JP2023087340A - motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータに関する。 The present invention relates to motors.
ロータヨークの表面に、磁束の向きが異なる複数のマグネットを配置する、いわゆるハルバッハ配列のモータが知られている。ハルバッハ配列のモータにおいては、例えばインナーロータ構造のモータにおいて、回転時の遠心力によるマグネットの飛び出しを抑制するために、マグネット保持部材にマグネットを埋め込む技術が知られている。 A so-called Halbach array motor is known in which a plurality of magnets with different directions of magnetic flux are arranged on the surface of a rotor yoke. In a Halbach array motor, for example, a motor having an inner rotor structure, there is known a technique of embedding a magnet in a magnet holding member in order to prevent the magnet from popping out due to centrifugal force during rotation.
しかし、ハルバッハ配列のモータにおいて、マグネットからステータ側に流れる磁束の量が低下する場合がある。この場合、モータの出力トルクが低下する。 However, in the Halbach array motor, the amount of magnetic flux flowing from the magnet to the stator may decrease. In this case, the output torque of the motor is reduced.
一つの側面では、出力トルクを向上できるモータを提供することを目的とする。 An object of one aspect is to provide a motor capable of improving output torque.
一つの態様において、モータは、ヨークと、複数の第1マグネットと、第2マグネットと、を有するロータを備える。前記ヨークは、外周部を有する複数の枠を備え、前記複数の第1マグネットは、前記複数の枠内にそれぞれ配置され、前記第2マグネットは、周方向において、前記複数の枠のうち、隣り合う2つの枠の間にある。前記第2マグネットは、周方向において、前記2つの枠の外周部の間における幅より大きい部分を備える。 In one aspect, a motor includes a rotor having a yoke, a plurality of first magnets, and a second magnet. The yoke includes a plurality of frames having an outer peripheral portion, the plurality of first magnets are arranged within the plurality of frames, and the second magnets are arranged adjacent to each other among the plurality of frames in the circumferential direction. Between two matching frames. The second magnet has a portion larger than the width between the outer peripheral portions of the two frames in the circumferential direction.
一つの態様によれば、出力トルクを向上できる。 According to one aspect, the output torque can be improved.
以下に、本願の開示するモータの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、図面における各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。各図面において、説明を分かりやすくするために、モータの回転軸が延在する方向を軸方向とする座標系を図示する場合がある。 Hereinafter, embodiments of the motor disclosed in the present application will be described in detail based on the drawings. Note that the dimensional relationship of each element in the drawings, the ratio of each element, and the like may differ from reality. Even between the drawings, there are cases where portions with different dimensional relationships and ratios are included. In each drawing, in some cases, a coordinate system whose axial direction is the direction in which the rotating shaft of the motor extends is illustrated for easier understanding of the description.
[実施形態]
まず、実施形態におけるモータについて、図1を用いて説明する。図1は、実施形態におけるモータの一例を示す斜視図である。図1に示すように、実施形態におけるモータ1は、ステータ10と、ロータ20とを備える。実施形態におけるモータ1は、例えば、ステータの軸方向における長さに対して、径方向における長さの方が大きい、いわゆる扁平モータである。モータ1は、例えば、フレームレスモータである。モータ1は、例えば、図示しない回転軸により、駆動力を外部に伝達する。
[Embodiment]
First, the motor in the embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a perspective view showing an example of a motor in an embodiment. FIG. As shown in FIG. 1 , the
