JP2017022935A - motor - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a DC motor which can ensure a high output while reducing cogging torque.SOLUTION: A motor M comprises: a shaft 1; an armature 3 rotatably supported by the shaft 1; a yoke housing 6 covering the outer side of the armature 3; and a plurality of magnets 5 which are arranged to face, on the inner wall surface of the yoke housing 6, the outer surface of the armature 3. On a cross section of a surface perpendicular to the axial direction, each of the magnets 5 is made up of: a concentric part 51 in which a curve defining an inner periphery and a curve defining an outer periphery in the vicinity of a central part in the circumferential direction are formed by an arc that has the same center O1 with a point at which a rotation center axis L of the shaft 1 runs; and an eccentric part 52 in which a curve defining an inner periphery and a curve defining an outer periphery in the central part in the circumferential direction of both ends in the circumferential direction have a center O2 that is different from the point at which the rotation center axis L of the shaft 1 runs.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明はモータに係り、特に、界磁用のマグネットを備えたモータに関するものである。   The present invention relates to a motor, and more particularly to a motor provided with a field magnet.

一般的に、モータには、界磁用のマグネットが備えられており、電流方向が切替わる電機子との相互作用によりロータの回転運動が実行されるように構成されている。
例えば、筒状のステータ内壁に界磁用のマグネットが貼付され、その内部に配設された電機子がロータとして回転運動を行うようなモータがある。
一方、昨今、上記のようなモータにおいて、コギングトルクを低減する技術が望まれている。
このような要望を受け、コギングトルクを低減するための一案として、界磁用マグネットを改良した技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
In general, a motor is provided with a field magnet, and is configured to perform a rotational motion of a rotor by interaction with an armature whose current direction is switched.
For example, there is a motor in which a field magnet is affixed to an inner wall of a cylindrical stator, and an armature disposed therein performs a rotational motion as a rotor.
On the other hand, in recent years, a technique for reducing the cogging torque in the motor as described above is desired.
In response to such a demand, a technique for improving a field magnet has been proposed as a proposal for reducing the cogging torque (see, for example, Patent Document 1).

特許文献1には、界磁用の永久磁石を備えた直流モータが開示されている。
この直流モータに使用されている界磁用の永久磁石は、ヨークの内壁面に固定されており、その内部にアマチュア(電機子)が配置される。
つまり、永久磁石とティース部の径方向端部とが対面するように構成されており、この永久磁石との相互作用によりアマチュア(電機子)が回転するように構成されている。
そして、この永久磁石は、周方向における中央部が、周方向端部よりも厚さ(径方向の距離)が大きくなるように構成されている。
具体的には、平面視形状(軸方向から見た形状)において、所定の円中心(モータの中心軸と一致)を中心とする円弧と一致する外周形状と、当該所定の円中心とは異なる点を中心とする円弧と一致する内周形状と、を有するように形成された永久磁石が使用されている。
これにより、アマチュア(電機子)の回転中心と永久磁石の内周中心とをオフセットしてコギングトルクを低減するとともに、モータの小型化が実現されている。
Patent Document 1 discloses a DC motor including a field permanent magnet.
The field permanent magnet used in this DC motor is fixed to the inner wall surface of the yoke, and an armature is disposed inside the permanent magnet.
In other words, the permanent magnet and the end portion in the radial direction of the teeth portion are configured to face each other, and the armature is configured to rotate by the interaction with the permanent magnet.
And this permanent magnet is comprised so that thickness (diameter direction distance) may become larger in the center part in the circumferential direction than the circumferential direction edge part.
Specifically, in a plan view shape (a shape viewed from the axial direction), the outer peripheral shape that matches an arc centered on a predetermined circle center (coincident with the central axis of the motor) is different from the predetermined circle center. A permanent magnet formed to have an inner peripheral shape that coincides with an arc centered at a point is used.
This reduces the cogging torque by offsetting the rotation center of the armature (armature) and the inner circumference center of the permanent magnet, and also realizes a reduction in the size of the motor.

特開2009−077590号公報JP 2009-077750 A

このように、マグネットの内周形状の中心と外周形状の中心とを偏心させることにより、コギングトルクを低減することが行われている。
しかしながら、このような構成とした場合、マグネットの周方向中央部分の厚み(径方向の距離)が大きくなり、このため、エアギャップが大きくなる。この結果、磁束量を有効に使用できないという問題点があった。
このため、コギングトルクを低く維持しつつも、磁束量の損失を少なくするための技術の開発が望まれていた。
つまり、コギングトルクの低い高出力小型モータを得る技術の開発が望まれていた。
Thus, cogging torque is reduced by decentering the center of the inner peripheral shape of the magnet and the center of the outer peripheral shape.
However, in such a configuration, the thickness (distance in the radial direction) of the central portion in the circumferential direction of the magnet is increased, and thus the air gap is increased. As a result, there is a problem that the amount of magnetic flux cannot be used effectively.
Therefore, it has been desired to develop a technique for reducing the loss of the amount of magnetic flux while keeping the cogging torque low.
That is, development of a technique for obtaining a high-output small motor with low cogging torque has been desired.

