JP2020022225A - Electric motor - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、電動モータに関するものである。 The present invention relates to an electric motor.
例えば、自動車用のワイパーモータとしては、ブラシ付きの電動モータを用いる場合が多い。この種の電動モータは、円筒状のヨークの内周面に複数の磁性体を周方向に等間隔で配置し、これら磁性体の内側にアーマチュアが回転自在に支持されている。磁性体としては、略瓦状に形成されたいわゆるセグメント型の永久磁石が用いられる。
アーマチュアは、複数のティースが放射状に形成されたアーマチュアコアを有している。各ティース間には、回転軸線方向に長いスロットが複数形成され、このスロットを介してティースに巻線が巻回されている。巻線は、アーマチュアコアと隣接するように回転軸に外嵌固定されたコンミテータに導通している。
For example, an electric motor with a brush is often used as a wiper motor for an automobile. In this type of electric motor, a plurality of magnetic bodies are arranged at equal intervals in the circumferential direction on the inner peripheral surface of a cylindrical yoke, and an armature is rotatably supported inside these magnetic bodies. As the magnetic material, a so-called segment type permanent magnet formed in a substantially tile shape is used.
The armature has an armature core in which a plurality of teeth are radially formed. A plurality of slots that are long in the direction of the rotation axis are formed between the teeth, and a winding is wound around the teeth via the slots. The winding is electrically connected to a commutator externally fixed to the rotating shaft so as to be adjacent to the armature core.
コンミテータは、金属片である複数のセグメントが互いに絶縁された状態で周方向に配設されたものであって、これらセグメントにそれぞれ巻線の巻き始め端、及び巻き終わり端が接続される。また、各セグメントはブラシに摺接可能に接続されており、このブラシを介してそれぞれの巻線に給電される。そして、給電された巻線によってティースに磁界が形成され、ヨークに設けられた磁性体との間に生じる磁気的な吸引力や反発力によってアーマチュアが回転する。 In the commutator, a plurality of segments, which are metal pieces, are arranged in a circumferential direction in a state in which they are insulated from each other, and a winding start end and a winding end end of a winding are connected to these segments, respectively. Each segment is slidably connected to a brush, and power is supplied to each winding via the brush. Then, a magnetic field is formed in the teeth by the supplied windings, and the armature is rotated by magnetic attraction or repulsion generated between the teeth and a magnetic body provided on the yoke.
ここで、コギングトルクやトルクリプルといったモータの作動音にかかる要因を低減するために、さまざまな技術が開示されている。
例えば、ティースやスロットを、回転軸線に対して斜めに延在するようにスキュー角をつけて形成する技術が開示されている。このように構成することで、巻線による磁界とヨークに設けられた磁性体との間に生じる磁気的な吸引力や反発力の発生タイミングを、回転軸線方向でずらすことができる。
Here, various techniques have been disclosed in order to reduce factors related to motor operation noise such as cogging torque and torque ripple.
For example, a technique is disclosed in which teeth and slots are formed at a skew angle so as to extend obliquely with respect to the rotation axis. With this configuration, it is possible to shift the generation timing of the magnetic attraction force and repulsion force generated between the magnetic field generated by the winding and the magnetic body provided on the yoke in the rotation axis direction.
ところで、ティースやスロットにスキュー角を持たせる場合、最適なスキュー角は、磁極数とスロット数との最小公倍数から導き出すことができる。すなわち、３６０°を磁極数とスロット数との最小公倍数で割った値が最適なスキュー角となる。例えば、磁極数が４極、スロット数が６の場合、最小公倍数は１２であり、３６０°を１２で割ると３０°となる。したがって、磁極数が４極、スロット数が６の場合、最適なスキュー角は、３０°となる。 When the teeth and the slots have a skew angle, the optimum skew angle can be derived from the least common multiple of the number of magnetic poles and the number of slots. That is, a value obtained by dividing 360 ° by the least common multiple of the number of magnetic poles and the number of slots is the optimum skew angle. For example, when the number of magnetic poles is 4 and the number of slots is 6, the least common multiple is 12, and 360 ° divided by 12 becomes 30 °. Therefore, when the number of magnetic poles is 4 and the number of slots is 6, the optimum skew angle is 30 °.
しかしながら、上述の従来技術のように、最適なスキュー角でティースやスロットを形成すると、角度が大きすぎてティースに巻線を巻回しにくくなってしまい、作業効率が悪化する可能性があった。 However, when the teeth and the slots are formed at the optimum skew angle as in the above-described conventional technique, the angle is too large, and it becomes difficult to wind the winding around the teeth, and there is a possibility that the working efficiency is deteriorated.
そこで、この発明は、作業効率を悪化させることなく、コギングトルクやトルクリプルを最小限に抑えることができる電動モータを提供するものである。 Thus, the present invention provides an electric motor that can minimize cogging torque and torque ripple without deteriorating work efficiency.
上記の課題を解決するために、本発明に係る電動モータは、筒部を有するヨークと、前記筒部の内周面に、周方向に等間隔で配置された４つの磁性体と、前記ヨークに、回転軸線回りに回転自在に支持される回転軸と、前記回転軸に固定され、径方向に沿って放射状に延びたコイルを巻回するための６つのティースを有するアーマチュアコアと、前記回転軸に前記アーマチュアコアと隣接して設けられ複数のセグメントが周方向に配置されたコンミテータと、を備え、前記磁性体は、前記回転軸線方向に２分割された２つの永久磁石からなり、前記回転軸線方向一方に配置された前記永久磁石よりも前記回転軸線方向他方に配置された前記永久磁石が前記周方向一方側に突出するようにずれて配置されており、前記２つの永久磁石は、前記周方向における両端面が前記回転軸線方向と平行となるように形成されているとともに、前記回転軸線に直交する径方向における外側の外面と前記径方向における内側の内面とがそれぞれ円弧状に形成され、前記周方向全体に渡って肉厚が均一になるように形成されており、１つの前記磁性体を構成する２つの前記永久磁石は、前記径方向における同一面が同一磁極に着磁されており、かつ前記周方向で隣り合う２つの前記磁性体は、前記同一面の磁極が異なり、１つの前記磁性体を構成する２つの前記永久磁石の各々前記周方向における一端面の前記回転軸線方向中央を結ぶ直線と、前記回転軸線との間の角度をスキュー角θ１とし、前記磁性体の極弧角をθ２としたとき、前記スキュー角θ１、前記極弧角θ２は、それぞれ
５°≦θ１≦１８°
５０°≦θ２＜７０°
を満たすように設定されており、前記ティースは、前記周方向における両端面が前記回転軸線方向と平行となるように形成されていることを特徴とする。
In order to solve the above-described problems, an electric motor according to the present invention includes a yoke having a cylindrical portion, four magnetic bodies arranged at equal intervals in a circumferential direction on an inner peripheral surface of the cylindrical portion, and the yoke. An armature core having a rotating shaft rotatably supported around the rotating axis, six teeth for winding a coil fixed to the rotating shaft and extending radially along the radial direction, A commutator provided adjacent to the armature core on a shaft and having a plurality of segments arranged in a circumferential direction, wherein the magnetic body is composed of two permanent magnets divided into two in the rotation axis direction, and The permanent magnets arranged on the other side in the rotational axis direction are arranged so as to be shifted so as to protrude toward the one side in the circumferential direction than the permanent magnets arranged on one side in the axial direction, and the two permanent magnets are Week Both end faces in the direction are formed so as to be parallel to the rotation axis direction, and an outer outer surface in a radial direction perpendicular to the rotation axis and an inner inner surface in the radial direction are formed in arc shapes, respectively. The two permanent magnets are formed so that the thickness is uniform over the entire circumferential direction, and the two permanent magnets that constitute one magnetic body have the same surface in the radial direction magnetized to the same magnetic pole. The two magnetic bodies adjacent to each other in the circumferential direction have different magnetic poles on the same surface, and the two permanent magnets constituting one magnetic body each have one end face in the circumferential direction at the center in the rotation axis direction. When the angle between the straight line connecting the magnetic axis and the rotation axis is a skew angle θ1 and the polar arc angle of the magnetic material is θ2, the skew angle θ1 and the polar arc angle θ2 are 5 ° ≦ θ1 ≦ 18 °
50 ° ≦ θ2 <70 °
The teeth are formed such that both end faces in the circumferential direction are parallel to the rotation axis direction.
