CN104242583A - 马达 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种能够降低在转子加速或减速时所产生的音量的马达。在所述马达(1)中，磁铁(6)等角度间隔地形成有五对S极和N极，在定子铁芯(8)中，等角度间隔地形成有三个突极(80)。三个突极(80)中的一个突极(80)为卷绕有第一线圈(76)的第一突极(81)，另一个突极(80)为卷绕有第二线圈(77)的第二突极(82)。三个突极(80)中的第一突极(81)以及第二突极(82)的径向尺寸比其他突极(83)的径向尺寸长，第一线圈(76)相对于第一突极(81)的卷绕部分的径向尺寸以及第二线圈(77)相对于第二突极(82)的卷绕部分的径向尺寸比其他突极(83)的径向尺寸长。定子铁芯(8)层叠多张磁性板而成。

Description

马达

技术领域

本发明涉及一种在沿磁铁的周面设置的定子铁芯的多个突极中的两个突极上卷绕有线圈的马达。

背景技术

在汽车用计程器和时钟等显示装置中，有的采用在马达的输出轴安装有指针的结构(参照日本公开专利公报第2013-57567号)。关于所述显示装置中所使用的马达，曾提出了一种沿磁铁的周面配置定子铁芯的多个突极，并在多个突极中的两个突极上卷绕有线圈的结构(参照日本专利公报第4125371号)。在日本专利公报第4125371号所记载的马达中，在磁铁的外周面配置三对或者五对S极与N极，将突极的个数设为8个，并在角度位置偏离90°的两个突极上卷绕有线圈。

关于日本公开专利公报第2013-57567号所记载的显示装置等中所使用的马达，要求不但能够获得足够的励磁转矩还能够降低在转子加速或减速时所产生的音量，但日本专利公报第4125371号所记载的马达无法充分满足所述要求。

发明内容

鉴于以上问题，本发明的课题是提供一种能够降低在转子加速或减速时所产生的音量的马达。

为了解决上述问题，本发明所涉及的马达的特征是，其具有：转子，其具有在周面沿周向交替等角度间隔地设置有S极和N极的磁铁；定子，其具有定子铁芯、第一线圈以及第二线圈，与所述周面隔着间隙对置的多个突极沿周向配置于所述定子铁芯，所述第一线圈卷绕在所述多个突极中的第一突极，所述第二线圈卷绕在所述多个突极中的沿周向与所述第一突极分离的第二突极，在所述磁铁中，形成有一对、两对、四对、五对或者八对所述S极与所述N极，在所述定子铁芯中，等角度间隔地形成有三个所述突极，所述第一突极与所述第二突极的角度位置沿周向偏离120°。

在本发明所涉及的马达中，磁铁等角度间隔地形成有一对、两对、四对、五对或者八对S极与N极，在定子铁芯中，等角度间隔地形成有三个突极。因此，转子的旋转能够获得足够的励磁转矩。并且，关于所述结构的马达，通过验证起动转矩相对于电角的变化，发现相比于在磁铁中形成三对或者五对S极与N极，在定子铁芯中形成有八个突极的马达，起动转矩的变化较小。并且，通过验证沿径向施加在转子的电磁力，发现相比于在磁铁形成有三对或者五对S极与N极，在定子铁芯形成有八个突极的马达，本发明所涉及的马达沿径向施加在转子的电磁力较小。因此，由于转子的振动较小，因此能够降低在转子加速或减速时所产生的音量，从而能够实现低噪音化。

在本发明中，例如优选在所述磁铁中形成有五对所述S极和所述N极。

在本发明中，优选所述定子铁芯在所述第一突极与所述第二突极之间被切断。根据所述结构，由于来自第一突极的磁通与来自第二突极的磁通不易发生干涉，因此能够抑制转矩的降低。

在本发明中，优选所述定子铁芯通过层叠多张磁性板而成。根据所述结构，即使突极较多时，由于在将磁性板冲裁成定子铁芯的形状时磁性板较薄，因此能够高效且高精度地冲裁磁性板。

在本发明中，优选在所述多个突极中，所述第一突极以及所述第二突极的径向尺寸比其他突极的径向尺寸长，所述第一线圈相对于所述第一突极的卷绕部分的径向尺寸以及所述第二线圈相对于所述第二突极的卷绕部分的径向尺寸比所述其他突极的径向尺寸长。根据所述结构，能够充分确保线圈的卷绕数。