本発明の目的は、上記各問題点を解決することにあり、コギングトルクを低減させるとともに、高出力を確保することが可能な直流モータを提供することにある。   An object of the present invention is to solve the above-described problems, and to provide a DC motor capable of reducing cogging torque and ensuring high output.

上記課題は、本発明に係る直流モータによれば、回転中心軸となるシャフトと、該シャフトに固定されて共に回転可能に支持される電機子と、該電機子の外側を被覆するヨークハウジングと、該ヨークハウジングの内壁面において前記電機子の外側面に対向するように配置された複数の磁石と、を備えたモータであって、前記磁石は、軸方向と垂直な面での断面において、周方向中央部付近の内周を規定する曲線及び外周を規定する曲線が前記シャフトの回転中心軸が通る点と同心の円弧で形成された同心部と、周方向両端部の周方向中央部の内周を規定する曲線及び外周を規定する曲線が前記シャフトの回転中心軸が通る点と異なる中心を有する偏心部と、により構成されていることにより解決される。   According to the DC motor according to the present invention, the above-described problem is a shaft serving as a rotation center axis, an armature that is fixed to the shaft and is rotatably supported together, and a yoke housing that covers the outside of the armature. A plurality of magnets disposed on the inner wall surface of the yoke housing so as to face the outer surface of the armature, wherein the magnets are in a cross section in a plane perpendicular to the axial direction. A concentric part formed by an arc concentric with a point through which the rotation center axis of the shaft passes and a curve defining the inner circumference near the central part in the circumferential direction, and a central part in the circumferential direction at both ends in the circumferential direction This is solved by the fact that the curve defining the inner circumference and the curve defining the outer circumference are constituted by the eccentric part having a center different from the point through which the rotation center axis of the shaft passes.

このように本発明においては、軸方向と垂直な面での断面において、周方向中央部付近の内周を規定する曲線及び外周を規定する曲線がシャフトの回転中心軸が通る点と同心の円弧で形成された同心部と、周方向両端部の周方向中央部の内周を規定する曲線及び外周を規定する曲線がシャフトの回転中心軸が通る点と異なる中心を有する偏心部と、により磁石を構成することとした。
つまり、同断面において、周方向両端部が偏心部となるように構成し、これら両端の偏心部間を同心部としたものである。
このように、周方向両端部に偏心部を形成することにより、磁気回路的境界部の切り替えを緩やかにして磁気抵抗の断続的変化を抑え、コギングトルクを低減することができる。しかしながら、全ての部分を偏心した円弧で形成すると、エアギャップが広がることとなるため、磁束量を有効に利用することができない。
このため、本発明においては、同断面において、周方向中央部を同心部としたため、エアギャップを減少させることができ、よって、磁束量を最大限に確保することができる。
As described above, in the present invention, in a cross section in a plane perpendicular to the axial direction, an arc concentric with a point where the curve defining the inner circumference and the curve defining the outer circumference near the central portion in the circumferential direction pass through the rotation center axis of the shaft And a concentric portion formed by a curved portion defining an inner periphery of a circumferential central portion at both circumferential ends and an eccentric portion having a center different from a point through which a rotation center axis of the shaft passes. It was decided to constitute.
That is, in the same cross section, both end portions in the circumferential direction are configured as eccentric portions, and a portion between the eccentric portions at both ends is formed as a concentric portion.
As described above, by forming the eccentric portions at both ends in the circumferential direction, the switching of the magnetic circuit boundary can be moderated to suppress the intermittent change of the magnetic resistance, and the cogging torque can be reduced. However, if all parts are formed by eccentric arcs, the air gap is widened, so that the amount of magnetic flux cannot be used effectively.
For this reason, in this invention, since the circumferential center part was made into the concentric part in the same cross section, an air gap can be reduced and, therefore, the amount of magnetic flux can be ensured to the maximum.

