JP2016077130A - DC motor - Google Patents

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哲章 市川
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達也 ▲高▼木
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康文 藤井
Yasufumi Fujii
康文 藤井
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Ryosuke Sakamaki
良介 坂槇
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a DC motor capable of easily adjusting a position of a magnetic pole center in each of parts of a stator.SOLUTION: A DC motor 10 includes a rotor 12 including: a rotary shaft 18 which is supported in a rotatable manner around an axial line; an armature core 20 which is fixed to the rotary shaft 18 and around which a conductive coil 36 is wound; and a rectifier 22 to which a terminal part of the coil 36 is connected. The DC motor 10 also includes a pair of brushes 44 which slide in contact with the rectifier 22 to electrify the coil 36. Further, the DC motor 10 includes a stator 16 including : a yoke housing 46 covering the armature core 20; and two pairs of N-poole magnets 48N and S-pole magnets 48S which are fixed on an inner peripheral surface of the yoke housing 46 and in which magnetic pole centers L1 and L2 are alternately disposed at unequal intervals in a circumferential direction.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、直流モータに関する。   The present invention relates to a DC motor.

下記特許文献1には、直流モータが開示されている。この文献に記載された直流モータの固定子は、ハウジングと、当該ハウジングの内周面に固定されたリング状のマグネットと、を含んで構成されている。そして、リング状のマグネットには、その周方向に沿ってN極とS極とが交互に着磁されている。そして、N極の磁極中心とS極の磁極中心とが周方向に沿って不等間隔に配置されている。これにより、電流リップル(トルクリップル)を増加させて、電流の波形から直流モータの回転数を検出することが可能となっている。   Patent Document 1 below discloses a DC motor. The stator of the DC motor described in this document includes a housing and a ring-shaped magnet fixed to the inner peripheral surface of the housing. The N-pole and S-pole are alternately magnetized along the circumferential direction of the ring-shaped magnet. The N-pole magnetic pole centers and the S-pole magnetic pole centers are arranged at unequal intervals along the circumferential direction. As a result, the current ripple (torque ripple) is increased, and the rotational speed of the DC motor can be detected from the current waveform.

特許第5026949号公報Japanese Patent No. 5026949

ところで、上記特許文献1に記載されたリング状のマグネットは、磁界発生装置によってN極とS極とが着磁されることによって構成される。しかしながら、磁界発生装置によってN極とS極とを着磁する場合、N極の磁極中心及びS極の磁極中心の位置にバラつきが生じやすい。すなわち、N極の磁極中心及びS極の磁極中心が所定の位置に対してずれ易い。   By the way, the ring-shaped magnet described in Patent Document 1 is configured by magnetizing the N pole and the S pole by a magnetic field generator. However, when the N pole and the S pole are magnetized by the magnetic field generator, the positions of the N pole magnetic pole center and the S pole magnetic pole center are likely to vary. That is, the N-pole magnetic pole center and the S-pole magnetic pole center are likely to deviate from a predetermined position.

本発明は上記事実を考慮し、固定子の各部の磁極中心の位置を容易に調整することができる直流モータを得ることが目的である。   An object of the present invention is to obtain a DC motor that can easily adjust the position of the magnetic pole center of each part of the stator in consideration of the above facts.

請求項1記載の直流モータは、軸線回りに回転可能に支持された回転軸と、前記回転軸に固定されていると共に導電性の巻線が巻回された電機子コアと、前記巻線の端末部が接続された整流子と、を有する回転子と、前記整流子に摺接することによって前記巻線へ通電させる一対のブラシと、前記電機子コアを覆うヨークハウジングと、前記ヨークハウジングの内周面に固定され、周方向に沿って交互にかつ磁極中心が不等間隔に配置された2対以上のN極のマグネット及びS極のマグネットと、を有する固定子と、を備えている。   The DC motor according to claim 1 is a rotating shaft supported rotatably about an axis, an armature core fixed to the rotating shaft and wound with a conductive winding, and the winding of the winding A rotor having a commutator to which a terminal portion is connected; a pair of brushes that energize the windings by sliding contact with the commutator; a yoke housing that covers the armature core; And a stator having two or more pairs of N-pole magnets and S-pole magnets, which are fixed to the circumferential surface and alternately arranged along the circumferential direction and whose magnetic pole centers are arranged at unequal intervals.

