JP2009124892A - 電動モータ - Google Patents
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Abstract
【課題】回転軸の逆転防止機能を満足しつつ、振動や騒音を低減させることができる4極以上の電動モータを提供する。
【解決手段】複数のセグメント型永久磁石7と、径方向に沿って延び、周方向に等間隔に配設された複数のティース12と、ティース12間に形成され軸線方向に沿って延びる複数のスロット13とを備え、セグメント型永久磁石7とスロット13の個数比が2:3に設定されている3相構成の電動モータ2であって、複数のティース12のうち、同相同士となるティース12の先端に軸線方向に沿って延びる溝部42を設けた。
【選択図】図2
【解決手段】複数のセグメント型永久磁石7と、径方向に沿って延び、周方向に等間隔に配設された複数のティース12と、ティース12間に形成され軸線方向に沿って延びる複数のスロット13とを備え、セグメント型永久磁石7とスロット13の個数比が2:3に設定されている3相構成の電動モータ2であって、複数のティース12のうち、同相同士となるティース12の先端に軸線方向に沿って延びる溝部42を設けた。
【選択図】図2
Description
この発明は、車両等に搭載される電動モータに関するものである。
従来から、車両等に搭載されるブラシ付きの電動モータが知られている。この種の電動モータは、内周面に複数個の磁石を取り付けた有底筒状のヨークの内側にアーマチュアコイルが巻装されたアーマチュアが回転自在に配置された構成となっている。アーマチュアは回転軸に外嵌固定されたアーマチュアコアを有している。アーマチュアコアには、巻線を巻装するためのティースが放射状に形成され、これらティース間に軸線方向に長いスロットが形成されている。
各ティースには巻線が巻装され、集中巻構造のアーマチュアコイルが形成されている。
アーマチュアコイルは、回転軸に取り付けられたコンミテータの複数のセグメントに導通している。各セグメントはブラシと摺接可能になっており、このブラシからセグメントに電圧を印加することによってアーマチュアコイルに電流が給電されるようになっている。このとき、アーマチュアコイルに磁界が形成され、ヨークの磁石との間に生じる磁気的な吸引力や反発力によって回転軸が駆動する。
アーマチュアコイルは、回転軸に取り付けられたコンミテータの複数のセグメントに導通している。各セグメントはブラシと摺接可能になっており、このブラシからセグメントに電圧を印加することによってアーマチュアコイルに電流が給電されるようになっている。このとき、アーマチュアコイルに磁界が形成され、ヨークの磁石との間に生じる磁気的な吸引力や反発力によって回転軸が駆動する。
ここで、電動モータにあっては、ヨークに配設された永久磁石の磁力によって無通電状態のときにアーマチュアにコギングトルクが発生し、このコギングトルクの発生位置が無通電状態のアーマチュアの停止角度位置となる。すなわち、それぞれ永久磁石と永久磁石との間には空隙が形成されているので、永久磁石の周方向両端を境にして永久磁石側と空隙側との磁束の変化が大きくなり、ここを通過する各ティースの磁気的な吸引力や反発力が大きく変化してコギングトルクが発生する。このため、コギングトルクの発生位置、つまり、アーマチュアの停止角度位置は永久磁石の配設位置、磁極数、およびスロット数により決定する。すなわち、アーマチュアの停止角度位置のパターンは磁極数とスロット数との最小公倍数分存在することになる。
例えば、特許文献1に開示されているものでは、磁極数が2、スロット数が3の電動モータのアーマチュアの停止角度位置のパターン数を磁極数とスロット数との最小公倍数よりも減少させるべく、アーマチュアのティースを全体的に擬似的に2極構成となるように形成し、アーマチュアの停止角度位置のパターンを2パターンとしている。そして、アーマチュアの停止角度位置でブラシからの給電を確実に遮断させ、電動モータの焼損や停止後の不意な起動を防止しようとしている。
特開平10−248227号公報
ところで、自動車のパワーウインドウ装置に用いられる電動モータは、この回転軸にウォーム減速機構を連結して用いる場合が多い。ウォーム減速機構は、ウォーム軸と、これに噛合いするウォームホイールとを有しており、ウォーム軸を回転軸に連結する一方、ウォームホイールに出力軸を連結し、この出力軸が正/逆転することによってウインドウガラスが開閉するようになっている。ここでは、電動モータに発生するコギングトルクがウインドウガラスを所望の位置で停止させるための回転軸逆転防止手段として機能する。
しかしながら、回転軸の逆転を確実に防止するためにコギングトルクを増加させると、電動モータ駆動時にあってはトルクリップルが増加し、かつアーマチュア1回転あたりコギングトルクが磁極数とスロット数との最小公倍数分変動することになる。このため、電動モータ駆動時の振動や騒音を増加させてしまうという課題がある。
また、パワーウインドウ装置に用いられる電動モータは、例えば、磁極数が4極以上の多極モータである場合が多いので、これに伴ってスロット数も増加する。このため、上述の特許文献1のようにアーマチュアのティースを全体的に擬似的に2極構成とするのが困難であるという課題がある。
