JP2007189874A - モータ及びモータ用ヨーク - Google Patents

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Tatsuyuki Saito
龍之 齋藤
Masahito Hamaguchi
将人 濱口
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Abstract

【課題】マグネットの位置ずれによる電磁力発生を防止し、モータ作動音を低減させる。
【解決手段】モータ部2は、有底筒状のヨーク5と、ヨーク5の内周面に互いに対向するように配設された一対のマグネット8a,8bとを備える。ヨーク5は断面略小判形に形成され、一対の対向する平面側壁21a,21bと、一対の対向する曲面側壁22a,22bと、底壁23とを有する。マグネット8a,8bは、曲面側壁22a,22bの中心Owに対し、互いに周方向に沿って逆方向に移動させた状態で曲面側壁22a,22bの内周面に固定される。マグネット8aの周方向一端側の端部25aは平面側壁21aの内周面26aに、マグネット8bの周方向一端側の端部25bは平面側壁21bの内周面26bにそれぞれ当接し、マグネット8a,8bが同一方向にずれるのを防止する。
【選択図】図2

Description

本発明は、モータ及びモータ用ヨークに関し、特に、小判形のヨークを用いたモータに適用して有効な技術に関する。
一般に、永久磁石界磁を用いた小型の直流モータでは、有底筒状のヨーク内周面にマグネット(永久磁石)を固定し、その内側に回転自在にアーマチュアを配設した構成が採用されている。実開平01-109269号公報には、このようなモータにおける界磁マグネットの固定構造が示されている。そこでは、マグネットの周方向一端側をヨーク内周面に当接させる一方、他端側に弾性部材を配し、その付勢力によってマグネットを一方側に寄せる形でマグネットをヨーク内に固定している。
実開平01-109269号公報 実開平03-054336号公報 特開2002-291180号公報
ところが、このようにマグネットを一方側に寄せて固定すると、マグネットとヨーク側面部との間のギャップが偏ってしまうため、磁極間の磁気バランスが偏り、作動音が増大するおそれがある。また、特許文献1のような固定方法を採らず、マグネットをヨーク内周面に接着等により固定する場合でも、マグネットが周方向に沿って同じ方向にずれると、同様の問題が生じる。例えば、図8のように、周方向右側にマグネット51a,51bがずれると、図示X方向に働くアンバランス成分が生じる。図9は、マグネット51a,51bをヨーク52の図中右端側に寄せた場合にアーマチュア53に作用する電磁力を示す説明図である。図9に示すように、アーマチュア53に作用する電磁力はリサージュ波形を描き、これにより、アーマチュア53に振れ回りが生じ、作動音悪化の要因となる。
特に、図8のような小判形のヨーク52の場合は、マグネット51a,51bのずれにより、ヨーク平面側壁54a,54bとの間のギャップG,Gに差が生じる。このため、マグネット51a,51bのずれが少ない場合であっても、アンバランスが発生し、作動音が悪化する可能性がある。また、マグネット51a,51bの位置ずれによってG,Gがその都度変化するため、モータ特性のバラツキも生じ易くなる。このため、小判形ヨークを用いたモータでは、ギャップG,Gの管理が必要となり、その分、製造工数が増大し、コストアップの一因となるという問題もあった。
本発明の目的は、マグネットの位置ずれによる電磁力発生を防止し、モータ作動音を低減させることにある。
本発明のモータは、有底筒状のヨークと、前記ヨークの内周面に互いに対向するように配設された一対のマグネットとを備えてなるモータであって、前記ヨークは、一対の対向する平面側壁と、前記平面側壁の間に設けられた一対の対向する曲面側壁と、前記平面側壁及び前記曲面側壁の一端側に設けられた底壁とを有し、前記マグネットは、前記曲面側壁の中心に対し、互いに周方向に沿って逆方向に移動させた状態で前記曲面側壁の内周面に固定されることを特徴とする。
