JP2022131843A - モータ - Google Patents
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Abstract
【課題】保持トルクの向上を実現することが可能なモータを提供することを課題とする。【解決手段】モータ1は、シャフト2と、シャフト2に固定された回転体3と、シャフト2に固定された第1磁性体3と、第2磁性体4を有する静止部と、を備え、第1磁性体3及び第2磁性体4のうちの一方がマグネットを有し、第1磁性体3は、全周にわたり第2磁性体4に対向している。【選択図】図1
Description
本発明は、モータに関する。
従来、様々な装置の駆動源としてモータが用いられている。モータには様々な種類があり、目的や場面に応じて、使用するモータが選択されている。
情報機器、車載用等に使用されるモータにおいて、例えば、車両の電動ドアや電動ハッチゲートに用いられるモータなどは、モータの停止時において、モータの軸の回転が抑制されることが望まれるなど、回転体を一定の位置に保持したいという需要がある。
情報機器、車載用等に使用されるモータにおいて、例えば、車両の電動ドアや電動ハッチゲートに用いられるモータなどは、モータの停止時において、モータの軸の回転が抑制されることが望まれるなど、回転体を一定の位置に保持したいという需要がある。
回転体を一定の位置に保持するためのトルクである保持トルクを大きくする技術として、特許文献1に記載の技術がある。特許文献1には、4個の界磁磁極と、軸部から放射状に延出し、界磁磁極に対向する5個の歯部をもつ電機子鉄心とを備え、該電機子鉄心の各歯部の先端外周面の開角中央部に前記界磁磁極との間のエアギャップが大きくなる溝を有する直流電動機の技術が記載されている。このエアギャップの存在により、駆動電圧が印加されていないときに、界磁磁極と電機子鉄心との対向する位置関係が安定状態になり、保持トルクが大きくなるようになっている。
しかしながら、特許文献1に記載の技術では、例えば、外力によってモータシャフトが回転した場合など、界磁磁極と歯部が安定した位置から外れた際に、そのまま、回転してしまい、回転体の位置を保持することができなくなってしまう場合がある。
従って、本願発明は、保持トルクの向上を実現することが可能なモータを提供することを一つの目的とする。
従って、本願発明は、保持トルクの向上を実現することが可能なモータを提供することを一つの目的とする。
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用している。即ち、本発明の一態様にかかるモータは、シャフトと、
前記シャフトに固定された回転体と、
前記シャフトに固定された第1磁性体と、
第2磁性体を有する静止部と、を備え、
前記第1磁性体及び前記第2磁性体のうちの一方がマグネットを有し、
前記第1磁性体は、全周にわたり前記第2磁性体に対向している。
前記シャフトに固定された回転体と、
前記シャフトに固定された第1磁性体と、
第2磁性体を有する静止部と、を備え、
前記第1磁性体及び前記第2磁性体のうちの一方がマグネットを有し、
前記第1磁性体は、全周にわたり前記第2磁性体に対向している。
本発明では、径方向において、前記第1磁性体と前記第2磁性体とは対向し、
対向し合う前記第1磁性体及び前記第2磁性体の対向面の間隔は、全周にわたって一定であってもよい。
また、本発明では、軸方向において、前記第1磁性体と前記第2磁性体は対向し、
対向し合う前記第1磁性体及び前記第2磁性体の対向面は平らな面であってもよい。
これら何れの場合であっても、前記第1磁性体及び前記第2磁性体の対向面は磁極部を有していてもよい。
対向し合う前記第1磁性体及び前記第2磁性体の対向面の間隔は、全周にわたって一定であってもよい。
また、本発明では、軸方向において、前記第1磁性体と前記第2磁性体は対向し、
対向し合う前記第1磁性体及び前記第2磁性体の対向面は平らな面であってもよい。
これら何れの場合であっても、前記第1磁性体及び前記第2磁性体の対向面は磁極部を有していてもよい。
本発明において、前記第1磁性体及び前記第2磁性体の対向面は磁極部を有し、
前記第1磁性体は、前記第2磁性体との間の磁気力によって、前記シャフトを軸方向に付勢する構成であってもよい。
このとき、前記第1磁性体が、軸方向に対して垂直な平面を有し、
前記第1磁性体の平面と接触する摺動面を有する摺動部材を有し、
前記第1磁性体と前記第2磁性体との間の磁気力によって、前記第2磁性体が前記摺動部材に付勢される構成であってもよい。
前記第1磁性体は、前記第2磁性体との間の磁気力によって、前記シャフトを軸方向に付勢する構成であってもよい。
このとき、前記第1磁性体が、軸方向に対して垂直な平面を有し、
前記第1磁性体の平面と接触する摺動面を有する摺動部材を有し、
前記第1磁性体と前記第2磁性体との間の磁気力によって、前記第2磁性体が前記摺動部材に付勢される構成であってもよい。
一方、本発明において、フレームを有し、
前記第1磁性体及び前記第2磁性体の対向面は、それぞれ、磁極部を有し、
前記第1磁性体は、前記フレームの内周面に固定された第2マグネットであっても構わない。このとき、前記第2マグネットは、ステータの部材として前記回転体と対向していても構わない。
前記第1磁性体及び前記第2磁性体の対向面は、それぞれ、磁極部を有し、
前記第1磁性体は、前記フレームの内周面に固定された第2マグネットであっても構わない。このとき、前記第2マグネットは、ステータの部材として前記回転体と対向していても構わない。
前記第1磁性体は、第1マグネットであり、アルミニウム、ニッケル及びコバルトを含み、前記第2磁性体は、第2マグネットであり、鉄を含んでいても構わない。
また、前記第1磁性体は、前記シャフトの一端側に配置され、
前記シャフトを軸方向に付勢する付勢部材が、前記シャフトの他端側に配置されて備えられてもよい。
また、前記第1磁性体は、前記シャフトの一端側に配置され、
前記シャフトを軸方向に付勢する付勢部材が、前記シャフトの他端側に配置されて備えられてもよい。
本発明においては、
前記シャフトに固定された、軸方向に対して垂直な平面を有する固定部材と、
前記固定部材の前記平面と軸方向で接触する摺動面を有する摺動部材と、を有し、
前記付勢部材が、前記摺動部材を前記固定部材方向に付勢することで、前記シャフトを軸方向に付勢する構成であってもよい。
前記シャフトに固定された、軸方向に対して垂直な平面を有する固定部材と、
前記固定部材の前記平面と軸方向で接触する摺動面を有する摺動部材と、を有し、
前記付勢部材が、前記摺動部材を前記固定部材方向に付勢することで、前記シャフトを軸方向に付勢する構成であってもよい。
本発明においては、前記第1磁性体は、前記シャフトの一端側に配置され、
前記シャフトの他端側に固定された第3磁性体と、
前記3磁性体に対向する第4磁性体と、
を有する構成であっても構わない。
このとき、前記第3磁性体は、前記第4磁性体との間の磁気力によって、前記シャフトを軸方向に付勢する構成であってもよい。
前記シャフトの他端側に固定された第3磁性体と、
前記3磁性体に対向する第4磁性体と、
を有する構成であっても構わない。
このとき、前記第3磁性体は、前記第4磁性体との間の磁気力によって、前記シャフトを軸方向に付勢する構成であってもよい。
本発明において、前記第1磁性体と前記第2磁性体の内、一方の磁性体が他方の磁性体に与える磁界の強さは、前記他方の磁性体の保磁力よりも大きくてもよい。
以下、本発明の例示的態様である実施形態にかかるモータをいくつか挙げて、図面を参照しながら説明する。
[第1の実施形態]
