JP2010068593A - Electric motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、二輪用のエンジン始動用のスターターモータなどに用いられる電動モータに関するものである。 The present invention relates to an electric motor used for, for example, a starter motor for starting an engine for a motorcycle.
一般に、二輪車のエンジン始動用のスターターモータとしてブラシ付きの電動モータが用いられることが多い。この種の電動モータは、筒部を有するヨークの内周面に複数のマグネットを配設し、これらマグネット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支持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方向に長いスロットが形成されている。 Generally, an electric motor with a brush is often used as a starter motor for starting an engine of a motorcycle. This type of electric motor has a configuration in which a plurality of magnets are disposed on the inner peripheral surface of a yoke having a cylindrical portion, and an armature around which an armature coil is wound is rotatably supported. . The armature has an armature core that is externally fixed to the rotating shaft. In the armature core, teeth for winding the winding are formed radially, and a long slot is formed between the teeth in the axial direction.
各ティースには巻線が巻装され、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。 A winding is wound around each tooth to form an armature coil. The armature coil is electrically connected to a plurality of segments of the commutator attached to the rotating shaft. Each segment can be slidably contacted with a brush, and a current is supplied to the armature coil by applying a voltage from the brush to the segment. At this time, a magnetic field is formed in the armature coil, and the rotating shaft is driven by a magnetic attractive force or repulsive force generated between the magnet and the yoke.
ここで、電動モータにあっては、ヨークに配設されたマグネットの磁力によってアーマチュアにコギングトルクが発生し、これに起因して磁気音(騒音)が発生する。また、近年の電動モータの高性能化の要望に伴い、電動モータを多スロット化すると回転音の周波数が高く、電動モータを停止させる際、アーマチュアの惰性回転から停止までの間でアーマチュアの回転音の周波数とヨークの固有周波数とが重なり、これらが共振してしまう場合がある。 Here, in the electric motor, cogging torque is generated in the armature by the magnetic force of the magnet disposed on the yoke, and magnetic noise (noise) is generated due to this. In addition, in response to the recent demand for higher performance of electric motors, when the number of electric motors is increased, the frequency of rotating sound is high, and when the electric motor is stopped, the rotating sound of the armature is between And the natural frequency of the yoke may overlap and resonate.
そこで、例えば特許文献1に示されるように、マグネットの回転軸を中心にして張る角度、つまり、マグネット角度をコギングの発生回数がスロット数と磁極数の最小公倍数の2以上の整数倍になるように設定し、コギングトルクを減少させようとする技術が提案されている。
ところで、上述した自動二輪車に用いられる電動モータにあっては、車体を含めた車の軽量化のニーズが高く、小型のモータが望まれており、さらなる高出力化が望まれている。
そこで、電動モータの小型高出力化を図るために、例えばマグネットの極数を増加する構成が考えられる。また、従来用いられていたフェライト磁石に替わるマグネットの構成材料として、フェライト磁石に比べて磁束密度が高いネオジウム系の希土類磁石を用いるような構成が考えられる。
By the way, in the electric motor used for the motorcycle described above, there is a high need for weight reduction of the vehicle including the vehicle body, a small motor is desired, and further higher output is desired.
Therefore, in order to reduce the size and increase the output of the electric motor, for example, a configuration in which the number of magnet poles is increased can be considered. In addition, as a constituent material of a magnet that replaces a conventionally used ferrite magnet, a configuration using a neodymium rare earth magnet having a higher magnetic flux density than a ferrite magnet can be considered.
しかしながら、マグネットの構成材料として希土類磁石を用いる場合、小型高出力化を図ることができるが、アーマチュアコイルとマグネットとの磁気的な吸引力や反発力が強くなるため、フェライト磁石を用いる場合に比べてコギングトルクが大きくなる。その結果、電動モータの磁気音が大きくなるという問題がある。 However, when a rare earth magnet is used as a constituent material of the magnet, it is possible to achieve a small size and high output, but since the magnetic attractive force and repulsive force between the armature coil and the magnet become strong, compared with the case where a ferrite magnet is used. This increases the cogging torque. As a result, there is a problem that the magnetic noise of the electric motor is increased.
そこで、本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであって、小型高出力化を図った上で、コギングトルクを減少させて、磁気音を低減させることができる電動モータを提供するものである。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and provides an electric motor that can reduce magnetic noise by reducing cogging torque while achieving a small size and high output. It is.