請求項1記載の直流モータによれば、ブラシが整流子に摺接して、電機子コアに巻回された巻線への通電が切替えられる。これにより、電機子コアの回りに磁界が生じ、当該磁界と固定子のマグネット(N極のマグネット及びS極のマグネット)の磁界の相互作用によって、回転子が回転する。すなわち、直流モータの回転軸が回転する。ここで、本発明では、2対以上のN極のマグネット及びS極のマグネットが、周方向に沿って交互にかつ磁極中心が不等間隔に配置された状態でヨークハウジングの内周面に固定されている。当該構成では、周方向に均一に着磁されたセグメントマグネット(N極のマグネット及びS極のマグネット)を用いて固定子を構成することにより、固定子の各部の磁極中心の位置を容易に調整することができる。また、2対以上のN極のマグネット及びS極のマグネットを周方向に沿って不等間隔に配置することにより、ブラシと整流子との接触が切り替わる際の電流リップルを所望の値に調整することができる。   According to the DC motor of the first aspect, the brush is slidably contacted with the commutator, and energization of the winding wound around the armature core is switched. As a result, a magnetic field is generated around the armature core, and the rotor rotates due to the interaction between the magnetic field and the magnetic field of the stator magnets (N pole magnet and S pole magnet). That is, the rotating shaft of the DC motor rotates. Here, in the present invention, two or more pairs of N-pole magnets and S-pole magnets are fixed to the inner peripheral surface of the yoke housing with the magnetic pole centers arranged at unequal intervals along the circumferential direction. Has been. In this configuration, the position of the magnetic pole center of each part of the stator can be easily adjusted by configuring the stator using segment magnets (N pole magnet and S pole magnet) uniformly magnetized in the circumferential direction. can do. Further, by arranging two or more pairs of N-pole magnets and S-pole magnets at irregular intervals along the circumferential direction, the current ripple when the contact between the brush and the commutator is switched is adjusted to a desired value. be able to.

請求項2記載の直流モータは、請求項1記載の直流モータにおいて、一の前記N極のマグネットと当該一の前記N極のマグネットの周方向一方側に隣り合って配置された前記S極のマグネットとの間のクリアランスと、一の前記N極のマグネットと当該一の前記N極のマグネットの周方向他方側に隣り合って配置された前記S極のマグネットとの間のクリアランスと、が異なっている。   The direct current motor according to claim 2 is the direct current motor according to claim 1, wherein the one of the N pole magnets and the one of the S poles arranged adjacent to each other in the circumferential direction of the one N pole magnet. The clearance between the magnet and the clearance between the one N-pole magnet and the S-pole magnet arranged adjacent to the other circumferential side of the one N-pole magnet are different. ing.

請求項2記載の直流モータによれば、一のN極のマグネットと当該一のN極のマグネットと周方向一方側及び他方側に隣合うS極のマグネットとのクリアランスを上記のように設定することにより、固定子の各部の磁極中心の位置を容易に調整することができる。   According to the DC motor of the second aspect, the clearance between the one N-pole magnet and the one N-pole magnet and the S-pole magnet adjacent to one side and the other side in the circumferential direction is set as described above. Thereby, the position of the magnetic pole center of each part of the stator can be easily adjusted.

請求項3記載の直流モータは、請求項1又は請求項2記載の直流モータにおいて、前記N極のマグネット及び前記S極のマグネットの総数をPとし、前記電機子コアのスロット数が、P×(n+1.5)(n=1,2,3,…)で求められる数に設定されている。   A DC motor according to claim 3 is the DC motor according to claim 1 or 2, wherein the total number of the N-pole magnets and the S-pole magnets is P, and the number of slots of the armature core is P ×. It is set to a number obtained by (n + 1.5) (n = 1, 2, 3,...).

請求項3記載の直流モータによれば、電機子コアのスロット数を上記のように設定することにより、直流モータの低振動化を図りつつブラシと整流子との接触が切り替わる際の電流リップルを所望の値に調整することができる。   According to the DC motor of claim 3, by setting the number of slots of the armature core as described above, the current ripple at the time when the contact between the brush and the commutator is switched while reducing the vibration of the DC motor is obtained. It can be adjusted to a desired value.

請求項4記載の直流モータは、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の直流モータにおいて、前記電機子コアは、周方向に沿って等間隔に配置された複数のティース部を備えており、前記巻線が前記ティース部の回りに巻回されることによって、各々の前記ティース部の回りにコイルが形成されており、前記回転子が回転している際に、一対の前記ブラシと前記コイルの周方向の中心とが同時に一致しないように前記一対のブラシが配置されている。   The DC motor according to claim 4 is the DC motor according to any one of claims 1 to 3, wherein the armature core includes a plurality of teeth portions arranged at equal intervals along a circumferential direction. A coil is formed around each of the teeth portions by winding the winding around the teeth portions, and when the rotor rotates, a pair of the The pair of brushes are arranged so that the brush and the circumferential center of the coil do not coincide with each other at the same time.

請求項4記載の直流モータによれば、ブラシの配置を上記のように設定することにより、ブラシと整流子との接触が切り替わる際の電流リップルを所望の値に調整することができる。   According to the DC motor of the fourth aspect, by setting the brush arrangement as described above, the current ripple when the contact between the brush and the commutator is switched can be adjusted to a desired value.

請求項5記載の直流モータは、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の直流モータにおいて、前記巻線は、前記電機子コアに分布巻きにより巻回されている。   The DC motor according to claim 5 is the DC motor according to any one of claims 1 to 4, wherein the winding is wound around the armature core by distributed winding.