在本发明中，优选设置有使所述转子的旋转减速传递的齿轮减速机构。根据所述结构，不需在马达的外部设置齿轮减速机构。

在本发明所涉及的马达中，磁铁等角度间隔地形成有一对、两对、四对、五对或者八对S极与N极，在定子铁芯中等角度间隔地形成有三个突极。因此，转子的旋转能够获得足够的励磁转矩。并且，在所述结构的马达中，通过验证起动转矩相对于电角的变化，发现与在磁铁中形成有三对或五对S极与N极，且在定子铁芯形成有八个突极的马达相比，起动转矩的变化较小。并且，通过验证沿径向施加在转子的电磁力，发现相比于在磁铁形成有三对或五对S极与N极，且在定子铁芯形成有八个突极的马达，本发明所涉及的马达沿径向施加在转子的电磁力较小。因此，由于转子的振动较小，因此能够降低转子在加速或减速时所产生的音量，从而能够实现低噪音化。

附图说明

图1(a)～图1(c)是使用了本发明的马达的说明图。

图2(a)～图2(c)是示出通过模拟求得的使用了本发明的马达的特性的结果的图表。

图3(a)、图3(b)是相对于本发明的比较例所涉及的马达的说明图。

图4(a)～图4(c)是示出通过模拟求得的图3(a)所示的本发明的比较例1所涉及的马达的特性的结果的图表。

图5(a)～图5(c)是示出通过模拟求得的图3(b)所示的本发明的比较例2所涉及的马达的特性的结果的图表。

具体实施方式

以下，参照附图对使用了本发明的马达进行说明。

(马达的说明)

图1(a)～图1(c)是使用了本发明的马达的说明图，图1(a)是马达的俯视图，图1(b)是马达的侧视图，图1(c)是定子等的俯视图。

如图1(a)、图1(b)所示，本实施方式的马达1具有壳体3、被壳体3支承为能够旋转的转子5、以及配置在转子5的周围的定子7。在本实施方式中，支承轴51固定于壳体3，转子5被支承轴51支承为能够旋转。因此，转子5通过支承轴51被壳体3支承为能够旋转。并且，马达1具有使转子5的旋转减速传递的减速齿轮机构9，所述减速齿轮机构9也与转子5以及定子7相同被壳体3支承。另外，减速齿轮机构9将转子5的旋转传递到输出轴90。

转子5具有被支承轴51支承为能够旋转的小齿轮53、与小齿轮53一体化且在外周面60(周面)沿周向交替等角度间隔地设置有S极与N极的磁铁6。另外，本实施方式的磁铁6为圆筒状。在本实施方式中，磁铁6与小齿轮53通过嵌件成型而被一体化。因此，磁铁6与小齿轮53通过树脂制的圆板部50而相结合。在本实施方式中，磁铁6为铁氧体系。

定子7包括具有与磁铁6的外周面60(周面)隔着间隙对置的多个突极80的定子铁芯8、卷绕在多个突极80中的第一突极81的第一线圈76以及卷绕在多个突极80中的第二突极82的第二线圈77。另外，更详细地说，第一线圈76隔着绝缘件71卷绕于第一突极81，第二线圈77隔着绝缘件72卷绕于第二突极82。在绝缘件71的端部保持有对第一线圈76供电的两根供电用的端子710，在绝缘件72的端部保持有对第二线圈77供电的两根供电用的端子720。在端子710、720缠绕有第一线圈76的卷绕开始和卷绕结束的端部以及第二线圈77的卷绕开始和卷绕结束的端部。

减速齿轮机构9具有第一齿轮91和大径的第二齿轮92，所述第一齿轮91具有与小齿轮53啮合的大径齿轮91a，所述大径的第二齿轮92与第一齿轮91的小径齿轮91b啮合，输出轴90固定于第二齿轮92。

