JP4728765B2 - Rotating machine - Google Patents

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Description

本発明は、モータや発電機等の回転機に関し、特にアマチュアコアの回転に伴って軸と軸受との間に発生する回転軸のがたつきによる騒音や、首を振りながら回る振れ回りを抑制することができるモータや発電機等の回転機に関する。   The present invention relates to a rotating machine such as a motor or a generator, and particularly suppresses noise caused by shakiness of a rotating shaft generated between the shaft and the bearing as the amateur core rotates, and swinging around the head while swinging. The present invention relates to a rotating machine such as a motor and a generator.

回転機のうち、モータを例にすると、一般的なモータにおいては、軸受と軸との焼き付けを防止するために、軸受と軸の間に適度のクリアランスが設けてある。このように軸受と軸の間にクリアランスを設けると、アマチュアコアが界磁マグネットの磁気吸引力により上記クリアランスの範囲内で振動し、軸が軸受に衝突して騒音が発生する。また、軸が首を振りながら回る振れ回りを起こす。   Taking a motor as an example of a rotating machine, in a general motor, an appropriate clearance is provided between the bearing and the shaft in order to prevent seizure between the bearing and the shaft. When a clearance is provided between the bearing and the shaft in this manner, the armature core vibrates within the clearance range by the magnetic attractive force of the field magnet, and the shaft collides with the bearing to generate noise. In addition, the shaft swings around its head.

このような騒音や振れ回りを防止するために、既に提案がいくつかなされている(特許文献1〜3参照)。   Several proposals have already been made in order to prevent such noise and swinging (see Patent Documents 1 to 3).

そのうちの特許文献1(実開平01−113558号公報)の例は、2極鉄芯入りモータにおいて、N極とS極の磁束密度を変えて磁力の間に差がつくように構成し、一方のマグネット側へアマチュアコアを引き付け、そのアマチュアコアと一体の軸を軸受の一方側に引き付け、軸と軸受の間に所定のクリアランスがあっても、軸ががたつくことを防止し、騒音を軽減する小型モータである。   Among them, the example of Patent Document 1 (Japanese Utility Model Laid-Open No. 01-113558) is configured to change the magnetic flux density between the N pole and the S pole so as to make a difference between the magnetic forces in a motor with a two-pole iron core. The armature core is attracted to the magnet side, the shaft integral with the armature core is attracted to one side of the bearing, and even if there is a predetermined clearance between the shaft and the bearing, the shaft will not rattle and reduce noise It is a small motor.

アマチュアコアを一方向へ引き付ける態様としては、アマチュアコアの軸方向の両端を同一のマグネットに引き付け、軸受で支持される軸の両側を同一方向に引き付ける場合と、アマチュアコアの軸方向の両側を互いに別のマグネットに引き付け、軸の両側を互いに逆方向に軸受に引き付ける場合とがある。   The amateur core can be pulled in one direction by pulling both ends in the axial direction of the amateur core to the same magnet and pulling both sides of the shaft supported by the bearing in the same direction, or both sides in the axial direction of the amateur core. There are cases where the magnet is attracted to another magnet and both sides of the shaft are attracted to the bearing in opposite directions.

磁束密度を変えて磁力に差を設ける手段としては、孔、切欠、くぼみ等を形成した断面C型の複数のマグネットにより、アマチュアコアとマグネットとの間のギャップ差を不均一にし、或いは、断面C型の複数のマグネットの間隔を不均一に配置する手段がある。   As a means of changing the magnetic flux density to provide a difference in magnetic force, the gap difference between the armature core and the magnet is made non-uniform by using a plurality of magnets having a C-shaped cross section formed with holes, notches, dents, etc. There is means for unevenly arranging the intervals between the plurality of C-type magnets.

特許文献2(実開昭62−115765号公報)の例は、2磁極3突極タイプのモータにおいて、N極とS極の磁力の間に差がつくように構成し、一方のマグネット側へアマチュアコアを引き付け、そのアマチュアコアと一体の軸を軸受の一方側に引き付け、軸と軸受の間に所定のクリアランスがあっても、軸ががたつくことを防止し、騒音を軽減する小型モータである。   In the example of Patent Document 2 (Japanese Utility Model Publication No. 62-115765), in a two-pole / three salient-pole type motor, a difference is created between the magnetic forces of the N-pole and the S-pole. A small motor that attracts an amateur core and pulls the shaft that is integral with the amateur core to one side of the bearing to prevent the shaft from rattling and reduce noise even if there is a predetermined clearance between the shaft and the bearing. .

磁力に差を設ける手段としては、回転軸の位置を一方の固定子側にずらしたり、両固定子の半径方向の厚みを異ならせたり、両固定子の円周上の配置位置を均等の位置からずらし、回転子に加わる固定子からの磁力の向きを一方向に偏倚させたり、両固定子自体の磁力に差を設けたりして、両固定子と回転子の間のギャップを異ならせ磁力の差を形成する手段をとる。   As means for providing a difference in magnetic force, the position of the rotating shaft is shifted to one stator side, the thicknesses of both stators in the radial direction are different, or the positions of both stators on the circumference are equal positions. By shifting the direction of the magnetic force from the stator applied to the rotor in one direction, or by making a difference in the magnetic force between the two stators, thereby making the gap between the two stators and the rotor different. Take measures to form the difference.

特許文献3(実開平06−060269号公報)の例は、アマチュアコアが固定された回転軸の両端を軸受で回転自在に支持してなる小型モータにおいて、アマチュアコアと対向するマグネットの着磁パターンを、アマチュアコアの回転駆動に寄与する部分の磁力のバランスがとれるように、一方、アマチュアコアの吸引に寄与する部分の磁力がアンバランスで回転軸を軸受内の一定方向に偏倚させるように形成した。   Patent Document 3 (Japanese Utility Model Publication No. 06-060269) discloses a magnetized pattern of a magnet facing an armature core in a small motor in which both ends of a rotating shaft to which the armature core is fixed are rotatably supported by bearings. Is formed so that the magnetic force of the part that contributes to the rotational drive of the amateur core can be balanced, while the magnetic force of the part that contributes to the attraction of the amateur core is unbalanced so that the rotating shaft is biased in a certain direction in the bearing. did.

具体的には、マグネットにはS極の主磁極とN極の主磁極が周方向に同一幅で設けられ、これらの主磁極間には無着磁部が設けられている。ただし、S極の主磁極の両側の無着磁部には主磁極に隣接して補助磁極部が設けられている。補助磁極部は、S極の着磁部とN極の着磁部とからなり、これら着磁部は上記アマチュアコアの磁気中心線に対し線対称に設けられ、残りの部分は無着磁部となっている。これにより、一つ一つの補助磁極部におけるS極の着磁部とN極の着磁部とで磁力が互いに打ち消しあうため、アマチュアコアの回転駆動に寄与する磁力は主磁極の磁力でバランスがとれる。   Specifically, an S pole main magnetic pole and an N pole main magnetic pole are provided in the circumferential direction with the same width in the magnet, and a non-magnetized portion is provided between these main magnetic poles. However, auxiliary magnetic pole portions are provided adjacent to the main magnetic poles in the non-magnetized portions on both sides of the main pole of the S pole. The auxiliary magnetic pole portion is composed of an S-pole magnetized portion and an N-pole magnetized portion, and these magnetized portions are provided symmetrically with respect to the magnetic center line of the amateur core, and the remaining portion is a non-magnetized portion. It has become. As a result, the magnetic forces cancel each other in the S pole magnetized part and the N pole magnetized part in each auxiliary magnetic pole part, so the magnetic force contributing to the rotational drive of the amateur core is balanced by the magnetic force of the main pole. I can take it.

また、補助磁極部の二つの着磁部の磁力はアマチュアコアに対しては吸引力として作用するとともに、上記二つの補助着磁部のパターンは回転方向にアンバランスに配置されているため、二つの補助着磁部によるアマチュアコアの吸引力を合成した吸引力は、回転軸を軸受内の一定方向に偏倚させる。
実開平01−113558号公報 実開昭62−115765号公報 実開平06−060269号公報
Further, the magnetic force of the two magnetized portions of the auxiliary magnetic pole portion acts as an attractive force for the amateur core, and the patterns of the two auxiliary magnetized portions are arranged unbalanced in the rotation direction. The attractive force obtained by synthesizing the attractive force of the amateur core by the two auxiliary magnetized portions causes the rotating shaft to be biased in a certain direction within the bearing.
Japanese Utility Model Publication No. 01-113558 Japanese Utility Model Publication No. 62-115765 Japanese Utility Model Publication No. 06-060269

上記特許文献1および2は、2極3スロットのモータ構造が基になっている技術で、構造的にマグネット磁極N、Sに磁力のアンバランスをマグネット形状、マグネットとコアのエアーギャップを変えることで(NSマグネットの内径曲率を変える、マグネット磁気中心を対称位置にしない、NSマグネット開放角をかえる等)、N極、S極とコアに磁力差を設け、回転軸に側圧を加える構成になっている。   The above Patent Documents 1 and 2 are technologies based on a 2-pole 3-slot motor structure, in which the magnet magnetic poles N and S are magnetically unbalanced in magnetic force, and the air gap between the magnet and the core is changed. (Change the inner diameter curvature of the NS magnet, do not change the magnetic center of the magnet, change the opening angle of the NS magnet, etc.), and provide a magnetic force difference between the north and south poles and the core to apply a lateral pressure to the rotating shaft. ing.

しかし、2極3スロットの構成で、回転軸に側圧を与えるために磁力のアンバランスを作り、磁力差で回転軸に側圧を与えると、例えば、BEMF(逆起電圧波形)、即ち、発電機の要領を応用するように、アマチュア組立(着磁されたマグネットを組込んだ状態)を外部駆動で回転させ、そのアマチュア組立の中にコアの1スロットにコイルを巻いたものを挿入し、コイルの巻始めと巻終わりから出力(発電波形)を取ると、磁力にアンバランスをもうけた分だけ磁力にアンバランスを設けなかったものに比べ発電波形に大きな差が出る。   However, in the configuration of two poles and three slots, if an imbalance of magnetic force is made to give a side pressure to the rotating shaft and a side pressure is given to the rotating shaft by a magnetic force difference, for example, BEMF (counterelectromotive voltage waveform), that is, a generator In order to apply the above procedure, an amateur assembly (with a magnetized magnet incorporated) is rotated by an external drive, and a coil wound in one slot of the core is inserted into the armature assembly. When the output (power generation waveform) is taken from the beginning and end of winding, there is a large difference in the power generation waveform compared to the case where the magnetic force is unbalanced as much as the magnetic force is unbalanced.

同じように、マグネットのコイル(コアに巻回したコイル)に作用するトータルフラックスとしても大きな差が生じる。このように、発電波形の出力に差が出ると、コギングトルクの悪化、トルクリップルの悪化という問題が発生しトルクリップルが悪化することで、回転ムラが生じ、スピンドル系のモータでは使い勝手が悪<なる。また、フィード用モータ(ディスク記憶装置のヘッドを動かすモータ)ではコギングトルクにムラ(大小)ができると停止制御がし難く、制御性が悪くなる。   Similarly, a large difference occurs as a total flux acting on the magnet coil (coil wound around the core). Thus, if there is a difference in the output of the power generation waveform, problems such as worsening of cogging torque and worsening of torque ripple occur, resulting in worsening of torque ripple, resulting in rotation unevenness and poor usability for spindle motors. Become. Further, if the cogging torque is uneven (large or small) in the feed motor (motor that moves the head of the disk storage device), stop control is difficult and controllability is deteriorated.

また、特許文献3(実開平6−60269号公報)は、上記2点の問題点を解決する手段として、モータ駆動のメインとなる磁気部は同じ磁力となるように配置し、磁極の切り替わる部分(モータ駆動には影響の少ない部分)に更に、細かく着磁(N極.S極、無着磁部)し、この部分の磁力で側圧を加える構成になっている。
この構成の場合、着磁工程が複雑となる。また、着磁ヨークは、内着で着磁するか、マグネット単品で着磁するしか手段は無く、小型モータには不向きな着磁構成になる。
Patent Document 3 (Japanese Utility Model Publication No. 6-60269) discloses, as means for solving the above two problems, a magnetic part that is the main of motor driving is arranged so as to have the same magnetic force, and a part where the magnetic pole is switched. Further, the magnetism is further finely magnetized (N pole, S pole, non-magnetized portion) in the portion that has little influence on the motor drive, and a side pressure is applied by the magnetic force of this portion.
In this configuration, the magnetization process becomes complicated. In addition, the magnetized yoke can only be magnetized by inner coating or magnetized by a single magnet, and has a magnetized configuration unsuitable for a small motor.

以上述べた特許文献1〜3は、2極3スロットのため、磁極のN極とS極の間の間隔はかなり広く、これら磁極だけで軸に一定の側圧を加え続けることは難しい。このため、軸の両端部にそれぞれ別々の側圧を加える例が多い。磁極がリング状に形成される場合も、
同じようにN極とS極の間の間隔はかなり広くなり、同じことが云える。このことは、2極の場合には、軸に一定の側圧を加えることが難しいことを示す。
In Patent Documents 1 to 3 described above, since there are two poles and three slots, the interval between the N pole and the S pole of the magnetic pole is quite wide, and it is difficult to continue to apply a constant lateral pressure to the shaft using only these magnetic poles. For this reason, there are many examples of applying different lateral pressures to both ends of the shaft. When the magnetic pole is formed in a ring shape,
Similarly, the spacing between the N and S poles is much wider and the same is true. This indicates that it is difficult to apply a constant lateral pressure to the shaft in the case of two poles.

また、2極のため、トルクを発生させるための磁束密度特性が変動しやすく、コギングトルク等の回転ムラを発生する。   In addition, because of the two poles, the magnetic flux density characteristics for generating torque are likely to fluctuate, and rotation unevenness such as cogging torque occurs.

