JP5451969B2 - DC motor and DC motor with reduction gear - Google Patents

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JP5451969B2
JP5451969B2 JP2007268793A JP2007268793A JP5451969B2 JP 5451969 B2 JP5451969 B2 JP 5451969B2 JP 2007268793 A JP2007268793 A JP 2007268793A JP 2007268793 A JP2007268793 A JP 2007268793A JP 5451969 B2 JP5451969 B2 JP 5451969B2
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Description

この発明は、例えば車両に搭載される直流モータ、および減速機付直流モータに関するものである。   The present invention relates to a DC motor mounted on a vehicle, for example, and a DC motor with a reduction gear.

直流モータとしては、例えば、筒部を有するヨークの内周面にセグメント型の永久磁石を複数配設し、この永久磁石の内側にアーマチュアを回転自在に設けたブラシ付きの直流モータがある。アーマチュアは、回転軸に外嵌固定されたアーマチュアコアと、複数のセグメントが配設されたコンミテータとを有している。アーマチュアコアには、径方向に放射状に延びる複数のティースが設けられ、これらティース間に軸線方向に長いスロットが複数形成されている。このスロットからコイルが挿通され、各ティースにコイルが巻装されている。コイルは、コンミテータのセグメントに導通している。各セグメントは給電を行うためのブラシに摺接しており、このブラシを介してコイルに直流電流が供給されるようになっている。コイルに直流電流が供給されると磁界が形成され、この磁界と永久磁石との間に生じる磁気的な吸引力や反発力によってアーマチュアが回転する。   As a direct current motor, for example, there is a brushed direct current motor in which a plurality of segment type permanent magnets are disposed on the inner peripheral surface of a yoke having a cylindrical portion, and an armature is rotatably provided inside the permanent magnet. The armature includes an armature core that is externally fixed to a rotating shaft, and a commutator in which a plurality of segments are disposed. The armature core is provided with a plurality of teeth extending radially in the radial direction, and a plurality of long slots in the axial direction are formed between the teeth. A coil is inserted from this slot, and the coil is wound around each tooth. The coil is in conduction with a segment of the commutator. Each segment is in sliding contact with a brush for supplying power, and a direct current is supplied to the coil through this brush. When a direct current is supplied to the coil, a magnetic field is formed, and the armature is rotated by a magnetic attractive force or a repulsive force generated between the magnetic field and the permanent magnet.

ところで、セグメント型の永久磁石を用いる場合、各永久磁石間に空隙が形成される。このため、永久磁石の周方向両端を境にして磁束の変化が大きくなる。このため、ここを通過する各ティースの磁気的な吸引力や反発力が大きく変化してコギングトルクが大きくなる。そこで、永久磁石の中央から周方向両端に向かうにしたがって徐々に永久磁石とアーマチュアコアとの間のエアギャップを大きくし、各ティースが永久磁石の両端を通過する際の磁気的な吸引力や反発力の変化を小さくする技術が提案されている(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。   By the way, when using a segment type permanent magnet, a space | gap is formed between each permanent magnet. For this reason, the change of magnetic flux becomes large at the circumferential direction both ends of the permanent magnet. For this reason, the magnetic attractive force and the repulsive force of each tooth passing through it change greatly, and the cogging torque increases. Therefore, the air gap between the permanent magnet and the armature core is gradually increased from the center of the permanent magnet toward both ends in the circumferential direction, and the magnetic attractive force and repulsion when each tooth passes through both ends of the permanent magnet. Techniques for reducing the change in force have been proposed (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).

