CN110247533A - 马达 - Google Patents

Abstract

本发明提供能够输出比较大扭矩的马达。马达(1)具备旋转轴(2)、电枢部(1b)、具有包围电枢部(1b)的筒部的框架(10)、和多个磁铁(60A、60B)。筒部由磁性体形成。筒部具有在周向交互排列的多个平板部(11、12)和多个弯曲部(13、14)。在筒部位于多个弯曲部(13、14)的内表面设置有多个磁极(61、62)、磁极(71、72)。在径向上设置有磁隙，该磁隙由筒部位于多个平板部(11、12)的内表面和电枢部(1b)形成。

Description

马达

技术领域

本发明涉及马达。

背景技术

以往，例如使用椭圆形型(长圆形)的马达等具有在周向分离的多个磁铁并且磁铁间的间隔在周向的一部分比较宽的马达。

此外，在下述专利文献1中记载了具有2个磁铁的马达的构造的一个例子。

专利文献1：日本特开2003－250255号公报

发明内容

本发明的目的在于提供能够输出比较大扭矩的马达。

为了实现上述目的，本发明在某些方面为，马达具备旋转轴、电枢部、具有包围电枢部的筒部的框架、和多个磁铁，筒部由磁性体形成，筒部具有在周向交互排列的多个第一区域和多个第二区域，在筒部位于多个第二区域的内表面设置有多个磁极，在径向上设置有磁隙，该磁隙由筒部位于多个第一区域的内表面和电枢部形成。

优选在周向上与位于第一区域的筒部邻接的2个磁极是同极。

优选位于多个第一区域的筒部是平板部，位于多个第二区域的筒部是弯曲部。

优选多个磁铁分别具有在周向排列的2个磁极，在多个弯曲部各自中，通过2个磁极带有2个磁极性的范围位于以旋转轴为中心大致120度的范围。

优选在筒部位于第一区域的内表面设置有朝向电枢部突出的突出部。

优选突出部具有弯曲面。

优选突出部具有磁极。

根据上述发明，能够提供能够输出比较大扭矩的马达。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式之一的马达的剖视图。

图2是图1的A－A线的剖视图。

图3是说明马达的框架的各部分与磁极的位置关系的图。

图4是表示本实施方式的第一变形例的马达的剖视图。

图5是图4的A－A线的剖视图。

图6是图4的C－C线的剖视图。

图7是表示本实施方式的第二变形例的马达的剖视图。

图8是表示本实施方式的第二变形例的马达的俯视图。

图9是图7的A－A线的剖视图。

图10是图7的C－C线的剖视图。

图11是说明本实施方式的其他变形例之一的图。

图12是说明本实施方式的其他变形例的另一个的图。

附图标记说明：

1、201、401…马达；1b…电枢部；2…旋转轴；10、210、410…框架；10c…筒部；11、12…平板部(第一区域的一个例子)；13、14…弯曲部(第二区域的一个例子)；60、60A、60B…磁铁；61、62、63、71、72、73…磁极；81、82、83、84…通过磁化产生的磁极；215…突出部；415…变形部(突出部的一个例子)。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。

此外，在本申请中，存在将沿马达的旋转轴的方向称为“轴向”，将与马达的旋转轴正交的方向称为“径向”，将沿以马达的旋转轴为中心的圆弧的方向称为“周向”的情况。另外，在本申请中，将轴向作为前后方向(图1中的左侧为“前”)，将径向中的与平板部垂直的方向作为上下方向(图2中的上侧为“上”)，将径向中的与平板部平行的方向作为左右方向(图2中的右侧为“左”)，说明各部分的形状、位置关系。但是，上述前后、上下、左右的方向仅是为了便于说明而定义的，对搭载本发明的马达的设备中的方向、使用该马达的姿势等没有任何限定。

[实施方式]

图1是表示本发明的实施方式之一的马达1的剖视图。

图1所示的剖面是在后述图2中作为B－B线表示的剖面。在以下图中，箭头A1表示旋转轴向。

马达1例如是DC马达。马达1具有框架组装体1a、相对于框架组装体1a能够旋转的电枢部1b和旋转轴(轴)2。

电枢部1b具有电枢主体4和换向器部6等。电枢主体4安装在旋转轴2。电枢主体4具备具有在径向突出多个的凸极的电枢芯5、和卷绕于各凸极的绕组4a等。换向器部6设置于旋转轴2的一方的端部附近。换向器部6具有与在框架组装体1a设置的电刷20接触的换向器7等。