本発明の目的は、アマチュアコアを設けた回転軸を軸受で回転自在に支持してなる回転機において、アマチュアコアと対向するマグネットの着磁パターンを、アマチュアコアの回転駆動に寄与する部分の磁力のバランスがとれ、しかも、アマチュアコアの吸引に寄与する部分の磁力がアンバランスで回転軸を軸受の一定方向に偏って接触させるようにした回転機を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a magnetizing pattern of a magnet facing the armature core in a rotating machine in which a rotating shaft provided with an armature core is rotatably supported by a bearing. It is another object of the present invention to provide a rotating machine in which the rotating shaft is biased in contact with a certain direction of the bearing with the magnetic force of the portion contributing to the attraction of the amateur core being unbalanced.

本発明の回転機は、同じ磁束密度の1対のマグネット(永久磁石)を一方(例えば、第1マグネット)のN極と他方(例えば、第2マグネット)のS極が同じ側を向くように組み合わせ、2対以上の任意対数の前記マグネットを均等な開き角度位置にマグネットの磁気中心を合わせて配置し、前記マグネットは磁束密度の値が異なる対を含み、磁束密度の値が他に比べて大きいマグネット対は回転軸を軸受に偏って接触させる方向に合わせて設けること(側圧機構を構成する)を特徴とする。その際、すべてのマグネットは均等な開き角度位置に配置される。磁束密度の値が前記大きいものに比べて小さいマグネット対は、前記大きいものを設けた残りの開き角度位置に配置する。   In the rotating machine of the present invention, a pair of magnets (permanent magnets) having the same magnetic flux density are arranged such that one (for example, the first magnet) N pole and the other (for example, the second magnet) S pole face the same side. Combine two or more pairs of any number of the magnets so that the magnetic centers of the magnets are aligned at equal opening angle positions, and the magnets include pairs with different magnetic flux density values. The large magnet pair is characterized by being provided in accordance with the direction in which the rotating shaft is biased to contact the bearing (constitutes a side pressure mechanism). At that time, all the magnets are arranged at equal opening angle positions. Magnet pairs having a smaller magnetic flux density than the larger one are arranged at the remaining opening angle positions where the larger one is provided.

所定の開き角度で配置したマグネットに対し、アマチュアを前記マグネットの内側で回転させることも、外側で回転させることもできる。   With respect to the magnet arranged at a predetermined opening angle, the armature can be rotated inside the magnet or can be rotated outside.

特に、中心を向く側が互いに異なる磁極となるように設ける所定磁束密度の第1マグネットと第2マグネットを1対とし、2対以上の任意対数のマグネットを均等な開き角度位置にマグネットの磁気中心を合わせて配置する。前記マグネットは磁束密度の値が異なる対を含み、磁束密度の値が他の対に比べ大きいマグネット対は回転軸を軸受に偏って接触させる方向に合わせて設けることを特徴とする。   In particular, the first magnet and the second magnet having a predetermined magnetic flux density provided so that the sides facing the center are different from each other are paired, and two or more pairs of arbitrary number of magnets are arranged at equal opening angle positions. Place them together. The magnet includes a pair having different magnetic flux density values, and a magnet pair having a larger magnetic flux density value than the other pairs is provided in accordance with a direction in which the rotating shaft is biased to contact the bearing.

上記マグネットは回転軸の回転駆動と回転軸への側圧発生のための両方に兼用される。   The magnet is used both for rotational driving of the rotating shaft and for generating a side pressure on the rotating shaft.

前記回転機は、モータ(電動機)、発電機(ジェネレータ)等の永久磁石を組み込んで回転軸を回転させる機器を対象とする。   The rotating machine is intended for a device that rotates a rotating shaft by incorporating a permanent magnet such as a motor (electric motor) or a generator (generator).

磁束密度の値は少なくとも2段階に設定されていれば良く、3段階以上に設定することもできる。   The value of magnetic flux density should just be set to at least 2 steps, and can also be set to 3 or more steps.

各マグネット(永久磁石)は例えば厚み方向にNS又はSN(磁極の向きが逆)と着磁されたものからなり、所定の作用を説明する場合には直接関係する片側の磁極名を用いて、例えばN極マグネット又はS極(磁極の向きが逆)マグネットと表示する。
固定子に対する回転子は、インナーロータ型でもアウターロータ型でもできる。マグネットは可動側又は固定側のいずれにも設けることができる。例えば、前記マグネットは前記回転軸に連結されたアマチュアを駆動するための界磁マグネットを構成すること、又は、前記回転軸と連結されたロータを構成することができる。
Each magnet (permanent magnet) is composed of, for example, NS or SN (the direction of the magnetic pole is reverse) magnetized in the thickness direction, and when describing a predetermined action, use the magnetic pole name on one side directly related, For example, an N-pole magnet or an S-pole magnet (the direction of the magnetic pole is reversed) is displayed.
The rotor for the stator can be an inner rotor type or an outer rotor type. The magnet can be provided on either the movable side or the fixed side. For example, the magnet may constitute a field magnet for driving an armature connected to the rotating shaft, or may constitute a rotor connected to the rotating shaft.

固着手段は振動に強い溶接手段、例えばスポット溶接、レーザ溶接等を用いる。   As the fixing means, a welding means resistant to vibration, such as spot welding or laser welding, is used.

界磁マグネット(永久磁石)は、2対以上の任意の対数のマグネットを、軸中心におけ
る開き角を同じにし、円周上に均等に配置する。
The field magnets (permanent magnets) are two or more pairs of arbitrary logarithmic magnets having the same opening angle at the axis center and are evenly arranged on the circumference.

本発明の側圧機構は、マグネットを単位体積あたり同じ強さで磁化したインナーロータ型の場合、モータや発電機等の回転機を対象とし、巻線コア(アマチュア巻線成形体)又はコイルを有するアマチュアコアを設けた回転軸と、前記回転軸を軸支する軸受と、前記巻線コア又はアマチュアコアに対向して円周上の等しい開き角度位置に配置されたN極マグネットとS極マグネットを1対として2対以上の対数のマグネット(永久磁石)を設けたモータフレームとを備えた回転機であって、N極とS極の対毎に、マグネットにおける巻線コア又はアマチュアコアの外周面に対向する面(回転軸方向の長さが同じ場合には円弧長)の大きさを変えて、アマチュアコアに作用する磁気吸引力を、回転軸まわりの所定の半径方向に働くように構成する。   In the case of an inner rotor type in which a magnet is magnetized with the same strength per unit volume, the lateral pressure mechanism of the present invention is intended for a rotary machine such as a motor or a generator, and has a winding core (an amateur winding molding) or a coil. A rotating shaft provided with an amateur core, a bearing that supports the rotating shaft, and an N-pole magnet and an S-pole magnet arranged at equal opening angle positions on the circumference facing the winding core or the amateur core. A rotating machine including a motor frame provided with two or more logarithmic magnets (permanent magnets) as a pair, and an outer peripheral surface of a winding core or an amateur core in each magnet for each pair of N poles and S poles By changing the size of the surface (the arc length if the length in the rotation axis direction is the same), the magnetic attractive force acting on the amateur core is configured to work in a predetermined radial direction around the rotation axis .

また、マグネットにおける巻線コア又はアマチュアコアの外周面に対向する面を同じにして、マグネットの磁化の強さを異ならせるようにしても良い。   Further, the surface of the magnet facing the outer peripheral surface of the winding core or the armature core may be made the same so that the magnets have different magnetization strengths.

また、本発明のマグネットは、対単位で磁力の異なる磁性材料のマグネットを選択し、2対以上の磁力の異なる対のマグネットを組み合わせて側圧機構を構成することもできる。   Moreover, the magnet of this invention can also comprise the side pressure mechanism by selecting the magnet of the magnetic material from which magnetic force differs in a pair unit, and combining the paired magnets from which 2 or more pairs of magnetic forces differ.

本発明のコアレスモータ又はコアレス発電機は、巻線をコイル状に形成しそれをリング状に成形し回転子としたアマチュア巻線成形体を用いる回転機をいう。   The coreless motor or the coreless generator according to the present invention refers to a rotating machine that uses an amateur winding molded body in which a winding is formed in a coil shape and then formed into a ring shape to form a rotor.

本発明のスロットレスコアードモータ又は発電機は、上記コアレスモータ又はコアレス発電機における巻線をコイル状に形成しそれをリング状に成形したアマチュア巻線成形体に、バックヨークを設けた回転機をいう。いずれも詳しくは、実施例を参照されたし。   A slotless cored motor or generator according to the present invention comprises a rotating machine in which a winding is formed in a coil shape in the coreless motor or coreless generator and a back yoke is provided on an amateur winding molded body formed into a ring shape. Say. Please refer to the examples for details.

モータフレームは、基本形状を四角形とし、この四角形の各辺の一部を残しながら角部を内側に押し潰したモータフレームの断面形状を、隣接する辺の間を任意の形状の弧等で連結した形状としたものであったが、基本形状をこの四角形に限らず、2(n+1)角形とすることができる。但しnは1以上の正の整数とする。   The motor frame has a quadrilateral basic shape, and the cross-sectional shape of the motor frame with the corners crushed inward while leaving a part of each side of the quadrangle is connected between adjacent sides with an arc of any shape. However, the basic shape is not limited to this quadrangle, and can be a 2 (n + 1) square. However, n is a positive integer of 1 or more.

具体的には、以下のようになる。
(1) 回転機は、同じ磁束密度の1対のマグネットを一方のN極と他方のS極が同じ側を向くように組み合わせ、2対以上の任意対数の前記マグネットを均等な開き角度位置にマグネットの磁気中心を合わせて配置し、前記マグネットは磁束密度の値が異なる対を含み、磁束密度の値が他の対に比べて大きいマグネット対は回転軸を軸受に偏って接触させる方向に合わせて配置することを特徴とする。
(2) 上記(1)記載の回転機は、中心を向く側が互いに異なる磁極となるように設ける所定磁束密度の第1マグネットと第2マグネットを1対とし、2対以上の任意対数のマグネットを均等な開き角度位置にマグネットの磁気中心を合わせて配置し、前記マグネットは磁束密度の値が異なる対を含み、磁束密度の値が他の対に比べて大きいマグネット対は回転軸を軸受に偏って接触させる方向に合わせて配置することを特徴とする。
(3) 上記(1)記載の回転機において、同じ磁束密度のN極マグネットとS極マグネットを1対として、2対以上の任意対数の前記マグネットを均等な開き角度位置にマグネットの磁気中心を合わせて配置し、前記回転軸を前記軸受の1部に偏って接触するように偏らせる方向のモータフレームに磁束密度が同じで大きいN極マグネットとS極マグネットの1対を設け、前記N極マグネットの磁束密度の合計と前記S極マグネットの磁束密度の合計の絶対値を同じ値になるようにしたことを特徴とする。
(4) 上記(1)乃至(3)のいずれか1項記載の回転機において、前記マグネット対は、少なくとも1対の磁束密度の値が他の対の磁束密度の値より大きくなるように、半径
方向の厚みが一定で円弧長が異なるように形成されていることを特徴とする。
(5) 上記(1)乃至(3)のいずれか1項記載の回転機において、前記マグネット対は、少なくとも1対の磁束密度の値が他の対の磁束密度の値より大きくなるように、半径方向の厚みが一定で円周方向の着磁幅が異なるように形成されていることを特徴とする。(6) 上記(1)乃至(3)のいずれか1項記載の回転機において、前記マグネットは、モータフレームの内側に設け、前記回転軸は、回転体に設けたことを特徴とする。
(7) 上記(6)記載の回転機において、前記回転体は、突極にコイルを設けたアマチュアコアを前記回転軸に設けた構成としたことを特徴とする。
(8) 上記(6)記載の回転機において、前記回転体は、アマチュア巻線成形体と、その内側に接してそれと一体に回転する可動バックヨークが設けられていることを特徴とする。
(9) 上記(6)乃至(8)のいずれか1項記載の回転機において、前記モータフレームは、その断面が2(n+1)角形に形成され、2(n+1)角形の各辺の一部を残しながら角部を内側に押し潰した形状の筒状部を有することを特徴とする。但しnは1以上の正の整数とする。
(10) 上記(1)乃至(9)のいずれか1項記載の回転機において、前記マグネットは前記回転軸を駆動するための界磁マグネットを構成することを特徴とする。
(11) 上記(1)又は(2)記載の回転機において、前記マグネットは前記回転軸と連結されたカップ状のロータヨークの円筒部の内側に設け、前記回転軸、前記ロータヨークとともに、ロータを構成することを特徴とする。
Specifically, it is as follows.
(1) The rotating machine combines a pair of magnets having the same magnetic flux density so that one N pole and the other S pole face the same side, and two or more pairs of arbitrary logarithm magnets are placed at equal opening angle positions. The magnets are arranged with the magnetic centers aligned, and the magnets include pairs with different magnetic flux density values. Magnet pairs with larger magnetic flux density values than other pairs are aligned with the direction in which the rotating shaft is biased to contact the bearing. arranged Te be characterized Rukoto.
(2) In the rotating machine described in (1) above, a pair of a first magnet and a second magnet having a predetermined magnetic flux density provided so that the sides facing the center are different from each other, and two or more arbitrary logarithmic magnets are provided. The magnet centers are arranged at equal opening angle positions, and the magnet includes a pair with different magnetic flux density values. A magnet pair with a larger magnetic flux density value than the other pairs has a rotating shaft biased toward the bearing. It is aligned with the direction of contacting Te characterized Rukoto.
(3) In the rotating machine described in (1) above, N-pole magnets and S-pole magnets having the same magnetic flux density are paired, and two or more pairs of arbitrary number of the magnets are placed at equal opening angle positions. A pair of N pole magnets and S pole magnets having the same magnetic flux density and the same magnetic flux density are provided on a motor frame in a direction in which the rotating shaft is biased so as to be biased to contact with a part of the bearing. The absolute value of the total magnetic flux density of the magnet and the total magnetic flux density of the S-pole magnet is set to the same value.
(4) In the rotating machine according to any one of (1) to (3), the magnet pair has at least one pair of magnetic flux density values larger than the other pair magnetic flux density values. The radial thickness is constant and the arc length is different.
(5) In the rotating machine described in any one of (1) to (3) above, the magnet pair has at least one pair of magnetic flux density values larger than the other pair magnetic flux density values. It is characterized in that the radial thickness is constant and the circumferential magnetization width is different. (6) In the above (1) to the rotating machine according to any one of (3), the magnet is provided inside the motor frame, the rotary shaft, characterized in that provided on the rotating body.
(7) In the above SL (6) rotating machine, wherein the rotating body, characterized in that the armature core provided with a coil has a structure which is provided on the rotating shaft to the salient pole.
(8) In the above SL (6) rotating machine, wherein the rotating body is characterized and the armature windings-molded element, in that movable back yoke that rotates integrally therewith in contact with the inner side is provided.
(9) In the rotating machine described in any one of (6) to (8) above, the motor frame has a 2 (n + 1) square cross section, and a part of each side of the 2 (n + 1) square. It has the cylindrical part of the shape which crushed the corner | angular part inside, leaving behind. However, n is a positive integer of 1 or more.
(10) In the above (1) to the rotating machine according to any one of (9), the magnet is characterized in that it constitutes a field magnet for driving said rotary shaft.
In (11) above (1) or (2) rotating machine, wherein the magnets are provided inside the cylindrical portion of the rotary shaft and the connecting cup-shaped rotor yoke, said rotating shaft, together with the rotor yoke, the rotor It is characterized by comprising.