また、永久磁石の周方向両端とアーマチュアコアとのエアギャップを確保しつつ、永久磁石の周方向両端の肉厚を中央部分の肉厚よりも厚く形成し、永久磁石のクラック割れを防止する技術が提案されている(例えば、特許文献3参照)。
さらに、ヨークの周壁であって各永久磁石間の空隙に対応する部位に、径方向外側に膨出する膨出部を設け、永久磁石の両端からヨークへの磁気漏れを低減する技術が提案されている。このようにすることで、直流モータのモータ特性の向上を図ると共に、ヨークの剛性を高めようとしている(例えば、特許文献4参照)。
特開昭56−94958号公報 特開2005−20914号公報 特開平9−224337号公報 特開平11−103542号公報
Moreover, while securing the air gap between the circumferential ends of the permanent magnet and the armature core, the thickness of both ends of the permanent magnet in the circumferential direction is made thicker than the thickness of the central portion to prevent cracking of the permanent magnet Has been proposed (see, for example, Patent Document 3).
Furthermore, a technique for reducing magnetic leakage from both ends of the permanent magnet to the yoke by providing a bulging portion that bulges radially outward at a portion corresponding to the gap between the permanent magnets on the peripheral wall of the yoke has been proposed. ing. By doing in this way, while improving the motor characteristic of a direct current motor, it is going to raise the rigidity of a yoke (for example, refer to patent documents 4).
JP 56-94958 A JP 2005-20914 A JP-A-9-224337 Japanese Patent Laid-Open No. 11-103542

しかしながら、上述の従来技術にあっては、セグメント型の永久磁石が瓦状に形成されているので永久磁石の加工厚さに制約を受けてしまう。このため、永久磁石の大きさを必要以上に大きくしなければならならず、とりわけ、永久磁石をネオジ焼結磁石などの希土類磁石を用いて成形する場合、切削加工が難しく薄肉化が困難であるという課題がある。   However, in the above-described prior art, since the segment type permanent magnet is formed in a tile shape, the processing thickness of the permanent magnet is restricted. For this reason, it is necessary to increase the size of the permanent magnet more than necessary. In particular, when the permanent magnet is formed using a rare earth magnet such as a neodymium sintered magnet, it is difficult to cut and thin. There is a problem.

そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、コギングトルクを減少させつつ、必要最小限の永久磁石を用いて軽量化、低コスト化を図ると共に、モータ特性を向上させることができる直流モータ、および減速機付直流モータを提供するものである。   Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and while reducing the cogging torque, it is possible to reduce the weight and cost by using the minimum necessary permanent magnet, and to improve the motor characteristics. The present invention provides a direct current motor that can be used, and a direct current motor with a reduction gear.