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、筒部を有するヨークと、前記ヨークの内周面に、周方向に沿って並設される複数のマグネットと、前記ヨークの内側で回転可能に設けられた回転軸と、前記回転軸に取り付けられ、径方向外側に延びる複数のティースを有するアーマチュアコアとを備えた電動モータにおいて、前記マグネットは、前記ヨークの内周面に対向する外周部と、軸線方向平面視で弧状に形成され、前記ティースの先端面に対向する内周部と、前記内周部の周方向両端部が前記マグネットの幅方向に沿って平坦に形成されたフラット部とを有し、前記アーマチュアコアの直径をD、前記外周部の幅をW1、前記フラット部の幅をW2とすると、W1≧D×0.4、かつW2≧W1×0.05に設定されていることを特徴とする。
この構成によれば、マグネットの周方向両端部にフラット部が形成されているため、周方向両端に向かうにつれマグネットの板厚が漸次薄くなる。そのため、アーマチュアコアの回転によりティースが内周部を抜けてフラット部に差し掛かると、マグネットとティースとの間の距離が徐々に広がっていく。これにより、マグネットとティースとの間で発生する磁束密度は徐々に弱まっていくため、マグネットによる磁気的吸引力は除々に弱まっていく。
一方、ティースがマグネットに隣接するマグネットに接近する際には、アーマチュアコアの回転によりティースがフラット部に差し掛かると、マグネットとティースとの間の距離が徐々に縮まっていき、マグネットと対向ティースとの間で発生する磁束密度は徐々に強まっていく。そのため、マグネットによる磁気的吸引力は除々に強まっていく。
これにより、隣接するマグネット間をティースが通過する際に生じる磁束密度の変化を緩やかにすることができるため、隣接するマグネット間をティースが通過する際のコギングトルクを低減することができる。
In order to solve the above-described problems, the invention described in claim 1 includes a yoke having a cylindrical portion, a plurality of magnets arranged in parallel along the circumferential direction on the inner peripheral surface of the yoke, and the yoke. In the electric motor comprising a rotating shaft provided rotatably inside and an armature core attached to the rotating shaft and having a plurality of teeth extending radially outward, the magnet is disposed on an inner peripheral surface of the yoke. The outer peripheral part which opposes, it forms in an arc shape by the axial direction planar view, the inner peripheral part which opposes the front end surface of the said teeth, and the circumferential direction both ends of the said inner peripheral part form flat along the width direction of the said magnet If the diameter of the armature core is D, the width of the outer peripheral portion is W1, and the width of the flat portion is W2, W1 ≧ D × 0.4 and W2 ≧ W1 × 0. Set to 05 It is characterized by that.
According to this structure, since the flat part is formed in the circumferential direction both ends, the plate | board thickness of a magnet becomes thin gradually as it goes to the circumferential direction both ends. For this reason, when the teeth pass through the inner peripheral portion by the rotation of the armature core and reach the flat portion, the distance between the magnet and the teeth gradually increases. As a result, the magnetic flux density generated between the magnet and the teeth gradually weakens, so that the magnetic attractive force by the magnet gradually weakens.
On the other hand, when the teeth approach the magnet adjacent to the magnets, the distance between the magnets and the teeth gradually decreases as the teeth approach the flat part due to the rotation of the armature core. The magnetic flux density generated between the two increases gradually. Therefore, the magnetic attractive force by the magnet gradually increases.
Thereby, since the change of the magnetic flux density which arises when teeth pass between adjacent magnets can be made gentle, the cogging torque at the time of teeth passing between adjacent magnets can be reduced.
ここで、アーマチュアコアの直径をD、外周部の幅をW1、フラット部の幅をW2とした場合に、W1≧D×0.4、かつW2≧W1×0.05に設定することが好ましい。
一方、W1がD×0.4より小さいと(W1<D×0.4)、ピーク時の磁束が低減してコギングトルクが減少するため、磁気音は小さくなるが、その反面、ピーク時の磁束が低減することで、モータの出力が小さくなり、高出力化ができなくなるため好ましくない。また、W2がD×0.05より小さいと(W2<0.05)、フラット部の幅W2が狭すぎて、磁束の切り替わり時においてコギングトルクを減少させることが難しく、磁気音が大きくなるため好ましくない。
Here, when the diameter of the armature core is D, the width of the outer peripheral portion is W1, and the width of the flat portion is W2, it is preferable to set W1 ≧ D × 0.4 and W2 ≧ W1 × 0.05. .