図1に示すように、ステータ10は、ステータコア11と、インシュレータ12と、コイル13とを備える。ステータコア11は、例えばケイ素鋼板、電磁鋼板等の軟磁性鋼板等の板状の金属部材を軸方向に複数積層することによって形成される。インシュレータ12は、例えば樹脂等の絶縁体により形成される。コイル13は、例えば、インシュレータ12を介して、ステータコア11に巻き回される。
As shown in FIG. 1 ,
図1及び図2に示すように、ロータ20は、径方向において、ステータ10の内周側に配置される。すなわち、実施形態におけるモータ1は、例えば、インナーロータ型のモータである。図2は、実施形態におけるモータの一例を示す部分上面図である。図2は、図1の枠F1に示す部分の上面図である。なお、図2以降においては、ステータ10を簡略化して図示する場合がある。例えば、図2においては、インシュレータ12の図示を省略している。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
図1及び図2に示すように、ロータ20は、ヨーク30と、複数の第1マグネット41と、複数の第2マグネット42とを備える。なお、以下において、第1マグネット41及び第2マグネット42を区別せずに表現する場合に、マグネット40と表記する場合がある。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
ヨーク30は、例えば鉄で形成された継鉄であり、環状部36と、孔38を囲む枠39とを備える。図2に示すように、環状部36は、周方向に延在し、複数の枠39は、例えば、周方向に等間隔に並んで形成される。実施形態においては、例えば20個の枠39A乃至39Tが形成される。
The
マグネット40は、軸方向に延在する磁石であり、例えばフェライト磁石やネオジム磁石等の焼結磁石を用いることができる。マグネット40の軸方向における長さは、例えばヨーク30の軸方向における長さと略同一である。この場合において、マグネット40は、図2に示すように、マグネット40の軸方向における端面と、ヨーク30の軸方向における端面とが、略面一になるように配置される。
The
図2乃至図4に示すように、第1マグネット41は、枠39に囲まれる孔38内に配置され、第2マグネット42は、周方向において隣接する枠39に挟まれた間隙35に配置される。図3は、実施形態におけるモータの一例を示す拡大上面図である。図4は、実施形態におけるヨークの一例を示す拡大上面図である。図3は、図2の枠F2に示す部分を拡大した図である。図4は、図3に示す第1マグネット41及び第2マグネット42が配置される前のヨーク30を示す。
As shown in FIGS. 2 to 4, the
図4に示すように、枠39は、外周部31と、一対の側部32及び33と、内周部34とから形成される。例えば、枠39Aは、外周部31Aと、一対の側部32A及び33Aと、内周部34とから形成される。実施形態において、内周部34は、環状部36の外周部により形成される。この場合において、孔38は、径方向において外周部31と環状部36とに囲まれ、周方向において一対の側部32及び33にそれぞれ囲まれる。
As shown in FIG. 4 , the frame 39 is formed from an outer
図4に示すように、間隙35は、周方向において隣接する2つの枠39に挟まれる。より具体的には、間隙35は、周方向において、枠39の側部32と、他の枠39の側部33とにより形成される。例えば、図4における間隙35Aは、枠39Aの側部32Aと、枠39Tの側部33Tとに挟まれる。実施形態におけるヨーク30は、枠39と同数の間隙35A乃至35Tを備える。
As shown in FIG. 4, the
側部32及び33は、環状部36から、径方向外側に向かって延在する。実施形態において、側部32及び33は、図4の矢印a1及びa2に示すように、径方向に対して傾斜して形成される。より具体的には、側部32及び33は、孔38に対しては外側に傾き、間隙35に対しては内側に傾いている。例えば、側部32Aは、孔38Aに対して外側(図面における左側)に傾く。
この場合において、間隙35の周方向における幅は、径方向の内側と外側とで異なる。具体的には、間隙35の径方向外側における周方向の幅Dcは、間隙35の径方向内側における周方向の幅Ddよりも大きい。実施形態において、間隙35の周方向における幅は、径方向外側において最小となり、径方向内側において最大となるように、径方向に対して線形的に変化する。
In this case, the width of the
実施形態において、側部32及び33は、周方向における大きさ(幅)が一定であるように形成される。この場合において、側部32及び33に挟まれる孔38の周方向における大きさ(幅)も、径方向の内側と外側とで異なる。具体的には、孔38の径方向外側における周方向の幅Daは、孔38の径方向内側周方向幅Dbよりも大きい。
In the embodiment, the
第1マグネット41は、枠39に囲まれる孔38内に、例えば軸方向から挿入される。第2マグネット42は、間隙35に、軸方向から挿入される。この場合において、第2マグネット42の径方向における大きさ(高さ)H2は、第1マグネット41の径方向における大きさ(高さ)H1よりも大きい。なお、第2マグネット42の外周面45は、図3に示すように、例えば、枠39の外周部31と略面一になるように形成される。言い換えると、径方向において、ロータ20の中心から第2マグネット42の外周面45までの距離と、ロータ20の中心から枠39の外周部31までの距離は同一になるように形成される。
The
実施形態において、第2マグネット42の外周面45は、径方向において、ステータ10と直接対向する。一方、第1マグネット41は、径方向において、ステータ10と、枠39の外周部31を介して対向する。この場合において、第2マグネット42の外周面45とステータ10との径方向における距離D2は、第1マグネット41とステータ10との径方向における距離D1よりも小さい。
In the embodiment, the outer
第2マグネット42の周方向における最大部の大きさ(幅)Wpは、間隙35の周方向における最小部の大きさ(幅)Dcよりも大きい。実施形態において、第2マグネット42の周方向の幅は、例えば内周面46付近において最大となる。これにより、第2マグネット42が間隙35から径方向外側に飛び出すことが抑制される。
The size (width) Wp of the maximum portion of the
以上説明したように、実施形態におけるモータ1は、ヨーク30と、複数の第1マグネット41と、第2マグネット42と、を有するロータ20を備える。ヨーク30は、外周部31を有する複数の枠39を備える。複数の第1マグネット41は、複数の枠39内にそれぞれ配置されている。第2マグネット42は、周方向において、複数の枠39のうち、隣り合う2つの枠39の間隙35にある。第2マグネット42は、周方向において、2つの枠39の外周部における幅Dcよりも大きい部分46を備える。かかる構成によれば、マグネット40からステータ10へ流れる磁束が増加することで、出力トルクを向上できる。
As described above, the