上記の課題を解決するために、請求項1に記載した発明は、筒部を有するヨークと、前記筒部の内周面に固定された6つのセグメント型の永久磁石と、前記永久磁石の内側に回転自在に支持されたアーマチュアとを備え、前記アーマチュアは、回転軸と、前記回転軸に外嵌固定されるアーマチュアコアと、前記アーマチュアコアと隣接して設けられ9つのセグメントを周方向に配置したコンミテータとを備え、前記アーマチュアコアは、径方向に沿って延びる9つのティースと、前記ティース間に形成され軸線方向に沿って延びる9つのスロットとを有する6極9スロット9セグメントの直流モータにおいて、前記ヨークの前記筒部を6つの平坦壁と、これら6つの平坦壁をそれぞれ連結する6つの屈曲壁とで構成し、前記永久磁石を平板形状に形成し、該永久磁石を前記筒部の各平坦壁にそれぞれ配設し、前記筒部の一方の開口縁に外フランジ部を設け、この外フランジ部を、前記回転軸を中心にして対向配置されている任意の2つの前記平坦壁に沿う方向に長くなるように形成し、且つ前記外フランジ部の短手方向の幅方向と、前記任意の2つの平坦壁の幅方向とが同一方向となるように形成し、前記外フランジ部の短手方向の幅をE1とし、前記任意の2つの平坦壁の幅をE2としたとき、これら幅E1および幅E2は、E1>E2を満たすように設定されていることを特徴とする。
この場合、請求項2に記載した発明のように、前記永久磁石は、希土類磁石であってもよい。
このように、6極9スロット9セグメントの直流モータにおいて、永久磁石を平板形状に形成することで、希土類磁石であっても切削加工等により容易に永久磁石の薄肉化を図ることが可能になる。
また、永久磁石の薄肉化が可能なのでヨークの外形を大きくすることなくヨークの内部空間を大きく確保することができ、アーマチュアコアを拡径することができる。
さらに、ヨークの筒部を6つの平坦壁と、これら6つの平坦壁をそれぞれ連結する6つの屈曲壁とで構成して断面略6角形状としている。このため、断面略円形状の筒部を有するヨークと比較して剛性を高めることができると共に、筒部の2面幅の大きさを断面略円形状の筒部の外径よりも小さくすることができる。
そして、筒部の平坦壁に平板形状の永久磁石を配設することで、永久磁石の中央から周方向両端に向かうにしたがって徐々に永久磁石とアーマチュアコアとの間のエアギャップを大きくすることができる。
In order to solve the above-described problems, the invention described in claim 1 includes a yoke having a cylindrical portion, six segment-type permanent magnets fixed to the inner peripheral surface of the cylindrical portion, and an inner side of the permanent magnet. An armature rotatably supported by the armature, the armature being arranged in a circumferential direction with a rotating shaft, an armature core fitted and fixed to the rotating shaft, and nine segments provided adjacent to the armature core. The 6-pole 9-slot 9-segment DC motor includes nine teeth extending along the radial direction and nine slots formed between the teeth and extending along the axial direction. The cylindrical portion of the yoke is composed of six flat walls and six bent walls respectively connecting the six flat walls, and the permanent magnet is formed into a flat plate shape. The permanent magnet is disposed on each flat wall of the cylindrical portion, and an outer flange portion is provided on one opening edge of the cylindrical portion, and the outer flange portion is opposed to the rotation axis as a center. A width direction in the short direction of the outer flange portion and a width direction of the two flat walls are the same direction. When the width of the outer flange portion in the short direction is E1, and the width of the two arbitrary flat walls is E2, these width E1 and width E2 satisfy E1> E2. It is characterized by being set to .
In this case, as in the invention described in claim 2, the permanent magnet may be a rare earth magnet.
In this way, in a 6-pole 9-slot 9-segment DC motor, by forming the permanent magnet into a flat plate shape, it is possible to easily reduce the thickness of the permanent magnet by cutting or the like even if it is a rare earth magnet. .
Further, since the permanent magnet can be thinned, a large internal space of the yoke can be secured without increasing the outer shape of the yoke, and the diameter of the armature core can be increased.
Further, the cylindrical portion of the yoke is composed of six flat walls and six bent walls that connect the six flat walls, respectively, and has a substantially hexagonal cross section. For this reason, it is possible to increase rigidity as compared with a yoke having a cylindrical portion having a substantially circular cross section, and to make the width of the two surfaces of the cylindrical portion smaller than the outer diameter of the cylindrical portion having a generally circular cross section. Can do.
And by arranging the flat permanent magnet on the flat wall of the cylindrical portion, the air gap between the permanent magnet and the armature core can be gradually increased from the center of the permanent magnet toward both ends in the circumferential direction. it can.

請求項3に記載した発明は、前記筒部の各屈曲壁は、前記平坦壁の肉厚よりも厚い肉厚部を備えたことを特徴とする。
このように構成することで、ヨークの剛性をさらに高めることができる。また、各永久磁石間の磁路を確実に確保することができるので、各永久磁石間の磁束密度を低下させ、磁気漏れを低減することができる。
The invention described in claim 3 is characterized in that each bent wall of the cylindrical portion includes a thick portion thicker than a thickness of the flat wall.
With this configuration, the rigidity of the yoke can be further increased. Moreover, since the magnetic path between each permanent magnet can be ensured reliably, the magnetic flux density between each permanent magnet can be reduced, and a magnetic leakage can be reduced.

請求項4に記載した発明は、前記外フランジ部に段差部を形成したことを特徴とする。
このように構成することで、段差部がヨークの補強部として機能し、ヨークの剛性をより高めることができる。
The invention described in claim 4 is characterized in that the formation of the stepped portion on the outer flange portion.
With this configuration, the step portion functions as a yoke reinforcement, and the rigidity of the yoke can be further increased.

請求項5に記載した発明は、請求項1〜請求項3の何れかに記載の直流モータの前記回転軸に、ウォーム軸と、これに噛合いするウォームホイールとを有するウォーム減速機構を連結したことを特徴とする減速機付直流モータとした。   According to a fifth aspect of the present invention, a worm reduction mechanism having a worm shaft and a worm wheel meshing with the rotation shaft of the DC motor according to any one of the first to third aspects is connected. This is a DC motor with a reduction gear.