本発明にあっては、有底筒状のヨークと、ヨークの内周面に互いに対向するように配設された一対のマグネットとを備えてなるモータにて、前記マグネットを、曲面側壁の中心に対し互いに周方向に沿って逆方向に移動させた状態で固定し、マグネットの同一方向へのずれを防止する。これにより、磁極間の磁気的なアンバランスが発生せず、アーマチュアの振れ回りが抑えられ、作動音の低減が図られる。
また、本発明の他のモータは、有底筒状のヨークと、前記ヨークの内周面に互いに対向するように配設された一対のマグネットとを備えてなるモータであって、前記ヨークは断面略小判形に形成され、一対の対向する第1及び第2平面側壁と、前記平面側壁の間に設けられた一対の対向する第1及び第2曲面側壁と、前記第1,第2平面側壁及び前記第1及び第2曲面側壁の一端側に設けられた底壁とを有し、前記マグネットは、前記第1曲面側壁の内周面に取り付けられ、周方向一端側の端部が前記第1平面側壁の内周面に当接する第1マグネットと、前記第2曲面側壁の内周面に取り付けられ、周方向一端側の端部が前記第2平面側壁の内周面に当接する第2マグネットとからなることを特徴とする。
本発明にあっては、有底筒状のヨークと、ヨークの内周面に互いに対向するように配設された一対のマグネットとを備えてなるモータにて、前記マグネットを、ヨークの第1曲面側壁の内周面に取り付けられ、周方向一端側の端部が第1平面側壁の内周面に当接する第1マグネットと、ヨークの第2曲面側壁の内周面に取り付けられ、周方向一端側の端部が第2平面側壁の内周面に当接する第2マグネットとから構成し、マグネットの同一方向へのずれを防止すると共に、マグネットとヨーク内周面との間のギャップ量のバラツキを抑制する。これにより、磁極間の磁気的なアンバランスが発生せず、アーマチュアの振れ回りが抑えられ、作動音の低減が図られると共に、モータ特性のバラツキが抑えられる。また、ギャップ量の管理が容易になり、製造工数も削減される。
前記モータにおいて、前記ヨークに、前記第2平面側壁の前記第1曲面側壁寄りの端部に形成されその内周面が前記第1マグネットの周方向他端側の端部に当接する第1マグネット保持部と、前記第1平面側壁の前記第2曲面側壁寄りの端部に形成されその内周面が前記第2マグネットの周方向他端側の端部に当接する第2マグネット保持部とを設けても良い。このように、前記ヨークに第1及び第2マグネット保持部を設けることにより、N極とS極のマグネット位置を機械的に異なる方向にずらすことができ、作動音悪化やバラツキを回避でき、かつ製造工程でのギャップ管理を省くことができる。
また、前記第1マグネット保持部として前記第2平面側壁の内周面に突設された第1凸部を、前記第2マグネット保持部として前記第1平面側壁の内周面に突設された第2凸部を設けても良い。また、前記第1マグネット保持部として前記第2平面側壁の端部を中心方向に向かって段状に変形させた第1オフセット部を、前記第2マグネット保持部として前記第1平面側壁の端部を中心方向に向かって段状に変形させた第2オフセット部を設けても良い。
一方、本発明のモータ用ヨークは、有底筒状に形成され、一対の対向する平面側壁と、前記平面側壁の間に設けられた一対の対向する曲面側壁と、前記平面側壁及び前記曲面側壁の一端側に設けられた底壁とを備えてなり、その内周面に一対のマグネットが互いに対向するように配設されるモータ用ヨークであって、前記マグネットを、前記曲面側壁の中心に対し、互いに周方向に沿って逆方向に移動させた状態で前記曲面側壁の内周面に固定することを特徴とする。
本発明にあっては、有底筒状に形成され、一対の対向する平面側壁と、一対の対向する曲面側壁と、底壁とを備えてなり、その内周面に一対のマグネットが互いに対向するように配設されるモータ用ヨークにて、前記マグネットを、曲面側壁の中心に対し互いに周方向に沿って逆方向に移動させた状態で固定し、マグネットの同一方向へのずれを防止する。これにより、磁極間の磁気的なアンバランスが発生せず、アーマチュアの振れ回りが抑えられ、作動音の低減が図られる。