[変形例]
以上、実施形態における構成について説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、ヨーク30が備える枠39、及びヨーク30に形成される間隙35の数は実施形態に示すものに限られない。また、ヨーク30の枠39における、周方向に突出した部位は、径方向に対して傾斜して形成される側部32及び33に限られない。周方向に突出した部位は、例えば、実施形態における構成のように、環状部36と一体に形成された部位でもよく、別途、係合部として他の部材を形成し、環状部36の径方向外側に配置してもよい。なお、側部32及び33は、第1マグネット41及び第2マグネット42と係合する係合部である。さらに、ヨークの材質は鉄に限らず、その他の磁性体であってもよい。
[Modification]
Although the configuration in the embodiment has been described above, the embodiment is not limited to this. For example, the number of frames 39 provided in the
また、マグネット40は、軸方向においてヨーク30よりも突出しなければよい。この場合において、マグネット40の軸方向における長さを、例えばヨーク30よりも軸方向における長さより小さくしてもよい。また、実施形態におけるモータ1はインナーロータ型の扁平モータであるが、これに限られず、例えばアウターロータ型のモータであってもよく、軸方向におけるモータの長さが、径方向における長さより大きくてもよい。
Also, the
また、マグネット40は、焼結等の成形された磁石に限られない。例えば、ボンド磁石等を用いて、射出成型機等によって、間隙35及び孔38に任意の形状で成形してもよい。すなわち、成形されたマグネット40を軸方向からヨーク30の孔38及び間隙35に装着する構成に代えて、間隙35及び孔38内にマグネット40を直接成形してもよい。
Also, the
また、間隙において周方向における幅が最も小さい部分(以下において、間隙の最小部と表記する場合がある。)は、図5に示すように、枠39の外周部31と対向する部分以外に形成されていてもよい。さらに、第2マグネットにおいて周方向における幅が最も大きい部分(以下において、第2マグネットの最大部と表記する場合がある。)も、図6に示すように径方向内側以外の部分に形成されてもよい。さらに、間隙の周方向における大きさは、非線形的に変化してもよい。図5は、第1の変形例におけるロータの一例を示す拡大上面図である。図6は、第2の変形例におけるロータの一例を示す拡大上面図である。なお、以下の各変形例において、先に説明した図面に示す部位と同一の部位には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また、第1の変形例におけるロータ21は、第2マグネット42を有する一方、第2の変形例におけるロータ22は、間隙65と略相似形状に形成される第2マグネット72を備える。第1の変形例における第1マグネット49、及び第2の変形例における第1マグネット71は、それぞれ孔58及び68と略相似形の形状を備える。
In addition, the portion of the gap having the smallest width in the circumferential direction (hereinafter sometimes referred to as the minimum portion of the gap) is formed at a portion other than the portion facing the outer
第1の変形例におけるヨーク50は、孔58を囲む外周部51並びに側部52及び53と、環状部36とを備える。ヨーク50の側部52及び53は、図5に示すように、径方向における内側と外側との中間部分において屈曲している。
The
この場合において、図5に示すように、間隙の最小部は、第2マグネット42の外周面45に対向する位置ではなく、外周面45と内周面46との中間付近に形成される。また、間隙55の外周面45と対向する部分の周方向における幅Deが、第2マグネットの最大幅Wpよりも大きい。この場合においても、間隙の最小部の大きさDyが、第2マグネット42の内周面46付近の周方向における大きさWpよりも小さいので、第2マグネット42が径方向外側に飛び出すことが抑制される。
In this case, as shown in FIG. 5, the minimum gap is formed near the middle between the outer
また、第2の変形例におけるヨーク60は、孔69を囲む外周部61並びに側部62及び63と、環状部36とを備える。ヨーク60の側部62及び63は、図6に示すように、径方向における内側と外側との中間部分において、図5に示す側部52及び53とは反対の方向に屈曲している。
Also, the
この場合において、図6に示すように、第2マグネットの最大部が、第2マグネット72の内周面76付近の位置ではなく、外周面75と内周面76との中間付近に形成される。また、間隙65の径方向外側における周方向の大きさDfは、第2マグネット72の内周面76付近における周方向の大きさWrよりも小さい。この場合においても、第2マグネットの最大部の大きさWqが、間隙65の周方向における最も小さい部分Dfよりも大きいので、第2マグネット72が径方向外側に飛び出すことが抑制される。
In this case, as shown in FIG. 6, the largest portion of the second magnet is formed not near the inner
以上の各変形例に示すように、第2マグネットにおいて、間隙の最小部よりも幅が広い部分が、間隙の最小部よりも径方向において内側に形成されていればよく、又は間隙において、第2マグネットの最大部よりも幅が狭い部分が、第2マグネットの最大部よりも径方向において外側に形成されていればよい。ただし、第2マグネットが径方向外側にはみ出して、ステータ10と接触することを抑制するには、間隙の最小部と、第2マグネットにおける間隙の最小部よりも幅が広い部分、又は間隙における第2マグネットの最大部よりも幅の狭い部分と第2マグネットの最大部との距離が十分に小さいことが望ましい。具体的には、径方向における、間隙の最小部と第2マグネットにおける間隙の最小部よりも幅が広い部分との距離、又は間隙における第2マグネットの最大部よりも幅の狭い部分と第2マグネットの最大部との距離が、図3に示す第2マグネットとステータ10との距離D2よりも小さいことが好ましい。また、周方向における側部の幅は、図5に示すように、屈曲する場合においても一定であることが望ましいが、周方向における側部の幅を変えることによって、周方向における間隙の幅の大きさを変えてもよい。