図1は、第1の実施形態にかかるモータ1の、シャフト2の軸xを含む断面の断面図である。また、図2は、本実施形態にかかるモータ1の、シャフト2の軸xと垂直の断面の断面図である。図1は図2におけるC-C断面図に相当し、図2は図1におけるA-A断面図に相当する。なお、軸線x方向(以下、「軸方向」ともいう。)において左側の矢印a方向を一方側aとし、右側の矢印b方向を他方側bとする(以降の全ての実施形態においても同様)。
[第1の実施形態]
図1は、第1の実施形態にかかるモータ1の、シャフト2の軸xを含む断面の断面図である。また、図2は、本実施形態にかかるモータ1の、シャフト2の軸xと垂直の断面の断面図である。図1は図2におけるC-C断面図に相当し、図2は図1におけるA-A断面図に相当する。なお、軸線x方向(以下、「軸方向」ともいう。)において左側の矢印a方向を一方側aとし、右側の矢印b方向を他方側bとする(以降の全ての実施形態においても同様)。
図1に示されるように、本実施形態にかかるモータ1は、静止部としての筐体1aと、筐体1aに対して回転可能に支持された回転体としてのアマチュア1bと、を有している。モータ1は、いわゆるインナーロータ型のブラシ付DCモータである。
ここで「静止部」とは、回転体に対して相対的に静止している部位を指し、完全に静止していなくても構わない。本実施形態において、静止部としては、筐体1aを構成するフレーム10やエンドプレート13の他、後述する第2マグネット4、第1軸受部21、第2軸受部22、回路基板14、ブラケット15などが含まれる。
モータ1は、アマチュア1bを筐体1aに対して回転可能に支持するシャフト(回転軸)2を備えている。
アマチュア1bは、ロータ(回転体)6及び整流子5などを有している。
ロータ6は、シャフト2に固定されている。ロータ6は、径方向に複数突出する突極(磁極部)を有するロータコア61及び各突極に巻回された巻線(図示せず)などを有している。
アマチュア1bは、ロータ(回転体)6及び整流子5などを有している。
ロータ6は、シャフト2に固定されている。ロータ6は、径方向に複数突出する突極(磁極部)を有するロータコア61及び各突極に巻回された巻線(図示せず)などを有している。
筐体1aは、フレーム10と、エンドプレート13と、で形成されている。フレーム10には、径方向においてロータ6の外周面と対向する駆動用のマグネット(以下、「第2マグネット」または「フレームマグネット」と称する。)4、基板(回路基板)14やブラシ12等を支持するブラケット15などが取り付けられている。フレームマグネット4は、フレーム10の内周面に取り付けられている。ロータ6におけるロータコア61の突極は、このフレームマグネット4に対向している。
フレーム10は、シャフト2が突出する状態で、一端部(図1において一方側aの端部近傍をいう。)10xが閉じた、筒形状を有している。フレーム10の他端部(図1において他方側bの端部近傍をいう。)10yの開口部は、エンドプレート13により閉じられている。
フレーム10の内部にアマチュア1bが収納され、フレーム10の他端部10yがエンドプレート13により閉じられていることで、ロータ6を内部に収容する筐体1aが構成されている。フレーム10の一端部10x側の端部(以下、「底部」と称する場合がある。)10bには、シャフト2の一端側aの端部に向けて(一方側a方向に向けて)突出した部位(以下、「突出部」と呼称する。)10aがあり、この突出部10aの内部には、後述する第1軸受部21が固定される。シャフト2の突出した部分から、モータ2の動力を外部に取り出すことができる。
第1軸受部21は、フレーム10の一端部10xにおける軸線x方向から見た中央部に保持されている。また、軸線x方向から見たエンドプレート13の中央部には、第2軸受部22が保持されている。すなわち、第1軸受部21は、ロータ6の軸方向の一方側に位置し、第2軸受部22は、ロータ6の軸方向の他方側に位置している。シャフト2は、2箇所の第1軸受部21及び第2軸受部22(まとめて、「軸受21,22」という場合がある。)により軸支されている。アマチュア1bは、軸受21,22により、フレーム10に対して回転可能に保持されている。
ロータ6に対してエンドプレート13側にあるシャフト2の一部分(シャフト2の他方側bの一部分には、整流子5が設けられている。整流子5は、整流子を支持する支持部51の外周面に整流子片52を有し、整流子片52がロータコア61に巻回された巻線に接続されている。
エンドプレート13、回路基板14、ブラケット15、第2軸受部22、給電接続部11及びブラシ12等により、給電ユニット20が構成されている。回路基板14は、エンドプレート13の外側に、ブラケット15を介して取り付けられている。給電接続部11には、給電端子16が含まれ、給電端子16に接続された給電線によって外部からの電流が供給されるようになっている。
給電接続部11には、ブラシ12が電気的に接続されており、ブラシ12の先端部が整流子5の外周面に接触するように配置されている。ブラシ12を介して、整流子5の整流子片52に電力が供給されることにより、モータ1が駆動するようになっている。
シャフト2の他方側bの端部には、例えばマグネットなどで形成されたディスク23と、例えばホールセンサなどのセンサ17と、を備えるエンコーダが固定されている。また、回路基板14には、ディスク23に対向する位置にセンサ17が実装されている。例えば、ディスク23の磁気情報をセンサ17で検知して、シャフト2の回転状態(回転数、回転角等)を読み取ることができるようになっている。
本実施形態において、シャフト2の一方側aに、第1磁性体3が取り付けられており、第1磁性体3とフレームマグネット(第2磁性体、第2マグネット)4との間で保持トルクが発生する。第1磁性体3は全周にわたり、第2磁性体としてのフレームマグネット4に対向している。具体的には、第1磁性体3の外周面は、図2に示されるように、全周にわたって外径が一定な湾曲面である。また、第1磁性体3は、例えば、円盤状の磁石である。
径方向において、フレームマグネット4と第1磁性体3は互いに対向している。対向し合うフレームマグネット4及び第1磁性体3の対向面は、それぞれ全周にわたって径が一定である。特に、第1磁性体3の対向面は外周面であり、フレームマグネット4の対向面は内周面である。
第1磁性体3は、シャフト2の軸である軸線xを中心軸として、シャフト2とともに回転する。
第1磁性体3は、シャフト2の軸である軸線xを中心軸として、シャフト2とともに回転する。
図3は、本実施形態にかかるモータ1における第1磁性体3及びその近傍を抜き出した、シャフト2の軸を含む断面の拡大断面図である。
第1磁性体3の外周面は、図1~3に示されるように、径方向において、フレームマグネット4の内周面と、所定の間隙(磁気ギャップ)を空けて対向している。
第1磁性体3の外周面は、図1~3に示されるように、径方向において、フレームマグネット4の内周面と、所定の間隙(磁気ギャップ)を空けて対向している。
軸線x方向の多くの領域(図1における領域E)におけるフレームマグネット4の一部分の内周面は、ロータコア61の外周面と径方向において対向している。また、軸線x方向の一方側aに延在した領域(図1における領域F)におけるフレームマグネット4の他の部分の内周面は、第1磁性体3の外周面と径方向において対向している。
即ち、フレームマグネット4は、ステータを構成する部材であり、ロータ6と対向し磁気的に作用することで、モータ1の駆動力を発生させる。また、フレームマグネット4は、第1磁性体3とも対向し磁気的に作用することで、保持トルクを発生させる。なお、フレームマグネット4は、本発明における「第2磁性体」に相当する。
