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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Offenbarung/Erfindung betrifft einen Motor.
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Hintergrundtechnik
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Konventionell ist ein bürstenloser Gleichstrommotor bekannt, der in der Lage ist, die durch Wirbelströme verursachten Verluste zu reduzieren, die Wärmeentwicklung zu unterdrücken und eine Verkleinerung zu erreichen (siehe z. B. Patentdokument 1). Der Motor weist schematisch eine statorseitige Feldspule, die von außen über einen Leitungsdraht mit Strom versorgt wird, um ein rotierendes Magnetfeld zu erzeugen, einen Innenrotor, der sich aufgrund des rotierenden Magnetfeldes dreht, ein Gehäuse, in dem diese Elemente aufgenommen sind, und dergleichen auf. Isolierschichten (oder Isolatoren) sind zwischen der Gehäusehülle und einem Flansch bzw. zwischen der Gehäusehülle und einem Endflansch angeordnet, sodass sich der Innenrotor während des Antriebs dreht und hauptsächlich einen Hauptpfad des Wirbelstroms unterbricht, der durch einen magnetischen Fluss eines Magneten erzeugt wird, der mit einem Leiter verbunden ist.
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Dokument des Standes der Technik
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Patentdokument
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Patentdokument 1:
JP 2005 -
143 236 A -
Überblick über die Erfindung
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Durch die Erfindung zu lösende Aufgabe
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In der herkömmlichen Konfiguration ist das Drehmoment des Motors tendenziell unzureichend im Vergleich zu einer Konfiguration, in der ein Statorkern, der einen Zahn aufweist, um den eine Spule gewickelt ist, angeordnet ist. In einem Fall, in dem ein Motor, der einen Statorkern aufweist, der durch Schichten von magnetischen Stahlplatten konfiguriert ist, verkleinert wird, ist ein Bereich zum Verstemmen des Statorkerns kaum gesichert, und es besteht eine Möglichkeit, dass es schwierig wird, eine Achse des Statorkerns handzuhaben. Wenn die Handhabung der Achse des Statorkerns unzureichend ist, ist es schwierig, einen Zwischenraum zwischen einem inneren Rotor und dem Statorkern sicherzustellen, und es besteht die Möglichkeit, dass der innere Rotor blockiert wird.
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Ein Ziel der vorliegenden Offenbarung/Erfindung ist es, eine Technologie bereitzustellen, die für eine Verkleinerung eines Innenläufermotors geeignet ist.
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Mittel zur Lösung der Aufgabe
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Ein beispielhafter Motor der vorliegenden Offenbarung/Erfindung weist auf: einen Rotor, der eine Welle aufweist, die an einer sich vertikal erstreckenden Mittelachse zentriert ist, ein Lager, das die Welle stützt, eine Luftkernspule, die in einem Abstand radial außerhalb des Rotors angeordnet ist und sich in einer axialen Richtung erstreckt, und ein hinteres Joch, das eine sich axial erstreckende Form mit einem in einer Spulenform geformten linearen Element aufweist und eine innere Umfangsfläche aufweist, an der die Luftkernspule befestigt ist.
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Effekt der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Offenbarung/Erfindung ist es möglich, die Technologie für eine Verkleinerung eines Innenläufermotors bereitzustellen.
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Figurenliste
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- 1 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration eines Motors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung/Erfindung zeigt.
- 2 ist eine Längsschnittansicht des in 1 dargestellten Motors entlang einer Ebene, die eine Mittelachse aufweist.
- 3 ist eine schematische Ansicht zur Beschreibung einer Konfiguration eines hinteren Jochs.
- 4 ist eine schematische Ansicht zur Beschreibung einer detaillierten Konfiguration des hinteren Jochs.
- 5 ist eine schematische Schnittansicht, die eine untere Buchse und ihren Umfang in vergrößerter Form veranschaulicht.
- 6 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration der unteren Buchse veranschaulicht.
- 7 ist eine schematische Schnittansicht, die eine Konfiguration eines oberen Abschnitts des Motors in vergrößerter Form veranschaulicht.
- 8 ist eine schematische Ansicht zur Beschreibung eines bevorzugten Aufbaus des Motors.
- 9 ist eine Ansicht zur Beschreibung einer ersten Abwandlung des Motors gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung/Erfindung.
- 10 ist eine Ansicht zur Beschreibung einer zweiten Abwandlung des Motors gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung/Erfindung.
- 11 ist eine Ansicht zur Beschreibung einer dritten Abwandlung des Motors gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung/Erfindung.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung/Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail beschrieben. In der vorliegenden Beschreibung wird eine Richtung, in der sich eine in den 1 und 2 dargestellte Mittelachse A eines Motors 100 erstreckt, einfach als „axiale Richtung“, „axial“ oder „axial-“ bezeichnet. Eine radiale Richtung und eine Umfangsrichtung um die Mittelachse A des Motors 100 werden in zugeordneter Weise einfach als „radiale Richtung“, „radial“ oder „radial-“ und als „Umfangsrichtung“, „Umfangs-“ oder „umlaufend“ bezeichnet. In der vorliegenden Beschreibung wird die axiale Richtung, wenn der Motor 100 in der in 2 dargestellten Richtung angeordnet ist, als die vertikale Richtung definiert. Es ist anzumerken, dass eine vertikale Richtung eine Bezeichnung ist, die lediglich zur Beschreibung verwendet wird und keine tatsächliche Positionsbeziehung und Positionsrichtung einschränkt.
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<1. Grundzüge des Motors>
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1 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration des Motors (z.B. Elektromotors) 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung/Erfindung zeigt. 2 ist eine Längsschnittansicht des in 1 dargestellten Motors 100 entlang einer Ebene, die die Mittelachse A aufweist. Insbesondere ist 2 eine schematische Schnittansicht entlang der Ebene, die orthogonal zu einer in 1 dargestellten P-Richtung ist. Wie in den 1 und 2 dargestellt, weist der Motor 100 einen Rotor 11 und ein Lager 12 auf. Darüber hinaus weist der Motor 100 einen Stator 13 auf.