また、具体的な構成としては、請求項2に記載のように、前記電機子は、径方向に放射状に延びる複数のティースと、前記ティース間に掛け渡される巻線と、を有して構成されており、前記巻線は、分布巻によって巻回されており、軸方向と垂直な面での断面において、前記磁石の内壁面の周方向長さは、前記巻線が跨ぐ複数の前記ティースの端部を繋ぐ円弧長と同等の長さに設定されていると好適である。
更に具体的な適用構成として、請求項3に記載のように、軸方向と垂直な面での断面において、前記偏心部の内壁面の周方向長さは、前記ティースの端部1個分の周方向長さと同等の長さに設定されていると好適である。
このように構成されていると、磁石の界磁範囲にバランス良くティースを配置することが可能となり、コギングトルクの低減と磁束量の最大限確保という上記効果をより一層高めることができる。
Further, as a specific configuration, as described in claim 2, the armature includes a plurality of teeth extending radially in a radial direction and a winding wound between the teeth. The winding is wound by distributed winding, and in a cross section in a plane perpendicular to the axial direction, the circumferential length of the inner wall surface of the magnet is a plurality of teeth that the winding straddles. It is preferable that the length is set to be equal to the length of the arc connecting the end portions.
As a more specific application configuration, as described in claim 3, in the cross section in a plane perpendicular to the axial direction, the circumferential length of the inner wall surface of the eccentric portion is equal to one end portion of the teeth. It is preferable that the length is equal to the circumferential length.
If comprised in this way, it will become possible to arrange teeth in a well-balanced field range of the magnet, and the above-mentioned effects of reducing cogging torque and ensuring the maximum amount of magnetic flux can be further enhanced.

また、本発明に係るモータは、コラム型電動パワーステアリング装置において、ステアリングコラムに配設され、ステアリングシャフトの運動をアシストする用途に好適に使用されるものである。   In addition, the motor according to the present invention is disposed in the steering column in the column-type electric power steering apparatus, and is preferably used for the purpose of assisting the movement of the steering shaft.

本発明に係るモータによれば、軸方向と垂直な面での断面において、磁石を、同心部(シャフトの回転中心と同心の内壁及び外壁で構成される部分)と、偏心部(シャフトの回転中心と異なる中心を有する内壁及び外壁で構成される部分)と、により構成した。
そして、磁石の周方向両端に偏心部を各々配置し、それら偏心部の間を同心部とする構成とした。
このような構成により、周方向両端の偏心部の存在によりコギングトルクを低減させるとともに、周方向中央部の同心部により、磁束量を最大限有効に活用することができる。
以上のように、本発明によれば、コギングトルクを低減させるとともに、高出力を確保することが可能となり、よって、小型高出力モータを提供することが可能となる。
According to the motor of the present invention, in the cross section in the plane perpendicular to the axial direction, the magnet is divided into a concentric part (part constituted by the inner wall and the outer wall concentric with the rotation center of the shaft) and an eccentric part (rotation of the shaft). And a portion composed of an inner wall and an outer wall having a center different from the center).
And the eccentric part was each arrange | positioned at the circumferential direction both ends of the magnet, and it was set as the structure which makes the concentric part between these eccentric parts.
With such a configuration, the cogging torque can be reduced due to the presence of the eccentric portions at both ends in the circumferential direction, and the amount of magnetic flux can be utilized to the maximum extent by the concentric portion at the central portion in the circumferential direction.
As described above, according to the present invention, it is possible to reduce the cogging torque and secure a high output, and thus it is possible to provide a small high-output motor.

本発明の一実施形態に係るコラム型電動パワーステアリング装置を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the column type electric power steering apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るモータの概略構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows schematic structure of the motor which concerns on one Embodiment of this invention. 図2のA−A線断面図である。It is the sectional view on the AA line of FIG. 図3のB部分拡大図である。FIG. 4 is an enlarged view of part B of FIG. 3. 本発明の一実施形態に係るモータの巻線状態を平面状に展開した模式図である。It is the schematic diagram which expand | deployed the winding state of the motor which concerns on one Embodiment of this invention in planar shape. 本発明の一実施形態に係る磁石とティースの位置関係を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the positional relationship of the magnet and teeth which concern on one Embodiment of this invention.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
なお、以下に説明する構成は本発明を限定するものでなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
本実施形態は、低コギングトルクを維持しつつも、高出力を確保することが可能なモータを提供することによる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
Note that the configuration described below does not limit the present invention and can be variously modified within the scope of the gist of the present invention.
The present embodiment is based on providing a motor capable of ensuring a high output while maintaining a low cogging torque.

図1乃至図6は、本発明の一実施形態を示すものであり、図1はコラム型電動パワーステアリング装置を示す説明図、図2はモータの概略構成を示す説明図、図3は図2のA−A線断面図、図4は図3のB部分拡大図、図5はモータの巻線状態を平面状に展開した模式図、図6は磁石とティースの位置関係を示す模式図である。   1 to 6 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is an explanatory view showing a column type electric power steering apparatus, FIG. 2 is an explanatory view showing a schematic configuration of a motor, and FIG. 4 is a partial enlarged view of FIG. 3B, FIG. 5 is a schematic diagram showing the winding state of the motor in a flat shape, and FIG. 6 is a schematic diagram showing the positional relationship between the magnet and the teeth. is there.