本発明の回転機は、N極マグネットとS極マグネットの1対を単位として、2対以上設ける回転機に適応するもので、同じ磁束密度の一対のN極マグネットとS極マグネットの磁束密度を他の対に比べて大きくし、磁力を強くすることにより、卜一タルのN極磁束密度とS極磁束密度の磁力アンバランスを無くし、3相(U相.V相.W相)の各コイルに発生する出力も同一にし、トルクリップルを悪化させること無く、回転軸に側圧を加えることができる。   The rotating machine of the present invention is suitable for a rotating machine provided with two or more pairs of N pole magnets and S pole magnets as a unit, and the magnetic flux density of a pair of N pole magnets and S pole magnets having the same magnetic flux density. By making it larger than other pairs and strengthening the magnetic force, there is no magnetic imbalance between the N-pole magnetic flux density and the S-pole magnetic flux density, and each of the three phases (U phase, V phase, W phase). The output generated in the coil is also the same, and a side pressure can be applied to the rotating shaft without deteriorating torque ripple.

図7は、トルクを発生するためのマグネット(永久磁石)のN極とS極の磁束密度が等しい場合と等しくない場合の説明図である。   FIG. 7 is an explanatory diagram when the magnetic flux densities of the N pole and S pole of a magnet (permanent magnet) for generating torque are not equal to each other.

図7(a)は、マグネット(永久磁石)のN極とS極の磁束密度が等しい場合の例であり、それぞれのN極とS極の発生磁界内で、突極に集中巻した3相(U相、V相、W相)巻線に3相全波駆動方式で駆動電流を流したときの発生トルクの角度変化を示す図である。   FIG. 7A shows an example in which the magnetic flux densities of the N pole and the S pole of the magnet (permanent magnet) are equal, and the three phases concentratedly wound around the salient pole within the generated magnetic field of each N pole and S pole. (U phase, V phase, W phase) It is a figure which shows the angle change of the generated torque when a drive current is sent by the three-phase full wave drive system to a coil | winding.

図7(b)は図7(a)のトルクリップルを説明する図である。   FIG. 7B is a diagram for explaining the torque ripple in FIG.

図7(c)は、マグネット(永久磁石)のN極とS極の磁束密度が等しくない場合の例であり、それぞれのN極とS極の発生磁界内で、突極に集中巻した3相(U相、V相、W相)巻線に3相全波駆動方式で駆動電流を流したときの発生トルクの角度変化を示す図である。   FIG. 7C shows an example in which the magnetic flux densities of the N pole and S pole of the magnet (permanent magnet) are not equal. In the magnetic field generated by each N pole and S pole, concentrated winding is performed on the salient pole. It is a figure which shows the angle change of the generated torque when a drive current is sent with a three-phase full wave drive system to a phase (U phase, V phase, W phase) winding.

図7(d)は図7(c)のトルクリップルを説明する図である。   FIG. 7D is a diagram illustrating the torque ripple in FIG.

本発明は、磁束密度の等しいN極マグネットとS極マグネットの1対を単位とし、磁束密度の値の異なる対を2種類以上(好ましくは2種類)モータフレームに組み込んでアマチュアコア又はアマチュア巻線成形体に設けた可動バックヨークに働く吸引力を回転軸の1方側に偏らせる機構を有する。以下、磁束密度が2種類の場合について説明する。1対のN極とS極のそれぞれの磁束密度は同じにする。この特徴に注目し、N極とS極の磁束
密度が等しい場合のトルク特性の有利な点を図7(a)と図7(b)を用いて説明する。
In the present invention, a pair of N pole magnets and S pole magnets having the same magnetic flux density is used as a unit, and two or more (preferably two kinds) pairs having different magnetic flux density values are incorporated in a motor frame to provide an amateur core or an amateur winding. It has a mechanism for biasing the suction force acting on the movable back yoke provided on the molded body toward one side of the rotating shaft. Hereinafter, the case where there are two types of magnetic flux densities will be described. The magnetic flux densities of the pair of N pole and S pole are the same. Paying attention to this feature, the advantage of the torque characteristic when the magnetic flux densities of the N pole and S pole are equal will be described with reference to FIGS. 7 (a) and 7 (b).

例えば、集中巻におけるコイル(スロット、歯)数6、相数3、極数4の場合、磁束密度の異なる2種類のマグネット(磁束密度が大きいN極マグネットとS極マグネットの1対と、磁束密度が小さいN極マグネットとS極マグネットの1対)を用い、アマチュアコア又はアマチュア巻線成形体に設けた可動バックヨークに連結される回転軸を軸受の1部に偏って接触するように偏らせる方向のモータフレームに磁束密度が大きいN極マグネットとS極マグネットの1対を設け、残りの2マグネットには磁束密度が小さいN極マグネットとS極マグネットの1対を設ける。このようにマグネットを設けると、N極磁束密度の合計は、磁束密度が大きいN極マグネットの磁束密度と、磁束密度が小さいN極マグネットの磁束密度の合計となる。一方、S極磁束密度の合計は、磁束密度が大きいS極マグネットの磁束密度と、磁束密度が小さいS極マグネットの磁束密度の合計となる。一対のN極とS極の磁束密度は同じ値に設定してあるので、N極磁束密度の合計とS極磁束密度の合計は、極性は異なるが、絶対値は同じ値になる。その結果、コイルのU相、V相およびW相に働くトルク特性は図7(a)に示すようになる。図中、上側がN極側に働くトルクを表し、下側がS極側に働くトルクを表す。斜線部分が有効トルク領域になる。有効トルク領域は、トルク特性の内、隣接する相と切り替わる点以上の領域になる。このため、N極側とS極側の有効領域は同じになる。   For example, when the number of coils (slots, teeth) in a concentrated winding is 6, the number of phases is 3, and the number of poles is 4, two types of magnets having different magnetic flux densities (a pair of N pole magnet and S pole magnet having a high magnetic flux density, and magnetic flux Using a low-density N-pole magnet and S-pole magnet), the rotating shaft connected to the movable back yoke provided on the armature core or armature winding molded body is biased so as to be biased to contact with a part of the bearing. A pair of N-pole magnets and S-pole magnets having a high magnetic flux density is provided on the motor frame in the direction to be applied, and a pair of N-pole magnets and S-pole magnets having a low magnetic flux density is provided for the remaining two magnets. When the magnet is provided in this manner, the total of the N pole magnetic flux density is the sum of the magnetic flux density of the N pole magnet having a large magnetic flux density and the magnetic flux density of the N pole magnet having a small magnetic flux density. On the other hand, the sum of the S pole magnetic flux density is the sum of the magnetic flux density of the S pole magnet having a large magnetic flux density and the magnetic flux density of the S pole magnet having a small magnetic flux density. Since the magnetic flux densities of the pair of N pole and S pole are set to the same value, the total of the N pole magnetic flux density and the total of the S pole magnetic flux density are different in polarity but have the same absolute value. As a result, the torque characteristics acting on the U phase, V phase and W phase of the coil are as shown in FIG. In the figure, the upper side represents the torque acting on the N pole side, and the lower side represents the torque acting on the S pole side. The shaded area is the effective torque region. The effective torque area is an area that is greater than or equal to the point where the adjacent phase is switched in the torque characteristics. For this reason, the effective areas on the N pole side and the S pole side are the same.

図7(a)の特性をトルク0(ゼロ)の線で折り返すと図7(b)の(b−2)図の特性になる。   When the characteristic of FIG. 7A is turned back by a line of torque 0 (zero), the characteristic shown in FIG. 7B (b-2) is obtained.

ところで、モータの回転中にトルクが一定でなく脈動(変動)する現象をトルクむら(トルクリップル:torque ripple)という。トルクむらの原因はさまざまだが鉄心の歯、スロット構造とマグネット(永久磁石)の相互作用によるものをコギングトルクという。   By the way, a phenomenon in which the torque is not constant but pulsates (varies) during rotation of the motor is referred to as torque unevenness (torque ripple). There are various causes of torque unevenness, but the cogging torque is caused by the interaction of the iron teeth, slot structure and magnet (permanent magnet).

図7(b)の(b−2)図の特性のトルクリップルを求めると、一定のパターンを繰り返す図7(b)の(b−1)図の特性になる。このことは、変則的な変動を伴わず、比較的小さなトルクリップル特性を呈しているといえる。   When the torque ripple having the characteristics shown in (b-2) of FIG. 7B is obtained, the characteristics shown in (b-1) of FIG. 7B are repeated. This can be said to exhibit a relatively small torque ripple characteristic without irregular fluctuations.

一方、従来例である特許文献1〜3に示されるように、2極の場合、アマチュアコアに設けた回転軸を軸受の1部に偏って接触するように偏らせる方向の一方の極(例えばN極)の磁束密度を他方の極(例えばS極)の磁束密度より大きくすると、図7(c)に示されるように、トルク0(ゼロ)の線を境にしたN極側とS極側のトルク特性は、絶対値が同じ値にならなくなる。この図7(c)のトルク特性をトルク0の線を境に折り返すと図7(d)の(d−2)図のように最大値が変動する特性となる。このため、図7(d)の(d−1)図のようにトルクリップル特性を求めると、変動幅が大きく、しかも変動パターンもユニークな形状になっている。このことは、従来例の特許文献1〜3の2極の例では、トルクリップルが大きく、このため、トルク特性を改善しなければ使えないという問題がある。これに対し、本発明は上記のとおりこの問題点を解消することができる。   On the other hand, as shown in Patent Documents 1 to 3, which are conventional examples, in the case of two poles, one pole in a direction in which the rotating shaft provided in the armature core is biased so as to be biased to contact with a part of the bearing (for example, When the magnetic flux density of the N pole is larger than the magnetic flux density of the other pole (for example, the S pole), as shown in FIG. 7C, the N pole side and the S pole with the torque 0 (zero) line as a boundary. The torque characteristics on the side will not have the same absolute value. When the torque characteristic shown in FIG. 7C is turned back at the torque 0 line, the maximum value varies as shown in FIG. 7D-d-2. For this reason, when the torque ripple characteristic is obtained as shown in FIG. 7 (d) (d-1), the fluctuation range is large and the fluctuation pattern has a unique shape. This is because the torque ripple is large in the two-pole example of Patent Documents 1 to 3 of the conventional example, and therefore there is a problem that it cannot be used unless the torque characteristics are improved. In contrast, the present invention can solve this problem as described above.

更に、本発明は、上記特許文献3に示されるような複雑な着磁をすることも無く、着磁方法も、内着磁、外着磁、モータフレーム組立着磁、モータ完成品着磁、のいずれの状態でも可能(1ピースマグネットでは、モータフレーム組立着磁、単品内着磁となる)となる。   Furthermore, the present invention does not perform complicated magnetization as shown in Patent Document 3, and the magnetization method includes inner magnetization, outer magnetization, motor frame assembly magnetization, motor finished product magnetization, (A one-piece magnet can be used for assembling a motor frame or magnetizing a single product).

本発明の実施の形態を図に基づいて詳細に説明する。
以下、回転機の例示としてインナーロータ型のモータを示す。
Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
Hereinafter, an inner rotor type motor will be shown as an example of the rotating machine.

各マグネット(永久磁石)は例えば厚み方向にNS又はSN(磁極の向きが逆)と着磁されたものからなり、所定の作用を説明する場合には直接関係する片側の磁極名を用いて、例えばN極マグネット又はS極(磁極の向きが逆)マグネットと表示する。   Each magnet (permanent magnet) is composed of, for example, NS or SN (the direction of the magnetic pole is reverse) magnetized in the thickness direction, and when describing a predetermined action, use the magnetic pole name on one side directly related, For example, an N-pole magnet or an S-pole magnet (the direction of the magnetic pole is reversed) is displayed.

図1は本発明の実施例1であるモータの構成図である。この実施例1ではアマチュアコアを有する場合を説明する。   FIG. 1 is a configuration diagram of a motor that is Embodiment 1 of the present invention. In the first embodiment, a case having an amateur core will be described.

