JP2004140950A - Rotor core and dc motor - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転子のコア及び直流モータに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、モータの小型化、高性能化の要請に応えるため、モータコアにおいては、コア巻線の高密度化及び巻線収容効率の向上が求められている。直流モータの回転子コアにおいては、隣接するティース間に形成されるスロット内形状、即ちコア巻線の収容スペースが内径側に狭く外径側に広くなるため、特に集中巻きにて各ティースにコア巻線を施す場合には、コア巻線が外径側に多く巻回されることになる。そのため、コア巻線巻回後のティースの軸方向寸法、即ちコイルエンドが外径側に高くなり、結果的にモータの軸方向のサイズが大きくなるという問題があった。
【0003】
従来、ティースの幅方向についてはその内径側から外径側に向かって順次拡開し、かつ、その厚み(軸方向の長さ)については順次薄くなるよう各ティースを形成した磁性粉体を成形してなる回転子コアが開示されている(例えば、特許文献1参照)。そして、このような構成とすることにより、外径側のコイルエンドの高さを押さえ、モータの小型化を可能とするとしている。
【0004】
【特許文献1】
特開平9−19095号公報(4頁、第6図)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、かかる従来例では、コア巻線は、隣接する幅広に形成されたティース先端部間の隙間から各ティースに巻回されるため、巻線占積率の向上には限界がある。さらに、固定子に配設されるマグネットと対向する磁気収束部としてのティース先端部の厚みも薄く形成されているため、必要とする磁束が流れず、結果としてモータトルクが低下する。
【0006】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、巻線収容効率及び巻線占積率の高い回転子コア及び直流モータを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項1に記載の発明は、環状コアと、巻線が巻回される巻線巻回部と該巻線巻回部の先端に設けられた磁気収束部とからなり前記環状コアの外周から外方に延びる複数のティースと、を備えた回転子コアであって、前記巻線巻回部は、その先端部から基端部側に向かって軸方向の長さが次第に長く、周方向の長さが次第に短くなるよう形成され、前記ティースの総数の半数ずつを等角度間隔にて備えてなる第1及び第2の分割コア部材を互いに組み付けることにより形成されること、を要旨とする。
【0008】
また、請求項2に記載の発明は、前記巻線巻回部は、その先端部及び基端部における径方向に対し直交する断面の断面積が略同一に形成されてなること、を要旨とする。
【0009】
また、請求項3に記載の発明は、前記巻線巻回部は、該巻線巻回部の径方向に延びる4本の辺が直線状に形成されてなること、を要旨とする。
また、請求項4に記載の発明は、前記巻線巻回部は、前記断面積が前記先端部から前記基端部まで略同一であること、を要旨とする。
【0010】
また、請求項5に記載の発明は、巻線巻回後の前記巻線巻回部の軸方向長さが前記先端部から前記基端部まで略同一であること、を要旨とする。
また、請求項6に記載の発明は、内周縁に環状の凹部を有すること、を要旨とする。
【0011】
請求項7に記載の発明は、請求項1〜請求項5の何れか一項に記載の回転子コアを備えた直流モータであること、を要旨とする。
また、請求項8に記載の発明は、ヨークと該ヨーク内壁に配設された複数のマグネットを備え、前記回転子コアは、前記マグネットに囲まれるよう前記ヨーク内に収容され、前記磁気収束部は、その軸方向の長さが前記マグネットの軸方向の長さと略同一であること、を要旨とする。
【0012】
(作用)
請求項1に記載の発明によれば、巻線は、隣接するティース間の空間外径側に収容されるとともに、その内径側にもより多くの巻線が収容される。その結果、巻線収容効率が向上する。また、巻線巻回後のティースの外径側の軸方向寸法が短くなる。さらに、第1及び第2の分割コア部材を組みつけることにより形成されるため、組み付け以前の各分割コア部材の状態においては、隣接するティースの間隔が広いため、巻線巻回時の制約が少ない。従って、作業効率が向上し、結果として巻線占積率が向上する。
【0013】
また、請求項2に記載の発明によれば、ティースの巻線巻回部は、その基端部と先端部の磁気断面積が等しいため、有効磁束が低減することがない。
また、請求項3に記載の発明によれば、巻線巻回部の形状が単純である、その成形が容易になる。さらに、巻線巻回部の先端部又は基端部の断面積を基準断面積として設計すれば、基端部側から先端部側までの任意の断面積は、基準断面積よりも大きくなり、設計値と比較して有効磁束の低減が生じない。
