JP2018042437A - motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータに関するものである。 The present invention relates to a motor.
従来、例えば特許文献1に示すように、所定電気角ずらして軸方向に並設された複数のステータ部を有するステータと、該ステータと径方向に対向する永久磁石を磁極としたロータとを備えたモータが知られている。各ステータ部は、周方向に複数の爪状磁極を有する環状のステータコアを対で用い、対のステータコアの各爪状磁極が周方向に交互となるように組み合わされるとともに、その対のステータコアの軸方向間にコイルを配置し、各爪状磁極を互いに異なる磁極として機能させるようになっている。
Conventionally, for example, as shown in
ところで、上記のようなモータにおいて低振動化を図るべく、スラスト力の低減が望まれている。本発明の目的は、スラスト力を低減することができるモータを提供することにある。 By the way, in order to reduce the vibration in the motor as described above, it is desired to reduce the thrust force. An object of the present invention is to provide a motor capable of reducing the thrust force.
上記課題を解決するモータは、複数の爪状磁極を有する第1ステータコア及び第2ステータコアの間にコイルを配置したA相用ステータ部と、複数の爪状磁極を有する第1ステータコア及び第2ステータコアの間にコイルを配置したB相用ステータ部とが軸方向に並設された二相ステータと、前記A相用及びB相用ステータ部の爪状磁極と対向する永久磁石を有するロータとを備えてなるモータであって、前記永久磁石は、前記A相用及びB相用ステータ部に跨る軸方向において、前記A相用及びB相用ステータ部間の境界側である軸方向内側部分の磁力が、前記A相用及びB相用ステータ部の境界部分とは軸方向逆側である軸方向外側部分の磁力よりも相対的に弱く設定されている。 A motor for solving the above problems includes an A-phase stator portion in which coils are arranged between a first stator core and a second stator core having a plurality of claw-shaped magnetic poles, and a first stator core and a second stator core having a plurality of claw-shaped magnetic poles. A two-phase stator in which a B-phase stator portion in which a coil is arranged is arranged in parallel in the axial direction, and a rotor having a permanent magnet facing the claw-shaped magnetic poles of the A-phase and B-phase stator portions. The permanent magnet has an axially inner portion that is a boundary side between the A-phase and B-phase stator portions in the axial direction straddling the A-phase and B-phase stator portions. The magnetic force is set to be relatively weaker than the magnetic force of the axially outer portion that is opposite to the boundary portion between the A-phase and B-phase stator portions.
A相用及びB相用ステータ部に跨る軸方向において、A相用及びB相用ステータ部間の境界部分である永久磁石の軸方向内側部分は、軸方向に並ぶ異なる相のステータ部への磁気的な影響が大きい。それを考慮した上記構成によれば、永久磁石の軸方向内側部分の磁力が軸方向外側部分の磁力よりも相対的に弱く設定されるため、異なる相のステータ部への斜めの吸引力及び反発力が小さく抑えられ、その力の軸方向成分、すなわちスラスト力を低減することができる。 In the axial direction straddling the A-phase and B-phase stator portions, the axially inner portion of the permanent magnet, which is the boundary portion between the A-phase and B-phase stator portions, is connected to the stator portions of different phases aligned in the axial direction. Magnetic influence is great. According to the above configuration in consideration thereof, since the magnetic force of the axially inner portion of the permanent magnet is set relatively weaker than the magnetic force of the axially outer portion, the oblique attractive force and repulsion to the stator portions of different phases are set. The force can be kept small, and the axial component of the force, that is, the thrust force can be reduced.
上記モータにおいて、前記永久磁石における相対的に磁力の弱い前記軸方向内側部分の磁力は、前記軸方向外側部分の磁力の60%以上100%未満に設定されていることが好ましい。 In the motor, it is preferable that a magnetic force of the axially inner portion of the permanent magnet having a relatively weak magnetic force is set to 60% or more and less than 100% of a magnetic force of the axially outer portion.
この構成によれば、永久磁石の軸方向内側部分の磁力は、軸方向外側部分の磁力の60%以上100%未満に設定されるため、モータの出力を大幅に減少させることなく、スラスト力を低減することができる。 According to this configuration, since the magnetic force of the axially inner portion of the permanent magnet is set to 60% or more and less than 100% of the magnetic force of the axially outer portion, the thrust force can be reduced without significantly reducing the motor output. Can be reduced.
上記モータにおいて、前記永久磁石における相対的に磁力の弱い前記軸方向内側部分と前記軸方向外側部分とは別体の磁石にて構成されていることが好ましい。
この構成によれば、永久磁石において磁力を異ならせる軸方向内側部分と軸方向外側部分とは、磁力の異なる別体の磁石にて構成可能なため、軸方向内側部分と軸方向外側部分とで磁力の異なる態様を容易に実現することができる。
In the motor, it is preferable that the axially inner portion and the axially outer portion of the permanent magnet having relatively weak magnetic force are configured by separate magnets.
According to this configuration, since the axially inner portion and the axially outer portion that make the magnetic force different in the permanent magnet can be configured by separate magnets having different magnetic forces, the axially inner portion and the axially outer portion Embodiments with different magnetic forces can be easily realized.
本発明のモータによれば、スラスト力を低減することができる。 According to the motor of the present invention, the thrust force can be reduced.
以下、モータの一実施形態について説明する。
図1に示すように、本実施形態のモータM1はブラシレスモータであって、図示しないハウジング側の支軸に回転可能に支持されるロータ10と、前記ハウジングに固定されるステータ20とを備えている。
Hereinafter, an embodiment of the motor will be described.
