JP2004140950A

JP2004140950A - Rotor core and dc motor

Info

Publication number: JP2004140950A
Application number: JP2002304670A
Authority: JP
Inventors: Toshio Yamamoto; 山本　敏夫; Shinji Mito; 三戸　信二
Original assignee: Asmo Co Ltd
Current assignee: Asmo Co Ltd
Priority date: 2002-10-18
Filing date: 2002-10-18
Publication date: 2004-05-13

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotor core high in winding housing efficiency and winding space factor. <P>SOLUTION: A core 10 comprises a center core 21 and a plurality of teeth 23 which are radially extended outward from the periphery of the center core 21. The core 10 is formed by assembling together a first core portion and a second core portion each provided with a half of all the teeth 23. Each tooth 23 comprises a tooth body 28 on which core winding is wound, and a magnetic convergence portion 29 provided at the tip of the tooth body 28. Each tooth body 28 is so formed that the tooth height is gradually increased as it goes from the tip side to the base side and the tooth width is gradually reduced. Core windings are wound on the tooth bodies 28 of the first core portion and the second core portion, and the core portions are assembled together to form the core 10. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

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 (page 4, FIG. 6)
[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 claim 1 provides an annular core, a winding part around which the winding is wound, and a magnetic converging part provided at a tip of the winding part. And a plurality of teeth extending outward from the outer periphery of the annular core, wherein the winding part has an axial direction from the distal end toward the proximal end side. It is formed by assembling first and second split core members having a length that is gradually longer and a length in the circumferential direction that is gradually shorter, and including half of the total number of the teeth at equal angular intervals. To be done.
[0008]
The gist of the invention according to claim 2 is that, in the winding part, the cross-sectional area of a cross section orthogonal to the radial direction at the distal end part and the base end part is formed to be substantially the same. I do.
[0009]
The gist of the invention described in claim 3 is that the winding portion is formed such that four sides extending in the radial direction of the winding portion are formed in a straight line.
Further, the invention according to claim 4 is characterized in that the winding portion has substantially the same cross-sectional area from the distal end portion to the base end portion.
[0010]
The gist of the invention described in claim 5 is that the axial length of the winding portion after winding is substantially the same from the distal end portion to the base end portion.
Further, the invention according to claim 6 has a gist that an annular concave portion is provided on an inner peripheral edge.
[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 claim 6, when forming an armature together with the commutator, the end of the commutator is housed in the annular concave portion, so that the axial direction of the armature is shortened, As a result, the axial size of the motor is reduced.
[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 DC motor 1 of the present embodiment includes a stator 2 and an armature 3. The stator 2 includes a yoke 4 and a plurality of magnets 5 disposed in the yoke 4 as magnetic poles. In the present embodiment, six magnets 5 are arranged and fixed at equal angular intervals on the inner peripheral surface of the yoke 4. The yoke 4 is formed in a bottomed cylindrical shape, and an end frame 6 is provided at an opening thereof.
[0019]
The armature 3 includes a rotating shaft 7, a core 10 as a rotor core fixed to the center of the rotating shaft 7, and a commutator 11 fixed to one end of the rotating shaft 7. The armature 3 is rotatably supported by a bearing 15 provided at the center of the bottom of the yoke 4 and at the center of the end frame 6 so that the core 10 is rotatable so that the core 10 is surrounded by the magnet 5. It is housed in support. A brush 16 provided in the yoke 4 is in sliding contact with the commutator 11 of the armature 3.
[0020]
As shown in FIG. 3, the core 10 includes a central core 21 as an annular core and a plurality of teeth 23. Each tooth 23 is provided on the outer periphery of the central core 21 and radially extends outward. In this embodiment, the core 10 is provided with eight teeth 23 at equal angular intervals. The center core 21 includes an inner ring portion 25 having a center hole 24 and an outer ring portion 26 disposed on the outer periphery of the inner ring portion 25. Is provided.