在如此构成的马达1中，通过端子710、720对第一线圈76以及第二线圈77提供各相的驱动脉冲，使转子5旋转，并通过减速齿轮机构9将转子5的旋转传递到输出轴90。并且，使用马达1构成指针式的显示装置时，指针(未图示)固定于输出轴90。在所述显示装置中，通过经由端子710、720提供给第一线圈76以及第二线圈77的驱动脉冲，切换指针的角度位置。此时，向端子710、720提供正旋转用的驱动脉冲使指针顺时针旋转到目标位置后，对端子710、720提供停止用的驱动脉冲，则能够使指针停止在目标位置。并且，在该状态下，若给端子710、720提供逆旋转用的驱动脉冲，则能够使指针逆时针旋转到另一目标位置。

(磁铁6以及定子铁芯8的结构)

如图1(c)所示，在本实施方式的马达1中，磁铁6在外周面60沿周向交替等角度间隔地设置有S极与N极。在本实施方式中，在磁铁6中，形成有五对S极与N极。因此，由于在磁铁6中等角度间隔地形成有S极与N极总共10极，因此沿周向相邻的S极与N极的角度位置偏离36°。

定子铁芯8的配置有磁铁6的部分成为开口部84，在所述开口部84的内周缘沿周向等角度间隔地形成有朝向磁铁6的外周面60突出的多个突极80。突极80的径向内侧的端部与磁铁6的外周面60隔着间隙对置，突极80的径向内侧的端部与磁铁6的外周面60之间的间隙尺寸在多个突极80中均相等。在本实施方式中，突极80的个数为三个，沿周向相邻的突极80间的角度位置相互偏离120°。也就是说，第一突极81与第二突极82的角度位置沿周向偏离120°。另外，所谓沿周向相邻的突极80间的角度位置相互偏离120°是指沿周向相邻的突极80的周向的中心间的角度位置相互偏离120°。

在如此构成的定子铁芯8中，三个突极80中的两个作为第一突极81以及第二突极82使用。即，三个突极80中的一个突极80成为卷绕有第一线圈76的筒状的绝缘件71嵌在其外侧的第一突极81，另一个突极80成为卷绕有第二线圈77的筒状的绝缘件72嵌在其外侧的第二突极82。因此，在三个突极80中存在一个没卷绕线圈的突极83。

在本实施方式中,多个突极80中的第一突极81以及第二突极82的径向尺寸比其他突极80(突极83)的径向尺寸长。因此，第一线圈76相对于第一突极81的卷绕部分的径向尺寸以及第二线圈77相对于第二突极82的卷绕部分的径向尺寸比其他突极83的径向尺寸长。在此，其他突极80(突极83)是指没卷绕线圈的突极。并且，在本实施方式中，突极80的个数为三个。另外，第一突极81以及第二突极82的径向尺寸相等，第一线圈76相对于第一突极81的卷绕部分的径向尺寸与第二线圈77相对于第二突极82的卷绕部分的径向尺寸相等。并且，由于第一突极81以及第二突极82的径向尺寸比其他突极83的径向尺寸长，因此第一突极81的径向外侧的端部以及第二突极82的径向外侧的端部位于比其他突极83的径向外侧的端部从磁铁6向径向外侧分离的位置。

在此，定子铁芯8具有连接包括第一突极81以及第二突极82在内的所有突极80的径向外侧的端部的框状的连接部85，所述连接部85的宽度尺寸沿整周相等。因此，连接部85在形成有第一突极81以及第二突极82的角度范围以外成为与磁铁6同心状的圆弧部86。与此相对，连接部85的形成有第一突极81的角度范围成为向径向外侧呈矩形框状突出的矩形部87，形成有第二突极82的角度范围成为向径向外侧呈矩形框状突出的矩形部88。在本实施方式中，由于突极80为三个，因此在第一突极81与第二突极82之间不存在突极80。换言之，定子铁芯8在第一突极与第二突极之间被切断。因此，在连接部85中，在被第一突极81与第二突极82夹持的部分被切断，形成了切断部分89。

在本实施方式中，定子铁芯8呈板状，通过层叠多张被冲裁为上述形状的磁性板而构成。换言之，定子铁芯8通过层叠多张磁性板而成。

(马达1的评价结果)

