JP2009033860A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、ハウジング内側面又はステータコア外側面に形成される固定部の形状を曲線状とすることにより、振動及び騒音を抑制することができる回転電機を提供することにある。
【解決手段】略筒状の支持部１２と、この支持部１２より径方向内側に向かい突出する複数のティース１１部を備えるコア２と、コア２の外周側を支持するとともに被覆するハウジングケース４と、を備える回転電機Ｍに関する。
コア２外側面若しくはハウジングケース４内側面のうち少なくともいずれか一方には、突部４１が、軸方向に対し傾斜した状態で、両底面間に渡り複数形成されており、突部４１の自由端面が、コア２外側面若しくはハウジングケース４内側面と当接することによりコア２がハウジングケース４に保持される。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転電機に係り、特に防振・防音性の高い回転電機に関する。

ブラシレスモータの中で、例えばシンクロナスリラクタンスモータ，スイッチトリラクタンスモータ，埋め込み磁石型モータ等、リラクタンストルクを主として発生させる類のモータでは、ラジアル力が働くことによりステータが加振され、その結果ハウジング等を伝わって外部に振動が発生してしまうという問題点があった。
このような問題を解決するために、振動を低減させるための構造が提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

特開平１１−２１５７４５号公報 特開２００４−１４７４４４号公報

特許文献１には、ケース内に固定されたステータコアを備えるブラシレスモータが開示されている。
このステータコア内周部には、コア巻線が巻回された複数のティースが形成されているとともに、外周部には３個の凹部が等角度間隔に設けられている。
また、ケース内周部には、ステータコア方向へ突出する３個の突部が等角度間隔に形成されている。
ケースとステータコアとは、これらに形成された凹部に突部を嵌合させることにより結合される。
このように構成されているため、特許文献１に係るブラシレスモータにおいては、ステータコアとケースとの接触点がこの嵌合部のみとなり、ケース内壁面にステータコア外周面を密着させてステータコアを固定した場合に比して、ケースに振動が伝わることを抑制することができる。

しかし、特許文献１に記載の技術では、ステータコア外周に形成された凹部及びケース内周に形成された突部が等角度間隔で配置されるため、ステータコアに同一モードの振動が複数箇所で発生し、これら同一モードの振動が増幅される。
このため、十分な防振性を確保することができないという問題点があった。

このような問題点を解決するために、特許文献２に記載された技術が提案されている。
特許文献２には、ケース内に固定されたステータコアを備えるＤＣブラシレスモータが開示されている。
このステータコア外周部には、３個の凹部が不均等角度間隔に形成されている。
また、ケースの内周部には、ステータコア方向へ突出する３個の突部が不均等角度間隔に形成されている。
ケースとステータコアとは、これらに形成された凹部に突部を嵌合することにより結合される。
このように、特許文献２に係るブラシレスモータにおいては、凹部及び突部が不均等角度間隔に形成されているため、同一モードの振動が増幅されることを防止することができ、ケースに伝達される振動を抑制することができる。

しかし、上記特許文献２に記載の技術では、振動を防止の観点からはまだ不十分であり、より一層の振動抑制技術が望まれていた。

本発明の目的は、上記各問題点を解決することにあり、ハウジングケース内側面又はコア外側面に形成される当接部である突部の形状を曲線状とすることにより、振動及び騒音を抑制することができる回転電機を提供することにある。

上記課題は、本発明に係る回転電機によれば、略筒状の支持部と、該支持部より径方向内側に向かい突出する複数のティース部を備えるコアと、該コアの外周側を支持するとともに被覆するハウジングケースと、を備える回転電機であって、前記コア外側面若しくは前記ハウジングケース内側面のうち少なくともいずれか一方には、前記ハウジングケース方向若しくは前記コア方向に突出するとともに、軸方向に延びる突部が、軸方向に対し傾斜した状態で、両底面間に渡り複数形成されており、前記突部の自由端面が、前記コア外側面若しくは前記ハウジングケース内側面と当接することにより前記コアが前記ハウジングケースに保持されて形成されることにより解決される。

このように、本発明においては、周方向や軸方向に、コアをハウジングケースに保持するための当接点が少なくとも１箇所以上存在することになるため、当接点を軸方向水平に形成する従来例に比して、回転電機の振動を効率的に抑制し、振動に伴う騒音を低減することができる。
特に、本発明においては、周方向の当接点を多く形成することができる。
このため、特に円板形状に近い形状の回転電機の場合に、より効率良く振動を防止し、振動に伴う騒音を低減することができる。