On the other hand, when W1 is smaller than D × 0.4 (W1 <D × 0.4), the magnetic flux is reduced because the magnetic flux at the peak is reduced and the cogging torque is reduced. Reducing the magnetic flux is not preferable because the output of the motor is reduced and high output cannot be achieved. On the other hand, if W2 is smaller than D × 0.05 (W2 <0.05), the width W2 of the flat portion is too narrow, and it is difficult to reduce the cogging torque when the magnetic flux is switched, and the magnetic sound is increased. It is not preferable.
請求項2に記載した発明は、前記マグネットは希土類磁石からなることを特徴とする。
この構成によれば、マグネットに希土類磁石を用いることで、従来のフェライト磁石に比べて磁束密度を増加させることができる。
The invention described in
According to this configuration, the magnetic flux density can be increased by using a rare earth magnet as the magnet as compared with the conventional ferrite magnet.
請求項1に記載した発明によれば、隣接するマグネット間をティースが通過する際に生じる磁束密度の変化を緩やかにすることができるため、隣接するマグネット間をティースが通過する際のコギングトルクを低減することができる。したがって、コギングトルクの変動幅、すなわちトルクリップルを小さくすることができるため、コギングトルクに起因して発生するモータの磁気音を低減させることができる。
また、外周部の幅W1、フラット部の幅W2をW1≧D×0.4、かつW2≧W1×0.05に設定することで、磁束の切り替えをスムーズに行うことができ、モータの小型高出力化とコギングトルク減少を共立させることができる。
According to the first aspect of the present invention, since the change in magnetic flux density generated when the teeth pass between the adjacent magnets can be moderated, the cogging torque when the teeth pass between the adjacent magnets can be reduced. Can be reduced. Accordingly, since the fluctuation range of the cogging torque, that is, the torque ripple can be reduced, the magnetic noise of the motor generated due to the cogging torque can be reduced.
Further, by setting the width W1 of the outer peripheral portion and the width W2 of the flat portion to W1 ≧ D × 0.4 and W2 ≧ W1 × 0.05, the magnetic flux can be switched smoothly, and the motor can be reduced in size. High output and cogging torque reduction can be combined.
請求項2に記載した発明によれば、マグネットに希土類磁石を用いることで、従来のフェライト磁石に比べて磁束密度を増加させることができるため、電動モータの小型化を図った上で、小型高出力化が可能になる。 According to the second aspect of the present invention, since the magnetic flux density can be increased by using the rare earth magnet as the magnet as compared with the conventional ferrite magnet, the electric motor can be downsized and the high size can be reduced. Output becomes possible.
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〜図3に示すように、電動モータ1は、例えば、二輪用のスターターモータとして用いられるものであって、車体に固定されるフロントブラケット2(図1における左側)と、フロントブラケット2に一端部が固定される円筒状のステータ3と、ステータ3の他端部を閉塞するリアブラケット4(図1における右側)と、ステータ3内に配置され、フロントブラケット2、およびリアブラケット4に回転自在に支持されるアーマチュア5とを有する。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIGS. 1 to 3, the electric motor 1 is used as, for example, a two-wheel starter motor, and includes a front bracket 2 (left side in FIG. 1) fixed to the vehicle body and a
