JP2011072054A - Motor - Google Patents
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Description
本発明は、モータに関し、詳しくは、筐体としてのフレームの内側にマグネットが固定配置されたモータに関する。 The present invention relates to a motor, and more particularly to a motor in which a magnet is fixedly arranged inside a frame as a housing.
磁性材料で形成された筒状または有蓋筒状(カップ状)のフレームの内側にマグネットを配置することにより、フレームをマグネットのヨークとしても機能するように構成されたモータが広く普及している。 2. Description of the Related Art Motors configured to function as a yoke of a magnet by disposing a magnet inside a cylindrical or covered cylindrical (cup-shaped) frame made of a magnetic material are widely used.
また、近年では、レーザプリンターやオーディオのローディング機構などに使用されるモータとして、横断面が四角の4隅を丸くしたDCモータ(以下では、便宜的に「四角筒型モータ」という)が開発され実用化されている。四角筒型モータは、マグネットをその肉厚(径方向の厚み)が周方向に対して周期的に変化する偏肉形状としたことから、起動トルクを大きくし、かつ、コギングトルクを小さくすることができる。この四角筒型モータにおいても、磁性材料で形成されたフレームの内側にマグネットが配置されている。(例えば、特許文献1参照)。 In recent years, a DC motor (hereinafter, referred to as a “square cylinder motor” for convenience) has been developed as a motor used in laser printers, audio loading mechanisms, and the like. It has been put into practical use. The rectangular cylinder motor has a magnet with an uneven thickness whose thickness (diameter thickness) changes periodically with respect to the circumferential direction. Therefore, increase the starting torque and decrease the cogging torque. Can do. Also in this square cylinder type motor, a magnet is disposed inside a frame formed of a magnetic material. (For example, refer to Patent Document 1).
このように、フレームの内側にマグネットを配置する場合、磁気抵抗を低減する観点から、フレームとマグネットの隙間を極力小さくする必要がある。このため、フレームおよびマグネットの寸法精度を厳しく管理しなければならない。また、フレームにマグネットを押し込む際にマグネットに欠けや割れが生じやすいことから、作業者は細心の注意を払う必要がある。特に、四角筒型モータは、フレームに対するマグネットの周方向の角度が規制され周方向の回転自由度がないことから、より細心の注意を払う必要がある。このため、フレームにマグネットを押し込み固定する際の組立作業性に優れた方法が求められている。 As described above, when the magnet is disposed inside the frame, it is necessary to make the gap between the frame and the magnet as small as possible from the viewpoint of reducing the magnetic resistance. For this reason, the dimensional accuracy of the frame and magnet must be strictly controlled. In addition, when the magnet is pushed into the frame, the magnet is likely to be chipped or cracked, so the operator needs to pay close attention. In particular, the square cylindrical motor needs to be more careful because the circumferential angle of the magnet with respect to the frame is restricted and there is no degree of freedom of rotation in the circumferential direction. For this reason, a method excellent in assembling workability when a magnet is pushed into and fixed to the frame is required.
マグネットの欠けや割れを抑制する手段として、フレームにマグネットを一体成形する方法が考えられる。しかしながら、フレームとして有蓋筒状のフレームを採用する場合、蓋部から一定の距離を置いてマグネットを配置させるように一体成形することは物理的に困難である。 As a means for suppressing breakage and cracking of the magnet, a method of integrally forming the magnet on the frame is conceivable. However, when a covered cylindrical frame is employed as the frame, it is physically difficult to integrally form the magnet so that the magnet is arranged at a certain distance from the lid.
また、有蓋筒状のフレームは、一般に絞り加工により筒部と蓋部が一体物として成形されるために、筒部の厚み(肉厚)と蓋部の厚みが略等しくならざるをえない。すなわち、筒部の厚みに対して蓋部の厚みを任意に可変することができない。この点、筒部はヨークとしての機能を兼ねることから一定以上の厚みを必要とするのに対して、蓋部はモータの軸方向長さに加算されることからモータ本体部(筐体)の小型化の観点から極力薄くしたいという要求がある。したがって、この相反する要求を実現する方法も求められている。 Moreover, since the cylinder part and a cover part are generally shape | molded as an integrated object by a drawing process with a covered cylinder frame, the thickness (thickness) of a cylinder part and the thickness of a cover part must be substantially equal. That is, the thickness of the lid cannot be arbitrarily changed with respect to the thickness of the cylinder. In this respect, the cylindrical portion also functions as a yoke, so a certain thickness or more is required. On the other hand, the lid portion is added to the axial length of the motor. There is a demand to make it as thin as possible from the viewpoint of miniaturization. Therefore, a method for realizing this conflicting demand is also required.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、組立作業性に優れたモータを提供することを主な目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and a main object of the present invention is to provide a motor excellent in assembling workability.