また、請求項１に記載の回転電機において、前記突部は、軸方向に対し傾斜するとともに、軸方向に沿って曲線状に延びるよう形成されていると、コアとハウジングケースの当接面積（特に周方向の当接面積）をより多くすることができるため好適である。
請求項１又は請求項２に記載の回転電機において、前記突部間の間隔は、等間隔となるように形成されていると加工上好適である。
また、請求項１又は請求項２に記載の回転電機において、複数の前記突部は、互いに異なる複数の形状に形成されており、前記突部間の間隔は、不均等間隔となるように形成されていると、共振点をずらすことができるため更に好適である。

また、請求項１に記載の回転電機において、前記突部の重心位置は、前記ティースの前記コアとの対向面の重心位置と整合していると好適である。
磁気による振動はティースに加わり、この振動は、ティースのコアとの対向面の重心位置に主として加わることとなる。
このため、この位置に突部の重心位置を配置すると、荷重がかかる部分を確実に保持し、振動をより効率的に抑制することができる。

更に、上記課題は、本発明に係る回転電機によれば、略筒状の支持部と、該支持部より径方向内側に向かい突出する複数のティース部を備えるコアと、該コアの外周側を支持するとともに被覆するハウジングケースと、を備える回転電機であって、前記コア外側面若しくは前記ハウジングケース内側面のうち少なくともいずれか一方には、前記ハウジングケース方向若しくは前記コア方向に突出するとともに、周方向に沿って軸方向へ遷移する螺旋状の突部が形成されており、前記突部の自由端面が、前記コア外側面若しくは前記ハウジングケース内側面と当接することにより前記コアが前記ハウジングケースに保持されて形成されることにより解決される。

このように、本発明においては、周方向や軸方向に、コアをハウジングケースに保持するための当接点が少なくとも１箇所以上存在することになるため、当接点を軸方向水平に形成する従来例に比して、回転電機の振動を効率的に抑制し、振動に伴う騒音を低減することができる。
特に、本発明においては、軸方向の当接点を多く形成することができる。
このため、特に軸方向に長い形状の回転電機の場合に、より効率良く振動を防止し、振動に伴う騒音を低減することができる。

請求項６に記載の回転電機において、前記突部は、等間隔ピッチの螺旋状に形成されていると加工上好適である。
また、請求項６に記載の回転電機において、前記突部は、波型形状であって、不均等間隔ピッチの螺旋状に形成されていると、共振点をずらすことができるため更に好適である。

本発明によれば、ハウジングケース内側面又はコア外側面に形成される突部の形状を軸方向に対して傾斜した曲線状とし、ハウジングケースとコアとの当接面積を軸方向及び周方向に増やすことにより、コアをハウジングケースに確実に固定し振動を抑制し、この振動に伴う騒音を効率的に低減させることができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
なお、以下に説明する構成は本発明を限定するものでなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
本実施形態は、ハウジング内側面に形成される当接部である突部の形状を軸方向に対して傾斜した曲線状とすることにより、当接面積を軸方向及び周方向に増やし、振動及び騒音を抑制することができるブラシレスモータに関するものである。

図１乃至図５は、本発明の第１実施形態を示すものであり、図１はモータを示す説明図、図２はハウジングに形成された突部を示す要部拡大図、図３はハウジングを示す斜視図、図４は図３のＡ−Ａ線断面図、図５は突部の形成位置を示す説明図である。
また、図６は本発明の第２実施形態を示す説明図、図７は本発明の第３実施形態を示す説明図、図８は本発明の第４実施形態を示す説明図である。

（第１実施形態）
はじめに、図１により、本実施形態に係る回転電機としてのブラシレスモータＭ（以下、単に「モータＭ」と記す）の構成について説明する。
なお、ティース１１には、巻線が巻回されているが、図１においては、説明のため、巻線の記載を省略してある。
本実施形態に係るモータＭは、コアとしてのステータコア１と、ロータ２、防振材３、ハウジングケースとしてのハウジング４を有して構成されている。
本実施形態に係るステータコア１は、１２本のティース１１及びこのティース１１を支持する支持部としての外周円環部１２を有して構成されている。
ティース１１は水平断面略Ｔ字形状に形成されており、外周円環部１２より、中心方向へ向けて突出している。ティース１１の自由端部は、略円弧状曲面に形成されており、１２本のティース１１の自由端は、略円周状に配置される。
このティース１１には、図示しない巻線が巻回され、この巻線の通電方向を切り替えることにより、ロータ２の回転推進力が得られる。