本発明のモータによれば、有底筒状のヨークと、ヨークの内周面に互いに対向するように配設された一対のマグネットとを備えてなるモータにて、前記マグネットを、曲面側壁の中心に対し互いに周方向に沿って逆方向に移動させた状態で固定したので、マグネットが同一方向にずれて磁気バランスが乱れ、アーマチュアに偏った力が作用するのを防止することが可能となる。このため、磁気的なアンバランスによるアーマチュアの振れ回りが抑えられ、作動音の低減を図ることが可能となる。
本発明の他のモータによれば、有底筒状のヨークと、ヨークの内周面に互いに対向するように配設された一対のマグネットとを備えてなるモータにて、前記マグネットを、ヨークの第1曲面側壁の内周面に取り付けられ、周方向一端側の端部が第1平面側壁の内周面に当接する第1マグネットと、ヨークの第2曲面側壁の内周面に取り付けられ、周方向一端側の端部が第2平面側壁の内周面に当接する第2マグネットとから構成したので、マグネットが同一方向にずれて磁気バランスが乱れ、アーマチュアに偏った力が作用するのを防止することが可能となる。このため、磁気的なアンバランスによるアーマチュアの振れ回りが抑えられ、作動音の低減を図ることが可能となる。また、マグネット端部がヨーク内周面に当接しているので、マグネットとヨーク内周面との間のギャップ量のバラツキを抑制することが可能となり、モータ特性のバラツキが抑えられると共に、ギャップ量の管理が容易になり、製造工数が削減され製品コストの低減が可能となる。
本発明のモータ用ヨークによれば、有底筒状に形成され、一対の対向する平面側壁と、一対の対向する曲面側壁と、底壁とを備えてなり、その内周面に一対のマグネットが互いに対向するように配設されるモータ用ヨークにて、前記マグネットを、曲面側壁の中心に対し互いに周方向に沿って逆方向に移動させた状態で固定したので、マグネットが同一方向にずれて磁気バランスが乱れ、アーマチュアに偏った力が作用するのを防止することが可能となる。このため、磁気的なアンバランスによるアーマチュアの振れ回りが抑えられ、作動音の低減を図ることが可能となる。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図1は本発明の実施例1である電動モータを用いモータユニットの構成を示す断面図、図2は図1のA−A断面図である。図1のモータユニット1は、自動車のパワーウインド装置の駆動源として使用され、モータ部2と減速機構部3とから構成されており、モータ部2の回転出力は減速機構部3にて減速され出力軸4から出力される。出力軸4には、図示しない回転ドラムが取り付けられ、回転ドラムに巻装されたワイヤによってウインドガラスが上下にスライド移動する。
モータ部2には、有底形状のヨーク5が設けられている。ヨーク5は鉄等の磁性体にて形成され、モータハウジングを兼ねている。ヨーク5は、減速機構部3のギヤハウジング6にねじ7にて固定される。ヨーク5の内周面には、マグネット8が2個(8a:第1マグネット,8b:第2マグネット)取り付けられている。マグネット8は、対向する内面側の極性が互いに異なるように着磁されている。マグネット8の内側には、アーマチュア9が回転自在に配置されている。アーマチュア9の回転軸10は、軸受11a,11b,11cによって回転自在に支持されている。軸受11aはヨーク5の底部に、軸受11b,11cはギヤハウジング6にそれぞれ取り付けられている。
アーマチュア9は、複数のスロット12が形成されたアーマチュアコア13を有している。アーマチュアコア13は回転軸10に固定されており、各スロット12にはそれぞれ銅線が巻装されアーマチュアコイル14が形成されている。アーマチュアコア13の図中左側には、コンミテータ15が配設されている。コンミテータ15も回転軸10に固定されており、その外周には複数の整流子片16が固定されている。各整流子片16は、アーマチュアコイル14に接続されている。整流子片16には、ブラシ17が摺接している。ブラシ17は、ギヤハウジング6に固定されたブラシホルダ18に収容されており、図示しないスプリングによって整流子片16に向けて付勢されている。ブラシ17は導電部19を介してコネクタ20に接続されている。