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Der Rotor 11 ist so bereitgestellt, dass er um die Mittelachse A drehbar ist. Der Rotor 11 weist eine Welle 111 auf, die an der sich vertikal erstreckenden Mittelachse A zentriert ist. Die Welle 111 weist eine säulenartige oder zylindrische Form auf, die sich in der vertikalen Richtung erstreckt. In der vorliegenden Ausführungsform weist die Welle 111 eine säulenartige Form auf. Die Welle 111 ist zum Beispiel aus Metall gebildet. Im Motor 100 der vorliegenden Ausführungsform ist ein Zahnrad (nicht dargestellt) an einem oberen Endabschnitt der Welle 111 befestigt. Das Zahnrad ist z. B. in einem Drehzahlminderer enthalten. Der Motor 100 ist ein sogenannter Getriebemotor.
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In der vorliegenden Ausführungsform weist die Welle 111 einen ausgeschnittenen Wellenabschnitt 111a, der sich in der axialen Richtung erstreckt, am oberen Endabschnitt auf. Da der ausgeschnittene Wellenabschnitt 111a bereitgestellt ist, weist der obere Endabschnitt der Welle 111 in der Draufsicht aus der axialen Richtung eine D-Form auf. Da der ausgeschnittene Wellenabschnitt 111a bereitgestellt ist, kann das am oberen Endabschnitt der Welle 111 angebrachte Zahnrad in Bezug auf die Welle 111 schwer drehbar gemacht werden. Der ausgeschnittene Wellenabschnitt 111a ist jedoch nicht unbedingt bereitgestellt. In einem solchen Fall kann die Drehung des Zahnrads in Bezug auf die Welle 111 beispielsweise durch Einpressen des Zahnrads in die Welle 111 unterdrückt werden.
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Der Rotor 11 weist außerdem einen Magneten 112 auf. Der Magnet 112 ist radial außerhalb der Welle 111 angeordnet und ist an der Welle 111 befestigt. Der Magnet 112 ist ein Feldpermanentmagnet und kann zum Beispiel ein Sintermagnet, ein Verbundmagnet oder ähnliches sein. Insbesondere weist der Magnet 112 eine zylindrische Form auf, die sich in der axialen Richtung erstreckt. In der vorliegenden Ausführungsform weist der Magnet 112 eine zylindrische Form auf, die an der Mittelachse A zentriert ist. Beispielsweise ist die Welle 111 in den Magneten 112 eingesetzt, und der Magnet 112 ist unter Verwendung eines Klebstoffs/Haftmittels an der eingesetzten Welle 111 befestigt.
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Da der Rotor 11 unter Verwendung der Welle 111 und des Magneten 112 wie in der vorliegenden Ausführungsform konfiguriert ist, kann ein Material des Magneten 112 entsprechend den Eigenschaften ausgewählt werden, und ein Bereich zur Einstellung der Leistung des Motors 100 kann erweitert werden. Darüber hinaus kann der Magnet 112 in der radialen Richtung vergrößert werden, wodurch die magnetische Flussdichte verbessert/erhöht werden kann.
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Das Lager 12 stützt die Welle 111. Insbesondere stützt das Lager 12 die Welle 111 drehbar. In der vorliegenden Ausführungsform weist das Lager 12 ein oberes Lager 121 und ein unteres Lager 122 auf. Das obere Lager 121 ist radial außerhalb der Welle 111 angeordnet und stützt einen oberen Abschnitt der Welle 111. Das untere Lager 122 ist radial außerhalb der Welle 111 angeordnet und stützt einen unteren Abschnitt der Welle 111.
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Das obere Lager 121 und das untere Lager 122 sind zylindrisch. Innere Umfangsflächen des oberen Lagers 121 und des unteren Lagers 122 sind einer äußeren Umfangsfläche der Welle 111 in der radialen Richtung zugewandt. Das obere Lager 121 und das untere Lager 122 können zum Beispiel Gleitlager oder Kugellager sein. In der vorliegenden Ausführungsform sind das obere Lager 121 und das untere Lager 122 Gleitlager. Zwischen jedem der Lager 121 und 122 und der Welle 111 in der radialen Richtung kann Fett angeordnet sein. Das Gleitlager kann z. B. aus einem gesinterten Metallkörper oder einem Harz/Kunststoff, wie Polyacetal, gebildet sein.
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Der Stator 13 ist eine Wicklung des Motors 100. Der Stator 13 ist dem Rotor 11 in der radialen Richtung zugewandt und umgibt den Rotor 11. Das heißt, der Motor 100 ist ein Innenläufermotor. Der Stator 13 weist eine Luftkernspule 131 und ein hinteres Joch 132 auf. Das heißt, der Motor 100 weist die Luftkernspule 131 und das hintere Joch 132 auf.
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Die Luftkernspule 131 ist in einem Abstand radial außerhalb des Rotors 11 angeordnet und erstreckt sich in der axialen Richtung. Insbesondere weist die Luftkernspule 131 eine zylindrische Form auf, die an der Mittelachse A zentriert ist. Die Luftkernspule 131 ist radial außerhalb des Magneten 112 angeordnet und ist dem Magneten 112 in einem Abstand in der radialen Richtung zugewandt. Die Luftkernspule 131 ist eine Feldspule. Wenn der Luftkernspule 131 ein Antriebsstrom zugeführt wird, wird im Rotor 11 ein Drehmoment in der Umfangsrichtung erzeugt und der Rotor 11 dreht sich um die Mittelachse A.
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Das hintere Joch 132 ist radial außerhalb der Luftkernspule 131 angeordnet. Das hintere Joch 132 weist eine Konfiguration auf, die für eine Verkleinerung des Motors 100 geeignet ist. Einzelheiten des hinteren Jochs 132 werden später beschrieben.
