JP2012039757A - Motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コイルと永久磁石との間の磁力とコイルに供給される電流との作用によって回転子が回転されるモータに関する。 The present invention relates to a motor in which a rotor is rotated by the action of a magnetic force between a coil and a permanent magnet and an electric current supplied to the coil.
下記特許文献1に記載のモータでは、ヨークに形成された貫通孔に界磁用の永久磁石が設けられており、永久磁石が回転されることで、電機子に作用する磁束量が変化される。 In the motor described in Patent Document 1 below, a permanent magnet for a field is provided in a through hole formed in a yoke, and the amount of magnetic flux acting on the armature is changed by rotating the permanent magnet. .
しかしながら、このモータでは、ヨークの貫通孔において、永久磁石が回転されるのみである。 However, in this motor, the permanent magnet is only rotated in the through hole of the yoke.
このため、電機子に作用する磁束量を効果的に変化させるためには、永久磁石の磁力を大きくする必要があり、これにより、永久磁石が大きくなる。 For this reason, in order to effectively change the amount of magnetic flux acting on the armature, it is necessary to increase the magnetic force of the permanent magnet, thereby increasing the size of the permanent magnet.
本発明は、上記事実を考慮し、磁性体を大きくしなくてもコイルと永久磁石との間の磁力を効果的に変化させることができるモータを得ることが目的である。 In view of the above facts, an object of the present invention is to obtain a motor that can effectively change the magnetic force between a coil and a permanent magnet without enlarging the magnetic material.
請求項1に記載のモータは、コイルと永久磁石との間の磁力と前記コイルに供給される電流との作用によって回転される回転子と、前記コイル、前記永久磁石及び前記回転子が内側に配置されるヨークと、前記ヨークに設けられ、前記ヨークの他の部位に比し透磁率を低くされた低透磁率部と、前記低透磁率部に対し接近及び離間可能にされた磁性体と、を備えている。 The motor according to claim 1, wherein the rotor rotated by the action of the magnetic force between the coil and the permanent magnet and the current supplied to the coil, and the coil, the permanent magnet, and the rotor are disposed inside. A disposed yoke, a low magnetic permeability portion provided in the yoke and having a low magnetic permeability compared to other portions of the yoke, and a magnetic body capable of approaching and separating from the low magnetic permeability portion It is equipped with.
請求項2に記載のモータは、請求項1に記載のモータにおいて、前記磁性体を前記低透磁率部に対し離間させ、前記コイルに電流が供給されることで前記低透磁率部の磁界が大きくされて前記磁性体が付勢力に抗して前記低透磁率部に接近される付勢手段を備えている。 According to a second aspect of the present invention, in the motor according to the first aspect, the magnetic body is separated from the low magnetic permeability portion, and a current is supplied to the coil so that the magnetic field of the low magnetic permeability portion is changed. There is provided an urging means that is enlarged so that the magnetic body approaches the low magnetic permeability portion against an urging force.
請求項3に記載のモータは、請求項1に記載のモータにおいて、前記回転子の回転速度に対応して前記磁性体を移動させて前記低透磁率部に対し接近及び離間させる移動手段を備えている。 According to a third aspect of the present invention, in the motor according to the first aspect of the present invention, the motor according to the first aspect includes moving means for moving the magnetic body corresponding to the rotational speed of the rotor so as to approach and separate from the low magnetic permeability portion. ing.
請求項1に記載のモータでは、コイル、永久磁石及び回転子がヨークの内側に配置されており、コイルと永久磁石との間の磁力とコイルに供給される電流との作用によって回転子が回転される。 In the motor according to claim 1, the coil, the permanent magnet, and the rotor are arranged inside the yoke, and the rotor rotates by the action of the magnetic force between the coil and the permanent magnet and the current supplied to the coil. Is done.
ここで、ヨークに設けられた低透磁率部が、ヨークの他の部位に比し透磁率を低くされており、低透磁率部に対し磁性体が接近及び離間可能にされている。 Here, the low magnetic permeability portion provided in the yoke has a lower magnetic permeability than other portions of the yoke, and the magnetic material can be moved closer to and away from the low magnetic permeability portion.
