機子鉄心）６がある。この電機子鉄心６は円筒形で表面にスロット６ａがあり、この中に電機子コイル６ｂが収めてある。図４に於いてはスロット６ａが対称の位置に２個あって、電機子コイル６ｂが６回巻いてある場合を示してある。この電機子コイル６ｂが発電機の場合には磁束を切って起電力を発生し、電動機の場合には電流を流して磁界と作用してトルクを発生する。電機子コイル６ｂの両端は整流子７に接続される。整流子７は円筒形の導体面で、図４では２分されている。整流子７面には２個のブラシ８、８が置かれそれぞれ１個ずつの整流子７、７に接続している。界磁巻線４、５に直流電流を流すと磁束流９が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】株式会社コロナ社発行  著名「電気機器学（１）」
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の技術は叙上の構成であるので次の課題が存在した。すなわち継鉄１の磁極鉄心２、３に界磁巻線４、５を巻回する巻回作業が必要だか、この巻回作業は界磁巻線４、５を継鉄１の内側に通すため巻回作業が複雑であるという問題点があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本考案はかかる問題点を解決するためになされたものであって、次の構成から成立する。
すなわち請求項１記載の考案によれば、固定子と、該固定子の中空間に挿置されかつブラシ面に接触する整流子を接続した電機子コイルを巻装してなり前記ブラシが回転軸を備えた回転子とに於いて、前記固定子が略円筒体を形成すると共に所定円周角の範囲内に多数個の永久磁石を嵌着可能にしかつ外縁及び内縁が前記永久磁石相当数の山・谷形状を有したジグザグ状穴又は前記永久磁石相当数の永久磁石嵌着孔を前記略円筒体部分に穿孔してなり、前記ブラシから電力を取出す発電機であることを特徴とする。
【０００６】
請求項２記載の考案によれば、固定子と、該固定子の中空間に挿置されかつブラシ面に接触する整流子を接続した電機子コイルを巻装してなり前記ブラシが回転軸を備えた回転子に於いて、前記固定子が略円筒体を形成すると共に所定円周角の範囲内に多数個の永久磁石を嵌着可能にしかつ外縁及び内縁が前記永久磁石相当数の山・谷形状を有したジグザグ状穴又は前記永久磁石相当数の永久磁石嵌着孔を前記略円筒体部分に穿孔してなり、前記回転軸から回転力を取出す電動機であることを特徴とする。
【考案の効果】
【０００７】
本考案に係る直流機の構造は叙上の構成を有するので、次の効果がある。
すなわち、請求項１に記載の考案によれば、固定子と、該固定子の中空間に挿置されかつブラシ面に接触する整流子を接続した電機子コイルを巻装してなり前記ブラシが回転軸を備えた回転子とに於いて、前記固定子が略円筒体を形成すると共に所定円周角の範囲内に多数個の永久磁石を嵌着可能にしかつ外縁及び内縁が前記永久磁石相当数の山・谷形状を有したジグザグ状穴又は前記永久磁石相当数の永久磁石嵌着孔を前記略円筒体部分に穿孔してなり、前記ブラシから電力を取出す発電機であることを特徴とする直流機の構造を提供する。
このような構成としたので、ステータ側の界磁巻線を省略して継鉄にジグザグ状の穴を穿設し、この穴内に多数個の永久磁石を挿置して該永久磁石の磁束漏洩を少なくして小型であって簡単な構成を採用し高速回転させると共にかつ耐久性を高めて高効率・高性能な発電機を提供できるという効果がある。
【０００８】
請求項２に記載の考案によれば、固定子と、該固定子の中空間に挿置されかつブラシ面に接触する整流子を接続した電機子コイルを巻装してなり前記ブラシが回転軸を備えた回転子に於いて、前記固定子が略円筒体を形成すると共に所定円周角の範囲内に多数個の永久磁石を嵌着可能にしかつ外縁及び内縁が前記永久磁石相当数の山・谷形状を有したジグザグ状穴又は前記永久磁石相当数の永久磁石嵌着孔を前記略円筒体部分に穿孔してなり、前記回転軸から回転力を取出す電動機であることを特徴とする直流機の構造を提供する。
このような構成としたので、ステータ側の界磁巻線を省略して継鉄にジグザグ状の穴を穿設し、この穴内に多数個の永久磁石を挿置して該永久磁石の磁束漏洩を少なくして小型であって簡単な構成を採用し高速回転させると共にかつ耐久性を高めて高効率・高性能な電動機を提供できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本考案に於ける直流機の構造であって、実施の形態に於いて固定子の構成を示す垂直断面図である。