そこで、上記課題を解決するために、本発明の一態様のモータは、全体として筒状のマグネットと、磁性材料を用いて形成され前記マグネットを内側に配置する筒状の筒部を有するフレームと、を備えるモータにおいて、前記フレームと前記マグネットとの間に磁性材料からなる筒状のサブヨークを介在させ、前記サブヨークは、前記マグネットを成形する際に前記マグネットと一体化されていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a motor according to one aspect of the present invention includes a cylindrical magnet as a whole, and a frame having a cylindrical cylindrical portion that is formed using a magnetic material and has the magnet disposed inside. A cylindrical sub yoke made of a magnetic material is interposed between the frame and the magnet, and the sub yoke is integrated with the magnet when the magnet is formed. To do.
本発明の他の一態様では、前記フレームの外周面が多面体形状である。 In another aspect of the present invention, the outer peripheral surface of the frame has a polyhedral shape.
また、本発明の別の一態様では、前記フレームは、前記筒部の一方の開放端を覆う蓋部を有するカップ状に形成されている。 Moreover, in another one aspect | mode of this invention, the said flame | frame is formed in the cup shape which has a cover part which covers one open end of the said cylinder part.
また、本発明のさらに別の一態様では、前記サブヨークには、少なくとも1つの貫通穴が形成され、前記貫通穴に前記マグネットの一部が形成されている。 According to still another aspect of the present invention, at least one through hole is formed in the sub yoke, and a part of the magnet is formed in the through hole.
この場合、前記貫通穴は、内周面側の断面径の方が外周面側の断面径よりも小さいのが好ましい。 In this case, the through hole preferably has a smaller cross-sectional diameter on the inner peripheral surface side than a cross-sectional diameter on the outer peripheral surface side.
また、本発明のさらに別の一態様では、前記サブヨークには、サブヨークの内周面から軸中心側に突き出す少なくとも1つの突起が形成されている。 According to still another aspect of the present invention, the sub yoke is formed with at least one protrusion protruding from the inner peripheral surface of the sub yoke toward the axial center.
これらの場合、前記マグネットが、肉厚が厚く磁極の中心部となる厚肉部と、肉厚が薄く磁極の境界部となる薄肉部と、を円周方向に周期的に繰り返してなり、
前記貫通穴または前記突起が、前記マグネットの前記厚肉部に対応する側面部に形成されているのが好ましい。
In these cases, the magnet is periodically repeated in the circumferential direction with a thick part that is thick and the central part of the magnetic pole and a thin part that is thin and the boundary part of the magnetic pole,
It is preferable that the through hole or the protrusion is formed on a side surface corresponding to the thick portion of the magnet.
本発明にかかるモータは、マグネットの外周側にマグネットと一体成形されたサブヨークを、ヨークの機能を有するフレームの内周面側に固定配置させている。この構成により、フレームの内側にマグネットを配置する工程において従来問題となっていたマグネットの欠けや割れを抑制することができ、組立作業性が向上する。特に、四角筒型モータのように横断面が多面体形状をしたモータにおいては、その効果が有効に発揮される。
また、蓋部を有するカップ状のフレームを用いる場合には、サブヨークの厚みに応じて蓋部の厚みを薄くすることができることから、モータ本体部の軸方向の短尺化を実現することができる。
In the motor according to the present invention, the sub yoke integrally formed with the magnet on the outer peripheral side of the magnet is fixedly arranged on the inner peripheral surface side of the frame having the function of the yoke. With this configuration, it is possible to suppress the breakage and breakage of the magnet, which has been a problem in the conventional process of arranging the magnet inside the frame, and to improve the assembly workability. In particular, the effect is effectively exhibited in a motor having a polyhedral shape in cross section, such as a square tube motor.