<電動パワーステアリング装置Sについて>
本実施形態は、本発明に係るモータMをコラム型の電動パワーステアリング装置Sに適用した例について説明する。
最初に、図1により、本実施形態に係るコラム型の電動パワーステアリング装置Sについて説明する。
図1に示すように、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置Sは、コラム型が採用されており、ステアリングホイールS2、ステアリングシャフトS3、自在継手S4、インターミディエイトS5、ラックS6、ピニオン軸S7、タイロッドS8、を有して構成されている。
ステアリングホイールS2の基端部には、ステアリングシャフトS3が連結されており、このステアリングシャフトS3の他端部には、自在継手S4を介して、インターミディエイトS5が連結されている。
<About the electric power steering device S>
In the present embodiment, an example in which the motor M according to the present invention is applied to a column type electric power steering apparatus S will be described.
First, a column-type electric power steering apparatus S according to this embodiment will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 1, the electric power steering apparatus S according to the present embodiment employs a column type, and includes a steering wheel S2, a steering shaft S3, a universal joint S4, an intermediate S5, a rack S6, a pinion shaft S7, A tie rod S8 is provided.
A steering shaft S3 is coupled to the proximal end portion of the steering wheel S2, and an intermediate S5 is coupled to the other end portion of the steering shaft S3 via a universal joint S4.

ステアリングシャフトS3は、入力軸S3aと、出力軸S3bと、を有して構成されており、円筒状の入力軸S3a内に、出力軸S3bの一部が貫挿されている。
入力軸S3aの基端部には、ステアリングホイールS2が固定され、出力軸S3bの先端部には、自在継手S4が連結されている。
また、入力軸S3aと出力軸S3bの間には、図示しないトーションバーが設けられ、入力軸S3aの回転に追従して出力軸S3bを回転させるようになっている。
The steering shaft S3 has an input shaft S3a and an output shaft S3b, and a part of the output shaft S3b is inserted into the cylindrical input shaft S3a.
A steering wheel S2 is fixed to the proximal end portion of the input shaft S3a, and a universal joint S4 is connected to the distal end portion of the output shaft S3b.
Further, a torsion bar (not shown) is provided between the input shaft S3a and the output shaft S3b, and rotates the output shaft S3b following the rotation of the input shaft S3a.

そして、ステアリング操作に基づく、回転及び操舵トルクはラックS6及びピニオン軸S7に伝達され、ピニオン軸S7の回転によって、ラックS6が車幅方向に往復運動する。これにより、ラックS6の両端に連結したタイロッドS8を介して操舵輪S9の舵角が変更される。   The rotation and steering torque based on the steering operation are transmitted to the rack S6 and the pinion shaft S7, and the rack S6 reciprocates in the vehicle width direction by the rotation of the pinion shaft S7. Thereby, the steering angle of the steered wheels S9 is changed via the tie rods S8 connected to both ends of the rack S6.

ステアリングシャフトS3の入力軸S3aには、ステアリングコラムS10が装備されている。ステアリングコラムS10には、モータMが設けられている。このモータMは、入力軸S3aを回転制御してステアリング操作をする際に、ステアリングホイールS2に対して補助操舵力を付与する。
なお、このモータMに関しては、本発明の主要構成であるため、後に詳述する。
A steering column S10 is provided on the input shaft S3a of the steering shaft S3. A motor M is provided in the steering column S10. The motor M applies an auxiliary steering force to the steering wheel S2 when the steering operation is performed by controlling the rotation of the input shaft S3a.
Since the motor M is the main configuration of the present invention, it will be described in detail later.

電動パワーステアリング装置Sの動作について簡単に説明する。
ステアリングホイールS2の操作に基づいて入力軸S3aが回転すると、出力軸S3bとの間にずれが生じ、このずれが図示しないトーションバーのねじれとなって現れる。つまり、出力軸S3bは、操舵輪S9の路面抵抗等で、入力軸S3aの回転に対して遅れが生じて、これにより図示しないトーションバーにねじれが生じる。
そして、このトーションバーのねじれ角を図示しないトルクセンサにて検出し、入力軸S3a(ステアリングホイールS2)にかかる操舵トルクが検出され、その検出された操舵トルクに基づいて、ステアリング操作する際の補助操舵力が算出されて、モータMが駆動制御されるよう構成されている。
The operation of the electric power steering apparatus S will be briefly described.
When the input shaft S3a rotates based on the operation of the steering wheel S2, a displacement occurs with the output shaft S3b, and this displacement appears as a twist of a torsion bar (not shown). That is, the output shaft S3b is delayed with respect to the rotation of the input shaft S3a due to the road surface resistance of the steered wheel S9, and the torsion bar (not shown) is twisted.
Then, the torsion angle of the torsion bar is detected by a torque sensor (not shown), the steering torque applied to the input shaft S3a (steering wheel S2) is detected, and the steering operation is performed based on the detected steering torque. The steering force is calculated and the motor M is driven and controlled.