請求項5記載の直流モータによれば、巻線を電機子コアに集中巻きにより巻回した場合に比して、直流モータのトルクを向上させることができる。   According to the DC motor of the fifth aspect, the torque of the DC motor can be improved as compared with the case where the winding is wound around the armature core by concentrated winding.

本実施形態の直流モータを軸方向に沿って切断した断面を示す側断面図である。It is a sectional side view which shows the cross section which cut | disconnected the DC motor of this embodiment along the axial direction. 図1に示された2−2線に沿って切断した直流モータの断面を拡大して示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view which expands and shows the cross section of the DC motor cut | disconnected along 2-2 line shown by FIG. 対比例に係る直流モータの断面を示す図2に対応する拡大断面図である。It is an expanded sectional view corresponding to FIG. 2 which shows the cross section of the direct-current motor which concerns on contrast. 本実施形態の直流モータの電流波形を示すグラフである。It is a graph which shows the current waveform of the DC motor of this embodiment. 対比例に係る直流モータの電流波形を示すグラフである。It is a graph which shows the current waveform of the direct-current motor which concerns on contrast. 対比例に係る直流モータの電流波形を示すグラフである。It is a graph which shows the current waveform of the direct-current motor which concerns on contrast. 対比例に係る直流モータの電流波形を示すグラフである。It is a graph which shows the current waveform of the direct-current motor which concerns on contrast. スロット数及び巻線方式のバリエーションとリップル山数との関係を示す表である。It is a table | surface which shows the relationship between the number of slots, the variation of a winding system, and the number of ripple peaks.

図1及び図2を用いて、本発明の実施形態に係る直流モータについて説明する。なお、図中に適宜示す矢印Z方向、矢印R方向及び矢印C方向は、直流モータの軸方向、径方向及び周方向をそれぞれ示すものとする。また以下、単に軸方向、径方向、周方向を示す場合は、特に断りのない限り、直流モータの軸方向、径方向、周方向を示すものとする。   A DC motor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. In addition, the arrow Z direction, the arrow R direction, and the arrow C direction that are appropriately shown in the drawing indicate the axial direction, the radial direction, and the circumferential direction of the DC motor, respectively. In the following description, when only the axial direction, radial direction, and circumferential direction are indicated, the axial direction, radial direction, and circumferential direction of the DC motor are indicated unless otherwise specified.

図1に示されるように、直流モータ10は、回転子12と、ブラシ装置14と、固定子16と、を備えている。   As shown in FIG. 1, the DC motor 10 includes a rotor 12, a brush device 14, and a stator 16.

回転子12は、棒状に形成された回転軸18と、回転軸18に固定された電機子コア20及び整流子22と、を含んで構成されている。回転軸18は、後述するヨークハウジング46と同軸上に配置されており、回転軸18の軸方向一端部が、軸受部材24を介してヨークハウジング46の底部に回転自在に支持されていると共に、回転軸18の軸方向他端部は、略円筒状の軸受部材24を介してモータハウジング26に回転自在に支持されている。そして、回転軸18の軸方向他端部には、連結部材28が圧入されている。   The rotor 12 includes a rotating shaft 18 formed in a rod shape, and an armature core 20 and a commutator 22 fixed to the rotating shaft 18. The rotary shaft 18 is disposed coaxially with a yoke housing 46 described later, and one axial end portion of the rotary shaft 18 is rotatably supported on the bottom portion of the yoke housing 46 via the bearing member 24. The other axial end of the rotary shaft 18 is rotatably supported by the motor housing 26 via a substantially cylindrical bearing member 24. A connecting member 28 is press-fitted into the other axial end of the rotating shaft 18.

図2に示されるように、電機子コア20は、磁性材料を用いて形成されており、この電機子コア20は、環状に形成されていると共に回転軸18が軸心部に圧入される環状部30と、軸方向視で略T字状に形成されていると共に周方向に沿って等間隔に配列された10個のティース部32と、を備えている。この電機子コア20は、10個のティース部32を備えていることにより、当該電機子コア20の外周部には、10個のスロット34が形成されている。   As shown in FIG. 2, the armature core 20 is formed using a magnetic material. The armature core 20 is formed in an annular shape and the annular shaft into which the rotary shaft 18 is press-fitted into the shaft center portion. The portion 30 and ten teeth portions 32 that are formed in a substantially T-shape when viewed in the axial direction and are arranged at equal intervals along the circumferential direction. Since the armature core 20 includes ten teeth portions 32, ten slots 34 are formed on the outer peripheral portion of the armature core 20.

ここで、本実施形態では、後述するN極のマグネット48N及びS極のマグネット48Sの総数をPとした場合において、電機子コア20のスロット34の数が、P×(n+1.5)(n=1,2,3,…)で求められる数に設定されている。すなわち、P=4,n=1に対応するスロット34の数に設定されている。   Here, in this embodiment, when the total number of N-pole magnets 48N and S-pole magnets 48S described later is P, the number of slots 34 of the armature core 20 is P × (n + 1.5) (n = 1, 2, 3,...). That is, the number of slots 34 corresponding to P = 4 and n = 1 is set.