【0014】
また、請求項4に記載の発明によれば、有効磁束の低減を招くことなく巻線巻回部及びティースを小型化することができるので、巻線収容効率が向上する。
また、請求項5に記載の発明によれば、巻線巻回後のティースの径方向両端が略平行となるので、巻線収容効率が向上する。
【0015】
また、請求項6に記載の発明によれば、整流子とともに電機子を形成する場合に、整流子の端部が当該環状の凹部内に収容されるので、電機子の軸方向が短くなり、結果としてモータの軸方向のサイズが短縮される。
【0016】
請求項7に記載の発明によれば、巻線収容効率及び巻線占積率の高い回転子コアを用いるため、小型化が可能になるとともに発生するトルクが向上する。
また、請求項8に記載の発明によれば、マグネットの磁束が全て近距離で磁気収束部に流入するので、発生トルクが向上する。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をブラシ付き直流モータの回転子コアに具体化した実施形態について、図1〜図5に従って説明する。
【0018】
図1及び図2に示すように、本実施形態の直流モータ1は、固定子2と電機子3を備えている。固定子2は、ヨーク4と該ヨーク4内に配設された複数の磁極としてのマグネット5から構成されている。本実施形態では、6個のマグネット5が、ヨーク4の内周面に等角度間隔にて配置固定されている。ヨーク4は、有底筒状に形成され、その開口部にはエンドフレーム6が設けられている。
【0019】
電機子3は、回転軸7と、回転軸7の中央部に固定される回転子コアとしてのコア10と、回転軸7の一端に固定される整流子11とを備えている。電機子3は、その回転軸7がヨーク4の底部中央及びエンドフレーム6の中央部に設けられた軸受15により軸支され、前記コア10が前記マグネット5に囲まれるように回転可能にヨーク4内に支持収容されている。そして、電機子3の整流子11には、ヨーク4内に設けられたブラシ16が摺接している。
【0020】
図3に示すように、コア10は、環状コアとしての中心コア21と、複数のティース23とを備えている。各ティース23は、中心コア21の外周に設けられ外方に向かって放射状に延びている。本実施形態では、コア10には、8本のティース23が等角度間隔にて設けられている。中心コア21は、中心孔24を有する内環部25と、当該内環部25の外周に配設された外環部26とからなり、前記各ティース23は、かかる外環部26の外周に設けられている。
【0021】
内環部25は、その軸方向の長さが外環部26の軸方向の長さよりも短く形成されており、視点を変えると、中心コア21の上面及び下面の内周縁には、内環部25及び外環部26により環状の凹部27が形成されている。尚、内環部25の軸方向の長さは、必要となる磁路としての断面積が確保できる範囲内で外環部26の軸方向の長さよりも短く形成されている。
【0022】
図1〜図3に示すように、各ティース23は、巻線巻回部としてのティース本体28と、磁気収束部29とからなる。ティース本体28は、前記中心コア21の外周に設けられ、その先端は外方に延びている。そして、ティース本体28には、当該ティース本体28に装着されたインシュレータ30を介してコア巻線31が巻回されている。磁気収束部29は、前記ティース本体28の先端に設けられ周方向に沿って延設されており、当該磁気収束部29の軸方向(図中左右方向)の長さは、ヨーク4内に配設されたマグネット5の軸方向の長さと略同一となっている。
【0023】
図1に示すように、ティース本体28は、軸方向の長さ(図中左右方向、以下、説明のため「ティース高」とする。)が、その先端部28a側から基端部28b側に向かって徐々に長くなるように形成されている。また、図2に示すように、ティース本体28は、周方向の長さ(以下、説明のため「ティース幅」とする。)は、その先端部28a側から基端部28b側に向かって徐々に短くなるように形成されている。
【0024】
詳しくは、ティース本体28は、先端部28aのティース高である先端ティース高Lhtよりも基端部28bのティース高である基端ティース高Lhbが長く、先端部28aのティース幅である先端ティース幅Lwtよりも基端部28bのティース幅である基端ティース幅Lwbが狭くなっている。
【0025】
説明のため、ティース本体28の径方向に対する直交断面を「磁束系断面」とすると、先端部28aの磁束系断面積と基端部28bの磁束系断面積が略同一となるよう、(先端ティース高Lht×先端部ティース幅Lwt)=(基端ティース高Lhb×基端ティース幅Lwb)をほぼ満たすように形成されている。
【0026】
言い換えると、ティース本体28の両側面28c,28dの形状は、底辺(基端ティース高Lhb)よりも上辺(先端ティース高Lht)が短い台形をなし、逆に、上面28e及び下面28fの形状は、先端ティース幅Lwtを底辺(つまり基端ティース幅Lwbを上辺)とする台形をなしている。そして、本実施形態では、ティース本体28の4本の辺28g〜28jは、基端部28b側から先端部28a側に向かって直線的に延びている。