As shown in FIG. 1, the motor M1 of the present embodiment is a brushless motor, and includes a
図1及び図2に示すように、ロータ10は、A相用ロータ部11及びB相用ロータ部12の二相のロータ部にて構成されるものであり、これら各ロータ部を構成すべく、磁性体よりなるロータコア13と、ロータコア13に固着された4つの磁石(A相用第1磁石14a、A相用第2磁石14b、B相用第1磁石15a、B相用第2磁石15b)とを備えている。
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the
ロータコア13は、ロータ10の軸線Lを中心とする円筒状をなす内周側円筒部13aと、軸線Lを中心とする円筒状をなし内周側円筒部13aよりも外周側に位置する外周側円筒部13bと、内周側円筒部13aと外周側円筒部13bとの軸方向一端(上端)同士をつなぐ上底部13cとを有している。上底部13cは、軸線Lに対して直交する平板円環状に形成されている。ロータコア13は、内周側円筒部13aの内周面が前記図示略の支軸に対して軸受(同じく図示略)を介して支持される。
The
外周側円筒部13bの内周面には、ロータコア13の開放端側から上底部13cに向かって軸方向にA相用第1磁石14a、A相用第2磁石14b、B相用第1磁石15a、B相用第2磁石15bの順に配置されている。A相用第1及び第2磁石14a,14bは、互いに軸方向の幅が等しく、後述のA相用ステータ部21と径方向に対向する位置に設けられA相用ロータ部11を構成する。同様に、B相用第1及び第2磁石15a,15bは、互いにしかもA相用第1及び第2磁石14a,14bとに対しても軸方向の幅が等しく、後述のB相用ステータ部22と径方向に対向する位置に設けられB相用ロータ部12を構成する。
On the inner peripheral surface of the outer
磁石14a,14b,15a,15bは径方向に磁化され、N極・S極が周方向において等間隔に交互に構成されている。また、極数は互いに同数であって、本実施形態のロータ10では12極(6極対)で構成されている。さらに、本実施形態では、軸方向外側にそれぞれ位置するA相用第1磁石14a及びB相用第2磁石15bと、軸方向内側にそれぞれ位置するA相用第2磁石14b及びB相用第1磁石15aとの磁気特性を異ならせている。軸方向外側のA相用第1磁石14a及びB相用第2磁石15bは、軸方向内側のA相用第2磁石14b及びB相用第1磁石15aよりも磁力が相対的に強く、逆に言えば軸方向内側のA相用第2磁石14b及びB相用第1磁石15aは、軸方向外側のA相用第1磁石14a及びB相用第2磁石15bよりも磁力が相対的に弱い磁気特性のものが用いられている。例えば、軸方向外側のA相用第1磁石14a及びB相用第2磁石15bの磁気特性(磁力)を100%とした場合、軸方向内側のA相用第2磁石14b及びB相用第1磁石15aの磁気特性(磁力)は80%に設定されている。
The
ステータ20は、それぞれ円環状をなすステータ部21,22を備えている。本実施形態では、ステータ部21はA相用とされ、A相の駆動電流が供給される。また、ステータ部22はB相用とされ、B相の駆動電流が供給される。
The
各ステータ部21,22は、互いに同一構成、同一形状をなし、軸方向に並設されている。なお、A相用ステータ部21はロータコア13の軸方向開放端側(下側)に配置され、B相用ステータ部22は軸方向の前記上底部13c側(上側)に配置される。なお、各ステータ部21,22の支持構造としては、A相用ステータ部21が前記図示略のハウジングに支持され、B相用ステータ部22がA相用ステータ部21に支持されるようになっている。
The
上記のような構成のモータM1では、図1に示すように、A相用ステータ部21と、その外周側に配置されたA相用第1及び第2磁石14a,14bを含むA相用ロータ部11とでA相モータ部M1Aを構成している。同様に、B相用ステータ部22と、その外周側に配置されたB相用第1及び第2磁石15a,15bを含むB相用ロータ部12とでB相モータ部M1Bを構成している。
In the motor M1 configured as described above, as shown in FIG. 1, the A-phase rotor including the
図3に示すように、A相用及びB相用ステータ部21,22はそれぞれ、互いに同一形状を有する一対のステータコア(第1ステータコア23及び第2ステータコア24)と、該一対のステータコア23,24の間に配置されたコイル25とを備えている。
As shown in FIG. 3, each of the A-phase and B-
各ステータコア23,24は、円筒部26と、その円筒部26から外周側に延出された複数(本実施形態では12)の爪状磁極27,28とを備えている。なお、第1ステータコア23に形成された爪状磁極を第1爪状磁極27とし、第2ステータコア24に形成された爪状磁極を第2爪状磁極28とする。各爪状磁極27,28は、互いに同一形状をなしている。また、各第1爪状磁極27は周方向において等間隔(30度間隔)に設けられ、各第2爪状磁極28も同様に周方向において等間隔(30度間隔)に設けられている。
Each of the
各爪状磁極27,28は、円筒部26から径方向外側に延出され途中で軸方向を向くように直角に屈曲形成されている。ここで、各爪状磁極27,28において、円筒部26から径方向外側に延出した部分を径方向延出部29aといい、軸方向に屈曲された先端部分を磁極部29bという。径方向延出部29aは、外周側ほど周方向幅が狭くなるように形成されている。磁極部29bの外周面(径方向外側面)は、軸線Lを中心とする円弧面に形成されている。
The claw-shaped
なお、直角形状をなす爪状磁極27,28等を含むステータコア23,24は、板材から屈曲形成により作製してもよく、また成形型を用いた鋳造によって作製してもよい。また、例えば、鉄粉等の磁性粉末と樹脂等の絶縁物を混ぜて金型で加熱プレス成形して各ステータコア23,24を作るようにしてもよい。この場合、各ステータコア23,24の設計の自由度が高くなり、製造プロセスが非常に簡単になる。また、磁性粉末と絶縁物との配分量を調整することで、渦電流の抑制量を容易に調整することができる。
The
上記構成の第1及び第2ステータコア23,24は、それらの第1及び第2爪状磁極27,28(磁極部29b)が軸方向において互いに向かい合うように組み付けられる(図3参照)。また、この組付状態において、第1爪状磁極27の磁極部29bと、第2爪状磁極28の磁極部29bとが周方向等間隔に交互に配置される。つまり、本実施形態のステータ20では24極で構成されている。また、第1及び第2ステータコア23,24は、それらの円筒部26同士が軸方向に当接されて互いに固定されている。
The first and