本発明に係る電動モータは、筒部を有するヨークと、前記筒部の内周面に、周方向に等間隔で配置された４つの磁性体と、前記ヨークに、回転軸線回りに回転自在に支持される回転軸と、前記回転軸に固定され、径方向に沿って放射状に延びたコイルを巻回するための６つのティースを有するアーマチュアコアと、前記回転軸に前記アーマチュアコアと隣接して設けられ複数のセグメントが周方向に配置されたコンミテータと、を備え、前記磁性体は、前記回転軸線方向に２分割された２つの永久磁石からなり、前記回転軸線方向一方に配置された前記永久磁石よりも前記回転軸線方向他方に配置された前記永久磁石が前記周方向一方側に突出するようにずれて配置されており、前記２つの永久磁石は、前記周方向における両端面が前記回転軸線方向と平行となるように形成されているとともに、前記回転軸線に直交する径方向における外側の外面と前記径方向における内側の内面とがそれぞれ円弧状に形成され、かつ前記外面の円弧の中心位置よりも前記内面の円弧の中心が前記径方向外側に位置するように形成されており、１つの前記磁性体を構成する２つの前記永久磁石は、前記径方向における同一面が同一磁極に着磁されており、かつ前記周方向で隣り合う２つの前記磁性体は、前記同一面の磁極が異なり、１つの前記磁性体を構成する２つの前記永久磁石の各々前記周方向における一端面の前記回転軸線方向中央を結ぶ直線と、前記回転軸線との間の角度をスキュー角θ３とし、前記磁性体の極弧角をθ４とし、前記永久磁石の前記内面の円弧の中心と前記外面の円弧の中心との距離である偏心量をδ１としたとき、前記スキュー角θ３、前記極弧角θ４、前記偏心量δ１は、それぞれ
５°≦θ３≦２０°
７０°≦θ４＜８０°
０ｍｍ＜δ１＜３ｍｍ
を満たすように設定されており、前記ティースは、前記周方向における端面が前記回転軸線方向と平行となるように形成されており、前記ティースの前記磁性体と対向する面には、溝幅の異なる２つの溝が、前記回転軸線方向に沿って、かつ前記回転軸線方向全体に渡って形成されていることを特徴とする。
An electric motor according to the present invention includes a yoke having a cylindrical portion, four magnetic bodies arranged at equal intervals in a circumferential direction on an inner peripheral surface of the cylindrical portion, and the yoke rotatably around a rotation axis. A rotating shaft to be supported, an armature core fixed to the rotating shaft and having six teeth for winding a coil radially extending along a radial direction, and an armature core adjacent to the rotating shaft and adjacent to the armature core. And a commutator in which a plurality of segments are provided in the circumferential direction. The magnetic body is composed of two permanent magnets divided into two in the rotation axis direction, and the permanent magnet is disposed in one of the rotation axis directions. The permanent magnets arranged on the other side in the rotation axis direction than the magnets are arranged so as to be shifted so as to protrude to one side in the circumferential direction, and the two permanent magnets are rotated at both end surfaces in the circumferential direction. The outer surface in the radial direction and the inner surface in the radial direction perpendicular to the rotation axis are each formed in an arc shape, and are formed so as to be parallel to the line axis, and the center of the arc of the outer surface is formed. The center of the arc of the inner surface is located outside the position in the radial direction from the position, and the two permanent magnets constituting one magnetic body have the same surface in the radial direction attached to the same magnetic pole. The two magnetic bodies that are magnetized and adjacent in the circumferential direction have different magnetic poles on the same surface, and the two permanent magnets that constitute one magnetic body each have one end face in the circumferential direction of the two permanent magnets. The angle between the straight line connecting the center of the rotation axis and the rotation axis is the skew angle θ3, the polar arc angle of the magnetic body is θ4, and the center of the arc of the inner surface of the permanent magnet and the arc of the outer surface are During ~ When the eccentricity is the distance was δ1 between the skew angle .theta.3, the pole arc angle .theta.4, the eccentric amount δ1, respectively 5 ° ≦ θ3 ≦ 20 °
70 ° ≦ θ4 <80 °
0mm <δ1 <3mm
The teeth are formed so that end faces in the circumferential direction are parallel to the rotation axis direction, and a face of the teeth facing the magnetic body has a groove width. Two different grooves are formed along the rotation axis direction and throughout the rotation axis direction.
本発明に係る電動モータは、筒部を有するヨークと、前記筒部の内周面に、周方向に等間隔で配置された４つの磁性体と、前記ヨークに、回転軸線回りに回転自在に支持される回転軸と、前記回転軸に固定され、径方向に沿って放射状に延びたコイルを巻回するための６つのティースを有するアーマチュアコアと、前記回転軸に前記アーマチュアコアと隣接して設けられ複数のセグメントが周方向に配置されたコンミテータと、を備え、前記磁性体は、前記回転軸線方向に２分割された２つの永久磁石からなり、前記回転軸線方向一方に配置された前記永久磁石よりも前記回転軸線方向他方に配置された前記永久磁石が前記周方向一方側に突出するようにずれて配置されており、前記２つの永久磁石は、前記周方向における両端面が前記回転軸線方向と平行となるように形成されているとともに、前記回転軸線に直交する径方向における外側の外面と前記径方向における内側の内面とがそれぞれ円弧状に形成され、かつ前記外面の円弧の中心位置よりも前記内面の円弧の中心が前記径方向外側に位置するように形成されており、１つの前記磁性体を構成する２つの前記永久磁石は、前記径方向における同一面が同一磁極に着磁されており、かつ前記周方向で隣り合う２つの前記磁性体は、前記同一面の磁極が異なり、１つの前記磁性体を構成する２つの前記永久磁石の各々前記周方向における一端面の前記回転軸線方向中央を結ぶ直線と、前記回転軸線との間の角度をスキュー角θ５とし、前記磁性体の極弧角をθ６とし、前記永久磁石の前記内面の円弧の中心と前記外面の円弧の中心との距離である偏心量をδ２としたとき、前記スキュー角θ５、前記極弧角θ６、前記偏心量δ２は、それぞれ
１１°≦θ５≦２０°
８０°≦θ６＜９０°
３ｍｍ≦δ２≦４ｍｍ
を満たすように設定されており、前記ティースは、前記周方向における端面が前記回転軸線方向と平行となるように形成されていることを特徴とする。
An electric motor according to the present invention includes a yoke having a cylindrical portion, four magnetic bodies arranged at equal intervals in a circumferential direction on an inner peripheral surface of the cylindrical portion, and the yoke rotatably around a rotation axis. A rotating shaft to be supported, an armature core fixed to the rotating shaft and having six teeth for winding a coil radially extending along a radial direction, and an armature core adjacent to the rotating shaft and adjacent to the armature core. And a commutator in which a plurality of segments are provided in the circumferential direction. The magnetic body is composed of two permanent magnets divided into two in the rotation axis direction, and the permanent magnet is disposed in one of the rotation axis directions. The permanent magnets arranged on the other side in the rotation axis direction than the magnets are arranged so as to be shifted so as to protrude to one side in the circumferential direction, and the two permanent magnets are rotated at both end surfaces in the circumferential direction. The outer surface in the radial direction and the inner surface in the radial direction perpendicular to the rotation axis are each formed in an arc shape, and are formed so as to be parallel to the line axis, and the center of the arc of the outer surface is formed. The center of the arc of the inner surface is located outside the position in the radial direction from the position, and the two permanent magnets constituting one magnetic body have the same surface in the radial direction attached to the same magnetic pole. The two magnetic bodies that are magnetized and adjacent in the circumferential direction have different magnetic poles on the same surface, and the two permanent magnets that constitute one magnetic body each have one end face in the circumferential direction of the two permanent magnets. The angle between the straight line connecting the center in the rotation axis direction and the rotation axis is skew angle θ5, the polar arc angle of the magnetic material is θ6, and the center of the arc of the inner surface of the permanent magnet and the arc of the outer surface are During ~ When the a is eccentric amount δ2 distance between the skew angle .theta.5, the pole arc angle .theta.6, the eccentric amount δ2, respectively 11 ° ≦ θ5 ≦ 20 °
80 ° ≦ θ6 <90 °
3mm ≦ δ2 ≦ 4mm
The teeth are formed so that end faces in the circumferential direction are parallel to the rotation axis direction.
本発明によれば、磁性体を回転軸線方向に２分割させて２つの永久磁石とし、これら２つの永久磁石を周方向にずらして配置することにより、あたかも磁性体にスキュー角を持たせた形にしている。この磁性体の形状、スキュー角を最適化することにより、ティースにスキュー角を持たせることなく、電動モータのコギングトルクやトルクリプルを最小限に抑えることができる。また、ティースはスキュー角を有さないので、ティースに巻線を容易に巻回することがき、この巻線の巻回作業効率の悪化を防止できる。 According to the present invention, the magnetic body is divided into two in the direction of the rotation axis to form two permanent magnets, and these two permanent magnets are displaced in the circumferential direction, so that the magnetic body has a skew angle. I have to. By optimizing the shape and the skew angle of the magnetic material, the cogging torque and torque ripple of the electric motor can be minimized without giving the teeth a skew angle. In addition, since the teeth do not have a skew angle, the winding can be easily wound around the teeth, and deterioration of the winding efficiency of the winding can be prevented.