在本实施方式中，电枢部1b的插口数是9个插口，但不限定于此。例如，也可以是15个插口。

框架组装体1a由具有筒部10c的框架(马达壳体)10、托架30、板40、多个磁铁60等构成。

框架10具备筒部10c、前侧的端部10a(一方的端部)和后侧的端部10b(另一方的端部)。筒部10c具有前侧的端部10a由面覆盖的筒状。即，框架10具有后侧的端部10b成为开口部的杯状。框架10的后侧的端部10b(图1中的右侧的端部)的开口部由板40闭塞。在由框架10和板40构成的壳体内收纳有电枢部1b。

在板40的内侧安装有托架30。托架30保持有供给来自外部的电流的端子部(未图示)。端子部与电刷20电连接。电刷20配置为与换向器7接触。

托架30例如由树脂部件成型。托架30在旋转轴向具有厚度。托架30具有筒部，该筒部具有旋转轴2通过的开口38。在本实施方式中，托架30是在中央部具有开口38的筒部。托架30的后侧通过板40闭塞。在开口38配置有电刷20。另外，旋转轴2贯通开口38。

旋转轴2贯通框架10的前侧的面。即，旋转轴2的前端部从框架10向框架10的外部突出。旋转轴2的其他部分收纳在框架10的内部。在框架10的前侧的面的中央部保持有轴承18。另外，在板40的中央部保持有轴承19。旋转轴2通过2个位置的轴承18、19支承为相对于框架10能够旋转。

磁铁60配置在框架10的内侧，并且安装在筒部10c的内表面。框架10的筒部10c的外周面成为马达1的外周面。框架10是磁性体，在周向包围电枢部1b。

磁铁60例如是使用公知的稀土类材料和公知的树脂材料形成的粘结磁铁。此外，磁铁60不限定于粘结磁铁，例如也可以是烧结型的磁铁。

图2是图1的A－A线的剖视图。

在图2中示出框架组装体1a的剖面，电枢部1b在从后侧观察到的图中示出。

在框架10中，多个第一区域和多个第二区域在周向交互排列。各第二区域是在内侧设置有多个磁铁60中的至少一个以上的区域。设置有后述磁隙，该磁隙由筒部10c位于各第一区域的内表面和电枢部1b形成，各第一区域是在内侧未设置有磁铁60的区域。通过在各第二区域设置有磁铁60，设置有在周向排列的多个磁极。

即，在本实施方式中，如图2所示，在马达1设置有2个磁铁60(第一磁铁60A、第二磁铁60B)。

框架10具有在周向交互排列的2个平板部(第一区域的一个例子)11、12和2个弯曲部(第二区域的一个例子)13、14。换言之，框架10具备椭圆形(长圆形)的外周形状，具有2个平板部11、12和连接各平板部11、12彼此的2个弯曲部13、14。马达1具有所谓的椭圆形(长圆形)。马达1具有上下方向(箭头A3)的尺寸比左右方向(箭头A2)的尺寸小的外周形状。框架10具有大致均匀的厚度。框架10的内周面通过平板部11、12的平坦部分和弯曲部13、14的圆弧部分多个相连而构成。

框架10的外周部从上侧平板部11开始绕图2的顺时针，上侧平板部11、左侧弯曲部14、下侧平板部12和右侧弯曲部13相连，右侧弯曲部13再和上侧平板部11相连。上侧平板部11配置在马达1的上侧，下侧平板部12配置在马达1的下侧。平板部11、12为相对于上下方向大致垂直的平板状。右侧弯曲部13配置在马达1的右侧，左侧弯曲部14配置在马达1的左侧。右侧弯曲部13和左侧弯曲部14分别具有朝向外侧成为凸的圆弧形状。马达1的外周形状在与旋转轴2垂直的剖面中以旋转轴2为对称点大致点对称。