請求項1、および請求項2に記載した発明によれば、6極9スロット9セグメントの直流モータにおいて、永久磁石を平板形状に形成することで、希土類磁石であっても切削加工等により容易に永久磁石の薄肉化を図ることが可能になる。このため、永久磁石の軽量化、低コスト化を図ることができる。
また、永久磁石の薄肉化が可能なのでヨークの外形を大きくすることなくヨークの内部空間を大きく確保することができ、アーマチュアコアを拡径することができる。このため、従来よりもコイルの巻装スペースを確保することができ、コイルの巻装ターン数を増加させることでトルク性能を向上させることが可能になる。
さらに、ヨークの筒部を6つの平坦壁と、これら6つの平坦壁をそれぞれ連結する6つの屈曲壁とで構成して断面略6角形状としている。このため、断面略円形状の筒部を有するヨークと比較して剛性を高めることができると共に、筒部の2面幅の大きさを断面略円形状のヨークの外径よりも小さくすることができる。よって、直流モータの扁平化を図ることが可能になる。
そして、筒部の平坦壁に平板形状の永久磁石を配設することで、永久磁石の中央から周方向両端に向かうにしたがって徐々に永久磁石とアーマチュアコアとの間のエアギャップを大きくすることができる。このため、各ティースが永久磁石の両端を通過する際の磁気的な吸引力や反発力の変化を小さくすることができ、コギングトルクを減少させることが可能になる。
According to the first and second aspects of the invention, in the 6-pole 9-slot 9-segment DC motor, the permanent magnet is formed in a flat plate shape, so that even a rare-earth magnet can be easily cut by cutting or the like. It becomes possible to reduce the thickness of the permanent magnet. For this reason, weight reduction and cost reduction of a permanent magnet can be achieved.
Further, since the permanent magnet can be thinned, a large internal space of the yoke can be secured without increasing the outer shape of the yoke, and the diameter of the armature core can be increased. For this reason, it is possible to secure a coil winding space as compared with the prior art, and it is possible to improve torque performance by increasing the number of coil winding turns.
Further, the cylindrical portion of the yoke is composed of six flat walls and six bent walls that connect the six flat walls, respectively, and has a substantially hexagonal cross section. For this reason, rigidity can be increased compared with a yoke having a cylindrical portion having a substantially circular cross section, and the width of the two surfaces of the cylindrical portion can be made smaller than the outer diameter of the yoke having a substantially circular cross section. it can. Therefore, it is possible to make the DC motor flat.
And by arranging the flat permanent magnet on the flat wall of the cylindrical portion, the air gap between the permanent magnet and the armature core can be gradually increased from the center of the permanent magnet toward both ends in the circumferential direction. it can. For this reason, it is possible to reduce changes in magnetic attractive force and repulsive force when each tooth passes through both ends of the permanent magnet, and to reduce cogging torque.

請求項3に記載した発明によれば、ヨークの剛性をさらに高めることができるため、モータ駆動時の振動を低減し、これに伴う騒音を低減することができる。
また、各永久磁石間の磁路を確実に確保することができるので、各永久磁石間の磁束密度を低下させ、磁気漏れを低減することができる。このため、モータ特性を向上させることができる。
According to the third aspect of the present invention, since the rigidity of the yoke can be further increased, vibration during driving of the motor can be reduced, and noise associated therewith can be reduced.
Moreover, since the magnetic path between each permanent magnet can be ensured reliably, the magnetic flux density between each permanent magnet can be reduced, and a magnetic leakage can be reduced. For this reason, motor characteristics can be improved.

請求項4に記載した発明によれば、段差部がヨークの補強部として機能し、ヨークの剛性をより高めることができるので、さらに低振動、低騒音化を図ることが可能になる。   According to the fourth aspect of the present invention, the step portion functions as a reinforcing portion of the yoke, and the rigidity of the yoke can be further increased. Therefore, it is possible to further reduce vibration and noise.

