JP2009011051A - Motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータに関し、特に、ロータを内側に受容するヨークにおけるロータの中心軸を挟んで互いに対向する位置に、同極同士を互いに対向させた一対のマグネットを配設してなるステータを有するモータに関するものである。 The present invention relates to a motor, and in particular, has a stator in which a pair of magnets having the same poles facing each other are disposed at positions facing each other across the central axis of a rotor in a yoke that receives the rotor inside. It relates to motors.
各磁極が互い違いになるように円筒状のヨークの内周面に複数のマグネットを並べて配置したステータを用いたインナロータ型モータが知られている(例えば特許文献1を参照されたい)。 An inner rotor type motor using a stator in which a plurality of magnets are arranged side by side on the inner peripheral surface of a cylindrical yoke so that the magnetic poles are staggered is known (see, for example, Patent Document 1).
このモータにあっては、ロータ(アーマチュア)の外周面の全周に渡って微小間隙をおいて均一な厚さのマグネットを対向配置しており、モータの外形輪郭は実質的に真円をなしていた。そのため、モータの薄型化は実質的に不可能であった。 In this motor, magnets with a uniform thickness are arranged opposite each other with a small gap over the entire outer circumference of the rotor (armature), and the outer contour of the motor is substantially a perfect circle. It was. Therefore, it has been virtually impossible to reduce the thickness of the motor.
このような不都合に対処してモータの薄型化を実現すべく、本発明と同一出願人は、インナロータ型モータのステータとして、外形輪郭が概ね長方形(長円形)をなすヨークの内側にロータの受容部を画定すると共に、ロータの中心軸を挟んで線対称となる位置に一対の同極マグネットを配設し、一対のマグネットおよびヨークにおける一対のマグネットとは異極となる部分に、共にロータの外周面と微小間隙をおいて対向する円弧面を形成したものを、特願2006−260163号において提案した。
しかるに、この改良されたステータにあっては、ロータの外周面に対応した円弧面を形成するのに切削加工が必要なので、歩留まりが低くなるという不都合がある。また、特に焼結Nd磁石などは、焼結時の収縮率が約50%と大きいため、焼結後に円弧面を形成するために全面の切削加工が必要となり、さらに歩留まりが低くなるという課題があった。 However, this improved stator has a disadvantage in that the yield is low because cutting is required to form an arc surface corresponding to the outer peripheral surface of the rotor. In particular, sintered Nd magnets and the like have a large shrinkage ratio of about 50% during sintering, so that the entire surface needs to be cut to form an arc surface after sintering, and the yield is further reduced. there were.
本発明は、このような不都合を解消すべく案出されたものであり、その主な目的は、マグネット形状の単純化を推進し、より一層安価に製造し得るモータを提供することにある。 The present invention has been devised to eliminate such inconveniences, and its main object is to provide a motor that can be manufactured at a lower cost by promoting the simplification of the magnet shape.
このような目的を達成するために本発明は、ロータ軸4aと、ロータ軸4aに固定され、磁性体からなるロータ4と、ロータ軸4aを回転可能に軸支し、収容するヨーク3と、ヨーク3に配設され、ロータ4を挟んで互いに対向する位置に、同極同士を互いに対向させた一対のマグネット12とを有するモータ1において、以下のような構成を採るものとした。
請求項1:一対のマグネットを平板状にする。
請求項2:ヨークにおけるマグネットが配設される部分(平坦部3b)を平坦にする。
請求項3:ヨークにおける一対の同極マグネットが設けられた位置とロータ軸の回転方向に90度ずれた位置に、ロータの外周面と微小間隙をおいて対向する円弧面を有する部分(膨出部3a)を設ける。
請求項4:マグネットにおけるロータの外周面との対向面に、ロータの外周面と微小間隙をおいて対向する円弧面を有する磁性体からなる補助磁極13を設ける。
請求項5:ヨークにおけるロータ中心を挟んで互いに対向する位置に、ロータの外周面と微小間隙をおいて対向する円弧面を有し、且つその内側にマグネットを受容する孔(矩形孔3c)を有する部分(マグネット装着部3d)を設ける。
請求項6:一対のマグネットを希土類磁石とする。
請求項7:ロータ軸は、ウォーム部を有し、ウォーム部はモータの回転力を外部負荷に伝える出力軸10がロータ軸に交差する向きに設けられたウォーム減速機2と噛み合うように構成される。
In order to achieve such an object, the present invention includes a
Claim 1: A pair of magnets are formed into a flat plate shape.