<モータについて>
次いで、本発明の主要構成部分であるモータMについて説明する。
本実施形態に係るモータMは、所謂「ブラシ付き直流モータ」の構成を採用したものである。
本実施形態に係るモータMは、図2に示すように、出力軸となるシャフト1と、巻線2が巻回された電機子3と、整流子4と、界磁機構を構成する磁石5と、これらを内部に収納するヨークハウジング6と、ブラシ装置72を含むブラシホルダ7と、このブラシホルダ7が搭載されるエンドハウジング8と、を主たる構成要素として構成されている。
<About motor>
Next, the motor M which is a main component of the present invention will be described.
The motor M according to the present embodiment employs a configuration of a so-called “DC motor with brush”.
As shown in FIG. 2, the motor M according to this embodiment includes a shaft 1 serving as an output shaft, an armature 3 around which a winding 2 is wound, a commutator 4, and a magnet 5 constituting a field mechanism. The main components are a yoke housing 6 that accommodates them, a brush holder 7 including a brush device 72, and an end housing 8 on which the brush holder 7 is mounted.

シャフト1は、軸受T,Tを介して回転自在にヨークハウジング6に支持されている。
また、シャフト1には、巻線2が巻回されて構成される電機子3が固定されており、その周囲には電機子3の外周を囲むように、複数の磁石5(ヨークハウジング6の内壁面に電機子3の外周側面と対向するように配設されている)が配置されている。
更に、シャフト1の出力側には整流子4もまた固定されている。
なお、磁石5は、永久磁石であり、本実施形態においては、4極(N極が2個、S極が2個の合計4個の磁石5が使用されている)の設計である。そして、複数の磁石5は、ヨークハウジング6の内周面周方向に沿って、N極とS極が交互となるよう等間隔に配置されている。
また、周方向に隣接する磁石5,5間には、空間K1が介在するように構成されている。この空間K1が介在することにより、異極の磁石5,5が接触することがないので、理想的な正弦波に近い磁束密度波形を得ることができる。
なお、磁石5の形状の詳細に関しては、本発明の主要構成であるため、後に詳述する。
The shaft 1 is rotatably supported by the yoke housing 6 via bearings T and T.
An armature 3 formed by winding a winding 2 is fixed to the shaft 1, and a plurality of magnets 5 (of the yoke housing 6) are disposed around the armature 3 so as to surround the outer periphery of the armature 3. The inner wall surface is disposed so as to face the outer peripheral side surface of the armature 3.
Further, a commutator 4 is also fixed on the output side of the shaft 1.
In addition, the magnet 5 is a permanent magnet, and in this embodiment, has a design of 4 poles (a total of 4 magnets 5 having 2 N poles and 2 S poles are used). The plurality of magnets 5 are arranged at equal intervals along the circumferential direction of the inner peripheral surface of the yoke housing 6 so that the north and south poles are alternately arranged.
A space K1 is interposed between the magnets 5 and 5 adjacent in the circumferential direction. Since the space K1 is interposed, the magnets 5 and 5 having different polarities do not come into contact with each other, so that a magnetic flux density waveform close to an ideal sine wave can be obtained.
The details of the shape of the magnet 5 are the main components of the present invention, and will be described in detail later.

整流子4は、シャフト1と一体的に回転する円筒状の部材であり、その回転方向に沿って一定間隔毎に配置された複数のセグメント4aを備えて構成される。
この整流子4は、シャフト1の回転に伴って回転し、この回転により、ブラシ装置Sに搭載されるブラシ本体72bと当接するセグメント4aが順次切り替わる。そして、この切替わりにより、巻線2を流れる電流の向きが切り替わる。
The commutator 4 is a cylindrical member that rotates integrally with the shaft 1, and includes a plurality of segments 4 a that are arranged at regular intervals along the rotation direction.
The commutator 4 rotates with the rotation of the shaft 1, and the segment 4 a contacting the brush body 72 b mounted on the brush device S is sequentially switched by this rotation. And by this switching, the direction of the current flowing through the winding 2 is switched.