In addition, when a cup-shaped frame having a lid is used, the thickness of the lid can be reduced according to the thickness of the sub-yoke, so that the motor body can be shortened in the axial direction.
以下、本発明の好ましい実施形態の一例として、四角筒型DCモータとしてのモータ10を図面を参照して説明する。
Hereinafter, as an example of a preferred embodiment of the present invention, a
モータ10は、図1に示すように、磁界を発生する筒状のマグネット構造体11と、マグネット構造体11のヨークとしての機能を兼ねる有蓋筒状(カップ状)のフレーム41と、マグネット構造体11の内周面側に所定の間隔を置いて配置され電機子として機能する鉄心51と、鉄心51の中心部に固定配置される回転軸61と、を備えている。
As shown in FIG. 1, the
また、モータ10は、いわゆるブラシ付きDCモータであり、外部の電源(不図示)に電気的に接続される端子71および同端子71に電気的に接続されるブラシ73を保持しフレーム11の開放端を塞ぐように配置されるブラケット75と、ブラシ73が摺接され回転軸61に固定される整流子77と、回転軸61を回転自在に支持し一方がフレーム41に固定され他方がブラケット75に固定される一対の軸受79,80と、を備えている。
The
以下では、マグネット構造体11、フレーム41、および鉄心51を中心に説明する。
Below, it demonstrates focusing on the
マグネット構造体11は、偏肉形状をしたマグネット21と、マグネット21の外周面側にマグネット21と一体成形されヨークとしての機能を有するサブヨーク31と、から構成されている。
The
マグネット21は、本実施形態では、磁性粉末(例えば、Sm−Fe−N粉末)およびバインダー樹脂(例えば、ナイロン6)からなる混練物を射出成形してなるボンド磁石である。マグネット21は、図2および図3に示すように、全体として筒状をなし、円周面からなる内周面22と、多面からなる外周面23と、を有している。外周面23は、断面円弧状の4つの湾曲面24および矩形平面状の4つの平坦面25をそれぞれ交互に周方向に4回繰り返して形成されている。
In this embodiment, the
したがって、マグネット21は、その肉厚に注目して見ると、肉厚が厚い厚肉部26および肉厚が薄い薄肉部27を一組として4組を90度回転対称(4回転回転対称)に配置して構成されている。なお、厚肉部26は湾曲面24に対応する部分であり、薄肉部27は平坦面25に対応する部分である。
Accordingly, when the
また、マグネット21には、厚肉部26の中心部が磁極の中心部となり、薄肉部27の中心部が磁極の境界部となるように、4極のラジアル着磁(2極のN極および2極のS極)が施されている。
Further, the
一方、サブヨーク31は、磁性材料(本実施形態では、鉄)を用いて周方向の厚みが一定の筒状に形成されている。また、サブヨーク31は、インサートモールド法により、マグネット21の射出成形時にマグネット21と一体化されている。したがって、サブヨーク31の内周面32および外周面33は多面体形状をなし、内周面32の断面形状は、マグネット21の外周面23の断面形状と同一である。
On the other hand, the
次に、フレーム41は、磁性材料(本実施形態では、サブヨーク31と同一材料)を用いて形成され、筒状の筒部42と、筒部42の一方の開放端をふさぐ平板状の蓋部45と、から構成されている。蓋部45の中心部には、一方の軸受79が固定されている。なお、筒部42および蓋部45は、従来技術と同様に、絞り加工により形成されているが、従来技術のフレームと比較して、それぞれ、略サブヨーク31の厚さ分だけ薄く形成されている。
Next, the
筒部42の内周面43には、マグネット構造体11が、サブヨーク31の外周面33を略密着させた状態で固定配置されている(これにより、筒部42の内側にマグネット21が配置される)。したがって、フレーム41の内周面43の断面形状は、サブヨーク31の外周面33の断面形状と略同一である。言い換えれば、フレーム41の断面形状も多面体形状である。また、マグネット構造体11は、フレーム41の蓋部45の内面から、一定の距離D(図1参照)を置いて配置されている。なお、フレーム41に対するマグネット構造体11の固定は、圧入による方法であってもよく、また、接着剤等の固定手段を用いた方法であってもよい。
The
次に、鉄心51は、本実施形態では、所定形状に打ち抜かれた電磁鋼板を複数枚積層することによって形成されている。鉄心51は、中心部に配置される円環部52と、円環部52から径方向に突出する複数(本実施形態では、6本)の突極53と、を有している。1つの突極53は、径方向に延在した突極腕部54と、その先端のティース部55と、から構成されている。突極腕部54には、図示しない励磁コイルが巻かれている。
Next, in this embodiment, the
以上のように構成されたモータ10は、従来のブラシ付きDCモータと同様に作動させることができる。以下では、本発明に係るモータ10特有の作用効果について説明する。
The