また、この組付状態において、第1及び第2ステータコア23,24の軸方向の間にはコイル25が介在されている。コイル25は、ステータ20の周方向に沿って円環状に巻回される巻線(図示略)と、巻線と第1及び第2ステータコア23,24との間に介装される絶縁樹脂製のボビン(図示略)とを備えている。また、コイル25は、軸方向においては第1爪状磁極27の径方向延出部29aと第2爪状磁極28の径方向延出部29aとの間に配置されるとともに、径方向においては各ステータコア23,24の円筒部26と各爪状磁極27,28の磁極部29bとの間に配置されている。
In this assembled state, a
上記のように構成されたA相用及びB相用ステータ部21,22は、所謂ランデル型構造をなす。つまり、A相用及びB相用ステータ部21,22は、第1及び第2ステータコア23,24間に配置されたコイル25に供給した電流によって、第1及び第2爪状磁極27,28をその時々で互いに異なる磁極に励磁する24極のランデル型構造をなす。
The A-phase and B-
図1及び図2に示すように、A相用及びB相用ステータ部21,22は、各第2ステータコア24同士が軸方向に対向するように配置されている。また、上述したように、A相用ステータ部21はロータコア13の軸方向開放端側(下側)に配置され、B相用ステータ部22は軸方向の前記上底部13c側(上側)に配置されている。したがって、ロータコア13の開放端側から上底部13cに向かって軸方向にA相用ステータ部21の第1ステータコア23、A相用ステータ部21の第2ステータコア24、B相用ステータ部22の第2ステータコア24、B相用ステータ部22の第1ステータコア23の順に配置されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the A-phase and B-
そして、ロータ10及びステータ20の位置関係としては、A相用ステータ部21における第1ステータコア23の第1爪状磁極27の磁極部29bは、A相用ロータ部11のA相用第1磁石14aの軸方向全体とA相用第2磁石14bの軸方向1/2部分と対向する。A相用ステータ部21における第2ステータコア24の第2爪状磁極28の磁極部29bは、A相用ロータ部11のA相用第2磁石14bの軸方向全体とA相用第1磁石14aの軸方向1/2部分と対向する。また、B相用ステータ部22における第2ステータコア24の第2爪状磁極28の磁極部29bは、B相用ロータ部12のB相用第1磁石15aの軸方向全体とB相用第2磁石15bの軸方向1/2部分と対向する。B相用ステータ部22における第1ステータコア23の第1爪状磁極27の磁極部29bは、B相用ロータ部12のB相用第2磁石15bの軸方向全体とB相用第1磁石15aの軸方向1/2部分と対向する。
As for the positional relationship between the
次に、A相用ステータ部21及びB相用ステータ部22の周方向での位置関係と、A相用ロータ部11及びB相用ロータ部12の周方向での位置関係とを説明する。
図4(b)に示すように、ステータ20では、A相用ステータ部21に対してB相用ステータ部22が時計回り方向に電気角θ1(本実施形態では45度)だけずらして配置されている。つまり、A相用ステータ部21の第1及び第2爪状磁極27,28に対してB相用ステータ部22の第1及び第2爪状磁極27,28がそれぞれ時計回り方向に電気角θ1(本実施形態では45度)だけずらして配置されている。
Next, the positional relationship in the circumferential direction of the
As shown in FIG. 4B, in the
一方、図4(a)に示すように、ロータ10では、A相用及びB相用ロータ部11,12のそれぞれにおいて、A相用第1及び第2磁石14a,14b、B相用第1及び第2磁石15a,15bというように、各相で軸方向に2つに分離した磁石を用いている。ここで、A相用及びB相用ロータ部11,12単位では、A相用ロータ部11に対してB相用ロータ部12が反時計回り方向に電気角θ2(本実施形態では45度)だけずらして配置されている。換言すると、各相のロータ部11,12の基準位置La,Lb同士が電気角θ2だけずれている。
On the other hand, as shown in FIG. 4A, in the
A相用ロータ部11では、その基準位置Laから、A相用第1磁石14aが時計回り方向に電気角θ3(本実施形態では22.5度)だけずれるように、A相用第2磁石14bが反時計回り方向に同じく電気角θ3だけずれるようにそれぞれ配置されている。B相用ロータ部12では、その基準位置Lbから、B相用第1磁石15aが時計回り方向に電気角θ4(本実施形態では22.5度)だけずれるように、B相用第2磁石15bが反時計回り方向に同じく電気角θ4だけずれるようにそれぞれ配置されている。なお、隣接のA相用第2磁石14bとB相用第1磁石15aとは、それぞれのずらし方向とずらし角度により周方向位置が同一の位置となる。
In the
このような構成のA相用及びB相用ロータ部11,12と、上記したステータ部21,22とを用いる本実施形態のモータM1において、A相モータ部M1AとB相モータ部M1Bとの位相差は90度に設定されている。
In the motor M1 of the present embodiment using the A-phase and B-
そして、A相用ステータ部21のコイル25にはA相駆動電流が供給され、B相用ステータ部22のコイル25にはB相駆動電流が供給される。A相駆動電流及びB相駆動電流は交流電流であり、互いの位相差が本実施形態では90度に設定されている。これにより、各ステータ部21,22と各ロータ部11,12との関係で回転トルクが発生し、ロータ10が回転駆動される。
The A-phase drive current is supplied to the
ところで、各ステータ部21,22の第2ステータコア24の爪状磁極28は、ロータ10の回転駆動時にスラスト力を受ける。スラスト力は、モータの振動等の原因になるため、低減が望まれている。
Incidentally, the claw-shaped
詳しくは、図5(a)に示すように、A相用ステータ部21のステータコア24の爪状磁極28は、径方向に対向するA相用第1及び第2磁石14a,14bだけでなく、同磁石14a,14bに隣接するB相用第1及び第2磁石15a,15bからも吸引力F1を受ける。吸引力F1は、径方向成分F1xと軸方向成分F1yとに分けられる。A相用ステータ部21のステータコア24は、この軸方向成分F1yを軸方向上向きのスラスト力として受ける。なお、A相用ステータ部21のステータコア24の爪状磁極28がB相用第1及び第2磁石15a,15bから反発力F2を受ける場合、同様に径方向成分F2xと軸方向成分F2yとに分けられ、A相用ステータ部21のステータコア24は、この軸方向成分F2yを軸方向下向きのスラスト力として受ける。