フレームマグネット4は、例えば、フェライト磁石等あるいは強磁性の希土類磁石であり、所定の磁束密度を有する永久磁石である。一方、第1マグネット3は、例えば、無方向性の鋼板で形成されている。モータ1の駆動力を発生させる第2マグネットとしてのフレームマグネット4が第1磁性体3に与える磁界の強さよりも、第1磁性体3の保磁力の方が小さい。
図2に示されるように、フレームマグネット4の内周面は、周方向に2つの異なる磁極(N極とS極)が交互になるように、中心角90°毎の等間隔で着磁されている。また、第1磁性体3の外周面には、フレームマグネット4の磁極によって、周方向に2つの異なる磁極が発生し、互いに対向する第1磁性体3及びフレームマグネット4の磁極は反対である。一方、保磁力の小さな第1磁性体3の外周部において、フレームマグネット4が発生する磁気力の影響を受けて、フレームマグネット4と対向する部位のそれぞれにおいて、フレームマグネット4の磁極(例えば、位置cにおいてN極)とは反対の磁極(同様に、位置dにおいてS極)を示すようになる。すなわち、径方向において、対向し合う第1磁性体および第2磁性体の対向面は、複数の磁極部を有する。そのため、フレームマグネット4と第1磁性体3との間に磁気力による引力(図3における両矢印G)が生じて、第1磁性体3がシャフト2とともに回転することが抑制される。
モータにおいて、保持トルクを大きくしようとする場合には、一般的に、コギングを大きくすることが行われている。コギングを大きくすると、モータの軸の回転に脈動が生じる。この脈動におけるトルク(保持トルク)のピークの存在により、モータの軸の回転が抑制されて保持されるようになっている。
しかし、脈動が大きい場合、何らかの外力によって一旦トルクのピークを乗り超える力がシャフトに作用すると、慣性で漸次ピークを乗り越えてしまい、シャフトが回転してしまう場合がある。
しかし、脈動が大きい場合、何らかの外力によって一旦トルクのピークを乗り超える力がシャフトに作用すると、慣性で漸次ピークを乗り越えてしまい、シャフトが回転してしまう場合がある。
本実施形態では、モータ1の駆動力に寄与しない第1磁性体3と、第2マグネットに相当するフレームマグネット4と、の間に生じる磁気力(引力)によって、保持トルクが発生する。モータ1が、保持トルクを発生させる第1磁性体3を備えることで、保持トルクのピークを大きくできる。
第1磁性体3の保磁力が比較的に大きいと、シャフト2とともに第2マグネット4が回転することで、トルクの脈動(コギング)が大きくなる場合がある。
第1磁性体3の保磁力が比較的に大きいと、シャフト2とともに第2マグネット4が回転することで、トルクの脈動(コギング)が大きくなる場合がある。
本実施形態での第1磁性体3には、保磁力の小さなマグネットを用いている。そのため、外力等によってシャフト2が回転した場合であっても、回転位置において、第1磁性体3は、フレームマグネット4が発生する磁気力の影響を受けて、フレームマグネット4と対向する部位のそれぞれにおいて、フレームマグネット4の磁極とは反対の磁極を示すようになる。言い換えると、フレームマグネット4の磁極と、第1磁性体3が示す磁極との相対的な配置関係は変化することはなく、フレームマグネット4と第1磁性体3との間には磁気力による引力が発生する。
保磁力の小さい第1磁性体3を用いることで、保持トルクを大きくさせつつも、脈動(コギング)が大きくなることを避けられるため、モータ1の駆動時における比較的大きな騒音や振動の発生を抑制できる。また、外力が作用した場合であっても、ロータ(回転体)6が慣性に従って回転することを防ぐことができる。
第1磁性体3に好適な保磁力の小さな磁性体としては、ケイ素鋼板や無方向性の鋼板等のいわゆる電磁鋼板や、アルミニウム、ニッケル及びコバルトを含むマグネットである、いわゆるアルニコ磁石を挙げることができる。一方、第2マグネット(第2磁性体)に好適な保磁力の大きなマグネットとしては、鉄を含む各種永久磁石を挙げることができる。
本実施形態の構成において、保持トルクの大きさは、第2マグネットに相当するフレームマグネット4の磁力の強さ自体を調整することの他、図3に両矢印Hとして示される第1磁性体3の厚み(即ち、第2マグネットと対向する第1磁性体3の外周面の面積)によっても調整することができる。即ち、保持トルクをより向上させようとする場合には、第1磁性体3の厚みを大きくすればよい。例えば、モータ1の軸線x方向において、第1磁性体3の厚みを、ロータ6を形成する複数の鋼板それぞれの厚みより大きくしたり、第1磁性体3に対向するフレーム10の底部10bの内面(底面)から第2マグネット4の矢印a側の端部までの長さより大きくしたり、整流子5の厚みより小さくしたりしても構わない。
[第2の実施形態]
次に、本発明の他の一例である第2の実施形態にかかるモータについて、図面を参照しながら説明する。
図4は、第2の実施形態にかかるモータ201の、シャフト2の軸xを含む断面の断面図である。また、図5は、本実施形態にかかるモータ201の、シャフト2の軸xと垂直の断面の断面図である。図4は図5におけるD-D断面図に相当し、図5は図4におけるB-B断面図に相当する。
さらに、図6は、本実施形態にかかるモータ201における第1磁性体203及びその近傍を抜き出した、シャフト2の軸を含む断面の拡大断面図である。
次に、本発明の他の一例である第2の実施形態にかかるモータについて、図面を参照しながら説明する。
図4は、第2の実施形態にかかるモータ201の、シャフト2の軸xを含む断面の断面図である。また、図5は、本実施形態にかかるモータ201の、シャフト2の軸xと垂直の断面の断面図である。図4は図5におけるD-D断面図に相当し、図5は図4におけるB-B断面図に相当する。
さらに、図6は、本実施形態にかかるモータ201における第1磁性体203及びその近傍を抜き出した、シャフト2の軸を含む断面の拡大断面図である。
第2の実施形態にかかるモータ201は、シャフト2の一方側aに配置された第1磁性体203及びその近傍の構造が異なることを除き、第1の実施形態にかかるモータ1と同様の構成のものである。よって、本実施形態においては、第1の実施形態と同一の構成の部材に同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
本実施形態において、モータ201は、シャフト2の一方側aに、保持トルク発生用の第1磁性体203が取り付けられている。第1磁性体203の外周面は、図5に示されるように、全周にわたって湾曲した、一定の外径を有する円盤状の磁石である。第1磁性体203は、シャフト2の軸である軸線xを中心軸として、シャフト2とともに回転する。
第1磁性体203は、第1の実施形態における第1磁性体3よりも一方側a寄りの位置、詳しくは、フレーム10の底部10bの内面に近接した位置に配置されている。即ち、軸方向において、第1磁性体203と底部10bの内面とが対向している。
また、第1磁性体203とフレーム10の底部10bは、軸方向において、第1磁性体の一方側aの端面全周にわたって対向している。対向し合う第1磁性体203及びフレーム10の底部10bの対向面は、平らな面である。
また、第1磁性体203とフレーム10の底部10bは、軸方向において、第1磁性体の一方側aの端面全周にわたって対向している。対向し合う第1磁性体203及びフレーム10の底部10bの対向面は、平らな面である。
フレーム10は、磁性体である鋼板で形成され、第1磁性体203とフレーム10の底部10bとの間に磁気力が作用して、保持トルクを発生する。そのため、本実施形態において、フレーム10の底部10bは、本発明における「第2磁性体」に相当する。
第1磁性体203は、例えば、フェライト磁石、希土類磁石など、磁束密度が比較的大きい永久磁石である。一方、鋼板で形成されたフレーム10は、第1磁性体203がフレーム10の底部10bに与える磁界の強さよりも小さい保磁力を有する。