また、パワーウインドウ装置に用いられる電動モータは、例えば、磁極数が4極以上の多極モータである場合が多いので、これに伴ってスロット数も増加する。このため、上述の特許文献1のようにアーマチュアのティースを全体的に擬似的に2極構成とするのが困難であるという課題がある。
そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、回転軸の逆転防止機能を満足しつつ、振動や騒音を低減させることができる4極以上の電動モータを提供するものである。
上記の課題を解決するために、請求項1に記載した発明は、複数の永久磁石と、径方向に沿って延び、周方向に等間隔に配設された複数のティースと、前記ティース間に形成され軸線方向に沿って延びる複数のスロットとを備え、前記永久磁石と前記スロットの個数比が2:3に設定されている3相構成の電動モータであって、前記複数のティースのうち、同相同士となるティースの先端に軸線方向に沿って延びる溝部を設けたことを特徴とする。
この場合、請求項2に記載した発明のように、前記溝部は、前記同相同士となるティースの先端の中央部に、軸線方向全体に渡って設けられていてもよい。
このように構成することで、溝部が形成されたティースの永久磁石による磁気的吸引力を弱めることができる。このため、結果的に溝部が形成されたティースが永久磁石を通過する際のコギングトルクを増大させることができる。
また、溝部が同相同士となるティースに設けられているので、同相同士のティースによるコギングトルクの発生タイミングを同一とすることができる。
さらに、同相同士のティースに溝部を設けることで、機械的アンバランスを防止することができる。
この場合、請求項2に記載した発明のように、前記溝部は、前記同相同士となるティースの先端の中央部に、軸線方向全体に渡って設けられていてもよい。
このように構成することで、溝部が形成されたティースの永久磁石による磁気的吸引力を弱めることができる。このため、結果的に溝部が形成されたティースが永久磁石を通過する際のコギングトルクを増大させることができる。
また、溝部が同相同士となるティースに設けられているので、同相同士のティースによるコギングトルクの発生タイミングを同一とすることができる。
さらに、同相同士のティースに溝部を設けることで、機械的アンバランスを防止することができる。
請求項3に記載した発明は、前記永久磁石を筒部を有するヨークの内周面に配設すると共に、前記ヨークの内側に回転軸を回転自在に支持し、前記回転軸にアーマチュアコアを外嵌固定し、これに前記ティースを形成した電動モータであって、前記永久磁石は、前記アーマチュアコアとの対向面側に平坦に形成された平坦面を備えていることを特徴とする。
このように構成することで、永久磁石のアーマチュアコアとの対向面側に平坦に形成された平坦面を設けることによって、永久磁石と各ティースとの間のエアギャップを永久磁石の中央から周方向両端側に向かうに従って徐々に大きくすることができる。このため、溝部が設けられているティース以外の他相のティースが永久磁石の両端を通過する際の磁気的な吸引力や反発力の変化を小さくし、コギングトルクを減少させることができる。
このように構成することで、永久磁石のアーマチュアコアとの対向面側に平坦に形成された平坦面を設けることによって、永久磁石と各ティースとの間のエアギャップを永久磁石の中央から周方向両端側に向かうに従って徐々に大きくすることができる。このため、溝部が設けられているティース以外の他相のティースが永久磁石の両端を通過する際の磁気的な吸引力や反発力の変化を小さくし、コギングトルクを減少させることができる。
請求項4に記載した発明は、前記アーマチュアコアは複数の金属板を積層して構成され、各金属板は、前記同相同士となるティースの間隔に対応して周方向にずらしながら積層されていることを特徴とする。
このように構成することで、アーマチュアコアの加工精度や組立て精度による機械的アンバランスを解消することが可能になる。
このように構成することで、アーマチュアコアの加工精度や組立て精度による機械的アンバランスを解消することが可能になる。
請求項1、および請求項2に記載した発明によれば、溝部が形成されたティースの永久磁石による磁気的吸引力を弱めることができる。このため、結果的に溝部が形成されたティースが永久磁石を通過する際のコギングトルクを増大させることができ、確実に回転軸の逆転防止機能を満足させることができる。
また、溝部が同相同士となるティースに設けられているので、同相同士のティースによるコギングトルクの発生タイミングを同一とすることができる。このため、コギングトルクの発生回数、つまり、アーマチュア1回転あたりのコギングトルクの変動回数を磁極数とスロット数との最小公倍数よりも減少させることができ、電動モータ駆動時の振動や騒音を低減させることが可能になる。
さらに、同相同士のティースに溝部を設けることで、機械的アンバランスを防止することができるので、アンバランスによるモータ駆動時の振動や騒音を低減することが可能になる。
また、溝部が同相同士となるティースに設けられているので、同相同士のティースによるコギングトルクの発生タイミングを同一とすることができる。このため、コギングトルクの発生回数、つまり、アーマチュア1回転あたりのコギングトルクの変動回数を磁極数とスロット数との最小公倍数よりも減少させることができ、電動モータ駆動時の振動や騒音を低減させることが可能になる。