Specifically, as shown in FIG. 5A, the claw-shaped
同様に、図5(b)に示すように、B相用ステータ部22のステータコア24の爪状磁極28も、径方向に対向するB相用第1及び第2磁石15a,15bだけでなく、A相用第1及び第2磁石14a,14bからも吸引力F3を受ける。吸引力F3は、径方向成分F3xと軸方向成分F3yとに分けられる。B相用ステータ部22のステータコア24は、この軸方向成分F3yを軸方向下向きのスラスト力として受ける。なお、B相用ステータ部22のステータコア24の爪状磁極28がA相用第1及び第2磁石14a,14bから反発力F4を受ける場合、同様に径方向成分F4xと軸方向成分F4yとに分けられ、B相用ステータ部22のステータコア24は、この軸方向成分F4yを軸方向上向きのスラスト力として受ける。
Similarly, as shown in FIG. 5B, the claw-shaped
ここで、本実施形態のモータM1に対する図示略の第1比較例としてのモータ(M10)について説明する。第1比較例のモータ(M10)は、本実施形態のモータM1とほぼ同一の構成であるが、A相用第1磁石、A相用第2磁石、B相用第1磁石、B相用第2磁石の磁力は全て同じ強さに設定されている。そのため、異なる相間で磁力の影響を受けやすく、図6にて示す第1比較例のモータ(M10)のスラスト力S10から分かるように、スラスト力S10は比較的大きなものとなっている。 Here, a motor (M10) as a first comparative example (not shown) for the motor M1 of the present embodiment will be described. The motor (M10) of the first comparative example has substantially the same configuration as the motor M1 of the present embodiment, but is a first magnet for A phase, a second magnet for A phase, a first magnet for B phase, and for B phase. The magnetic forces of the second magnets are all set to the same strength. Therefore, it is easy to be influenced by the magnetic force between different phases, and the thrust force S10 is relatively large as can be seen from the thrust force S10 of the motor (M10) of the first comparative example shown in FIG.
これに対し、同図6にて示す本実施形態のモータM1のスラスト力S1は、第1比較例のモータ(M10)のスラスト力S10よりも小さく抑えられている。
詳しくは、本実施形態のモータM1では、A相用ステータ部21に近接配置されて影響力が大きいB相用第1磁石15aの磁力を、B相用第2磁石15bの磁力よりも相対的に弱く設定していることで、吸引力F1及び反発力F2が小さく抑えられる。その結果、その軸方向成分F1y,F2yであるスラスト力が低減される。同様に、B相用ステータ部22に近接配置されて影響力が大きいA相用第2磁石14bの磁力を、A相用第1磁石14aの磁力よりも相対的に弱く設定していることで、吸引力F3及び反発力F4が小さく抑えられる。その結果、その軸方向成分F3y,F4yであるスラスト力が低減される。
On the other hand, the thrust force S1 of the motor M1 of this embodiment shown in FIG. 6 is suppressed to be smaller than the thrust force S10 of the motor (M10) of the first comparative example.
Specifically, in the motor M1 of the present embodiment, the magnetic force of the B-phase
また、図7は、磁気特性比率を変化させたときのスラスト力を示す。図7から明らかなように、磁気特性比率(磁力を弱くする比率)が100%から60%の範囲にあるとき、磁気特性比率を小さくするほどスラスト力も減少する。磁気特性比率が60%より小さい範囲となると、磁気特性比率を小さくしてもスラスト力の減少量の変化は小さい。また、磁気特性比率を小さくするほど、モータM1の出力が小さくなることを考慮すると、モータM1の出力を維持しつつスラスト力の低減するためには、磁気特性比率を60%以上100%未満の範囲内で設定することが好ましいと言える。 FIG. 7 shows the thrust force when the magnetic characteristic ratio is changed. As is apparent from FIG. 7, when the magnetic characteristic ratio (ratio for weakening the magnetic force) is in the range of 100% to 60%, the thrust force decreases as the magnetic characteristic ratio decreases. When the magnetic characteristic ratio is in a range smaller than 60%, the change in the reduction amount of the thrust force is small even if the magnetic characteristic ratio is reduced. Further, considering that the output of the motor M1 becomes smaller as the magnetic characteristic ratio becomes smaller, in order to reduce the thrust force while maintaining the output of the motor M1, the magnetic characteristic ratio is set to 60% or more and less than 100%. It can be said that setting within the range is preferable.