次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
（減速機付モータ）
図１は、本発明に係る電動モータ２が適用された減速機付モータ１の平面図である。
減速機付モータ１は、例えば、自動車のワイパーモータとして用いられるものである。図１に示すように、減速機付モータ１は、電動モータ２と、電動モータ２に連結された減速機構３と、を備えている。
(Motor with reduction gear)
FIG. 1 is a plan view of a motor 1 with a reduction gear to which an
The motor 1 with a reduction gear is used, for example, as an automobile wiper motor. As shown in FIG. 1, the motor with reduction gear 1 includes an
減速機構３は、ケーシング４と、ケーシング４内に設けられたウォーム減速機と、ウォーム減速機を構成するウォームホイール（不図示）と一体化された出力軸５と、を備えている。電動モータ２から出力された回転力は、ウォーム減速機を介して出力軸５から出力される。出力軸５は、不図示のワイパ機構に連結されており、減速機付モータ１が駆動することにより、ワイパ機構が駆動する。
ケーシング４には、コネクタ６が一体的に設けられている。このコネクタ６には、不図示の外部電源のコネクタが接続される。コネクタ６を介して、電動モータ２に電力が供給される。
The
A
（第１実施形態）
（電動モータ）
図２は、図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
図１、図２に示すように、電動モータ２は、いわゆるブラシ付きモータである。電動モータ２は、略有底筒状のヨーク７と、ヨーク７の径方向内側に回転軸線Ｌ１回りに回転自在に配置されたアーマチュア８と、を備えている。なお、以下の説明では、回転軸線Ｌ１と平行な方向を単に軸方向、アーマチュア８の回転方向を周方向、軸方向及び周方向に直交する方向を径方向と称する。
(1st Embodiment)
(Electric motor)
FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA of FIG.
As shown in FIGS. 1 and 2, the
ヨーク７の底部７ａには、径方向中央に軸線方向外側に向かって突出するボス部９が形成されている。このボス部９に、アーマチュア８の回転軸１３の一端を軸支するための軸受（不図示）が設けられている。
ヨーク７の開口部７ｂには、外フランジ部１０が設けられている。外フランジ部１０には、ボルト孔（不図示）が形成されている。このボルト孔にボルト１１が挿通され、減速機構３のケーシング４に形成されたボルト孔（不図示）に螺入される。これにより、ケーシング４にヨーク７が締結固定される。
At the bottom 7a of the
An
（磁性体）
図３は、磁性体１２の斜視図である。
図２、図３に示すように、ヨーク７の筒部７ｃには、内周面７ｄに複数（本第１実施形態では４つ）のセグメント型の磁性体１２が設けられている。各磁性体１２は、周方向に等間隔で、かつ異なる磁極が周方向に沿って交互になるように配置されている。すなわち、ヨーク７に設けられた磁性体１２は、磁極数が４極に設定されている。
(Magnetic material)
FIG. 3 is a perspective view of the
As shown in FIGS. 2 and 3, a plurality of (four in the first embodiment) segment type
ここで、各磁性体１２は、軸方向に２分割された２つの永久磁石５０，５１により構成されている。２つの永久磁石５０，５１は同一構成であるので、以下の説明では、２つの永久磁石５０，５１のうち、一方の永久磁石５０についてのみ説明する。他方の永久磁石５１については、必要に応じて説明する。
永久磁石５０は、径方向からみて周方向に長い長方形状で、かつ瓦状である。つまり、永久磁石５０の周方向で対向する２つ側面５０ｃは、軸方向と平行である。また、永久磁石５０の軸方向で対向する２つの側面５０ｄは、軸方向に直交している。さらに、永久磁石５０は、径方向内側に面する内面円弧部５０ａと、径方向外側に面し、ヨーク７の筒部７ｃの内周面形状に対応するように形成された外面円弧部５０ｂと、を有している。
Here, each
The
永久磁石５０は、ネオジムボンド磁石、ネオジム焼結磁石、希土類磁石、フェライト磁石等、さまざまな磁石を用いて形成することが可能である。永久磁石５０は、肉厚がほぼ均一となるように形成されている。すなわち、内面円弧部５０ａの円弧中心Ｐ１と外面円弧部５０ｂの円弧中心Ｐ２とが偏心しておらず、それぞれ同一位置、つまり、ヨーク７の径方向中心に位置している。
また、永久磁石５０の極弧角θ１１（請求項における極弧角θ２に相当）は、
５０°≦θ２＜７０° ・・・（１）
を満たすように設定されている。
The
The polar arc angle θ11 of the permanent magnet 50 (corresponding to the polar arc angle θ2 in the claims) is
50 ° ≦ θ2 <70 ° (1)
Is set to meet.
また、永久磁石５０は、磁化方向が径方向となるように着磁されている。すなわち、永久磁石５０は、内面円弧部５０ａ及び外面円弧部５０ｂのいずれか一方の全面がＮ極に、他方の全面がＳ極に着磁されている。さらに、１つの磁性体１２を構成する２つの永久磁石５０，５１は、同一の円弧部が同一の磁極に着磁されている。つまり、例えば、永久磁石５０の内面円弧部５０ａがＮ極である場合、永久磁石５１の内面円弧部（不図示）もＮ極である。
The
ここで、１つの磁性体１２を構成する２つの永久磁石５０，５１は、周方向に所定量だけずれて配置されている。例えば、本第１実施形態では、図３中、下側に位置する永久磁石５１が、上側に位置する永久磁石５０よりも図３における右方向に所定量だけずれて配置されている（以下の第２実施形態における図１０、及び第３実施形態における図１５も同様）。この所定量のずれについて、以下に詳述する。
すなわち、各永久磁石５０，５１の周方向の一側面５０ｃ，５１ｃにおける軸方向中央の点を、それぞれＪ１１，Ｊ１２とする。また、これら点Ｊ１１，Ｊ１２を通る直線をＬ２１とする。２つの永久磁石５０，５１のずれ量は、直線Ｌ２１と軸方向との間の角度をスキュー角θ１２（請求項におけるスキュー角θ１に相当）としたとき、
５°≦θ１２≦１８° ・・・（２）
を満たすように設定されている。
Here, the two
That is, the center point in the axial direction on one
5 ° ≦ θ12 ≦ 18 ° (2)
Is set to meet.