図1(a)は回転軸の長さ方向に切断した断面図であり、図1(a)中、A−A線からB−B線までの間は図1(b)のD−D線で切った断面図、B−B線からC−C線までの間は図1(c)のE−E線で切った断面図、C−C線からエンドブロックまでの間は図1(d)のF−F線で切った断面図である。図1(b)は図1(a)のA−A断面図、図1(c)は図1(a)のB−B断面図、図1(d)は図1(a)のC−C断面図である。
本発明の側圧機構は、軸受に軸支された回転軸にアマチュアコアを設け、このアマチュアコアを囲むように対向して複数個のマグネット(永久磁石)に基づく磁極を設け、前記マグネットの内の対になるN極(例えば、第1マグネット)とS極(例えば、第2マグネット)の両マグネットにおける、アマチュアコアの外周面に対向する面の大きさを変えて、磁束密度を変えアマチュアコアに作用する磁気吸引力を、回転軸まわりの所定の半径方向に働くように構成する。
FIG. 1A is a cross-sectional view cut in the length direction of the rotating shaft. In FIG. 1A, the section from the line AA to the line BB in FIG. A cross-sectional view taken along line BB, a cross-sectional view taken along line EE in FIG. 1C from the line BB to the CC line, and a line from line CC to the end block in FIG. It is sectional drawing cut | disconnected by the FF line | wire of FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1A, FIG. 1C is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 1A, and FIG. 1D is a cross-sectional view taken along the line C- in FIG. It is C sectional drawing.
In the lateral pressure mechanism of the present invention, an armature core is provided on a rotating shaft supported by a bearing, and magnetic poles based on a plurality of magnets (permanent magnets) are provided so as to surround the armature core. By changing the size of the surface facing the outer peripheral surface of the armature core in both the north pole (for example, the first magnet) and the south pole (for example, the second magnet) to make a pair, The acting magnetic attractive force is configured to work in a predetermined radial direction around the rotation axis.

図1(a)のモータ1は、アマチュア組立体22とフレーム組立体23を有する。   The motor 1 in FIG. 1A includes an amateur assembly 22 and a frame assembly 23.

アマチュア組立体22は、回転軸2と、この回転軸2に設けたアマチュアコア3と、アマチュアコア3における突極4の両側のスロット5に巻線を巻回したコイル6と、回転軸2に設けた整流子ユニット9を有する。   The amateur assembly 22 includes a rotating shaft 2, an armature core 3 provided on the rotating shaft 2, a coil 6 in which windings are wound around slots 5 on both sides of the salient pole 4 in the armature core 3, The provided commutator unit 9 is provided.

回転軸2に設けた整流子ユニット9には、限流用バリスタ7を搭載し、整流子片8を設ける。回転軸2はその一端をモータフレーム10の端板部11の中心開孔に装着した軸受12に軸支し、他端をエンドブロック13に装着した軸受14に軸支している。端板部11には、回転軸2を中心として対称位置に取付用のネジ孔15が設けられている。エンドブロック13には、ブラシ16を備えた端子17が設けられている。ブラシ16は整流子片8と接触するように配置されている。   A commutator unit 9 provided on the rotary shaft 2 is equipped with a current limiting varistor 7 and a commutator piece 8. One end of the rotary shaft 2 is pivotally supported by a bearing 12 mounted in the central hole of the end plate portion 11 of the motor frame 10, and the other end is pivotally supported by a bearing 14 mounted on the end block 13. The end plate portion 11 is provided with a screw hole 15 for attachment at a symmetrical position about the rotation shaft 2. The end block 13 is provided with a terminal 17 having a brush 16. The brush 16 is disposed in contact with the commutator piece 8.

モータフレーム10は、板厚一定で、断面が四角形の各辺18の一部を残しながら角部19を内側に押し潰した形状の筒状部20と、この筒状部20に連設される前記端板部11からなる。前記筒状部20の断面は隣接する辺18同士の間が円弧で連結されている。   The motor frame 10 has a constant plate thickness, a cylindrical portion 20 having a shape in which a corner portion 19 is crushed inward while leaving a part of each side 18 having a square cross section, and a continuous portion to the cylindrical portion 20. It consists of the end plate part 11. In the cross section of the cylindrical portion 20, the adjacent sides 18 are connected by an arc.

モータフレーム10の筒状部20の形状を、基本的に、界磁マグネット21の着磁磁極数と同じ数の四角形にすることで、回転方向にsin波状磁化特性を得るための界磁マグネット21におけるマグネットの中心部の厚みを減らすことなく、モータの小型化を可能にする。   The shape of the cylindrical portion 20 of the motor frame 10 is basically a square having the same number as the number of magnetized magnetic poles of the field magnet 21, thereby obtaining a field magnet 21 for obtaining a sin wave magnetization characteristic in the rotation direction. The motor can be miniaturized without reducing the thickness of the central part of the magnet.

モータフレーム10の筒状部20の内側面に対し、アマチュアコア3の外側面を、最も近づいた位置、実施例1の場合各辺18の中央部分の位置で必要最小限のエアーギャップGのみが存在するように設定する。この設定は、図1の例では、各辺18の中央部分で行われる。
エアーギャップGは、主にモータフレーム10の内径精度とアマチュアコア3の外径精度の2点の部品の精度で決まる。このため、エアーギャップGは、実際の寸法としては、0.1mm〜0.5mm程度の値となる。
Only the minimum necessary air gap G is located at the position closest to the outer surface of the armature core 3 with respect to the inner surface of the cylindrical portion 20 of the motor frame 10, in the center portion of each side 18 in the first embodiment. Set to exist. This setting is performed at the center of each side 18 in the example of FIG.
The air gap G is mainly determined by the accuracy of two parts, that is, the inner diameter accuracy of the motor frame 10 and the outer diameter accuracy of the armature core 3. For this reason, the air gap G has a value of about 0.1 mm to 0.5 mm as an actual dimension.

モータフレーム10の角部19の内側の円弧の半径は、回転軸2の中心から界磁マグネット21の回転軸2側の内側部21aの円弧面までの長さの5%から85%の間の任意の値に設定する。これにより、アマチュアコア3を界磁マグネット21による配置場所の制約を受けずに増大した構造として配置することができ、したがって、コイル6の巻回数を増加して発生トルクを増加することができる。好ましくは、上記モータフレーム10の角部19の円弧の内側の半径は、回転軸2の中心から界磁マグネット21の回転軸2側の内側部21aの円弧面までの長さの65%から85%の間の任意の値に設定する。   The radius of the arc inside the corner portion 19 of the motor frame 10 is between 5% and 85% of the length from the center of the rotating shaft 2 to the arc surface of the inner portion 21a on the rotating shaft 2 side of the field magnet 21. Set to any value. As a result, the armature core 3 can be arranged as an increased structure without being restricted by the placement location by the field magnet 21, and therefore the number of turns of the coil 6 can be increased and the generated torque can be increased. Preferably, the radius on the inner side of the arc of the corner portion 19 of the motor frame 10 is from 65% to 85% of the length from the center of the rotating shaft 2 to the arc surface of the inner portion 21a on the rotating shaft 2 side of the field magnet 21. Set to any value between%.

実施の態様は以下のようなものが好ましい。   The following embodiments are preferable.

モータフレームの形状は例えば以下の(1)〜(6)の態様をとる。
(1)回転軸2の中心からモータフレーム10の内側面10ifまでの半径を、回転軸2中心から界磁マグネット21の内側部21aである円弧面までの半径と同じにする。
(2)回転軸2の中心からモータフレーム10の内側面10ifまでの半径を、回転軸2の中心から界磁マグネット21の内側部21aである任意の曲率の円弧面までの最短半径と同じにする。
(3)四角形の各辺18の一部を残しながら角19を内側に押し潰したモータフレーム10の断面形状を、隣接する前記辺18の間を任意の形状の弧で連結した形状とする。
(4)四角形の各辺18の一部を残しながら角19を内側に押し潰したモータフレーム10の断面形状を、隣接する前記辺18の間を、前記円弧(回転軸中心から界磁マグネットの円弧面までの半径を有する)を形成する円弧の半径の長さに対して任意比率の円弧で連結した形状とする。
(5)四角形の各辺18の一部を残しながら角19を内側に押し潰したモータフレーム10の前記断面を、隣接する前記辺18の間を直線で連結した形状とする。
(6)四角形の各辺18の一部を残しながら角19を内側に押し潰したモータフレーム10の断面形状を、隣接する前記辺18の間を、回転軸2の中心から同心円状の弧で連結した形状とする。
The shape of the motor frame takes the following aspects (1) to (6), for example.
(1) The radius from the center of the rotating shaft 2 to the inner surface 10if of the motor frame 10 is made the same as the radius from the center of the rotating shaft 2 to the circular arc surface that is the inner portion 21a of the field magnet 21.
(2) The radius from the center of the rotating shaft 2 to the inner surface 10if of the motor frame 10 is the same as the shortest radius from the center of the rotating shaft 2 to the arc surface of an arbitrary curvature that is the inner portion 21a of the field magnet 21. To do.
(3) The cross-sectional shape of the motor frame 10 in which the corner 19 is crushed inward while leaving a part of each side 18 of the quadrangle is a shape in which the adjacent sides 18 are connected by an arc of an arbitrary shape.
(4) The cross-sectional shape of the motor frame 10 in which the corners 19 are crushed inward while leaving a part of each side 18 of the quadrangle is formed between the adjacent sides 18 with the arc (from the center of the rotation axis to the field magnet). It has a shape that is connected by an arc having an arbitrary ratio to the length of the radius of the arc forming the arc).
(5) The cross section of the motor frame 10 in which the corners 19 are crushed inward while leaving a part of each side 18 of the quadrangle is formed into a shape in which the adjacent sides 18 are connected by a straight line.
(6) The cross-sectional shape of the motor frame 10 in which the corners 19 are crushed inward while leaving a part of each side 18 of the quadrangle is formed between the adjacent sides 18 by a concentric arc from the center of the rotating shaft 2. A connected shape.

モータフレーム10の端板部11と反対側の筒状部20の開放端には、エンドブロック13が装着される。   An end block 13 is attached to the open end of the cylindrical portion 20 opposite to the end plate portion 11 of the motor frame 10.

フレーム組立体23は、モータフレーム10と軸受12と界磁マグネット21からなる。   The frame assembly 23 includes a motor frame 10, a bearing 12, and a field magnet 21.

界磁マグネット21は、例えばネオジムマグネット(Nd−Fe−B)等で形成され、半径方向又は回転方向に着磁され、断面四角形の筒状部20の角部19に相互に離間して4個配置される。   The field magnet 21 is formed of, for example, a neodymium magnet (Nd—Fe—B) or the like, and is magnetized in the radial direction or the rotational direction, and is separated from the corner portion 19 of the cylindrical portion 20 having a quadrangular cross section. Be placed.

界磁マグネット21の断面形状(回転軸2の長さ方向と直する面での断面形状)は、内側部(アマチュアコア3に近接する側)21aが円弧状に形成され、外側部21bがモータフレーム10の筒状部の内側面10ifに密着する形状に形成される。この内側部21aと外側部21bの間の連結部21cは、実施例1ではモータフレーム10の内側面10ifと直交する角度に形成されているが、任意の角度にもできる。界磁マグネット21は、モータフレーム10の内側面10ifとアマチュアコア3の半径方向最外側面との間のエアーギャップG内に、この界磁マグネット21の断面における円弧状となる内側部21aとモータフレームの内側面10ifに密着して設けられる外側部21bの各々を連結する連結部21cを有する。界磁マグネット21は、図1(a)に示すように、アマチュアコア3に対向するように筒状部20の長さ方向に配置される。 Cross-sectional shape of the field magnet 21 (the cross-sectional shape on a plane to the longitudinal direction and Cartesian axis of rotation 2), (adjacent side to the armature core 3) 21a is formed in an arc-shaped inside portion, the outer portion 21b The motor frame 10 is formed in a shape that is in close contact with the inner side surface 10if of the cylindrical portion. The connecting portion 21c between the inner portion 21a and the outer portion 21b is formed at an angle orthogonal to the inner side surface 10if of the motor frame 10 in the first embodiment, but may be any angle. The field magnet 21 is arranged in the air gap G between the inner surface 10if of the motor frame 10 and the radially outermost surface of the armature core 3 and the inner portion 21a having an arc shape in the cross section of the field magnet 21 and the motor. It has the connection part 21c which connects each of the outer side part 21b provided closely_contact | adhered to the inner surface 10if of a flame | frame. As shown in FIG. 1A, the field magnet 21 is arranged in the length direction of the cylindrical portion 20 so as to face the armature core 3.

界磁マグネット21は、4極で構成され、回転軸2を軸受12と14の一部に偏って接触させるため、アマチュアコア3を任意のT方向(図1(c)および図1(d)参照)へ偏って吸引する磁束密度の大きなN極マグネット21MNL1(例えば、第1マグネット)およびS極マグネット21MSL1(例えば、第2マグネット)と、磁束密度の小さなN極マグネット21MNS1およびS極マグネット21MSS1からなる。特徴は、磁束密度の大きなものも磁束密度の小さなものもいずれもN極とS極の1対を単位として用いる点にある。磁束密度の大きなN極マグネット21MNL1とS極マグネット21MSL1の間に吸引方向Tがくるように配置する。各マグネットは、マグネットの円弧面の磁気中心が回転軸2の中心に対して均等な開き角となるように配置する。この例では、磁束密度を大きくするために、マグネットの円弧長(回転軸の長さ方向と直交する平面で切断した断面図における回転軸を中心としたマグネットの円周方向の長さ)を長くする。   The field magnet 21 is composed of four poles, and the armature core 3 can be placed in any T direction (FIG. 1 (c) and FIG. 1 (d)) in order to make the rotating shaft 2 be in contact with a part of the bearings 12 and 14. From the N pole magnet 21MNL1 (for example, the first magnet) and the S pole magnet 21MSL1 (for example, the second magnet) having a large magnetic flux density that is attracted biased toward the reference), and the N pole magnet 21MNS1 and the S pole magnet 21MSS1 having a small magnetic flux density. Become. The feature is that a pair of N pole and S pole is used as a unit for both those having a high magnetic flux density and those having a low magnetic flux density. It arrange | positions so that the attraction | suction direction T may come between N pole magnet 21MNL1 with large magnetic flux density, and S pole magnet 21MSL1. Each magnet is arranged so that the magnetic center of the arc surface of the magnet has an even opening angle with respect to the center of the rotating shaft 2. In this example, in order to increase the magnetic flux density, the arc length of the magnet (the circumferential length of the magnet around the rotation axis in a cross-sectional view cut along a plane perpendicular to the length direction of the rotation axis) is increased. To do.