次に、本実施形態の特徴的な効果を記載する。
(1)A相用及びB相用ステータ部21,22に跨る軸方向において、A相用及びB相用ステータ部21,22間の境界側である永久磁石の軸方向内側部分、すなわちA相用第2磁石14b及びB相用第1磁石15aは、軸方向に並ぶ異なる相のステータ部21,22への磁気的な影響が大きい。本実施形態ではこれを考慮し、永久磁石の軸方向内側部分に相当するA相用第2磁石14b及びB相用第1磁石15aの磁力が、軸方向外側部分に相当するA相用第1磁石14a及びB相用第2磁石15bの磁力よりも相対的に弱く設定されている。これにより、異なる相のステータ部21,22への斜めの吸引力F1,F3及び反発力F2,F4が小さく抑えられ、その軸方向成分F1y,F2y,F3y,F4y、すなわちスラスト力を低減することができる。その結果、モータM1の低振動化を図ることができる。
Next, characteristic effects of the present embodiment will be described.
(1) An axially inner portion of the permanent magnet that is the boundary side between the A-phase and B-
(2)相対的に磁力の弱い側のA相用第2磁石14b及びB相用第1磁石15aの磁力は、A相用第1磁石14a及びB相用第2磁石15bの磁力の60%以上100%未満の範囲内の80%に設定されているため、モータM1の出力を維持しつつスラスト力を低減することができる。
(2) The magnetic force of the A-phase
(3)A相用第1磁石14a、A相用第2磁石14b、B相用第1磁石15a、及びB相用第2磁石15bは、それぞれ別体の磁石にて構成されているため、磁力の異なる磁石を用いて、軸方向内側部分と軸方向外側部分とで磁力の異なる態様を容易に実現することができる。
(3) Since the first
なお、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、アウタロータ型のモータM1であったが、インナロータ型のモータに適用してもよい。
In addition, you may change the said embodiment as follows.
In the above embodiment, the outer rotor type motor M1 is used. However, the present invention may be applied to an inner rotor type motor.
・上記実施形態では、A相用第2磁石14b及びB相用第1磁石15aの磁力が、A相用第1磁石14a及びB相用第2磁石15bの磁力よりも相対的に弱く設定されていたが、A相用第2磁石14bのみ、またはB相用第1磁石15aのみが相対的に弱く設定されていてもよい。
In the above embodiment, the magnetic forces of the A-phase
・上記実施形態では、A相用第2磁石14b及びB相用第1磁石15aの磁気特性比率は80%に設定されていたが、他の数値に設定されていてもよい。この場合、モータM1の出力との兼ね合いで設定するのが好ましく、例えば図7を参照すると、60%以上100%未満が好ましい。
In the above embodiment, the magnetic characteristic ratio of the A-phase
・上記実施形態では、ロータ10の磁石14a,14b,15a,15bは12極(6極対)、ステータ20の爪状磁極27,28は24極であったが、各極数はこれに限定されない。
In the above embodiment, the
・上記実施形態のA相用及びB相用ロータ部11,12では、各相それぞれに軸方向に2つに分割された磁石14a,14b及び磁石15a,15bが配置されていたが、各相で3つ以上の磁石が配置されていてもよい。また、各相の磁石を異なる数の分割数としてもよい。また、A相用及びB相用ロータ部11,12で両相に跨った磁石の分割態様としてもよい。また、各磁石14a,14b,15a,15bの軸方向の幅は等しく設定されていたが、異なる幅としてもよい。
In the A-phase and B-
・上記実施形態の磁石14a,14b,15a,15bは、特に言及しなかったが、それぞれ磁極毎もしくは磁極対毎に分割された複数の磁石から構成してもよいし、1つの円筒磁石として形成したものであってもよい。また、ロータコア13に取り付ける態様であってもよいし、一体に成形する態様としてもよい。また、A相用第2磁石14bとB相用第1磁石15aとの位置関係から、一体の磁石にて構成してもよい。
The
<参考実施形態>
参考実施形態のモータM2は、上記実施形態のモータM1とほぼ同じ構成のブラシレスモータである。したがって、説明の便宜上、上記実施形態のモータM1と同様の部分については、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
<Reference embodiment>
The motor M2 of the reference embodiment is a brushless motor having substantially the same configuration as the motor M1 of the above embodiment. Therefore, for convenience of explanation, the same parts as those of the motor M1 of the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図8に示すように、参考実施形態のモータM2は、ロータ50及びステータ60を備えている。
図8及び図9に示すように、ロータ50は、A相用ロータ部51及びB相用ロータ部52の二相のロータ部にて構成されるものであり、これら各ロータ部を構成すべく、磁性体よりなるロータコア13と、ロータコア13に固着された2つの磁石(A相用磁石54及びB相用磁石55)とを備えている。
As shown in FIG. 8, the motor M <b> 2 of the reference embodiment includes a
As shown in FIGS. 8 and 9, the
外周側円筒部13bの内周面には、ロータコア13の開放端側から上底部13cに向かって軸方向にA相用磁石54、B相用磁石55の順に配置されている。A相用磁石54は、後述のA相用ステータ部61と径方向に対向する位置に設けられA相用ロータ部51を構成する。同様に、B相用磁石55は、後述のB相用ステータ部62と径方向に対向する位置に設けられB相用ロータ部52を構成する。A相用及びB相用磁石54,55は径方向に磁化され、N極・S極が周方向において等間隔に交互に構成されている。また、極数は互いに同数であって、本実施形態のロータ10では12極(6極対)で構成されている。また、A相用磁石54の磁気特性(磁力)は、B相用磁石55と同じである。
On the inner peripheral surface of the outer