まず、モータ10は、マグネット21の外周面23にサブヨーク31を一体化させてなるマグネット構造体11を、フレーム41の内周面43側に配置させている。このため、フレーム41の内側にマグネット構造体11を配置させる際には、マグネット21はフレーム41と接触することなく、金属で形成されたサブヨーク31がフレーム41に接触することになる(すなわち、フレーム41とマグネット21との間にサブヨーク31が介在することになる)。これにより、従来技術において発生していた、フレームの内側にマグネットを配置する際のマグネットの欠けや割れを確実に抑制することができる。また、フレームの内側にマグネットを配置する工程での作業性が向上する。特に、周方向の回転自由度のない四角筒型のモータの場合には、その効果が有効に発揮される。
First, in the
また、マグネット21とサブヨーク31とが一体成形されているため、マグネット21とサブヨーク31との接触界面での磁気抵抗を極力小さくすることができる。これにより、モータ10の磁気効率が向上する。
In addition, since the
また、サブヨーク31がフレーム41とともにヨークとしての機能を果たすことから、フレーム41の肉厚を薄くすることが可能となる。このため、フレーム41を絞り加工により形成する場合には、筒部42の肉厚に応じて蓋部45の肉厚も薄くなる。これにより、従来技術と比較して、モータ本体部(モータ10からシャフト61を除いた部分)の軸方向長さを短くすることができる。あるいは、モータ本体部の軸方向長さを従来構成と同一とした場合には、マグネット21および鉄心51の軸方向長さを長くすることができ、モータ10の磁気効率を向上させることができる。また、モータ10の軽量化および低コスト化を図ることができる。
Further, since the
以上、本発明の好ましい実施形態の一例について説明したが、実施の形態については上記に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。 Although an example of a preferred embodiment of the present invention has been described above, the embodiment is not limited to the above, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
例えば、上記実施形態では、マグネット21を周方向に連続する筒状として説明したが、これに限定されない。例えば、図4に示すマグネット構造体11Aのように、複数(4つ)のマグネット片21a〜21dを、全体として筒状となるように、サブヨーク31の内周面側に配置してもよい。マグネット片21a〜21dを使用する場合には、マグネットの欠けや割れの問題は元々生じないが、マグネット片21a〜21dの一つひとつを従来のフレームの内周面に貼着する作業が不要となり、作業性の向上が期待できる。
For example, in the above embodiment, the
また、図5(a)に示すサブヨーク31Aのように、マグネットの厚肉部に対応する側面部に1つ以上(図示の例では、2つ)の貫通穴34(図示の例では、円形の開口)を設けるようにしてもよい。マグネットとサブヨークとでは収縮率が違うことから、射出成形工程における冷却時にマグネットとサブヨークとの間に隙間やクラックが生じるおそれがある。そこで、サブヨークに貫通穴を設け、その貫通穴にもマグネットの一部を形成することにより、マグネットとサブヨークとの接合強度を向上させる。これにより、マグネットとサブヨークとの間に発生するおそれのある隙間やクラックが抑制されることが期待できる。この場合、図5(b)に示すように、貫通穴34の内周面32側の断面径を外周面33側の断面径よりも小さくすることにより、上記作用効果がより一層有効に発揮されることが期待できる。
Further, as in the sub-yoke 31A shown in FIG. 5A, one or more (two in the illustrated example) through-holes 34 (in the illustrated example, circular in the side surface corresponding to the thick part of the magnet). (Opening) may be provided. Since the shrinkage rate is different between the magnet and the sub yoke, a gap or crack may be generated between the magnet and the sub yoke during cooling in the injection molding process. Therefore, by providing a through hole in the sub yoke and forming a part of the magnet in the through hole, the bonding strength between the magnet and the sub yoke is improved. Thereby, it can be expected that gaps and cracks that may occur between the magnet and the sub yoke are suppressed. In this case, as shown in FIG. 5B, by making the cross-sectional diameter of the through
また、図6(a)(b)に示すように、サブヨーク31B,31Cの内周面32から、内側(軸中心側)に突き出す突起35,36を、貫通穴34に代えて、または、貫通穴34とともに設けてもよい。図6(a)は、突起35の中に貫通する穴が形成されている形態であり、図(b)は、突起36の中に貫通する穴が形成されていない形態である。突起35,36を設けることによっても、貫通穴34を設けた場合と同様の効果が期待できる。突起35,36の場合には、内周面32側における断面径よりも内側の断面径の方を大きくすることにより、上記作用効果がより一層有効に発揮されることが期待できる。
