JP2009095198A

JP2009095198A - モータ

Info

Publication number: JP2009095198A
Application number: JP2007265967A
Authority: JP
Inventors: Yoshinobu Motokura; 義信本蔵; Hiroshi Matsuoka; 浩松岡; Youni Hashimoto; 擁二橋本; Hiroshige Mitarai; 浩成御手洗
Original assignee: Aichi Steel Corp
Current assignee: Aichi Steel Corp
Priority date: 2007-10-11
Filing date: 2007-10-11
Publication date: 2009-04-30

Abstract

【課題】モータ性能が高く、軽量で、静粛性に優れることを両立する小型ＤＣブラシモータを提供すること。
【解決手段】電磁回転体に対向するように配置されたリング状のボンド磁石とリング状のモータヨークとモータケースとからなるＤＣブラシモータ装置において、リング状のボンド磁石の外周面とリング状のモータヨークの内周面は圧入状態であり、更に、モータヨークの外周面が樹脂材料からなるモータケースで接合されていることを特徴とするＤＣブラシモータ装置。
【選択図】図１

Description

モータ性能が高く、軽量で、静粛性に優れる小型ＤＣブラシモータに関する。

近年、環境問題の悪化とともに、自動車等に使用されるモータにおいては小型・軽量化が必須の課題となってきており、達成するため各種の対応策が検討されている。
また、更なる静粛性が求められている。

近年、このような用途に用いられる小型ＤＣブラシモータにおいては、従来、使用されていたフェライト焼結磁石を２極用いたモータが汎用されていた。本発明者らは、高い磁気特性を有し、高い寸法精度を有し、リング状に成形可能な異方性希土類ボンド磁石を用い、薄型で４極以上に配向着磁した薄型リング磁石とし、更に、モータの寸法緒元を制御することで、フェライト焼結磁石を２極配置した汎用モータのモータ性能指標（トルク定数／体積）を大幅に向上させた。現在、このタイプのモータが動力用として用途を拡大しつつある。（特許文献１）
しかしながら、このモータにおいては、軽量化は大幅に達成できたものの、更なる軽量化と静粛性が求められている。

特開２００３−２４４８７０号公報

本発明の課題は、モータ性能が高く、軽量で、静粛性に優れる小型ＤＣブラシモータを提供することである。

本発明の発明者等は、モータ性能が高く、軽量で、静粛性に優れる小型ＤＣブラシモータを提供するため、種々の観点から検討した結果、以下の発明を構成するに至った。
請求項１に記載のＤＣブラシモータ装置は、電磁回転体に対向するように配置されたリング状のボンド磁石とリング状のモータヨークとモータケースとからなるＤＣブラシモータ装置において、リング状のボンド磁石の外周面とリング状のモータヨークの内周面は圧入状態であり、更に、モータヨークの外周面が樹脂材料からなるモータケースに接合されていることを特徴とする。
ここで、本発明のモータケースとは、ケース部とキャップ部から構成される。ケース部は、主として、軸受け、電磁回転体、磁石、モータヨーク（従来のモータ装置では、モータケースのケース部がモータヨークを兼ねる）等からなる磁気回路部を覆う部分である。キャップ部は、主として、ブラシ、コミテータ、軸受け等からなるブラシ機構部を覆う部分である。
このモータケースは、ケース部とキャップ部を別途設けて、その後、接合しても良いし、ケース部とキャップ部を一体に設けても良い。