また、電機子コア20の各々のティース部32の回りには、導電性の巻線36が巻回されている。これにより、ティース部32の回りにはコイル38が形成されている。さらに、本実施形態では、巻線36が、電機子コア20の各々のティース部32に分布巻きにより巻回されている。   A conductive winding 36 is wound around each tooth portion 32 of the armature core 20. As a result, a coil 38 is formed around the tooth portion 32. Further, in the present embodiment, the winding 36 is wound around each tooth portion 32 of the armature core 20 by distributed winding.

図1に示されるように、整流子22は、回転軸18の軸方向他端側の部分に圧入等によって固定されている。この整流子22は、周方向に沿って等間隔に配列された複数の整流子片40を備えている。また、各整流子片40は、隣接する整流子片40同士が電気絶縁された状態で固定されている。さらに、各整流子片40には、電機子コア20の所定のティース部32毎に巻回された対応する巻線36の端末部が電気的に接続されている。   As shown in FIG. 1, the commutator 22 is fixed to the portion on the other axial end side of the rotating shaft 18 by press fitting or the like. The commutator 22 includes a plurality of commutator pieces 40 arranged at equal intervals along the circumferential direction. Each commutator piece 40 is fixed in a state where adjacent commutator pieces 40 are electrically insulated. Further, each commutator piece 40 is electrically connected to a terminal portion of a corresponding winding 36 wound around each predetermined tooth portion 32 of the armature core 20.

ブラシ装置14は、整流子22の径方向外側に配置されており、このブラシ装置14は、絶縁性の材料を用いて形成されたブラシホルダ42と、ブラシホルダ42に支持された一対のブラシ44と、を含んで構成されている。また、一対のブラシ44は、図示しないスプリングによって径方向内側に付勢されている。これにより、一対のブラシ44が整流子22に摺接して巻線36(コイル38)へ通電させることが可能となっている。また、図2において仮想線で示されるように、一のブラシ44の周方向の位置は、後述するN極のマグネット48Nの磁極中心L1に対して周方向他方側に12degずらした位置に配置されており、他のブラシ44の周方向の位置は、一のブラシ44に対して周方向一方側に90degずらした位置に配置されている。換言すると、他のブラシ44の周方向の位置は、後述するS極のマグネット48Sの磁極中心L2に対して周方向一方側に12degずらした位置に配置されている。   The brush device 14 is disposed on the radially outer side of the commutator 22. The brush device 14 includes a brush holder 42 formed using an insulating material and a pair of brushes 44 supported by the brush holder 42. And. The pair of brushes 44 is urged radially inward by a spring (not shown). As a result, the pair of brushes 44 can be brought into sliding contact with the commutator 22 to energize the winding 36 (coil 38). Further, as indicated by phantom lines in FIG. 2, the position in the circumferential direction of one brush 44 is arranged at a position shifted by 12 deg to the other side in the circumferential direction with respect to a magnetic pole center L1 of an N-pole magnet 48N described later. The positions of the other brushes 44 in the circumferential direction are arranged at positions shifted by 90 deg to the one side in the circumferential direction with respect to one brush 44. In other words, the circumferential position of the other brush 44 is arranged at a position shifted by 12 deg to the one side in the circumferential direction with respect to the magnetic pole center L2 of the S-pole magnet 48S described later.

図1及び図2に示されるように、固定子16は、電機子コア20を覆う有底筒状に形成されたヨークハウジング46と、ヨークハウジング46に固定された2対のN極のマグネット48N及びS極のマグネット48Sと、を含んで構成されている。ヨークハウジング46は、電機子コア20と周方向に対向して配置された筒状部50を備えており、この筒状部50の内周面にN極のマグネット48N及びS極のマグネット48Sが接着剤等により接合されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the stator 16 includes a yoke housing 46 formed in a bottomed cylindrical shape covering the armature core 20, and two pairs of N-pole magnets 48 </ b> N fixed to the yoke housing 46. And an S-pole magnet 48S. The yoke housing 46 includes a cylindrical portion 50 that is disposed to face the armature core 20 in the circumferential direction, and an N-pole magnet 48N and an S-pole magnet 48S are provided on the inner peripheral surface of the cylindrical portion 50. Bonded with an adhesive or the like.