【0027】
図4に示すように、コア10は、第1の分割コア部材としての第1コア部33と、第2の分割コア部材としての第2コア部34とから構成され、第1コア部33と第2コア部34を互いに組み付けることにより形成されている。
【0028】
詳述すると、第1コア部33は、中心孔24aを有する上側内環部25aと、当該上側内環部25aの外周に配設された上側外環部26aを備え、上側外環部26aの外周には、複数の前記ティース23(4個)が等角度間隔(90°)にて設けられている。尚、本実施形態では、第1コア部33には、コア10に備えられる半数(4本)のティース23が設けられている。
【0029】
上側外環部26aは、その外周の軸方向(図中上下方向)の長さが各ティース23の基端部の軸方向の長さの半分となるように形成されており、各ティース23は、当該各ティース23の上面基端部側と上側外環部26aの外周部上面とが面一となるよう上側外環部26aの外周に配設されている。つまり、視点を変えると、第1コア部33において、上側内環部25a及び上側外環部26aは、各ティース23の軸方向中心から上方に配設されている。
【0030】
上側外環部26aには、複数(4個)の切欠き41aが形成されている。これら各切欠き41aは、当該各切欠き41a及び前記各ティース23が交互に等角度間隔(45°)にて配設されるように、隣接する各ティース23の間に設けられており、各切欠き41aは、その幅(周方向の長さ)が上側外環部26aの外周から内周方向に向かって次第に狭くなる楔状に形成されている。
【0031】
また、上側外環部26aの下面42には、複数(4個)の連結突部44aが設けられている。各連結突部44aは、上側外環部26aの下面42外周端から内周端に向かって延設されており、その外周側端部は、前記各ティース23の基端部と接続されている。各連結突部44aは、その外周部の軸方向(図中上下方向)の長さが各ティース23の軸方向の長さの半分となるように形成されており、各連結突部44aの外周部下面は、各ティース23の下面基端部側と面一となっている。つまり、視点を変えると、第1コア部33において、各連結突部44aは、各ティース23の中心側端部中心より下方に設けられている。そして、連結突部44aは、その幅(周方向の長さ)が上側外環部26aの外周から内周方向に向かって次第に狭くなる楔状をなしている。
【0032】
一方、第2コア部34は、中心孔24bを有する下側内環部25bと、当該下側内環部25bの外周に配設された下側外環部26bを備え、下側外環部26bの外周には、複数の前記ティース23(4個)が等角度間隔(90°)にて設けられている。尚、本実施形態では、第2コア部34には、コア10に備えられる半数(4本)のティース23が設けられている。
【0033】
下側外環部26bは、その外周の軸方向(図中上下方向)の長さが各ティース23の基端部の軸方向の長さの半分となるように形成されており、各ティース23は、当該各ティース23の下面基端部側と下側外環部26bの外周部下面とが面一となるよう下側外環部26bの外周に配設されている。つまり、視点を変えると、第2コア部34において、下側内環部25b及び下側外環部26bは、各ティース23の軸方向中心から下方に配設されている。
【0034】
下側外環部26bには、複数(4個)の切欠き41bが形成されている。これら各切欠き41bは、当該各切欠き41b及び前記各ティース23が交互に等角度間隔(45°)にて配設されるように隣接する各ティース23の間に設けられており、各切欠き41bは、その幅(周方向の長さ)が下側外環部26bの外周から内周方向に向かって次第に狭くなる楔状に形成されている。
【0035】
また、下側外環部26bの上面45には、複数(4個)の連結突部44bが設けられている。各連結突部44bは、下側外環部26bの上面45外周端から内周端に向かって延設されており、その外周側端部は、前記各ティース23の基端部と接続されている。各連結突部44bは、その外周部の軸方向(図中上下方向)の長さが各ティース23の軸方向の長さの半分となるように形成されており、各連結突部44bの外周部の上面は、各ティース23の上面基端部側と面一となっている。つまり、視点を変えると、第2コア部34において、各連結突部44bは、各ティース23の中心側端部中心より上方に設けられている。そして、連結突部44bは、その幅(周方向の長さ)が下側外環部26bの外周から内周方向に向かって次第に狭くなる楔状をなしている。
【0036】