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Wie in 2 dargestellt, sind bei der vorliegenden Ausführungsform vorzugsweise ein oberes Ende 131U und ein unteres Ende 131L der Luftkernspule 131 zwischen einem oberen Ende 132U und einem unteren Ende 132L des hinteren Jochs 132 in der axialen Richtung angeordnet. Gemäß einer solchen Konfiguration kann ein magnetischer Fluss, der dadurch erzeugt wird, dass der Antriebsstrom durch die Luftkernspule 131 fließt, effizient durch das hintere Joch 132 geleitet werden, und die magnetischen Eigenschaften des Motors 100 können verbessert werden.
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<2. Detaillierte Konfiguration des Motors>
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(2 -1. Hinteres Joch)
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Wie in den 1 und 2 dargestellt, weist das hintere Joch 132 eine sich in der axialen Richtung erstreckende Form mit einem linearen Element 1321 in Form einer Spule auf. Das lineare Element 1321 ist hauptsächlich aus einem Metalldraht gebildet. Der Metalldraht ist vorzugsweise aus einem weichmagnetischen Material gebildet und kann z. B. aus reinem Eisen oder elektromagnetischem Edelstahl/rostfreiem Stahl hergestellt sein. Das Material des Metalldrahtes, aus dem das hintere Joch 132 gebildet ist, kann verschieden sein von reinem Eisen oder elektromagnetischem Edelstahl/rostfreiem Stahl.
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In der vorliegenden Ausführungsform weist das hintere Joch 132 eine kreisförmige Form auf, die in der Draufsicht aus der axialen Richtung an der Mittelachse A zentriert ist. Vorzugsweise wird das spulenförmige hintere Joch 132 in der axialen Richtung zusammengedrückt, wobei die linearen Elemente 1321 in der axialen Richtung miteinander in Kontakt stehen. Das heißt, das hintere Joch 132 weist vorzugsweise eine zylindrische Form auf. Das hintere Joch 132 weist eine innere Umfangsfläche, an der die Luftkernspule 131 befestigt ist, auf. Beispielsweise ist die Luftkernspule 131 mit einem Klebstoff/Haftmittel am hinteren Joch 132 befestigt.
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Da das hintere Joch 132 die Form einer Spule aufweist, kann die Anzahl der Teile im Vergleich zu einem Fall, in dem der Stator 13 durch Schichten von magnetischen Stahlplatten gebildet ist, reduziert werden, und der Stator 13 kann leicht zusammengebaut werden, selbst wenn der Motor 100 verkleinert ist. Darüber hinaus ist es mit der Konfiguration, in der der Stator 13 das spulenförmige hintere Joch 132 aufweist, möglich, einen Wirbelstrom zu reduzieren, der die Drehung des Rotors 11 behindert, ähnlich wie im Fall der Bildung eines geschichteten Kerns durch Schichten der magnetischen Stahlplatten. Darüber hinaus ist es möglich, einen Kostenanstieg zu unterdrücken und die Leistung des Motors 100 zu optimieren, indem ein Typ und eine Abmessung des linearen Elements 1321, das das hintere Joch 132 bildet, ausgewählt wird.
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3 ist eine schematische Ansicht zur Beschreibung der Konfiguration des hinteren Jochs 132. 3 ist eine Ansicht, in der ein Teil des hinteren Jochs 132 ausgeschnitten ist. Ein schraffierter Abschnitt in 3 ist ein Querschnitt des linearen Elements 1321. Wie in 3 dargestellt, ist in einer bevorzugten Ausführungsform eine radiale Abmessung X des linearen Elements 1321 gleich oder größer als eine axiale Abmessung Y des linearen Elements 1321. Mit einer solchen Konfiguration ist es möglich, die magnetische Flussdichte zu erhöhen und gleichzeitig den Wirbelstrom zu reduzieren, ähnlich wie bei dem geschichteten Kern, der durch Schichten der dünnen magnetischen Stahlplatten konfiguriert ist.
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Anzumerken ist, dass die radiale Abmessung X des linearen Elements 1321 bevorzugter größer ist als die axiale Abmessung Y des linearen Elements 1321. Dadurch ist es möglich, den Effekt der Verbesserung der magnetischen Flussdichte des magnetischen Flusses zu verstärken, der dadurch erzeugt wird, dass der Antriebsstrom durch die Luftkernspule 131 fließt.
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Wie in 3 dargestellt, ist der Querschnitt des linearen Elements 1321 in der vorliegenden Ausführungsform elliptisch, kann aber auch eine andere Form haben. Der Querschnitt des linearen Elements 1321 ist nicht auf eine Ellipse oder einen Kreis beschränkt, sondern kann beispielsweise ein Quadrat oder ein Rechteck sein. Wenn der Querschnitt des linearen Elements 1321 quadratisch oder rechteckig ist, kann die axiale Anordnung in einem Fall stabilisiert werden, in dem das in Spulenform ausgebildete lineare Element 1321 in der axialen Richtung zusammengedrückt wird, und die Montagefähigkeit kann verbessert werden.
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4 ist eine schematische Ansicht zur Beschreibung einer detaillierten Konfiguration des hinteren Jochs 132. Ähnlich wie 3 ist 4 eine Ansicht, in der ein Teil des hinteren Jochs 132 ausgeschnitten ist, und ein schraffierter Abschnitt ist ein Querschnitt des linearen Elements 1321. Wie in 4 dargestellt, weist das lineare Element 1321 in einer bevorzugten Ausführungsform eine isolierende Filmschicht 1321b an der Oberfläche auf. Insbesondere weist das lineare Element 1321 einen Metalldraht 1321a und die isolierende Filmschicht 1321b auf. Die isolierende Filmschicht 1321b bedeckt wenigstens einen Teil der Oberfläche des Metalldrahtes 1321a.
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Mit der Konfiguration, in der die isolierende Filmschicht 1321b an der Oberfläche bereitgestellt ist, kann die Isolierung leicht gesichert werden, selbst wenn die linearen Elemente 1321, die das spulenförmige hintere Joch 132 bilden, miteinander in Kontakt kommen. Aus diesem Grund wird das spulenförmige lineare Element 1321 leicht in der axialen Richtung zusammengedrückt, und die magnetischen Eigenschaften des Motors 100 können durch Vergrößerung eines Bereichs außerhalb des hinteren Jochs 132, durch den der magnetische Fluss fließen kann, verbessert werden.