[0021]
The inner ring portion 25 is formed such that its axial length is shorter than the axial length of the outer ring portion 26. From a different viewpoint, the inner ring on the upper surface and the lower surface of the central core 21 has an inner ring. An annular concave portion 27 is formed by the portion 25 and the outer ring portion 26. Note that the axial length of the inner ring portion 25 is shorter than the axial length of the outer ring portion 26 as long as the necessary cross-sectional area as a magnetic path can be ensured.
[0022]
As shown in FIGS. 1 to 3, each tooth 23 includes a tooth main body 28 as a winding part and a magnetic converging part 29. The teeth main body 28 is provided on the outer periphery of the center core 21, and its tip extends outward. A core winding 31 is wound around the teeth main body 28 via an insulator 30 mounted on the teeth main body 28. The magnetic converging portion 29 is provided at the tip of the tooth main body 28 and extends along the circumferential direction. The length of the magnetic converging portion 29 in the axial direction (left-right direction in the figure) is arranged in the yoke 4. The length is substantially the same as the axial length of the magnet 5 provided.
[0023]
As shown in FIG. 1, the tooth body 28 has an axial length (left-right direction in the drawing, hereinafter referred to as “teeth height” for the sake of description) from the distal end portion 28a side to the proximal end portion 28b side. It is formed so that it gradually becomes longer toward the end. As shown in FIG. 2, the length of the tooth body 28 in the circumferential direction (hereinafter referred to as “teeth width” for the sake of description) gradually increases from the distal end portion 28 a side to the proximal end portion 28 b side. It is formed so as to be shorter.
[0024]
More specifically, the tooth body 28 has a tip tooth width Lhb, which is a tooth height of the base end portion 28b, longer than a tip tooth height Lht, which is a tooth height of the tip end portion 28a, and a tip tooth width which is a tooth width of the tip portion 28a. The base tooth width Lwb, which is the tooth width of the base end portion 28b, is smaller than Lwt.
[0025]
For the sake of explanation, when the cross section orthogonal to the radial direction of the tooth body 28 is referred to as a “magnetic flux system cross section”, the magnetic flux system cross sectional area of the distal end portion 28a and the magnetic flux system cross sectional area of the base end portion 28b are substantially the same (the distal teeth The height Lht × the tip tooth width Lwt) = (the base tooth height Lhb × the base tooth width Lwb) is almost satisfied.
[0026]
In other words, the shape of both side surfaces 28c and 28d of the tooth body 28 is a trapezoid whose upper side (tip tooth height Lht) is shorter than the bottom side (base tooth height Lhb), and conversely, the shape of the upper surface 28e and the lower surface 28f is , And has a trapezoidal shape with the tip teeth width Lwt as the bottom side (that is, the base teeth width Lwb as the upper side). In the present embodiment, the four sides 28g to 28j of the tooth main body 28 linearly extend from the base end 28b to the front end 28a.
[0027]
As shown in FIG. 4, the core 10 includes a first core 33 as a first split core member and a second core 34 as a second split core member. It is formed by assembling the second core portions 34 with each other.
[0028]
More specifically, the first core portion 33 includes an upper inner ring portion 25a having a center hole 24a and an upper outer ring portion 26a disposed on the outer periphery of the upper inner ring portion 25a. A plurality of the teeth 23 (four) are provided at equal angular intervals (90 °) on the outer periphery. In the present embodiment, the first core portion 33 is provided with half (four) teeth 23 provided in the core 10.
[0029]
The upper outer ring portion 26a is formed so that the length of the outer periphery in the axial direction (vertical direction in the figure) is half the length of the base end of each tooth 23 in the axial direction. The teeth 23 are disposed on the outer periphery of the upper outer ring portion 26a such that the base end side of the upper surface of each tooth 23 and the upper surface of the outer peripheral portion of the upper outer ring portion 26a are flush with each other. That is, from a different viewpoint, in the first core portion 33, the upper inner ring portion 25a and the upper outer ring portion 26a are disposed above the center of each tooth 23 in the axial direction.
[0030]