ステータ60は、それぞれ円環状をなすステータ部61,62を備えている。本実施形態では、ステータ部61はA相用とされ、A相の駆動電流が供給される。また、ステータ部62はB相用とされ、B相の駆動電流が供給される。
The
各ステータ部61,62は、互いに同一構成、同一形状をなし、軸方向に並設されている。なお、A相用ステータ部61はロータコア13の軸方向開放端側(下側)に配置され、B相用ステータ部62は軸方向の前記上底部13c側(上側)に配置される。
The
上記のような構成のモータM2では、A相用ステータ部61と、その外周側に配置されたA相用磁石54を含むA相用ロータ部51とでA相モータ部M2Aを構成している。同様に、B相用ステータ部62と、その外周側に配置されたB相用磁石55を含むB相用ロータ部52とでB相モータ部M2Bを構成している。
In the motor M2 configured as described above, the A-phase motor unit M2A is configured by the
図10(a)に示すように、A相用及びB相用ステータ部61,62はそれぞれ、互いに同一形状を有する一対のステータコア(第1ステータコア63及び第2ステータコア64)と、該一対のステータコア63,64の間に配置されたコイル25とを備えている。
As shown in FIG. 10A, each of the A-phase and B-
各ステータコア63,64は、上記実施形態のステータコア23,24と同様、円筒部26と、その円筒部26から外周側に延出された複数(本実施形態では12)の第1及び第2爪状磁極27,28とを備えている。また、各爪状磁極27,28は、円筒部26から径方向外側に延出する径方向延出部29aと、軸方向に屈曲された先端部分の磁極部29bとを備えている。
Each of the
また、本実施形態では、図10(b)及び図11に示すように、径方向延出部29aと磁極部29bとの境界部29cに傾斜部29dが形成されている。本実施形態の傾斜部29dは、屈曲により角部となった境界部29cを面取りすることで形成される。
In the present embodiment, as shown in FIGS. 10B and 11, an
ここで、図11に示すように、A相用ステータ部61(B相用ステータ部62)の傾斜部29dの軸方向の寸法をL1とし、磁極部29bの根元(径方向延出部29aの外側面)から先端面までの寸法をL2とする。また、A相用ステータ部61と対向するA相用磁石54(B相用ステータ部62と対向するB相用磁石55)の軸方向の寸法をL3とする。傾斜部29dの寸法L1は、L1=L3−L2を満たすように設定されている。
Here, as shown in FIG. 11, the dimension in the axial direction of the
次に、ロータ50及びステータ60の位置関係について説明する。
図12(a)に示すように、ロータ50では、A相用ロータ部51のA相用磁石54に対してB相用ロータ部52のB相用磁石55が反時計回りに電気角θ1(本実施形態では45度)だけずらして配置されている。一方、ステータ60では、図12(b)に示すように、A相用ステータ部61の第1及び第2爪状磁極27,28に対してB相用ステータ部62の第1及び第2爪状磁極27,28がそれぞれ時計回り方向に電気角θ1(本実施形態では45度)だけずらして配置されている。つまり、本実施形態のモータM1においては、A相モータ部M2AとB相モータ部M2Bとの位相差が90度に設定されている。
Next, the positional relationship between the
As shown in FIG. 12A, in the
図13は、本実施形態の傾斜部29dを備えたモータM2のスラスト力S2と、図示略の第2比較例としてのモータ(M20)、すなわち傾斜部29dを備えておらず径方向延出部29a及び磁極部29bの境界部29cが角張っているモータ(M20)のスラスト力S20とを示す。第2比較例のモータ(M20)は、異なる相間で磁力の影響を受けやすく、図13にて示すスラスト力S20のように比較的大きなものとなっている。
FIG. 13 shows the thrust force S2 of the motor M2 provided with the
これに対し、同図13にて示す本実施形態のモータM2のスラスト力S2は、第2比較例のモータ(M20)のスラスト力S20よりも小さく抑えられている。これは、本実施形態のステータコア63,64の爪状磁極27,28が受ける吸引力及び反発力の軸方向成分のバランスが、第2比較例よりも良好になったことが考えられる。
On the other hand, the thrust force S2 of the motor M2 of this embodiment shown in FIG. 13 is suppressed to be smaller than the thrust force S20 of the motor (M20) of the second comparative example. This is considered that the balance of the axial component of the attractive force and the repulsive force received by the claw-shaped
詳しくは、図11に示すように、A相用ステータ部61において、ステータコア63の第1爪状磁極27の磁極部29bは、A相用磁石54から3方向の吸引力(径方向外側への吸引力F11、斜め上方への吸引力F12、斜め下方への吸引力F13)を受ける。斜め下方への吸引力F13は、第1爪状磁極27に傾斜部29dを形成したことで発生する力である。そして、斜め上方への吸引力F12の軸方向成分F12yは軸方向上向きであり、斜め下方への吸引力F13の軸方向成分F13yは軸方向下向きである。これによって、軸方向成分F12yと軸方向成分F13yは互いに打ち消し合い、第1爪状磁極27全体として受けるスラスト力は低減される。なお、A相用ステータ部61のステータコア64の爪状磁極28やB相用ステータ部62のステータコア63,64の爪状磁極27,28についても、図示は省略するが、A相用ステータ部61のステータコア63の爪状磁極27と同様にスラスト力は低減される。また、反発力についても同様である。
Specifically, as shown in FIG. 11, in the
また、傾斜部29dの寸法L1は、L1=L3−L2を満たすように設定されている。このため、傾斜部29dを除く磁極部29bの軸方向における中心位置Pと、A相用磁石54の軸方向における中心位置Qとがほぼ一致し、斜め上方への吸引力F12の軸方向成分F12yの大きさと、斜め下方への吸引力F13の軸方向成分F13yの大きさとがほぼ同じになる。その結果、軸方向成分F12yと軸方向成分F13yの打ち消し合いにより残る軸方向成分がほぼゼロとなり、スラスト力がより効果的に低減されている。
The dimension L1 of the
なお、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、アウタロータ型のモータM2であったが、インナロータ型のモータに適用してもよい。
In addition, you may change the said embodiment as follows.