即ち、第1コア部33及び第2コア部34をそれぞれ上下逆に配置すると、その構成は、互いに同一となり、さらに、第1コア部33の切欠き41aと第2コア部34の連結突部44b、及び第2コア部34の切欠き41bと第1コア部33の連結突部44aは、その形状が同一となるように形成されている。さらに、第1コア部33及び第2コア部34は、それぞれコア10に設けられるティース23の半数のティース23を備えている。そして、これら第1コア部33及び第2コア部34に設けられた各ティース23(つまり、本実施形態では4本ずつ)は、当該第1コア部33及び第2コア部34が互いに組み付けられることによりそれぞれコア10の各ティース(8本)を形成する。
【0037】
尚、本実施形態では、第1コア部33及び第2コア部34は、磁性粉体を圧縮成形することにより上側内環部25a(下側内環部25b)、上側外環部26a(下側外環部26b)及び各ティース23が、それぞれ一体に形成されている。
【0038】
コア10は、第1コア部33の上側内環部25aと第2コア部34の下側内環部25bとが重なるように軸線位置を一致させ、それぞれの各ティース23の位置が円周方向に45°ずれた状態で、対向する第1コア部33と第2コア部34とを互いに組み付けることにより形成される。詳しくは、第1コア部33の連結突部44aが第2コア部34の下側外環部26bの切欠き41bに、第2コア部34の連結突部44bが第1コア部33の上側外環部26aの切欠き41aに嵌め込まれることにより第1コア部33と第2コア部34が連結される。そして、上側内環部25aと下側内環部25bにより前記中心コアの内環部25が、上側外環部26a及び連結突部44bと下側外環部26b及び連結突部44aにより外環部26が形成され、これら内環部25及び外環部26により形成される中心コア21の外周には各ティース23が等角度間隔にて配置される。
【0039】
尚、本実施形態では、第1コア部33と第2コア部34とを組み付ける前に、それぞれの各ティース23には、前記コア巻線31が集中巻きにて巻回されている。即ち、コア10は、第1コア部33と第2コア部34のそれぞれの各ティース23のティース本体28にコア巻線31を巻回した後、当該第1コア部33と第2コア部34とを互いに組み付けることにより形成される。
【0040】
次に、ティース本体28の形状と磁束系断面の面積の関係について詳述する。
図5は、高さ寸法比Khと幅寸法比Kwの関係を示すグラフであり、高さ寸法比Kh及び幅寸法比Kwは、基準となる基準ティース高Lh0及び基準ティース幅Lw0に対する実ティース高Lhx及び実ティース幅Lwxの比率である。
【0041】
本実施形態においては、各ティース本体28の4本の辺28g〜28jは、当該各ティース本体28の基端部28b側から先端部28a側に向かう直線となる。この場合、ティース本体28の先端部28a側から基端部28b側までの任意の磁束系断面における実ティース高Lhx及び実ティース幅Lwxは直線的に変化し、KhとKwとの関係は、Kh=−α(Kw−1)+1の式(αは任意の係数)で表すことができる。一方、仮にティース本体28が、その任意の磁束系断面において、(基準ティース高Lh0×基準ティース幅Lw0)=(実ティース高Lhx×実ティース幅Lwx)を満たす、即ち磁束系断面の面積が一定である場合、Kh=1/Kwの関係が成立し、ティース本体28の4本の辺28g〜28jは曲線状となる。
【0042】
例えば、基準断面積S0=先端部28aの磁束系断面の面積St=50平方mmとし、基準ティース高Lh0=先端ティース高Lht=10mm、基準ティース幅Lw0=先端ティース幅Lwt=5mmとする。そして、基端部28bの磁束系断面の面積Sbは、先端部28aの磁束系断面の面積Stと同一の50平方mmであるから、基端ティース高Lhbを12.5mm(Kh=1.25)、基端ティース幅Lwbを4mm(Kw=0.8)とする。ここで、仮にティース本体28の基端部28b側から先端部28a側までの任意の磁束系断面の面積が一定であるとすれば、当該任意の磁束系断面における(Kw,Kh)は、図5に示すように、グラフ上の点A(1,1)及び点B(0.8,1.25)を通る曲線l(Kh=1/Kw)上にプロットされる。即ち、ティース本体28における任意の磁束系断面においてその実断面積Sxが基準断面積S0よりも大きいならば、曲線lの上方に(Kw,Kh)がプロットされ、実断面積Sxが基準断面積S0よりも小さいならば、曲線lの下方に(Kw,Kh)がプロットされることになる。
【0043】
本実施形態では、各ティース本体28の形状は、その4本の辺28g〜28jが当該各ティース本体28の基端部28b側から先端部28a側に向かって直線的に形成されている。そのため、かかる基端部28b側から先端部28a側の任意の磁束系断面における(Kw,Kh)は、図中の前記点A及び点Bを通る直線m上にプロットされる。そして、図5に示すように0.8<Kw<1.0の区間において、直線mは、曲線lよりも上方に位置する。
【0044】