A plurality (four) of notches 41a are formed in the upper outer ring portion 26a. These notches 41a are provided between adjacent teeth 23 such that the notches 41a and the teeth 23 are alternately arranged at equal angular intervals (45 °). The notch 41a is formed in a wedge shape whose width (length in the circumferential direction) gradually narrows from the outer periphery of the upper outer ring portion 26a toward the inner circumferential direction.
[0031]
The lower surface 42 of the upper outer ring 26a is provided with a plurality (four) of connection protrusions 44a. Each connecting projection 44a extends from the outer peripheral end of the lower surface 42 of the upper outer ring part 26a toward the inner peripheral end, and the outer peripheral end is connected to the base end of each of the teeth 23. . Each connecting protrusion 44a is formed such that the length of the outer peripheral portion in the axial direction (vertical direction in the drawing) is half the length of each tooth 23 in the axial direction, and the outer circumference of each connecting protrusion 44a is formed. The lower surface is flush with the lower surface base end side of each tooth 23. That is, from a different viewpoint, in the first core portion 33, each connecting protrusion 44a is provided below the center of the center side end of each tooth 23. The connecting protrusion 44a has a wedge shape in which the width (the length in the circumferential direction) gradually decreases from the outer periphery of the upper outer ring portion 26a toward the inner circumferential direction.
[0032]
On the other hand, the second core portion 34 includes a lower inner ring portion 25b having a center hole 24b and a lower outer ring portion 26b disposed on the outer periphery of the lower inner ring portion 25b. A plurality of the teeth 23 (four) are provided at equal angular intervals (90 °) on the outer periphery of 26b. In this embodiment, half (four) teeth 23 provided in the core 10 are provided in the second core portion 34.
[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 tooth 23 in the axial direction. Are disposed on the outer periphery of the lower outer ring portion 26b such that the lower surface base end side of each tooth 23 and the outer peripheral lower surface of the lower outer ring portion 26b are flush with each other. That is, from a different viewpoint, in the second core portion 34, the lower inner ring portion 25b and the lower outer ring portion 26b are provided below the axial center of each tooth 23.
[0034]
A plurality (four) of notches 41b are formed in the lower outer ring portion 26b. These notches 41b are provided between adjacent teeth 23 such that the notches 41b and the teeth 23 are alternately arranged at equal angular intervals (45 °). The notch 41b is formed in the shape of a wedge whose width (length in the circumferential direction) is gradually reduced from the outer periphery of the lower outer ring portion 26b toward the inner circumferential direction.
[0035]
A plurality (four) of connection protrusions 44b are provided on the upper surface 45 of the lower outer ring portion 26b. Each connecting protrusion 44b extends from the outer peripheral end of the upper surface 45 of the lower outer ring part 26b toward the inner peripheral end, and the outer peripheral end is connected to the base end of each of the teeth 23. I have. Each connecting protrusion 44b is formed such that the length of the outer peripheral portion in the axial direction (vertical direction in the figure) is half the length of each tooth 23 in the axial direction, and the outer circumference of each connecting protrusion 44b is formed. The upper surface of the portion is flush with the upper surface base end side of each tooth 23. That is, from a different viewpoint, in the second core portion 34, each connecting protrusion 44b is provided above the center of the center side end of each tooth 23. The connecting protrusion 44b has a wedge shape in which the width (the length in the circumferential direction) gradually decreases from the outer periphery of the lower outer ring portion 26b toward the inner circumferential direction.
[0036]
That is, when the first core portion 33 and the second core portion 34 are respectively arranged upside down, the configurations are the same as each other, and further, the notch 41a of the first core portion 33 and the connection protrusion of the second core portion 34 are provided. 44b, the notch 41b of the second core portion 34, and the connecting protrusion 44a of the first core portion 33 are formed to have the same shape. Further, the first core portion 33 and the second core portion 34 each include half of the teeth 23 provided on the core 10. Each of the teeth 23 (that is, four teeth in this embodiment) provided on the first core portion 33 and the second core portion 34 has the first core portion 33 and the second core portion 34 assembled to each other. Thus, each tooth (eight) of the core 10 is formed.