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Die isolierende Filmschicht 1321b ist zum Beispiel aus einem isolierenden Harz/Kunststoff gebildet. Die isolierende Filmschicht 1321b kann beispielsweise durch galvanische Beschichtung des isolierenden Harzes/Kunststoffs, wie z. B. eines Epoxidharzes, auf dem Metalldraht 1321a gebildet werden. Das hintere Joch 132 kann beispielsweise durch elektrolytische Beschichtung eines Epoxidharzes auf dem in Spulenform geformten Metalldraht 1321a und durch Komprimieren und Backen des spulenförmigen Metalldrahtes 1321a, der der elektrolytischen Beschichtung unterzogen wurde, gebildet werden. Das hintere Joch 132 kann beispielsweise durch Auftragen eines Klebstoffs/Haftmittels auf den in Spulenform geformten Metalldraht 1321a und durch Komprimieren und Verfestigen des spulenförmigen Metalldrahts 1321a, auf den der Klebstoff/das Haftmittel aufgetragen wurde, gebildet werden.
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Es ist anzumerken, dass die isolierende Filmschicht 1321b, die so gestaltet ist, dass sie die Oberfläche des Metalldrahtes 1321a mit einem separaten Element bedeckt, nicht wesentlich ist. Die radiale und axiale Abmessung X und Y des in 3 dargestellten linearen Elements 1321 können Abmessungen mit der isolierenden Filmschicht 1321b sein, die als vom Metalldraht 1321a separates Element konfiguriert ist, oder Abmessungen ohne die isolierende Filmschicht 1321b.
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Eine axiale Abmessung des Metalldrahtes 1321a, aus dem das lineare Element 1321 gebildet ist, beträgt z. B. 0,1 mm oder mehr. Beispielsweise beträgt eine axiale Abmessung einer magnetischen Stahlplatte, die den geschichteten Kern bildet, 0,2 mm oder mehr. Aus diesem Grund ist es möglich, wenn das hintere Joch 132 unter Verwendung des linearen Elements 1321 konfiguriert ist, den Wirbelstrom gleich oder stärker als bei dem geschichteten Kern zu reduzieren.
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(2-2. Konfiguration des unteren Abschnitts des Motors)
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Wie in 2 dargestellt, weist der Motor 100 außerdem eine untere Buchse 16, die das untere Lager 122 hält, auf. Die untere Buchse 16 ist z. B. aus Metall oder Harz/Kunststoff gebildet. 5 ist eine schematische Schnittansicht, die die untere Buchse 16 und ihren Umfang in vergrößerter Form zeigt. 5 ist eine vergrößerte Ansicht der Unterseite von 2. 6 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration der unteren Buchse 16 zeigt.
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Wie in den 5 und 6 dargestellt, weist die untere Buchse 16 einen Buchsenbodenplattenabschnitt 161, einen zylindrischen Buchsenabschnitt 162 und einen vorstehenden Buchsenabschnitt 163 auf.
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Der Buchsenbodenplattenabschnitt 161 erstreckt sich in einer Richtung, die orthogonal zur axialen Richtung ist. In der vorliegenden Ausführungsform weist der Buchsenbodenplattenabschnitt 161 eine rechteckige Plattenform mit Ausschnitten an vier Ecken in Draufsicht aus der axialen Richtung auf. Der zylindrische Buchsenabschnitt 162 erstreckt sich von dem Buchsenbodenplattenabschnitt 161 nach oben und hält das untere Lager 122, das radial nach innen angeordnet ist. In der vorliegenden Ausführungsform weist der zylindrische Buchsenabschnitt 162 eine zylindrische Form auf, die an der Mittelachse A zentriert ist. Das untere Lager 122 ist in den zylindrischen Buchsenabschnitt 162 eingepasst. Eine innere Umfangsfläche des zylindrischen Buchsenabschnitts 162 ist einer äußeren Umfangsfläche des unteren Lagers 122 in der radialen Richtung zugewandt. Das untere Lager 122 ist an eine Position angepasst, in der eine untere Fläche desselben an einer oberen Fläche des Buchsenbodenplattenabschnitts 161 anliegt. Das untere Lager 122 ist an dem zylindrischen Buchsenabschnitt 162 befestigt, beispielsweise durch Einpressen, Einpressen und Kleben oder Verstemmen.
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Anzumerken ist, dass die untere Buchse 16 am hinteren Joch 132 befestigt wird, indem der zylindrische Buchsenabschnitt 162 von einem unteren Abschnitt des hinteren Jochs 132 aus in das hintere Joch 132 eingepasst wird. Das heißt, dass eine äußere Umfangsfläche des zylindrischen Buchsenabschnitts 162 der inneren Umfangsfläche des hinteren Jochs 132 in der radialen Richtung zugewandt ist. Der zylindrische Buchsenabschnitt 162 ist in das hintere Joch 132 zu einer Position eingepasst, in der der Buchsenbodenplattenabschnitt 161 an das untere Ende des hinteren Jochs 132 anliegt. Die untere Buchse 16 wird am hinteren Joch 132 unter Verwendung z.B. eines Klebstoffs/Haftmittels befestigt.
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Der vorstehende Buchsenabschnitt 163 steht vom Buchsenbodenplattenabschnitt 161 nach oben vor und ist einem unteren Ende der Welle 111 in der axialen Richtung zugewandt. Insbesondere ist der vorstehende Buchsenabschnitt 163 an einer Position angeordnet, die die Mitte des zylindrischen Buchsenabschnitts 162 in Draufsicht aus der axialen Richtung überlappt. Das heißt, der vorstehende Buchsenabschnitt 163 ist an einer Position an der oberen Fläche des Buchsenbodenplattenabschnitts 161 angeordnet, durch die die Mittelachse A verläuft. In der vorliegenden Ausführungsform ist der vorstehende Buchsenabschnitt 163 von einer inneren Umfangsfläche des unteren Lagers 122 umgeben, das in den zylindrischen Buchsenabschnitt 162 eingepasst ist. Der vorstehende Buchsenabschnitt 163 ist axial dem unteren Ende der Welle 111 zugewandt, die in das zylindrische untere Lager 122 eingepasst ist.