図6に示されるように、第1磁性体203は、厚さ方向(軸線x方向と同じ。)において、異なる2つの磁極(S極とN極)を有するように着磁されている。このため、軸方向において、第1磁性体203及び第2磁性体(フレーム10の底部10b)の対向面は複数の磁極部を有する。
図5に示されるように、フレーム10の底部10bの内面に対向する、第1磁性体203の面は、周方向に2つの異なる磁極(N極とS極)が交互になるように、中心角90°毎の等間隔で着磁されている。一方、第1磁性体203に対向するフレーム10の底部10bの内面は、第1磁性体203の磁極とは反対の磁極を有する。すなわち、軸方向において、対向し合う第1磁性体203及びフレーム10の底部10bの内面は、複数の磁極部を有する。そのため、第1磁性体203とフレーム10の底部10aの内面との間に、磁気力による引力(図6における両矢印P)が生じて、第1磁性体203の回転方向の動きが抑制される。
本実施形態では、モータ201の駆動力に寄与しない、第1磁性体203と、フレーム10の底部10bの内面と、の間に生じる磁気力(引力)によって保持トルクが発生する。モータ201が、保持トルクを発生させる第1磁性体203を備えることで、保持トルクのピークを大きくすることができる。
本実施形態では、第1磁性体203の磁界の強さが、鋼板で形成されたフレーム10の底部10bの保磁力よりも大きい。
そのため、第1磁性体203に対向するフレーム10の底部10bの内面が、そのまま第1磁性体203と逆極性の磁極となり、第1磁性体203とフレーム10の底部10bの内面との間に磁気力(引力)が発生する。したがって、シャフト2とともに第1磁性体203の回転が抑制される。したがって、比較的大きい脈動(コギング)の発生が抑制され、モータ201の駆動時における騒音や振動の発生を抑制できるとともに、外力が作用した場合であっても、ロータ(回転体)6が慣性に従って回転することを防ぐことができる。
そのため、第1磁性体203に対向するフレーム10の底部10bの内面が、そのまま第1磁性体203と逆極性の磁極となり、第1磁性体203とフレーム10の底部10bの内面との間に磁気力(引力)が発生する。したがって、シャフト2とともに第1磁性体203の回転が抑制される。したがって、比較的大きい脈動(コギング)の発生が抑制され、モータ201の駆動時における騒音や振動の発生を抑制できるとともに、外力が作用した場合であっても、ロータ(回転体)6が慣性に従って回転することを防ぐことができる。
[第3の実施形態]
次に、本発明の他の一例である第3の実施形態にかかるモータについて、図面を参照しながら説明する。
図7は、第3の実施形態にかかるモータ301の、シャフト2の軸xを含む断面(第1の実施形態と同様、扇状に切り欠いた断面であり、図2に示されるC-C断面に相当するもの。)の断面図である。なお、本実施形態においては、シャフト2の軸xと垂直の断面の断面図は省略するが、実際には、第2の実施形態における図5と同様であるため、当該図を参照されたい。
次に、本発明の他の一例である第3の実施形態にかかるモータについて、図面を参照しながら説明する。
図7は、第3の実施形態にかかるモータ301の、シャフト2の軸xを含む断面(第1の実施形態と同様、扇状に切り欠いた断面であり、図2に示されるC-C断面に相当するもの。)の断面図である。なお、本実施形態においては、シャフト2の軸xと垂直の断面の断面図は省略するが、実際には、第2の実施形態における図5と同様であるため、当該図を参照されたい。
第3の実施形態にかかるモータ301は、シャフト2の一方側aに配置された第1磁性体203の近傍の構造が異なることを除き、第1の実施形態にかかるモータ1と同様の構成のものである。よって、本実施形態においては、第1の実施形態と同一の構成の部材に同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。また、第1磁性体203についても、第2の実施形態と同様の構成であるため、第2の実施形態と同一の符号203を付して、その詳細な説明を省略する。
本実施形態において、モータ301は、フレーム10の底部10bの内面に、リング状の磁性部材304が取り付けられている。磁性部材304は、第1磁性体203に対向して配置されており、第1磁性体203に対して磁気的に作用し、保持トルクを発生させる。そのため、本実施形態において、磁性部材304は、本発明における「第2磁性体」に相当する。
軸方向において、第1磁性体203と磁性部材304とが対向している。また、第1磁性体203と磁性部材304は、軸方向において、全周にわたって対向している。対向し合う第1磁性体203及び磁性部材304の対向面は、平らな面である。
第1磁性体203は、例えば、フェライト磁石、希土類磁石など、磁束密度が比較的大きい永久磁石である。第1磁性体203が磁性部材304に与える磁界の強さに対して、磁性部材304の保磁力の方が小さい。
第1磁性体203は、例えば、フェライト磁石、希土類磁石など、磁束密度が比較的大きい永久磁石である。第1磁性体203が磁性部材304に与える磁界の強さに対して、磁性部材304の保磁力の方が小さい。
第2の実施形態と同様、図5に示されるように、磁性部材304に対向する、第1磁性体203の面は、周方向に2つの異なる磁極(N極とS極)が交互になるように、中心角90°毎の等間隔で着磁されている。一方、磁性部材304は、第1磁性体203の磁極とは反対の磁極を有する。すなわち、軸方向において、対向し合う第1磁性体203及び磁性部材304の対向面は、複数の磁極部を有する。そのため、第1磁性体203と磁性部材304との間に磁気力による引力(図7における両矢印L)が生じて、第1磁性体203の回転方向の動きが抑制される。
本実施形態では、モータ301の駆動力に寄与しない第1磁性体203と、磁性部材304と、の間に生じる磁気力(引力)によって保持トルクが発生する。モータ301が、保持トルクを発生させる第1磁性体203及び磁性部材304を備えることで、保持トルクのピークを大きくすることができる。
本実施形態では、第1磁性体203の磁界の強さが、磁性部材304の保磁力よりも大きい。
そのため、第1磁性体203に対向する磁性部材304が、第1磁性体203と逆極性の磁極となり、第1磁性体203と磁性部材304との間に磁気力(引力)が発生する。したがって、シャフト2とともに第1磁性体203の回転が抑制される。したがって、脈動(コギング)の発生を抑制でき、モータ301の駆動時における騒音や振動の発生を抑制できるとともに、外力が作用した場合であっても、ロータ(回転体)6が慣性に従って回転することを防ぐことができる。
そのため、第1磁性体203に対向する磁性部材304が、第1磁性体203と逆極性の磁極となり、第1磁性体203と磁性部材304との間に磁気力(引力)が発生する。したがって、シャフト2とともに第1磁性体203の回転が抑制される。したがって、脈動(コギング)の発生を抑制でき、モータ301の駆動時における騒音や振動の発生を抑制できるとともに、外力が作用した場合であっても、ロータ(回転体)6が慣性に従って回転することを防ぐことができる。
なお、磁性部材304の磁界の強さが、第1磁性体203の保磁力よりも大きくても構わない。この場合には、フレーム10の底部10bの内面に対向する磁性部材304の一方の面と、第1磁性体203に対向する磁性部材304の他方の面(一方側aの面及び他方側bの面)と、が互に異なる2つの磁極(N極とS極)に着磁される。このとき、磁性部材304が、例えばフェライト磁石、希土類磁石など、保磁力の大きい永久磁石となり、磁性部材304が第1磁性部材203に与える磁界の強さに対して、第1磁性部材203の保磁力の方が小さい。