In the above embodiment, the outer rotor type motor M2 is used. However, the present invention may be applied to an inner rotor type motor.
・上記実施形態では、ロータ50の磁石54,55は12極(6極対)、ステータ60の爪状磁極27,28は24極であったが、各極数はこれに限定されない。
・上記実施形態では、ステータ60は、A相用ステータ部61及びB相用ステータ部62からなる二相ステータであったが、一相ステータであってもよい。
In the above embodiment, the
In the above embodiment, the
・上記実施形態では、傾斜部29dは、両ステータ部61,62の各ステータコア63,64に形成されていたが、A相用ステータ部61のみ、またはB相用ステータ部62のみに形成されていてもよい。
In the above embodiment, the
・上記実施形態では、爪状磁極27,28の境界部29cに傾斜部29dが設けられていたが、図14(a)に示すように、傾斜部29dの代わりに磁極部29bの外周面から径方向内側に凹状をなす凹部29eを形成してもよい。この場合も、傾斜部29dと同様に機能して、スラスト力を低減することができる。
In the above embodiment, the
また、凹部29eの大きさや位置、凹部29eの長さは適宜変更されてよい。例えば、図14(b)に示すように、凹部29eに凸部29fを形成することで(凹部として形成せず残す部分を設けて)、スラスト力を調整してもよい。また、この凸部29fの大きさや位置は適宜変更されてよい。
Further, the size and position of the
・上記実施形態の各ステータ部61,62には、第1及び第2ステータコア63,64の位置ずれを規制するための絶縁材料からなる位置規制部材65,66が設けられていてもよい。
The
例えば、図15(a)に示すステータ部61,62には、環状の位置規制部材65が設けられている。位置規制部材65は、周方向において爪状磁極27及び爪状磁極28間に配置される周方向規制部65aと、爪状磁極27の磁極部29bの先端側及び爪状磁極28の磁極部29bの先端側で交互に配置される軸方向規制部65bとを有する。
For example, an annular
周方向規制部65aは、ステータコア63,64の爪状磁極27,28が周方向で位置ずれしないように規制する。一方、軸方向規制部65bは、各ステータコア63,64が軸方向外側に外れることを規制する。これにより、各ステータ部61,62の第1及び第2ステータコア63,64同士の組付状態が強固になる。
The circumferential
また、別の例として図15(b)に示すステータ部61,62には、複数の位置規制部材66が設けられている。各位置規制部材66は、周方向において爪状磁極27及び爪状磁極28間に配置される周方向規制部66aを有する。周方向規制部66aの軸方向一端には、周方向一方側に延出する第1軸方向規制部66bが設けられ、周方向規制部66aの軸方向他端には、周方向他方側に延出する第2軸方向規制部66cが設けられている。第1及び第2軸方向規制部66b,66cの寸法は、爪状磁極27,28の周方向の幅の約半分の長さに設定されている。
As another example, a plurality of
周方向規制部66aは、ステータコア63,64の爪状磁極27,28が周方向で位置ずれしないように規制する。一方、第1軸方向規制部66b及び第2軸方向規制部66cは協働して、各ステータコア63,64が軸方向外側に外れることを規制する。これにより、各ステータ部61,62の第1及び第2ステータコア63,64同士の組付状態が強固になる。
The circumferential
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想を以下に追記する。
(イ)複数の爪状磁極を有する第1ステータコアと、複数の爪状磁極を有する第2ステータコアと、前記第1ステータコア及び第2ステータコアの間に配置されたコイルとを備え、前記爪状磁極は、径方向外側に延出する径方向延出部と、径方向延出部の先端が軸方向に屈曲された磁極部とを有するステータであって、前記径方向延出部と前記磁極部との境界部には、傾斜面または凹部が設けられていることを特徴とするステータ。
Next, a technical idea that can be grasped from the above embodiment and another example will be added below.
(A) A claw-shaped magnetic pole comprising a first stator core having a plurality of claw-shaped magnetic poles, a second stator core having a plurality of claw-shaped magnetic poles, and a coil disposed between the first stator core and the second stator core. Is a stator having a radially extending portion that extends radially outward, and a magnetic pole portion having a distal end of the radially extending portion bent in the axial direction, wherein the radially extending portion and the magnetic pole portion The stator is characterized in that an inclined surface or a recess is provided at a boundary portion between the stator and the stator.