As shown in each of the modifications described above, in the second magnet, a portion wider than the minimum gap portion may be formed radially inward of the minimum gap portion, or the gap may A portion narrower than the maximum portion of the second magnet may be formed radially outward of the maximum portion of the second magnet. However, in order to prevent the second magnet from protruding radially outward and coming into contact with the
また、第1マグネット及び第2マグネットとは磁束の向きが異なる第3マグネットをさらに有する構成であってもよい。図7は、第3の変形例におけるロータの一例を示す拡大上面図である。図7に示すように、第3の変形例におけるロータ23は、第2マグネット42に代えて、第2マグネット82と、第3マグネット83とを備える。
Moreover, the structure which further has the 3rd magnet with which direction of magnetic flux differs from a 1st magnet and a 2nd magnet may be sufficient. FIG. 7 is an enlarged top view showing an example of the rotor in the third modified example. As shown in FIG. 7 , the
第3の変形例において、第2マグネット82と第3マグネット83とは、略同一の形状を備えるが、磁束の向きが異なる。第2マグネット82と第3マグネット83とは、左右対称になるように、互いに周方向において接して配置される。
In the third modification, the
第3の変形例においても、図7に示すように、間隙35の径方向外側における幅Dcよりも、径方向内側における第2マグネット82の周方向の幅Wsと第3マグネット83の周方向の幅Wtとの和の方が大きい。これにより、第2マグネット82及び第3マグネット83が径方向外側に飛び出すことが抑制される。
Also in the third modification, as shown in FIG. 7, the width Ws of the
さらに、実施形態においては、第2マグネット42の形状が、間隙35の形状と略同一である構成を説明したが、実施の形態はこれに限られない。図8は、第4の変形例におけるロータの一例を示す拡大上面図である。図8に示すように、第4の変形例におけるロータ24は、第1マグネット41と形状が異なる第1マグネット91と、第2マグネット42と形状が異なる第2マグネット92とを備える。
Furthermore, in the embodiment, the configuration in which the shape of the
第2マグネット92は、ヨーク30の環状部36と径方向において対向する部分96が曲線形状であるように形成される。また、第2マグネット92において、側部32と対向する部分の傾きa3が、側部32の傾きa1と異なり、側部33と対向する部分の傾きa4が、側部33の傾きと異なる。
The
以上説明したように、第2マグネット92は、上面形状において曲線形状を備えていてもよく、また側部に対して略平行に形成されていなくてもよい。図8に示すように、第1マグネット91についても同様である。また、第1マグネット及び第2マグネットの側部が、上面形状において曲線形状を備えていてもよく、またヨークの環状部に対して略平行に形成されていなくてもよい。かかる構成においても、第2マグネット92の径方向内側付近における周方向の幅Wuが、間隙35の径方向外側における周方向の幅Dcよりも大きいので、径方向外側に飛び出すことが抑制される。
As described above, the
本発明の実施形態及び各変形例に記載のロータまたはステータをアクチュエータや電子機器等に搭載させても構わない。具体的には、アクチュエータや電子機器のフレームあるいは筐体、ボディ等に対して、本発明の実施形態及び各変形例に記載のロータまたはステータを収容し、当該アクチュエータや電子機器の駆動要素として用いてもよい。 The rotor or stator described in the embodiments and modifications of the present invention may be mounted on an actuator, an electronic device, or the like. Specifically, the rotor or stator according to the embodiments and modifications of the present invention is accommodated in a frame, housing, body, or the like of an actuator or an electronic device, and used as a drive element for the actuator or electronic device. may
以上、本発明を実施形態及び各変形例に基づき説明したが、本発明は実施形態及び各変形例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の変更が可能であることも言うまでもない。そのような要旨を逸脱しない範囲での種々の変更を行ったものも本発明の技術的範囲に含まれるものであり、そのことは、当業者にとって特許請求の範囲の記載から明らかである。 As described above, the present invention has been described based on the embodiment and each modified example, but the present invention is not limited to the embodiment and each modified example, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. It goes without saying that there is. Various modifications without departing from the gist of the invention are also included in the technical scope of the present invention, which will be apparent to those skilled in the art from the description of the claims.