在右侧弯曲部13的内侧设置有第一磁铁60A。另外，在左侧弯曲部14的内侧设置有第二磁铁60B。磁铁60具有沿弯曲部13、14的框架10的内周面的带圆角形状的外周面。另外，磁铁60具有圆柱面状的内周面。在磁铁60的内周面与电枢芯5之间设置有微量磁隙。该磁隙由磁铁60的内周面与电枢芯5形成。在图示的例子中，磁隙成为空气间隙。

在本实施方式中，磁铁60安装在框架10的内周面。磁铁60从框架10的后侧的开口部收纳在框架10的内侧，例如通过配置在2个磁铁60之间的弹簧按压在弯曲部13、14的内表面而被固定。之后，通过在框架10的内部收纳电枢部1b并将托架30和板40安装在框架10来组装马达1。

第一磁铁60A具有上下排列的2个磁极61、62(N极61、S极62)。另外，第二磁铁60B具有上下排列的2个磁极71、72(N极71、S极72)。即，第一磁铁60A具有在周向(在图2中绕逆时针)排列的N极61和S极62。另外，第二磁铁60B具有在周向(在图2中绕顺时针)排列的N极71和S极72。此外，第一磁铁60A和第二磁铁60B分别是所谓径向各向异性的磁铁。在上述中，磁极61、62、71、72显现的极性是磁铁60A、60B的内表面侧(电枢部1b侧)的极性，在以下的说明中也相同。

马达1具有马达1的弯曲部13、14的数量的2倍数量的磁极61、62、71、72。4个磁极61、62、71、72配置为磁极61、62、71、72彼此与框架10的2个弯曲部13、14相对。

在本实施方式中，在上侧平板部11的周向两侧设置为与上侧平板部11相邻的2个磁极61、71是同极。即，位于绕顺时针与上侧平板部11邻接的位置的磁极71是N极，位于绕逆时针与上侧平板部11邻接的位置的磁极61也是N极。换言之，马达1具有隔着未配置有磁铁的上侧平板部11配置有同极的2个N极61、71的构造。

另外，在下侧平板部12的周向两侧设置为与下侧平板部12相邻的2个磁极62、72是同极。即，位于绕顺时针与下侧平板部12邻接的位置的磁极62是S极，位于绕逆时针与下侧平板部12邻接的位置的磁极72也是S极。换言之，马达1具有隔着未配置有磁铁的下侧平板部12配置有同极的2个S极62、72的构造。

针对上述那样的磁极61、62、71、72的极性的位置关系，换言之，如以下所述。即，第一磁铁60A的磁极61、62的极性和第二磁铁60B的磁极71、72的极性相对于通过旋转轴2与平板部11、12大致垂直的平面左右对称。

图3是说明马达1的框架10的各部分与磁极61、62、71、72的位置关系的图。

在图3中，电枢部1b被省略图示。

如图3所示，在本实施方式中，在磁铁60设置的磁极61、62、71、72的数量是4个，但作为马达1的整体，具有6极，由此马达1被驱动。即，可以说是马达1是6极9个插口的马达。

即，上侧平板部11的左右中央部分成为磁极81，通过作为N极的磁极61和磁极71配置在上侧平板部11的周向两侧被磁化而产生。磁极81是S极。

另外，下侧平板部12的左右中央部分成为磁极82，通过作为S极的磁极62和磁极72配置在下侧平板部12的周向两侧被磁化而产生。磁极82是N极。

由此，9个插口的电枢部1b的周围绕顺时针由磁极71、磁极72、磁极82、磁极62、磁极61和磁极81包围。磁极61、62、71、72、81、82的极性如上述所述，N极和S极在周向交互排列。因此，还加上磁极81、82，可以说是马达1作为整体是6极9个插口的马达。

这里，如图3所示，在右侧弯曲部13中通过2个磁极61、62带有2个磁极性(N极和S极)的范围位于以旋转轴2为中心大致120度的范围。在左侧弯曲部14中也相同，在左侧弯曲部14中通过2个磁极71、72带有2个磁极性的范围位于以旋转轴2为中心大致120度的范围。即，未配置有磁铁60的上侧平板部11、下侧平板部12分别位于以旋转轴2为中心大致60度的范围。在本实施方式中，上侧平板部11、下侧平板部12的左右方向的长度W和弯曲部13、14的半径大致相等。而且，通过磁极61、62、71、72、81、82分别带有磁极性的范围成为在周向彼此大致相等的范围，具体而言，成为以旋转轴2为中心大致60度的范围。