このため、磁性体を大きくしなくても、磁性体によってヨークの透磁率を効果的に変化させることができ、コイルと永久磁石との間の磁力を効果的に変化させることができる。 For this reason, even if it does not enlarge a magnetic body, the magnetic permeability of a yoke can be effectively changed with a magnetic body, and the magnetic force between a coil and a permanent magnet can be changed effectively.
請求項2に記載のモータでは、付勢手段が磁性体をヨークの低透磁率部に対し離間させている。このため、ヨークの透磁率を低くできて、コイルと永久磁石との間の磁力を小さくでき、モータに発生するコギングトルク(回転子の回転抵抗トルク)を小さくできる。 In the motor according to the second aspect, the biasing means separates the magnetic body from the low magnetic permeability portion of the yoke. For this reason, the magnetic permeability of the yoke can be reduced, the magnetic force between the coil and the permanent magnet can be reduced, and the cogging torque (rotational resistance torque of the rotor) generated in the motor can be reduced.
さらに、コイルに電流が供給されることで、ヨークの低透磁率部の磁界が大きくされて、磁性体が付勢手段の付勢力に抗して低透磁率部に接近される。このため、ヨークの透磁率を高くできて、コイルと永久磁石との間の磁力を大きくでき、モータの出力トルク(回転子の出力回転トルク)を大きくできる。 Further, when a current is supplied to the coil, the magnetic field of the low-permeability portion of the yoke is increased, and the magnetic body approaches the low-permeability portion against the biasing force of the biasing means. For this reason, the magnetic permeability of the yoke can be increased, the magnetic force between the coil and the permanent magnet can be increased, and the output torque of the motor (the output rotation torque of the rotor) can be increased.
請求項3に記載のモータでは、回転子の回転速度に対応して、移動手段が磁性体を移動させてヨークの低透磁率部に対し接近及び離間させる。 In the motor according to the third aspect, the moving means moves the magnetic body in accordance with the rotational speed of the rotor so as to approach and separate from the low magnetic permeability portion of the yoke.
例えば、回転子の低速回転時には、移動手段が磁性体をヨークの低透磁率部に対し接近させる。このため、ヨークの透磁率を高くできて、コイルと永久磁石との間の磁力を大きくでき、モータの出力トルク(回転子の出力回転トルク)を大きくできる。 For example, when the rotor rotates at a low speed, the moving means brings the magnetic body closer to the low permeability portion of the yoke. For this reason, the magnetic permeability of the yoke can be increased, the magnetic force between the coil and the permanent magnet can be increased, and the output torque of the motor (the output rotation torque of the rotor) can be increased.
一方、回転子の高速回転時には、移動手段が磁性体をヨークの低透磁率部に対し離間させる。このため、ヨークの透磁率を低くできて、コイルと永久磁石との間の磁力を小さくでき、コイルに発生する逆起電力を小さくできて、回転子の最高回転速度を高くできる。 On the other hand, when the rotor rotates at high speed, the moving means separates the magnetic body from the low magnetic permeability portion of the yoke. For this reason, the magnetic permeability of the yoke can be reduced, the magnetic force between the coil and the permanent magnet can be reduced, the counter electromotive force generated in the coil can be reduced, and the maximum rotation speed of the rotor can be increased.