本実施形態に係るロータ２は、マグネット２１と、回転軸２２を有して構成されている。
マグネット２は、永久磁石であり、Ｎ極及びＳ極が交互になるように、ロータ２水平断面円周上に沿って配列されている。
回転軸２２は、ロータ２の回転中心となるシャフトであり、ロータ２の中心部を貫通し、両端部は図示しない軸受により回転可能に支承されている。

本実施形態に係る防振材３は、樹脂製部材であり、ステータコア１と後述するハウジング４との間隙を埋めるように配設される。
防振材３の配設は、ステータコア１とハウジング４との間の間隙に、樹脂製の防振材３を挿入することにより行ってもよいし、この間隙に樹脂材料を充填することにより行ってもよい。
なお、本実施形態においては、防振材３として樹脂を使用したが、これに限られることはなく、例えば、防振合金（例として、アルミニウム合金）等を使用してもよい。

本実施形態に係るハウジング４は、ステータコア１を保持するためのケースであり、ステータコア１の外周部を囲暁するように配設され、ステータコア１を支持する。
以上のように、本実施形態に係るモータＭは、ハウジング４に固定されたステータコア１内周部を、ロータ２が回転することにより、回転軸２２に回転出力を発生させる。

図２乃至図５により、本実施形態に係るハウジング４の詳細構成を説明する。
本実施形態に係るハウジング４には、ステータコア１を支持するための突部４１が複数形成されている。本実施形態においては、１２個の突部４１が形成されている（図１参照）。
図２に示すように、この突部４１は、水平断面略台形状の、ステータコア１側（中心方向側）へ突出する突条であり、その自由端面側は、ステータコア１外周面の湾曲に整合するように若干湾曲しており、ステータコア１に当接するよう構成されている。

つまり、本実施形態においては、ステータコア１は、ハウジング４との接点、すなわちこの突部４１の自由端面とステータコア１との当接点１２点で支持されることとなる。
このように形成されているため、ステータコア１外周面が全てハウジング４に支持される構成と比して、ステータコア１とハウジング４との接触面積を小さくすることができ、ハウジング４に伝わる振動を低減することができるとともに、突部４１を直線状に形成する場合に比して、ステータコア１とハウジング４との接触面積が、特に周方向において大きくなるため、円盤形状に近いモータＭの場合、特に効率的に振動を抑制することができる。

また、本実施形態においては、図３及び図４に示すように、突部４１は、モータＭの軸方向に沿って、若干のアールを描くようスキュー（skew）状に１２本形成されている。
このように構成されているため、コギングトルクの増加を抑制することが可能となる。

また、本実施形態においては、図５に示すように、突部４１は、ティース１１形成部に対向する面上に形成される。
このとき、突部４１は、ティース１１の側面（ロータ２と対向する面）の重心点Ｏを、突部４１の重心点Ｏ´が通過するように、等間隔に形成される。
このため、モータＭ駆動中にティース１１長手方向に発生する加振力を効率よく吸収することができる。
つまり、磁気による振動はティース１１に伝わり、軸方向からみても重心部分に伝わるため、重心点Ｏを支持することにより振動抑制効果が上がる。

上記実施形態は、以下のように改変することができる。
改変例として他の実施形態を以下、説明する。
なお、上記実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに、重複する構成の説明は省略する。

（第２実施形態）
本実施形態においては、突部４１の構成を改変している。
その他の構成は、第１実施形態と同様である。
図６は、ハウジング２４を、中心を通り軸方向へ切断した断面図である。
図６に示すように、本実施形態に係る突部２４１は、ハウジング２４内壁面の周方向に沿ってスパイラル状に形成された突条として形成されている。

この突部２４１のスパイラルは、等間隔となるように形成されている。
このように構成されているため、周方向において、少なくとも当接部が１箇所存在する配置となり、モータＭの振動を効率良く抑制することができるとともに、特に、軸方向への当接が多くなり、軸方向に長いモータＭの場合、効率良く振動を抑制することができる。

（第３実施形態）
本実施形態においては、突部４１の構成を改変している。
その他の構成は、第１実施形態と同様である。
図７に示すように、突部３４１を波状の不定形状に形成する。
つまり、突部３４１間の間隔を不均等間隔とする。
なお、始点及び終点、重心位置（Ｏ，Ｏ´）の関係は第１実施形態と同様である。つまり、図５と同様に、突部３４１は、ハウジング３４内壁面のティース１１形成部に対向する面上に形成されるとともに、ティース１１の側面（ロータ２と対向する面）の重心点Ｏを、突部３４１の重心点Ｏ´が通過するように形成される。
このため、共振点をずらすことが可能となり、より効率良く振動を抑制することができる。