[0037]
In the present embodiment, the first core portion 33 and the second core portion 34 are formed by compressing magnetic powder to form the upper inner ring 25a (lower inner ring 25b) and the upper outer ring 26a (lower ring). The side outer ring portion 26b) and each of the teeth 23 are integrally formed.
[0038]
The core 10 has its axial position coincident so that the upper inner ring portion 25a of the first core portion 33 and the lower inner ring portion 25b of the second core portion 34 overlap, and the position of each tooth 23 is set in the circumferential direction. It is formed by assembling the opposing first core section 33 and second core section 34 with each other in a state of being shifted by 45 °. Specifically, the connecting protrusion 44a of the first core portion 33 is provided in the notch 41b of the lower outer ring portion 26b of the second core portion 34, and the connecting protrusion 44b of the second core portion 34 is provided above the first core portion 33. The first core portion 33 and the second core portion 34 are connected by being fitted into the notch 41a of the outer ring portion 26a. The inner ring 25 of the central core is formed by the upper inner ring 25a and the lower inner ring 25b, and the outer ring is formed by the upper outer ring 26a and the connecting protrusion 44b, and the lower outer ring 26b and the connecting protrusion 44a. A part 26 is formed, and the teeth 23 are arranged at equal angular intervals on the outer periphery of the central core 21 formed by the inner ring part 25 and the outer ring part 26.
[0039]
In the present embodiment, before assembling the first core portion 33 and the second core portion 34, the core winding 31 is wound around each of the teeth 23 in a concentrated winding. That is, the core 10 winds the core winding 31 around the teeth body 28 of each of the teeth 23 of the first core portion 33 and the second core portion 34, and then the first core portion 33 and the second core portion 34. Are assembled together.
[0040]
Next, the relationship between the shape of the tooth body 28 and the area of the magnetic flux system cross section will be described in detail.
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 main body 28 are straight lines extending from the base end 28b side of each tooth main body 28 to the tip end 28a side. In this case, the actual tooth height Lhx and the actual tooth width Lwx in an arbitrary magnetic flux system cross section from the distal end portion 28a side to the proximal end portion 28b side of the tooth main body 28 linearly change, and the relationship between Kh and Kw is Kh = −α (Kw−1) +1 (α is an arbitrary coefficient). On the other hand, if the teeth body 28 satisfies (reference tooth height Lh0 × reference teeth width Lw0) = (actual teeth height Lhx × actual teeth width Lwx) in an arbitrary magnetic flux system cross section, that is, the area of the magnetic flux system cross section is constant. In this case, the relationship of Kh = 1 / Kw is established, and the four sides 28g to 28j of the tooth body 28 are curved.
[0042]
For example, the reference cross-sectional area S0 = the area St of the magnetic flux system cross section of the distal end portion 28a St = 50 square mm, the reference tooth height Lh0 = the distal tooth height Lht = 10 mm, the reference tooth width Lw0 = the distal tooth width Lwt = 5 mm. Since the area Sb of the magnetic flux system cross section of the base end portion 28b is the same as the area St of the magnetic flux system cross section St of the front end portion 28a, the base tooth height Lhb is 12.5 mm (Kh = 1.25). ), The base tooth width Lwb is 4 mm (Kw = 0.8). Here, if it is assumed that the area of an arbitrary magnetic flux system cross section from the base end portion 28b side to the distal end portion 28a side of the tooth body 28 is constant, (Kw, Kh) in the arbitrary magnetic flux system cross section is as shown in FIG. As shown in FIG. 5, the data is plotted on a curve 1 (Kh = 1 / Kw) passing through a point A (1, 1) and a point B (0.8, 1.25) on the graph. That is, if the actual cross-sectional area Sx is larger than the reference cross-sectional area S0 at an arbitrary magnetic flux system cross-section in the tooth body 28, (Kw, Kh) is plotted above the curve l, and the actual cross-sectional area Sx is changed to the reference cross-sectional area S0. If it is less, (Kw, Kh) will be plotted below the curve l.
[0043]