アーマチュア5は、エンジンのシャフトに連結される回転軸10を有し、回転軸10にアーマチュアコア11と、コンミテータ12とが固着されている。アーマチュアコア11は、鉄心片を積層して製造され、回転軸10を中心にして放射状に延びる複数(例えば、本実施形態では32個)のティース50を有する(図3参照)。ティース50は、軸方向平面視で略T字状に形成されており、これらティース50間に軸方向に長い蟻溝状のスロット51が形成されている。ティース50には、スロット51を介してコイル13が巻装されている。
The
コンミテータ12は、ディスク形状を有する所謂ディスク型コンミテータである。このコンミテータ12は、複数(例えば、本実施形態では32個)のセグメント14が回転軸10を中心に放射状に配設され、各々セグメント14間には、これらセグメント14間の絶縁を確保するためのスリット(不図示)が形成されている。これらセグメント14には、コイル13を形成する巻線の一端が固定されている。
The
フロントブラケット2は、中央に回転軸10を貫通させる孔15が設けられており、孔15内に回転軸10の一端部を回転自在に支持するベアリング16が圧入固定されている。さらに、ベアリング16よりも径方向外側にはオイルシール17が配設されている。さらに、外周には、エンジンケースに装着する際に使用するOリング18が取り付けられている。フロントブラケット2の外縁部は、ボルト19でステータ3に固定されている。
The
ステータ3は、筒部21Aを有する略円筒状に形成されたヨーク21を備えている。ヨーク21の内周側には、界磁用の瓦状に形成されたマグネット22が固着されている。このマグネット22は、ネオジウム系の希土類磁石からなり、ヨーク21の周方向に沿って角度θ毎(例えば、60度毎)で等間隔に配置されている。すなわち、本実施形態において、電動モータ1はスロット51(ティース50)の個数が32個、マグネット22が6つ設けられた6極32スロットのモータということになる。また、本実施形態のようにマグネット22に希土類磁石を用いることで、フェライト磁石に比べて磁束密度を増加させることができ、電動モータ1の小型化を図った上で、高出力化が可能になる。
The
図1、図4に示すように、マグネット22が配設されているヨーク21の他端部には、リアブラケット4がボルト23で固定されている。
リアブラケット4は、有底円筒形状を有し、底部4Aの中央に突設されたボス部25にアーマチュア5の回転軸10の他端部が挿入されている。ボス部25には、軸受けとしてオイルレスメタル26が圧入されており、オイルレスメタル26を介してアーマチュア5が回転自在に支持されている。
リアブラケット4は、導電性の材料、例えば、アルミのダイカストで製造されている。
As shown in FIGS. 1 and 4, the rear bracket 4 is fixed with a
The rear bracket 4 has a bottomed cylindrical shape, and the other end portion of the
The rear bracket 4 is made of a conductive material such as aluminum die casting.
リアブラケット4の底部4Aの内側には、ブラシホルダ30が固定されている。ブラシホルダ30は、略環状の樹脂成型品であり、中央部30Aがボス部25を囲むように突設されている。さらに、ボス部25を囲むように4つのホルダ部31が一体に設けられている。ホルダ部31は、軸方向に延びており、その各々にアーマチュア5のコンミテータ12のセグメント14に摺接する導電性のブラシ32が1つずつ摺動自在に収容されている。
A
ブラシ32は、ホルダ部31内に配置されたスプリング33でコンミテータ12に向けて付勢されている。ブラシ32には、ピグテール34が一体成型によって取り付けられている。ピグテール34は、ホルダ部31に形成されたスリット(不図示)から引き出されており、4つのうちの2つブラシ32(プラス側のブラシ)から延びるピグテール34は、給電板35を介して給電端子36に接続されている。残りの2つのブラシ32(マイナス側のブラシ)から延びるピグテール34は、アース端子(不図示)に接続されている。
The
給電端子36は、ブラシホルダ30内に頭部41が配置されるボルト部材からなる。ブラシホルダ30、およびリアブラケット4のそれぞれには、給電端子36を挿通させる端子挿入孔42,43が設けられている。端子挿入孔43にはOリング44が挿入されており、給電端子36はブラシホルダ30の内側からリアブラケット4の外側に向けて挿通される。給電端子36の頭部41は、給電板35に電気的に接続されている。給電板35は、略L字形に屈曲させられており、ここに上述した2本のピグテール34がスポット溶接等で固定されている。
The power supply terminal 36 is formed of a bolt member in which the head 41 is disposed in the
リアブラケット4の外側では、給電端子36には樹脂ブッシュ45と、ストッパワッシャ46を通した後でナット47を締め込んであり、給電端子36とナット47でブラシホルダ30とリアブラケット4を挟み込んでいる。ナット47には、不図示の給電配線が接続されており、バッテリに電気的に接続される。なお、リアブラケット4の外側には、ナット47を囲むように絶縁性のカバー48が取り付けられている。
Outside the rear bracket 4, a
このような構成のもと、電動モータ1は、自動二輪車の車体、例えば、エンジンカバーなどに固定される。このとき、フロントブラケット2から延びる回転軸10には、クランクシャフトに取り付けられたワンウェイクラッチに連結される。この電動モータ1は、車体によってボディアースされる。給電端子36に電圧を印加すると、ブラシに摺接するコンミテータ12からコイル13に電流が流れ、アーマチュア5が回転する。アーマチュア5の回転は、ワンウェイクラッチを介してクランクシャフトを回転させ、エンジンを始動させる。