即ち、先端部28a(基端部28b)の磁束系断面の面積St(Sb)を基準断面積S0と設定する。そして、ティース本体28の形状をその4本の辺28g〜28jが当該各ティース本体28の基端部28b側から先端部28a側に向かって直線的に形成することにより当該ティース本体28の任意の磁束系断面の実断面積Sx(図中、点X)は、基準断面積S0よりも大きくなる。従って、有効磁束の低減が防止される。
【0045】
次に、上記第1の実施形態の特徴的な作用効果を以下に記載する。
(1)コア10は、中心コア21と、中心コア21の外周から外方に向かって放射状に延びる複数のティース23とを備え、当該各ティース23の総数の半数ずつのティース23を備えた第1コア部33と第2コア部34とを互いに組み付けてなる。各ティース23は、コア巻線31が巻回されるティース本体28と、当該ティース本体28の先端に設けられた磁気収束部29とからなり、各ティース本体28は、そのティース高は、先端部28a側から基端部28b側に向かって徐々に長く、同様にティース幅は、徐々に短くなるように形成した。
【0046】
これにより、隣り合うティース23間により形成されるスロットの内径側のスペースが広くなる。従って、より多くのコア巻線31を収容することができるともに、スロット内外径側の本来デッドスペースとなる空間にもコア巻線31を収容することができ、巻線収容効率を向上させることできる。また、各ティース本体28は、軸方向長さがその先端側程短いため、当該各ティース本体28に巻回されるコア巻線31の巻回量を減らすことなく、コア巻線31巻回後の各ティース本体28外径側の軸方向寸法、即ちコイルエンドを低く抑えることができる。その結果、直流モータ1を小型化することができる。
【0047】
さらに、基端部28b側に向かって、ティース幅を次第に狭くしても、ティース高は高くするので、磁路としての前記磁束系断面の断面積を大きく設計することができる。即ち、巻線収容効率が高いため、磁路を太くしても有効磁束の損失を招くことなくスロット内に十分な巻線収容スペースを確保できるので、強力なマグネットを利用する等、磁束量を増やして直流モータ1が発生するトルクを向上させることができる。
【0048】
(2)本実施形態では、第1コア部33と第2コア部34とを組み付ける前に、それぞれの各ティース23にコア巻線31を巻回し、その後、第1コア部33と第2コア部34とを互いに組み付けることによりコア10を形成した。
【0049】
即ち、組み付け以前の分割コアの状態、即ち第1コア部33及び第2コア部34においては、隣接するティースの間隔が広い(各ティース23の間隔は90°)ため、コア巻線31の巻線巻回時の制約が少ない。従って、作業効率が向上し、結果として巻線占積率を向上させることができる。
【0050】
(3)各ティース本体28は、先端部28aの磁束系断面と基端部28bの磁束系断面の面積が略同一となるよう、(先端ティース高Lht×先端ティース幅Lwt)=(基端ティース高Lhb×基端ティース幅Lwb)をほぼ満たすように形成した。即ち、各ティース本体28において、先端部28aと基端部28bの磁気断面積が等しいため、有効磁束の低減を防止することができる。その結果、直流モータ1が発生するトルクを向上させることができる。
【0051】
(4)各ティース本体28は、その4本の辺28g〜28jが、当該各ティース本体28の基端部28b側から先端部28a側に向かって直線的に延びるよう形成した。このような形状とすれば、各ティース本体28の形状が単純になるため、コア10の成形を容易化することができる。さらに、先端部28a(基端部28b)の磁束系断面の面積を最小断面積部(基準断面積)として設定すれば、ティース本体28の先端部28a側から基端部28b側までの任意の磁束系断面の面積は、基準断面積よりも大きくなるので、有効磁束の低減を防ぐことができる。
【0052】
(5)ティース23の前記磁気収束部29の軸方向(図中左右方向)の長さは、ヨーク4内に配設されたマグネット5の軸方向の長さと略同一に形成した。これにより、マグネット5の磁束が全て近距離で前記磁気収束部29に流入する。その結果、直流モータ1の発生するトルクを向上させることができる。
【0053】
(6)内環部25は、その軸方向の長さが外環部26の軸方向の長さよりも短く形成され、中心コア21の上面及び下面の内周縁には、内環部25及び外環部26により形成される環状の凹部27を設けた。
【0054】
従って、整流子11とともに回転軸7に固定され電機子3を形成する場合、整流子11の端部が前記環状の凹部27内に収容されるので、電機子の軸方向の長さが短くなる。その結果、モータの軸方向のサイズを小型化することができる。
【0055】
尚、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・図6に示すように、ティース23のコイルエンド間の長さLcが、先端部28a側から基端部28b側まで一定となるように、各ティース本体28の先端ティース高Lhtと基端ティース高Lhbとの比率(先端ティース幅Lwtと基端ティース幅Lwbとの比率)を変更して形成してもよい。