請求項5に記載した発明によれば、コギングトルクを減少させつつ、必要最小限の永久磁石を用いて軽量化、低コスト化を図ると共に、モータ特性を向上させることができる減速機付直流モータを提供することができる。   According to the fifth aspect of the present invention, a DC motor with a reduction gear capable of reducing the cogging torque, reducing the weight and cost by using the minimum necessary permanent magnet, and improving the motor characteristics. Can be provided.

次に、この発明の第一実施形態を図1〜図3に基づいて説明する。
図1〜図3に示すように、減速機付直流モータ1は、例えば、車両のパワーウインドウ装置等に用いられるものであって、直流モータ2と直流モータ2の回転軸3に連結されたウォームギヤ減速機4とを備えている。
直流モータ2は6極モータであって、有底筒状のヨーク5内にアーマチュア6を回転自在に配置した構成となっている。
Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIGS. 1 to 3, a DC motor 1 with a speed reducer is used for a power window device of a vehicle, for example, and is a worm gear connected to a DC motor 2 and a rotating shaft 3 of the DC motor 2. A reduction gear 4 is provided.
The DC motor 2 is a six-pole motor, and has a configuration in which an armature 6 is rotatably disposed in a bottomed cylindrical yoke 5.

ヨーク5の筒部53は、断面略6角形状に形成されており、6つの平坦壁54と、これらを連結する屈曲壁55とで構成されている。
各平坦壁54の内面には、それぞれセグメント型の永久磁石7が設けられている。永久磁石7はネオジ焼結磁石などの希土類磁石で平板状に形成されたものであって、厚さ方向両端に対向配置され互いに平行な表面7a、および裏面7bと、これらの間に配置された側面7cとを有している。そして、永久磁石7は、裏面7bを筒部53の平坦壁54側に向けて固定されている。これにより、ヨーク5の屈曲壁55は、各永久磁石7の側面7cの間に形成される空隙Kに対応して設けられた状態になっている。
The cylindrical portion 53 of the yoke 5 has a substantially hexagonal cross section, and includes six flat walls 54 and bent walls 55 that connect these flat walls 54.
A segment type permanent magnet 7 is provided on the inner surface of each flat wall 54. The permanent magnet 7 is formed of a rare earth magnet such as a neodymium sintered magnet in a flat plate shape, and is disposed between the front surface 7a and the back surface 7b that are opposed to each other at both ends in the thickness direction and parallel to each other. And a side surface 7c. The permanent magnet 7 is fixed with the back surface 7 b facing the flat wall 54 side of the cylindrical portion 53. Thereby, the bent wall 55 of the yoke 5 is in a state provided corresponding to the gap K formed between the side surfaces 7 c of the permanent magnets 7.

ヨーク5の底壁(エンド部)51には、中央に軸線方向外側に向かって突出するボス19が形成され、ここに回転軸3の一端を軸支するための軸受け18が圧入固定されていると共に、回転軸3のスラスト荷重を受ける円柱状の樹脂部材35(例えば、ベスペル;ベスペルはデュポン株式会社の登録商標)が設けられている。
筒部53の開口部53aには、直流モータ2をウォームギヤ減速機4に締結固定するための外フランジ部52が設けられている。この外フランジ部52は、軸線方向平面視で略5角形状に形成されており、筒部53の回転軸3を中心にして対向する2つの平坦壁54に沿う方向に長く延在している。外フランジ部52の短手方向の幅E1は、筒部53の回転軸3を中心にして対向する2つの平坦壁54間の幅E2よりもやや大きく設定されている。なお、筒部53の回転軸3を中心にして対向する2つの平坦壁54間の幅E2は、筒部53の回転軸3を中心にして対向する2つの屈曲壁55間の幅E3よりも小さく設定されていることはいうまでもない。
The bottom wall (end portion) 51 of the yoke 5 is formed with a boss 19 projecting outward in the axial direction at the center, and a bearing 18 for supporting one end of the rotary shaft 3 is press-fitted and fixed thereto. In addition, a cylindrical resin member 35 (for example, Vespel; Vespel is a registered trademark of DuPont Co., Ltd.) that receives the thrust load of the rotary shaft 3 is provided.
An outer flange portion 52 for fastening and fixing the DC motor 2 to the worm gear reducer 4 is provided in the opening portion 53 a of the cylindrical portion 53. The outer flange portion 52 is formed in a substantially pentagonal shape in a plan view in the axial direction, and extends long in the direction along the two flat walls 54 facing each other about the rotation shaft 3 of the cylindrical portion 53. . A width E1 in the short direction of the outer flange portion 52 is set to be slightly larger than a width E2 between two flat walls 54 facing each other around the rotation shaft 3 of the cylindrical portion 53. The width E2 between the two flat walls 54 facing the rotation axis 3 of the cylindrical portion 53 is larger than the width E3 between the two bent walls 55 facing the rotation axis 3 of the cylindrical portion 53. Needless to say, it is set small.