図2に示されるように、N極のマグネット48N及びS極のマグネット48Sは、ヨークハウジング46の筒状部50の内周面に対応する弧状に湾曲された板状に形成されており、またN極のマグネット48N及びS極のマグネット48Sは、周方向に沿って均一に着磁されている。さらに、本実施形態では、N極のマグネット48N及びS極のマグネット48Sが、周方向に沿って交互に配置されていると共に、N極のマグネット48N及びS極のマグネット48Sの磁極中心L1,L2(N極のマグネット48N及びS極のマグネット48Sの周方向の中心)が不等間隔に配置されている。詳述すると、一のN極のマグネット48Nと当該一のN極のマグネット48Nの周方向一方側に隣り合って配置されたS極のマグネット48Sとの間のクリアランスC1が、一のN極のマグネット48Nと当該一のN極のマグネット48Nの周方向他方側に隣り合って配置されたS極のマグネット48Sとの間のクリアランスC2よりも狭くなっている。これにより、一のN極のマグネット48Nの磁極中心L1が、当該一のN極のマグネット48Nの周方向一方側に隣り合って配置されたS極のマグネット48Sの磁極中心L2に対して周方向に78degずれている。なお、当該構成では、一のN極のマグネット48Nの磁極中心L1が、当該一のN極のマグネット48Nの周方向他方側に隣り合って配置されたS極のマグネット48Sの磁極中心L2に対して周方向に102degずれている。   As shown in FIG. 2, the N-pole magnet 48 </ b> N and the S-pole magnet 48 </ b> S are formed in a plate shape curved in an arc shape corresponding to the inner peripheral surface of the cylindrical portion 50 of the yoke housing 46. The N-pole magnet 48N and the S-pole magnet 48S are uniformly magnetized along the circumferential direction. Further, in the present embodiment, the N-pole magnets 48N and the S-pole magnets 48S are alternately arranged along the circumferential direction, and the magnetic pole centers L1, L2 of the N-pole magnet 48N and the S-pole magnet 48S are arranged. (Centers in the circumferential direction of the N-pole magnet 48N and the S-pole magnet 48S) are arranged at unequal intervals. More specifically, the clearance C1 between one N-pole magnet 48N and the S-pole magnet 48S disposed adjacent to one circumferential side of the one N-pole magnet 48N is equal to one N-pole magnet 48N. It is narrower than the clearance C2 between the magnet 48N and the S-pole magnet 48S disposed adjacent to the other circumferential side of the one N-pole magnet 48N. As a result, the magnetic pole center L1 of one N-pole magnet 48N is circumferential with respect to the magnetic pole center L2 of the S-pole magnet 48S arranged adjacent to one circumferential side of the one N-pole magnet 48N. Is shifted by 78 degrees. In this configuration, the magnetic pole center L1 of the one N-pole magnet 48N is relative to the magnetic pole center L2 of the S-pole magnet 48S arranged adjacent to the other circumferential side of the one N-pole magnet 48N. Is shifted by 102 degrees in the circumferential direction.

(本実施形態の作用並びに効果)
次に、本実施形態の作用並びに効果について対比例に係る直流モータ52と比較して説明する。
(Operation and effect of this embodiment)
Next, the operation and effect of the present embodiment will be described in comparison with the direct current motor 52 according to the comparative example.

図1及び図2に示された直流モータ10によれば、一対のブラシ44が整流子22の整流子片40に摺接して、電機子コア20に巻回された巻線36(コイル38)への通電が切替えられる。これにより、電機子コア20の回りに磁界が生じ、当該磁界と固定子16のセグメントマグネット(N極のマグネット48N及びS極のマグネット48S)の磁界の相互作用によって、回転子12が回転する。すなわち、直流モータ10の回転軸18が回転する。   According to the DC motor 10 shown in FIGS. 1 and 2, a pair of brushes 44 is in sliding contact with the commutator piece 40 of the commutator 22 and is wound around the armature core 20 (coil 38). The energization to is switched. As a result, a magnetic field is generated around the armature core 20, and the rotor 12 is rotated by the interaction between the magnetic field and the magnetic field of the segment magnets of the stator 16 (N-pole magnet 48N and S-pole magnet 48S). That is, the rotating shaft 18 of the DC motor 10 rotates.