如以上说明那样，在本实施方式中，在弯曲部13、14各自中磁铁60的磁极数是2极。因此，例如，和以往广泛使用的椭圆形类型的2极3个插口的马达等比较，能够增大马达1的扭矩。除在磁铁60设置的磁极61、62、71、72之外，还能利用平板部11、12被磁化而产生的磁极81、82。因此，能够提高磁铁60的磁效率。能够提高马达1的单位体积的马达特性。和以往广泛使用的椭圆形的2极3个插口的马达等比较，磁极数、插口数较多，因此能够减小马达1的齿槽扭矩。

各磁极61、62、71、72、81、82的排列方式为以旋转轴2为中心在周向具有对称性。各磁极61、62、71、72、81、82还设置为，从旋转轴2观察，在大致相同的周向范围具有磁极性。因此，遍及周向，磁通密度分布的平衡性良好，能够将齿槽扭矩抑制为更小，能够使电枢部1b顺畅地高效旋转。

马达1具有上下方向的长度比较短的外周形状。因此，能够兼顾马达1的小型化和高扭矩化。

在马达1中，针对弯曲部13、14的一方，设置有一个磁铁60。因此，磁铁60的使用数量与现有的椭圆形类型的2极3个插口的马达相同，能够容易制造马达1。

以下，说明本实施方式的变形例。在以下的说明中，针对与本实施方式的马达1的结构相同的结构，标注相同附图标记，并省略其说明。

[第一变形例的说明]

此外，针对未设置有磁铁的框架的第一区域即平板部的形状，也可以对上述实施方式进行变更。例如，也可以在第一区域的内周面设置朝向电枢部的外周面突出的突出部。

图4是表示本实施方式的第一变形例的马达201的剖视图。图5是图4的A－A线的剖视图。图6是图4的C－C线的剖视图。

图4所示的剖面是在图5中表示为B－B线的剖面。图5和图6分别以与图2和图3相同的图示方法示出。

第一变形例的马达201具有一部分结构与上述实施方式的马达1的框架10不同的框架210。马达201的其他结构与马达1相同。

如图4所示，在框架210设置有突出部215。如图5所示，突出部215分别形成在上侧平板部11和下侧平板部12。突出部215配置在在径向上与电枢芯5对置的位置。

突出部215是平板部11、12的内周面中的朝向电枢部1b的外周面突出的部位。在本变形例中，在马达1的外周面中，突出部215具有平板部11、12的一部分从外侧朝向内侧(朝向旋转轴2)凹陷的形状。突出部215通过对平板部11、12实施拉深加工等使平板部11、12变形来形成。此外，突出部215的形成方法不限定于此。另外，例如也可以通过在平板部11、12的内周面连接磁性体来形成突出部215。

突出部215具有弯曲面215b，该弯曲面215b的曲率半径和在周向与平板部11、12相邻的磁铁60的内周面的曲率半径大致相同。即，如图6所示，在本变形例中，磁铁60具有曲率半径比电枢芯5的半径大若干的内周面，突出部215也具有曲率半径与磁铁60的内周面大致相同的弯曲面215b。

分别位于上下的突出部215的周向两端部216分别位于相邻的磁铁60的端部附近。即，由2个磁铁60的内周面和上下的弯曲面215b构成几乎没有缝隙地覆盖电枢芯5的整周的圆筒面。

对于第一变形例的马达201，具有与上述实施方式的马达1相同的优点。另外，由于在马达201中在周向没有磁铁60的部分如上述那样还设置有突出部215，所以在平板部11、12通过的磁通高效地作用于电枢部1b，能够提高磁效率。由于突出部215的周围与框架10的其他部位相连，所以在与磁铁60之间构成的磁回路中，能够减少漏磁通，能够更加提高磁效率。能够更加提高周向的磁通密度分布的平衡性，能够使马达1顺畅地旋转。

[第二变形例的说明]