In the present embodiment, the shape of each tooth body 28 is such that its four sides 28g to 28j are formed linearly from the base end 28b side of each tooth body 28 to the tip end 28a side. Therefore, (Kw, Kh) in an arbitrary magnetic flux system cross section from the base end portion 28b side to the distal end portion 28a side is plotted on a straight line m passing through the points A and B in the drawing. Then, as shown in FIG. 5, in a section of 0.8 <Kw <1.0, the straight line m is located above the curve l.
[0044]
That is, the area St (Sb) of the magnetic flux system cross section of the distal end portion 28a (base end portion 28b) is set as the reference cross sectional area S0. The shape of the tooth body 28 is such that its four sides 28g to 28j are linearly formed from the base end 28b side to the tip end 28a side of each tooth body 28, so that the tooth body 28 has an arbitrary shape. The actual cross-sectional area Sx (point X in the figure) of the magnetic flux system cross section is larger than the reference cross-sectional area S0. Therefore, reduction of the effective magnetic flux is prevented.
[0045]
Next, the characteristic operation and effect of the first embodiment will be described below.
(1) The core 10 includes a central core 21, a plurality of teeth 23 radially extending outward from the outer periphery of the central core 21, and a half of the total number of the teeth 23. The first core section 33 and the second core section 34 are assembled together. Each tooth 23 includes a tooth main body 28 around which a core winding 31 is wound, and a magnetic converging portion 29 provided at the tip of the tooth main body 28. The teeth width was gradually increased from the 28a side toward the base end portion 28b side, and similarly, the teeth width was formed to be gradually reduced.
[0046]
Thereby, the space on the inner diameter side of the slot formed between the adjacent teeth 23 is widened. Therefore, more core windings 31 can be accommodated, and the core windings 31 can be accommodated in a space that is originally a dead space on the inner and outer diameter sides of the slot, and the winding accommodation efficiency can be improved. . In addition, since each tooth body 28 has an axial length that is shorter toward its distal end, the winding amount of the core winding 31 wound around each tooth body 28 can be reduced without reducing the winding amount of the core winding 31. The axial dimension on the outer diameter side of each tooth body 28, that is, the coil end can be suppressed low. As a result, the DC motor 1 can be downsized.
[0047]
Furthermore, even if the teeth width is gradually narrowed toward the base end 28b, the teeth height is increased, so that the cross-sectional area of the magnetic flux system cross-section as a magnetic path can be designed to be large. In other words, since the winding accommodating efficiency is high, a sufficient winding accommodating space can be secured in the slot without incurring a loss of effective magnetic flux even if the magnetic path is made thicker. By increasing the torque, the torque generated by the DC motor 1 can be improved.
[0048]
(2) In the present embodiment, before assembling the first core portion 33 and the second core portion 34, the core winding 31 is wound around each of the teeth 23, and thereafter, the first core portion 33 and the second core portion are combined. The core 10 was formed by assembling the parts 34 with each other.
[0049]
That is, in the state of the split core before the assembly, that is, in the first core portion 33 and the second core portion 34, the interval between the adjacent teeth is wide (the interval between the teeth 23 is 90 °). There are few restrictions on wire winding. Therefore, work efficiency is improved, and as a result, the winding space factor can be improved.
[0050]
(3) In each tooth body 28, (tip tooth height Lht × tip tooth width Lwt) = (base tooth) such that the area of the magnetic flux system cross section of the distal end portion 28a and the area of the magnetic flux system cross section of the proximal end portion 28b are substantially the same. The height Lhb × the base tooth width Lwb) was substantially satisfied. That is, in each tooth body 28, since the magnetic cross-sectional areas of the distal end portion 28a and the proximal end portion 28b are equal, it is possible to prevent the effective magnetic flux from being reduced. As a result, the torque generated by the DC motor 1 can be improved.
[0051]