Claim 2: The portion (
(3) A portion having a circular arc surface facing the outer peripheral surface of the rotor with a minute gap at a position shifted by 90 degrees in the rotation direction of the rotor shaft from the position where the pair of homopolar magnets is provided in the
According to a fourth aspect of the present invention, the auxiliary
Claim 5: A hole (
Claim 6: The pair of magnets are rare earth magnets.
Claim 7: The rotor shaft has a worm portion, and the worm portion is configured such that the output shaft 10 for transmitting the rotational force of the motor to the external load is engaged with the
このような本発明の請求項1の構成によれば、マグネットを平板状にしたので、加工が容易である上に材料の歩留まりが高められ、マグネットの素材を選ばずに適合範囲が広くなる。従って、モータの薄型化を推進し、且つ製造コストを低減する上に多大な効果を奏することができる。特に平板状マグネットをロータの外周の一部とだけ近接するように配置することにより、モータのコギングトルクを低くすることができる。マグネットによる磁極とは相反する磁極となる他極構成部分がヨークに形成されるので、マグネットの数を減らしても4極のマグネットを設けたモータと同等の磁気回路を構成することができる。したがって、モータの製造コストを低減し得るのみならず、マグネットを設けない部分の薄型化により、モータ全体の小型化及び軽量化に寄与するところ大である。 According to such a configuration of the first aspect of the present invention, since the magnet is formed in a flat plate shape, it is easy to process and the yield of the material is increased, and the applicable range is widened without selecting the magnet material. Therefore, it is possible to achieve a great effect in promoting the reduction in the thickness of the motor and reducing the manufacturing cost. In particular, the cogging torque of the motor can be lowered by arranging the flat magnet so as to be close to only a part of the outer periphery of the rotor. Since the other pole constituent part which becomes a magnetic pole opposite to the magnetic pole by the magnet is formed on the yoke, a magnetic circuit equivalent to a motor provided with a four-pole magnet can be configured even if the number of magnets is reduced. Therefore, not only the manufacturing cost of the motor can be reduced, but also the reduction in thickness and weight of the entire motor by reducing the thickness of the portion where the magnet is not provided is significant.
請求項2の構成によれば、ヨークの成型が容易となり、製造コストの低減に有効である。 According to the configuration of the second aspect, the yoke can be easily molded, which is effective for reducing the manufacturing cost.
請求項3の構成によれば、ヨークにおける一対の同極マグネットが設けられた部分と、マグネットに対して90度ずれた位置にマグネットの磁極とは相反する磁極となる他極構成部分とが円弧面に形成されているので、平板状マグネットを用いても、ロータとの間のエアギャップが均一になるので、磁束斑が減少し、マグネットの磁束を損失なく利用できるため、モータを高出力とすることができる。 According to the configuration of the third aspect, the portion of the yoke where the pair of homopolar magnets is provided and the other pole constituent portion which is a magnetic pole opposite to the magnetic pole of the magnet at a position shifted by 90 degrees with respect to the magnet Since the air gap between the rotor and the rotor becomes uniform even if a flat magnet is used, the magnetic flux is reduced and the magnetic flux of the magnet can be used without loss. can do.