また、電機子3はシャフト1に固定された状態で、カップ形状のヨークハウジング6により被覆されており、そのヨークハウジング6の内壁面には、電機子3の外側面と対向するように前述の磁石5が複数配設されている。
そして、前述のとおり、シャフト1の出力側には、整流子4が固定されており、この整流子4を出力側に配置した状態で、ヨークハウジング6開口部側(モータMの出力側となる)は、ブラシホルダ6が搭載されたエンドハウジング8で閉塞されている。
なお、整流子4は、エンドハウジング8が配置された状態において、ブラシ本体72bの端面と当接可能な位置に配置される。
The armature 3 is covered with a cup-shaped yoke housing 6 while being fixed to the shaft 1, and the inner wall surface of the yoke housing 6 is opposed to the outer surface of the armature 3 as described above. A plurality of magnets 5 are provided.
As described above, the commutator 4 is fixed to the output side of the shaft 1, and the yoke housing 6 opening side (becomes the output side of the motor M) with the commutator 4 disposed on the output side. ) Is closed by an end housing 8 on which the brush holder 6 is mounted.
The commutator 4 is disposed at a position where the commutator 4 can come into contact with the end surface of the brush body 72b in a state where the end housing 8 is disposed.

<磁石の形状について>
次いで、図3乃至図6により、磁石5の形状と配設状態について説明する。
なお、図5は、説明のため、ハッチングを省略してある。
図3に図2のA−A線断面図を示し、電機子3と磁石5の構成を示す。なお、本図においては、巻線2の図示を省略している。なお、巻線2の巻回状態に関しては、図5に示すものとする。
本例に係る電機子3は、22スロット(ティース31もまた22個突設されている)の電機子3が使用されており、極数は上記のように4極である。
なお、巻線2は、5個のティース31を跨ぐ分布巻が採用されており、本例においては、特に分布巻の中でも重ね巻が採用されている。本例においては、180°対向するダブルフライヤにて、2系統の重ね巻が実行されている。
つまり、図5に示すように、実線で示す巻線2と破線で示す巻線2とが、各々重ね巻により巻回されており、よって、実線の巻線回路と破線の巻線回路との2系統の巻線回路が構成されて、重ね巻を構成している。
<About the shape of the magnet>
Next, the shape and arrangement state of the magnet 5 will be described with reference to FIGS.
In FIG. 5, hatching is omitted for the sake of explanation.
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 2 and shows the configuration of the armature 3 and the magnet 5. In addition, in this figure, illustration of the coil | winding 2 is abbreviate | omitted. The winding state of the winding 2 is shown in FIG.
The armature 3 according to the present example uses the armature 3 having 22 slots (22 teeth 31 are also provided in a protruding manner), and the number of poles is 4 as described above.
In addition, the winding 2 employ | adopts the distributed winding which straddles the five teeth 31, and in this example, the overlapping winding is employ | adopted especially in the distributed winding. In this example, two systems of lap winding are performed by a double flyer facing 180 °.
That is, as shown in FIG. 5, the winding 2 indicated by the solid line and the winding 2 indicated by the broken line are wound by lap winding, so that the solid line winding circuit and the broken line winding circuit are Two winding circuits are configured to form a lap winding.

図4により、磁石5の構造を詳細に説明する。
磁石5は、瓦型の磁石であり、軸方向と垂直な面で切断した断面形状(図2のA−A断面図である図3及びその拡大図である図4の形状)において、中央の同心部51と、周方向両端部の偏心部52,52とで構成されている。
同心部51は、回転中心O1(回転中心軸Lが通る点)を中心とした外周及び内周を有する部分である。
偏心部52,52は、回転中心O1とは異なる位置(つまり、回転中心O1に対し、磁石5から離隔する位置)にある偏心中心O2を中心とした内周を有する両端部分である。
The structure of the magnet 5 will be described in detail with reference to FIG.
The magnet 5 is a tile-shaped magnet, and has a central shape in a cross-sectional shape cut along a plane perpendicular to the axial direction (the cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 2 and the enlarged view in FIG. 4). It is comprised by the concentric part 51 and the eccentric parts 52 and 52 of the circumferential direction both ends.
The concentric part 51 is a part having an outer periphery and an inner periphery around the rotation center O1 (a point through which the rotation center axis L passes).
The eccentric portions 52, 52 are both end portions having inner peripheries centered on the eccentric center O2 at a position different from the rotation center O1 (that is, a position separated from the magnet 5 with respect to the rotation center O1).