ここで、本実施形態では、2対のN極のマグネット48N及びS極のマグネット48Sが、周方向に沿って交互にかつ磁極中心L1,L2が不等間隔に配置された状態でヨークハウジング46の内周面に固定されている。当該構成では、周方向に均一に着磁されたセグメントマグネット(N極のマグネット48N及びS極のマグネット48S)を用いて固定子16を構成することにより、固定子16の各部の磁極中心L1,L2の位置を容易に調整することができる。また、2対のN極のマグネット48N及びS極のマグネット48Sを周方向に沿って不等間隔に配置することにより、ブラシ44と整流子22の整流子片40との接触が切り替わる際の電流リップルを所望の値に調整することができる。すなわち、図3に示された対比例に係る直流モータ52の電流リップルに比して大きな電流リップルを得ることができる。なお、図3に示された対比例に係る直流モータ52は、一のN極のマグネット48Nの磁極中心L1が、当該一のN極のマグネット48Nの周方向他方側に隣り合って配置されたS極のマグネット48Sの磁極中心L2に対して周方向に90degずれている点を除いては、上記直流モータ10と同様に構成されている。なお、直流モータ52において上記直流モータ10と対応する部材及び部分には、上記直流モータ10と同一の符号を付している。   Here, in this embodiment, the yoke housing 46 in a state where the two pairs of N-pole magnets 48N and S-pole magnets 48S are alternately arranged along the circumferential direction and the magnetic pole centers L1 and L2 are arranged at unequal intervals. It is fixed to the inner peripheral surface. In this configuration, the stator 16 is configured using segment magnets (N-pole magnet 48N and S-pole magnet 48S) that are uniformly magnetized in the circumferential direction, so that the magnetic pole centers L1 and L1 of the respective parts of the stator 16 can be obtained. The position of L2 can be easily adjusted. Further, by arranging two pairs of N-pole magnets 48N and S-pole magnets 48S at unequal intervals along the circumferential direction, the current when the contact between the brush 44 and the commutator piece 40 of the commutator 22 is switched. The ripple can be adjusted to a desired value. That is, a large current ripple can be obtained as compared with the current ripple of the direct current motor 52 according to the comparative example shown in FIG. In the comparative direct current motor 52 shown in FIG. 3, the magnetic pole center L1 of one N-pole magnet 48N is arranged adjacent to the other circumferential side of the one N-pole magnet 48N. The configuration is the same as that of the DC motor 10 except that the magnetic pole center L2 of the S-pole magnet 48S is shifted by 90 degrees in the circumferential direction. In the DC motor 52, members and portions corresponding to the DC motor 10 are denoted by the same reference numerals as those of the DC motor 10.

図4には、本実施形態の直流モータ10の電流リップルが示されており、図5には、対比例に係る直流モータ52の電流リップルが示されている。これらに図に示されたN極の電流波形とS極の電流波形とを合成した波形が電流リップルである。そして、これらの図を見ると、本実施形態の直流モータ10は、対比例に係る直流モータ52の電流リップルに比して大きな電流リップルを得られることがわかる。   FIG. 4 shows current ripples of the DC motor 10 of the present embodiment, and FIG. 5 shows current ripples of the DC motor 52 in a proportional manner. A waveform obtained by synthesizing the current waveform of the N pole and the current waveform of the S pole shown in the figure is a current ripple. From these figures, it can be seen that the DC motor 10 of this embodiment can obtain a large current ripple as compared with the current ripple of the DC motor 52 according to the comparative example.

また、図2に示されるように、本実施形態では N極のマグネット48N及びS極のマグネット48Sの総数をPとした場合において、電機子コア20のスロット34の数が、P×(n+1.5)(n=1,2,3,…)で求められる数に設定されている。これにより、本実施形態の直流モータ10では、対比例に係る直流モータ52の電流リップルに比して大きな電流リップルを得ることができる。   As shown in FIG. 2, in this embodiment, when the total number of N-pole magnets 48N and S-pole magnets 48S is P, the number of slots 34 of the armature core 20 is P × (n + 1. 5) It is set to the number obtained by (n = 1, 2, 3,...). Thereby, in the DC motor 10 of the present embodiment, a large current ripple can be obtained as compared with the current ripple of the DC motor 52 according to the proportionality.

図6及び図7には、N極のマグネット48N及びS極のマグネット48Sの総数をPとした場合において、電機子コア20のスロット34の数が、P×(n+2)(n=1,2,3,…)で求められる数に設定された対比例に係る直流モータの電流波形が示されている。図6の電流波形を示す対比例に係る直流モータは、スロット34の数がP×(n+2)(n=1,2,3,…)で求められる数に設定されていることを除いては本実施形態の直流モータ10と同様に構成されている。また、図7の電流波形を示す対比例に係る直流モータは、スロット34の数がP×(n+2)(n=1,2,3,…)で求められる数に設定されていることを除いては対比例に係る直流モータ52と同様に構成されている。これらの図に示されるように、スロット34の数がP×(n+2)(n=1,2,3,…)で求められる数に設定すると、2対のN極のマグネット48N及びS極のマグネット48Sを周方向に不等間隔に配置した場合の電流リップルが、2対のN極のマグネット48N及びS極のマグネット48Sを周方向に等間隔に配置した場合の電流リップルに比して小さくなることがわかる。   6 and 7, when the total number of N-pole magnets 48N and S-pole magnets 48S is P, the number of slots 34 of the armature core 20 is P × (n + 2) (n = 1, 2). , 3,...), The current waveform of the direct current motor according to the proportionality set to the number obtained in (3) is shown. 6 except that the number of slots 34 is set to the number obtained by P × (n + 2) (n = 1, 2, 3,...). The configuration is the same as that of the DC motor 10 of the present embodiment. Further, in the direct current motor according to the comparative example showing the current waveform in FIG. 7, the number of slots 34 is set to the number obtained by P × (n + 2) (n = 1, 2, 3,...). The configuration is the same as that of the direct-current motor 52 related to the proportionality. As shown in these figures, when the number of slots 34 is set to the number obtained by P × (n + 2) (n = 1, 2, 3,...), Two pairs of N-pole magnets 48N and S-poles. The current ripple when the magnets 48S are arranged at irregular intervals in the circumferential direction is smaller than the current ripple when two pairs of N-pole magnets 48N and S-pole magnets 48S are arranged at equal intervals in the circumferential direction. I understand that