（アーマチュア）
図４は、アーマチュア８の側面図である。
図２〜図４に示すように、アーマチュア８は、回転軸１３に嵌合固定されたアーマチュアコア１４と、アーマチュアコア１４に巻回された巻線１５と、回転軸１３の減速機構３側（図４における下端側）に嵌合固定されたコンミテータ１６と、を備えている。
(Armature)
FIG. 4 is a side view of the
As shown in FIGS. 2 to 4, the
回転軸１３の減速機構３側の端部には、ウォーム減速機を構成するウォーム軸１７が一体成形されている。このウォーム軸１７が、不図示のウォームホイールに噛合される。そして、回転軸１３の減速機構３とは反対側端（図４における上端）が、ヨーク７のボス部９に設けられた軸受（不図示）に回転自在に支持される。
また、回転軸１３の減速機構３側の端部には、軸受１９が設けられている。この軸受１９は、巻線１５に給電を行うためのブラシホルダ（不図示）に取り付けられている。ブラシホルダは、ケーシング４に固定されている。すなわち、回転軸１３の減速機構３側の端部は、軸受１９及びブラシホルダを介し、ケーシング４に回転自在に支持されている。
A
A
アーマチュアコア１４は、プレス加工等によって打ち抜かれた磁性材料の板材を軸方向に積層したり（積層コア）、軟磁性粉を加圧成形したり（圧粉コア）して形成されている。アーマチュアコア１４は、略円環状のコア本体１８を有している。このコア本体１８の中心に回転軸１３が圧入固定されている。
The
コア本体１８の外周部には、軸方向平面視略Ｔ字型の複数（本第１実施形態では６つ）のティース２０が、周方向に沿って等間隔に、放射状に設けられている。各ティース２０は、径方向に延出し巻線１５が巻回される巻胴部２１と、巻胴部２１の先端に設けられ巻胴部２１に対して左右対称となるように延在する鍔部２２と、により構成されている。すなわち、ティース２０の先端に設けられた鍔部２２は、アーマチュアコア１４の外周面を構成しており、鍔部２２が磁性体１２と径方向で対向する。
また、ティース２０は、径方向からみて軸方向と平行になるように延在されている。すなわち、ティース２０（鍔部２２）は、径方向からみて、周方向の両端面２０ａが軸方向と平行となるように形成されている。
A plurality of (six in the first embodiment)
The
コア本体１８の外周部に、ティース２０を放射状に設けることによって、隣接するティース２０間には、蟻溝状のスロット２３が複数（本第１実施形態では６つ）形成されている。スロット２３は軸方向に沿って延びており、周方向に沿って等間隔に複数形成されている。
これらスロット２３間にエナメル被覆の巻線１５を挿通し、ティース２０の巻胴部２１に絶縁材であるインシュレータ（不図示）を介して巻線１５が巻回される。
By radially disposing the
The enamel-coated winding 15 is inserted between the
回転軸１３の一端側に嵌合固定されたコンミテータ１６は、略円柱状に形成されている。コンミテータ１６の外周面には、導電材で形成されたセグメント２４が複数枚取り付けられている。セグメント２４は、軸方向に長い板状の金属片からなる。セグメント２４は、互いに絶縁された状態で周方向に沿って等間隔に並列に固定されている。
The
各セグメント２４のアーマチュアコア１４側の端部には、外径側に折り返す形で折り曲げられたライザ２５が一体成形されている。ライザ２５には、巻線１５の巻き始め端部と巻き終わり端部とが掛け回わされる。そして、巻線１５は、ヒュージングなどによりライザ２５に固定される。これにより、セグメント２４とこれに対応する巻線１５とが導通される。
A
このように構成されたコンミテータ１６は、減速機構３に電動モータ２を取り付けた状態では、ケーシング４に臨まされている。そして、コンミテータ１６のセグメント２４に、ケーシング４に固定されているブラシホルダのブラシ（何れも不図示）が摺接される。ブラシは、ケーシング４のコネクタ６に電気的に接続されている。これにより、外部電源の電力がブラシ及びセグメント２４を介して巻線１５に供給される。
The
巻線１５に電力が供給されると、アーマチュアコア１４に所定の磁界が発生する。そして、この磁界と、ヨーク７の磁性体１２との間に磁気的な吸引力や反発力が作用し、アーマチュア８が回転する。この回転によって、不図示のブラシが摺接するセグメント２４が順次変更され、巻線１５に流れる電流の向きが切替えられる、いわゆる整流が行われる。これにより、アーマチュア８が継続的に回転する。
When power is supplied to the winding 15, a predetermined magnetic field is generated in the
（モータ特性）
次に、図５〜図７に基づいて、本第１実施形態における電動モータ２のモータ特性について説明する。
図５は、磁性体１２の極弧角θ１１が上記式（１）を満たす場合において、縦軸を電動モータ２のコギングトルク［ｍＮ・ｍ］とし、横軸を磁性体１２のスキュー角θ１２としたときのコギングトルクの変化を示すグラフである。
なお、図５中、２点鎖線で示す線Ｃ１は、ティース２０（鍔部２２）のスキュー角を３０°とし、磁性体１２のスキュー角θ１２を０°とした場合（以下、この場合を従来の場合という）のコギングトルクを示している。線Ｃ１は、本第１実施形態と比較するために記載した（以下の第２実施形態における図１１、及び第３実施形態における図１６も同様）。ここで、磁性体１２のスキュー角θ１２とは、ティース２０（鍔部２２）の周方向における端面２０ａ（図４参照）と、回転軸線Ｌ１との間の角度をいう。
(Motor characteristics)
Next, motor characteristics of the
FIG. 5 shows that when the polar arc angle θ11 of the
In FIG. 5, a line C1 indicated by a two-dot chain line indicates a case where the skew angle of the teeth 20 (the flange 22) is 30 ° and the skew angle θ12 of the
図５に示すように、磁性体１２のスキュー角θ１２が１５°のとき、コギングトルクが最も小さくなることが確認できる。スキュー角θ１２が１５°である場合、上記式（２）を満たしている。以下、コギングトルクが最も小さくなる値をコギングトルクの最低値という（以下の実施形態についても同様）。
As shown in FIG. 5, when the skew angle θ12 of the
図６は、磁性体１２の極弧角θ１１が上記式（１）を満たす場合において、縦軸を電動モータ２のトルクリプル［ｍＮ・ｍ］とし、横軸を磁性体１２のスキュー角θ１２としたときのトルクリプルの変化を示すグラフである。なお、図６中、２点鎖線で示す線Ｃ２は、従来の場合のトルクリプルを示しており、本第１実施形態と比較するために記載した（以下の第２実施形態における図１２、及び第３実施形態における図１７も同様）。
図７は、縦軸を有効磁束の比率［％］とし、横軸を磁性体１２のスキュー角θ１２としたときの有効磁束の比率の変化を示すグラフである。なお、有効磁束の比率［％］とは、コギングトルクが最低値となるスキュー角θ１２のときの磁性体１２の有効磁束（以下、ベストモード時の有効磁束という）を１００％とし、コギングトルクが最低値以外となるスキュー角θ１２のときの磁性体１２の有効磁束を、ベストモード時の有効磁束に対する比率で表したものである（以下の第２実施形態における図１３、及び第３実施形態における図１８も同様）。本第１実施形態では、コギングトルクの最低値における磁性体１２のスキュー角θ１２は、１５°である。
ここで、上記式（２）で示す磁性体１２のスキュー角θ１２の下限値は、コギングトルクの変位量の大きさ、及びトルクリプルの変位量の大きさに基づいて決定している。また、上記式（２）で示す磁性体１２のスキュー角θ１２の上限値は、有効磁束に基づいて決定している。
FIG. 6 shows that when the polar arc angle θ11 of the
FIG. 7 is a graph showing the change in the ratio of the effective magnetic flux when the ordinate is the ratio [%] of the effective magnetic flux and the abscissa is the skew angle θ12 of the
Here, the lower limit of the skew angle θ12 of the
すなわち、図６、図７に示すように、磁性体１２のスキュー角θ１２が上記式（２）を満たす場合の下限値である５°よりも小さいと、コギングトルクの変位量の大きさ、及びトルクリプルの変位量の大きさが大きくなってしまうことが確認できる。このように、磁性体１２のスキュー角θ１２の下限値は、コギングトルクの変位量の大きさ、及びトルクリプルの変位量の大きさが抑えられる５°とした。
That is, as shown in FIG. 6 and FIG. 7, when the skew angle θ12 of the
また、ベストモード時の有効磁束に対し、磁性体１２のスキュー角θ１２が上記式（２）を満たす場合の上限値である１８°における有効磁束は、図７に示すように、−３％（９７％）であることが確認できる。このように設定することで、有効磁束の低減によって、電動モータ２のトルク特性が低下してしまうことを防止できるからである。
As shown in FIG. 7, the effective magnetic flux at 18 °, which is the upper limit when the skew angle θ12 of the
したがって、上述の第１実施形態によれば、従来のように、ティース２０（鍔部２２）のスキュー角θ１３を、磁極数とスロット数から求められる最適なスキュー角に設定することなく、コギングトルクやトルクリプルを最小限に抑えることができる。
すなわち、磁性体１２を軸方向に２分割させて２つの永久磁石５０，５１とし、これら２つの永久磁石５０，５１を周方向にずらして配置することにより、磁性体１２にスキュー角θ１２を持たせることができる。このスキュー角θ１２、及び各永久磁石５０，５１の形状を最適化することにより、つまり上記式（１），（２）を満たすことにより、ティース２０にスキュー角を持たせることなく、電動モータ２のコギングトルクやトルクリプルを最小限に抑えることができる。
また、ティース２０はスキュー角を有さないので、ティース２０に巻線１５を容易に巻回することがき、この巻線１５の巻回作業効率の悪化を防止できる。
Therefore, according to the above-described first embodiment, the cogging torque can be set without setting the skew angle θ13 of the teeth 20 (the flange 22) to the optimum skew angle obtained from the number of magnetic poles and the number of slots as in the related art. And torque ripple can be minimized.
In other words, the
Further, since the
また、磁性体１２を２分割するだけなので、ヨーク７への磁性体１２の組付け工数や磁性体１２の加工コストを極力抑えることができる。
ここで、例えば、磁性体１２を３分割以上とした場合、２分割の場合と比較してヨーク７への磁性体１２の組付け工数や磁性体１２の加工コストが増大するばかりでなく、コギングトルクやトルクリプルまで増大してしまう。
Further, since the
Here, for example, when the
図８は、磁性体１２を２つの永久磁石５０，５１で構成した場合（２分割）と、磁性体１２を５分割したとした場合とで、電動モータのコギングトルク及びトルクリプルの大きさを比較したグラフである。なお、図８中、分割構成された永久磁石は、周方向にずらしながら軸方向に積層されて、スキュー角を１５°有するものとする。
図８に示すように、本第１実施形態における磁性体１２（２分割）は、磁性体１２を５分割した場合と比較して、コギングトルクやトルクリプルが低減されることが確認できる。
FIG. 8 compares the magnitudes of the cogging torque and torque ripple of the electric motor between the case where the
As shown in FIG. 8, it can be confirmed that the cogging torque and the torque ripple of the magnetic body 12 (two divisions) in the first embodiment are reduced as compared with the case where the
なお、上述の第１実施形態では、磁性体１２のスキュー角θ１２が上記式（２）を満たす場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、磁性体１２のスキュー角θ１２が、
１０°≦θ１２≦１８° ・・・（３）
を満たすように設定されていてもよい。
上記式（３）は、上記式（２）に対してスキュー角θ１２の下限値が１０°に設定されている。この下限値の１０°は、この１０°の場合の有効磁束が、ベストモード時の有効磁束に対して、＋３％である。このように設定することにより、必要以上に有効磁束が増大してしまうことを防止でき、上述の第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
In the first embodiment, the case where the skew angle θ12 of the
10 ° ≦ θ12 ≦ 18 ° (3)
May be set.