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Gemäß der unteren Buchse 16 mit einer solchen Konfiguration kann die Welle 111 von dem vorstehenden Buchsenabschnitt 163 aufgenommen werden und eine axiale Position der Welle 111 kann stabilisiert werden. Entsprechend der unteren Buchse 16 mit einer solchen Konfiguration kann eine Positionsbeziehung zwischen einem axialen magnetischen Mittelpunkt des Rotors 11 und des Stators 13 stabilisiert werden. In der vorliegenden Ausführungsform ist der vorstehende Buchsenabschnitt 163 vorzugsweise in Kontakt mit dem unteren Ende der Welle 111.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist ein distales Ende des vorstehenden Buchsenabschnitts 163 vorzugsweise eine sphärische Fläche, die nach oben hin vorsteht. Gemäß einer solchen Konfiguration kann eine Kontaktfläche zwischen der Welle 111 und dem vorstehenden Buchsenabschnitt 163 reduziert werden, und der Verschleiß eines Elements während der Drehung der Welle 111 kann unterdrückt werden. Infolgedessen ist es möglich, die Möglichkeit zu verringern, dass der Motor 100 durch Fremdkörper beeinträchtigt wird, die zum Beispiel durch den Verschleiß verursacht werden. Darüber hinaus kann die Lebensdauer des Motors 100 verlängert werden.
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Wie in den 5 und 6 dargestellt, weist der Buchsenbodenplattenabschnitt 161 wenigstens einen in der axialen Richtung durchdringenden Buchsendurchdringungsabschnitt 164 auf. Wenigstens ein Teil des Buchsendurchdringungsabschnitts 164 ist vorzugsweise radial einwärts der inneren Umfangsfläche des hinteren Jochs 132 in der Draufsicht aus der axialen Richtung angeordnet. Der Buchsendurchdringungsabschnitt 164 kann ein Durchgangsloch oder ein Ausschnitt sein. Ein Leitungsdraht 131a der Luftkernspule 131 führt durch den Buchsendurchdringungsabschnitt 164 und ist mit einer Leiterplatte 17 verbunden, die unterhalb der unteren Buchse 16 angeordnet ist. Bei einer solchen Konfiguration kann der Leitungsdraht 131a der Luftkernspule 131 leicht zur Leiterplatte 17 geführt werden.
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Insbesondere sind mehrere Leitungsdrähte 131a aus der Luftkernspule 131 herausgezogen. Zum Beispiel beträgt die Anzahl der Leitungsdrähte 131a vier in einer Konfiguration, in der eine U-Phase, eine V-Phase und eine W-Phase sternförmig geschaltet sind, und die Anzahl der Leitungsdrähte 131a beträgt drei in einer Konfiguration, in der die drei Phasen im Dreieck geschaltet sind. Die Anzahl der Buchsendurchdringungsabschnitte 164 kann gleich der Anzahl der Leitungsdrähte 131a sein. In diesem Fall sind mehrere der Buchsendurchdringungsabschnitte 164 bereitgestellt. Alle oder einige der mehreren Leitungsdrähte 131a können jedoch in der Mitte gebündelt sein, um einen Leitungsdraht zu bilden. In einer solchen Konfiguration kann die Anzahl der Buchsendurchdringungsabschnitte 164 kleiner sein als die Anzahl der Leitungsdrähte 131a. Wenn alle der mehreren Leitungsdrähte 131a zu einem gebündelt sind, kann ein einziger Buchsendurchdringungsabschnitt 164 bereitgestellt sein. Anzumerken ist, dass die Anzahl der Buchsendurchdringungsabschnitte 164 in der vorliegenden Ausführungsform drei beträgt.
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Die Leiterplatte 17 ist z. B. mit einem Verdrahtungsmuster versehen, das so konfiguriert ist, dass ein Ausgangsstrom von einem externen Treiber (nicht dargestellt) über den Leitungsdraht 131a an die Luftkernspule 131 geliefert wird. Ein distales Ende des Leitungsdrahtes 131a ist elektrisch mit der Leiterplatte 17 verbunden, z. B. durch Löten. Die Leiterplatte 17 kann z. B. eine starre Platte, eine flexible Platte (FPC), eine starr-flexible Platte oder ähnliches sein. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Leiterplatte 17 an einer unteren Fläche der unteren Buchse 16 befestigt. Ein Verfahren zur Befestigung der Leiterplatte 17 kann z. B. Kleben, Schrauben, Verstemmen oder ähnliches sein. In der vorliegenden Ausführungsform ist ein Schaltungsgehäuse 18 bereitgestellt, das die Leiterplatte 17 von unten abdeckt. Das Schaltungsgehäuse 18 ist jedoch nicht zwingend bereitgestellt.
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In der vorliegenden Ausführungsform weist der zylindrische Buchsenabschnitt 162 wenigstens einen ausgeschnittenen Buchsenabschnitt 165 auf, der sich von einem oberen Ende zu einem unteren Ende in der axialen Richtung erstreckt. Die Anzahl der ausgeschnittenen Buchsenabschnitte 165 ist die gleiche wie die Anzahl der Buchsendurchdringungsabschnitte 164. In der vorliegenden Ausführungsform beträgt die Anzahl der ausgeschnittenen Buchsenabschnitte 165 drei. Da die ausgeschnittenen Buchsenabschnitte 165 bereitgestellt sind, ist der zylindrische Buchsenabschnitt 162 insbesondere durch mehrere bogenförmige säulenförmige Körper gebildet, die in der Umfangsrichtung in Abständen angeordnet sind.