Under such a configuration, the electric motor 1 is fixed to a vehicle body of a motorcycle, such as an engine cover. At this time, the
ところで、図2〜4に示すように、上述したマグネット22は、軸線方向平面視で弧状に形成されており、外周部52と、内周部53と、これら外周部52と内周部53との間に形成された第1フラット部54と第2フラット部55とで構成されている(図4参照)。
外周部52は、筒部21Aの内周面の曲率半径と同等の曲率半径に形成されており、この外周部52と筒部21Aの内周面とが固着されることで、マグネット22がヨーク21に固定されている。
As shown in FIGS. 2 to 4, the
The outer
内周部53は、外周部52の曲率半径より小さく形成されており、上述したティース50の先端面57(径方向外側の面)と間隙を空けて対向している。つまり、内周部53とティース50の先端面57との間の磁束密度の変化が、マグネット22とティース50との間の磁束密度の変化となっている。
第1フラット部54は、外周部52の周方向両端部でマグネット22の厚さ方向に沿って平坦に形成されている。
The inner
The first
第2フラット部55は、内周部53の周方向両端部で第1フラット部54と直交するように形成された平坦面であり、内周部53の周方向両端部と第2フラット部55との境界部がマグネット22の変極点56として構成されている。したがって、内周部53の弧の角度β(両変極点56間の角度)は、外周部52の弧の角度よりも小さく形成されている。つまり、マグネット22は、変極点56から周方向両端に向かうにつれ、板厚が漸次薄くなるように形成されている。
The second
ここで、外周部52の幅、すなわち外周部52の弦の長さをW1、アーマチュアコア11の外径D(図3参照)とすると、W1はD×0.4以上に形成されていることが好ましい(W1≧D×0.4)。一方、W1がD×0.4より小さいと(W1<D×0.4)、ピーク時の磁束が低減してコギングトルクが減少するため、磁気音は小さくなるが、その反面、ピーク時の磁束が低減することで、モータの出力が小さくなり、高出力化ができなくなるため好ましくない。
これに対して、W1≧D×0.4に設定することで、希土類磁石(マグネット22)の特性を生かした小型で、高出力のモータ特性が得られる。
Here, if the width of the outer
On the other hand, by setting W1 ≧ D × 0.4, it is possible to obtain a small and high-output motor characteristic utilizing the characteristic of the rare earth magnet (magnet 22).
また、第2フラット部の幅をW2とすると、W2はW1×0.05以上に形成されていることが好ましい(W2≧W1×0.05)。一方、W2がD×0.05より小さいと(W2<0.05)、フラット部の幅W2が狭すぎて、磁束の切り替わり時においてコギングトルクを減少させることが難しく、磁気音が大きくなるため好ましくない。
これに対して、W2≧W1×0.05に設定することで、磁束の切り替えをスムーズに行うことができるため、高出力を維持したままで、コギングトルクを減少させることが可能である。
したがって、アーマチュアコアの直径をD、外周部の幅をW1、フラット部の幅をW2とした場合に、W1≧D×0.4とW2≧W1×0.05に設定することで、磁束の切り替えをスムーズに行うことができ、モータの小型高出力化とコギングトルク減少を共立させることができる。
Further, when the width of the second flat portion is W2, W2 is preferably formed to be W1 × 0.05 or more (W2 ≧ W1 × 0.05). On the other hand, if W2 is smaller than D × 0.05 (W2 <0.05), the width W2 of the flat portion is too narrow, and it is difficult to reduce the cogging torque when the magnetic flux is switched, and the magnetic noise increases. It is not preferable.
On the other hand, by setting W2 ≧ W1 × 0.05, the magnetic flux can be switched smoothly, so that the cogging torque can be reduced while maintaining a high output.
Therefore, when the diameter of the armature core is D, the width of the outer peripheral portion is W1, and the width of the flat portion is W2, by setting W1 ≧ D × 0.4 and W2 ≧ W1 × 0.05, Switching can be performed smoothly, and it is possible to coexist with miniaturization and high output of the motor and cogging torque reduction.