請求項4並びに5の構成によれば、平板状マグネットを用いても、ロータとの間のエアギャップを均一化することができるので、磁束斑を減少させて、ロータの回転の安定化を図ることができる。 According to the configurations of the fourth and fifth aspects, even if a flat magnet is used, the air gap between the rotor and the rotor can be made uniform, so that magnetic flux spots are reduced and the rotation of the rotor is stabilized. be able to.
請求項6の構成によれば、希土類磁石を用いても成型性の問題がないので、希土類磁石の小型で強力な磁力を活用し得るため、モータの小型化および高出力化に有利である。 According to the sixth aspect of the present invention, there is no problem of moldability even if a rare earth magnet is used, and the small and strong magnetic force of the rare earth magnet can be utilized, which is advantageous for miniaturization and high output of the motor.
請求項7の構成によれば、本発明によるモータは、一対のマグネットを設けない部分の径寸法が短くなるので、扁平型モータとして構成することができる。このような扁平型モータを、例えば自動車のエンジンルーム内に配設するワイパモータや、自動車のドア内に配設するパワーウィンドウモータや、自動車のエンジンルーム内に配設されるワイパモータなどに適用することにより、高いスペース効率が得られる。 According to the structure of Claim 7, since the diameter dimension of the part which does not provide a pair of magnet becomes short, the motor by this invention can be comprised as a flat type motor. Such a flat motor is applied to, for example, a wiper motor disposed in an automobile engine room, a power window motor disposed in an automobile door, a wiper motor disposed in an automobile engine room, and the like. Thus, high space efficiency can be obtained.
以下に添付の図面を参照して本発明について詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明に基づくステータSが適用されたモータ1の一例を示すロータ軸4aの軸線に直交する面に沿う断面図である。このモータ1のステータSは、外形輪郭が概ね長方形をなし、概ね均一な肉厚の壁からなる有底筒状のヨーク3と、同極同士(例えばN極)を互いに対向させてヨーク3の短辺側の内面に固着された一対のマグネット12とからなっている。
FIG. 1 is a cross-sectional view taken along a plane orthogonal to the axis of a
ヨーク3のマグネット12が組みつけられる短辺側には、平坦部3bが形成され、ヨーク3の短辺側に対して直交しそれぞれの短辺を連結する長辺側には、ヨーク外向き方向に膨出部3aが形成されている。そして、ヨーク3の平坦部3bの内面に、例えば接着材を用いて固着されるマグネット12は、平板状に形成されている。
A
ヨーク3における膨出部3aの内周面は、その内側に受容するロータ4の外周面と微小間隙をおいて対向するように、円弧面をなしている。そして図示例にあっては、この膨出部3aの内周面とロータ4の外周面との隙間と、一対の平板状マグネット12のロータ4の外周面に最接近する部分の隙間とが、実質的に同一寸法とされている。
The inner peripheral surface of the bulging
この図示例は、いわゆる4極モータに相当する構造であり、一対のマグネット12は、ロータ軸4aを挟んで正対して配置されており、ヨーク3の膨出部3aは、一対のマグネット12と90度の位相差をもって配置されている。
This illustrated example has a structure corresponding to a so-called four-pole motor, and the pair of
このように構成されたステータSにあっては、一対のマグネット12が互いにN極同士を対向させているので、ヨーク3の膨出部3aの中央部には、マグネット12と異極のS極が発生する。これにより、一対のマグネット12とヨーク3の一対の膨出部3aとをもって、4極のマグネットを配設したのと同じ磁気回路が構成されることとなる。
In the stator S configured as described above, since the pair of