また、図2に示されるように、本実施形態では、一のN極のマグネット48Nと当該一のN極のマグネット48Nと周方向一方側及び他方側に隣合うS極のマグネット48SとのクリアランスC1,C2を上記のように設定することにより、固定子16の各部の磁極中心L1,L2の位置を容易に調整することができる。   As shown in FIG. 2, in this embodiment, the clearance between one N-pole magnet 48N and the one N-pole magnet 48N and the S-pole magnet 48S adjacent to one side and the other side in the circumferential direction. By setting C1 and C2 as described above, the positions of the magnetic pole centers L1 and L2 of each part of the stator 16 can be easily adjusted.

また、本実施形態では、一のブラシ44の周方向の位置が、N極のマグネット48Nの磁極中心L1に対して周方向他方側に12degずらした位置に配置されていると共に、他のブラシ44の周方向の位置が、S極のマグネット48Sの磁極中心L2に対して周方向一方側に12degずらした位置に配置されている。当該配置とすることにより、直流モータ10の作動中に(回転子12が回転している際に)一対のブラシ44とコイル38の周方向の中心とが同時に一致しない。これにより、本実施形態の直流モータ10では、対比例に係る直流モータ52の電流リップルに比して大きな電流リップルを得ることができる。   Further, in the present embodiment, the position of one brush 44 in the circumferential direction is disposed at a position shifted by 12 deg to the other circumferential side with respect to the magnetic pole center L1 of the N-pole magnet 48N, and the other brush 44 is disposed. The position in the circumferential direction is arranged at a position shifted by 12 deg to the one side in the circumferential direction with respect to the magnetic pole center L2 of the S-pole magnet 48S. With this arrangement, the pair of brushes 44 and the circumferential center of the coil 38 do not coincide with each other during the operation of the DC motor 10 (when the rotor 12 is rotating). Thereby, in the DC motor 10 of the present embodiment, a large current ripple can be obtained as compared with the current ripple of the DC motor 52 according to the proportionality.

さらに、本実施形態では、巻線36が、電機子コア20の各々のティース部32に分布巻きにより巻回されている。これにより、巻線36を電機子コア20の各々のティース部32に集中巻きにより巻回した場合に比して、直流モータ10のトルクを向上させることができる。   Further, in the present embodiment, the winding 36 is wound around each tooth portion 32 of the armature core 20 by distributed winding. Thereby, the torque of the DC motor 10 can be improved as compared with the case where the winding 36 is wound around each of the teeth portions 32 of the armature core 20 by concentrated winding.

なお、本実施形態では、巻線36を電機子コア20の各々のティース部32に分布巻きにより巻回した例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、巻線36を電機子コア20の各々のティース部32に集中巻きにより巻回してもよい。巻線36を分布巻きにより巻回するか、或いは、集中巻により巻回するかについては、直流モータのトルク及び寸法等を考慮して適宜設定すればよい。   In addition, although this embodiment demonstrated the example which wound the coil | winding 36 to each teeth part 32 of the armature core 20 by distributed winding, this invention is not limited to this. For example, the winding 36 may be wound around each tooth portion 32 of the armature core 20 by concentrated winding. Whether the winding 36 is wound by distributed winding or concentrated winding may be appropriately set in consideration of the torque and dimensions of the DC motor.

また、本実施形態では、電機子コア20のスロット34の数を、P×(n+1.5)(n=1,2,3,…)で求められる数であって、P=4,n=1に対応するスロット34の数に設定した例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図8に示されるように、n=2以上に設定することもできる。この図に示されるように、nの値を増加させると、単位回転数あたりの電流リップルの山数が増加することがわかる。なお、この図には、n=0とした場合が示されているが、当該n=0とした構成では電流リップルの値が大きい、すなわち、電流リップルを検出し易い。これに対して、nの値を1以上の値に増加させると、電流リップルの値は小さくなる。しかしながら、上記本実施形態の直流モータ10のように、N極のマグネット48N及びS極のマグネット48Sを周方向に沿って交互にかつ磁極中心L1,L2を不等間隔に配置することにより、電流リップルの値を大きくすることができる。   In the present embodiment, the number of slots 34 of the armature core 20 is a number obtained by P × (n + 1.5) (n = 1, 2, 3,...), And P = 4, n = Although an example in which the number of slots 34 corresponding to 1 is set has been described, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 8, n = 2 or more can be set. As shown in this figure, it can be seen that as the value of n is increased, the number of current ripple peaks per unit rotational speed increases. In this figure, the case where n = 0 is shown, but in the configuration where n = 0, the value of the current ripple is large, that is, the current ripple is easy to detect. On the other hand, when the value of n is increased to a value of 1 or more, the value of the current ripple is decreased. However, like the DC motor 10 of the present embodiment, the N pole magnets 48N and the S pole magnets 48S are alternately arranged along the circumferential direction and the magnetic pole centers L1 and L2 are arranged at unequal intervals. The ripple value can be increased.