次に、図5に基づいてコギングトルクの発生過程について説明する。なお、以下の説明では、上述したマグネット22をそれぞれ区別するためにマグネット22Aと、マグネット22Aに隣接するマグネット22Bとで示す。
まず図5に示す状態においては、4つのティース50(以下、対向ティース50Aという)がマグネット22Aの内周部53に対向した状態になっており、これら対向ティース50Aの先端面57とマグネット22との間の距離は等しくなっている。この区間、すなわち対向ティース50Aがマグネット22の角度β(図4参照)の範囲(内周部53)を通過する区間では、マグネット22によって、中央3つの対向ティース50Aがそれぞれ同程度の磁気的吸引力で吸引される。このため、アーマチュア5を例えば、時計回り(図5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は殆ど発生しない。
Next, the process of generating cogging torque will be described with reference to FIG. In the following description, the above-described
First, in the state shown in FIG. 5, four teeth 50 (hereinafter referred to as opposing
引き続き、アーマチュア5を時計回りに回転させていくと、4つの対向ティース50Aのうち、回転方向側端に位置する対向ティース50Aがマグネット22Aの内周部53を抜けて、内周部53と第2フラット部55との変極点56に差し掛かる。そして、対向ティース50Aは変極点56を経て、対向ティース50Aは第2フラット部55と対向した後、第2フラット部55を通過する。これと同時に、対向ティース50Aの回転方向とは反対側に位置するティース50Bがマグネット22Aに吸引される。
Subsequently, when the
ここで、対向ティース50Aがマグネット22Aの変極点56を抜けて第2フラット部55を通過する場合、アーマチュア5が回転するにつれて、すなわち対向ティース50Aが変極点56から周方向に離れるにつれて、対向ティース50Aの先端面57とマグネット22(第2フラット部55)との間の距離が徐々に広がっていく。そして、マグネット22Aの先端面57と対向ティース50Aとの間の距離が広がるにつれて、マグネット22Aと対向ティース50Aとの間で発生する磁束密度は徐々に弱まっていく。つまり、マグネット22Aによる磁気的吸引力は除々に弱まっていく。これにより、アーマチュア5に作用する回転方向(時計回り方向)に向かう力が徐々に弱まるため、磁束密度の変化により生じるコギングトルクを低減することができる。
Here, when the opposing
そして、対向ティース50Aがマグネット22Aに隣接するマグネット22Bに差し掛かる際には、始めに第2フラット部55を通過した後、変極点56を経て内周部53を通過する。この時、対向ティース50Aの先端面57とマグネット22B(第2フラット部55)との間の距離は、対向ティース50Aがマグネット22Bの第2フラット部55の周方向端部から変極点56に近づくにつれて徐々に縮まっていく。そして、マグネット22Bと対向ティース50Aの先端面57との間の距離が縮まるにつれて、マグネット22Bと対向ティース50Aとの間で発生する磁束密度が徐々に強まっていく。つまり、マグネット22Bによる磁気的吸引力は除々に強まっていく。その後、対向ティース50Aは、マグネット22Bの変極点56を通過して内周部53に対向すると、対向ティース50Aとマグネット22Bとの間の距離は、再び一定となるため同程度の磁気的吸引力で吸引される。アーマチュア5が回転する際には、これらの挙動を繰り返し行う。
When the opposing
次に、本実施形態のマグネット22を用いた電動モータ1と、従来のマグネットを用いた電動モータとで周波数(Hz)に対する音圧(dBA)の比較を行った。
まず、従来のマグネットについて説明する。なお、以下の説明では、本実施形態のマグネット22(図4参照)と同様の構成については同様の符号を付し、説明は省略する。
図7に示すように、従来のマグネット122は、外周部52と、外周部52の周方向両端部でマグネット122の厚さ方向に平坦に形成された第1フラット部54と、外周部52の曲率半径より小さく、外周部52の弧の長さと同等に形成された内周部153とで構成されている。つまり、マグネット122の板厚は、周方向(角度αの範囲)に沿って略一様に形成されている。また、内周部153と第1フラット部54との間には、内周部153の周方向両端部から第1フラット部54まで湾曲する湾曲部155(例えば、半径0.5mm)が形成されている。
Next, the sound pressure (dBA) with respect to the frequency (Hz) was compared between the electric motor 1 using the
First, a conventional magnet will be described. In the following description, the same reference numerals are given to the same components as those of the magnet 22 (see FIG. 4) of the present embodiment, and the description thereof is omitted.