さらに、同相同士のティースに溝部を設けることで、機械的アンバランスを防止することができるので、アンバランスによるモータ駆動時の振動や騒音を低減することが可能になる。
請求項3に記載した発明によれば、永久磁石のアーマチュアコアとの対向面側に平坦に形成された平坦面を設けることによって、永久磁石と各ティースとの間のエアギャップを永久磁石の中央から周方向両端側に向かうに従って徐々に大きくすることができる。このため、溝部が設けられているティース以外の他相のティースが永久磁石の両端を通過する際の磁気的な吸引力や反発力の変化を小さくし、コギングトルクを減少させることができる。よって、溝部が設けられているティースによるコギングトルクの大きさを回転軸の逆転防止機能を満足し得る最小限の大きさに設定しつつ、他相のティースによるコギングトルクを低減させることができるので、より振動や騒音を低減させることが可能になる。
請求項4に記載した発明によれば、アーマチュアコアの加工精度や組立て精度による機械的アンバランスを解消することが可能になる。このため、加工精度や組立て精度の低下によるモータ駆動時の振動や騒音を低減することが可能になる。
次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明に係る電動モータ2が適用された車両のパワーウインドウ装置1の構成を示す断面図、図2は、図1のA−A線に沿う断面図である。
図1、図2に示すように、パワーウインドウ装置1は、電動モータ2と電動モータ2の回転軸3に連結されたウォームギヤ減速機4とを備えたものであって、車両のドア(不図示)に内装されている。
電動モータ2は、有底筒状のヨーク5内にアーマチュア6を回転自在に配置した構成となっている。
図1は、本発明に係る電動モータ2が適用された車両のパワーウインドウ装置1の構成を示す断面図、図2は、図1のA−A線に沿う断面図である。
図1、図2に示すように、パワーウインドウ装置1は、電動モータ2と電動モータ2の回転軸3に連結されたウォームギヤ減速機4とを備えたものであって、車両のドア(不図示)に内装されている。
電動モータ2は、有底筒状のヨーク5内にアーマチュア6を回転自在に配置した構成となっている。
ヨーク5の筒部53は略円筒状に形成されており、この内周面に複数(この実施形態では、6つ)のセグメント型永久磁石7が周方向に等間隔で磁極が順番となるように配設されている。
セグメント型永久磁石7は、ヨーク5との当接側に筒部53に対応する弧状面7aを有している一方、内周側、つまり、アーマチュア6との対向側に平坦に形成された平坦面7bを有している。各セグメント型永久磁石7間には、それぞれ空隙Kが形成されている。
セグメント型永久磁石7は、ヨーク5との当接側に筒部53に対応する弧状面7aを有している一方、内周側、つまり、アーマチュア6との対向側に平坦に形成された平坦面7bを有している。各セグメント型永久磁石7間には、それぞれ空隙Kが形成されている。
ヨーク5の底壁(エンド部)51には、中央に軸線方向外側に向かって突出するボス19が形成され、ここに回転軸3の一端を軸支するための軸受け18が圧入固定されている。筒部53の開口部53aには、外フランジ部52が設けられている。外フランジ部52にはボルト孔(不図示)が形成されており、ここにボルト24が螺入されることによってヨーク5がウォームギヤ減速機4に締結固定されている。
また、外フランジ部52の軸線方向中央寄りには、筒部53側に向かって膨出する段差部56が形成されている。この段差部56は、筒部53の開口縁を取り囲むように形成されている。
また、外フランジ部52の軸線方向中央寄りには、筒部53側に向かって膨出する段差部56が形成されている。この段差部56は、筒部53の開口縁を取り囲むように形成されている。
アーマチュア6は、回転軸3に外嵌固定されたアーマチュアコア8と、アーマチュアコア8に巻装されたアーマチュアコイル9と、回転軸3の他端側に配置されたコンミテータ10とを備えている。アーマチュアコア8は、プレス加工等によって打ち抜かれたリング状の金属板11を軸線方向に複数枚積層したものである。
金属板11の外周部にはT字型の複数(この実施形態では、9つ)のティース12が周方向に沿って等間隔で放射状に形成されている。各ティース12は、径方向に延出する巻胴部31と、巻胴部31の先端に設けられ巻胴部31に対して左右対称となるように延在する周壁部32とで構成されている。
金属板11の外周部にはT字型の複数(この実施形態では、9つ)のティース12が周方向に沿って等間隔で放射状に形成されている。各ティース12は、径方向に延出する巻胴部31と、巻胴部31の先端に設けられ巻胴部31に対して左右対称となるように延在する周壁部32とで構成されている。
すなわち、ティース12の先端に設けられた周壁部32がアーマチュアコア8の外周面を構成しており、セグメント型永久磁石7の平坦面7bと対向した状態になっている。
ここで、ティース12の周壁部32は軸線方向平面視で弧状に形成されているのに対し、これに対向するセグメント型永久磁石7の平坦面7bは平坦に形成されている。このため、セグメント型永久磁石7の中央から周方向両端に向かうに従って徐々にセグメント型永久磁石7とアーマチュアコア8との間のエアギャップGが大きくなっている。したがって、各ティース12の周壁部32がセグメント型永久磁石7の両端を通過する際の磁気的な吸引力や反発力の変化を小さくすることができ、コギングトルクを減少させることが可能になる。