[第1の実施の形態]
図1には、本発明の第1の実施の形態に係るモータ10が断面図にて示されている。
[First Embodiment]
FIG. 1 shows a sectional view of a
本実施の形態に係るモータ10は、直流モータ(DCモータ)にされている。
The
図1に示す如く、モータ10には、断面略楕円形(断面円形でもよい)の容器状のヨーク12(ハウジング)が設けられており、ヨーク12は、磁性体(例えば鉄等の金属)製にされている。
As shown in FIG. 1, the
ヨーク12には、低透磁率部14が一対形成されており、一対の低透磁率部14は、ヨーク12の周方向において等間隔に配置されて、ヨーク12の中心軸を挟んで互いに対向されている。低透磁率部14は、ヨーク12を貫通する貫通孔(ギャップ)にされており、低透磁率部14は、ヨーク12の低透磁率部14以外の部位に比し、透磁率が低くされている。
A pair of low
ヨーク12内には、板状の永久磁石16が一対設けられており、永久磁石16は、ヨーク12の内周面(ヨーク12と同軸上の円周面)に沿って湾曲されると共に、ヨーク12の内周面に固定されている。一対の永久磁石16は、界磁用のものにされており、一対の永久磁石16は、ヨーク12の中心軸を挟んで互いに対向されている。また、ヨーク12の低透磁率部14は、一対の永久磁石16間のヨーク12周方向中央部に配置されている。
A pair of plate-like
ヨーク12内には、軸状の回転子18(ロータ)が設けられており、回転子18は、ヨーク12と同軸上において回転可能に支持されると共に、一対の永久磁石16間に配置されている。
A shaft-like rotor 18 (rotor) is provided in the
回転子18には、断面略T字状のコア部20が所定数設けられており、所定数のコア部20は、回転子18の周方向に等間隔に配置されている。コア部20は、回転子18の径方向外側に突出されており、コア部20の先端側部分は、回転子18の周方向に沿って湾曲されている。
The
コア部20には、コイル22(ワイヤ)が巻掛けられており、コイル22には、ブラシ(図示省略)を介して電流を供給可能にされると共に、コイル22に供給される電流の方向が回転子18の回転位置に応じてブラシによって変更可能にされている。
A coil 22 (wire) is wound around the
図3に示す如く、モータ10のコイル22は、ブラシを介して駆動手段としてのドライバ24に電気的に接続可能にされると共に、ドライバ24は、制御手段としての制御回路26に電気的に接続されており、ドライバ24は、制御回路26の制御により、コイル22にブラシを介して電流を供給可能にされている。
As shown in FIG. 3, the
モータ10の回転子18には、駆動対象(操作部材)としてのスイッチ28が連絡されており、スイッチ28の操作に連動して、回転子18が回転される。また、回転子18の出力回転トルク(モータ10の出力トルク)は、スイッチ28の操作反力として作用する。
The
図1に示す如く、ヨーク12の外側には、板状(柱状でもよい)の磁性体30が一対配置されており、磁性体30は、鉄等の金属(磁石でもよい)にされている。磁性体30には、付勢手段としてのコイルスプリング32の一端が接続されており、コイルスプリング32の軸方向は、ヨーク12の径方向に沿って配置されている。コイルスプリング32の他端は、磁性体30よりヨーク12の径方向外側において、固定されており、磁性体30は、ヨーク12の径方向において、ヨーク12の低透磁率部14に対向された状態で、低透磁率部14から離間されている。磁性体30は、コイルスプリング32の付勢力に抗してヨーク12側に移動(スライド)されることで、ヨーク12の低透磁率部14に接近して、低透磁率部14に挿入(嵌入)可能にされている。
As shown in FIG. 1, a pair of plate-like (or columnar)
次に、本実施の形態の作用を説明する。 Next, the operation of the present embodiment will be described.