也可以将框架10的一部分切开来设置在第一区域的内周面设置的突出部。

图7是表示本实施方式的第二变形例的马达401的剖视图。图8是表示第二变形例的马达401的俯视图。图9是图7的A－A线的剖视图。图10是图7的C－C线的剖视图。

图7所示的剖面是在图9中表示为B－B线的剖面。图9和图10分别以与图2和图3相同的图示方法示出。

第二变形例的马达401具有一部分结构与上述实施方式的马达1的框架10不同的框架410。马达401的其他结构与马达1相同。

如图7所示，在框架410设置有变形部(突出部的一个例子)415。如图9所示，变形部415分别形成在上侧平板部11和下侧平板部12。变形部415形成在在前后方向上与电枢芯5对置的位置。

变形部415是平板部11、12的内周面中的朝向电枢部1b的外周面突出的部位。在本变形例中，在平板部11、12中加入除了一边的矩形的切口10d，除该一边，将从周围的部分切离的区域向内侧弯曲，由此形成变形部415。切口10d在各平板部11、12中分别设置在左右两个位置。即，如图8所示，切口10d由与弯曲部13、14接近的部位的前后方向的边、和从该边的前后两端部在左右方向延伸至各平板部11、12的中央部附近的两条边构成。通过将左右的切口10d、10d的内侧的区域向内侧折弯，如图10所示那样形成变形部415。此外，在图10中，变形部415变形前的平板部11、12的状态以双点划线示出。

变形部415具有弯曲面415b，该弯曲面415b的曲率半径与在周向与平板部11、12相邻的磁铁60的内周面接近。分别位于上下的变形部415的周向两端部416分别位于相邻的磁铁60的端部附近。即，由2个磁铁60的内周面和上下的弯曲面415b构成几乎没有缝隙地覆盖电枢芯5的整周的大致圆筒面。

对于第二变形例的马达401，具有与上述实施方式的马达1相同的优点。另外，由于在马达401中在周向没有磁铁60的部分如上述那样还设置有变形部415，所以在平板部11、12通过的磁通高效地作用于电枢部1b，能够提高磁效率。

[其他变形例的说明]

在1个弯曲部设置的磁极的数量、通过平板部的磁化产生的磁极也包含在内的马达整体的磁极的数量不限定于上述实施方式。以下那样的变形例所示的马达也具有与上述实施方式相同的优点。

图11是说明本实施方式的其他变形例之一的图。

在图11中，例如示出构成8极的马达的情况的例子。

在图11所示的例子中，在安装在右侧弯曲部13的第一磁铁60A设置有3个磁极61、62、63(从上开始为N极61、S极62、N极63)，在安装在左侧弯曲部14的第二磁铁60B设置有3个磁极71、72、73(从上开始为N极71、S极72、N极73)。即，在周向两侧与上侧平板部11邻接的磁极61和磁极71为同极，在周向两侧与下侧平板部12邻接的磁极63和磁极73为同极。

上侧平板部11的左右中央部分成为磁极81，该磁极81通过作为N极的磁极61和磁极71配置在上侧平板部11的周向两侧被磁化而产生。磁极81是S极。

另外，下侧平板部12的左右中央部分成为磁极82，该磁极82通过作为N极的磁极63和磁极73配置在下侧平板部12的周向两侧被磁化而产生。磁极82是S极。

由此，电枢部1b的周围绕顺时针由磁极71、磁极72、磁极73、磁极82、磁极63、磁极62、磁极61和磁极81包围。磁极61、62、63、71、72、73、81、82的极性如上述所述，N极和S极在周向交互排列。因此，还加上磁极81、82，可以说是马达1作为整体是8极的马达。

此外，如图11所示，在右侧弯曲部13中通过3个磁极61、62、63带有3个磁极性(N极、S极和N极)的范围位于以旋转轴2为中心大致135度的范围。在左侧弯曲部14中也相同。即，未配置有磁铁60的上侧平板部11、下侧平板部12分别位于以旋转轴2为中心大致45度的范围。在本实施方式中，上侧平板部11、下侧平板部12的左右方向的长度W2和在弯曲部13、14的半径上乘以sin22.5°得到的长度的2倍大致相等。而且，通过各磁极61、62、63、71、72、73、81、82分别带有磁极性的范围成为在周向彼此大致相等的范围，具体而言，成为以旋转轴2为中心大致45度的范围。