As shown in FIG. 7, the
図6は、上述した本実施形態の電動モータ(図5中実線)と従来の電動モータ(図5中破線)とにおける周波数(Hz)に対するコギングトルクにより発生する音圧(dBA)を示すグラフである。
図6に示すように、本実施形態の電動モータ1は、従来の電動モータに比べて全周波数域において音圧が小さく収まっていることがわかる。さらに、本実施形態の電動モータ1は、従来の電動モータに比べて音圧の変動幅、いわゆるトルクリップルが小さいことがわかる。
FIG. 6 is a graph showing sound pressure (dBA) generated by cogging torque with respect to frequency (Hz) in the above-described electric motor of the present embodiment (solid line in FIG. 5) and the conventional electric motor (broken line in FIG. 5). is there.
As shown in FIG. 6, it can be seen that the electric motor 1 of the present embodiment has a small sound pressure in the entire frequency range as compared with the conventional electric motor. Further, it can be seen that the electric motor 1 of the present embodiment has a smaller fluctuation range of the sound pressure, so-called torque ripple, than the conventional electric motor.
これは、本実施形態の電動モータ1は従来の電動モータに比べ、隣接するマグネット122間を通過する際に生じる磁束密度の変化が緩やかなためであると考えられる。つまり、従来のマグネット122は、マグネット122の厚さが周方向で略一様に形成されているため、ティースがマグネット122の内周部153を通過するまで(図7中角度α)は、ティースとマグネット122との間には常に一定の磁束密度が発生している。そのため、マグネット122を通過するまで、一定の磁気的吸引力を得ることができる。
しかしながら、ティースがマグネット122を通過すると、隣接するマグネット122同士間では急激に磁束密度が減少する。そして、隣接するマグネット122に吸引されると、磁束密度が急激に増加してアーマチュア5に回転方向に向かう力が作用する。その結果、隣接するマグネット122間を通過する際に、磁束密度の変化が大きくなり、急激に音圧が大きくなる。これにより、音圧の変動幅、すなわちトルクリップルも大きくなるものと考えられる。
This is probably because the electric motor 1 of the present embodiment has a gentler change in magnetic flux density that occurs when passing between
However, when the teeth pass through the
これに対して、本実施形態の電動モータ1では、マグネット22の周方向両端部に第2フラット部55を形成することで、隣接するマグネット22間をティース50が通過する際に生じる磁束密度の変化を緩やかにすることができる。そのため、隣接するマグネット22間をティース50が通過する際に生じるコギングトルクを低減して、トルクリップルを小さくすることができるものと考えられる。
On the other hand, in the electric motor 1 of the present embodiment, the magnetic flux density generated when the
したがって、上述の実施形態によれば、マグネット22の周方向両端部に第2フラット部55が形成されているため、変極点56から周方向両端に向かうにつれマグネット22の板厚が漸次薄くなる。そのため、アーマチュア5の回転により対向ティース50Aが内周部53を抜けて第2フラット部55に差し掛かると、マグネット22Aと対向ティース50Aとの間の距離が徐々に広がっていく。これにより、マグネット22Aと対向ティース50Aとの間で発生する磁束密度は徐々に弱まっていくため、マグネット22Aによる磁気的吸引力は除々に弱まっていく。
一方、対向ティース50Aがマグネット22Aに隣接するマグネット22Bに接近する際には、対向ティース50Aが第2フラット部55に差し掛かると、マグネット22Bと対向ティース50Aとの間の距離が徐々に縮まっていき、マグネット22Bと対向ティース50Aとの間で発生する磁束密度は徐々に強まっていく。そのため、マグネット22Bによる磁気的吸引力は除々に強まっていく。
Therefore, according to the above-mentioned embodiment, since the 2nd
On the other hand, when the opposing
これにより、隣接するマグネット22A,B間をティース50が通過する際に生じる磁束密度の変化を緩やかにすることができるため、隣接するマグネット22A,B間をティース50が通過する際のコギングトルクを低減することができる。
したがって、マグネット22に希土類磁石を用いて電動モータ1の小型高出力化を図った上で、コギングトルクの発生を低減することができ、コギングトルクの変動幅、すなわちトルクリップルを小さくすることができる。よって、コギングトルクに起因して発生する電動モータ1の磁気音を低減することができる。
Thereby, since the change in magnetic flux density generated when the
Therefore, it is possible to reduce the generation of cogging torque and to reduce the fluctuation range of the cogging torque, that is, the torque ripple, while reducing the size and the output of the electric motor 1 by using a rare earth magnet as the
なお、本発明の技術範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、上述した実施形態で挙げた構成等はほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
例えば、上述した実施形態では、スロットの個数が32個、マグネットが6つ設けられた、いわゆる6極32スロットのモータについて説明したが、これに限られることはなく適宜設計変更が可能である。