特に、モータ1において、モータ特性に大きな影響を与える、界磁マグネット21の(BH)max(最大エネルギー積)と回転体の磁気構成部を構成するアマチュアコア3の外径寸法の関係を最適なものとするために、アマチュアコア3の外径をモータフレーム10の筒状部20の内径から必要最小限のエアーギャップGを除いた値まで大きくすることにより、アマチュアコア3の1スロット当たりの有効磁束を増大することができ、更に、アマチュアコア3のスロット5の巻線領域を稼ぎ、尚且つ、モータ部品として高価な界磁マグネット21の使用量を抑え、モータ形状の小型化を図りながらトルクを増加し、コストとモータ体積の低減を実現する。さらに、回転軸の振動を抑える。
なお、界磁マグネットの数は、2対(4極)以上、任意の(n+1)対数(2(n+1)極)にすることができる。但し、nは1以上の正の整数とする。
In particular, in the motor 1, the relationship between the (BH) max (maximum energy product) of the field magnet 21 and the outer diameter of the armature core 3 constituting the magnetic component of the rotating body, which has a great influence on the motor characteristics, is optimal. Therefore, by increasing the outer diameter of the armature core 3 from the inner diameter of the cylindrical portion 20 of the motor frame 10 to a value excluding the necessary minimum air gap G, the armature core 3 can be effectively used per slot. It is possible to increase the magnetic flux, and further increase the winding area of the slot 5 of the armature core 3, while suppressing the amount of the expensive field magnet 21 used as a motor part and reducing the motor shape while reducing the torque. To reduce costs and motor volume. Furthermore, the vibration of the rotating shaft is suppressed.
The number of field magnets can be 2 pairs (4 poles) or more and an arbitrary (n + 1) logarithm (2 (n + 1) poles). However, n is a positive integer of 1 or more.

[フレーム形状およびスロット数の変更例]
図2は、本発明のモータにおけるモータフレーム形状およびスロット数を変更した実施例の断面図である。図中、巻線コイルは省略してある。図2(a)は4極5スロットの断面図、図2(b)は4極6スロットの断面図、図2(c)は、6極9スロットの断面図である。
[Example of changing frame shape and number of slots]
FIG. 2 is a cross-sectional view of an embodiment in which the motor frame shape and the number of slots in the motor of the present invention are changed. In the figure, the winding coil is omitted. 2A is a cross-sectional view of a 4-pole 5 slot, FIG. 2B is a cross-sectional view of a 4-pole 6-slot, and FIG. 2C is a cross-sectional view of a 6-pole 9-slot.

本発明のモータ1は、図2中で符号の付いていない要素を図1の符号を用いて説明すると、四角形の各辺18aの一部を残しながら角部19aを内側に押し潰したモータフレーム10aの断面形状を、隣接する辺18aの間を任意の形状の弧で連結した形状としたものでもよく、また、四角形の各辺18aの一部を残しながら角部19aを内側に押し潰したモータフレーム10aの断面を、隣接する辺18aの間を界磁マグネット21の円弧面を形成する回転中心からの円弧の半径の長さに対して任意比率の円弧で連結した形状としたものでもよく、また、四角形の各辺18aの一部を残しながら角部19aを内側に押し潰したモータフレーム10aの断面を、隣接する辺18aの間を直線で連結した形状としたものでもよく、また、四角形の各辺18aの一部を残しながら角部19aを内側に押し潰したモータフレーム10aの断面を、nを1以上の正の整数とするとき、2(n+1)角形としたものであってもよい。 The motor 1 of the present invention will be described with reference to the elements in FIG. 1 that are not denoted by reference numerals in FIG. 2. A motor frame in which corners 19a are crushed inward while leaving a part of each side 18a of a quadrangle. The cross-sectional shape of 10a may be a shape in which adjacent sides 18a are connected by an arc of any shape, and the corners 19a are crushed inward while leaving a part of each side 18a of the quadrangle. The cross section of the motor frame 10a may have a shape in which adjacent sides 18a are connected by an arc having an arbitrary ratio with respect to the length of the arc radius from the rotation center forming the arc surface of the field magnet 21. In addition, the cross section of the motor frame 10a in which the corners 19a are crushed inward while leaving a part of each side 18a of the quadrangle may be a shape in which the adjacent sides 18a are connected with a straight line, Square The cross section of the motor frame 10a in which the corner portion 19a is crushed inward while leaving a part of each side 18a may be a 2 (n + 1) square when n is a positive integer of 1 or more. .

界磁マグネット21は、以下の図2(a)から図2(c)の例においても、モータフレーム10aの内側面10ifとアマチュアコア3の半径方向最外側面との間のエアーギャップG内に、この界磁マグネット21の断面における円弧状となる内側部21aとモータフレーム10aの内側面10ifに密着して設けられる外側部21bの各々を連結する連結部21cを有する。   The field magnet 21 is also in the air gap G between the inner surface 10if of the motor frame 10a and the radially outermost surface of the armature core 3 in the following examples of FIGS. 2 (a) to 2 (c). Each of the field magnets 21 has a connecting portion 21c for connecting each of an inner portion 21a having an arc shape in a cross section of the field magnet 21 and an outer portion 21b provided in close contact with the inner side surface 10if of the motor frame 10a.

なお、アマチュアコア3の形状も適宜変更することができる。実施例は4極5スロット、4極6スロット、6極9スロットに構成されているが、4極以上であれば問題はない。   The shape of the amateur core 3 can also be changed as appropriate. Although the embodiment is configured with 4 poles, 5 slots, 4 poles, 6 slots, and 6 poles and 9 slots, there is no problem as long as it is 4 poles or more.

図2(a)は、4極5スロットの例で、断面図で示すように、モータフレーム10aは、板厚一定で、断面が四角形の各辺18aの一部を残しながら角部19aを内側に押し潰した形状の筒状部20aと、この筒状部20aに連設される前記端板部11からなる。前記筒状部20aの断面は隣接する辺18a同士の間が円弧で連結されている。   FIG. 2A shows an example of 4 poles and 5 slots. As shown in the sectional view, the motor frame 10a has a constant plate thickness and the corners 19a on the inside while leaving a part of each side 18a having a square section. The cylindrical portion 20a is squeezed into the cylindrical portion 20a and the end plate portion 11 is connected to the cylindrical portion 20a. In the cross section of the cylindrical portion 20a, adjacent sides 18a are connected by an arc.

界磁マグネット21は、内側部21aが円弧面で、外側部21bがモータフレーム10aに密着し、アマチュアコア3aの回転動作を妨害しないようにモータフレーム10aの角部19aに相互に離間して設けられ、モータ特性を維持するのに必要なマグネットの磁化特性を確保した形状とする。   The field magnet 21 is provided so that the inner portion 21a is an arc surface, the outer portion 21b is in close contact with the motor frame 10a, and is separated from the corner portion 19a of the motor frame 10a so as not to interfere with the rotation operation of the amateur core 3a. Therefore, the magnet has a shape that ensures the magnetizing characteristics necessary to maintain the motor characteristics.

界磁マグネット21は、4極で構成され、回転軸2を軸受12と14の一部に偏って接触させるため、アマチュアコア3aを任意のT方向(図2(a)参照)へ偏って吸引する磁束密度の大きなN極マグネット21MNL2およびS極マグネット21MSL2と、磁束密度の小さなN極マグネット21MNS2およびS極マグネット21MSS2からなる。   The field magnet 21 is composed of four poles, and the armature core 3a is biased in an arbitrary T direction (see FIG. 2 (a)) so that the rotary shaft 2 is biased and brought into contact with parts of the bearings 12 and 14. N pole magnet 21MNL2 and S pole magnet 21MSL2 having a large magnetic flux density and N pole magnet 21MNS2 and S pole magnet 21MSS2 having a small magnetic flux density.

図2(b)は、4極6スロットの例で、断面図で示すように、突極の数が図2(a)の例と比べ6突極と増加する点で異なるが残りの構成は同じなので、説明は省略する。   FIG. 2B is an example of 4 poles and 6 slots. As shown in the sectional view, FIG. 2B differs from the example of FIG. 2A in that the number of salient poles is increased to 6 salient poles. The description is omitted because it is the same.

図2(c)は本発明の他のモータフレーム形状の断面図である。   FIG. 2C is a sectional view of another motor frame shape of the present invention.

以上述べた実施例のモータフレームは、基本形状を四角形とし、この四角形の各辺18aの一部を残しながら角部19aを内側に押し潰したモータフレーム10aの断面形状を、隣接する辺18aの間を任意の形状の弧等で連結した形状としたものであったが、基本形状をこの四角形に限らず、2(n+1)角形とすることができる、但しnは1以上の正の整数とする。これにより、モータフレームの筒状部の基本形状(角部を潰す前の形状)は、例えば、四角形、六角形、八角形、・・にすることができる。   The motor frame of the embodiment described above has a square shape as a basic shape, and the cross-sectional shape of the motor frame 10a in which the corner portion 19a is crushed inward while leaving a part of each side 18a of the quadrangle, The basic shape is not limited to this quadrangle, but can be a 2 (n + 1) square, where n is a positive integer of 1 or more. To do. Thereby, the basic shape (the shape before the corner portion is crushed) of the cylindrical portion of the motor frame can be, for example, a quadrangle, a hexagon, an octagon,.

図2(c)の例は、上記nが2のときの六角形のモータフレーム10bを示す。6極9スロットに形成されている。六角形のモータフレーム10bの筒状部20bは、六角形の各辺18bの一部を残しながら角部19bを内側に押し潰したモータフレーム10bの断面形状を、隣接する辺18bの間を界磁マグネット21の内側部21aの円弧面を形成する円弧の半径の長さに対して任意比率の円弧で連結した形状としたものである。また、隣接する辺18bの間を直線で連結した形状としたものでもよい。   The example in FIG. 2C shows a hexagonal motor frame 10b when n is 2. It is formed in 6 poles and 9 slots. The cylindrical portion 20b of the hexagonal motor frame 10b has a cross-sectional shape of the motor frame 10b in which the corner portions 19b are crushed inward while leaving a part of each hexagonal side 18b. A shape in which the arcs of the inner part 21a of the magnetic magnet 21 are connected by an arc having an arbitrary ratio to the length of the radius of the arc that forms the arc surface. Moreover, the shape which connected between the adjacent sides 18b with the straight line may be used.

モータフレーム10bは各辺18bの角部(コーナー)19bの丸み(コーナーR)を、界磁マグネット21の内側部21aの円弧面の内半径(回転軸中心から界磁マグネットの円弧面までの半径方向の長さ)に対するコーナーRの半径の比率を5%〜85%の範囲に設定する。好ましくは、上記モータフレーム10bの角部19bの内側における円弧の半径は、回転軸2の中心から界磁マグネット21の回転軸2側の円弧面までの長さの65%から85%の間の任意の値に設定する。   In the motor frame 10b, the roundness (corner R) of the corners (corners) 19b of each side 18b is set to the inner radius of the arc surface of the inner portion 21a of the field magnet 21 (radius from the rotation axis center to the arc surface of the field magnet). The ratio of the radius of the corner R to the direction length) is set in the range of 5% to 85%. Preferably, the radius of the arc inside the corner portion 19b of the motor frame 10b is between 65% and 85% of the length from the center of the rotating shaft 2 to the arc surface on the rotating shaft 2 side of the field magnet 21. Set to any value.

以上の実施例に示すように、界磁マグネット21は、内側部21aが円弧面で、外側部21bがモータフレーム10a、10bに密着し、アマチュアコア3a、3b、3cの回転動作を妨害しないようにモータフレーム10a、10bの角部19a、19bに相互に離間して設けられ、モータ特性を維持するのに必要なマグネットの磁化特性を確保した形状とする。   As shown in the above embodiment, the field magnet 21 has an arcuate inner surface 21a and an outer surface 21b that is in close contact with the motor frames 10a and 10b so as not to interfere with the rotation of the amateur cores 3a, 3b, and 3c. Are provided at the corners 19a and 19b of the motor frames 10a and 10b so as to be separated from each other, and have a shape that secures the magnetizing characteristics of the magnet necessary for maintaining the motor characteristics.

モータフレーム10a、10bの内側面10ifとアマチュアコア3a、3b、3cの半径方向最外側面との間のエアーギャップG内に、この界磁マグネット21の断面における円弧状となる内側部21aとモータフレームの内側面10ifに密着して設けられる外側部21bの各々を連結する連結部21cを有する。なお、アマチュアコアの形状も適宜変更することができる。 In the air gap G between the inner side surface 10if of the motor frames 10a, 10b and the radially outermost surfaces of the armature cores 3a, 3b, 3c, an inner portion 21a having an arc shape in the section of the field magnet 21 and the motor It has the connection part 21c which connects each of the outer side part 21b provided closely_contact | adhered to the inner surface 10if of a flame | frame. The shape of the amateur core can also be changed as appropriate.

図3は図2の各実施例の円筒状モータフレーム、円弧状マグネットの変更例であり、コイルを含む巻線が省略されている。図3(a)は4極5スロットの例の断面図である。図3(b)は4極6スロットの例の断面図である。図3(c)は6極9スロットの例の断面図である。   FIG. 3 shows a modified example of the cylindrical motor frame and the arc-shaped magnet of each embodiment of FIG. 2, and the winding including the coil is omitted. FIG. 3A is a cross-sectional view of an example of 4 poles 5 slots. FIG. 3B is a cross-sectional view of an example of a 4-pole 6-slot. FIG. 3C is a cross-sectional view of an example of 6 poles and 9 slots.