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Der ausgeschnittene Buchsenabschnitt 165 überlappt den Buchsendurchdringungsabschnitt 164 in der axialen Richtung. Infolgedessen kann der Leitungsdraht 131a der Luftkernspule 131 unter Verwendung des ausgeschnittenen Buchsenabschnitts 165 und des Buchsendurchdringungsabschnitts 164 leicht zur Leiterplatte 17 verlegt werden. In der vorliegenden Ausführungsform überlappt jeder der mehreren ausgeschnittenen Buchsenabschnitte 165 den Buchsendurchdringungsabschnitt 164 in der axialen Richtung.
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(2-3. Konfiguration des oberen Abschnitts des Motors)
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7 ist eine schematische Schnittansicht, die eine Konfiguration eines oberen Abschnitts des Motors 100 in vergrößerter Form zeigt. 7 ist eine vergrößerte Ansicht der Oberseite von 2. Wie in den 2 und 7 dargestellt, weist der Motor 100 ferner eine obere Buchse 15 auf, die das obere Lager 121 hält. Die obere Buchse 15 ist z. B. aus Metall oder Harz/Kunststoff gebildet.
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Insbesondere weist die obere Buchse 15 eine zylindrische Form auf, die sich in der axialen Richtung erstreckt. In der vorliegenden Ausführungsform weist die obere Buchse 15 eine zylindrische Form auf, die an der Mittelachse A zentriert ist. Insbesondere weist die obere Buchse 15 einen Buchsenflanschabschnitt 151 in einem oberen Endabschnitt auf, der eine ringförmige Form aufweist und von einer äußeren Umfangsfläche radial nach außen vorsteht. Außerdem weist die obere Buchse 15 einen inneren ringförmigen Buchsenabschnitt 152 in einem unteren Endabschnitt auf, der eine ringförmige Form aufweist und von einer inneren Umfangsfläche radial nach innen vorsteht.
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Die obere Buchse 15 wird von einem oberen Abschnitt des hinteren Jochs 132 in das hintere Joch 132 eingepasst. Die obere Buchse 15 wird in das hintere Joch 132 bis zu einer Position eingepasst, in der der Buchsenflanschabschnitt 151 am oberen Ende des hinteren Jochs 132 anliegt. Außerdem wird das obere Lager 121 von einem oberen Abschnitt der zylindrischen oberen Buchse 15 in die obere Buchse 15 eingepasst. Das obere Lager 121 ist an eine solche Position angepasst, dass es an einem oberen Ende des inneren ringförmigen Buchsenabschnitts 152 anliegt. Das obere Lager 121 kann an der oberen Buchse 15 befestigt werden, z. B. durch Einpressen, Einpressen und Kleben oder Verstemmen.
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In der vorliegenden Ausführungsform steht ein Teil des oberen Lagers 121 nach oben von der oberen Buchse 15 vor. Mit einer solchen Konfiguration kann das obere Lager 121 beispielsweise für die Positionierung eines Getriebekastens (nicht dargestellt) und dergleichen verwendet werden, der in einem oberen Abschnitt des Motors 100 angeordnet ist. Anzumerken ist, dass die obere Buchse 15 nicht notwendigerweise wenigstens einen von dem Buchsenflanschabschnitt 151 und dem inneren ringförmigen Buchsenabschnitt 152 aufweist.
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Wie in 7 dargestellt, weist der Motor 100 ferner ein ringförmiges Element 19 auf, das radial außerhalb der Welle 111 angeordnet und an der Welle 111 befestigt ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist das ringförmige Element 19 ein kreisförmiges, plattenförmiges Element, das an der Mittelachse A zentriert ist. Das ringförmige Element 19 ist beispielsweise aus Metall hergestellt. Das ringförmige Element 19 wird an der Welle 111 befestigt, beispielsweise durch Einpressen der Welle 111 in diese. Das ringförmige Element 19 steht von der äußeren Umfangsfläche der Welle 111 radial nach außen vor.
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Das ringförmige Element 19 ist zwischen der Luftkernspule 131 und dem oberen Lager 121 in der axialen Richtung angeordnet und überlappt das obere Lager 121 in der axialen Richtung. Wenn der Versuch unternommen wird, die Welle 111 nach oben herauszuziehen, wirkt das ringförmige Element 19 bei einer solchen Konfiguration als Stopper, sodass die Welle 111 daran gehindert werden kann, nach oben herausgezogen zu werden.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist das ringförmige Element 19 unterhalb der oberen Buchse 15 angeordnet, deren unteres Ende sich unterhalb eines unteren Endes des oberen Lagers 121 befindet, und überlappt die obere Buchse 15 in der axialen Richtung. Aus diesem Grund übt das ringförmige Element 19 eine Funktion als Stopper aus, indem es in Kontakt mit der oberen Buchse 15 kommt. Es gibt jedoch einen Fall, in dem das ringförmige Element 19 die obere Buchse 15 in der axialen Richtung nicht überlappt, zum Beispiel in einem Fall, in dem es schwierig ist, eine radiale Größe des ringförmigen Elements 19 zu erhöhen, oder in einer Struktur, in der es schwierig ist, den inneren ringförmigen Buchsenabschnitt 152 bereitzustellen. Selbst in einem solchen Fall überlappt das ringförmige Element 19 das obere Lager 121 in der axialen Richtung, und somit übt das ringförmige Element 19 die Funktion als Stopper aus, indem es in Kontakt mit dem oberen Lager 121 kommt.
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8 ist eine schematische Ansicht zur Beschreibung eines bevorzugten Aufbaus des Motors 100. 8 ist eine Ansicht, die einen Teil des in 2 dargestellten Querschnitts zeigt. Insbesondere sind in 8 der obere und der untere Abschnitt des Motors 100 dargestellt, wobei ein Zwischenabschnitt des Motors 100 ausgelassen ist. Wie in 8 dargestellt, ist in einer bevorzugten Ausführungsform ein axialer Abstand D1 zwischen dem oberen Lager 121 und dem ringförmigen Element 19 kleiner als ein axialer Abstand D2 zwischen einem oberen Ende des vorstehenden Buchsenabschnitts 163 und einem oberen Ende des unteren Lagers 122. Bei einer solchen Konfiguration fungiert das ringförmige Element 19 als Stopper, und die Welle 111 kann daran gehindert werden, aus dem unteren Lager 122 herausgezogen zu werden.