また、図1のように、平板状マグネット12を用い、ロータ4の外周の一部とだけマグネット12が近接するように配置することにより、マグネット中心部からマグネット端部に向けてロータ4の外周とのエアギャップが徐々に増大する。このため、コギングトルクを低くすることができる。この場合、有効磁束量が16%程度低下するので、その分だけマグネット12のロータ4の外周面を臨む面の長さを大きくすることが好ましい。
Further, as shown in FIG. 1, by using a
これに関し、図示例では、膨出部3aの外径寸法が4極全てにマグネットを設ける構成(特許文献1に記載のもの)に比して小さくなるため、ヨーク内壁のマグネットが接着されている面に対してマグネット接続面のロータ軸と直交する方向の幅にはヨーク3の短辺側に沿わせるマグネット12の寸法に比較的余裕ができる。このため、マグネット12の長さが大きくなることには問題は生じない。
In this regard, in the illustrated example, the outer diameter of the bulging
マグネット12として焼結Nd磁石などの希土類磁石を用いた場合、焼結時の収縮率が約50パーセントと大きく、焼結後の形状の寸法を合わせることが難しいため、従来は、(単一の大きな焼結体から複数の立方体形状の磁石を切り出した後、)それぞれの磁石一つ一つをロータ4の外周面に対応した円弧面とするための切削加工を全面において行うので、その分だけ素材の量を余計に必要としていたが、本発明は平板状のマグネットを用いるので、単一の大きな焼結体から複数の磁石を切り出すことが可能となり、全体としてのマグネットの使用量はむしろ低減される。
When a rare earth magnet such as a sintered Nd magnet is used as the
なお、ヨーク3は、電磁鋼板を打ち抜き成型した薄板を積層したもの、鉄粉などの強磁性金属粉末を溶融樹脂材に混練し、金型成形した上で樹脂を熱硬化させた圧粉磁心を用いたもの、あるいは単板から深絞り加工したものなど、周知の構成のヨークを等しく用いることができる。
The
図2は、本発明の第2の実施形態を示す図1と同様な断面図である。本図示例においては、ヨーク3の短辺側にはヨーク3の内方向へ向けて突出する突出部3dが形成されている。また、ヨーク3の短辺側外壁と突出部3dとの間には、平板状のマグネット12を嵌着するための矩形孔3cが形成されている。
FIG. 2 is a cross-sectional view similar to FIG. 1, showing a second embodiment of the present invention. In the illustrated example, a
ヨーク3の短辺側の突出部3dは、ロータ4の外周面と微小間隔を置いて対向するように円弧面が形成されている。さらに、突出部3dとヨーク3の長辺部とは所定間隔SPをおいて配置されている。これにより、磁路を形成し得るマグネット12およびヨーク3に対して所定間隔SPが磁気抵抗増大手段となり、所定間隔SPを通る磁束が抑制される。
The projecting
ヨーク3の長辺側の壁に膨出部3aが形成されることは第1実施形態と同様であり、これの場合も、膨出部3aの内周面とロータ4の外周面との隙間と、マグネット装着部3dの内周面とロータ4の外周面との隙間とは、実質的に同一寸法とされている。これにより、平板状マグネットを用いても、ロータ4との間のエアギャップが均一になるので、磁束斑が減少し、マグネットの磁束を損失なく利用できるため、モータを高出力とすることができる。
The formation of the bulging
この構成のステータSにあっても、第1実施形態と同様に、一対のマグネット装着部3dと一対の膨出部3aとをもって、4極のマグネットを配設したのと同じ磁気回路が構成される。
Even in the stator S having this configuration, similarly to the first embodiment, the same magnetic circuit as that in which a four-pole magnet is disposed is configured by the pair of
図3は、本発明の第3の実施形態を示す図1と同様な断面図である。本図示例においては、ヨーク3の短辺側、即ち平坦部3bの内面にマグネット12が固着される点は上記第1実施形態と同様であるが、マグネット12とロータ4の外周面との隙間に、ロータ4の外周面と微小間隙をおいて対向するように円弧面が形成された補助磁極13を設けている。
FIG. 3 is a sectional view similar to FIG. 1 showing a third embodiment of the present invention. In the illustrated example, the
この補助磁極13は、ヨーク3と同様に、電磁鋼板を打ち抜き成型した薄板を積層したもの、鉄粉などの強磁性金属粉末を溶融樹脂材に混練し、金型成形した上で樹脂を熱硬化させた圧粉磁心を用いたもの、あるいは強磁性金属材を切削加工したものなど、周知の手法で形成したものを、接着剤などを用いてマグネット12に固着すればよい。
As with the