減速機構部3のギヤハウジング6内には、回転軸10が突出している。回転軸10の先端部にはウォーム28が形成されており、ウォームホイール29と噛合している。ウォームホイール29は出力軸4に固定されており、ギヤハウジング6に形成されたギヤ室6aに収容されている。モータ部2の回転出力は、ウォーム28とウォームホイール29によって減速され、出力軸4から出力される。ギヤ室6aの外側にはギヤカバー30が取り付けられている。
図1のモータユニット1では、モータ部2のヨーク5として、図2に示すような断面が小判形のものが使用されており、ヨーク5には、一対の対向する平面側壁21a,21b(第1,第2平面側壁)と、一対の対向する曲面側壁22a,22b(第1,第2曲面側壁)が設けられている。曲面側壁22a,22bは、平面側壁21a,21bの両端部を接続する形で設けられている。また、平面側壁21a,21bと曲面側壁22a,22bの一端側には、底壁23が設けられている。底壁23には、図1に示すように、軸受11aが取り付けられる軸受収容部24が軸方向に向けて突設されている。
前述のように、小判形ヨークの場合、マグネット8が同一方向にずれて配設されると、アンバランス成分により騒音が発生するおそれがある。そこで、本発明を適用したモータ部2では、マグネット8a,8bを、曲面側壁22a,22bの中心Owに対し、互いに周方向に沿って逆方向に移動させて配設している。図2に示すように、マグネット8a,8bの中心Omは、曲面側壁22a,22bの中心Owに対し角度θsだけ周方向にシフトしている。そして、マグネット8aの周方向一端側の端部25aは平面側壁21aの内周面26aに、マグネット8bの周方向一端側の端部25bは平面側壁21bの内周面26bにそれぞれ当接している。また、マグネット8aの他端側の端部27aと平面側壁21bの内周面26bとの間にはギャップGa、マグネット8bの他端側の端部27bと平面側壁21aの内周面26aとの間にはギャップGbが形成されている。
このように、マグネット8a,8bを予め逆方向にシフトさせることにより、マグネット8a,8bが同一方向にずれてアンバランス成分が発生することがなく、アーマチュア9が安定的に回転する。このため、アーマチュア9に作用する電磁力のアンバランスの発生がほとんどゼロに抑えられる。図3,4は、アーマチュア9に作用する電磁力を図9の条件の場合(マグネット偏在品)と比較して示した説明図であり、図3では横軸はX方向の電磁力、縦軸はY方向の電磁力、図4では横軸は回転角、縦軸はX方向の電磁力をそれぞれ示している。図3から分かるように、本発明を適用したモータ部2では図9のようなリサージュ波形は描かず、X,Y方向の電磁力はほとんどゼロとなる。また、1回転当たりのリップルもほぼゼロに抑えられ、アーマチュア9に対し振れ回り力がほとんど作用しなくなる。
また、図3,4のように、アーマチュア9が磁気的なアンバランスなく回転するため、作動音も低減される。図5は、モータ作動音の測定結果(次数平均化結果)を図9の条件の場合と比較して示した説明図であり、横軸は次数、縦軸は音圧をそれぞれ示している。図5から分かるように、モータ部2は、マグネットが偏ったものに比して、回転10次成分が約10dB低減している。従って、モータ作動音の悪化が抑制され、モータの静音化を図ることが可能となる。
さらに、モータ部2では、マグネット8a,8bが平面側壁21a,21bの内周面26a,26bにそれぞれ当接させているので、ギャップGa,Gbの量が安定する。このため、ギャップ量を容易に管理することができ、モータ特性のバラツキが抑えられると共に、製造工数も削減される。このように、本発明を適用したモータ部2では、従来と同様の構成でありながら、モータ作動音の悪化を的確に抑えることができ、低騒音のモータを安価に提供することが可能となる。