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Es ist anzumerken, dass der axiale magnetische Mittelpunkt des Rotors 11 mit einem axialen magnetischen Mittelpunkt des Stators 13, der das hintere Joch 132 und die Luftkernspule 131 aufweist, übereinstimmen kann. Mit einer solchen Konfiguration kann der magnetische Wirkungsgrad verbessert werden.
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In der vorliegenden Ausführungsform befindet sich der axiale magnetische Mittelpunkt des Rotors 11 jedoch axial oberhalb des axialen magnetischen Mittelpunkts des Stators 13, der das hintere Joch 132 und die Luftkernspule 131 aufweist. Mit einer solchen Konfiguration kann beim Antrieb des Motors 100 eine axial nach unten gerichtete Kraft auf die Welle 111 ausgeübt werden, und die vertikale Bewegung der Welle 111 kann unterdrückt werden. Infolgedessen können Vibrationen und Geräusche des Motors 100 unterdrückt werden.
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<3 Abwandlungen>
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(3-1. Erste Abwandlung)
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9 ist eine Ansicht zur Beschreibung einer ersten Abwandlung des Motors gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung/Erfindung. 9 ist eine perspektivische Schnittansicht eines Motors 100A gemäß der ersten Abwandlung. 9 ist eine Längsschnittansicht des Motors 100A entlang einer Ebene, die die Mittelachse A aufweist. Eine in 9 durch eine Schraffur angedeutete Ebene SU ist ein Querschnitt. Der Motor 100A gemäß der ersten Abwandlung weist im Wesentlichen die gleiche Konfiguration wie der Motor 100 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform auf. Nachfolgend werden abweichende Punkte beschrieben. In der folgenden Beschreibung einer zweiten Abwandlung und einer dritten Abwandlung werden ebenfalls abweichende Punkte beschrieben.
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Der Motor 100A gemäß der ersten Abwandlung weist außerdem ein Gehäuse 14 auf. Das Gehäuse 14 ist radial außerhalb eines hinteren Jochs 132A angeordnet und umgibt das hintere Joch 132A. Das Gehäuse 14 weist eine zylindrische Form auf, die sich in der axialen Richtung erstreckt. In der vorliegenden Abwandlung weist das Gehäuse 14 eine zylindrische Form auf, die an der Mittelachse A zentriert ist. Eine innere Umfangsfläche des Gehäuses 14 ist einer äußeren Umfangsfläche des hinteren Jochs 132A in der radialen Richtung zugewandt. In der Konfiguration, in der der Motor 100A das Gehäuse 14 aufweist, kann ein Stator 13A, der das hintere Joch 132A und eine Luftkernspule 131A aufweist, abgedeckt und geschützt werden.
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Anzumerken ist, dass das Gehäuse 14 z. B. aus Metall oder Harz/Kunststoff gebildet ist. Wenn das Gehäuse 14 zum Beispiel aus Metall gebildet ist, kann die Steifigkeit des Motors 100A erhöht werden. Wenn das Gehäuse 14 z. B. mit einem Isolator versehen ist, kann das Austreten des magnetischen Flusses unterdrückt werden. Anzumerken ist, dass die innere Umfangsfläche des Gehäuses 14 an der äußeren Umfangsfläche des hinteren Jochs 132 befestigt werden kann, z. B. unter Verwendung eines Klebstoffs/Haftmittels.
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Die vorliegende Abwandlung unterscheidet sich von der oben beschriebenen Ausführungsform dadurch, dass eine obere Buchse 15A und eine untere Buchse 16A an dem Gehäuse 14 angebracht sind. Die obere Buchse 15A wird von einem oberen Abschnitt des zylindrischen Gehäuses 14 in das Gehäuse 14 eingepasst. Die obere Buchse 15A ist an eine Position angepasst, in der ein Buchsenflanschabschnitt 151A an einem oberen Ende des Gehäuses 14 anliegt. Die untere Buchse 16A wird am Gehäuse 14 befestigt, indem ein zylindrischer Buchsenabschnitt 162A vom unteren Abschnitt des zylindrischen Gehäuses 14 aus in das Gehäuse 14 eingepasst wird. Der zylindrische Buchsenabschnitt 162A ist an eine Position angepasst, in der ein Buchsenbodenplattenabschnitt 161A an einem unteren Ende des Gehäuses 14 anliegt.
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Die obere Buchse 15A und die untere Buchse 16A sind unter Verwendung z.B. eines Klebstoffs/Haftmittels an dem Gehäuse 14 befestigt. Wenn das Gehäuse 14 und die Buchsen 15A und 16A aus Harz/Kunststoff gebildet sind, können das Gehäuse 14 und die Buchsen 15A und 16A durch Abscheidung befestigt werden. Wenn das Gehäuse 14 und die Buchsen 15A und 16A aus Metall gebildet sind, können das Gehäuse 14 und die Buchsen 15A und 16A durch Schweißen befestigt werden.
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(3-2. Zweite Abwandlung)
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10 ist eine Ansicht zur Beschreibung einer zweiten Abwandlung des Motors gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung/Erfindung. 10 ist insbesondere eine schematische Ansicht, die ein Beispiel eines Magnetisierungsmusters einer Welle 111B zeigt, die in dem Motor gemäß der zweiten Abwandlung enthalten ist. 10 veranschaulicht das Magnetisierungsmuster eines Querschnitts der Welle 111B entlang einer Ebene, die orthogonal zur axialen Richtung ist.