【図２】本考案に於ける直流機であって、実施の形態に於いてその回転子の構造を示す垂直断面図である。
【図３】本考案に於ける直流機であって、実施の形態に於いてその回転子の構造を示す分解斜視図である。
【図４】本考案に於ける直流機であって、実施例を示すもので垂直断面した模式図である。
【図５】本考案に於ける直流機であって、実施例を示すものでその回転子を垂直断面した模式図である。
【図６】従来の技術に於ける直流機の構造を示す断面図である。
【考案を実施するための形態】
【００１０】
以下、本考案に係る直流機の構造に於ける実施の形態について図１ないし図３に基づき詳細に説明する。
【００１１】
図１及び図２に示すものは本考案に係る直流機であって、特に発電機の一例である。これについて説明する。１０は固定子であって、支持枠１２と、該支持枠１２に固定された中空状の強化プラスチック製略円筒体ステータ１３とでなる。そして例えば強化プラスチック板を２０〜３０枚程度のものを積層して構成することができる。該強化プラスチック製略円筒体ステータ１３は固定子１０として位置づけられ中心から放射状方向に於いて幅長Ｗを有し、この幅長Ｗ内つまり略円筒体部分に例えば３個所、周角度θ０が６０°〜８０°の範囲にジグザグ状穴１４を形成している。このジグザグ状穴１４は外縁１４ａ及び内縁１４ｂが周方向に連続した山・谷形状となり、この山・谷形状で単一のジグザグ状穴１４を形成する。そして、外縁１４ａの一つの山形状部Ａ及び内縁１４ｂの一つの谷形状部Ｂで一つの永久磁石１４ｃが嵌着するための略矩形状の永久磁石嵌着孔１４Ａが形成されている。本例では３個のジグザグ状穴１４、１４、１４でなる。図示すように外縁１４ａ及び内縁１４ｂによりジグザグ状穴１４の空間部、つまり永久磁石嵌着孔１４Ａに多数個の永久磁石１４ｃを一連に配置する。本例では１１個の永久磁石１４ｃを嵌着する。永久磁石嵌着孔１４Ａが形成され、この１１個の永久磁石嵌着孔１４Ａの全てに断面矩形状の永久磁石１４ｃを嵌着する。該永久磁石１４ｃは例えば厚さ１０〜２０（ｍｍ）、縦長１２（ｍｍ）、横長１０〜２０（ｍｍ）及び磁束値が４０００（ガウス）程度の永久磁石１４ｃで構成する。そして、前記永久磁石１４ｃ、１４ｃ相互は接触させて配置してなる。従って７つの永久磁石１４ｃを設定する場合は７つの永久磁石嵌着孔１４Ａとなる。
【００１２】
而して、前記外縁１４ａの山形状部Ａは中心点０と放射状基点線Ｌ１を結ぶ位置にあり、次の山形状部Ａは該放射状ラインＬ１から周角度θ１つまり１０°ないし１５°程度の位置に順次設定する。また、永久磁石嵌着孔１４Ａの左側面ラインと放射状基点線Ｌ１と成す周角度θ２は前記永久磁石１４ｃの配置設定角度である。この周角度θ２を変化させ、また各種の永久磁石１４ｃの配置角度や該永久磁石１４ｃを嵌着するための永久磁石嵌着孔１４Ａの設定個数及びジグザグ状穴１４の数やその設定範囲角度θ０を変化させ本考案の直流機の出力に適合した構成とする。
【００１３】
叙上したジグザグ状穴１４は放射状終点線Ｌ２から周角度θ３すなわち３０°ないし６０°程度を有して次の放射状基点線Ｌ１の位置から同様に順次略円筒体部分に形成する。そして当該ジグザグ状穴１４は本例では３個であるがこれに限定されず回転子側の極数に適合させて４個ないし６個等本発明の直流機の出力値に応じて設定可能となる。
【００１４】
前述した多数個の永久磁石１４ｃは矩形断面形状の永久磁石１４ｃおよびこの矩形断面形状の他方側面に次の三角形状山形状の外縁１４ａに合致する永久磁石１４ｃの組合せからなっており、これらの多数個の永久磁石１４ｃ、１４ｃを並設する際に端面同士を接触配置することにより、磁力強度の大きい永久磁石１４ｃを用いた場合にも永久磁石１４ｃ、１４ｃ同士の端面が密着状態で磁気吸着して、例えば多数個の永久磁石１４ｃ・・・の一方のＮ極を外側に、他方のＳ極を内側にそれぞれ各永久磁石１４ｃ・・・を中心よりずらして円弧に沿って容易に取付けることができる。
【００１５】
また、略円筒体ステータ１３は材質を強化プラスチック製に代えて積層鉄心でなり、例えば厚さ０．５ｍｍの鉄板を２０枚程度積層して構成する。略円筒体ステータ１３が電機子（回転子)側の回転軸の軸心の周りに等配的に、すなわち、上述したように周角度θ０は６０°〜８０°の範囲に配置されている。そして、永久磁石１４ｃの各個の周囲又はジグザグ状穴１４は外縁１４ａ及び内縁１４ｂは絶縁部材を被包し、該永久磁石１４ｃ群で形成される界磁磁束の磁束流を円滑に回転子（電機子)側に付与する。
【００１６】