[第4の実施形態]
次に、本発明の他の一例である第4の実施形態にかかるモータについて、図面を参照しながら説明する。
図8は、第4の実施形態にかかるモータ401の、シャフト2の軸xを含む断面(第1の実施形態と同様、扇状に切り欠いた断面であり、図2に示されるC-C断面に相当するもの。)の断面図である。
次に、本発明の他の一例である第4の実施形態にかかるモータについて、図面を参照しながら説明する。
図8は、第4の実施形態にかかるモータ401の、シャフト2の軸xを含む断面(第1の実施形態と同様、扇状に切り欠いた断面であり、図2に示されるC-C断面に相当するもの。)の断面図である。
第4の実施形態にかかるモータ401は、シャフト2の一方側aに配置された第1磁性体403及びその近傍の構造が異なることを除き、第1の実施形態にかかるモータ1と同様の構成のものである。よって、本実施形態においては、第1の実施形態と同一の構成の部材に同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
本実施形態において、モータ401は、シャフト2の一方側aに、保持トルク発生用の第1磁性体403が取り付けられている。第1磁性体403は、第2の実施形態における第1磁性体203よりも小さい外径を有する円盤状の磁石であり、シャフト2の軸である軸線xを中心軸として、シャフト2とともに回転する。
第1磁性体403は、第2の実施形態における第1磁性体203と同様、フレーム10の底部10bの内面に近接した位置に配置されている。ただし、本実施形態では、第1磁性体403の外径が小さく、フレーム10の突出部10aに支持された第1軸受部21と対向している。第1軸受部21は、磁性体としての鉄を含む焼結部材で形成されている。第1磁性体403と第1軸受部21とが磁気的に作用し合うことで、保持トルクを発生させる。そのため、本実施形態において、第1軸受部21は、本発明における「第2磁性体」に相当する。
軸方向において、第1磁性体403と第1軸受部21とが対向している。また、第1磁性体403と第1軸受部21は、軸方向において、全周にわたって対向している。対向し合う第1磁性体403及び第1軸受部21の対向面は、平らな面である。
第1磁性体403は、例えば、フェライト磁石、希土類磁石など、磁束密度が比較的大きい永久磁石である。第1軸受部21は、第1磁性体403が与える磁界の強さに対して小さい保磁力を有する。
第1磁性体403は、例えば、フェライト磁石、希土類磁石など、磁束密度が比較的大きい永久磁石である。第1軸受部21は、第1磁性体403が与える磁界の強さに対して小さい保磁力を有する。
第1磁性体403は、第2の実施形態における第1磁性体203と同様、厚さ方向(軸線x方向と同じ。)において、2つの異なる磁極(S極とN極)に着磁されている。また、第1磁性体403は、第2の実施形態における第1磁性体203と外径が異なっている。
第1磁性体403に対向する、第1軸受部21の他方側bの面(以下、「対向面」と称する。)は、第1磁性体403の磁極とは反対の磁極を有する。軸方向において、対向し合う第1磁性体403及び第1軸受部21の対向面は、複数の磁極部を有する。そのため、第1磁性体403と第1軸受部21の対向面との間に磁気力による引力(図8における両矢印J)が生じて、第1磁性体403の回転方向の動きが抑制される。
本実施形態では、モータ401の駆動に寄与しない第1磁性体403と第1軸受部21と、の間に生じる磁気力(引力)によって保持トルクが発生する。モータ401が、保持トルクを発生させる第1磁性体403を備えることで、保持トルクのピークを大きくすることができる。
本実施形態では、第1磁性体403が第1軸受部21に与える磁界の強さは、第1軸受部21の保磁力よりも大きい。
そのため、第1磁性体403に対向する第1軸受部21が、逆極性の磁極となり、第1磁性体403と第1軸受部21との間に磁気力(引力)が発生する。したがって、シャフト2とともに第1磁性体403の回転が抑制される。したがって、脈動(コギング)の発生を抑制でき、モータ401の駆動時における騒音や振動の発生を抑制できるとともに、外力が作用した場合であっても、ロータ(回転体)6が慣性に従って回転することを防ぐことができる。
そのため、第1磁性体403に対向する第1軸受部21が、逆極性の磁極となり、第1磁性体403と第1軸受部21との間に磁気力(引力)が発生する。したがって、シャフト2とともに第1磁性体403の回転が抑制される。したがって、脈動(コギング)の発生を抑制でき、モータ401の駆動時における騒音や振動の発生を抑制できるとともに、外力が作用した場合であっても、ロータ(回転体)6が慣性に従って回転することを防ぐことができる。
[第5の実施形態]
次に、本発明の他の一例である第5の実施形態にかかるモータについて、図面を参照しながら説明する。
図9は、第5の実施形態にかかるモータ501の、シャフト2の軸xを含む断面(第1の実施形態と同様、扇状に切り欠いた断面であり、図2に示されるC-C断面に相当するもの。)の断面図である。なお、本実施形態においては、シャフト2の軸xと垂直の断面の断面図は省略するが、第1磁性体503の着磁状態については、第2の実施形態における第1磁性体203と同様であるため、図5を参照されたい。
次に、本発明の他の一例である第5の実施形態にかかるモータについて、図面を参照しながら説明する。
図9は、第5の実施形態にかかるモータ501の、シャフト2の軸xを含む断面(第1の実施形態と同様、扇状に切り欠いた断面であり、図2に示されるC-C断面に相当するもの。)の断面図である。なお、本実施形態においては、シャフト2の軸xと垂直の断面の断面図は省略するが、第1磁性体503の着磁状態については、第2の実施形態における第1磁性体203と同様であるため、図5を参照されたい。
第5の実施形態にかかるモータ501は、シャフト2の一方側aに配置された第1磁性体503及びその近傍の構造が異なることを除き、第1の実施形態にかかるモータ1と同様の構成のものである。よって、本実施形態においては、第1の実施形態と同一の構成の部材に同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
本実施形態において、モータ501は、シャフト2の一方側aに、保持トルク発生用の第1磁性体503が取り付けられている。第1磁性体503は、第2の実施形態における第1磁性体203の厚みよりも小さい、一定の外径を有する円盤状の磁石であり、シャフト2の軸である軸線xを中心軸として、シャフト2とともに回転する。
第1磁性体503は、第2の実施形態における第1磁性体203と同様、フレーム10の底部10bに近接した位置に配置されている。即ち、第1磁性体503とフレーム10の底部10bの内面とが対向している。フレーム10は、磁性体である鋼板で形成されている。また、第1磁性体503とフレーム10の底部10bとが磁気的に作用し合うことで、保持トルクを発生させる。そのため、本実施形態において、フレーム10の底部10aは、本発明における「第2磁性体」に相当する。
軸方向において、第1磁性体503とフレーム10の底部10bの内面とが対向している。また、第1磁性体503とフレーム10の底部10bの内面は、軸方向において、全周にわたって対向している。対向し合う第1磁性体503及びフレーム10の底部10bの内面は、平らな面である。
第1磁性体503は、例えば、フェライト磁石、希土類磁石など、比較的磁束密度が大きい永久磁石である。一方、鋼板で形成されたフレーム10は、第1磁性体503がフレーム10の底部10bに与える磁界の強さよりも小さい保磁力を有する。