ここで、ティース12の周壁部32は軸線方向平面視で弧状に形成されているのに対し、これに対向するセグメント型永久磁石7の平坦面7bは平坦に形成されている。このため、セグメント型永久磁石7の中央から周方向両端に向かうに従って徐々にセグメント型永久磁石7とアーマチュアコア8との間のエアギャップGが大きくなっている。したがって、各ティース12の周壁部32がセグメント型永久磁石7の両端を通過する際の磁気的な吸引力や反発力の変化を小さくすることができ、コギングトルクを減少させることが可能になる。
複数枚の金属板11を回転軸3に外嵌固定することにより、アーマチュアコア8の外周には、隣接するティース12間に蟻溝状のスロット13が複数(この実施形態では、9つ)形成されている。スロット13は軸線方向に沿って延びており、周方向に沿って等間隔に複数形成されている。
これらスロット13間にエナメル被覆の巻線14を挿通し、ティース12の巻胴部31に絶縁材であるインシュレータ39を介して巻線14が巻装される。これにより、アーマチュアコア8の外周に、複数のアーマチュアコイル9が形成される。
これらスロット13間にエナメル被覆の巻線14を挿通し、ティース12の巻胴部31に絶縁材であるインシュレータ39を介して巻線14が巻装される。これにより、アーマチュアコア8の外周に、複数のアーマチュアコイル9が形成される。
ここで、この実施形態にあっては、セグメント型永久磁石7が6つ(6極)設けられているのに対し、スロット13が9つ形成されている。すなわち、電動モータ2は、セグメント型永久磁石7とスロット13の個数比が2:3に設定された3相(U相、V相、W相)構成になっており、各ティース12は、U相、V相、W相がこの順で割り当てられている。このような6極9スロットの電動モータ2において、同相同士となる各ティース12の周壁部32、例えば、この実施形態ではV相の各ティース12の周壁部32には、径方向略中央に軸線方向に沿う溝部42が全体に渡って形成されている。
すなわち、図2において、周方向に120度間隔で配設されている3つのティース12の周壁部32にそれぞれ溝部42が形成された状態になっており、これら3つのティース12は、同時に各セグメント型永久磁石7に対向するようになっている。
また、溝部42が周方向に120度間隔で3箇所形成されているので、複数の金属板11を積層する際、各々金属板11を120度ずつ回転させながら(周方向にずらしながら)積層することも可能である。このように積層することで、加工精度や組立て精度によって各ティース12に生じるアンバランスを解消することができる。
また、溝部42が周方向に120度間隔で3箇所形成されているので、複数の金属板11を積層する際、各々金属板11を120度ずつ回転させながら(周方向にずらしながら)積層することも可能である。このように積層することで、加工精度や組立て精度によって各ティース12に生じるアンバランスを解消することができる。
図1に示すように、回転軸3の他端側に外嵌固定されているコンミテータ10は、この外周面に導電材で形成されたセグメント15が複数枚(この実施形態では、9枚)取り付けられている。セグメント15は軸線方向に長い板状の金属片からなり、互いに絶縁された状態で周方向に沿って等間隔に並列に固定されている。
各セグメント15のアーマチュアコア8側の端部には、外径側に折り返す形で折り曲げられたライザ16が一体成形されている。ライザ16には、アーマチュアコイル9の巻き始め端部と巻き終わり端部となる巻線14が掛け回わされ、巻線14はヒュージングによりライザ16に固定されている。これにより、セグメント15とこれに対応するアーマチュアコイル9とが導通される。
各セグメント15のアーマチュアコア8側の端部には、外径側に折り返す形で折り曲げられたライザ16が一体成形されている。ライザ16には、アーマチュアコイル9の巻き始め端部と巻き終わり端部となる巻線14が掛け回わされ、巻線14はヒュージングによりライザ16に固定されている。これにより、セグメント15とこれに対応するアーマチュアコイル9とが導通される。
このように構成されたコンミテータ10は、ウォームギヤ減速機4のギヤハウジング23に形成されたブラシ収納部22に臨んだ状態で配設されている。
ブラシ収納部22は、ギヤハウジング23の電動モータ2側に凹状に形成されたものである。このブラシ収納部22には、一対のブラシホルダ20が内装されボルト17によって締結固定されている。
ブラシホルダ20には、それぞれ不図示のブラシがスプリング21を介して付勢された状態で出没自在に内装されている。これらブラシの先端部はスプリング21によって付勢され、コンミテータ10に摺接した状態になっている。
ブラシ収納部22は、ギヤハウジング23の電動モータ2側に凹状に形成されたものである。このブラシ収納部22には、一対のブラシホルダ20が内装されボルト17によって締結固定されている。
ブラシホルダ20には、それぞれ不図示のブラシがスプリング21を介して付勢された状態で出没自在に内装されている。これらブラシの先端部はスプリング21によって付勢され、コンミテータ10に摺接した状態になっている。