図1に示す如く、モータ10の非通電時には、コイル22に電流が供給されず、回転子18が回転されない。また、スイッチ28の操作に連動して回転子18が回転された際には、コイル22と一対の永久磁石16との間の磁力によってモータ10にコギングトルク(回転子18の回転抵抗トルク)が発生する。
As shown in FIG. 1, when the
図2に示す如く、モータ10の通電時には、制御回路26の制御によりドライバ24からコイル22に電流が供給されることで、コイル22と一対の永久磁石16との間の磁力とコイル22に供給される電流との作用によって、回転子18が回転される。これにより、回転子18の出力回転トルク(モータ10の出力トルク)がスイッチ28に操作反力として作用する。
As shown in FIG. 2, when the
ここで、モータ10の非通電時には、コイルスプリング32が磁性体30をヨーク12の低透磁率部14に対し離間させている。このため、ヨーク12(低透磁率部14)の透磁率を低くできて、コイル22と一対の永久磁石16との間の磁力を小さくできる。これにより、スイッチ28が操作される際には、モータ10に発生するコギングトルク(回転子18の回転抵抗トルク)を小さくでき、スイッチ28の操作フィーリングを向上できる。
Here, when the
一方、モータ10の通電時には、コイル22に電流が供給されることで、ヨーク12の低透磁率部14の磁界が大きくされて、磁性体30が磁力によりコイルスプリング32の付勢力に抗して低透磁率部14に接近かつ挿入(吸着)される。このため、ヨーク12(低透磁率部14)の透磁率を高くできて、コイル22と一対の永久磁石16との間の磁力を大きくできる。これにより、モータ10の出力トルク(回転子18の出力回転トルク)を大きくでき、スイッチ28の操作反力が低下することを防止できる。
On the other hand, when the
以上により、モータ10の出力トルクをスイッチ28の操作反力として使用する場合において、スイッチ28の操作フィーリングを向上できると同時に、スイッチ28の操作反力が低下することを防止できる。
As described above, when the output torque of the
また、ヨーク12の低透磁率部14に対し磁性体30がスライドされて接近及び離間可能にされている。このため、磁性体30を大きくしなくても、磁性体30によってヨーク12(低透磁率部14)の透磁率を効果的に変化させることができ、コイル22と一対の永久磁石16との間の磁力を効果的に変化させることができる。
Further, the
なお、本実施の形態では、付勢手段をコイルスプリング32にしたが、付勢手段を板バネ等にしてもよい。
In the present embodiment, the biasing means is the
[第2の実施の形態]
図4には、本発明の第2の実施の形態に係るモータ50が断面図にて示されている。
[Second Embodiment]
FIG. 4 is a sectional view showing a
本実施の形態に係るモータ50は、上記第1の実施の形態と、ほぼ同様の構成であるが、以下の点で異なる。
The
本実施の形態に係るモータ50は、駆動対象としての車両(例えばハイブリッド自動車や電気自動車)の駆動用のものであり、上記第1の実施の形態におけるコイルスプリング32が設けられていない。
The
図4に示す如く、磁性体30には、移動手段としてのリニアアクチュエータ52が接続されており、リニアアクチュエータ52は、駆動されることで、磁性体30を、ヨーク12の径方向において、ヨーク12の低透磁率部14に対向させた状態で、移動(スライド)可能にされている。これにより、磁性体30は、低透磁率部14に接近かつ挿入(嵌入)可能にされると共に、低透磁率部14から離間可能にされている。
As shown in FIG. 4, a
図6に示す如く、モータ50の回転子18には、検知手段としてのセンサ54が設けられており、センサ54は、回転子18の回転角度又は回転角速度を検知可能にされている。センサ54は、制御回路26に電気的に接続されると共に、制御回路26には、リニアアクチュエータ52が電気的に接続されており、制御回路26は、センサ54の検知結果に基づき回転子18の回転速度(回転角速度を含む)を検出して、リニアアクチュエータ52の駆動を制御する。
As shown in FIG. 6, the
次に、本実施の形態の作用を説明する。 Next, the operation of the present embodiment will be described.