図3(a)と図3(b)の例は、一定厚みの円筒状モータフレーム10cの内側面に、半径方向の厚みが一定で円弧長が異なる2対のマグネットをそのマグネットの磁気中心が回転軸2の中心から均等開き角90°の位置に配置される。円弧長の長い方の1対のN極マグネット21MNL5とS極21MSL5を、回転軸2が軸受12、14の一部へ偏って接触するようにアマチュアコア3を吸引する円筒状モータフレーム10cの位置に配置する。円弧長の短い方の1対のN極マグネット21MNS5とS極マグネット21MSS5を、円弧長の長い方の1対のN極マグネット21MNL5とS極マグネット21MSL5に軸対称で、同じ開き角度90°の位置に配置する。   In the example of FIGS. 3A and 3B, two pairs of magnets having a constant radial thickness and a different arc length are formed on the inner surface of a cylindrical motor frame 10c having a constant thickness. It arrange | positions from the center of the rotating shaft 2 in the position of the equal opening angle of 90 degrees. The position of the cylindrical motor frame 10c that attracts the armature core 3 so that the pair of N-pole magnets 21MNL5 and S-pole 21MSL5 having the longer arc length are in contact with the rotating shaft 2 biased to a part of the bearings 12 and 14. To place. A pair of N-pole magnet 21MNS5 and S-pole magnet 21MSS5 having a shorter arc length is axially symmetric to the pair of N-pole magnet 21MNL5 and S-pole magnet 21MSL5 having a longer arc length, and the same opening angle is 90 °. To place.

図3(c)では、一定厚みの円筒状モータフレーム10cの内側面に、半径方向の厚みが一定で円弧長が異なる3対のマグネットを回転軸2の中心から均等開き角60°で配置する。 円弧長の長い方の1対のN極マグネット21MNL6とS極マグネット21MSL6を、回転軸2が軸受12、14の一部へ偏って接触するようにアマチュアコア3を吸引する円筒状モータフレーム10cの位置に配置する。円弧長の短い方の2対のN極マグネット21MNS6、21MNS6とS極マグネット21MSS6、21MSS6を、円弧長の長い方の1対のN極マグネット21MNL6とS極マグネット21MSL6の開き角度60°と同じ開き角度でかつ全周に対し均等割りした位置に配置する。   In FIG. 3C, three pairs of magnets having a constant radial thickness and a different arc length are arranged on the inner surface of a cylindrical motor frame 10c having a constant thickness from the center of the rotary shaft 2 with a uniform opening angle of 60 °. . The cylindrical motor frame 10c that attracts the armature core 3 such that the pair of N pole magnets 21MNL6 and S pole magnets 21MSL6 having the longer arc length are in contact with the rotating shaft 2 biased to part of the bearings 12 and 14 is provided. Place in position. The two pairs of N pole magnets 21MNS6, 21MNS6 and the S pole magnets 21MSS6, 21MSS6 with the shorter arc length are opened at the same angle as the opening angle 60 ° of the pair of N pole magnets 21MNL6 and the S pole magnet 21MSL6 with the longer arc length. It is arranged at an angle and a position equally divided with respect to the entire circumference.

以上の実施例は、磁極の円弧長を変えて磁束密度を変更し磁力を変えた例であったが、実施例4は着磁幅を変えて磁束密度を変更し磁力を変える例である。
図4は着磁幅を変える手段を説明する説明図である。図4(a)は、断面図であり、着磁手段の説明図(断面図)であり、図4(b)は着磁特性を表す図である。
図4(a)では、円筒状モータフレーム10cの内側面に半径方向厚み一定で開き角度90°の各着磁領域A〜Dを予め設け、内部に着磁内ヨーク41を図示のように配置する。着磁内ヨーク41の歯はその外周面の円弧長が異なる2種類(41a、41dと41b、41c)形成する。着磁内ヨーク41は、円弧長の長い1対の歯41aと41dと、円弧長の短い1対の歯41bと41cを、中心からの開き角が90°となるように90°間隔で全周に均等に配置する。各着磁内ヨーク41の各歯に巻回されるコイル28は同じ仕様になっている。
各着磁領域A〜Dが各歯(41a、41d、41b、41c)により着磁されると、図4(b)の特性が得られる。
The above embodiment is an example in which the magnetic flux density is changed by changing the arc length of the magnetic pole, and the magnetic force is changed. However, the fourth embodiment is an example in which the magnetic flux density is changed by changing the magnetization width to change the magnetic force.
FIG. 4 is an explanatory view for explaining means for changing the magnetization width. 4A is a cross-sectional view illustrating a magnetizing means (cross-sectional view), and FIG. 4B is a diagram illustrating magnetization characteristics.
In FIG. 4A, magnetized regions A to D having a constant radial thickness and an opening angle of 90 ° are provided in advance on the inner surface of the cylindrical motor frame 10c, and the magnetized inner yoke 41 is disposed as shown in the figure. To do. The teeth of the magnetized inner yoke 41 are formed in two types (41a, 41d and 41b, 41c) having different arc lengths on the outer peripheral surface thereof. The magnetized inner yoke 41 is composed of a pair of teeth 41a and 41d having a long arc length and a pair of teeth 41b and 41c having a short arc length at 90 ° intervals so that the opening angle from the center is 90 °. Distribute evenly around the circumference. The coil 28 wound around each tooth of each magnetized inner yoke 41 has the same specification.
When each magnetized region A to D is magnetized by each tooth (41a, 41d, 41b, 41c), the characteristics shown in FIG. 4B are obtained.

図4(b)は、縦軸が磁束密度(次元T:テスラ)を表し、N極をプラスの値、S極をマイナスの値で表示している。横軸は図4(a)中の0°を起点にした時計回りの角度を表す。 In FIG. 4B, the vertical axis represents the magnetic flux density (dimension T: Tesla), and the N pole is indicated by a positive value and the S pole is indicated by a negative value. The horizontal axis represents the counterclockwise angle obtained by starting from the 0 ° in FIG. 4 (a).

角度が0°〜90°の範囲は着磁領域AのN極としての磁束密度特性を表し、90°〜180°の範囲は着磁領域BのS極としての磁束密度特性を表す。角度が180°〜27
0°の範囲は着磁領域CのN極としての磁束密度特性を表し、270°〜360°の範囲は着磁領域DのS極としての磁束密度特性を表す。着磁内ヨークの円弧長が長い歯で着磁した着磁領域AとDは図4(b)に示すように着領域BとCに比べ着領域が比較的広く磁束密度が大きな値に磁化されている。このように磁化されたマグネットを有する円筒状モータフレーム10c内にアマチュアコア(図示省略)を装着すると、アマチュアコアは着磁領域AとDの吸引力により着磁領域AとDの間の方向に吸引され、アマチュアコアの回転軸(図示省略)が軸受(図示省略)に偏って接触する。
The angle range of 0 ° to 90 ° represents the magnetic flux density characteristic as the N pole of the magnetized region A, and the range of 90 ° to 180 ° represents the magnetic flux density characteristic as the S pole of the magnetized region B. Angle is 180 ° ~ 27
The range of 0 ° represents the magnetic flux density characteristics as the N pole of the magnetized region C, and the range of 270 ° to 360 ° represents the magnetic flux density characteristics as the S pole of the magnetized region D. Arc length of Chaku磁内yoke is magnetized by the long teeth magnetic areas A and D are magnetized region B and compared magnetization region is relatively wide magnetic flux density is large value C as shown in FIG. 4 (b) Is magnetized. When an armature core (not shown) is mounted in the cylindrical motor frame 10c having magnets magnetized in this way, the armature core is moved in the direction between the magnetized areas A and D by the attractive force of the magnetized areas A and D. As a result, the rotation axis (not shown) of the armature core is biased and contacts the bearing (not shown).

図5は本発明のマグネット配置構成を適用したスロットレスコアードモータの断面図である。
図5(a)は図5(b)のI−I断面図、図5(b)は図5(a)のH−H断面図である。本発明のスロットレスコアードモータは本発明の回転機に含まれる。
FIG. 5 is a sectional view of a slotless cored motor to which the magnet arrangement of the present invention is applied.
5A is a cross-sectional view taken along the line II in FIG. 5B, and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line HH in FIG. 5A. The slotless cored motor of the present invention is included in the rotating machine of the present invention.

スロットレスコアードモータ29のモータフレーム30は、筒状部31と、この筒状部31に連設される端板部32と、端板部32に連設される軸受支持部33からなる。軸受支持部33の内部には、回転軸2が、この軸受支持部33の上下端に分離して設けた2個の軸受34、35により回転自在に支持されている。回転軸2の一端は底板36に当接している。回転軸2には整流子モールド37が設けられている。   The motor frame 30 of the slotless cored motor 29 includes a cylindrical portion 31, an end plate portion 32 provided continuously with the cylindrical portion 31, and a bearing support portion 33 provided continuously with the end plate portion 32. Inside the bearing support portion 33, the rotating shaft 2 is rotatably supported by two bearings 34 and 35 provided separately on the upper and lower ends of the bearing support portion 33. One end of the rotating shaft 2 is in contact with the bottom plate 36. A commutator mold 37 is provided on the rotary shaft 2.

整流子モールド37は、例えば、フェノールジアリルフタレート等の熱硬化性樹脂からなる円盤状成形体で、モータフレーム30の軸受支持部33の周囲を囲繞するように設けた円筒部37aと、該円筒部37aの一端に連設され回転軸2に固定された内側環状板部37bと、円筒部37aの他端に半径方向外方に突設した外側環状板部37cとからなり、整流子39aとそれに連なりアマチュア巻線成形体38までの給電路となるライザ39bの一部を一体に埋め込み成形してある。ライザ39bの半径方向外は金属条片のタップ38aによりアマチュア巻線成形体38を電気的に接続すると共に必要な支持強度を持って支持している。 The commutator mold 37 is, for example, a disk-shaped molded body made of a thermosetting resin such as phenol diallyl phthalate, and a cylindrical portion 37a provided so as to surround the periphery of the bearing support portion 33 of the motor frame 30, and the cylindrical portion An inner annular plate portion 37b connected to one end of 37a and fixed to the rotary shaft 2, and an outer annular plate portion 37c projecting radially outward from the other end of the cylindrical portion 37a. A part of a riser 39b that becomes a power supply path to the continuous armature winding molded body 38 is integrally embedded and molded. Radial outer side of the riser 39b are supported with the necessary support strength while electrically connecting the armature winding-molded element 38 by the tap 38a of the metal strip.

被膜形成工程において、外側環状板部37cの外側表面およびアマチュア巻線成形体38は外側面に熱硬化性樹脂を塗布し熱硬化して補強膜を設けタップ38aの耐震構造を構成することもできる。タップ38aとライザ39bの電気的接続は振動に強い溶接により行う。タップ38aは、短冊状に形成され、弾性を付与するために一部湾曲形状に形成されている。   In the film forming step, the outer surface of the outer annular plate portion 37c and the armature winding molded body 38 can be coated with a thermosetting resin on the outer surface and thermally cured to provide a reinforcing film to constitute an earthquake resistant structure of the tap 38a. . The electrical connection between the tap 38a and the riser 39b is made by welding resistant to vibration. The tap 38a is formed in a strip shape, and is partially curved to give elasticity.

回転軸2の制振機構の採用およびタップ38a自体並びにこれらタップ関連の構成により、タップ38aにかかる振動および応力を緩和してタップ38aの断線を防止することができる。   By adopting the vibration damping mechanism of the rotating shaft 2 and the tap 38a itself and the configuration related to these taps, vibration and stress applied to the tap 38a can be relaxed and disconnection of the tap 38a can be prevented.

整流子39aと接触する一対のブラシ40は、底板36に固定した端子41に取り付けられている。   A pair of brushes 40 that come into contact with the commutator 39 a are attached to terminals 41 fixed to the bottom plate 36.

アマチュア巻線成形体38は、導線を巻回したコイルを扁平な円筒状に成形し樹脂固定し、途中からタップ38aをとってライザ39bに接続した構成をとる。   The amateur winding molded body 38 has a configuration in which a coil around which a conductive wire is wound is formed into a flat cylindrical shape and fixed with resin, and a tap 38a is taken from the middle and connected to a riser 39b.

導線は、例えば、線状導体の外側に絶縁層が設けられ、該絶縁層の外側に熱融着層が設けられたものから構成する。   The conducting wire is constituted by, for example, one in which an insulating layer is provided outside the linear conductor, and a heat fusion layer is provided outside the insulating layer.

絶縁層は巻回したときに隣接する巻線同士の短絡を防ぐものであり、例えば、ポリウレタン等からなる。熱融着層は、巻線を円筒状に形成するために巻線同士を接着できるもの
であればよく、例えば、ホットメルト系樹脂が上げられる。この熱融着層によって巻線同士を融着する。
The insulating layer prevents a short circuit between adjacent windings when wound, and is made of, for example, polyurethane. The heat sealing layer may be any layer that can bond the windings in order to form the windings in a cylindrical shape, and examples thereof include hot melt resins. The windings are fused together by this heat-sealing layer.

アマチュア巻線成形体38の外側面にエポキシ等の熱硬化性樹脂による補強層を設けても良い。   A reinforcing layer made of a thermosetting resin such as epoxy may be provided on the outer surface of the amateur winding molded body 38.

アマチュア巻線成形体38の内側に接して可動バックヨーク42が設けられ、該可動バックヨーク42は整流子モールド37の外側環状板部37cにより支持される。可動バックヨーク42は、磁性材で構成され、スロットを有さず、アマチュア巻線成形体38と同じく円筒形状に形成されている。   A movable back yoke 42 is provided in contact with the inside of the amateur winding molded body 38, and the movable back yoke 42 is supported by the outer annular plate portion 37 c of the commutator mold 37. The movable back yoke 42 is made of a magnetic material, does not have a slot, and is formed in a cylindrical shape like the armature winding molded body 38.