この構成によれば、爪状磁極の径方向延出部と磁極部との境界部に傾斜面または凹部が設けられるため、磁極部と径方向に対向する永久磁石を有するロータと組み合わせてモータとした際に、第1及び第2ステータコアの爪状磁極(磁極部)がロータの永久磁石から受ける吸引力及び反発力の軸方向成分のバランスは良好になる。これにより、吸引力の軸方向成分同士(反発力も同様)が打ち消し合い、スラスト力が低減される。 According to this configuration, since the inclined surface or the concave portion is provided at the boundary portion between the radial extension portion and the magnetic pole portion of the claw-shaped magnetic pole, the motor is combined with the rotor having the permanent magnet facing the magnetic pole portion in the radial direction. In this case, the balance between the axial components of the attractive force and the repulsive force that the claw-shaped magnetic poles (magnetic pole portions) of the first and second stator cores receive from the permanent magnet of the rotor is improved. As a result, the axial components of the suction force (and the repulsive force) cancel each other, and the thrust force is reduced.
(ロ)付記(イ)に記載のステータと、前記ステータの爪状磁極の磁極部と径方向に対向する永久磁石を有するロータとを備えることを特徴とするモータ。
(ハ)付記(ロ)に記載のモータにおいて、前記傾斜面または前記凹部の軸方向の寸法をL1、前記磁極部の根元から先端面までの寸法をL2、前記永久磁石の軸方向の寸法をL3としたとき、L1=L3−L2を満たすことを特徴とするモータ。
(B) A motor comprising the stator according to appendix (a), and a rotor having a permanent magnet radially opposed to a magnetic pole portion of the claw-shaped magnetic pole of the stator.
(C) In the motor according to appendix (b), the axial dimension of the inclined surface or the recess is L1, the dimension from the root of the magnetic pole part to the tip surface is L2, and the axial dimension of the permanent magnet is A motor that satisfies L1 = L3-L2 when L3 is satisfied.
この構成によれば、傾斜面または凹部を除く磁極部の軸方向における中心位置と、永久磁石の軸方向における中心位置とがほぼ一致する。このため、第1及び第2ステータコアの爪状磁極がロータの永久磁石から受ける吸引力の軸方向成分のバランスがより良好になる(反発力も同様)。これにより、吸引力の軸方向成分同士の打ち消し合いにより残る軸方向成分がほぼゼロとなり(反発力も同様)、スラスト力をより効果的に低減することができる。 According to this configuration, the central position in the axial direction of the magnetic pole part excluding the inclined surface or the concave portion substantially coincides with the central position in the axial direction of the permanent magnet. For this reason, the balance of the axial component of the attractive force received by the claw-shaped magnetic poles of the first and second stator cores from the permanent magnet of the rotor is improved (the repulsive force is the same). As a result, the axial component remaining due to cancellation of the axial components of the suction force becomes substantially zero (the same applies to the repulsive force), and the thrust force can be reduced more effectively.
M1…モータ、10…ロータ、14a…A相用第1磁石(軸方向外側部分)、14b…A相用第2磁石(軸方向内側部分)、15a…B相用第1磁石(軸方向内側部分)、15b…B相用第2磁石(軸方向外側部分)、20…ステータ、21…A相用ステータ部、22…B相用ステータ部、23…第1ステータコア、24…第2ステータコア、25…コイル、27…第1爪状磁極(爪状磁極)、28…第2爪状磁極(爪状磁極)。 M1 ... Motor, 10 ... Rotor, 14a ... A phase first magnet (axially outer portion), 14b ... A phase second magnet (axially inner portion), 15a ... B phase first magnet (axially inner) Part), 15b ... B-phase second magnet (axially outer part), 20 ... stator, 21 ... A-phase stator part, 22 ... B-phase stator part, 23 ... first stator core, 24 ... second stator core, 25 ... Coil, 27 ... First claw-shaped magnetic pole (claw-shaped magnetic pole), 28 ... Second claw-shaped magnetic pole (claw-shaped magnetic pole).
Claims (3)
前記A相用及びB相用ステータ部の爪状磁極と対向する永久磁石を有するロータと
を備えてなるモータであって、
前記永久磁石は、前記A相用及びB相用ステータ部に跨る軸方向において、前記A相用及びB相用ステータ部間の境界側である軸方向内側部分の磁力が、前記A相用及びB相用ステータ部の境界部分とは軸方向逆側である軸方向外側部分の磁力よりも相対的に弱く設定されていることを特徴とするモータ。 A phase stator having a coil disposed between a first stator core and a second stator core having a plurality of claw-shaped magnetic poles, and B having a coil disposed between a first stator core and a second stator core having a plurality of claw-shaped magnetic poles A two-phase stator in which a phase stator portion is arranged in parallel in the axial direction;
A motor comprising a rotor having a permanent magnet facing the claw-shaped magnetic poles of the A-phase and B-phase stator parts,
In the axial direction straddling the A-phase and B-phase stator portions, the permanent magnet has a magnetic force in an axially inner portion that is a boundary side between the A-phase and B-phase stator portions. A motor characterized in that it is set to be relatively weaker than the magnetic force of an axially outer portion that is opposite to the boundary portion of the B-phase stator portion.
前記永久磁石における相対的に磁力の弱い前記軸方向内側部分の磁力は、前記軸方向外側部分の磁力の60%以上100%未満に設定されていることを特徴とするモータ。 The motor according to claim 1,
The motor according to claim 1, wherein the permanent magnet has a relatively weak magnetic force in the axially inner portion set to 60% or more and less than 100% of the magnetic force in the axially outer portion.
前記永久磁石における相対的に磁力の弱い前記軸方向内側部分と前記軸方向外側部分とは別体の磁石にて構成されていることを特徴とするモータ。 The motor according to claim 1 or 2,
The motor characterized in that the axially inner portion and the axially outer portion of the permanent magnet having relatively weak magnetic force are constituted by separate magnets.
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