モータ50の通電時には、制御回路26の制御によりドライバ24からコイル22に電流が供給されることで、コイル22と一対の永久磁石16との間の磁力とコイル22に供給される電流との作用によって、回転子18が回転される。これにより、回転子18の出力回転トルク(モータ50の出力トルク)が車両の駆動力として使用される。
When the
ここで、図4に示す如く、モータ50(回転子18)の低速回転時(回転子18の回転速度が低速であることを制御回路26が検出した際)には、リニアアクチュエータ52が、制御回路26の制御により駆動されることで、磁性体30をヨーク12の低透磁率部14に接近させて挿入する。このため、ヨーク12(低透磁率部14)の透磁率を高くできて、コイル22と一対の永久磁石16との間の磁力を大きくできる。これにより、モータ50の出力トルク(回転子18の出力回転トルク)を大きくでき、車両の駆動トルクを大きくできる。
Here, as shown in FIG. 4, when the motor 50 (rotor 18) rotates at a low speed (when the
一方、図5に示す如く、モータ50(回転子18)の高速回転時(回転子18の回転速度が高速であることを制御回路26が検出した際)には、リニアアクチュエータ52が、制御回路26の制御により駆動されることで、磁性体30をヨーク12の低透磁率部14から離間させる。このため、ヨーク12(低透磁率部14)の透磁率を低くできて、コイル22と一対の永久磁石16との間の磁力を小さくできる。これにより、コイル22に発生する逆起電力を小さくできて、回転子18の最高回転速度を高くでき、車両の最高駆動速度を高くできる。
On the other hand, as shown in FIG. 5, when the motor 50 (rotor 18) rotates at high speed (when the
以上により、車両を駆動するモータ50に求められる低速回転領域から高速回転領域に亘る広い領域での高い出力性能を1つのモータ50で実現できる。
As described above, the high output performance in a wide region from the low speed rotation region to the high speed rotation region required for the
また、ヨーク12の低透磁率部14に対し磁性体30がスライドされて接近及び離間可能にされている。このため、磁性体30を大きくしなくても、磁性体30によってヨーク12(低透磁率部14)の透磁率を効果的に変化させることができ、コイル22と一対の永久磁石16との間の磁力を効果的に変化させることができる。
Further, the
なお、本実施の形態では、モータ50の回転速度が低速である際にリニアアクチュエータ52が磁性体30をヨーク12の低透磁率部14に挿入すると共に、モータ50の回転速度が高速である際にリニアアクチュエータ52が磁性体30をヨーク12の低透磁率部14から離間させたが、モータ50の回転速度が低速から高速へ変化するのに伴いリニアアクチュエータ52が磁性体30をヨーク12の低透磁率部14から徐々に(無段階に連続して)離間させてもよい。
In the present embodiment, when the rotational speed of the
[第3の実施の形態]
図7には、本発明の第3の実施の形態に係るモータ60が断面図にて示されている。
[Third Embodiment]
FIG. 7 is a sectional view showing a
本実施の形態に係るモータ60は、上記第1の実施の形態又は第2の実施の形態と、ほぼ同様の構成であるが、以下の点で異なる。
The
本実施の形態に係るモータ60は、所謂IPMモータにされている。
The
図7に示す如く、永久磁石16は、平板状にされて、回転子18の内部に所定数設けられており、所定数の永久磁石16は、回転子18の周方向において、等間隔に配置されている。
As shown in FIG. 7, the
ヨーク12内には、回転子18の径方向外側において、円筒状の固定子62(ステータ)が設けられており、固定子62は、ヨーク12の内周面に固定されている。
In the
所定数のコア部20は、断面略I字状にされて、固定子62に設けられており、所定数のコア部20は、それぞれ固定子62の径方向内側に突出されると共に、固定子62の周方向に等間隔に配置されている。また、図7では図示しないが、コア部20には、コイル22が巻掛けられている。
The predetermined number of
ここで、本実施の形態でも、上記第1の実施の形態又は第2の実施の形態と同様の作用及び効果を奏することができる。 Here, also in the present embodiment, the same operations and effects as those of the first embodiment or the second embodiment can be achieved.
[第4の実施の形態]
図8には、本発明の第4の実施の形態に係るモータ70が断面図にて示されている。
[Fourth Embodiment]
FIG. 8 shows a sectional view of a
本実施の形態に係るモータ70は、上記第3の実施の形態と、ほぼ同様の構成であるが、以下の点で異なる。
The
本実施の形態に係るモータ70は、所謂SPMモータにされている。
The
図8に示す如く、永久磁石16は、略半円柱状にされて、回転子18の外周面に所定数固定されており、所定数の永久磁石16は、回転子18の周方向において、等間隔に配置されている。
As shown in FIG. 8, the
ここで、本実施の形態でも、上記第3の実施の形態と同様の作用及び効果を奏することができる。 Here, also in this embodiment, the same operations and effects as those of the third embodiment can be achieved.