ギヤハウジング23のブラシ収納部22よりも径方向外側には、ヨーク5の不図示のボルト孔に対応する部位に雌ネジ部(不図示)が刻設されている。
また、ギヤハウジング23には、コネクタ29が回転軸3の直交方向に沿うように外方(図1における上側)に向かって一体成形されている。このコネクタ29は、外部からの電源を電動モータ2に供給するためのものである。コネクタ29には不図示の接続端子が内装されており、この接続端子が電動モータ2の不図示のブラシに電気的に接続されている。これによって、外部からの電源がブラシを介してコンミテータ10に供給される。
さらに、ギヤハウジング23の外周部には、パワーウインドウ装置1を固定するときに使用されるボルト孔33が3箇所設けられている。
また、ギヤハウジング23には、コネクタ29が回転軸3の直交方向に沿うように外方(図1における上側)に向かって一体成形されている。このコネクタ29は、外部からの電源を電動モータ2に供給するためのものである。コネクタ29には不図示の接続端子が内装されており、この接続端子が電動モータ2の不図示のブラシに電気的に接続されている。これによって、外部からの電源がブラシを介してコンミテータ10に供給される。
さらに、ギヤハウジング23の外周部には、パワーウインドウ装置1を固定するときに使用されるボルト孔33が3箇所設けられている。
これらの他に、ギヤハウジング23はブラシ収納部22に連なるウォーム軸収容部27と、ウォーム軸収容部27に連なるウォームホイール収容部28とを有している。
ウォーム軸収容部27には、電動モータ2の回転軸3の他端に連結されたウォーム軸25が収容されている。
ウォーム軸25の両端側は、ウォーム軸収容部27に設けられた軸受け40,41によって回転自在に支持されている。ウォーム軸25と電動モータ2の回転軸3とは互いに軸線方向に移動自在、かつ相対回転不能に連結されている。
ウォーム軸収容部27には、電動モータ2の回転軸3の他端に連結されたウォーム軸25が収容されている。
ウォーム軸25の両端側は、ウォーム軸収容部27に設けられた軸受け40,41によって回転自在に支持されている。ウォーム軸25と電動モータ2の回転軸3とは互いに軸線方向に移動自在、かつ相対回転不能に連結されている。
一方、ウォームホイール26には、ウォーム軸25に噛合されるウォームホイール26が収容されている。ウォームホイール26には、このウォームホイール26と共に回転可能に駆動連結された出力軸(不図示)が電動モータ2の回転軸3の直交方向に沿うように設けられている。なお、この不図示の出力軸が回転することによって車両のウインドウガラスが開閉する。すなわち、後述する電動モータ2に生じるコギングトルクは、ウインドウガラスの開閉動作の際、ウインドウガラスの自重によるウォーム軸25(回転軸3)の反転を防止する回転軸の逆転防止機能としての役割を有している。
次に、図3に基づいて、電動モータ2におけるコギングトルクの発生過程について説明する。同図は、無通電状態におけるアーマチュア6の挙動を示す説明図である。
まず、図3(a)に示すように、V相のティース12がセグメント型永久磁石7と対向した状態にあるとき、V相のティース12には溝部42が形成されているので、セグメント型永久磁石7による磁気的吸引力が弱い。一方、U相、およびW相のティース12,12は、これらの間に形成されたスロット13がセグメント型永久磁石7に対向した状態にある。このため、U相、およびW相のティース12,12は、セグメント型永久磁石7によって互いに同程度に吸引される。したがって、アーマチュア6を時計回り(図3(a)における矢印方向)に回転しようとしてもコギングトルクが殆ど発生しない。
まず、図3(a)に示すように、V相のティース12がセグメント型永久磁石7と対向した状態にあるとき、V相のティース12には溝部42が形成されているので、セグメント型永久磁石7による磁気的吸引力が弱い。一方、U相、およびW相のティース12,12は、これらの間に形成されたスロット13がセグメント型永久磁石7に対向した状態にある。このため、U相、およびW相のティース12,12は、セグメント型永久磁石7によって互いに同程度に吸引される。したがって、アーマチュア6を時計回り(図3(a)における矢印方向)に回転しようとしてもコギングトルクが殆ど発生しない。
次に、図3(b)に示すように、アーマチュア6が時計回りに回転すると、V相のティース12に隣接するW相のティース12がセグメント型永久磁石7に接近する方向に向かって移動するので、セグメント型永久磁石7によるW相のティース12への磁気的吸引力が増大する。これに対し、セグメント型永久磁石7から離反する方向に向かって移動するV相のティース12には溝部42が形成されているので、セグメント型永久磁石7による磁気的吸引力が殆ど作用しない。このため、W相のティース12に回転方向(時計回り方向)に向かって力が作用し、コギングトルクが大きくなる。
続いて、図3(c)に示すように、アーマチュア6がさらに時計回りに回転すると、V相のティース12が各セグメント型永久磁石7の間の空隙Kに位置した状態になる。すると、V相のティース12がそれぞれ隣接する2つのセグメント型永久磁石7に同程度の磁気的吸引力で吸引される。そして、V相のティース12をそれぞれ吸引する各セグメント型永久磁石7の磁気的吸引力が互いに相殺し合う。