第1磁性体503は、例えば、フェライト磁石、希土類磁石など、比較的磁束密度が大きい永久磁石である。一方、鋼板で形成されたフレーム10は、第1磁性体503がフレーム10の底部10bに与える磁界の強さよりも小さい保磁力を有する。
第2の実施形態と同様、図5に示されるように、第1磁性体503におけるフレーム10の底部10bの内面に対向する、第1磁性体503の面は、周方向に2つの異なる磁極(N極とS極)が交互になるように、中心角90°毎の等間隔で着磁されている。一方、第1磁性体503に対向するフレーム10の底部10bの内面は、第1磁性体503の磁極とは反対の磁極を有する。すなわち、軸方向において、対向し合う第1磁性体503及びフレーム10の底部10bの内面は、複数の磁極部を有する。そのため、第1磁性体503とフレーム10の底部10bの内面との間に、磁気力による引力(図9における両矢印K)が生じて、第1磁性体503の回転方向の動きが抑制される。
本実施形態では、さらに、第1軸受部21と第1磁性体503との間に、摺動部材としてのワッシャ(以下、「ルースワッシャ」と呼称する。)581が備えられている。ルースワッシャ581は、複数枚のワッシャが積層されて、シャフト2に貫通されている。ルースワッシャ581の一方側aの面が、第1軸受部21に接触している。
本実施形態における第1軸受部21は、焼結含浸軸受であるが、鉄などの磁性体を含む材料で構成されていればよく、転がり軸受や他の滑り軸受等、その他の構造を有する軸受を用いてもよい。なお、第1軸受部21に、内輪と外輪とを有する転がり軸受を用いた場合、ルースワッシャ581の一方側aの面は、フレーム10の底部10bに固定された、シャフト2とともに回転しない外輪と接触する。
一方、ルースワッシャ581の他方側bの面は、摺動面581aとして、第1磁性体503の一方側aの面(軸線x方向に対して垂直な面)503aと接触している。
一方、ルースワッシャ581の他方側bの面は、摺動面581aとして、第1磁性体503の一方側aの面(軸線x方向に対して垂直な面)503aと接触している。
第1磁性体503に対向するフレーム10の底部10bの内面は磁性体(第2磁性体)なので、第1磁性体503とフレーム10の底部10aの内面との間には、磁気力による引力が生じている。よって、第1磁性体503は、フレーム10の底部10bの内面との間の磁気力(引力)によって引き寄せられ、第1磁性体503がルースワッシャ581に付勢される(図9における両矢印Q)。
そのため、第1磁性体503がシャフト2とともに回転しようとする際には、第1磁性体503の一方側aの面503aとルースワッシャ581の摺動面581aとの間に生じる付勢力によって、摺動面581aと一方側aの面503aとの間に摩擦が生じ、保持トルクが発生する。このため、第1磁性体503とともにシャフト2が回転することが抑制される。この構成では、脈動(コギング)を増加させることがなく、モータ501の駆動時における騒音や振動の発生を抑制できるとともに、外力が作用した場合であっても、ロータ(回転体)6が慣性に従って回転することを防ぐことができる。
したがって、本実施形態では、第1磁性体503とフレーム10の底部10bの内面との間に生ずる磁気力による引力(図9における両矢印K)による保持トルクと、この付勢力(図9における両矢印Q)によって生じるルースワッシャ581の摺動面581aと第1磁性体503の一方側aの面503aとの間の摩擦力による保持トルクと、が相俟って、モータ501の保持トルクがより一層向上する。
なお、本実施形態においては、第1磁性体503とルースワッシャ581との間の摩擦力により大きな保持トルクを得られるので、第1磁性体503とフレーム10の底部10bの内面との間に生じる磁気力による引力(図9における両矢印K)が小さくても構わない。
即ち、本実施形態においては、図5に示される、第1磁性体203のように、周方向に2つの異なる磁極(N極とS極)が交互になるように着磁されていなくても構わない。したがって、第1磁性体503は、厚さ方向(軸線x方向と同じ。)において、一方側aの面(即ち、平面503a)と他方側bの面とが、それぞれ一様な磁極になっていても、第1磁性体503の平面503aとルースワッシャ581の摺動面581aとの間には摩擦力が生じ、この摩擦力により保持トルクを得ることができる。
[第6の実施形態]
次に、本発明の他の一例である第6の実施形態にかかるモータについて、図面を参照しながら説明する。
図10は、第6の実施形態にかかるモータ601の、シャフト2の軸xを含む断面(第1の実施形態と同様、扇状に切り欠いた断面であり、図2に示されるC-C断面に相当するもの。)の断面図である。なお、本実施形態においては、シャフト2の軸xと垂直の断面の断面図は省略するが、実際には、第1の実施形態における図2と同様であるため、当該図を参照されたい。
次に、本発明の他の一例である第6の実施形態にかかるモータについて、図面を参照しながら説明する。
図10は、第6の実施形態にかかるモータ601の、シャフト2の軸xを含む断面(第1の実施形態と同様、扇状に切り欠いた断面であり、図2に示されるC-C断面に相当するもの。)の断面図である。なお、本実施形態においては、シャフト2の軸xと垂直の断面の断面図は省略するが、実際には、第1の実施形態における図2と同様であるため、当該図を参照されたい。
第6の実施形態にかかるモータ601は、シャフト2の他方側bに配置された第2軸受部22の近傍の構造が異なることを除き、第1の実施形態にかかるモータ1と同様の構成のものである。よって、本実施形態においては、第1の実施形態と同一の構成の部材に同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
本実施形態において、モータ601は、シャフト2の他方側bに配置された第2軸受部22と整流子5との間に、摺動部材としてのルースワッシャ681と、付勢部材としてのコイル状のバネ(以下、「コイルバネ」と呼称する。)682と、が備えられている。
ルースワッシャ681は、複数枚のワッシャが積層されて、シャフト2に貫通されている。
ルースワッシャ681は、複数枚のワッシャが積層されて、シャフト2に貫通されている。
コイルバネ682の孔部にシャフト2が貫通した状態で、一方側aにあるコイルバネ682の一部分が整流子5の支持部51に、他方側bにあるコイルバネ682の他の部分がルースワッシャ681の一方側aに、それぞれ接触している。
コイルバネ682は、整流子5とルースワッシャ681との間で、圧縮された状態からの復元力によって伸長しようとしている。この復元力が、整流子5とルースワッシャ681との間隔を大きくするように作用する。すなわち、コイルバネ682は、復元力により、ルースワッシャ681を、一方側aから他方側bに向けて付勢する。
コイルバネ682は、整流子5とルースワッシャ681との間で、圧縮された状態からの復元力によって伸長しようとしている。この復元力が、整流子5とルースワッシャ681との間隔を大きくするように作用する。すなわち、コイルバネ682は、復元力により、ルースワッシャ681を、一方側aから他方側bに向けて付勢する。
ルースワッシャ681において、他方側bの面は摺動面681aとなって、第2軸受部22の一方側aの面(軸線x方向に対して垂直な面)22aと接触している。
また、本実施形態における第2軸受部22は、焼結含浸軸受であるが、鉄などの磁性体を含む材料で構成されていればよく、転がり軸受や他の滑り軸受等、その他の構造を有する軸受を用いてもよい。なお、第2軸受部22に、内輪と外輪とを有する転がり軸受を用いた場合、摺動面681aは、エンドプレート13に固定された、シャフト2とともに回転しない外輪と接触する。