さらに、本実施形態では、2対のN極のマグネット48N及びS極のマグネット48Sを用いて固定子16を構成した例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、3対以上のN極のマグネット48N及びS極のマグネット48Sを用いて固定子16を構成してもよい。   Furthermore, in the present embodiment, an example in which the stator 16 is configured using two pairs of N-pole magnets 48N and S-pole magnets 48S has been described, but the present invention is not limited to this. For example, the stator 16 may be configured using three or more pairs of N-pole magnets 48N and S-pole magnets 48S.

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、その主旨を逸脱しない範囲内において上記以外にも種々変形して実施することが可能であることは勿論である。   Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above, and various modifications other than the above can be implemented without departing from the spirit of the present invention. Of course.

10…直流モータ,12…回転子,16…固定子,18…回転軸,20…電機子コア,22…整流子,34…スロット,36…巻線,44…ブラシ,46…ヨークハウジング,48N…N極のマグネット,48S…S極のマグネット,C1…クリアランス,C2…クリアランス,L1…磁極中心,L2…磁極中心 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... DC motor, 12 ... Rotor, 16 ... Stator, 18 ... Rotating shaft, 20 ... Armature core, 22 ... Commutator, 34 ... Slot, 36 ... Winding, 44 ... Brush, 46 ... Yoke housing, 48N ... N-pole magnet, 48S ... S-pole magnet, C1 ... clearance, C2 ... clearance, L1 ... magnetic pole center, L2 ... magnetic pole center

Claims (5)

軸線回りに回転可能に支持された回転軸と、前記回転軸に固定されていると共に導電性の巻線が巻回された電機子コアと、前記巻線の端末部が接続された整流子と、を有する回転子と、
前記整流子に摺接することによって前記巻線へ通電させる一対のブラシと、
前記電機子コアを覆うヨークハウジングと、前記ヨークハウジングの内周面に固定され、周方向に沿って交互にかつ磁極中心が不等間隔に配置された2対以上のN極のマグネット及びS極のマグネットと、を有する固定子と、
を備えた直流モータ。
A rotating shaft supported rotatably about an axis, an armature core fixed to the rotating shaft and wound with a conductive winding, and a commutator to which a terminal portion of the winding is connected A rotor having
A pair of brushes that energize the windings by sliding contact with the commutator;
A yoke housing that covers the armature core, and two or more pairs of N-pole magnets and S-poles that are fixed to the inner peripheral surface of the yoke housing and that are alternately arranged along the circumferential direction and whose magnetic pole centers are unequally spaced A stator having a magnet, and
DC motor equipped with.
一の前記N極のマグネットと当該一の前記N極のマグネットの周方向一方側に隣り合って配置された前記S極のマグネットとの間のクリアランスと、一の前記N極のマグネットと当該一の前記N極のマグネットの周方向他方側に隣り合って配置された前記S極のマグネットとの間のクリアランスと、が異なっている請求項1記載の直流モータ。   A clearance between the one N-pole magnet and the S-pole magnet arranged adjacent to one circumferential side of the one N-pole magnet, the one N-pole magnet, and the one The DC motor according to claim 1, wherein a clearance between the N-pole magnet and the S-pole magnet arranged adjacent to each other in the circumferential direction is different. 前記N極のマグネット及び前記S極のマグネットの総数をPとし、
前記電機子コアのスロット数が、P×(n+1.5)(n=1,2,3,…)で求められる数に設定されている請求項1又は請求項2記載の直流モータ。
The total number of the N-pole magnet and the S-pole magnet is P,
3. The DC motor according to claim 1, wherein the number of slots of the armature core is set to a number obtained by P × (n + 1.5) (n = 1, 2, 3,...).
前記電機子コアは、周方向に沿って等間隔に配置された複数のティース部を備えており、
前記巻線が前記ティース部の回りに巻回されることによって、各々の前記ティース部の回りにコイルが形成されており、
前記回転子が回転している際に、一対の前記ブラシと前記コイルの周方向の中心とが同時に一致しないように前記一対のブラシが配置されている請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の直流モータ。
The armature core includes a plurality of teeth portions arranged at equal intervals along the circumferential direction,
A coil is formed around each of the teeth portions by winding the winding around the teeth portions,
The pair of brushes are arranged so that the pair of brushes and the circumferential center of the coil do not coincide with each other when the rotor is rotating. The direct current motor as described in the item.
前記巻線は、前記電機子コアに分布巻きにより巻回されている請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の直流モータ。   The DC motor according to any one of claims 1 to 4, wherein the winding is wound around the armature core by distributed winding.
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