【0056】
このような形状、即ち、コイルエンド間が略平行となるように各ティース本体28を形成すれば、より巻線収容効率を向上することができ、結果として、さらに直流モータ1を小型化することができる。
【0057】
・本実施形態では、各ティース本体28は、先端部28aの磁束系断面と基端部28bの磁束系断面の面積が略同一となるように、その4本の辺28g〜28jが当該各ティース本体28の基端部28b側から先端部28a側に向かって直線的に形成した。しかし、これに限らず、比較のため図5に示した曲線lに表されるような、任意の磁束系断面の面積が一定となる形状にしてもよい。
【0058】
即ち、図7及び図8に示すように、各ティース53のティース本体58は、その任意の磁束系断面において、(基準ティース高Lh0×基準ティース幅Lw0)=(実ティース高Lhx×実ティース幅Lwx)を満たすよう4本の辺58g〜58jが内側に湾曲した曲線状となるように形成する。
【0059】
このような形状とすれば、ティース本体28の大きさが最適化されるので、有効磁束の低減を招くことなくティース本体28を小型化することができ、更に、4本の辺を直線状に形成した場合よりも巻線巻回スペースが広くなるので、より多くのコア巻線31を巻回することができる。また、コイルエンドを低く抑えることもできる。
【0060】
・本実施形態では、ブラシ付き直流モータの回転子コアに具体化したが、ブラシレス直流モータ等その他の回転子コアに具体化してもよい。
・本実施形態では、ティース23の数を8本としたが、その他の本数でもよく、マグネット5の数も6個でなくともよい。
【0061】
【発明の効果】
以上、詳述したように、請求項1〜請求項8に記載の発明によれば、巻線収容効率及び巻線占積率の高い回転子コア及び直流モータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】直流モータの側断面図。
【図2】A−A断面における直流モータの断面図。
【図3】コアの斜視図。
【図4】第1コア部及び第2コア部の斜視図。
【図5】ティース本体の高さ寸法比と幅寸法比との関係を示すグラフ。
【図6】別例の直流モータの側断面図。
【図7】別例のティースの上面図。
【図8】別例のティースの側面図。
【符号の説明】
1…直流モータ、2…固定子、4…ヨーク、5…マグネット、10…コア、21…環状コアとしての中心コア、23…ティース、27…凹部、28…巻線巻回部としてのティース本体、28a…先端部、28b…基端部、28g〜28j…辺、29…磁気収束部、31…コア巻線、33…第1の分割コア部材としての第1コア部、34…第2の分割コア部材としての第2コア部、Lc…コイルエンド間の長さ、Lh0…基準ティース高、Lhb…基端ティース高、Lhx…実ティース高、Lw0…基準ティース幅、Lwb…基端ティース幅、Lwx…実ティース幅、S0…基準断面積、Sb…基端部の磁束系断面の面積、St…先端部の磁束系断面の面積、Sx…実断面積。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a rotor core and a DC motor.
[0002]
[Prior art]
In recent years, in order to meet demands for downsizing and higher performance of motors, motor cores have been required to have higher core winding densities and higher winding accommodation efficiency. In the rotor core of the DC motor, the inner shape of the slot formed between adjacent teeth, that is, the accommodating space for the core winding is narrower on the inner diameter side and wider on the outer diameter side. When a winding is applied, the core winding is often wound on the outer diameter side. Therefore, there is a problem that the axial dimension of the teeth after winding of the core winding, that is, the coil end is increased toward the outer diameter side, and as a result, the axial size of the motor is increased.