外フランジ部52の長手方向一端側には、頂点となる部分にボルト孔24aが1つ形成されると共に、他端側には各角部にそれぞれボルト孔24b,24cが形成されている。
また、外フランジ部52の中央寄りには、筒部53側に向かって膨出する段差部56が形成されている。この段差部56は、筒部53の開口縁を取り囲むように形成されており、長手方向両端に弧状に形成された弧状部56a,56aを有している。
One bolt hole 24a is formed at the apex portion on one end side in the longitudinal direction of the outer flange portion 52, and bolt holes 24b and 24c are formed at each corner on the other end side.
Further, a stepped portion 56 that bulges toward the cylindrical portion 53 side is formed near the center of the outer flange portion 52. The step portion 56 is formed so as to surround the opening edge of the cylindrical portion 53, and has arc-shaped portions 56a and 56a formed in an arc shape at both ends in the longitudinal direction.

アーマチュア6は、回転軸3に外嵌固定されたアーマチュアコア8と、アーマチュアコア8に巻装されたアーマチュアコイル9と、回転軸3の他端側に配置されたコンミテータ10とを備えている。アーマチュアコア8は、リング状の金属板11を軸線方向に複数枚積層したものである。
金属板11の外周部にはT字型の9つのティース12が周方向に沿って等間隔で放射状に形成されている。各ティース12は、径方向に延出する巻胴部12aと、巻胴部12aの先端に設けられ周方向に延在する外周部12bとで構成されている。
The armature 6 includes an armature core 8 that is externally fitted and fixed to the rotary shaft 3, an armature coil 9 that is wound around the armature core 8, and a commutator 10 that is disposed on the other end side of the rotary shaft 3. The armature core 8 is formed by laminating a plurality of ring-shaped metal plates 11 in the axial direction.
Nine T-shaped teeth 12 are radially formed at equal intervals along the circumferential direction on the outer peripheral portion of the metal plate 11. Each tooth 12 includes a winding drum portion 12a extending in the radial direction and an outer peripheral portion 12b provided at the tip of the winding drum portion 12a and extending in the circumferential direction.

すなわち、ティース12の先端に設けられた外周部12bがアーマチュアコア8の外周面を構成しており、永久磁石7の表面7aと対向した状態になっている。
ここで、ティース12の外周部12bは軸線方向平面視で弧状に形成されているのに対し、これに対向する永久磁石7の表面7aは平坦に形成されている。このため、永久磁石7の中央から周方向両端の側面7cに向かうに従って徐々に永久磁石7とアーマチュアコア8との間のエアギャップGが大きくなる。
That is, the outer peripheral portion 12 b provided at the tip of the tooth 12 constitutes the outer peripheral surface of the armature core 8 and faces the surface 7 a of the permanent magnet 7.
Here, the outer peripheral portion 12b of the tooth 12 is formed in an arc shape in a plan view in the axial direction, whereas the surface 7a of the permanent magnet 7 opposed thereto is formed flat. For this reason, the air gap G between the permanent magnet 7 and the armature core 8 gradually increases from the center of the permanent magnet 7 toward the side surfaces 7c at both ends in the circumferential direction.