図２は本考案に係る回転子の構造を示しており、図１に示す略円筒体ステータ１３に形成した３個のジグザグ状穴１４、１４、１４に対応すべく３極型を例示してある。１５は回転子としてのアルミニウム製電機子であり、積層体でなり、例えば厚さ０．５ｍｍのアルミニウム板を２０枚程度積層した。そして該アルミニウム製電機子１５は突出部１５ａと、電機子コイル巻装部１５ｂと、これに巻装する電機子コイル１６とを形成している。前記アルミニウム製電機子１５は図３の模式図に示すように同形状の強化プラスチック板１５Ｂをアルミニウム製電機子１５の板、１５Ａと交互に積層する。而してアルミニウム製電機子の板１５Ａ、１５Ａ１５相互間は絶縁された状態となっている。電機子コイル１６は前記アルミニウム製電機子１５の電機子コイル巻装部１５ｂに巻装されそれぞれ一端１６ａ、他端１６ｂの円筒状の導体部１７ａ及び非導体部１７ｂを有する整流子１７に固定されている。この整流子１７の表面は上・下２個のブラシ１８、１８を接触させ外部端子Ｃ、Ｄから電力を出力している。整流子１７の中心は回転軸１９が回転子本体（図示せず）に軸着している。このような構成をした回転子（アルミニウム製電機子１５）は図１に示す固定子１０、つまり強化プラスチック製略円筒体ステータ１３の内部空間１１に配置する。そして直流機としての発電機を構成する。
尚、本考案は図２に示す回転子の構造を採用したが、これに限定されず従来型の回転子の構造でも適用することができる。
【００１７】
このような構成とした本考案に係る直流機は固定子、つまり強化プラスチック製略円筒体ステータ１３に配置した永久磁石１４ｃ・・・群により回転子、つまりアルミニウム製電機子１５側に磁気流又は磁束流を流送する。ここで回転軸１９は回転しているので当該磁気流を切断する。そこでフレミングの右手法則により該アルミニウム製電機子１５の電機子コイル１６に誘起電圧を発生する。而して動力エネルギーを電気エネルギーに変換し外部端子Ｃ、Ｄから電力を取出すことができる。これはこの直流機が発電機として機能する。
一方、前記外部端子Ｃ、Ｄから所定の電圧を入力すれば前記電機子コイル１６に電流が通電する。そこでフレミングの左手法則により前記回転軸１９に回転駆動力が発生し高速回転する。而して電気エネルギーを動力つまり機械エネルギーに変換しこの直流機が電動機として機能する。
【実施例】
【００１８】
図４は本考案に係る直流機として実施例を示すものであり、これについて説明する。本考案は図１に示すジグザグ状穴１４、１４、１４に代えて、各個別に永久磁石１４ｃ・・・が嵌着する永久磁石嵌着孔１４Ｂ・・・を多数個、本例では７個を配置してある。この永久磁石嵌着孔１４Ｂ・・・内に永久磁石１４ｃ・・・を嵌着する。この永久磁石嵌着孔１４Ｂ・・・は断面形状が矩形状である点図１に示すものと略同一であるが、ジグザグ状穴１４、１４、１４のように連通した形状ではなくそれぞれが独立した磁石嵌着孔１４Ｂ・・・である。そして図５に示すように回転子側に於いてアルミニウム製電機子１５の電機子コイル巻装部１５ｂに電機子コイル１６を巻装してある。この例は３極型の回転子の構造を示している。ほかの構成、作用は図１ないし図３に示すものと同一であり、その詳しい説明を省略する。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
本考案に係る直流機の構造は小型のものから大型のものまで各種の電動機及び発電機に利用可能である。
【符号の説明】
【００２０】
１０      固定子
１０Ａ    固定子の部空間
１１      内部空間
１２      支持枠
１３      略円筒体ステータ
１４      ジグザグ状穴
１４Ａ    永久磁石嵌着孔
１４Ｂ    永久磁石嵌着孔
１４ａ    外縁
１４ｂ    内縁
１４ｃ    永久磁石
１５      アルミニウム製電機子
１５Ａ    アルミニウム製電機子の板
１５Ｂ    強化プラスチック板
１５ａ    突出部
１５ｂ    電機子コイル巻装部
１６      電機子コイル
１６ａ    電機子コイルの一端
１６ｂ    電機子コイルの他端
１７      整流子
１７ａ    導体部
１７ｂ    非導体部
１８      ブラシ
１９      回転軸
２０ａ    凹部  
Ａ        山形状部
Ｂ        谷形状部
Ｃ        外部端子  
Ｄ        外部端子  
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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