界磁マグネット43は、モータフレーム30の各辺44を連結する角部45のそれぞれに分離して配置される。   The field magnet 43 is arranged separately on each corner 45 connecting the sides 44 of the motor frame 30.

モータフレーム30は、板厚一定で、断面が四角形の各辺44の一部を残しながら角部45を内側に押し潰した形状の筒状部31と、この筒状部31に連設される端板部32と、端板部32に連設される軸受支持部33からなる。前記筒状部31の断面は隣接する辺44同士の間が角部45の円弧で連結されている。軸受支持部33は円筒状に形成される。   The motor frame 30 has a plate thickness constant, a cylindrical portion 31 having a shape in which the corner portion 45 is crushed inward while leaving a part of each side 44 having a square cross section, and the cylindrical portion 31 is continuously provided. It consists of an end plate portion 32 and a bearing support portion 33 provided continuously to the end plate portion 32. In the cross section of the cylindrical portion 31, adjacent sides 44 are connected to each other by an arc of a corner portion 45. The bearing support portion 33 is formed in a cylindrical shape.

モータフレーム30の筒状部31の形状を、基本的に、界磁マグネット43の着磁磁極数と同じ数の四角形にすることで、界磁マグネット43の極の中心部の厚みを減らすことなく、モータの小型化を可能にできる。
モータフレーム30の筒状部31の内側面、特に辺44に対し、アマチュア巻線成形体38の外側面を、最も近づけると、実施例4の場合各辺44の中央部分の位置で両者の間に必要最小限のエアーギャップGのみを有するように設定することができる。この設定は、図5の例では、各辺44の中央部分で行われる。
エアーギャップGは、主にモータフレーム30の内径精度とアマチュア巻線成形体38の外径精度の2点の部品の精度で決まる。このため、エアーギャップGは、実際の寸法としては、0.1mm〜0.5mm程度の値となる。
The shape of the cylindrical portion 31 of the motor frame 30 is basically made the same number of squares as the number of magnetized magnetic poles of the field magnet 43 without reducing the thickness of the central portion of the pole of the field magnet 43. The motor can be miniaturized.
When the outer side surface of the armature winding molded body 38 is closest to the inner side surface of the cylindrical portion 31 of the motor frame 30, particularly the side 44, in the case of the fourth embodiment, between the two at the position of the central portion of each side 44. Can be set to have only the minimum necessary air gap G. This setting is performed at the center of each side 44 in the example of FIG.
The air gap G is mainly determined by the accuracy of two parts, that is, the inner diameter accuracy of the motor frame 30 and the outer diameter accuracy of the armature winding molded body 38. For this reason, the air gap G has a value of about 0.1 mm to 0.5 mm as an actual dimension.

モータフレーム30の角部45の内側の円弧の半径は、回転軸2中心から界磁マグネット43の回転軸2側の内側部43aの円弧面までの長さの5%から85%の間の任意の値に設定する。これにより、アマチュア巻線成形体38を界磁マグネット43による配置場所の制限を受けずに径を拡大した構造で配置することができ、したがって、巻線の巻回数を増加して発生トルクを増加することができる。好ましくは、上記モータフレーム30の角部45の内側の円弧の半径は、回転軸2中心から界磁マグネット43の回転軸2側の内側部43aの円弧面までの長さの65%から85%の間の任意の値に設定する。   The radius of the arc inside the corner 45 of the motor frame 30 is an arbitrary value between 5% and 85% of the length from the center of the rotating shaft 2 to the arc surface of the inner portion 43a of the field magnet 43 on the rotating shaft 2 side. Set to the value of. As a result, the armature winding molded body 38 can be arranged with a structure having an enlarged diameter without being restricted by the field magnet 43, and therefore the number of winding turns is increased and the generated torque is increased. can do. Preferably, the radius of the arc inside the corner portion 45 of the motor frame 30 is 65% to 85% of the length from the center of the rotating shaft 2 to the arc surface of the inner portion 43a on the rotating shaft 2 side of the field magnet 43. Set to any value between.

界磁マグネット43は、例えばネオジムマグネット(Nd−Fe−B)等で形成され、半径方向又は回転方向に着磁され、断面四角形の筒状部31の角部45に相互に離間して配置される。   The field magnet 43 is formed of, for example, a neodymium magnet (Nd—Fe—B) or the like, is magnetized in the radial direction or the rotational direction, and is arranged at a distance from the corner 45 of the cylindrical portion 31 having a quadrangular cross section. The

界磁マグネット43の断面形状は、内側部43a(アマチュア巻線成形体38に近接する側)が回転軸2中心からの半径で形成された円弧状を呈し、外側部43bがモータフレーム30の筒状部31の内側面31ifに密着した形状に形成される。この内側部43aと外側部43bの間の連結部43cは、実施例ではモータフレーム30の筒状部31の内側面31ifと直交する角度に形成されているが、任意の角度にもできる。界磁マグネット43は、モータフレーム30の内側面31ifとアマチュア巻線成形体38の半径方向最外側面との間のエアーギャップG内に、この界磁マグネット43の断面における円弧状
となる内側部43aとモータフレーム30の内側面31ifに密着して設けられる外側部43bの各々を連結する連結部43cを有する。
The cross-sectional shape of the field magnet 43 has an arcuate shape in which the inner portion 43a (the side close to the armature winding molded body 38) is formed with a radius from the center of the rotary shaft 2, and the outer portion 43b is a cylinder of the motor frame 30. It is formed in a shape that is in close contact with the inner surface 31 if of the shaped part 31. The connecting portion 43c between the inner portion 43a and the outer portion 43b is formed at an angle orthogonal to the inner side surface 31if of the cylindrical portion 31 of the motor frame 30 in the embodiment, but may be any angle. The field magnet 43 has an arcuate inner portion in the cross section of the field magnet 43 in the air gap G between the inner surface 31if of the motor frame 30 and the radially outermost surface of the armature winding molded body 38. 43a and a connecting portion 43c that connects each of the outer portions 43b provided in close contact with the inner surface 31if of the motor frame 30.

界磁マグネット43は、4極で構成され、回転軸2を軸受34と35の一部に偏って接触させるため、アマチュアコア3を任意のT方向(図5(b)参照)へ偏って吸引する磁束密度の大きなN極マグネット43MNL7およびS極マグネット43MSL7と、磁束密度の小さなN極マグネット43MNS7およびS極マグネット43MSS7からなる。
特徴は、磁束密度の大きなものも磁束密度の小さなものもいずれもN極とS極の1対を単位として用いる点にある。磁束密度の大きなN極マグネット43MNL7とS極マグネット43MSL7の間に吸引方向Tがくるように配置する。各マグネットは、マグネットの円弧面の中心が回転軸2の中心に対して均等な開き角となるように配置する。
The field magnet 43 is composed of four poles, and the armature core 3 is biased in an arbitrary T direction (see FIG. 5B) so that the rotary shaft 2 is biased and brought into contact with parts of the bearings 34 and 35. N pole magnet 43MNL7 and S pole magnet 43MSL7 with high magnetic flux density and N pole magnet 43MNS7 and S pole magnet 43MSS7 with low magnetic flux density.
The feature is that a pair of N pole and S pole is used as a unit for both those having a high magnetic flux density and those having a low magnetic flux density. It arrange | positions so that the attraction | suction direction T may come between N pole magnet 43MNL7 with large magnetic flux density, and S pole magnet 43MSL7. Each magnet is arranged so that the center of the arc surface of the magnet has an equal opening angle with respect to the center of the rotating shaft 2.

特に、スロットレスコアードモータ29において、モータ特性に大きな影響を与える、界磁マグネット43の(BH)max(最大エネルギー積)と回転体の磁気構成部を構成するアマチュア巻線成形体38の外径寸法の関係を最適なものとするために、アマチュア巻線成形体38の外径をモータフレーム30の筒状部31の内径から必要最小限のエアーギャップGを除いた値まで大きくすることにより、アマチュア巻線成形体38の有効磁束を増大し、更に、アマチュア巻線成形体38の巻線領域を稼ぎ、尚且つ、モータ部品として高価な界磁マグネット43の使用量を抑え、モータ形状の小型化を図りながらトルクを増加し、コストとモータ体積の低減を実現する。   In particular, in the slotless cored motor 29, (BH) max (maximum energy product) of the field magnet 43 and the outer diameter of the amateur winding molded body 38 constituting the magnetic component of the rotating body, which have a great influence on the motor characteristics. In order to optimize the dimensional relationship, by increasing the outer diameter of the armature winding molded body 38 to the value obtained by removing the necessary minimum air gap G from the inner diameter of the cylindrical portion 31 of the motor frame 30, The effective magnetic flux of the amateur winding molded body 38 is increased, the winding area of the amateur winding molded body 38 is further increased, and the amount of the expensive field magnet 43 used as a motor part is suppressed, and the motor shape is reduced. While increasing the torque, the torque is increased, and the cost and motor volume are reduced.

モータフレーム30および界磁マグネット43の構成は、上で述べたように種々変更することができる。   The configurations of the motor frame 30 and the field magnet 43 can be variously changed as described above.

また、モータフレーム30の筒状部31の形状を、基本的に、界磁マグネット43の着磁磁極数と同じ数の四角形にすることで、sin波状磁化特性を達成するための界磁マグネット43のマグネットの中心部の厚みを減らすことなく、モータの小型化を可能にすることができる。   In addition, the shape of the cylindrical portion 31 of the motor frame 30 is basically the same number of squares as the number of magnetized magnetic poles of the field magnet 43, so that the field magnet 43 for achieving the sin wave-like magnetization characteristics is obtained. The motor can be miniaturized without reducing the thickness of the central portion of the magnet.

また、整流子モールド37の形状を、モータフレーム30の軸受支持部33の周囲を囲繞するように設けた円筒部37aと、該円筒部37aの一端に連設され回転軸2に固定された内側環状板部37bと、円筒部37aの他端に半径方向外方に突設した外側環状板部37cとより構成したので、整流子39aとブラシ40の接触空間を確保しながら、安定支持のために軸受34、35を離間して2個設けることができ、可動バックヨーク42の円筒部42aを軸方向に長く形成することができる効果を奏する。   Further, the commutator mold 37 has a cylindrical portion 37 a provided so as to surround the bearing support portion 33 of the motor frame 30, and an inner side connected to one end of the cylindrical portion 37 a and fixed to the rotary shaft 2. Since the annular plate portion 37b and the outer annular plate portion 37c projecting radially outward from the other end of the cylindrical portion 37a, the contact space between the commutator 39a and the brush 40 is secured for stable support. Two bearings 34 and 35 can be provided apart from each other, and the cylindrical portion 42a of the movable back yoke 42 can be formed long in the axial direction.

磁束の透過経路を表示すると、例えばN極の界磁マグネット43MNL7からの磁束は、アマチュア巻線成形体38、可動バックヨーク42、アマチュア巻線成形体38、S極の界磁マグネット43MSL7、モータフレーム30の経路で磁束が透過する。この経路では、磁気抵抗の高いギャップは、マグネット43MNL7とマグネット43MSL7とアマチュア巻線成形体38の間のギャップのみのため、磁束密度の大きい、発生トルクの大きなモータを構成することができる。また、N極マグネット43MNL7とS極マグネット43MSL7による磁力によってアマチュア巻線成形体38と可動バックヨーク42をT方向へ吸引して、回転軸2を軸受34、35の一部に偏って接触させることができる。   When the transmission path of the magnetic flux is displayed, for example, the magnetic flux from the N-pole field magnet 43MNL7 is the amateur winding molded body 38, the movable back yoke 42, the amateur winding molded body 38, the S-pole field magnet 43MSL7, and the motor frame. Magnetic flux is transmitted through 30 paths. In this path, the high magnetic resistance gap is only the gap between the magnets 43MNL7, 43MSL7, and the armature winding molded body 38, so that a motor with a high magnetic flux density and a large generated torque can be configured. Further, the magnetic winding formed body 38 and the movable back yoke 42 are attracted in the T direction by the magnetic force of the N pole magnet 43MNL7 and the S pole magnet 43MSL7, so that the rotary shaft 2 is biased and brought into contact with part of the bearings 34 and 35. Can do.

図6は、本発明のマグネット構成を適用したアウターロータ型モータの断面図である。   FIG. 6 is a cross-sectional view of an outer rotor type motor to which the magnet configuration of the present invention is applied.

図6(a)は図6(b)のK−K断面図、図6(b)は図6(a)のJ−J断面図であ
る。
6A is a cross-sectional view taken along the line KK in FIG. 6B, and FIG. 6B is a cross-sectional view taken along the line JJ in FIG. 6A.

アウターロータ型モータ48はロータ49とステータ50から構成される。   The outer rotor type motor 48 includes a rotor 49 and a stator 50.

ロータ49は、界磁マグネット51、カップ状のロータヨーク52、回転軸53を有する。   The rotor 49 includes a field magnet 51, a cup-shaped rotor yoke 52, and a rotating shaft 53.

界磁マグネット51は、その材質、磁化の強弱の設定、磁化領域の設定、等については上で述べたのでそれを援用し、ここでは説明を省略する。また、同じく、各界磁マグネットは、その磁気中心が均等な開き角度の位置に配置される。   The field magnet 51 has been described above with respect to the material, setting of the strength of magnetization, setting of the magnetization region, and the like, and thus description thereof is omitted here. Similarly, each field magnet is disposed at a position where the magnetic center thereof has a uniform opening angle.