次に、本発明の実施例2である電動モータ31について説明する。図6は、電動モータ31の構成を示す断面図である。なお、以下の実施例では、他の実施例と同様の部材、部分については同一の符号を付し、その説明は省略する。モータ31では、図6に示すように、ヨーク5にマグネット保持部32a,32bが設けられている。マグネット保持部32aは平面側壁21bの曲面側壁22a寄りの端部に、マグネット保持部32bは平面側壁21aの曲面側壁22b寄りの端部にそれぞれ形成されている。マグネット保持部32a,32bにはそれぞれ凸部33a,33bが設けられており、凸部33aは平面側壁21bの内周面26bに、凸部33bは平面側壁21aの内周面26aに突設されている。凸部33a,33bは、ヨーク形成時にヨーク5の他の部位と一体に形成される。
凸部33aの頂部はマグネット8aの周方向他端側の端部27aに当接し、凸部33bの頂部はマグネット8bの周方向他端側の端部27bに当接する。このような凸部33a,33bを設けることにより、マグネット8a(N極),8b(S極)は、その取付位置が機械的に逆方向にずらされる。従って、実施例1と同様に作動音悪化を抑えつつ、マグネット8a,8bとヨーク平面側壁21a,21bとの間のギャップ管理を省くことができ、特性のバラツキや製造工数の削減を図ることが可能となる。なお、凸部33a,33bはヨーク形成時に加工されるので、製造コストも特に増大しない。
図7は、本発明の実施例3である電動モータ41の構成を示す断面図である。モータ42では、マグネット保持部32a,32bとして、オフセット部42a,42bが設けられている。オフセット部42aは、平面側壁21bの曲面側壁22a寄りの端部を中心方向(対向する平面側壁21a方向:図中右方向)に向かって段状に変形させて形成されている。同様に、オフセット部42bは、平面側壁21aの曲面側壁22b寄りの端部を中心方向(対向する平面側壁21b方向:図中左方向)に向かって段状に変形させて形成されている。このオフセット部42a,42bもまた、ヨーク形成時にヨーク5の他の部位と一体に形成される。
オフセット部42a,42bにはそれぞれ、平面段部43a,43bが形成されており、その内周面は、マグネット8a,8bの周方向他端側の端部27a,27bに当接する。このようなオフセット部42a,42bを設けることにより、実施例2の場合と同様に、マグネット8a,8bは、その取付位置が機械的に逆方向にずらされる。従って、前述同様、作動音悪化を抑えつつ、マグネット8a,8bとヨーク平面側壁21a,21bとの間のギャップ管理を省くことができ、特性のバラツキや製造工数の削減を図ることが可能となる。
本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、前述の実施例では、自動車のパワーウインド装置の駆動源として使用するモータ部2を例に挙げたが、本発明のモータの用途はそれには限定されず、ワイパ装置やパワースライドドアなどの車載電装製品の駆動源や、その他の電気製品に使用することも可能である。また、実施例1のモータ部2において、組付後や使用中にマグネット8a,8bが同方向にずれてしまうのを防止するため、ギャップGa,Gbにスペーサを介設しても良い。
本発明の実施例1である電動モータの構成を示す断面図である。 図1のA−A断面図である。 アーマチュアに作用する電磁力を示す説明図である。 アーマチュアに作用する電磁力を示す説明図である。 モータ作動音の測定結果を示しす説明図である 本発明の実施例2である電動モータの構成を示す断面図である。 本発明の実施例3である電動モータの構成を示す断面図である。 ヨーク内のマグネットが同方向にずれたモータの状態を示す説明図である。 マグネットをヨーク端部に寄せた場合にアーマチュアに作用する電磁力を示す説明図である。
符号の説明
1 モータユニット
2 モータ部
3 減速機構部
4 出力軸
5 ヨーク
6 ギヤハウジング
6a ギヤ室
7 ねじ
8 マグネット
8a,8b マグネット
9 アーマチュア
10 回転軸