本例も、ヨーク3の長辺側に異極を構成する膨出部3aが形成されることは第1、第2実施形態と同様であり、これの場合も、膨出部3aの内周面とロータ4の外周面との隙間と、補助磁極13の内周面とロータ4の外周面との隙間とは、実質的に同一寸法とされている。これにより、第2実施形態と同様に、平板状マグネットを用いた上で、マグネット12とロータ4との間のエアギャップを均一にすることができるため、磁束斑が減少し、マグネットの磁束を損失なく利用できるため、モータを高出力とすることができる。
In this example as well, the bulging
この構成のステータSにあっても、第1、第2実施形態と同様に、補助磁極13が設けられた一対のマグネット12と一対の膨出部3aとをもって、4極のマグネットを配設したのと同じ磁気回路が構成される。
Even in the stator S having this configuration, similarly to the first and second embodiments, a four-pole magnet is provided with the pair of
図4は、本発明が適用された自動車用パワーウィンドウである。これはモータ1とそのモータケース2に一体的に設けられた減速装置5とにより構成されている。モータ1は、モータケース2により軸線方向一端部を軸支された回転軸6と、回転軸6に同軸かつ一体に設けられた回転子7と、回転子7を外囲するようにモータケース2の対応する内周面に配設された複数のマグネット12(図の断面では示されない)とを備える。
FIG. 4 is an automotive power window to which the present invention is applied. This is constituted by a motor 1 and a
図において、回転軸6のモータケース2から突出する側は減速装置5内に延在して2ヶ所で軸支されており、その突出した回転軸6の中間部分にウォーム6aが一体的に設けられている。ウォーム6aにはウォームホイール8がギア結合されており、これらウォームギアにより減速装置5が構成されている。なお、ウォームホイール8の軸が本モータ装置の出力軸として用いられ、その出力軸には図示されない窓を開閉するためのレギュレータのリンク機構が駆動される。
In the figure, the side of the
この具体例においても、上記したように4極モータとして適用でき、このモータ1によると、図4に2点鎖線でその輪郭を示した4極全てにマグネットを設けた従来のモータに比して薄型化し得るので、モータ1の設置スペースの低減が可能となり、車室スペースの拡大が要求される車載用機器、特に設置空間の狭いワイパモータやドア幅の制限を受け薄型化が望まれるパワーウィンドウモータなどに好適である。 This specific example can also be applied as a four-pole motor as described above. According to this motor 1, compared to a conventional motor in which magnets are provided on all four poles whose outline is shown by a two-dot chain line in FIG. Since the installation space of the motor 1 can be reduced, the installation space of the vehicle 1 is required. In particular, a wiper motor with a narrow installation space and a power window motor that is desired to be reduced due to the limitation of the door width. It is suitable for such as.
1 モータ
2 モータケース
3 ヨーク
3a 膨出部
3b 平坦部
3c 矩形孔
3d 突出部
4 ロータ
4a ロータ軸
12 マグネット
13 補助磁極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (7)
前記ロータ軸を回転可能に軸支し、収容するヨークと、
前記ヨークに配設され、前記ロータを挟んで互いに対向する位置に、同極同士を互いに対向させた一対のマグネットとを有するモータであって、
前記一対のマグネットが平板状であることを特徴とするモータ。 A rotor shaft, and a rotor fixed to the rotor shaft and formed of a magnetic material;
A yoke that rotatably supports and accommodates the rotor shaft;
A motor having a pair of magnets disposed on the yoke and facing each other across the rotor, with the same poles facing each other,
The motor characterized in that the pair of magnets has a flat plate shape.
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