界磁マグネット51は、4極で構成され、回転軸53を軸受58の一部に偏って接触させるため、アマチュアコア55を任意のT方向(図6(a)参照)へ偏って吸引する磁束密度の大きなN極マグネット51MNL8およびS極マグネット51MSL8と、磁束密度の小さなN極マグネット51MNS8およびS極マグネット51MSS8からなる。   The field magnet 51 is composed of four poles, and the magnetic flux attracts the armature core 55 in an arbitrary T direction (see FIG. 6A) in order to bring the rotating shaft 53 into contact with a part of the bearing 58. It consists of an N-pole magnet 51MNL8 and an S-pole magnet 51MSL8 with high density, and an N-pole magnet 51MNS8 and an S-pole magnet 51MSS8 with low magnetic flux density.

但し、回転軸53と軸受58は、実際には、ロータ49が移動するため、前記T方向と軸中心で180°反対のP方向に偏って接触する。 However, since the rotor 49 actually moves, the rotating shaft 53 and the bearing 58 are in contact with each other in the P direction which is 180 ° opposite to the T direction.

ロータヨーク52は、磁路を構成する磁性材料で形成され、円板部52aと、その円板部52aの周辺に直角に連設される円筒部52bからなる。   The rotor yoke 52 is made of a magnetic material that forms a magnetic path, and includes a disc portion 52a and a cylindrical portion 52b that is connected to the periphery of the disc portion 52a at a right angle.

円板部52aは中心に回転軸53を軸支する。円筒部52bは内側面52ifに界磁マグネット51を固着している。界磁マグネット51は回転軸53の長さ方向と平行に配置される。   The disc part 52a supports the rotating shaft 53 at the center. The cylindrical part 52b has the field magnet 51 fixed to the inner surface 52if. The field magnet 51 is arranged in parallel with the length direction of the rotating shaft 53.

ステータ50は、コイル54を設けたアマチュアコア55、基板56、軸受ブラケット57および1対の軸受58を有する。基板56は配線を施したものでもよい。   The stator 50 includes an amateur core 55 provided with a coil 54, a substrate 56, a bearing bracket 57, and a pair of bearings 58. The substrate 56 may be provided with wiring.

軸受ブラケット57は、磁性材料又は非磁性材料のいずれでも適用可能であり、取付用の基部59に円筒部60を連接して構成する。円筒部60の内部には軸受58が一対設けられている。円筒部60の外側面にアマチュアコア55を嵌合固着する。基板56の開口に軸受ブラケット57の基部59を当接するまで挿入し、基板56の反対側に突出した爪61を折り曲げて軸受ブラケット57を基板56に係止する。ステータ50の軸受58内にロータ49の回転軸53を挿通し組み立てる。   The bearing bracket 57 can be made of either a magnetic material or a non-magnetic material, and is configured by connecting a cylindrical portion 60 to a mounting base 59. A pair of bearings 58 are provided inside the cylindrical portion 60. The amateur core 55 is fitted and fixed to the outer surface of the cylindrical portion 60. The base 59 of the bearing bracket 57 is inserted into the opening of the substrate 56 until it abuts, and the claw 61 protruding to the opposite side of the substrate 56 is bent to lock the bearing bracket 57 to the substrate 56. The rotating shaft 53 of the rotor 49 is inserted into the bearing 58 of the stator 50 and assembled.

このように界磁マグネット51を設けたロータヨーク52が回転するように構成したので、回転軸53中心から各界磁マグネット51およびロータヨーク52までの半径がそれぞれ円周方向で同じになるので、回転に伴う振動が起きにくく、回転がスムース且つ静かになる。また、前記半径が比較的長くなるので、回転軸53が多少振動しても、前記半径が長くなった分影響が現れにくくなる。   Since the rotor yoke 52 provided with the field magnet 51 is thus configured to rotate, the radii from the center of the rotation shaft 53 to the field magnets 51 and the rotor yoke 52 are the same in the circumferential direction. Vibration is difficult to occur, and rotation is smooth and quiet. In addition, since the radius is relatively long, even if the rotating shaft 53 vibrates somewhat, the influence of the increase in the radius is less likely to appear.

以上の実施例はアウターロータ型のモータとして説明したが、回転軸に外部動力を加えて回転させれば、発電機としても構成できる。   Although the above embodiment has been described as an outer rotor type motor, it can also be configured as a generator if it is rotated by applying external power to the rotating shaft.

以上、説明した構成は機能を変更せずに適宜組み合わせを変更することができる。   As described above, the combinations of the configurations described above can be changed as appropriate without changing the function.

所定の開き角度で配置したマグネットに対し、アマチュアを前記マグネットの内側で回転させることも、外側で回転させることもできる。   With respect to the magnet arranged at a predetermined opening angle, the armature can be rotated inside the magnet or can be rotated outside.

本発明の実施例1であるモータの構成図である。It is a block diagram of the motor which is Example 1 of this invention. 本発明の回転機におけるモータフレーム形状およびスロット数を変更した実施例の断面図である。It is sectional drawing of the Example which changed the motor frame shape and slot number in the rotary machine of this invention. 図2の各実施例の円筒状モータフレーム、円弧状マグネットの変更例であり、コイルを含む巻線が省略されている。FIG. 2 is a modified example of the cylindrical motor frame and the arc-shaped magnet of each embodiment of FIG. 2, and windings including coils are omitted. 着磁幅を変える手段を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the means to change a magnetization width | variety. 本発明のマグネット構成を適用したスロットレスコアードモータの断面図である。It is sectional drawing of the slotless cored motor to which the magnet structure of this invention is applied. 本発明のマグネット構成を適用したアウターロータ型モータの断面図である。It is sectional drawing of the outer rotor type motor to which the magnet structure of this invention is applied. トルクを発生するためのマグネットのN極とS極の磁束密度が等しい場合と等しくない場合の説明図である。It is explanatory drawing in the case where it is not equal to the case where the magnetic flux density of the N pole of a magnet for generating a torque and S pole is equal.

1 モータ
2、53 回転軸
3、3a、3b、3c、55 アマチュアコア
4 突極
5 スロット
6、28、54 コイル
7 バリスタ
8 整流子片
9 整流子ユニット
10、10a、10b、30 モータフレーム
10if,31if、52if 内側面
11、32 端板部
12、14、34、35、58 軸受
13 エンドブロック
15 ネジ孔
16、40 ブラシ
17、41 端子
18、44 辺
19、19a、19b、45 角部
20、20a、20b、20c、31 筒状部
21、21MNL1〜6、21MSL1〜6、21MNS1〜6、21MSS1〜6、43、43MNL7、43MSL7、43MNS7、43MSS7、51、51MNL8、51MSL8、51MNS8、51MSS8 界磁マグネット
21a、43a 内側部
21b、43b 外側部
21c、43c 連結部
22 アマチュア組立体
23 フレーム組立体
29 スロットレスコアードモータ
33 軸受支持部
36 底板
37 整流子モールド
37a 円筒部
37b 内側環状板部
37c 外側環状板部
38 アマチュア巻線成形体
38a タップ
39a 整流子
39b ライザ
42 可動バックヨーク
48 アウターロータ型モータ
49 ロータ
50 ステータ
52 ロータヨーク
56 基板
57 軸受ブラケット
59 基部
60 円筒部
61 爪
G エアーギャップ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Motor 2, 53 Rotating shaft 3, 3a, 3b, 3c, 55 Amateur core 4 Salient pole 5 Slot 6, 28, 54 Coil 7 Varistor 8 Commutator piece 9 Commutator unit 10, 10a, 10b, 30 Motor frame 10if, 31if, 52if Inner side surface 11, 32 End plate portion 12, 14, 34, 35, 58 Bearing 13 End block 15 Screw hole 16, 40 Brush 17, 41 Terminal 18, 44 Side 19, 19a, 19b, 45 Corner portion 20, 20a, 20b, 20c, 31 Tubular portion 21, 21MNL1-6, 21MSL1-6, 21MNS1-6, 21MSS1-6, 43, 43MNL7, 43MSL7, 43MNS7, 43MSS7, 51, 51MNL8, 51MSL8, 51MNS8, 51MSS8 Field magnet 21a, 43a Inner part 21b, 43b Outer part 1c, 43c Connecting portion 22 Amateur assembly 23 Frame assembly 29 Slotless cored motor 33 Bearing support portion 36 Bottom plate 37 Commutator mold 37a Cylindrical portion 37b Inner annular plate portion 37c Outer annular plate portion 38 Amateur winding molded body 38a Tap 39a Commutator 39b Riser 42 Movable back yoke 48 Outer rotor type motor 49 Rotor 50 Stator 52 Rotor yoke 56 Substrate 57 Bearing bracket 59 Base 60 Cylindrical portion 61 Claw G Air gap

Claims (11)

同じ磁束密度の1対のマグネットを一方のN極と他方のS極が同じ側を向くように組み合わせ、2対以上の任意対数の前記マグネットを均等な開き角度位置にマグネットの磁気中心を合わせて配置し、前記マグネットは磁束密度の値が異なる対を含み、磁束密度の値が他の対に比べて大きいマグネット対は回転軸を軸受に偏って接触させる方向に合わせて配置することを特徴とする回転機。 Combining a pair of magnets with the same magnetic flux density so that one N pole and the other S pole face the same side, align two or more pairs of arbitrary number of magnets with the magnetic centers of the magnets at equal opening angle positions. arrangement, and the magnet includes the value of the magnetic flux density is different pairs, characterized that you placement value of magnetic flux density magnet pair larger than the other pair in accordance with the direction of contacting biased rotary shaft to the bearing Rotating machine. 中心を向く側が互いに異なる磁極となるように設ける所定磁束密度の第1マグネットと第2マグネットを1対とし、2対以上の任意対数のマグネットを均等な開き角度位置にマグネットの磁気中心を合わせて配置し、前記マグネットは磁束密度の値が異なる対を含み、磁束密度の値が他の対に比べて大きいマグネット対は回転軸を軸受に偏って接触させる方向に合わせて配置することを特徴とする請求項1記載の回転機。 A pair of a first magnet and a second magnet having a predetermined magnetic flux density provided so that the sides facing the center are different from each other, and two or more pairs of arbitrary number of magnets are aligned at equal opening angle positions. arrangement, and the magnet includes the value of the magnetic flux density is different pairs, characterized that you placement value of magnetic flux density magnet pair larger than the other pair in accordance with the direction of contacting biased rotary shaft to the bearing The rotating machine according to claim 1. 同じ磁束密度のN極マグネットとS極マグネットを1対として、2対以上の任意対数の前記マグネットを均等な開き角度位置にマグネットの磁気中心を合わせて配置し、前記回転軸を前記軸受の1部に偏って接触するように偏らせる方向のモータフレームに磁束密度が同じで大きいN極マグネットとS極マグネットの1対を設け、前記N極マグネットの磁束密度の合計と前記S極マグネットの磁束密度の合計の絶対値を同じ値になるようにしたことを特徴とする請求項1記載の回転機。 An N-pole magnet and an S-pole magnet having the same magnetic flux density are paired, and two or more pairs of arbitrary numbers of the magnets are arranged with the magnetic centers of the magnets aligned at equal opening angle positions, and the rotating shaft is connected to the bearing 1 A pair of N-pole magnets and S-pole magnets having the same magnetic flux density and the same magnetic flux density are provided on the motor frame in a direction to be biased so as to be biased to contact the portion. 2. The rotating machine according to claim 1, wherein the absolute value of the total density is the same. 前記マグネット対は、少なくとも1対の磁束密度の値が他の対の磁束密度の値より大きくなるように、半径方向の厚みが一定で円弧長が異なるように形成されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の回転機。 The magnet pair is formed to have a constant radial thickness and a different arc length so that at least one pair of magnetic flux density values is larger than another pair of magnetic flux density values. The rotating machine according to any one of claims 1 to 3. 前記マグネット対は、少なくとも1対の磁束密度の値が他の対の磁束密度の値より大きくなるように、半径方向の厚みが一定で円周方向の着磁幅が異なるように形成されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の回転機。 The magnet pair is formed to have a constant radial thickness and a different circumferential magnetization width such that at least one pair of magnetic flux density values is greater than the other pair magnetic flux density value. The rotating machine according to any one of claims 1 to 3, wherein: 前記マグネットは、モータフレームの内側に設け、前記回転軸は、回転体に設けたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の回転機。 4. The rotating machine according to claim 1 , wherein the magnet is provided inside a motor frame, and the rotating shaft is provided on a rotating body. 5. 前記回転体は、突極にコイルを設けたアマチュアコアを前記回転軸に設けた構成としたことを特徴とする請求項記載の回転機。 The rotating machine according to claim 6 , wherein the rotating body is configured such that an armature core provided with a coil on a salient pole is provided on the rotating shaft. 前記回転体は、アマチュア巻線成形体と、その内側に接してそれと一体に回転する可動バックヨークが設けられていることを特徴とする請求項記載の回転機。 7. The rotating machine according to claim 6 , wherein the rotating body is provided with an armature winding molded body and a movable back yoke that is in contact with the inside thereof and rotates integrally therewith . 前記モータフレームは、その断面が2(n+1)角形に形成され、2(n+1)角形の各辺の一部を残しながら角部を内側に押し潰した形状の筒状部を有することを特徴とする請求項6乃至8のいずれか1項記載の回転機。但しnは1以上の正の整数とする。 The motor frame has a cylindrical portion whose cross section is formed into a 2 (n + 1) square, and the corner is crushed inward while leaving a part of each side of the 2 (n + 1) square. The rotating machine according to any one of claims 6 to 8. However, n is a positive integer of 1 or more. 前記マグネットは前記回転軸を駆動するための界磁マグネットを構成することを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項記載の回転機。 The rotating machine according to claim 1 , wherein the magnet constitutes a field magnet for driving the rotating shaft. 前記マグネットは前記回転軸と連結されたカップ状のロータヨークの円筒部の内側に設け、前記回転軸、前記ロータヨークとともに、ロータを構成することを特徴とする請求項1又は2記載の回転機。 3. The rotating machine according to claim 1 , wherein the magnet is provided inside a cylindrical portion of a cup-shaped rotor yoke connected to the rotating shaft, and constitutes a rotor together with the rotating shaft and the rotor yoke .
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