（第４実施形態）
本実施形態においては、突部４１の構成を改変している。
その他の構成は、第１実施形態と同様である。
図８に示すように、本実施形態に係る突部４４１は、ハウジング４４内壁面の周方向に沿ってスパイラル状に形成された突条として形成されている。
この突部４４１のスパイラルは、不定形波型であり、不均等間隔となるように形成されている。
このように構成されているため、軸方向への当接が多くなり、軸方向に長いモータＭの場合、効率良く振動を抑制することができるとともに、共振点をずらすことが可能となり、更に効率良く振動を抑制することができる。

なお、第１実施形態乃至第４実施形態においては、ステータコア１をハウジング４（２４，３４，４４）に支持するための突部４１（２４１，３４１，４４１）を、ハウジング４内壁面のみに形成したが、構成はこれに限られることはなく、ステータコア１側に突部４１（２４１，３４１，４４１）を形成してもよいし、一方に突部４１（２４１，３４１，４４１）を形成するとともに他方に突部４１（２４１，３４１，４４１）と係合可能な凹部を形成するように構成してもよい。

また、第１実施形態乃至第４においては、ステータコア１とハウジング４（２４，３４，４４）との間に形成される間隙に防振材３を挿入しているが、構成はこれに限られることはなく、防振材３を使用しない構成若しくは他の防振構造を採用してもよい。

本発明の第１実施形態に係るモータを示す説明図である。 本発明の第１実施形態に係るハウジングに形成された突部を示す要部拡大図である。 本発明の第１実施形態に係るハウジングを示す斜視図である。 図３のＡ−Ａ線断面図である。 本発明の第１実施形態に係る突部の形成位置を示す説明図である。 本発明の第２実施形態に係るハウジングに形成された突部を示す説明図である。 本発明の第３実施形態に係るハウジングに形成された突部を示す説明図である。 本発明の第４実施形態に係るハウジングに形成された突部を示す説明図である。

符号の説明

１‥ステータコア、１１‥ティース、１２‥外周円環部、
２‥ロータ、２１‥マグネット、２２‥回転軸
３‥防振材、
４，２４，３４，４４‥ハウジング、４１，２４１，３４１，４４１‥突部
Ｍ‥モータ、Ｏ，Ｏ´‥重心点

Claims (8)

1. 略筒状の支持部と、該支持部より径方向内側に向かい突出する複数のティース部を備えるコアと、
   該コアの外周側を支持するとともに被覆するハウジングケースと、を備える回転電機であって、
   前記コア外側面若しくは前記ハウジングケース内側面のうち少なくともいずれか一方には、前記ハウジングケース方向若しくは前記コア方向に突出するとともに、軸方向に延びる突部が、軸方向に対し傾斜した状態で、両底面間に渡り複数形成されており、
   前記突部の自由端面が、前記コア外側面若しくは前記ハウジングケース内側面と当接することにより前記コアが前記ハウジングケースに保持されて形成されることを特徴とする回転電機。
2. 前記突部は、軸方向に対し傾斜するとともに、軸方向に沿って曲線状に延びるよう形成されていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
3. 前記突部間の間隔は、等間隔となるように形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の回転電機。
4. 複数の前記突部は、互いに異なる複数の形状に形成されており、前記突部間の間隔は、不均等間隔となるように形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の回転電機。
5. 前記突部の重心位置は、前記ティースの前記コアとの対向面の重心位置と整合していることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
6. 略筒状の支持部と、該支持部より径方向内側に向かい突出する複数のティース部を備えるコアと、
   該コアの外周側を支持するとともに被覆するハウジングケースと、を備える回転電機であって、
   前記コア外側面若しくは前記ハウジングケース内側面のうち少なくともいずれか一方には、前記ハウジングケース方向若しくは前記コア方向に突出するとともに、周方向に沿って軸方向へ遷移する螺旋状の突部が形成されており、
   前記突部の自由端面が、前記コア外側面若しくは前記ハウジングケース内側面と当接することにより前記コアが前記ハウジングケースに保持されて形成されることを特徴とする回転電機。
7. 前記突部は、等間隔ピッチの螺旋状に形成されていることを特徴とする請求項６に記載の回転電機。
8. 前記突部は、波型形状であって、不均等間隔ピッチの螺旋状に形成されていることを特徴とする請求項６に記載の回転電機。

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