請求項１に記載の発明によれば、従来のＤＣブラシモータ装置に比べ、モータの特性を維持したまま、大幅な軽量化、静粛性の向上を同時に達成することができる。

この理由はたとえば以下のように理由付けられる。従来のＤＣブラシモータ装置は、図２に示すように、例えば磁石８が接着されたモータケース９（特にケース部９１）では通常、金属材料である軟鉄等の鉄系材料を用いているため、ブラシとコミテータ間の摺動部で発生する機械音、軸受け部での機械音、磁気回路部での磁気音等を十分に減衰することなくモータ外部に伝播していた。また、モータケースのキャップ部は樹脂材料若しくは金属材料が使用されていいた。それを本発明では、磁気回路部を構成するモータヨークを磁気回路に必要な部分のみとしつつ、リング状のボンド磁石をモータヨークに圧入した状態とし、更に、モータケースを鉄系材料にしたものと比べて密度が大幅に小さく、音の減衰性に優れる特徴を有する樹脂材料で覆い尽くし、かつ、モータヨークと樹脂材料を接合状態とすることで、大幅な軽量化がなされ、種々の騒音がモータ内部から外部へ伝播される過程で大きく減衰することで、大幅な静粛性が達成されると考えられる。
なお、本発明の効果は、樹脂材料相当の密度と音の減衰性能を有する材料であれば、樹脂材料に置換して構成することができる。

本明細書において接合とは、モータの使用状態で接合部全周にわたり隙間が発生しないことを意味する。但し、接合の方法によっては、モータヨークとモータケース等の接合部材の表面粗度の状態により局所的に小さな隙間が発生する程度の状態は静粛性に問題のない範囲で許容する。つなぎ部を接合状態とすることで、単なる機械的係合時のようなモータヨークとモータケース間での隙間をなくし、音の発生を防止しつつ、音の減衰を確保すことができる。
接合には、モータケースへのモータヨークの圧入による接合、モータヨークに対する樹脂材料の一体射出成形によるモータケースの接合、モータケースとモータヨークの溶着による接合等がある。

更なる発明としてのＤＣブラシモータ装置は、電磁回転体に対向するように配置されたリング状のボンド磁石とリング状のモータヨークとケース部とキャップ部からなるモータケースとよりなるＤＣブラシモータ装置において、リング状のボンド磁石の外周面とリング状のモータヨークの内周面は圧入状態であり、更に、モータヨークの外周面が樹脂材料からなるモータケースのケース部に接合されており、モータケースのケース部とキャップ部が接合されていることを特徴とする。

この発明は基本的に、請求項１の発明と同じであるが、モータケースをケース部とキャップ部に分けたことを明示した発明である。発明の効果は同様である。
また、この場合は、金型にリング状のモータヨークにリング状のボンド磁石を圧入した状態でセットし、モータケースのケース部に相当するキャビティを設けた金型を構成した後で、樹脂材料をキャビティに一体射出成形することで、回転軸の軸精度が増すため、本発明の効果に、更に、磁気音の低減による静粛性の更なる向上を図ることができる。この時、回転軸の軸精度が向上しているので、エアギャップを縮めることができ、それに伴ってモータ性能指標の向上によるモータ装置の軽量化を図ることもできる。

この発明の場合は、モータケースのケース部とキャップ部の間につなぎ部があるので、そこを接合状態とする点が特徴である。つなぎ部を接合状態とすることで、単なる機械的係合時のようなモータケースのケース部とキャップ部の間の隙間をなくし、音の発生を防止しつつ、音の減衰を確保することができる。
この接合には、モータケースのケース部とキャップ部の間の圧入による接合、モータケースのケース部とキャップ部に対して更に樹脂材料による一体射出成形による接合、若しくは、モータケースのケース部とキャップ部の溶着による接合等がある。

以下、本発明を実施の形態に基づいて説明する。なお、本発明は実施例に限定されるものではない。
（第１実施例）
図１は本実施例のモータ装置の一例を示す。図は、本発明のＤＣブラシモータの実施例の切断正面図である。本実施例のモータ装置１は、モータ性能が高く軽量化と静粛性の向上を目的としている。本実施例のモータ装置１は、磁気回路部においては、電磁回転体１１、ボンド磁石１２、モータヨーク１３、モータケースのケース部１４１等からなる。また、ブラシ機構は、ブラシ２１、コミテータ２２等で構成される。電磁回転体１１及びコミテータ２２は回転軸３１に固定され、回転軸は、二つの回転軸受け３２で回転可能に支持されている。

