JP3202326U - モータ - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で堅牢性を増すと共に、信頼性の向上と漏れ磁束の確実な低減を図るモータを提供する。【解決手段】ヨーク２には、その内周面に磁石３ａ，３ｂが設けられており、この磁石３ａ，３ｂが隣接する部位に設けられた間隙４ａ，４ｂに対応する部位は他の部位に比して肉厚に形成されて突出部２ａ，２ｂとされる一方、ヨーク２の他の部位の肉厚は均一に形成されており、突出部２ａ，２ｂが間隙４ａ，４ｂを埋めるように設けられることで、磁束密度が最大となる部分において、十分な磁路が確保されて、漏れ磁束の確実な防止、抑圧が可能となっている。【選択図】図１

Description

本考案は、モータに係り、特に、漏れ磁束の低減構造を有するモータの低価格化、構成の簡素化等を図ったものに関する。

モータにおいては、漏れ磁束を如何に低減するかが、高い動作効率を得る上で重要な要素であり、そのため、従来から、漏れ磁束低減のための様々な方策が提案、実用化されていることは良く知られている通りである。
例えば、中空筒状のヨークの内壁の周面に沿って、複数の磁石が配設されると共に、その磁石の内側にアーマチュアが配設された構成のモータにおいては、隣接する磁石との間の間隙部分においては、他の部位に比して磁束密度が大きくなる。その一方、ヨークの径方向の厚みは、モータ全体の重量制限や低価格化の要請等があるため、磁束密度に適した厚みに設定されるよりは、寧ろ、本来所望される厚み以下とされることが多い。

そのため、隣接する磁石との間の間隙部分においては、漏れ磁束が生じ、モータの動作効率の低下を招く要因となるため、ヨーク自体の厚みは、上述のようなモータ全体の重量制限や低価格の要請等を考慮した厚みとする一方で、漏れ磁束低減のための方策が講じられることが多い。
このような場合の比較的簡素で基本的な漏れ磁束低減の方策としては、上述した隣接する磁石間の間隙部分に対応するヨークの外周面に、漏れ磁束低減のための補助ヨークを設ける構成等が良く知られている（例えば、特許文献１等参照）。

特開２００１−２９２５４０号公報（第３−６頁、図１−図６）

しかしながら、上述の補助ヨークを用いる方策の場合、ヨークとは別個の部材を用いて外周面に取り付ける構造であるため、取り付け部分の信頼性、耐久性等を確保するために、堅牢で確実な取り付けを手段が必要とされ、製造コストの上昇を招く一方、安易な取り付け手段を適用すれば補助ヨークが脱落するおそれがあり、モータ全体の信頼性、耐久性の低下を招くという問題がある。

本考案は、上記実状に鑑みてなされたもので、比較的簡易な構成で堅牢で、信頼性が高く、漏れ磁束が確実に低減できるモータを提供するものである。

上記本考案の目的を達成するため、本考案に係るモータは、
中空筒状に形成されたヨークの内周面の周方向に、ステータとしての複数の磁石が配設されてなるモータであって、
前記ヨークは、前記複数の磁石が隣接する部位に設けられた間隙に対応する部位が他の部位に比して肉厚に形成されてなるものである。

本考案によれば、ヨークの必要な部分のみを肉厚とするため、必要最小限の設計変更で済み、簡易な構成で堅牢で、信頼性が高く、漏れ磁束が確実に低減できるという効果を奏するものである。

本考案の実施の形態におけるモータの第１の実施例における主要部の断面図であって、図１（Ａ）はモータのアーマチュア軸に対して直交方向における主要部の断面を示す断面図、図１（Ｂ）はモータのアーマチュア軸に対して直交方向におけるヨークの断面図、図１（Ｃ）はモータのアーマチュア軸に対して直交方向における磁石の断面図である。 本考案の実施の形態におけるモータの第２の実施例における主要部の断面図であって、図２（Ａ）はモータのアーマチュア軸に対して直交方向における主要部の断面を示す断面図、図２（Ｂ）はモータのアーマチュア軸に対して直交方向におけるヨークの断面図、図２（Ｃ）はモータのアーマチュア軸に対して直交方向における磁石の断面図である。 本考案の実施の形態におけるモータの第３の実施例における主要部の断面図であって、図３（Ａ）はモータのアーマチュア軸に対して直交方向における主要部の断面を示す断面図、図３（Ｂ）はモータのアーマチュア軸に対して直交方向におけるヨークの断面図、図３（Ｃ）はモータのアーマチュア軸に対して直交方向における磁石の断面図である。 従来のモータのアーマチュア軸に対して直交方向における主要部の断面を示す断面図である。