一方、U相、およびW相のティース12もそれぞれ隣接する2つのセグメント型永久磁石7に同程度の磁気的吸引力で吸引され、この磁気的吸引力が互いに相殺される。
このため、アーマチュア6がさらに時計回りに回転しようとしてもコギングトルクが殆ど生じない。
一方、U相、およびW相のティース12もそれぞれ隣接する2つのセグメント型永久磁石7に同程度の磁気的吸引力で吸引され、この磁気的吸引力が互いに相殺される。
このため、アーマチュア6がさらに時計回りに回転しようとしてもコギングトルクが殆ど生じない。
引き続き、図3(d)に示すように、アーマチュア6が時計回りに回転すると、V相のティース12がセグメント型永久磁石7に接近する方向に向かって移動すると共に、U相のティース12がセグメント型永久磁石7から離反する方向に向かって移動する。
このとき、V相のティース12に作用する磁気的吸引力は溝部42が形成されていることによって弱い。一方、U相のティース12に作用する磁気的吸引力は大きいので、U相のティース12に反転方向(反時計回り方向)に向かって力が作用する。このため、コギングトルクが再び大きくなる。アーマチュア6は、これらの挙動を繰り返し行うことによって、1回転する間に6回のコギングトルクが発生する。
このとき、V相のティース12に作用する磁気的吸引力は溝部42が形成されていることによって弱い。一方、U相のティース12に作用する磁気的吸引力は大きいので、U相のティース12に反転方向(反時計回り方向)に向かって力が作用する。このため、コギングトルクが再び大きくなる。アーマチュア6は、これらの挙動を繰り返し行うことによって、1回転する間に6回のコギングトルクが発生する。
図4は、縦軸を磁気フリクション変動(コギングトルク)とし、横軸をアーマチュアの回転角度(deg)とした場合の従来の電動モータとこの実施形態の電動モータ2の磁気フリクション変動の変化を比較したグラフである。なお、図5において、従来の電動モータとは6極9スロットの電動モータをいう。
同図に示すように、アーマチュアが1回転するあたり、この実施形態の電動モータ2はコギングトルクが6回しか発生していないのに対し、従来の電動モータはコギングトルクが18回発生しているのが確認できる(図54おける破線参照)。これは、ウインドウガラスの自重によるウォーム軸25(回転軸3)の反転を防止するために必要なコギングトルクを発生させようとした場合、従来の電動モータは全てのティース12の周壁部32が同一形状であるので、磁極数とスロット数の最小公倍数分コギングトルクが発生してしまうためである。
同図に示すように、アーマチュアが1回転するあたり、この実施形態の電動モータ2はコギングトルクが6回しか発生していないのに対し、従来の電動モータはコギングトルクが18回発生しているのが確認できる(図54おける破線参照)。これは、ウインドウガラスの自重によるウォーム軸25(回転軸3)の反転を防止するために必要なコギングトルクを発生させようとした場合、従来の電動モータは全てのティース12の周壁部32が同一形状であるので、磁極数とスロット数の最小公倍数分コギングトルクが発生してしまうためである。
ここで、電動モータ2の磁気フリクション(コギングトルク)の変動幅、つまり、磁気フリクションのピーク値は、V相のティース12の周壁部32に形成された溝部42の溝幅E1(図2参照)に応じて変化する。すなわち、溝部42の溝幅E1が狭ければ狭いほど磁気フリクションのピーク値が小さくなり、溝幅E1が広ければ広いほど磁気フリクションのピーク値が大きくなる。このため、回転軸3の逆転防止機能を満足させる磁気フリクションのピーク値の調整をティース12に形成された溝部42の溝幅E1を調整することで行うことができる。
図5は、縦軸を磁束量とした場合の従来の電動モータとこの実施形態の電動モータ2との磁束量を比較したグラフである。
同図に示すように、V相のティース12の周壁部32に溝部42が形成されている場合であっても、磁束量が従来の電動モータと殆ど同じであることが確認できる。これは、周壁部32に形成された溝部42によるコギングトルクの発生タイミングが同じであるので、磁気的フリクション変動を同位相にすることが可能になるからである。すなわち、磁気的フリクション変動が同位相であるので、周壁部32に形成されている溝部42の溝幅E1をV相のティース12の磁束量を殆ど低下しない程度に設定することができる。
同図に示すように、V相のティース12の周壁部32に溝部42が形成されている場合であっても、磁束量が従来の電動モータと殆ど同じであることが確認できる。これは、周壁部32に形成された溝部42によるコギングトルクの発生タイミングが同じであるので、磁気的フリクション変動を同位相にすることが可能になるからである。すなわち、磁気的フリクション変動が同位相であるので、周壁部32に形成されている溝部42の溝幅E1をV相のティース12の磁束量を殆ど低下しない程度に設定することができる。
したがって、上述の実施形態によれば、V相のティース12の周壁部32に溝部42を形成することでV相のティース12のセグメント型永久磁石7による磁気的吸引力を弱めることができる。このため、結果的にV相のティース12がセグメント型永久磁石7を通過する際のコギングトルクを増大させることができ、確実に回転軸3の逆転防止機能を満足させることができる。