In the above equation (3), the lower limit of the skew angle θ12 is set to 10 ° with respect to the above equation (2). The lower limit of 10 ° is that the effective magnetic flux in the case of 10 ° is + 3% of the effective magnetic flux in the best mode. By setting in this way, it is possible to prevent the effective magnetic flux from increasing more than necessary, and it is possible to achieve the same effects as in the above-described first embodiment.
（第２実施形態）
（電動モータ）
次に、図９〜図１３に基づいて、第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一態様には、同一符号を付して説明する（以下の実施形態についても同様）。
図９は、第２実施形態における電動モータ２０２の軸方向に直交する断面図である。図９は、前述の図２に対応している。図１０は、径方向内側からみた各磁性体２１２を展開した図である。
(2nd Embodiment)
(Electric motor)
Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS. The same aspects as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals and described (the same applies to the following embodiments).
FIG. 9 is a cross-sectional view orthogonal to the axial direction of the
図９、図１０に示すように、本第２実施形態において、ヨーク７の筒部７ｃには、内周面７ｄに複数（本第２実施形態では４つ）のセグメント型の磁性体２１２が設けられている点は、前述の第１実施形態と同様である。また、各磁性体２１２は、周方向に等間隔で、かつ異なる磁極が周方向に沿って交互になるように配置されている点も、前述の第１実施形態と同様である。さらに、各磁性体２１２は、軸方向に２分割された２つの永久磁石２５０，２５１により構成されている点も、前述の第１実施形態と同様である。また、ティース２２０は、径方向からみて軸方向と平行になるように延在されている点も、前述の第１実施形態と同様である。これらの点は、以下の実施形態についても同様である。
ここで、前述の第１実施形態と第２実施形態との相違点は、前述の第１実施形態における磁性体１２及びティース２０の形状と、本第２実施形態における磁性体２１２及びティース２２０の形状と、が異なる点にある。
As shown in FIGS. 9 and 10, in the second embodiment, a plurality of (four in the second embodiment) segment type
Here, the difference between the first embodiment and the second embodiment is that the shapes of the
（磁性体）
より具体的には、ヨーク７の筒部７ｃの内周面に設けられた４つのセグメント型の磁性体２１２は、径方向からみた形状が前述の第１実施形態と同様である。すなわち、磁性体２１２は、軸方向に２分割された２つの永久磁石２５０，２５１により構成されている。２つの永久磁石２５０，２５１は同一構成であるので、以下の説明では、２つの永久磁石２５０，２５１のうち、一方の永久磁石２５０についてのみ説明する。他方の永久磁石２５１については、必要に応じて説明する。
(Magnetic material)
More specifically, the four-segment
永久磁石２５０は、径方向からみて周方向に長い長方形状で、かつ瓦状である。つまり、永久磁石２５０の周方向で対向する２つ側面２５０ｃは、軸方向と平行である。また、永久磁石２５０の軸方向で対向する２つの側面２５０ｄは、軸方向に直交している。さらに、永久磁石２５０は、径方向内側に面する内面円弧部２５０ａと、径方向外側に面し、ヨーク７の筒部７ｃの内周面形状に対応するように形成された外面円弧部２５０ｂと、を有している。
The
なお、各永久磁石２５０，２５１への着磁は、前述の第１実施形態と同様である（以下の実施形態でも同様）。すなわち、永久磁石２５０は、内面円弧部２５０ａ及び外面円弧部２５０ｂのいずれか一方の全面がＮ極に、他方の全面がＳ極に着磁されている。さらに、１つの永久磁石２１２を構成する２つの永久磁石２５０，２５１は、同一の円弧部が同一の磁極に着磁されている。
The magnetization of the
ここで、永久磁石２５０は、内面円弧部２５０ａの円弧中心Ｐ１が外面円弧部２５０ｂの円弧中心Ｐ２に対して偏芯している。偏芯方向は、外面円弧部２５０ｂの円弧中心Ｐ２から永久磁石２５０の肉厚方向に沿って、この永久磁石２５０から離間する方向である。つまり、外面円弧部２５０ｂの円弧中心Ｐ２は、ヨーク７の径方向中央に位置している。一方、内面円弧部２５０ａの円弧中心Ｐ１は、ヨーク７の径方向中央から図９における下方にずれた位置に存在している。
Here, in the
内面円弧部２５０ａの円弧中心Ｐ１と外面円弧部２５０ｂの円弧中心Ｐ２との偏心量δ１（請求項における偏心量δ１に相当）は、
０ｍｍ＜δ１＜３ｍｍ ・・・（４）
を満たすように設定されている。
The eccentricity δ1 (corresponding to the eccentricity δ1 in the claims) between the arc center P1 of the
0 mm <δ1 <3 mm (4)
Is set to meet.
また、永久磁石２５０の極弧角θ２１（請求項における極弧角θ４に相当）は、
７０°≦θ２１＜８０° ・・・（５）
を満たすように設定されている。
Further, the polar arc angle θ21 of the permanent magnet 250 (corresponding to the polar arc angle θ4 in the claims) is
70 ° ≦ θ21 <80 ° (5)
Is set to meet.
また、１つの磁性体２１２を構成する２つの永久磁石２５０，２５１は、周方向に所定量だけずれて配置されている。この所定量は、以下のように設定される。
すなわち、各永久磁石２５０，２５１の周方向の一側面２５０ｃ，２５１ｃにおける軸方向中央の点を、それぞれＪ２１，Ｊ２２とする。これら点Ｊ２１，Ｊ２２を通る直線をＬ２２とする。このとき、直線Ｌ２２と軸方向との間のスキュー角θ２２（請求項におけるスキュー角θ３に相当）は、
５°≦θ２２≦２０° ・・・（６）
を満たすように設定されている。
Further, the two
That is, the center point in the axial direction on one
5 ° ≦ θ22 ≦ 20 ° (6)
Is set to meet.