图2(a)～图2(c)是示出通过模拟求得的使用了本发明的马达1的特性的结果的图表，图2(a)是示出马达1的电角与起动转矩(detenttorque)之间的关系的图表，图2(b)是示出马达1的电角与励磁转矩之间的关系的图表，图2(c)是示出表示沿径向施加在转子5的电磁力的李萨茹图形的图表。另外，在图2(c)中，以与转子5的旋转中心轴线正交的一方向为X轴方向，以沿所述X轴方向施加在转子5的力为横轴。并且，在图2(c)中，以与转子5的旋转中心轴线以及X轴方向正交的方向为Y轴方向，以沿所述Y轴方向施加在转子5的力为纵轴。并且，在用于评价的马达1中，定子铁芯8通过将厚度为0.5mm的无方向性电磁钢板冲裁成上述形状并层叠三张而构成。磁铁6的内径为6mm，外径为8mm，轴向尺寸为3mm。第一线圈76以及第二线圈77分别将直径为0.055mm的线圈线卷绕2200圈而构成，其一相的电阻值为220Ω。驱动电压为5V。

图3(a)、图3(b)是相对于本发明的比较例所涉及的马达1的说明图，在该马达1中，通过模拟求出特性。在图3(a)所示的第一比较例所涉及的马达中，在磁铁6形成三对S极与N极，在定子铁芯8中，等角度间隔地形成有八个突极80。并且，卷绕有第一线圈76的第一突极81与卷绕有第二线圈77的第二突极82的角度位置偏离90°。

在图3(b)所示的第二比较例所涉及的马达中，在磁铁6形成有五对S极与N极，且在定子铁芯8中形成有八个突极80。并且，卷绕有第一线圈76的第一突极81与卷绕有第二线圈77的第二突极82的角度位置偏离90°。在此，突极80非等间隔地形成，但在第一突极81以及第二突极82中的一个突极的周向的中心同S极与N极之间的边界部分对置时，另一个突极的周向的中心与S极的周向的中心或者N极的周向的中心对置，因此不阻碍励磁转矩的产生。

图4(a)～图4(c)是示出通过模拟求得的图3(a)所示的本发明的第一比较例所涉及的马达的特性的结果的图表，图4(a)是示出马达的电角与起动转矩之间的关系的图表，图4(b)是示出马达的电角与驱动转矩之间的关系的图表，图4(c)是示出表示沿径向施加在转子5的电磁力的李萨茹图形的图表。图5(a)～图5(c)是示出通过模拟求得的图3(b)所示的本发明的第二比较例所涉及的马达的特性的结果的图表，图5(a)是示出马达的电角与起动转矩之间的关系的图表，图5(b)是示出马达的电角与驱动转矩之间的关系的图表，图5(c)是示出表示沿径向施加在转子5的电磁力的李萨茹图形的图表。

另外，图4(a)以及图5(a)是与图2(a)对应的数据，图4(b)以及图5(b)是与图2(b)对应的数据，图4(c)以及图5(c)是与图2(c)对应的数据。

在此，图3(a)所示的第一比较例所涉及的马达以及图3(b)所示的第二比较例所涉及的马达与使用本发明的马达1在磁铁6的尺寸和定子铁芯8的尺寸等基本结构方面相同，只有磁铁6的极数和突极80的个数不相同。

比较图2(a)所示的结果与图4(a)所示的结果以及图5(a)所示的结果可知，相比于第一比较例所涉及的马达和第二比较例所涉及的马达，在使用本发明的马达1中，起动转矩的变化量较小。因此，施加在转子5的外力较小，所以可以说振动也较小。

接下来，比较图2(b)所示的结果与图4(b)所示的结果以及图5(b)所示的结果可知，相比于第一比较例所涉及的马达以及第二比较例所涉及的马达，在使用本发明的马达1中，励磁转矩较小，即使如此，也能够获得转子5的旋转所需的足够的励磁转矩。

比较图2(c)所示的结果与图4(c)所示的结果以及图5(c)所示的结果可知，相比于第一比较例所涉及的马达以及第二比较例所涉及的马达，在使用本发明的马达1中，沿径向施加在转子5的力较小。因此，在使用本发明的马达1中，相比于第一比较例所涉及的马达以及第二比较例所涉及的马达，沿径向施加在转子5的外力较小，因此可以说振动较小。

(本实施方式的主要效果)