また、溝部42がV相同士となる3つティース12に設けられているので、これらのティース12によるコギングトルクの発生タイミングを同一とすることができる。このため、コギングトルクの発生回数、つまり、アーマチュア1回転あたりのコギングトルクの変動回数を磁極数とスロット数との最小公倍数よりも減少させることができ、電動モータ2の駆動時の振動や騒音を低減させることが可能になる。
これに加え、コギングトルクの発生タイミングを同時にすることで、各V相のティース12によるコギングトルクの大きさを低減することができる。すなわち、各V相のティース12で発生するコギングトルクの総力で回転軸3の反転を防止できればよいので、V相のティース12毎のコギングトルクの大きさを小さく設定することが可能になる。
これに加え、コギングトルクの発生タイミングを同時にすることで、各V相のティース12によるコギングトルクの大きさを低減することができる。すなわち、各V相のティース12で発生するコギングトルクの総力で回転軸3の反転を防止できればよいので、V相のティース12毎のコギングトルクの大きさを小さく設定することが可能になる。
さらに、V相同士のティース12が存在している120度間隔に溝部42を設けることで、機械的アンバランスを防止することができる。このため、アンバランスによる電動モータ2の駆動時の振動や騒音を低減することが可能になる。
これに加え、アーマチュアコア8を形成するにあたって複数の金属板11を積層する際、各々金属板11を120度ずつ回転させながら(周方向にずらしながら)積層させることで、加工精度や組立て精度によって各ティース12に生じるアンバランスを解消することができる。このため、さらに振動や騒音を低減することが可能になる。
これに加え、アーマチュアコア8を形成するにあたって複数の金属板11を積層する際、各々金属板11を120度ずつ回転させながら(周方向にずらしながら)積層させることで、加工精度や組立て精度によって各ティース12に生じるアンバランスを解消することができる。このため、さらに振動や騒音を低減することが可能になる。
そして、セグメント型永久磁石7の内周側、つまり、アーマチュア6との対向側に平坦に形成された平坦面7bを有している。このため、U相、およびW相のティース12がセグメント型永久磁石7の両端を通過する際の磁気的な吸引力や反発力の変化を小さくし、コギングトルクを減少させることができる。よって、V相のティース12によるコギングトルクの大きさを回転軸3の逆転防止機能を満足し得る最小限の大きさに設定しつつ、U相、およびW相のティース12によるコギングトルクを低減させることができるので、より振動や騒音を低減させることが可能になる。
なお、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
また、上述の実施形態では、電動モータ2は、磁極を有するヨーク5内にアーマチュア6を回転自在に配設した所謂ブラシ付きの3相電動モータである場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、3相ブラシレスタイプのインナーロータ型電動モータ、またはアウターロータ型電動モータにも適用することが可能である。
また、上述の実施形態では、電動モータ2は、磁極を有するヨーク5内にアーマチュア6を回転自在に配設した所謂ブラシ付きの3相電動モータである場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、3相ブラシレスタイプのインナーロータ型電動モータ、またはアウターロータ型電動モータにも適用することが可能である。
さらに、上述の実施形態では、V相のティース12の周壁部42に溝部42を形成した場合について説明したが、これに限られるものではなく、同相同士のティース12であれば、U相、またはW相のティース12に溝部42を形成してもよい。
そして、上述の実施形態では、電動モータ2が6極9スロットの電動モータである場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、セグメント型永久磁石7とスロット13の個数比が2:3に設定されている3相構成の電動モータであればよい。この場合、ティース12の周壁部32に形成される溝部42は、同相同士のティース12全てに形成する。
そして、上述の実施形態では、電動モータ2が6極9スロットの電動モータである場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、セグメント型永久磁石7とスロット13の個数比が2:3に設定されている3相構成の電動モータであればよい。この場合、ティース12の周壁部32に形成される溝部42は、同相同士のティース12全てに形成する。
また、上述の実施形態では、周壁部32の径方向略中央に溝部42が軸線方向に沿って周壁部32全体に渡って形成されている場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、電動モータ2の用途に応じて溝部42を周壁部32の径方向略中央からやや端部寄りに形成してもよいし、溝部42を軸線方向に沿って断続的に形成してもよい。