（アーマチュア）
ティース２２０の鍔部２２には、外周面に、２つの溝３１，３２が軸方向全体に渡って形成されている。各溝３１，３２は、ティース２２０の巻胴部２１の中心を挟んで周方向両側に並んで配置されている。また、各溝３１，３２は、ティース２２０の延在方向に沿うように、スキュー角θ２３を有して形成されている。
さらに、各溝３１，３２は、それぞれ溝幅が異なるように形成されている。すなわち、２つの溝３１，３２のうち、第１溝３１の溝幅は、第２溝３２の溝幅よりも狭く設定されている。
(Armature)
Two
Further, each of the
（モータ特性）
このような構成のもと、仮に永久磁石２５０，２５１の内面円弧部５０ａの円弧中心Ｐ１と外面円弧部５０ｂの円弧中心Ｐ２との偏心量δ１を、０ｍｍから増大させていくと、ティース２２０（鍔部２２）と永久磁石２５０，２５１とのギャップが、ティース２２０の周方向中央から周方向両側に向かうに従って徐々に大きくなる。つまり、ティース２２０（鍔部２２）に対する各永久磁石２５０，２５１の磁束の急激な変化を緩和することができる。このため、電動モータ２０２のコギングトルクが徐々に減少していく。一方、偏心量δ１を２．５ｍｍよりも大きくすると、逆にコギングトルクが増大していく。また、以下の図１１〜図１３のようなモータ特性が得られる。
(Motor characteristics)
With such a configuration, if the eccentric amount δ1 between the arc center P1 of the
図１１は、永久磁石２５０，２５１における内面円弧部２１２ａの円弧中心Ｐ１と外面円弧部２１２ｂの円弧中心Ｐ２との偏心量δ１が上記式（４）を満たし、かつ永久磁石２５０，２５１の極弧角θ２１が上記式（５）を満たす場合において、縦軸を電動モータ２０２のコギングトルク［ｍＮ・ｍ］とし、横軸を磁性体２１２のスキュー角θ２２としたときのコギングトルクの変化を示すグラフである。
図１１に示すように、磁性体２１２のスキュー角θ２２が１５°のとき、コギングトルクが最も小さくなることが確認できる。スキュー角θ２２が１５°の場合、上記式（６）を満たしている。
FIG. 11 shows that the eccentricity δ1 between the arc center P1 of the inner arc portion 212a and the arc center P2 of the outer arc portion 212b in the
As shown in FIG. 11, when the skew angle θ22 of the
図１２は、永久磁石２５０，２５１における内面円弧部２１２ａの円弧中心Ｐ１と外面円弧部２１２ｂの円弧中心Ｐ２との偏心量δ１が上記式（４）を満たし、かつ永久磁石２５０，２５１の極弧角θ２１が上記式（５）を満たす場合において、縦軸を電動モータ２０２のトルクリプル［ｍＮ・ｍ］とし、横軸を磁性体２１２のスキュー角θ２２としたときのトルクリプルの変化を示すグラフである。図１３は、縦軸を有効磁束の比率［％］とし、横軸を磁性体２１２のスキュー角θ２２としたときの有効磁束の比率の変化を示すグラフである。
ここで、上記式（６）で示す磁性体２１２のスキュー角θ２２の下限値は、コギングトルクの変位量の大きさ、及びトルクリプルの変位量の大きさに基づいて決定している。また、上記式（６）で示す磁性体２１２のスキュー角θ２２の上限値は、有効磁束に基づいて決定している。
FIG. 12 shows that the eccentric amount δ1 between the arc center P1 of the inner circular arc portion 212a and the arc center P2 of the outer circular arc portion 212b in the
Here, the lower limit of the skew angle θ22 of the
すなわち、図１１、図１２に示すように、磁性体２１２のスキュー角θ２２が上記式（６）を満たす場合の下限値である５°よりも小さいと、コギングトルクの変位量の大きさ、及びトルクリプルの変位量の大きさが大きくなってしまうことが確認できる。このように、磁性体２１２のスキュー角θ２２の下限値は、コギングトルクの変位量の大きさ、及びトルクリプルの変位量の大きさが抑えられる５°とした。
That is, as shown in FIGS. 11 and 12, when the skew angle θ22 of the
また、ベストモード時の有効磁束に対し、磁性体２１２のスキュー角θ２２が上記式（６）を満たす場合の上限値である２０°における有効磁束は、図１３に示すように、−３％（９７％）であることが確認できる。このように設定することで、有効磁束の低減によって、電動モータ２０２のトルク特性が低下してしまうことを防止できるからである。
Further, as shown in FIG. 13, the effective magnetic flux at the upper limit of 20 ° when the skew angle θ22 of the
したがって、上述の第２実施形態によれば、前述の第１実施形態と同様の効果を奏することができる。 Therefore, according to the above-described second embodiment, the same effects as those of the above-described first embodiment can be obtained.
（第３実施形態）
（電動モータ）
次に、図１４〜図１８に基づいて、第３実施形態について説明する。
図１４は、第３実施形態における電動モータ３０２の軸方向に直交する断面図である。図１４は、前述の図２に対応している。図１５は、径方向内側からみた各磁性体３１２を展開した図である。
この第３実施形態において、ティース２０の形状は、前述の第１実施形態と同様である。
図１４、図１５に示すように、前述の第１実施形態と第３実施形態との相違点は、前述の第１実施形態における磁性体１２の形状と、本第３実施形態における磁性体３１２の形状と、が異なる点にある。
(Third embodiment)
(Electric motor)
Next, a third embodiment will be described with reference to FIGS.
FIG. 14 is a cross-sectional view orthogonal to the axial direction of the
In the third embodiment, the shape of the
As shown in FIGS. 14 and 15, the difference between the first embodiment and the third embodiment is that the shape of the
（磁性体）
より具体的には、ヨーク７の筒部７ｃの内周面に設けられた４つのセグメント型の磁性体３１２は、径方向からみた形状が前述の第１実施形態と同様である。すなわち、磁性体３１２は、軸方向に２分割された２つの永久磁石３５０，３５１により構成されている。２つの永久磁石３５０，３５１は同一構成であるので、以下の説明では、２つの永久磁石３５０，３５１のうち、一方の永久磁石３５０についてのみ説明する。他方の永久磁石３５１については、必要に応じて説明する。
(Magnetic material)
More specifically, the four-segment
永久磁石３５０は、径方向からみて周方向に長い長方形状で、かつ瓦状である。つまり、永久磁石３５０の周方向で対向する２つ側面３５０ｃは、軸方向と平行である。また、永久磁石３５０の軸方向で対向する２つの側面３５０ｄは、軸方向に直交している。さらに、永久磁石３５０は、径方向内側に面する内面円弧部３５０ａと、径方向外側に面し、ヨーク７の筒部７ｃの内周面形状に対応するように形成された外面円弧部３５０ｂと、を有している。
なお、各永久磁石３５０，３５１への着磁は、前述の第１実施形態と同様である（以下の実施形態でも同様）。すなわち、永久磁石３５０は、内面円弧部３５０ａ及び外面円弧部３５０ｂのいずれか一方の全面がＮ極に、他方の全面がＳ極に着磁されている。さらに、１つの磁性体３１２を構成する２つの永久磁石３５０，３５１は、同一の円弧部が同一の磁極に着磁されている。
The
The magnetization of the
ここで、永久磁石３５０は、内面円弧部３５０ａの円弧中心Ｐ１が外面円弧部３５０ｂの円弧中心Ｐ２に対して偏芯している。偏芯方向は、外面円弧部３５０ｂの円弧中心Ｐ２から永久磁石３５０の肉厚方向に沿って、この永久磁石３５０から離間する方向である。つまり、外面円弧部３５０ｂの円弧中心Ｐ２は、ヨーク７の径方向中央に位置している。一方、内面円弧部３５０ａの円弧中心Ｐ１は、ヨーク７の径方向中央から図１４における下方にずれた位置に存在している。
Here, in the
内面円弧部３５０ａの円弧中心Ｐ１と外面円弧部３５０ｂの円弧中心Ｐ２との偏心量δ２（請求項における偏心量δ２に相当）は、
３ｍｍ≦δ２≦４ｍｍ ・・・（７）
を満たすように設定されている。
The eccentricity δ2 (corresponding to the eccentricity δ2 in the claims) between the arc center P1 of the
3mm ≦ δ2 ≦ 4mm (7)
Is set to meet.
また、永久磁石２５０の極弧角θ３１（請求項における極弧角θ６に相当）は、
８０°≦θ３１＜９０° ・・・（８）
を満たすように設定されている。
The polar arc angle θ31 of the permanent magnet 250 (corresponding to the polar arc angle θ6 in the claims) is
80 ° ≦ θ31 <90 ° (8)
Is set to meet.
また、１つの磁性体３１２を構成する２つの永久磁石３５０，３５１は、周方向に所定量だけずれて配置されている。この所定量は、以下のように設定される。
すなわち、各永久磁石３５０，３５１の周方向の一側面３５０ｃ，３５１ｃにおける軸方向中央の点を、それぞれＪ３１，Ｊ３２とする。これら点Ｊ３１，Ｊ３２を通る直線をＬ２３とする。このとき、直線Ｌ２３と軸方向との間のスキュー角θ３２（請求項におけるスキュー角θ５に相当）は、
１１°≦θ３２≦２０° ・・・（９）
を満たすように設定されている。
Further, the two
That is, the center point in the axial direction on one
11 ° ≦ θ32 ≦ 20 ° (9)
Is set to meet.