以下、本考案の実施の形態について、図１乃至図３参照しつつ説明する。
なお、以下に説明する部材、配置等は本考案を限定するものではなく、本考案の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
最初に、本考案の実施の形態におけるモータの第１の実施例について、図１を参照しつつ説明する。
本考案の実施の形態におけるモータ１０１は、アーマチュア１と、ヨーク２と、２組の磁石３ａ，３ｂを、主たる構成要素として構成されたものとなっており、かかる構成自体は、従来のモータと基本的に同様のものである（図１（Ａ）参照）。

アーマチュア１は、良く知られているように、例えば、積層鉄心５に導線（図示せず）が巻き回されて通電可能に構成されてなるものである。
かかるアーマチュア１は、その中心に設けられたアーマチュア軸１ａの両端部がヨーク２の両端面部分において回動自在に支持されたものとなっている。

ヨーク２は、中空円筒状に形成されており、その内周面には、２組の磁石３ａ，３ｂが周方向において適宜な間隔を隔てて設けられている。この第１の実施例においては、ヨーク２の周方向における２組の磁石３ａ，３ｂの間に設けられた間隙４ａ，４ｂを埋めるよう後述するヨーク２に形成された突出部２ａ，２ｂが位置するものとなっている（図１（Ａ）及び図１（Ｂ）参照）。
かかるモータ１０１は、良く知られているように、通電によりアーマチュア１に生じた磁界と２組の磁石３ａ，３ｂの磁界との間に発生する反発力によりアーマチュア１が回転されるものとなっている。
なお、磁石３ａ，３ｂは、２組に限定されるものではなく、２組以上設けられる構成であっても良い。

本発明の実施の形態におけるヨーク２のアーマチュア軸１ａに対して直交方向における外周面、内周面の形状は、ほぼ真円状に形成されたものとなっている。
さらに、本発明の実施の形態におけるヨーク２は、その径方向、すなわち、アーマチュア軸１ａに対して直交方向の断面における厚みが、間隙４ａ，４ｂに対応する部位において、他の部位に比して肉厚に形成されたものとなっている（図１（Ｂ）参照）。
すなわち、間隙４ａ，４ｂに対応するヨーク２の部位は、ヨーク２の中心に向かって突出形成された突出部２ａ，２ｂとなっており、その他の部位は、ほぼ均一の肉厚に形成されたものとなっている（図１（Ａ）及び図１（Ｂ）参照）。

さらに、ヨーク２の中心とアーマチュア軸１ａが位置する箇所とがほぼ一致しているとすると、突出部２ａ，２ｂが設けられた部位を除くヨーク２の内周面からヨーク２の中心方向における突出部２ａ，２ｂの厚みと、ヨーク２の内周面に沿って設けられた磁石３ａ，３ｂの同方向に沿った厚みは、ほぼ同一に設定されている（図１（Ａ）参照）。

そして、突出部２ａ，２ｂは、間隙４ａ，４ｂをほぼ埋めるように間隙４ａ，４ｂに位置するものとなっている。
磁石３ａ，３ｂは、アーマチュア軸１ａに対して直交方向の断面におけるヨーク２側の面が形成する線とアーマチュア１側の面が形成する線は、共に円弧を形成するものとなっている（図１（Ｃ）参照）。

そして、アーマチュア軸１ａに対して直交方向の断面におけるアーマチュア１側の磁石３ａ，３ｂの面が形成する線と、突出部２ａ，２ｂの頂面５ａ，５ｂが形成する線は、ほぼ真円を形成するように設けられたものとなっている（図１（Ａ）参照）。
すなわち、突出部２ａ，２ｂの頂面５ａ，５ｂとアーマチュア１に面する磁石３ａ，３ｂの面は、ほぼ同一のほぼ真円の上に位置するものとなっており、アーマチュア１と磁石３ａ，３ｂの間隔がほぼ均一に設定されている。