このように、構成されていることで、磁石5の中央部分にある同心部51の厚さ(径方向の長さ)を小さくすることができるため、エアギャップが大きくなることを有効に防止することが可能となる。
このため、この同心部51の部分で有効に磁束量を活用することが可能となる。
また、両端部分に偏心部52,52を形成したため、コギングトルクを低減することもまた可能となる。
つまり、磁石5は、その両端の磁束密度が高くなりやすい傾向にあるので、その両端部である偏心部52,52を偏心により薄くして、磁束密度の影響を小さくし、コギングトルクを低減させることとしたものである。換言すれば、磁石5は、周方向両端部に向かう程、エアギャップが大きくなっているといえる。
なお、図4、図6等に示すように、磁石5の外周(つまり、ヨークハウジング6の内壁側の円弧)の中央部分付近(つまり、5個ティース31のうち中央の3個のティース31をカバーする部分)は、同図において、ヨークハウジング6の内壁面を規定する円弧よりも大きな径を有する円弧として形成されており、このため、同図において、磁石5の外周とヨークハウジング6の内壁面とは2点で接触することとなる(立体的には、ヨークハウジング2と磁石5の外周面とは、2本の線での線接触となる)。
そして、これら接触点の間の空間は、接着剤塗布空間K2として機能し、当該接着剤塗布空間K2の位置にて接着剤を塗布可能である。
そして、磁石5の両端部分(つまり、5個のうち両端に配置される1個ずつのティースを各々カバーする部分)、の外周は、ヨークハウジング6の内壁面から離隔して延びる略直線状に形成されている。
Since it is configured in this way, the thickness (the length in the radial direction) of the concentric part 51 in the central part of the magnet 5 can be reduced, so that an increase in the air gap is effectively prevented. It becomes possible.
For this reason, the amount of magnetic flux can be effectively utilized in the concentric part 51.
Further, since the eccentric portions 52 and 52 are formed at both end portions, it is also possible to reduce the cogging torque.
That is, since the magnetic flux density at both ends of the magnet 5 tends to be high, the eccentric portions 52 and 52 that are both end portions are made thinner by eccentricity, thereby reducing the influence of the magnetic flux density and reducing the cogging torque. That's what it meant. In other words, it can be said that the air gap of the magnet 5 becomes larger toward the both ends in the circumferential direction.
As shown in FIGS. 4, 6, etc., the three teeth 31 at the center of the outer periphery of the magnet 5 (that is, the arc on the inner wall side of the yoke housing 6) are located near the center portion (that is, among the five teeth 31). The cover portion) is formed as an arc having a larger diameter than the arc defining the inner wall surface of the yoke housing 6 in the figure. For this reason, in FIG. The wall surface comes into contact at two points (three-dimensionally, the yoke housing 2 and the outer peripheral surface of the magnet 5 are in line contact with two lines).
The space between these contact points functions as an adhesive application space K2, and an adhesive can be applied at the position of the adhesive application space K2.
The outer periphery of each end portion of the magnet 5 (that is, the portion covering each of the five teeth disposed at both ends) is substantially linearly extending away from the inner wall surface of the yoke housing 6. Is formed.

なお、本例においては、上記の通り、巻線2は、5個のティース31を跨ぐ重ね巻にて巻回されている。
そして、図6に示すように、本例においては、磁石5の内周径長t1(円弧形状である)は、5個のティース31の外周端を結ぶ円弧長t2と整合するようになっている。
つまり、整合とは、磁石5の内周径長t1において、隣接して円周上に並列する5個のティース31外端をカバーできるように構成されている。
In the present example, as described above, the winding 2 is wound by lap winding over the five teeth 31.
As shown in FIG. 6, in this example, the inner peripheral length t <b> 1 (which has an arc shape) of the magnet 5 is aligned with the arc length t <b> 2 connecting the outer peripheral ends of the five teeth 31. Yes.
That is, the alignment is configured to cover the outer ends of the five teeth 31 that are adjacent to each other and are arranged in parallel on the circumference in the inner circumferential length t1 of the magnet 5.

このとき、5個のティース31の周方向両端に配置される2個のティース31が、各々、上記の偏心部52,52に対面することとなる。
逆にいえば、偏心部52の内周長t11は、1個のティース31端部(径方向端部)をカバーできる長さに設定されており、同心部51の内周長t12は、3個のティース31端部を結ぶ円弧長分をカバーできる長さに設定されている。
なお、t1=2×t11+t12である。
At this time, the two teeth 31 disposed at both ends in the circumferential direction of the five teeth 31 face the eccentric portions 52 and 52, respectively.
In other words, the inner peripheral length t11 of the eccentric portion 52 is set to a length that can cover one tooth 31 end portion (radial end portion), and the inner peripheral length t12 of the concentric portion 51 is 3 The length is set so as to cover the arc length connecting the ends of the teeth 31.
Note that t1 = 2 × t11 + t12.

以上のように構成されているため、偏心部52,52の存在により、磁気抵抗をさせてコギングトルクを低減させつつも、中央の同心部51の存在により、磁石5の周方向中央部分の厚みを減少させてエアギャップを小さくし、磁束量の損失を減少させることが可能となる。
よって、モータMは、コギングトルクを低く維持しつつも、磁束量を有効に利用した高出力の小型モータとなる。
Since it is configured as described above, the thickness of the central portion in the circumferential direction of the magnet 5 due to the presence of the central concentric portion 51 while reducing the cogging torque due to the magnetic resistance due to the presence of the eccentric portions 52, 52. It is possible to reduce the air gap and reduce the magnetic flux loss.
Therefore, the motor M is a high-output small motor that effectively uses the amount of magnetic flux while keeping the cogging torque low.