（モータ特性）
このような構成のもと、偏心量δ２を大きくすると、ティース２０（鍔部２２）と磁性体３１２とのギャップが、ティース２０の周方向中央から周方向両側に向かうに従って徐々に大きくなる。つまり、ティース２０（鍔部２２）に対する磁性体３１２の磁束の急激な変化を緩和することができる。このため、電動モータ３０２のコギングトルクが減少する。一方、拘束トルクは、偏心量が２．５ｍｍ付近まではほぼ減少が見られないが、２．５ｍｍを超えると、減少勾配が徐々に大きくなっていく。このため、電動モータ３０２では、偏心量δ２を、式（７）を満たすように設定した。また、以下の図１６〜図１８のようなモータ特性が得られる。
(Motor characteristics)
In such a configuration, when the amount of eccentricity δ2 is increased, the gap between the tooth 20 (the flange 22) and the
図１６は、永久磁石３５０，３５１における内面円弧部３１２ａの円弧中心Ｐ１と外面円弧部３１２ｂの円弧中心Ｐ２との偏心量δ２が上記式（７）を満たし、かつ永久磁石３５０，３５１の極弧角θ３１が上記式（８）を満たす場合において、縦軸を電動モータ３０２のコギングトルク［ｍＮ・ｍ］とし、横軸を磁性体３１２のスキュー角θ３２としたときのコギングトルクの変化を示すグラフである。
図１６に示すように、磁性体３１２のスキュー角θ３２が１５°のとき、コギングトルクが最も小さくなることが確認できる。スキュー角θ３２が１５°のとき、上記式（９）を満たしている。
FIG. 16 shows that the eccentric amount δ2 between the arc center P1 of the inner circular arc portion 312a and the arc center P2 of the outer circular arc portion 312b in the
As shown in FIG. 16, when the skew angle θ32 of the
ここで、上記式（９）で示す磁性体３１２のスキュー角θ３２の下限値、及び上限値は、従来の場合におけるコギングトルクに対しての低減率により決定している。
すなわち、図１６に示すように、磁性体３１２のスキュー角θ３２が上記式（９）を満たす場合、コギングトルクを従来の場合におけるコギングトルク以下になることが確認できる。
Here, the lower limit and the upper limit of the skew angle θ32 of the
That is, as shown in FIG. 16, when the skew angle θ32 of the
図１７は、永久磁石３５０，３５１における内面円弧部３１２ａの円弧中心Ｐ１と外面円弧部３１２ｂの円弧中心Ｐ２との偏心量δ２が上記式（７）を満たし、かつ永久磁石３５０，３５１の極弧角θ３１が上記式（８）を満たす場合において、縦軸を電動モータ３０２のトルクリプル［ｍＮ・ｍ］とし、横軸を磁性体３１２のスキュー角θ３２としたときのトルクリプルの変化を示すグラフである。図１８は、縦軸を有効磁束の比率［％］とし、横軸を磁性体３１２のスキュー角θ３２としたときの有効磁束の比率の変化を示すグラフである。
図１７に示すように、磁性体３１２のスキュー角θ３２が上記式（９）を満たす場合、トルクリプルを、従来の場合におけるトルクリプルに対して微増で抑えられることが確認できる。また、図１８に示すように、磁性体３１２のスキュー角θ３２が上記式（９）を満たす場合、磁性体３１２の有効磁束の低減を極力抑えられることが確認できる。
FIG. 17 shows that the eccentricity δ2 between the arc center P1 of the inner circular arc portion 312a and the arc center P2 of the outer circular arc portion 312b in the
As shown in FIG. 17, when the skew angle θ32 of the
したがって、上述の第３実施形態によれば、前述の第１実施形態と同様の効果を奏することができる。 Therefore, according to the above-described third embodiment, the same effects as those of the above-described first embodiment can be obtained.
なお、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
例えば、上述の実施形態では、電動モータ２，２０２，３０２を減速機構３と連結して減速機付モータ１とし、この減速機付モータ１を自動車のワイパーモータとして用いる場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、電動モータ２，２０２，３０２単独で、さまざまな装置に用いることができる。また、減速機付モータ１も、さまざまな装置に用いることが可能である。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications of the above-described embodiment without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the above-described embodiment, a case has been described in which the
また、上述の実施形態では、図中下側に位置する永久磁石５１，２５１，３５１が、上側に位置する永久磁石５０，２５０，３５０よりも右方向に所定量だけずれて配置されている場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、図中下側に位置する永久磁石５１，２５１，３５１が、上側に位置する永久磁石５０，２５０，３５０よりも左方向に所定量だけずれて配置されていてもよい。
In the above-described embodiment, the
１…減速機付モータ、２，２０２，３０２…電動モータ、７…ヨーク、７ｃ…筒部、８…アーマチュア、１２，２１２，３１２…磁性体、１３…回転軸、１４…アーマチュアコア、１６…コンミテータ、２０，２２０…ティース、２３…スロット、２４…セグメント、３１…第１溝（溝）、３２…第２溝（溝）、５０，５１…永久磁石、５０ａ，２５０ａ，３５０ａ…内面円弧部（内面）、５０ｂ，２５０ｂ，３５０ｂ…外面円弧部（外面）、５０ｃ，２５０ｃ，３５０ｃ…側面（端面）、Ｊ１１，Ｊ１２，Ｊ２１，Ｊ２２，Ｊ３１，Ｊ３２…点、Ｌ１…回転軸線、Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ２３…直線、θ１１，θ２１，θ３１…極弧角、θ１２，θ２２，θ３２…スキュー角、δ１，δ２…偏心量 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Motor with a reduction gear, 2,202,302 ... Electric motor, 7 ... Yoke, 7c ... Cylinder part, 8 ... Armature, 12,212,312 ... Magnetic material, 13 ... Rotating shaft, 14 ... Armature core, 16 ... Commutator, 20, 220 teeth, 23 slots, 24 segments, 31 first groove (groove), 32 second groove (groove), 50, 51 permanent magnet, 50a, 250a, 350a inner arc portion (Inner surface), 50b, 250b, 350b ... outer surface arc portion (outer surface), 50c, 250c, 350c ... side surface (end surface), J11, J12, J21, J22, J31, J32 ... point, L1 ... rotation axis, L21, L22 L23: straight line, θ11, θ21, θ31: polar arc angle, θ12, θ22, θ32: skew angle, δ1, δ2: eccentric amount
Claims (3)
前記筒部の内周面に、周方向に等間隔で配置された４つの磁性体と、
前記ヨークに、回転軸線回りに回転自在に支持される回転軸と、
前記回転軸に固定され、径方向に沿って放射状に延びたコイルを巻回するための６つのティースを有するアーマチュアコアと、
前記回転軸に前記アーマチュアコアと隣接して設けられ複数のセグメントが周方向に配置されたコンミテータと、
を備え、
前記磁性体は、前記回転軸線方向に２分割された２つの永久磁石からなり、前記回転軸線方向一方に配置された前記永久磁石よりも前記回転軸線方向他方に配置された前記永久磁石が前記周方向一方側に突出するようにずれて配置されており、
前記２つの永久磁石は、前記周方向における両端面が前記回転軸線方向と平行となるように形成されているとともに、前記回転軸線に直交する径方向における外側の外面と前記径方向における内側の内面とがそれぞれ円弧状に形成され、前記周方向全体に渡って肉厚が均一になるように形成されており、
１つの前記磁性体を構成する２つの前記永久磁石は、前記径方向における同一面が同一磁極に着磁されており、かつ前記周方向で隣り合う２つの前記磁性体は、前記同一面の磁極が異なり、
１つの前記磁性体を構成する２つの前記永久磁石の各々前記周方向における一端面の前記回転軸線方向中央を結ぶ直線と、前記回転軸線との間の角度をスキュー角θ１とし、前記磁性体の極弧角をθ２としたとき、
前記スキュー角θ１、前記極弧角θ２は、それぞれ
５°≦θ１≦１８°
５０°≦θ２＜７０°
を満たすように設定されており、
前記ティースは、前記周方向における両端面が前記回転軸線方向と平行となるように形成されている
ことを特徴とする電動モータ。 A yoke having a cylindrical portion,
On the inner peripheral surface of the cylindrical portion, four magnetic bodies arranged at equal intervals in the circumferential direction;
A rotating shaft rotatably supported on the yoke about a rotation axis,
An armature core having six teeth for winding a coil fixed to the rotating shaft and extending radially in the radial direction;
A commutator in which a plurality of segments are provided adjacent to the armature core on the rotation shaft and a plurality of segments are arranged in a circumferential direction;
With
The magnetic body is composed of two permanent magnets that are divided into two in the direction of the rotation axis, and the permanent magnet that is arranged in the other direction in the direction of the rotation axis is smaller than the permanent magnet that is arranged in one direction in the direction of the rotation axis. It is arranged so as to protrude to one side in the direction,
The two permanent magnets are formed such that both end surfaces in the circumferential direction are parallel to the rotation axis direction, and an outer outer surface in a radial direction perpendicular to the rotation axis and an inner inner surface in the radial direction. Are each formed in an arc shape, and are formed so that the wall thickness becomes uniform over the entire circumferential direction,
The two permanent magnets constituting one magnetic body have the same surface in the radial direction magnetized on the same magnetic pole, and the two magnetic bodies adjacent in the circumferential direction are the same magnetic pole on the same surface. Are different,
The angle between the rotation axis and the straight line connecting the center of the one end face in the circumferential direction of the rotation axis in each of the two permanent magnets that constitute one magnetic body is defined as a skew angle θ1; When the polar arc angle is θ2,
The skew angle θ1 and the polar arc angle θ2 are respectively 5 ° ≦ θ1 ≦ 18 °
50 ° ≦ θ2 <70 °
Is set to satisfy
The electric motor, wherein the teeth are formed such that both end surfaces in the circumferential direction are parallel to the rotation axis direction.