Further, as shown in FIGS. 6A and 6B, the
なお、貫通穴34および突起35,36は、マグネットの薄肉部に対応する側面部に設けてもよいが、磁極の中心部である厚肉部に対応する側面部に設ける方が、モータ性能(主として起動トルク)の観点から好ましい。これは、収縮率の違いによって発生する内部応力を、起動トルクに影響を及ぼさない磁極の境界部である薄肉部に集中させることができるからであると考える。
The through
また、上記実施形態では、偏肉形状のマグネットを使用したが、これに限定されない。例えば、周方向に肉厚が一定のマグネットを使用する場合にも、本発明を適用することができる。 Moreover, in the said embodiment, although the uneven-shaped magnet was used, it is not limited to this. For example, the present invention can also be applied when using a magnet having a constant thickness in the circumferential direction.
また、上記実施形態では、フレーム41をカップ状としたが、これに限定されない。フレームが筒部を有するものであれば、一定の効果が発揮される。
Moreover, in the said embodiment, although the flame |
また、上記実施形態では、ブラシ付きDCモータとして説明したが、これに限定されない。フレームの内側にマグネットを配置する構成であれば、本発明の効果を発揮することができる。 Moreover, although the said embodiment demonstrated as a DC motor with a brush, it is not limited to this. If it is the structure which arrange | positions a magnet inside a flame | frame, the effect of this invention can be exhibited.
10 モータ
11,11A マグネット構造体
21 マグネット
21a〜21d マグネット片
22 内周面
23 外周面
24 湾曲面
25 平坦面
26 厚肉部
27 薄肉部
31,31A,31B,31C サブヨーク
34 貫通穴
35,36 突起
41 フレーム(ヨーク)
42 筒部
45 蓋部
51 鉄心
61 回転軸
71 端子
73 ブラシ
75 ブラケット
77 整流子(コミュテータ)
79,80 一対の軸受
DESCRIPTION OF
42
79,80 A pair of bearings
Claims (7)
磁性材料を用いて形成され前記マグネットを内側に配置する筒状の筒部を有するフレームと、を備えるモータにおいて、
前記フレームと前記マグネットとの間に磁性材料からなる筒状のサブヨークを介在させ、
前記サブヨークは、前記マグネットを成形する際に前記マグネットと一体化されていることを特徴とするモータ。 A cylindrical magnet as a whole,
In a motor comprising a frame having a cylindrical tube portion that is formed using a magnetic material and has the magnet disposed inside,
A cylindrical sub yoke made of a magnetic material is interposed between the frame and the magnet,
The sub-yoke is integrated with the magnet when the magnet is molded.
前記貫通穴に前記マグネットの一部が形成されている請求項1から3のいずれか1項に記載のモータ。 At least one through hole is formed in the sub yoke,
The motor according to claim 1, wherein a part of the magnet is formed in the through hole.
前記貫通穴または前記突起が、前記マグネットの前記厚肉部に対応する側面部に形成されている請求項4から6のいずれか1項に記載のモータ。 The magnet has a thick portion that is thick and becomes the center of the magnetic pole, and a thin portion that is thin and thin that becomes the boundary portion of the magnetic pole.
The motor according to any one of claims 4 to 6, wherein the through hole or the protrusion is formed on a side surface portion corresponding to the thick portion of the magnet.
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