1・・シャフト、2・・巻線、3・・電機子、31・・ティース、
4・・整流子、4a・・セグメント、
5・・磁石、51・・同心部、52・・偏心部、
6・・ヨークハウジング、T・・軸受、
7・・ブラシホルダ、72・・ブラシ装置、72b・・ブラシ本体、
8・・エンドハウジング、
S・・電動パワーステアリング装置、S2・・ステアリングホイール、
S3・・ステアリングシャフト、S3a・・入力軸、S3b・・出力軸、
S4・・自在継手、S5・・インターミディエイト、
S6・・ラック、S7・・ピニオン軸、S8・・タイロッド、S9・・操舵輪、
S10・・ステアリングコラム、
K1・・空間、K2・・接着剤塗布空間、L・・回転中心軸、M‥モータ、
O1・・回転中心、O2・・偏心中心
1 .... Shaft 2. Winding 3 .... Armature 31 ... Teeth
4 ・ ・ Commutator, 4a ・ ・ Segment,
5 ・ ・ Magnet, 51 ・ ・ Concentric part, 52 ・ ・ Eccentric part,
6. ・ Yoke housing, T ・ ・ Bearing,
7 .. Brush holder, 72 .. Brush device, 72 b .. Brush body,
8. End housing,
S ... Electric power steering device, S2 ... Steering wheel,
S3 ... Steering shaft, S3a ... Input shaft, S3b ... Output shaft,
S4 ... Universal joint, S5 ... Intermediate,
S6 ... Rack, S7 ... Pinion shaft, S8 ... Tie rod, S9 ... Steering wheel,
S10. Steering column,
K1 ... space, K2 ... adhesive application space, L ... rotation center axis, M ... motor,
O1 ... Center of rotation, O2 ... Center of eccentricity

Claims (4)

回転中心軸となるシャフトと、該シャフトに固定されて共に回転可能に支持される電機子と、該電機子の外側を被覆するヨークハウジングと、該ヨークハウジングの内壁面において前記電機子の外側面に対向するように配置された複数の磁石と、を備えたモータであって、
前記磁石は、軸方向と垂直な面での断面において、周方向中央部付近の内周を規定する曲線及び外周を規定する曲線が前記シャフトの回転中心軸が通る点と同心の円弧で形成された同心部と、
周方向両端部の周方向中央部の内周を規定する曲線及び外周を規定する曲線が前記シャフトの回転中心軸が通る点と異なる中心を有する偏心部と、により構成されていることを特徴とするモータ。
A shaft serving as a rotation center axis, an armature fixed to the shaft and rotatably supported, a yoke housing covering the outer side of the armature, and an outer surface of the armature on an inner wall surface of the yoke housing A plurality of magnets arranged so as to face each other,
The magnet is formed by a circular arc concentric with a point through which a rotation center axis of the shaft passes a curve defining an inner circumference and a curve defining an outer circumference in the vicinity of a central portion in the circumferential direction in a cross section in a plane perpendicular to the axial direction. With concentric parts,
The curve defining the inner circumference of the circumferential central portion at both circumferential ends and the curve defining the outer circumference are constituted by an eccentric portion having a different center from the point through which the rotation center axis of the shaft passes. Motor.
前記電機子は、径方向に放射状に延びる複数のティースと、前記ティース間に掛け渡される巻線と、を有して構成されており、
前記巻線は、分布巻によって巻回されており、
軸方向と垂直な面での断面において、
前記磁石の内壁面の周方向長さは、前記巻線が跨ぐ複数の前記ティースの端部を繋ぐ円弧長と同等の長さに設定されていることを特徴とする請求項1に記載のモータ。
The armature is configured to have a plurality of teeth extending radially in the radial direction and a winding wound between the teeth.
The winding is wound by distributed winding,
In the cross section in the plane perpendicular to the axial direction,
2. The motor according to claim 1, wherein a circumferential length of an inner wall surface of the magnet is set to a length equivalent to an arc length connecting ends of the teeth across the winding. .
軸方向と垂直な面での断面において、
前記偏心部の内壁面の周方向長さは、前記ティースの端部1個分の周方向長さと同等の長さに設定されていることを特徴とする請求項2に記載のモータ。
In the cross section in the plane perpendicular to the axial direction,
3. The motor according to claim 2, wherein the circumferential length of the inner wall surface of the eccentric portion is set to a length equivalent to the circumferential length of one end portion of the teeth.
コラム型電動パワーステアリング装置において、ステアリングコラムに配設され、ステアリングシャフトの運動をアシストすることを特徴とする請求項1乃至請求項3に記載のモータ。





















The motor according to any one of claims 1 to 3, wherein in the column type electric power steering device, the motor is disposed on the steering column and assists the movement of the steering shaft.





















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