前記筒部の内周面に、周方向に等間隔で配置された４つの磁性体と、
前記ヨークに、回転軸線回りに回転自在に支持される回転軸と、
前記回転軸に固定され、径方向に沿って放射状に延びたコイルを巻回するための６つのティースを有するアーマチュアコアと、
前記回転軸に前記アーマチュアコアと隣接して設けられ複数のセグメントが周方向に配置されたコンミテータと、
を備え、
前記磁性体は、前記回転軸線方向に２分割された２つの永久磁石からなり、前記回転軸線方向一方に配置された前記永久磁石よりも前記回転軸線方向他方に配置された前記永久磁石が前記周方向一方側に突出するようにずれて配置されており、
前記２つの永久磁石は、前記周方向における両端面が前記回転軸線方向と平行となるように形成されているとともに、前記回転軸線に直交する径方向における外側の外面と前記径方向における内側の内面とがそれぞれ円弧状に形成され、かつ前記外面の円弧の中心位置よりも前記内面の円弧の中心が前記径方向外側に位置するように形成されており、
１つの前記磁性体を構成する２つの前記永久磁石は、前記径方向における同一面が同一磁極に着磁されており、かつ前記周方向で隣り合う２つの前記磁性体は、前記同一面の磁極が異なり、
１つの前記磁性体を構成する２つの前記永久磁石の各々前記周方向における一端面の前記回転軸線方向中央を結ぶ直線と、前記回転軸線との間の角度をスキュー角θ３とし、前記磁性体の極弧角をθ４とし、前記永久磁石の前記内面の円弧の中心と前記外面の円弧の中心との距離である偏心量をδ１としたとき、
前記スキュー角θ３、前記極弧角θ４、前記偏心量δ１は、それぞれ
５°≦θ３≦２０°
７０°≦θ４＜８０°
０ｍｍ＜δ１＜３ｍｍ
を満たすように設定されており、
前記ティースは、前記周方向における端面が前記回転軸線方向と平行となるように形成されており、
前記ティースの前記磁性体と対向する面には、溝幅の異なる２つの溝が、前記回転軸線方向に沿って、かつ前記回転軸線方向全体に渡って形成されている
ことを特徴とする電動モータ。 A yoke having a cylindrical portion,
On the inner peripheral surface of the cylindrical portion, four magnetic bodies arranged at equal intervals in the circumferential direction;
A rotating shaft rotatably supported on the yoke about a rotation axis,
An armature core having six teeth for winding a coil fixed to the rotating shaft and extending radially in the radial direction;
A commutator in which a plurality of segments are provided adjacent to the armature core on the rotation shaft and a plurality of segments are arranged in a circumferential direction;
With
The magnetic body is composed of two permanent magnets that are divided into two in the direction of the rotation axis, and the permanent magnet that is arranged in the other direction in the direction of the rotation axis is smaller than the permanent magnet that is arranged in one direction in the direction of the rotation axis. It is arranged so as to protrude to one side in the direction,
The two permanent magnets are formed such that both end surfaces in the circumferential direction are parallel to the rotation axis direction, and an outer outer surface in a radial direction perpendicular to the rotation axis and an inner inner surface in the radial direction. Are each formed in an arc shape, and are formed such that the center of the arc on the inner surface is positioned radially outward from the center position of the arc on the outer surface,
The two permanent magnets forming one magnetic body have the same surface in the radial direction magnetized on the same magnetic pole, and the two magnetic bodies adjacent in the circumferential direction have the same magnetic pole on the same surface. Are different,
The angle between the rotation axis and a straight line connecting the center of the one end face in the circumferential direction of the rotation axis in each of the two permanent magnets constituting one magnetic body is defined as a skew angle θ3, When the polar arc angle is θ4 and the amount of eccentricity, which is the distance between the center of the arc on the inner surface of the permanent magnet and the center of the arc on the outer surface, is δ1,
The skew angle θ3, the polar arc angle θ4, and the eccentricity δ1 are respectively 5 ° ≦ θ3 ≦ 20 °
70 ° ≦ θ4 <80 °
0mm <δ1 <3mm
Is set to satisfy
The teeth are formed such that end faces in the circumferential direction are parallel to the rotation axis direction,
An electric motor, wherein two teeth having different groove widths are formed on a surface of the teeth facing the magnetic body along the rotation axis direction and over the entire rotation axis direction. .
前記筒部の内周面に、周方向に等間隔で配置された４つの磁性体と、
前記ヨークに、回転軸線回りに回転自在に支持される回転軸と、
前記回転軸に固定され、径方向に沿って放射状に延びたコイルを巻回するための６つのティースを有するアーマチュアコアと、
前記回転軸に前記アーマチュアコアと隣接して設けられ複数のセグメントが周方向に配置されたコンミテータと、
を備え、
前記磁性体は、前記回転軸線方向に２分割された２つの永久磁石からなり、前記回転軸線方向一方に配置された前記永久磁石よりも前記回転軸線方向他方に配置された前記永久磁石が前記周方向一方側に突出するようにずれて配置されており、
前記２つの永久磁石は、前記周方向における両端面が前記回転軸線方向と平行となるように形成されているとともに、前記回転軸線に直交する径方向における外側の外面と前記径方向における内側の内面とがそれぞれ円弧状に形成され、かつ前記外面の円弧の中心位置よりも前記内面の円弧の中心が前記径方向外側に位置するように形成されており、
１つの前記磁性体を構成する２つの前記永久磁石は、前記径方向における同一面が同一磁極に着磁されており、かつ前記周方向で隣り合う２つの前記磁性体は、前記同一面の磁極が異なり、
１つの前記磁性体を構成する２つの前記永久磁石の各々前記周方向における一端面の前記回転軸線方向中央を結ぶ直線と、前記回転軸線との間の角度をスキュー角θ５とし、前記磁性体の極弧角をθ６とし、前記永久磁石の前記内面の円弧の中心と前記外面の円弧の中心との距離である偏心量をδ２としたとき、
前記スキュー角θ５、前記極弧角θ６、前記偏心量δ２は、それぞれ
１１°≦θ５≦２０°
８０°≦θ６＜９０°
３ｍｍ≦δ２≦４ｍｍ
を満たすように設定されており、
前記ティースは、前記周方向における端面が前記回転軸線方向と平行となるように形成されている
ことを特徴とする電動モータ。 A yoke having a cylindrical portion,
On the inner peripheral surface of the cylindrical portion, four magnetic bodies arranged at equal intervals in the circumferential direction;
A rotating shaft rotatably supported on the yoke about a rotation axis,
An armature core having six teeth for winding a coil fixed to the rotating shaft and extending radially in the radial direction;
A commutator in which a plurality of segments are provided adjacent to the armature core on the rotation shaft and a plurality of segments are arranged in a circumferential direction;
With
The magnetic body is composed of two permanent magnets that are divided into two in the direction of the rotation axis, and the permanent magnet that is arranged in the other direction in the direction of the rotation axis is smaller than the permanent magnet that is arranged in one direction in the direction of the rotation axis. It is arranged so as to protrude to one side in the direction,
The two permanent magnets are formed such that both end surfaces in the circumferential direction are parallel to the rotation axis direction, and an outer outer surface in a radial direction perpendicular to the rotation axis and an inner inner surface in the radial direction. Are each formed in an arc shape, and are formed such that the center of the arc on the inner surface is positioned radially outward from the center position of the arc on the outer surface,
The two permanent magnets constituting one magnetic body have the same surface in the radial direction magnetized on the same magnetic pole, and the two magnetic bodies adjacent in the circumferential direction are the same magnetic pole on the same surface. Are different,
An angle between the rotation axis and a straight line connecting the center of the one end face in the circumferential direction of the rotation axis with each of the two permanent magnets constituting one magnetic body is defined as a skew angle θ5, When the polar arc angle is θ6 and the amount of eccentricity, which is the distance between the center of the arc on the inner surface of the permanent magnet and the center of the arc on the outer surface, is δ2,
The skew angle θ5, the polar arc angle θ6, and the eccentricity δ2 are respectively 11 ° ≦ θ5 ≦ 20 °
80 ° ≦ θ6 <90 °
3mm ≦ δ2 ≦ 4mm
Is set to satisfy
The electric motor, wherein the teeth are formed such that end faces in the circumferential direction are parallel to the rotation axis direction.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018142450A JP2020022225A (en) | 2018-07-30 | 2018-07-30 | Electric motor |
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| JP2018142450A JP2020022225A (en) | 2018-07-30 | 2018-07-30 | Electric motor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2020022225A true JP2020022225A (en) | 2020-02-06 |
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| JP2018142450A Pending JP2020022225A (en) | 2018-07-30 | 2018-07-30 | Electric motor |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20220405907A1 (en) * | 2021-06-20 | 2022-12-22 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Integrated system for detecting and correcting content |
Citations (4)
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| JPS5678683U (en) * | 1979-11-19 | 1981-06-26 | ||
| JPS61199447A (en) * | 1985-02-28 | 1986-09-03 | Mitsubishi Chem Ind Ltd | Motor |
| JP2010172089A (en) * | 2009-01-21 | 2010-08-05 | Mitsuba Corp | Dc motor |
| JP2016208800A (en) * | 2015-04-28 | 2016-12-08 | 株式会社ミツバ | Electric motor |
-
2018
- 2018-07-30 JP JP2018142450A patent/JP2020022225A/en active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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