さらに、上述の実施形態では、アーマチュアコア8は、プレス加工等によって打ち抜かれたリング状の金属板11を軸線方向に複数枚積層したものである場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、アーマチュアコアが軟磁性粉末を加圧成形することで形成される、所謂圧粉磁性体により形成されていてもよい。
さらに、上述の実施形態では、アーマチュアコア8は、プレス加工等によって打ち抜かれたリング状の金属板11を軸線方向に複数枚積層したものである場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、アーマチュアコアが軟磁性粉末を加圧成形することで形成される、所謂圧粉磁性体により形成されていてもよい。
1 パワーウインドウ装置
2,42 電動モータ
3 回転軸
5 ヨーク
6 アーマチュア
7 セグメント型永久磁石(永久磁石)
7a 弧状面
7b 平坦面
8 アーマチュアコア
11 金属板
12 ティース
13 スロット
14 巻線
31 巻胴部
32 周壁部
42 溝部
P 磁極数
S スロット数
2,42 電動モータ
3 回転軸
5 ヨーク
6 アーマチュア
7 セグメント型永久磁石(永久磁石)
7a 弧状面
7b 平坦面
8 アーマチュアコア
11 金属板
12 ティース
13 スロット
14 巻線
31 巻胴部
32 周壁部
42 溝部
P 磁極数
S スロット数
Claims (4)
- 複数の永久磁石と、
径方向に沿って延び、周方向に等間隔に配設された複数のティースと、
前記ティース間に形成され軸線方向に沿って延びる複数のスロットとを備え、
前記永久磁石と前記スロットの個数比が2:3に設定されている3相構成の電動モータであって、
前記複数のティースのうち、同相同士となるティースの先端に軸線方向に沿って延びる溝部を設けたことを特徴とする電動モータ。 - 前記溝部は、前記同相同士となるティースの先端の中央部に、軸線方向全体に渡って設けられていることを特徴とする請求項1に記載の電動モータ。
- 前記永久磁石を筒部を有するヨークの内周面に配設すると共に、前記ヨークの内側に回転軸を回転自在に支持し、
前記回転軸にアーマチュアコアを外嵌固定し、これに前記ティースを形成した電動モータであって、
前記永久磁石は、前記アーマチュアコアとの対向面側に平坦に形成された平坦面を備えていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電動モータ。 - 前記アーマチュアコアは複数の金属板を積層して構成され、
各金属板は、前記同相同士となるティースの間隔に対応して周方向にずらしながら積層されていることを特徴とする請求項3に記載の電動モータ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007297675A JP2009124892A (ja) | 2007-11-16 | 2007-11-16 | 電動モータ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2007297675A JP2009124892A (ja) | 2007-11-16 | 2007-11-16 | 電動モータ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2009124892A true JP2009124892A (ja) | 2009-06-04 |
Family
ID=40816446
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2007297675A Pending JP2009124892A (ja) | 2007-11-16 | 2007-11-16 | 電動モータ |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2009124892A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013138531A (ja) * | 2011-12-28 | 2013-07-11 | Hitachi Appliances Inc | 永久磁石電動機及び圧縮機 |
WO2018068885A1 (de) * | 2016-10-15 | 2018-04-19 | Oechsler Aktiengesellschaft | Stellantrieb, insbesondere für kraftfahrzeug-komfortsysteme |
-
2007
- 2007-11-16 JP JP2007297675A patent/JP2009124892A/ja active Pending
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WO2018068885A1 (de) * | 2016-10-15 | 2018-04-19 | Oechsler Aktiengesellschaft | Stellantrieb, insbesondere für kraftfahrzeug-komfortsysteme |
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