本発明の実施の形態におけるモータ１０１は、上述のように、間隙４ａ，４ｂに対応するヨーク２の部位が他の部位に比して肉厚に形成されて突出部２ａ，２ｂとされているため、従来に比して次述するように漏れ磁束が非常に小さいものとなっている。
図４には、漏れ磁束の対策が講じられていない従来モータの基本的な構成例が示されており、最初に、同図を参照しつつ、この従来モータにおける漏れ磁束について説明する。

本発明の実施の形態におけるモータと同種の従来モータにおいては、アーマチュア５４が収納されたヨーク５１の内周面には、少なくとも２組の磁石５２ａ，５２ｂが配置され、両者の間には、間隙５３ａ，５３ｂが設けられた構成となっている。
このような磁石５２ａ，５２ｂの配置において、磁束密度は、その端部において大となる。
磁束は、間隙５３ａ，５３ｂの部分を除き、磁石５２ａ，５２ｂとヨーク５１の双方が、その通路となるが、間隙５３ａ，５３ｂ部分では、ヨーク５１のみとなる。そのため、この部分のヨーク５１の厚みが十分でない場合には、点線で示されたように磁束漏れが生ずることは、従来から良く知られている通りである。

このような漏れ磁束に対する従来の代表的な方策としては、例えば、ヨーク５１の板厚を大とする方法や、漏れ磁束が発生するヨーク５１の外周面にヨーク５１と別体の磁性体を取り付ける等があったが、前者の場合、ヨーク５１の板厚は、モータ全体の重量やコスト等を考慮する必要があるため、単純に厚みを増やすことはできず、必ずしも十分に漏れ磁束を抑圧するに適した厚みすることができない事情がある。
また、後者のようにヨーク５１の外周面に別途磁性体を取り付ける場合、前者と同様、モータ自体の重量を増すため、軽量化が要請される用途には不向きであると共に、ヨーク５１の外周面から剥離したり、脱落するようなことが無いように取り付け方法を十分考慮する必要がある。

これに対して、本発明においては、ヨーク２の径方向における厚みは、先に説明したように、隣接する磁石３ａ，３ｂの間隙４ａ，４ｂに対応する部位である突出部２ａ，２ｂのみが他の部位に比して肉厚とされ、肉厚とする部位を必要最小限とすることで、製造コストの削減を図りつつ、漏れ磁束の発生が確実に防止、抑圧できるものとなっている。

次に、第２の実施例について、図２を参照しつつ説明する。
なお、図１に示された構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略し、以下、異なる点を中心に説明する。
この第２の実施例におけるモータ１０１Ａは、ヨーク２Ａの形状、構造が次述するように、図１に示された第１の実施例におけるヨーク２と異なるもので、他の部位については、基本的に第１の実施例と同一の構成を有するものである。

以下、具体的に説明すれば、まず、ヨーク２Ａの外周形状は、アーマチュア軸１ａに対して直交方向における断面において楕円に形成されたものとなっている（図２（Ａ）及び図２（Ｂ）参照）。
その一方、ヨーク２Ａの内周面は、ほぼ真円に形成されたものとなっている（図２（Ｂ）参照）。

ヨーク２Ａは、その外周と内周が上述のように形成される結果、アーマチュア軸１ａに対して直交方向の断面において、外周形状をなす楕円の短軸（図２において紙面左右方向）の端部に位置する部位から長軸（図２において紙面上下方向）の端部に位置する部位に近づくにしたがって肉厚が徐々に厚くなるよう形成されたものとなっている（図２（Ａ）及び図２（Ｂ）参照）。
換言すれば、ヨーク２Ａの肉厚は、短軸の端部に位置する部位が最も薄く、長軸の端部に位置する部位、すなわち、間隙４ａ，４ｂに対応する部位が最も厚く形成されたものとなっている。