ボンド磁石１２はリング形状をしている。ここでは、材質としては最大エネルギー積が１６０ｋＪ／ｍ^３の異方性希土類ボンド磁石を使用している。モータ性能を向上させるためには、異方性希土類ボンド磁石を使用することが好ましい。その磁気特性は、最大エネルギー積で１１１〜２００ｋＪ／ｍ^３を有する。単位体積若しくは単位重量当たりのトルク定数であらわされるモータ性能指標を向上させるには、この異方性希土類ボンド磁石を薄くして使用することが望ましい。厚さは０．７ｍｍから３ｍｍ程度が望ましい。ここでは、２ｍｍ厚の磁石を使用した。モータ外径の増加に伴い、厚さは更に大きくなる場合もある。磁極数は６極である。主としてラジアル方向に配向・着磁してある。磁極数は４極以上が好ましい。軽量化をしようとしているフェライト焼結を使用しているモータが２極であれば、４極以上に、４極であれば、６極以上とすることが好ましい。

モータヨーク１３もリング形状をしている。このリング形状の円筒度・真円度が高い程良い。材質は、軟鉄等の軟磁性材料が用いられる。
ボンド磁石１２の外周面とモータヨーク１３の内周面は圧入により接合された状態となっている。これにより、ボンド磁石１２とモータヨーク１３間の隙間を防止し、音の発生を防止している。更に、この圧入により、異方性希土類ボンド磁石は、モータヨーク１３の内径にならって、ボンド磁石１２の内周面も高い円筒度・真円度を有することができる。これにより、ボンド磁石１２と電磁回転体１３とのエアギャップを縮めることができ、モータ性能指標を向上することができる。

ボンド磁石１２とモータヨーク１３を一体化したものは、樹脂材料を一体射出成形によりモータケース１４のうちのケース部１４１に接合される。
一体射出成形の方法は、本実施例では、本明細書第００１１欄で記載したとおりに行なった。これにより、本実施例のモータ装置１は大幅な軽量化と大幅な静粛性が達成される。

また、図１のモータケース１４のケース部１４１とキャップ部１４２の係合部の拡大図を図２に示す。モータケース１４のケース部１４１とキャップ部１４２が、それぞれの接合面１４１１と接合面１４２１で、圧入状態となっている。本実施例においては、当接面を全周に渡って圧入によって接合している。これは、モータケースのキャップ部１４２の接合面１４２１の外径に対し、モータケースのケース部１４１の接合面１４１１の内径を小さくすることにより、両者を軸方向に嵌め合わせることにより圧入による接合とすることができる。このように、つなぎ部を接合状態とすることで、単なる機械的係合時のようなモータケース１４のケース部１４１とキャップ部１４２の間の隙間をなくし、音の発生を防止しつつ、音の減衰を確保することができる。

別の実施例として、上記の圧入状態において更に、モータケース１４のケース部１４１の当接面１４１２とキャップ部１４２の当接面１４２２を溶着によって溶着部（図示せず）を形成した。この場合は、より強固な接合となり、静粛性と強度がより向上する。

以上のように発明を構成することにより、モータ装置１の各構成要素を全て樹脂材料により、覆い尽くすことができ、大幅な軽量化と静粛性の向上を達成することができる。

本発明は、ＤＣブラシモータ装置に使用できる。特に、軽量化、静粛性が必要とされる用途に有用である。特に、自動車用の動力用モータ装置に有用である。但し、自動車用だけに用途を限定するものではない。

本発明のＤＣブラシモータの実施例の切断正面図である。本発明のモータケースのケース部とキャップ部の係合部の拡大図従来例のＤＣブラシモータの実施例の切断正面図である。

符号の説明

１モータ装置
１１電磁回転体
１２ボンド磁石
１３モータヨーク
１４モータケース
１４１ケース部
１４２キャップ部
１４１１ケース部の接合面
１４２１キャップ部の接合面
１４１２ケース部の当接面
１４２２キャップ部の当接面
２１ブラシ
２２コミテータ
３１回転軸
３２軸受け
８従来例の磁石
９従来例のモータケース
９１ケース部
９２キャップ部

Claims

電磁回転体に対向するように配置されたリング状のボンド磁石とリング状のモータヨークとモータケースとからなるＤＣブラシモータ装置において、
リング状のボンド磁石の外周面とリング状のモータヨークの内周面は圧入状態であり、更に、モータヨークの外周面が樹脂材料からなるモータケースで接合されていることを特徴とするＤＣブラシモータ装置。