1 モータ、10 ステータ、11 ステータコア、12 インシュレータ、13 コイル、20,21,22,23,24 ロータ、30,50,60 ヨーク、31,51,61 外周部、32,33,52,53,62,63 側部、34 内周部、35 間隙、36 環状部、38 孔、39 枠、41,49,71,91 第1マグネット、42,72,82,92 第2マグネット、83 第3マグネット
Claims (7)
前記ヨークは、外周部を有する複数の枠を備え、
前記複数の第1マグネットは、前記複数の枠内にそれぞれ配置されており、
前記第2マグネットは、周方向において、前記複数の枠のうち、隣り合う2つの枠の間にあり、
前記第2マグネットは、周方向において、前記2つの枠の外周部の間における幅より大きい部分を備える、
モータ。 a rotor having a yoke, a plurality of first magnets, and a second magnet;
the yoke comprises a plurality of frames having an outer periphery,
The plurality of first magnets are arranged within the plurality of frames,
the second magnet is located between two adjacent frames among the plurality of frames in the circumferential direction;
The second magnet has a portion larger than the width between the outer peripheral portions of the two frames in the circumferential direction,
motor.
径方向において、前記第2マグネットの外周部は、前記ステータに対向し、
前記第1マグネットの外周部は、前記枠を介して前記ステータと対向している、
請求項1に記載のモータ。 with a stator,
In the radial direction, the outer peripheral portion of the second magnet faces the stator,
An outer peripheral portion of the first magnet faces the stator through the frame,
A motor according to claim 1.
前記枠の側部は、径方向に対して傾斜している、請求項1乃至3のいずれか1つに記載のモータ。 The frame includes an outer peripheral portion, an inner peripheral portion, and a side portion connecting the outer peripheral portion and the inner peripheral portion,
4. A motor according to any one of claims 1 to 3, wherein the sides of the frame are inclined with respect to the radial direction.
前記枠の側部は前記環状の部分から径方向に延在している、
請求項1乃至4のいずれか1つに記載のモータ。 the yoke further comprises an annular portion forming inner peripheral portions of the plurality of frames;
the sides of the frame extend radially from the annular portion;
A motor according to any one of claims 1 to 4.
前記ヨークは、外周部を有する複数の枠を備え、
前記複数の第1マグネットは、前記複数の枠内にそれぞれ配置されており、
前記第2マグネット及び前記第3マグネットは、周方向において、前記複数の枠のうち、隣り合う2つの枠の間に相互に隣接して配置され、
径方向における前記外周部よりも内側のいずれかの位置において、前記第2マグネットの周方向における長さと、前記第3マグネットの周方向における長さとの合計が、前記外周部における前記隣り合う2つの枠の周方向における間隔よりも大きくなる、
モータ。 a rotor having a yoke, a plurality of first magnets, a second magnet, and a third magnet;
the yoke comprises a plurality of frames having an outer periphery,
The plurality of first magnets are arranged within the plurality of frames,
the second magnet and the third magnet are arranged adjacent to each other between two adjacent frames among the plurality of frames in the circumferential direction;
At any position inside the outer peripheral portion in the radial direction, the sum of the length in the circumferential direction of the second magnet and the length in the peripheral direction of the third magnet is equal to the length of the two adjacent parts in the outer peripheral portion greater than the spacing in the circumferential direction of the frame,
motor.
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