また、本実施形態における第2軸受部22は、焼結含浸軸受であるが、鉄などの磁性体を含む材料で構成されていればよく、転がり軸受や他の滑り軸受等、その他の構造を有する軸受を用いてもよい。なお、第2軸受部22に、内輪と外輪とを有する転がり軸受を用いた場合、摺動面681aは、エンドプレート13に固定された、シャフト2とともに回転しない外輪と接触する。
コイルバネ682が、ルースワッシャ681を他方側b(第2軸受部22の方向)に付勢することで、ルースワッシャ681を第2軸受部22に付勢している(図10における両矢印M)。
そのため、整流子5がシャフト2とともに回転しようとする際には、ルースワッシャ681の摺動面681aが第2軸受部22の面22aに付勢されることで、摺動面681aと平面22aとの間で摩擦力が生じ、シャフト2が回転することが抑制される。この構成では、脈動(コギング)を大きくすることがなく、モータ601の駆動時における騒音や振動の発生を抑制できるとともに、外力が作用した場合であっても、ロータ(回転体)6が慣性に従って回転することを防ぐことができる。
そのため、整流子5がシャフト2とともに回転しようとする際には、ルースワッシャ681の摺動面681aが第2軸受部22の面22aに付勢されることで、摺動面681aと平面22aとの間で摩擦力が生じ、シャフト2が回転することが抑制される。この構成では、脈動(コギング)を大きくすることがなく、モータ601の駆動時における騒音や振動の発生を抑制できるとともに、外力が作用した場合であっても、ロータ(回転体)6が慣性に従って回転することを防ぐことができる。
したがって、本実施形態では、磁性体3とフレームマグネット4との間に生ずる磁気力(引力、図10における両矢印G)による保持トルクと、ルースワッシャ681の摺動面681aと第2軸受部22の平面22aとの間の摩擦力による保持トルクと、が相俟って、保持トルクがより一層向上する。即ち、本実施形態のモータ601では、シャフト2の一方側aと他方側bの両方に保持トルクを発生させる構成になっている。そのため、シャフト2が回転することを抑制する力が回転軸方向の一方のみに作用することによって、シャフト2に対してねじれる方向に力が働くことを抑制することができる。
[第7の実施形態]
次に、本発明の他の一例である第7の実施形態にかかるモータについて、図面を参照しながら説明する。
図11は、第7の実施形態にかかるモータ701の、シャフト2の軸xを含む断面(第1の実施形態と同様、扇状に切り欠いた断面であり、図2に示されるC-C断面に相当するもの。)の断面図である。なお、本実施形態においては、シャフト2の軸xと垂直の断面の断面図は省略するが、実際には、第1の実施形態における図2と同様であるため、当該図を参照されたい。
次に、本発明の他の一例である第7の実施形態にかかるモータについて、図面を参照しながら説明する。
図11は、第7の実施形態にかかるモータ701の、シャフト2の軸xを含む断面(第1の実施形態と同様、扇状に切り欠いた断面であり、図2に示されるC-C断面に相当するもの。)の断面図である。なお、本実施形態においては、シャフト2の軸xと垂直の断面の断面図は省略するが、実際には、第1の実施形態における図2と同様であるため、当該図を参照されたい。
第7の実施形態にかかるモータ701は、シャフト2の他方側bに配置された第2軸受部22の近傍の構造が異なることを除き、第1の実施形態にかかるモータ1と同様の構成のものである。よって、本実施形態においては、第1の実施形態と同一の構成の部材に同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
本実施形態において、モータ701は、整流子5における支持部751の軸線x方向長さが、第1の実施形態における支持部51よりも短くなっており、支持部751の他方側bには、保持トルク発生用の第3磁性体703が取り付けられている。第3磁性体703は、図11に示されるように、軸線x方向において、比較的大きい厚みと一定の外径を有する円盤状の磁石であり、シャフト2の軸である軸線xを中心軸として、シャフト2とともに回転する。
第3磁性体703は、他方側bの面が第2軸受部22に近接した状態で配置されている。即ち、第3磁性体703の他方側bの面と、第2軸受部22の一方側aの面、及び、エンドプレート13の一部領域と、が対向した状態になっている。第1軸受部21は、磁性体である鉄を含む焼結部材で形成されている。また、エンドプレート13も、磁性体である鋼板で形成されている。そのため、第3磁性体703と第2軸受部22及びエンドプレート13の一部領域(以下、「第2軸受部22等」と称する。)と、が磁気的に作用し合い、保持トルクを発生させる。したがって、本実施形態において、第2軸受部22等は、本発明における「第4磁性体」に相当する。
軸方向において、第3磁性体703と第2軸受部22等とが対向している。また、第3磁性体703と第2軸受部22等は、軸方向において、全周にわたって対向している。対向し合う第3磁性体703及び第2軸受部22等の対向面は、平らな面である。
第3磁性体703は、例えば、フェライト磁石、希土類磁石など、比較的磁束密度が大きい永久磁石である。一方、第2軸受部22等は、第3磁性体703が第2軸受部22に与える磁界の強さに対して保磁力が小さい。
第3磁性体703は、例えば、フェライト磁石、希土類磁石など、比較的磁束密度が大きい永久磁石である。一方、第2軸受部22等は、第3磁性体703が第2軸受部22に与える磁界の強さに対して保磁力が小さい。
第3磁性体703は、第2の実施形態における第1磁性体203と同様、厚さ方向(軸線x方向と同じ。)において、2つの異なる磁極(S極とN極)に着磁されている。第3磁性体703は、第2の実施形態における第1磁性体203と外径及び厚みが異なっている。
保磁力の小さな第2軸受部22等の一方側aの面(以下、「対向面」と称する。)は、第3磁性体703の磁極とは反対の磁極を有する。軸方向において、対向し合う第3磁性体703及び第2軸受部22等の対向面は、複数の磁極部を有する。そのため、第3磁性体703と第2軸受部22等の対向面との間に磁気力による引力(図11における両矢印N)が生じて、第3磁性体703の回転方向の動きが固定され、第3磁性体703がシャフト2とともに回転することが抑制される。
第3磁性体703は、第4の実施形態における第1磁性体403と同様に、シャフト2の他方側bにおいて、モータ701の駆動に寄与しない第3磁性体703と第2軸受部22等との間に生じる磁気力(引力)によって、保持トルクが発生する。モータ701が、保持トルクを発生させる第3磁性体703を備えることで、保持トルクのピークを大きくすることができる。
本実施形態では、第3磁性体703が第2軸受部22等に与える磁界の強さは、第2軸受部22等の保磁力よりも大きい。
そのため、第3磁性体703に対向する第2軸受部22等が、第3磁性体703と逆極性の磁極を有する。したがって、第3磁性体703が回転することを抑制できる。また、脈動(コギング)が大きくなることを抑制することができ、モータ701の駆動時における騒音や振動の発生を抑制できるとともに、外力が作用した場合であっても、ロータ(回転体)6が慣性に従って回転することを防ぐことができる。
そのため、第3磁性体703に対向する第2軸受部22等が、第3磁性体703と逆極性の磁極を有する。したがって、第3磁性体703が回転することを抑制できる。また、脈動(コギング)が大きくなることを抑制することができ、モータ701の駆動時における騒音や振動の発生を抑制できるとともに、外力が作用した場合であっても、ロータ(回転体)6が慣性に従って回転することを防ぐことができる。