(4) Each tooth body 28 is formed such that the four sides 28g to 28j extend linearly from the base end 28b side of each tooth body 28 toward the tip end 28a side. With such a shape, the shape of each tooth body 28 becomes simple, so that the molding of the core 10 can be facilitated. Furthermore, if the area of the magnetic flux system cross section of the distal end portion 28a (base end portion 28b) is set as the minimum cross-sectional area portion (reference cross-sectional area), an arbitrary portion from the distal end portion 28a side of the tooth body 28 to the base end portion 28b side is provided. Since the area of the magnetic flux system cross section is larger than the reference cross sectional area, it is possible to prevent a reduction in effective magnetic flux.
[0052]
(5) The length of the teeth 23 in the axial direction (the horizontal direction in the drawing) of the magnetic converging portion 29 is formed to be substantially the same as the axial length of the magnet 5 provided in the yoke 4. Thereby, all the magnetic flux of the magnet 5 flows into the magnetic converging section 29 at a short distance. As a result, the torque generated by the DC motor 1 can be improved.
[0053]
(6) The inner ring portion 25 is formed such that the axial length thereof is shorter than the axial length of the outer ring portion 26, and the inner ring portion 25 and the outer ring An annular concave portion 27 formed by the annular portion 26 was provided.
[0054]
Therefore, when the armature 3 is formed by being fixed to the rotating shaft 7 together with the commutator 11, the end of the commutator 11 is accommodated in the annular concave portion 27, so that the axial length of the armature is reduced. . As a result, the axial size of the motor can be reduced.
[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 main body 28 are set such that the length Lc between the coil ends of the teeth 23 is constant from the distal end portion 28a side to the proximal end portion 28b side. The ratio with the high Lhb (the ratio between the distal teeth width Lwt and the proximal teeth width Lwb) may be changed.
[0056]
If each tooth body 28 is formed in such a shape, that is, the coil ends are substantially parallel, the winding accommodation efficiency can be further improved, and as a result, the DC motor 1 can be further downsized. Can be.
[0057]
In the present embodiment, the four sides 28g to 28j of each tooth body 28 are set so that the area of the magnetic flux system cross section of the distal end 28a and the area of the magnetic flux system cross section of the base end 28b are substantially the same. The main body 28 was formed linearly from the base end 28b side to the tip end 28a side. However, the shape is not limited to this, and may be a shape in which the area of an arbitrary magnetic flux system cross section is constant as represented by a curve 1 shown in FIG. 5 for comparison.
[0058]
That is, as shown in FIGS. 7 and 8, the teeth main body 58 of each tooth 53 has (reference tooth height Lh0 × reference teeth width Lw0) = (actual teeth height Lhx × actual teeth width) in an arbitrary magnetic flux system cross section. Lwx) is formed such that the four sides 58g to 58j are curved inwardly curved.
[0059]
With such a shape, the size of the teeth body 28 is optimized, so that the teeth body 28 can be reduced in size without reducing the effective magnetic flux, and the four sides are linearly formed. Since the winding winding space becomes wider than in the case where the core winding is formed, more core windings 31 can be wound. Also, the coil end can be kept low.
[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 teeth 23 is eight, but other numbers may be used, and the number of the magnets 5 may not be six.
[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 SYMBOLS 1 ... DC motor, 2 ... Stator, 4 ... Yoke, 5 ... Magnet, 10 ... Core, 21 ... Central core as annular core, 23 ... Teeth, 27 ... Depression, 28 ... Teeth main body as winding part , 28a: distal end portion, 28b: proximal end portion, 28g to 28j ... side, 29 ... magnetic converging portion, 31 ... core winding, 33 ... first core portion as a first divided core member, 34 ... second Lc: Length between coil ends, Lh0: Reference tooth height, Lhb: Base tooth height, Lhx: Actual tooth height, Lw0: Reference tooth width, Lwb: Base tooth width , Lwx: actual tooth width, S0: reference cross-sectional area, Sb: area of magnetic flux system cross-section at the base end, St: area of magnetic flux system cross-section at the tip end, Sx: actual cross-sectional area.

Claims

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.

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.

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.

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.

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.

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.

A DC motor comprising the rotor core according to any one of claims 1 to 6.

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.