また、上述の実施形態では、マグネットの外周部も軸線方向平面視で弧状に形成したが、これに限られることはなく、外周部は平坦に形成してもよい。これにより、マグネットをヨークの内周面の形状に合わせて加工を施すことがない。したがって、加工コストを低減することができるとともに製造コストを低減することができる。
It should be noted that the technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes those in which various modifications are made to the above-described embodiments without departing from the spirit of the present invention. In other words, the configuration described in the above-described embodiment is merely an example, and can be changed as appropriate.
For example, in the above-described embodiment, a so-called 6-pole / 32-slot motor having 32 slots and 6 magnets has been described. However, the present invention is not limited to this, and the design can be changed as appropriate.
Moreover, in the above-mentioned embodiment, although the outer peripheral part of the magnet was also formed in the arc shape by the axial direction planar view, it is not restricted to this, You may form an outer peripheral part flat. Thereby, the magnet is not processed according to the shape of the inner peripheral surface of the yoke. Therefore, the processing cost can be reduced and the manufacturing cost can be reduced.
1 電動モータ10 回転軸11 アーマチュアコア21 ヨーク21A 筒部22,22A,22B マグネット50,50A,50B ティース52 外周部53 内周部55 第2フラット部(フラット部)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (2)
前記ヨークの内周面に、周方向に沿って並設される複数のマグネットと、
前記ヨークの内側で回転可能に設けられた回転軸と、
前記回転軸に取り付けられ、径方向外側に延びる複数のティースを有するアーマチュアコアとを備えた電動モータにおいて、
前記マグネットは、前記ヨークの内周面に対向する外周部と、軸線方向平面視で弧状に形成され、前記ティースの先端面に対向する内周部と、前記内周部の周方向両端部が前記マグネットの幅方向に沿って平坦に形成されたフラット部とを有し、
前記アーマチュアコアの直径をD、前記外周部の幅をW1、前記フラット部の幅をW2とすると、
W1≧D×0.4、かつW2≧W1×0.05に設定されていることを特徴とする電動モータ。 A yoke having a cylindrical portion;
A plurality of magnets arranged side by side along the circumferential direction on the inner circumferential surface of the yoke;
A rotating shaft provided rotatably inside the yoke;
In an electric motor comprising an armature core attached to the rotating shaft and having a plurality of teeth extending radially outward,
The magnet has an outer peripheral portion facing the inner peripheral surface of the yoke, an arc shape in an axial plan view, an inner peripheral portion facing the tip end surface of the teeth, and both circumferential end portions of the inner peripheral portion. A flat portion formed flat along the width direction of the magnet,
When the diameter of the armature core is D, the width of the outer peripheral portion is W1, and the width of the flat portion is W2,
An electric motor characterized in that W1 ≧ D × 0.4 and W2 ≧ W1 × 0.05 are set.
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JPS56166756A (en) * | 1980-05-27 | 1981-12-22 | Hitachi Metals Ltd | Rotary machine |
JP2003134772A (en) * | 2001-10-29 | 2003-05-09 | Moric Co Ltd | Permanent magnet dynamo-electric machine |
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- 2008-09-09 JP JP2008231235A patent/JP2010068593A/en active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS56166756A (en) * | 1980-05-27 | 1981-12-22 | Hitachi Metals Ltd | Rotary machine |
JP2003134772A (en) * | 2001-10-29 | 2003-05-09 | Moric Co Ltd | Permanent magnet dynamo-electric machine |
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