[0003]
Conventionally, magnetic powder is formed by forming each tooth so that it expands gradually from the inner diameter side to the outer diameter side in the width direction of the tooth, and the thickness (length in the axial direction) decreases gradually. (See, for example, Patent Document 1). With such a configuration, the height of the coil end on the outer diameter side is suppressed, and the size of the motor can be reduced.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-9-19095 (
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a conventional example, since the core winding is wound around each tooth from a gap between adjacent wide teeth tips, there is a limit in improving the winding space factor. Further, since the tip of the teeth as a magnetic converging portion facing the magnet provided on the stator is formed to be thin, the required magnetic flux does not flow, and as a result, the motor torque decreases.
[0006]
The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a rotor core and a DC motor having a high winding accommodation efficiency and a high winding space factor.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
[0008]
The gist of the invention according to
[0009]
The gist of the invention described in
Further, the invention according to
[0010]
The gist of the invention described in
Further, the invention according to
[0011]
According to a seventh aspect of the invention, there is provided a DC motor including the rotor core according to any one of the first to fifth aspects.
The invention according to claim 8 includes a yoke and a plurality of magnets disposed on an inner wall of the yoke, wherein the rotor core is housed in the yoke so as to be surrounded by the magnet, and the magnetic converging portion is provided. The gist of the invention is that its axial length is substantially the same as the axial length of the magnet.
[0012]
(Action)
According to the first aspect of the present invention, the windings are accommodated on the outer diameter side of the space between the adjacent teeth, and more windings are also accommodated on the inner diameter side. As a result, the winding accommodation efficiency is improved. Further, the axial dimension of the tooth on the outer diameter side after winding the coil is reduced. Furthermore, since it is formed by assembling the first and second split core members, in the state of each split core member before assembling, the interval between adjacent teeth is wide, so that the restriction at the time of winding the winding is limited. Few. Therefore, the working efficiency is improved, and as a result, the winding space factor is improved.
[0013]
Further, according to the second aspect of the present invention, in the wound portion of the tooth, since the magnetic cross-sectional areas of the base end and the front end are equal, the effective magnetic flux is not reduced.
According to the third aspect of the present invention, the shape of the winding portion is simple, and the molding is easy. Furthermore, if the cross-sectional area of the distal end portion or the proximal end portion of the winding part is designed as a reference cross-sectional area, an arbitrary cross-sectional area from the proximal end side to the distal end side is larger than the reference cross-sectional area, The effective magnetic flux is not reduced as compared with the design value.
[0014]
According to the fourth aspect of the present invention, since the winding portion and the teeth can be reduced in size without reducing the effective magnetic flux, the winding accommodation efficiency is improved.
According to the fifth aspect of the present invention, both ends in the radial direction of the tooth after the winding of the winding are substantially parallel, so that the winding accommodation efficiency is improved.
[0015]
According to the invention of
[0016]
According to the seventh aspect of the present invention, since the rotor core having a high winding accommodation efficiency and a high winding space factor is used, the size can be reduced and the generated torque can be improved.
According to the eighth aspect of the present invention, since all the magnetic flux of the magnet flows into the magnetic converging portion at a short distance, the generated torque is improved.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is embodied in a rotor core of a brushed DC motor will be described with reference to FIGS.
[0018]
As shown in FIGS. 1 and 2, the
[0019]
The
[0020]
As shown in FIG. 3, the
[0021]
The
[0022]
As shown in FIGS. 1 to 3, each
[0023]
As shown in FIG. 1, the
[0024]
More specifically, the
[0025]
For the sake of explanation, when the cross section orthogonal to the radial direction of the
[0026]
In other words, the shape of both side surfaces 28c and 28d of the
[0027]
As shown in FIG. 4, the
[0028]
More specifically, the
[0029]
The upper
[0030]
A plurality (four) of
[0031]
The
[0032]
On the other hand, the
[0033]
The lower outer ring portion 26b is formed such that the length of the outer periphery in the axial direction (vertical direction in the drawing) is half the length of the base end portion of each
[0034]
A plurality (four) of
[0035]
A plurality (four) of
[0036]
That is, when the
[0037]
In the present embodiment, the
[0038]
The
[0039]
In the present embodiment, before assembling the
[0040]
Next, the relationship between the shape of the
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the height dimension ratio Kh and the width dimension ratio Kw. The height dimension ratio Kh and the width dimension ratio Kw are the actual tooth heights relative to the reference tooth height Lh0 and the reference tooth width Lw0. Lhx is the ratio of the actual teeth width Lwx.