图12是说明本实施方式的其他变形例的另一个的图。

在图12中，例如示出构成8极的马达的情况的例子。

在图12所示的例子中，在安装在右侧弯曲部13的第一磁铁60A设置有2个磁极61、62(从上开始为N极61、S极62)，在安装在左侧弯曲部14的第二磁铁60B设置有2个磁极71、72(从上开始为S极71、N极72)。即，在周向两侧与上侧平板部11邻接的磁极61和磁极71为不同极，在周向两侧与下侧平板部12邻接的磁极63和磁极73为不同极。

在上侧平板部11中，与作为N极的磁极61邻接的右侧部分成为被磁化产生的S极的磁极81，与作为S极的磁极71邻接的左侧部分成为被磁化产生的N极的磁极82。

另外，在下侧平板部12中，与作为S极的磁极62邻接的右侧部分成为被磁化产生的N极的磁极83，与作为N极的磁极72邻接的左侧部分成为被磁化产生的S极的磁极84。

由此，电枢部1b的周围绕顺时针由磁极71、磁极72、磁极84、磁极83、磁极62、磁极61、磁极81和磁极82包围。磁极61、62、71、72、81、82、83、84的极性如上述所述，N极和S极在周向交互排列。因此，还加上磁极81、82、83、84，可以说是马达1作为整体是8极的马达。

此外，如图12所示，在右侧弯曲部13中通过2个磁极61、62带有2个磁极性(N极和S极)的范围位于以旋转轴2为中心大致90度的范围。在左侧弯曲部14中也相同。即，未配置有磁铁60的上侧平板部11、下侧平板部12分别位于以旋转轴2为中心大致90度的范围。通过各磁极61、62、71、72、81、82、83、84分别带有磁极性的范围成为在周向彼此大致相等的范围，具体而言，成为以旋转轴2为中心大致45度的范围。

[其他方式]

也可以将上述实施方式、变形例的特征点部分组合从而构成马达。在上述实施方式、变形例中也可以为，几个构成要素未被设置、或者几个构成要素以其他方式构成。

马达的形状不限定于如上述那样具有2个平板部和2个弯曲部的椭圆形。例如也可以为方形类型。框架也可以具有与外周形状不同的内周形状。

马达的框架不限定于具有弯曲部和平板部。平板部也可以弯曲若干。另外，在一个弯曲部(第二区域)设置的磁铁不限定于1片，也可以被分为多片。即，在框架中，未设置有磁铁的多个第一区域和多个第二区域在周向交互排列即可，在各个第二区域的内侧设置有多个磁铁中的至少一个以上而设置在周向排列的多个磁极即可。

在上述实施方式中，由筒部位于各第一区域的内表面和电枢部形成的磁隙也可以设置在相互直接相对置的筒部的内表面与电枢部之间。另外，例如，除磁铁等已被磁化的磁性体以外的铁等磁性体设置在筒部的内表面，并且由该磁性体和电枢部形成磁隙，也没有关系。

应认为上述实施方式仅在全部方面例示并非限制性的。本发明的范围不是由上述说明表示，而是由权利要求书表示，旨在包含和权利要求书等同的含义和在该范围内的全部变更。

Claims (7)

1.一种马达，其中，

具备旋转轴、电枢部、具有包围所述电枢部的筒部的框架、和多个磁铁，

所述筒部由磁性体形成，

所述筒部具有在周向交互排列的多个第一区域和多个第二区域，

在所述筒部位于所述多个第二区域的内表面设置有多个磁极，

在径向上设置有磁隙，该磁隙由所述筒部位于所述多个第一区域的内表面和所述电枢部形成。

2.根据权利要求1所述的马达，其中，

在周向上与位于所述第一区域的所述筒部邻接的2个磁极是同极。

3.根据权利要求2所述的马达，其中，

位于所述多个第一区域的所述筒部是平板部，

位于所述多个第二区域的所述筒部是弯曲部。

4.根据权利要求3所述的马达，其中，

所述多个磁铁分别具有在周向排列的2个磁极，

在所述多个弯曲部各自中，通过所述2个磁极带有2个磁极性的范围位于以所述旋转轴为中心大致120度的范围。

5.根据权利要求1～4中的任一项所述的马达，其中，

在所述筒部位于所述第一区域的内表面设置有朝向所述电枢部突出的突出部。

6.根据权利要求5所述的马达，其中，

所述突出部具有弯曲面。

7.根据权利要求6所述的马达，其中，

所述突出部具有磁极。