複数枚の金属板11を回転軸3に外嵌固定することにより、アーマチュアコア8の外周には、隣接するティース12間に蟻溝状のスロット13が9つ形成されている。スロット13は軸線方向に沿って延びており、周方向に沿って等間隔に複数形成されている。
これらスロット13間にエナメル被覆の巻線14を挿通し、ティース12の巻胴部12aに絶縁材であるインシュレータ39を介して巻線14が巻装される。これにより、アーマチュアコア8の外周に、複数のアーマチュアコイル9が形成される。
Nine dovetail-shaped slots 13 are formed between the adjacent teeth 12 on the outer periphery of the armature core 8 by externally fixing a plurality of metal plates 11 to the rotary shaft 3. The slots 13 extend along the axial direction, and a plurality of slots 13 are formed at equal intervals along the circumferential direction.
An enamel-wrapped winding 14 is inserted between these slots 13, and the winding 14 is wound on the winding body 12 a of the tooth 12 via an insulator 39 which is an insulating material. As a result, a plurality of armature coils 9 are formed on the outer periphery of the armature core 8.

コンミテータ10は、回転軸3の他端側に外嵌固定されている。コンミテータ10の外周面には、導電材で形成されたセグメント15が9枚取り付けられている。
セグメント15は軸線方向に長い板状の金属片からなり、互いに絶縁された状態で周方向に沿って等間隔に並列に固定されている。したがって、この第一実施形態の直流モータ2は、永久磁石7が6つ、スロット13が9つ、セグメント15が9枚の6極9スロット9セグメントで構成された直流モータとなっている。
The commutator 10 is externally fixed to the other end side of the rotating shaft 3. Nine segments 15 made of a conductive material are attached to the outer peripheral surface of the commutator 10.
The segment 15 is made of a plate-shaped metal piece that is long in the axial direction, and is fixed in parallel at equal intervals along the circumferential direction while being insulated from each other. Therefore, the DC motor 2 of the first embodiment is a DC motor constituted by six permanent magnets 7, nine slots 13, nine segments 15 and nine 6-pole nine-slot nine segments.

各セグメント15のアーマチュアコア8側の端部には、外径側に折り返す形で折り曲げられたライザ16が一体成形されている。ライザ16には、アーマチュアコイル9の巻き始め端部と巻き終わり端部となる巻線14が掛け回わされ、巻線14はヒュージングによりライザ16に固定されている。これにより、セグメント15とこれに対応するアーマチュアコイル9とが導通される。   A riser 16 is integrally formed at the end of each segment 15 on the armature core 8 side so as to be folded back to the outer diameter side. A winding 14 serving as a winding start end and a winding end end of the armature coil 9 is wound around the riser 16, and the winding 14 is fixed to the riser 16 by fusing. Thereby, the segment 15 and the armature coil 9 corresponding to this segment are conducted.

このように構成されたコンミテータ10は、ウォームギヤ減速機4のギヤハウジング23に形成されたブラシ収納部22に臨んだ状態で配設されている。
ブラシ収納部22は、ギヤハウジング23の直流モータ2側に凹状に形成されたものである。このブラシ収納部22には、一対のブラシホルダ20が内装されボルト17によって締結固定されている。
ブラシホルダ20には、それぞれ不図示のブラシがスプリング21を介して付勢された状態で出没自在に内装されている。これらブラシの先端部は、スプリング21によって付勢され、コンミテータ10に摺接した状態になっている。
The commutator 10 configured as described above is disposed in a state of facing the brush housing portion 22 formed in the gear housing 23 of the worm gear speed reducer 4.
The brush housing portion 22 is formed in a concave shape on the DC motor 2 side of the gear housing 23. A pair of brush holders 20 are housed in the brush housing portion 22 and fastened and fixed by bolts 17.
In the brush holder 20, brushes (not shown) are provided so as to be able to appear and retract in a state where the brushes are urged via springs 21. The tip portions of these brushes are urged by a spring 21 and are in sliding contact with the commutator 10.

ギヤハウジング23のブラシ収納部22よりも径方向外側には、ヨーク5の3つのボルト孔24a,24b,24cに対応する部位に雌ネジ部(不図示)が刻設されている。これら雌ネジ部にボルト24が螺入されることにより、直流モータ2がギヤハウジング23に締結固定された状態になる。
ギヤハウジング23は、ブラシ収納部22の他に、ウォーム軸収容部27とウォームホイール収容部28とを有している。
On the outer side in the radial direction of the gear housing 23 with respect to the brush housing portion 22, female screw portions (not shown) are formed at portions corresponding to the three bolt holes 24 a, 24 b, 24 c of the yoke 5. When the bolts 24 are screwed into these female screw portions, the DC motor 2 is fastened and fixed to the gear housing 23.
The gear housing 23 has a worm shaft housing portion 27 and a worm wheel housing portion 28 in addition to the brush housing portion 22.