11a,11b,11c 軸受
12 スロット
13 アーマチュアコア
14 アーマチュアコイル
15 コンミテータ
16 整流子片
17 ブラシ
18 ブラシホルダ
19 導電部
20 コネクタ
21a 平面側壁(第1平面側壁)
21b 平面側壁(第2平面側壁)
22a 曲面側壁(第1曲面側壁)
22b 曲面側壁(第2曲面側壁)
23 底壁
24 軸受収容部
25a,25b マグネット周方向一端側端部
26a,26b 平面側壁内周面
27a,27b マグネット周方向他端側端部
28 ウォーム
29 ウォームホイール
30 ギヤカバー
31 電動モータ
32a マグネット保持部(第1マグネット保持部)
32b マグネット保持部(第1マグネット保持部)
33a 凸部(第1凸部)
33b 凸部(第2凸部)
41 電動モータ
42a オフセット部(第1オフセット部)
42b オフセット部(第2オフセット部)
43a,43b 平面段部
51a,51b マグネット
52 ヨーク
53 アーマチュア
54a,54b 平面側壁
,G ギャップ
Ga,Gb ギャップ
Om マグネット中心
Ow 曲面側壁中心
θs Om−Ow間角度

Claims (6)

  1. 有底筒状のヨークと、前記ヨークの内周面に互いに対向するように配設された一対のマグネットとを備えてなるモータであって、
    前記ヨークは、一対の対向する平面側壁と、前記平面側壁の間に設けられた一対の対向する曲面側壁と、前記平面側壁及び前記曲面側壁の一端側に設けられた底壁とを有し、
    前記マグネットは、前記曲面側壁の中心に対し、互いに周方向に沿って逆方向に移動させた状態で前記曲面側壁の内周面に固定されることを特徴とするモータ。
  2. 有底筒状のヨークと、前記ヨークの内周面に互いに対向するように配設された一対のマグネットとを備えてなるモータであって、
    前記ヨークは断面略小判形に形成され、一対の対向する第1及び第2平面側壁と、前記平面側壁の間に設けられた一対の対向する第1及び第2曲面側壁と、前記第1,第2平面側壁及び前記第1及び第2曲面側壁の一端側に設けられた底壁とを有し、
    前記マグネットは、前記第1曲面側壁の内周面に取り付けられ、周方向一端側の端部が前記第1平面側壁の内周面に当接する第1マグネットと、前記第2曲面側壁の内周面に取り付けられ、周方向一端側の端部が前記第2平面側壁の内周面に当接する第2マグネットとからなることを特徴とするモータ。
  3. 請求項2記載のモータにおいて、前記ヨークは、前記第2平面側壁の前記第1曲面側壁寄りの端部に形成されその内周面が前記第1マグネットの周方向他端側の端部に当接する第1マグネット保持部と、前記第1平面側壁の前記第2曲面側壁寄りの端部に形成されその内周面が前記第2マグネットの周方向他端側の端部に当接する第2マグネット保持部とを有することを特徴とするモータ。
  4. 請求項3記載のモータにおいて、前記第1マグネット保持部は前記第2平面側壁の内周面に突設された第1凸部を有し、前記第2マグネット保持部は前記第1平面側壁の内周面に突設された第2凸部を有することを特徴とするモータ。
  5. 請求項3記載のモータにおいて、前記第1マグネット保持部は前記第2平面側壁の端部を中心方向に向かって段状に変形させた第1オフセット部を有し、前記第2マグネット保持部は前記第1平面側壁の端部を中心方向に向かって段状に変形させた第2オフセット部を有することを特徴とするモータ。
  6. 有底筒状に形成され、一対の対向する平面側壁と、前記平面側壁の間に設けられた一対の対向する曲面側壁と、前記平面側壁及び前記曲面側壁の一端側に設けられた底壁とを備えてなり、その内周面に一対のマグネットが互いに対向するように配設されるモータ用ヨークであって、
    前記マグネットは、前記曲面側壁の中心に対し、互いに周方向に沿って逆方向に移動させた状態で前記曲面側壁の内周面に固定されることを特徴とするモータ用ヨーク。
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