[第5の実施の形態]
図9には、本発明の第5の実施の形態に係るモータ80が断面図にて示されている。
[Fifth Embodiment]
FIG. 9 is a sectional view showing a
本実施の形態に係るモータ80は、上記第1の実施の形態又は第2の実施の形態と、ほぼ同様の構成であるが、以下の点で異なる。
The
本実施の形態に係るモータ80は、所謂ブラシレスDCモータにされている。
The
図9に示す如く、永久磁石16は、円筒状にされて、回転子18を構成している。
As shown in FIG. 9, the
ヨーク12内には、回転子18(永久磁石16)の径方向外側において、円筒状の固定子62(ステータ)が設けられており、固定子62は、ヨーク12の内周面に固定されている。
In the
所定数のコア部20は、固定子62に設けられており、所定数のコア部20は、固定子62の周方向に等間隔に配置されている。コア部20は、固定子62の径方向内側に突出されており、コア部20の先端側部分は、固定子62の周方向に沿って湾曲されている。
The predetermined number of
コア部20に巻掛けられたコイル22には、ドライバ24がブラシを介さないで電気的に接続可能にされており、ドライバ24は、制御回路26の制御により、コイル22に電流を供給可能にされると共に、コイル22に供給される電流の方向を回転子18の回転位置に応じて変更可能にされている。
A
ここで、本実施の形態でも、上記第1の実施の形態又は第2の実施の形態と同様の作用及び効果を奏することができる。 Here, also in the present embodiment, the same operations and effects as those of the first embodiment or the second embodiment can be achieved.
[第6の実施の形態]
図10には、本発明の第6の実施の形態に係るモータ90が断面図にて示されている。
[Sixth Embodiment]
FIG. 10 is a sectional view showing a
本実施の形態に係るモータ90は、上記第1の実施の形態又は第2の実施の形態と、ほぼ同様の構成であるが、以下の点で異なる。
The
本実施の形態に係るモータ90は、所謂コアレスモータにされている。
The
図10に示す如く、永久磁石16は、円筒状にされており、永久磁石16は、ヨーク12内に同軸上に固定されている。
As shown in FIG. 10, the
回転子18は、樹脂製で有底円筒状にされており、回転子18は、ヨーク12と同軸上に回転可能に支持されて、円筒部分がヨーク12と永久磁石16との間に配置されている。
The
回転子18には、コア部20が設けられておらず、コイル22は、回転子18に封入されている。
The
ここで、本実施の形態でも、上記第1の実施の形態又は第2の実施の形態と同様の作用及び効果を奏することができる。 Here, also in the present embodiment, the same operations and effects as those of the first embodiment or the second embodiment can be achieved.
なお、上記各実施の形態では、磁性体30が接近及び離間可能な低透磁率部14をヨーク12に一対設けたが、磁性体30が接近及び離間可能な低透磁率部14をヨーク12に1個又は3個以上設けてもよい。
In each of the above embodiments, the
また、上記各実施の形態では、ヨーク12の貫通孔を低透磁率部14にしたが、ヨーク12の凹部(薄肉部)を低透磁率部14にしたり、ヨーク12の低透磁率材料部分を低透磁率部14にしてもよい。
In each of the above embodiments, the through hole of the
10 モータ
12 ヨーク
14 低透磁率部
16 永久磁石
18 回転子
22 コイル
30 磁性体
32 コイルスプリング(付勢手段)
50 モータ
52 リニアアクチュエータ(移動手段)
60 モータ
70 モータ
80 モータ
90 モータ
DESCRIPTION OF
50
60
Claims (3)
前記コイル、前記永久磁石及び前記回転子が内側に配置されるヨークと、
前記ヨークに設けられ、前記ヨークの他の部位に比し透磁率を低くされた低透磁率部と、
前記低透磁率部に対し接近及び離間可能にされた磁性体と、
を備えたモータ。 A rotor rotated by the action of the magnetic force between the coil and the permanent magnet and the current supplied to the coil;
A yoke in which the coil, the permanent magnet, and the rotor are disposed, and
A low magnetic permeability portion provided in the yoke and having a lower magnetic permeability than other portions of the yoke;
A magnetic body capable of approaching and separating from the low magnetic permeability portion;
With motor.
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JP2010177591A JP2012039757A (en) | 2010-08-06 | 2010-08-06 | Motor |
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- 2010-08-06 JP JP2010177591A patent/JP2012039757A/en active Pending
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