したがって、本実施形態では、第1磁性体3とフレームマグネット4との間に生ずる磁気力による引力(図11における両矢印G)に加え、第3磁性体703と第2軸受部22等との間に生ずる磁気力による引力(図11における両矢印M)が相俟って、保持トルクがより一層向上する。即ち、本実施形態にかかるモータ701では、シャフト2の一方側aと他方側bの両方において、保持トルクが発生する構成となっている。そのため、シャフト2が回転することを抑制する力が軸線x方向の一方のみに作用してシャフト2に対して捻じれる方向に力が働くことを抑制することができる。
以上、本発明のモータについて、好ましい実施形態を挙げて説明したが、上記の各実施形態のように、複数の磁性体が対向する構造とし、例えば、第1磁性体と第2磁性体のように、少なくとも一方の磁性体がマグネットを有する構造とすることによって、一方の磁性体が有するマグネットの磁気力によって他方の磁性体が引かれる構成となり、保持トルクを発生させることが可能となる。
この時、他方の磁性体が、例えば、電磁鋼板やアルニコ磁石といった、一方の磁性体が他方の磁性体に与える磁界の強さよりも保磁力の小さい材料で形成されること、言い換えると、第1磁性体と第2磁性体の内、一方の磁性体が、他方の磁性体に与える磁界の強さが、他方の磁性体の保磁力よりも大きいことによって、コギングトルクを抑えつつ、保持力を向上させることが可能となる。
さらに、この時、シャフトに固定される第1磁性体や第3磁性体は、周方向において全周にわたって一定の径を有する形状、言い換えると、軸方向に垂直な断面の全周において円状となる形状をしていることによって、トルクリップルを増加させることなく保持トルクを向上させることが可能であり、騒音や振動等を増加させることが無い。
同様に、対向し合う第1磁性体と第2磁性体の対向面の間隔が、全周にわたって一定となっていることによって、トルクリップルを増加させることなく保持トルクを向上させることが可能であり、騒音や振動等を増加させることが無い。
また、本発明のモータは、上記実施形態の構成に限定されるものではない。
例えば、上記の各実施形態において、保持トルク発生用の機構として提示した各構成を適宜選択して、一方側と他方側で任意に組み合わせた構造としてもよいし、一方側と他方側のどちらか一方のみに適用しても構わない。
例えば、上記の各実施形態において、保持トルク発生用の機構として提示した各構成を適宜選択して、一方側と他方側で任意に組み合わせた構造としてもよいし、一方側と他方側のどちらか一方のみに適用しても構わない。
一例を挙げると、シャフト2の一方側aとして、第3の実施形態における第1磁性体203及び第2磁性体304を含む構成を選択し、他方側bとして、第7の実施形態における第3磁性体703を含む構成を選択し、これらを組み合わせた構造であってもよい。
また、他の例を挙げると、第7の実施形態における他方側bの第3磁性体として、一方側aと同様に第1磁性体3と同様の物を用い、第3磁性体と対向する第4磁性体をフレームマグネット4が兼ねても構わない。この場合、フレームマグネット4は、ロータ6と対向するステータの部材であるとともに、第1磁性体に対向する第2磁性体でもあり、かつ、第3磁性体に対向する第4磁性体でもある。
さらに、上記の全実施形態において、インナーロータ型のいわゆるブラシ付DCモータに適用した例を挙げて説明したが、本発明は、かかる構造のモータであることには限定されず、アウターロータ型のモータに適用しても構わないし、ブラシレスモータに適用しても構わない。
その他、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明のモータを適宜改変することができる。かかる改変によってもなお本発明の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。
1,201,301,401,501,601,701…モータ、1a…筐体、1b…アマチュア(回転体)、2…シャフト、3,203,403,503…第1磁性体(第1マグネット)、4…フレームマグネット(第2磁性体、第2マグネット)、5…整流子、6…ロータ(回転体)、10…フレーム、10a…突出部、10b…底部(フレーム10の一端部10x側の端部)、10x…一端部、10y…他端部、11…給電接続部、12…ブラシ、13…エンドプレート、14…回路基板、15…ブラケット、16…給電端子、17…センサ、20…給電ユニット、21…第1軸受部、22…第2軸受部、22a…平面、23…ディスク、51…支持部、52…整流子片、53…ライザ、54…バリスタ、61…回転体コア、204…駆動用マグネット、304…磁性部材(第1磁性体)、503a…平面、581,681…ルースワッシャ(摺動部材)、581a,681a…摺動面、682…コイルバネ(付勢部材)、703…第3マグネット
Claims (14)
- シャフトと、
前記シャフトに固定された回転体と、
前記シャフトに固定された第1磁性体と、
第2磁性体を有する静止部と、を備え、
前記第1磁性体及び前記第2磁性体のうちの一方がマグネットを有し、
前記第1磁性体は、全周にわたり前記第2磁性体に対向している、モータ。 - 径方向において、前記第1磁性体と前記第2磁性体とは対向しており、
対向し合う前記第1磁性体及び前記第2磁性体の対向面の間隔は、全周にわたって一定である、請求項1に記載のモータ。 - 軸方向において、前記第1磁性体と前記第2磁性体は対向しており、
対向し合う前記第1磁性体及び前記第2磁性体の対向面は平らな面である、請求項1に記載のモータ。 - 前記第1磁性体及び前記第2磁性体の対向面は磁極部を有する、請求項2又は3に記載のモータ。
- 前記第1磁性体及び前記第2磁性体の対向面は磁極部を有し、
前記第1磁性体は、前記第2磁性体との間の磁気力によって、前記シャフトを軸方向に付勢する、請求項1に記載のモータ。 - 前記第1磁性体が、軸方向に対して垂直な平面を有し、
前記第1磁性体の平面と接触する摺動面を有する摺動部材を有し、
前記第1磁性体と前記第1磁性体との間の磁気力によって、前記第2磁性体が前記摺動部材に付勢される、請求項5に記載のモータ。 - フレームを有し、
前記第1磁性体及び前記第2磁性体の対向面は、それぞれ、磁極部を有し、
前記第1磁性体は、前記フレームの内周面に固定された第2マグネットである、請求項1に記載のモータ。 - 前記第2マグネットは、ステータの部材として前記回転体と対向している、請求項4に記載のモータ。
- 前記第1磁性体は、第1マグネットであり、アルミニウム、ニッケル及びコバルトを含み、
前記第2磁性体は、第2マグネットであり、鉄を含む、請求項1から8のいずれか1項に記載のモータ。 - 前記第1磁性体は、前記シャフトの一端側に配置され、
前記シャフトを軸方向に付勢する付勢部材が、前記シャフトの他端側に配置されている、請求項1から9のいずれか1項に記載のモータ。 - 前記シャフトに固定された、軸方向に対して垂直な平面を有する固定部材と、
前記固定部材の前記平面と軸方向で接触する摺動面を有する摺動部材と、を有し、
前記付勢部材が、前記摺動部材を前記固定部材方向に付勢することで、前記シャフトを軸方向に付勢する、請求項10に記載のモータ。 - 前記第1磁性体は、前記シャフトの一端側に配置され、
前記シャフトの他端側に固定された第3磁性体と、
前記3磁性体に対向する第4磁性体と、
を有する、請求項1から9のいずれか1項に記載のモータ。 - 前記第3磁性体は、前記第4磁性体との間の磁気力によって、前記シャフトを軸方向に付勢する、請求項12に記載のモータ。
- 前記第1磁性体と前記第2磁性体の内、一方の磁性体が他方の磁性体に与える磁界の強さは、前記他方の磁性体の保磁力よりも大きい、請求項1から13のいずれか1項に記載のモータ。
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