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In der zweiten Abwandlung weist die Welle 111B das Magnetisierungsmuster auf, bei dem wenigstens zwei oder mehr Pole von N- und S-Polen abwechselnd in einer Umfangsrichtung angeordnet sind. Das heißt, die Welle 111B funktioniert auch als Magnet. Aus diesem Grund weist ein Rotor, der in dem Motor der zweiten Abwandlung enthalten ist, keinen Magneten, der als ein von der Welle 111B getrenntes Element konfiguriert ist, auf. In der Konfiguration der Abwandlung sind die Welle 111B und die Luftkernspule 131 (siehe 2) einander in einem Abstand in der radialen Richtung zugewandt.
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Wenn die Welle 111B wie oben beschrieben die Funktion des Magneten hat, kann eine radiale Größe des Motors im Vergleich zu einer Konfiguration, bei der eine Welle und ein Magnet separate Elemente sind, reduziert werden. Gemäß einer solchen Konfiguration kann die Welle 111B in einem Fall, in dem sie die gleiche Größe wie ein Motor aufweist, der so konfiguriert ist, dass er die Welle und den Magneten als separate Elemente aufweist, verdickt werden, und die Steifigkeit der Welle 111B kann verbessert/erhöht werden. Das heißt, dass gemäß einer solchen Konfiguration, selbst in einem Fall, in dem die Größe des Motors klein ist, die Welle 111B weniger wahrscheinlich verdreht werden kann, und die Zuverlässigkeit des Motors verbessert werden kann. Gemäß einer solchen Konfiguration ist es nicht notwendig, den Magneten getrennt von der Welle 111B anzuordnen, und somit kann die Anzahl der Teile reduziert werden, und es ist möglich, die Montagefähigkeit des Motors zu verbessern und die Kosten zu reduzieren.
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In dem in 10 dargestellten Beispiel weist die Welle 111B das Magnetisierungsmuster auf, bei dem vier Pole von einem N-Pol und einem S-Pol in der Umfangsrichtung angeordnet sind. Das Magnetisierungsmuster ist jedoch ein Beispiel, und die Anzahl der in der Umfangsrichtung angeordneten Pole kann eine unterschiedliche Anzahl von Polen sein, z. B. zwei Pole, sechs Pole und acht Pole. Die Welle 111B kann aus einem Material gebildet sein, das magnetisiert werden kann. Die Welle 111B kann z. B. aus einem Seltene-Erden-Magneten wie einem Neodym-Magneten gebildet sein, der Neodym, Eisen oder Bor als Hauptbestandteil aufweist. Die Welle 111B kann so gestaltet sein, dass sie vollständig magnetisiert ist. Die Welle 111B kann jedoch auch so konfiguriert sein, dass sie teilweise magnetisiert ist. In der Welle 111B ist vorzugsweise wenigstens ein Bereich magnetisiert, der der sich in der axialen Richtung erstreckenden Luftkernspule 131 (siehe 2) radial gegenüberliegt.
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(3-3. Dritte Abwandlung)
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11 ist eine Ansicht zur Beschreibung einer dritten Abwandlung des Motors gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung/Erfindung. Insbesondere ist 11 eine Ansicht, in der ein Teil eines hinteren Jochs 132C ausgeschnitten ist. Wie in 11 dargestellt, weist der Motor gemäß der dritten Abwandlung eine Haftmittelschicht/Klebstoffschicht 1322, die wenigstens einen Teil einer Isolierfilmschicht bC bedeckt. Gemäß einer Konfiguration der vorliegenden Abwandlung ist es möglich, die Durchschlagfestigkeit zwischen linearen Elementen C, die das in einer Spulenform ausgebildete hintere Joch 132C bilden, weiter zu verbessern.
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Die Haftmittelschicht/Klebstoffschicht 1322 kann z. B. aus einem Acryl- oder Epoxidkleber gebildet sein. Das hintere Joch 132C kann beispielsweise durch Abdecken eines Metalldrahtes 1321aC in Spulenform mit einem Isolator, wie Polyurethan und Polyester, und anschließendes Verfestigen des Metalldrahtes mit einem Haftmittel/Klebstoff, wie Acryl, gebildet werden. Darüber hinaus kann das hintere Joch 132C auch durch Aufbringen einer Schmelzschicht wie Polyimid auf den spulenförmigen Metalldraht aC, der mit dem Isolator bedeckt ist, und durch thermisches Aushärten des Metalldrahtes gebildet werden.
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<4. Anmerkungen>
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Verschiedene technische Merkmale, die in der vorliegenden Beschreibung offenbart werden, können in einem gewissen Umfang modifiziert werden, ohne vom Kern der technischen Schöpfung abzuweichen. Die mehreren in der vorliegenden Beschreibung dargestellten Ausführungsformen und Abwandlungen können so weit wie möglich auch in Kombination ausgeführt werden.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Die Technologie der vorliegenden Offenbarung/Erfindung kann in großem Umfang für Motoren verwendet werden, die beispielsweise in Haushaltsgeräten, Automobilen, Schiffen, Flugzeugen, Zügen, Robotern und dergleichen zum Einsatz kommen.
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Bezugszeichenliste
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- 11
- Rotor
- 12
- Lager
- 13, 13A
- Stator
- 14
- Gehäuse
- 16, 16A
- untere Buchse
- 17
- Leiterplatte
- 19
- ringförmiges Element
- 100, 100A
- Motor
- 111, 111B
- Welle
- 112
- Magnet
- 121
- oberes Lager
- 122
- unteres Lager
- 131, 131A
- Luftkernspule
- 131a
- Leitungsdraht
- 132, 132A, 132C
- hinteres Joch
- 133
- Statorkern
- 161, 161A
- Buchsenbodenplattenabschnitt
- 162, 162A
- zylindrischer Buchsenabschnitt
- 163
- vorstehender Buchsenabschnitt
- 164
- Buchsendurchdringungsabschnitt
- 165
- ausgeschnittener Buchsenabschnitt
- 1321, 1321C
- lineares Element
- 1321b, 1321bC
- isolierende Filmschicht
- 1322
- Haftmittelschicht/Klebstoffschicht
- A
- Mittelachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2005 [0003]
- JP 143236 A [0003]