如以上说明所示，在本实施方式的马达1中，磁铁6等角度间隔地形成有五对S极与N极，在定子铁芯8中，等角度间隔地形成有三个突极80。因此，能够获得马达1的旋转所需的励磁转矩。并且，关于所述结构的马达1，通过验证起动转矩相对于电角的变化等，发现如参照图2(a)、图4(a)以及图5(a)所说明的那样，相比于在磁铁6形成有三对或五对S极与N极，在定子铁芯8中形成有八个突极80的比较例1、2所涉及的马达，起动转矩的变化较小。并且，通过验证沿径向施加在转子5的电磁力，发现如参照图2(c)、图4(c)以及图5(c)所说明的那样，相比于在磁铁6形成有三对或五对S极与N极，在定子铁芯8中形成有八个突极80的比较例1、2所涉及的马达，沿径向施加在转子5的电磁力较小。因此，由于转子5的振动较小，因此能够降低转子5在加速或减速时所产生的音量，从而能够实现低噪音化。

并且，定子铁芯8在第一突极81与第二突极82之间被切断。因此，来自第一突极81的磁通与来自第二突极82的磁通不易发生干涉，因此能够抑制转矩下降。

并且，定子铁芯8层叠多张磁性板而成。因此，如本实施方式所示，即使在突极80较多时，由于在将磁性板冲裁成定子铁芯8的形状时磁性板较薄，因此也能够高精度地冲裁磁性板。

并且，多个突极80中的第一突极81以及第二突极82的径向尺寸比其他突极80的径向尺寸长，第一线圈76相对于第一突极81的卷绕部分的径向尺寸以及第二线圈77相对于第二突极82的卷绕部分的径向尺寸比其他突极80的径向尺寸大。因此，能够可靠地获得马达1的旋转所需的励磁转矩。

并且，由于在马达1设置有减速传递转子5的旋转的齿轮减速机构9，因此不需在马达1的外部设置齿轮减速机构9。因此，仅通过在本实施方式的马达1中在输出轴90安装指针，就能够构成显示装置的关键部分，从而能够实现显示装置的小型化。

(其他实施方式)

在上述实施方式中，在定子铁芯8中等角度间隔地形成有三个突极80，在磁铁6中等角度间隔地形成有五对S极与N极，但是也可为在磁铁6中等角度间隔地形成有一对、两对、四对或者八对S极与N极的结构。换言之，在使用本发明的马达1中，在磁铁6中形成有一对、两对、四对、五对或者八对S极与N极。即使在所述结构中，由于起动转矩的变化和沿径向施加在转子5的电磁力较小，因此转子5的振动较小。

在上述实施方式中，为转子5位于定子7的内侧的结构，但在转子5位于定子7的外侧的马达中也可应用本发明。此时，突极80为从定子铁芯8向径向外侧突出而与磁铁6的内周面(周面)对置的结构。

Claims (6)

1.一种马达，其特征在于，

所述马达具有：

转子，其具有在周面沿周向交替等角度间隔地设置有S极和N极的磁铁；以及

定子，其具有定子铁芯、第一线圈以及第二线圈，与所述周面隔着间隙对置的多个突极沿周向配置于所述定子铁芯，所述第一线圈卷绕在所述多个突极中的第一突极，所述第二线圈卷绕在所述多个突极中的沿周向与所述第一突极分离的第二突极，

在所述磁铁中，形成有一对、两对、四对、五对或者八对所述S极与所述N极，

在所述定子铁芯中，等角度间隔地形成有三个所述突极，

所述第一突极与所述第二突极的角度位置沿周向偏离120°。

2.根据权利要求1所述的马达，其特征在于，

在所述磁铁中，形成有五对所述S极与所述N极。

3.根据权利要求1所述的马达，其特征在于，

所述定子铁芯在所述第一突极与所述第二突极之间被切断。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的马达，其特征在于，

所述定子铁芯通过层叠多张磁性板而成。

5.根据权利要求1至3中的任一项所述的马达，其特征在于，

在所述多个突极中，所述第一突极以及所述第二突极的径向尺寸比其他突极的径向尺寸长，

所述第一线圈相对于所述第一突极的卷绕部分的径向尺寸以及所述第二线圈相对于所述第二突极的卷绕部分的径向尺寸比所述其他突极的径向尺寸长。

6.根据权利要求1至3中的任一项所述的马达，其特征在于，

所述马达设置有使所述转子的旋转减速传递的齿轮减速机构。