[0041]
In the present embodiment, the four sides 28g to 28j of each tooth
[0042]
For example, the reference cross-sectional area S0 = the area St of the magnetic flux system cross section of the
[0043]
In the present embodiment, the shape of each
[0044]
That is, the area St (Sb) of the magnetic flux system cross section of the
[0045]
Next, the characteristic operation and effect of the first embodiment will be described below.
(1) The
[0046]
Thereby, the space on the inner diameter side of the slot formed between the
[0047]
Furthermore, even if the teeth width is gradually narrowed toward the
[0048]
(2) In the present embodiment, before assembling the
[0049]
That is, in the state of the split core before the assembly, that is, in the
[0050]
(3) In each
[0051]
(4) Each
[0052]
(5) The length of the
[0053]
(6) The
[0054]
Therefore, when the
[0055]
The above embodiment may be modified as follows.
As shown in FIG. 6, the distal end tooth height Lht and the proximal end teeth of each tooth
[0056]
If each
[0057]
In the present embodiment, the four sides 28g to 28j of each
[0058]
That is, as shown in FIGS. 7 and 8, the teeth
[0059]
With such a shape, the size of the
[0060]
In the present embodiment, the present invention is embodied in the rotor core of the brushed DC motor, but may be embodied in another rotor core such as a brushless DC motor.
In the present embodiment, the number of the
[0061]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the first to eighth aspects of the present invention, it is possible to provide a rotor core and a DC motor having a high winding accommodation efficiency and a high winding space factor.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side sectional view of a DC motor.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the DC motor taken along the line AA.
FIG. 3 is a perspective view of a core.
FIG. 4 is a perspective view of a first core portion and a second core portion.
FIG. 5 is a graph showing a relationship between a height dimension ratio and a width dimension ratio of a tooth body.
FIG. 6 is a side sectional view of another DC motor.
FIG. 7 is a top view of another example of a tooth.
FIG. 8 is a side view of another tooth.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記巻線巻回部は、その先端部から基端部側に向かって軸方向の長さが次第に長く、周方向の長さが次第に短くなるよう形成され、
前記ティースの総数の半数ずつを等角度間隔にて備えてなる第1及び第2の分割コア部材を互いに組み付けることにより形成されること、
を特徴とする回転子コア。An annular core, a plurality of teeth extending outward from the outer periphery of the annular core, comprising a winding portion around which the winding is wound, and a magnetic converging portion provided at the tip of the winding portion; A rotor core with
The winding portion is formed such that the length in the axial direction gradually increases from the distal end toward the base end, and the length in the circumferential direction gradually decreases,
Being formed by assembling first and second split core members each having a half of the total number of the teeth at equal angular intervals,
A rotor core.
前記巻線巻回部は、その先端部及び基端部における径方向に対し直交する断面の断面積が略同一に形成されてなること、を特徴とする回転子コア。The rotor core according to claim 1,
The rotor core, wherein a cross-sectional area of a cross section orthogonal to a radial direction at a distal end portion and a proximal end portion of the winding portion is formed to be substantially the same.
前記巻線巻回部は、該巻線巻回部の径方向に延びる4本の辺が直線状に形成されてなること、を特徴とする回転子コア。In the rotor core according to claim 1 or 2,
The rotor core, wherein the winding part has four sides extending in the radial direction of the winding part formed in a straight line.
前記巻線巻回部は、前記断面積が前記先端部から前記基端部まで略同一であること、を特徴とする回転子コア。The rotor core according to claim 2,
The rotor core, wherein the cross-sectional area of the winding portion is substantially the same from the distal end portion to the base end portion.
巻線巻回後の前記巻線巻回部の軸方向長さが前記先端部から前記基端部まで略同一であること、を特徴とする回転子コア。In the rotor core according to any one of claims 1 to 4,
The rotor core, wherein the axial length of the winding portion after winding is substantially the same from the distal end portion to the base end portion.
前記環状コアは、内周縁に環状の凹部を有すること、を特徴とする回転子コア。The rotor core according to any one of claims 1 to 5,
The rotor core according to claim 1, wherein the annular core has an annular concave portion on an inner peripheral edge.
ヨークと該ヨーク内壁に配設された複数のマグネットを備え、
前記回転子コアは、前記マグネットに囲まれるよう前記ヨーク内に収容され、
前記磁気収束部は、その軸方向の長さが前記マグネットの軸方向の長さと略同一であること、を特徴とする直流モータ。The DC motor according to claim 7,
A yoke and a plurality of magnets arranged on the inner wall of the yoke,
The rotor core is housed in the yoke so as to be surrounded by the magnet,
A DC motor, wherein the magnetic converging section has an axial length substantially equal to an axial length of the magnet.
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