一方、磁石３ａ，３ｂは、ほぼ真円状のヨーク２Ａの内周面に沿うように、アーマチュア軸１ａに対して直交方向での断面形状が円弧状となるように形成されており（図２（Ｃ）参照）、この点、先の第１の実施例と基本的に同一である（図１（Ｃ）参照）。
なお、かかる構成における漏れ磁束に対する防止、抑圧機能は、第１の実施例で説明した通りであり、基本的に異なるところはないので、ここでの再度の詳細な説明は省略する。

次に、第３の実施例について、図３を参照しつつ説明する。
なお、図１に示された構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略し、以下、異なる点を中心に説明する。
この第３の実施例におけるモータ１０１Ｂは、ヨーク２Ｂ及び磁石３Ｂａ，３Ｂｂの形状、構造が次述するように、図１に示された第１の実施例におけるヨーク２及び磁石３ａ，３ｂと異なるもので、他の部位については基本的に第１の実施例と同一の構成を有するものである。

以下、具体的に説明すれば、この第３の実施例におけるヨーク２Ｂは、アーマチュア軸１ａに対して直交方向の断面における外周形状と内周形状が、第２の実施例におけるヨーク２Ａと逆に設定されたものとなっている。
すなわち、ヨーク２Ｂの外周形状は、アーマチュア軸１ａに対して直交方向における断面において、ほぼ真円状に沿って形成される一方、内周形状は楕円状に形成されたものとなっている（図３（Ａ））及び図３（Ｂ）参照）。

ヨーク２Ｂは、その外周と内周が上述のように形成される結果、アーマチュア軸１ａに対して直交方向の断面において、外周形状をなす楕円の長軸（図３において紙面左右方向）の端部に位置する部位から短軸（図３において紙面上下方向）の端部に位置する部位に近づくにしたがって肉厚が徐々に厚くなるよう形成されたものとなっている（図３（Ａ）及び図３（Ｂ）参照）。
すなわち、換言すれば、ヨーク２Ｂの肉厚は、楕円の長軸の端部に位置する部位が最も薄く、楕円の短軸の端部に位置する部位、すなわち、間隙４ａ，４ｂに対応する部位が最も厚く形成されたものとなっている。

また、この第３の実施例における磁石３Ｂａ，３Ｂｂは、上述したヨーク２Ｂの内周形状に併せて、アーマチュア軸１ａ対して直交方向の断面において、ヨーク２Ｂの内周面に接する側は、ヨーク２Ｂの内周形状をなす楕円形状に一致するものとなっている一方、アーマチュア１側は円弧状に形成されたものとなっている（図３（Ｃ）参照）。
したがって、磁石３ａ，３ｂのアーマチュア１側の面とアーマチュア１の外周面との間は、第１及び第２の実施例同様、ほぼ均等の間隔となっている。
なお、かかる構成における漏れ磁束に対する防止、抑圧機能は、第１の実施例で説明した通りであり、基本的に異なるところはないので、ここでの再度の詳細な説明は省略する。

比較的簡易な構成で堅牢で、信頼性が高く、漏れ磁束の確実な低減が所望されるモータに適する。

１…アーマチュア
２…ヨーク
３ａ，３ｂ…磁石

Claims (5)

1. 中空筒状に形成されたヨークの内周面の周方向に、ステータとしての複数の磁石が配設されてなるモータであって、
   前記ヨークは、前記複数の磁石が隣接する部位に設けられた間隙に対応する部位が他の部位に比して肉厚に形成されてなることを特徴とするモータ。
2. 前記ヨークの他の部位の肉厚は、均一に形成されてなることを特徴とする請求項１記載のモータ。
3. 前記ヨークの他の部位の肉厚は、前記間隙と前記間隙の間に位置する各々の磁石の中央付近から前記間隙に近づくにしたがって徐々に厚くなるよう形成されてなることを特徴とする請求項１記載のモータ。
4. 前記ヨークの外周はほぼ真円に形成されてなることを特徴とする請求項１、請求項２、又は、請求項３のいずれかに記載のモータ。
5. 前記ヨークの肉厚に形成された部位は、前記間隙に位置するように前記ヨーク内部へ突出形成されてなることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、又は、請求項４のいずれかに記載のモータ。

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