ウォーム軸収容部27には、直流モータ2の回転軸3の他端に連結されたウォーム軸25が収容されている。
ウォーム軸25の両端側は、ウォーム軸収容部27に設けられた軸受け40,41によって回転自在に支持されている。ウォーム軸25と直流モータ2の回転軸3とは互いに軸線方向に移動自在、かつ相対回転不能に連結されている。
A worm shaft 25 connected to the other end of the rotating shaft 3 of the DC motor 2 is accommodated in the worm shaft accommodating portion 27.
Both end sides of the worm shaft 25 are rotatably supported by bearings 40 and 41 provided in the worm shaft housing portion 27. The worm shaft 25 and the rotating shaft 3 of the DC motor 2 are connected to each other so as to be movable in the axial direction but not to be relatively rotatable.

また、ウォーム軸収容部27の直流モータ2とは反対側には、クッションゴム38が内装されている。このクッションゴム38は、スラストプレート37、および円柱状の樹脂部材36(例えば、ベスペル)を介してウォーム軸25を軸線方向に沿って直流モータ2側に向かって若干押圧している。したがって、樹脂部材36とこれに対応するウォーム軸25の先端との間に摺動摩擦抵抗が生じると共に、ヨーク5に設けられた樹脂部材35とこれに対応する回転軸3の先端との間に摺動摩擦抵抗が生じるようになっている。   A cushion rubber 38 is provided on the worm shaft housing portion 27 on the side opposite to the DC motor 2. The cushion rubber 38 slightly presses the worm shaft 25 toward the DC motor 2 along the axial direction via a thrust plate 37 and a cylindrical resin member 36 (for example, Vespel). Therefore, a sliding frictional resistance is generated between the resin member 36 and the tip of the worm shaft 25 corresponding thereto, and sliding is performed between the resin member 35 provided on the yoke 5 and the tip of the rotating shaft 3 corresponding thereto. Dynamic friction resistance is generated.

一方、ウォームホイール収容部28には、ウォーム軸25に噛合されるウォームホイール26が収容されている。ウォームホイール26には、このウォームホイール26と共に回転可能に駆動連結された出力軸(不図示)が直流モータ2の回転軸3の直交方向に沿うように設けられている。なお、この不図示の出力軸が回転することによって車両のウインドウガラスが開閉する。
すなわち、前述したスラストプレート37とこれに対応するウォーム軸25の先端との間に生じる摺動摩擦抵抗は、ウインドウガラスの開閉動作の際、ウインドウガラスの自重によるウォーム軸25の反転を防止するために作用するようになっている。
On the other hand, the worm wheel accommodating portion 28 accommodates a worm wheel 26 that meshes with the worm shaft 25. The worm wheel 26 is provided with an output shaft (not shown) that is rotatably connected to the worm wheel 26 so as to be along the direction orthogonal to the rotation shaft 3 of the DC motor 2. In addition, the window glass of a vehicle opens and closes when this output shaft not shown rotates.
That is, the sliding friction resistance generated between the thrust plate 37 and the tip of the worm shaft 25 corresponding to the above-described thrust plate 37 prevents the worm shaft 25 from reversing due to its own weight when the window glass is opened and closed. It comes to work.

また、ギヤハウジング23には、コネクタ29が回転軸3の直交方向に沿うように外方(図1における上側)に向かって一体成形されている。このコネクタ29は、外部からの電源を直流モータ2に供給するためのものである。
コネクタ29には、不図示の接続端子が内装されており、この接続端子が直流モータ2の不図示のブラシに電気的に接続されている。これによって、外部からの電源がブラシを介してコンミテータ10に供給される。
この他にギヤハウジング23の外周部には、減速機付直流モータ1を固定するときに使用されるボルト孔33が3箇所設けられている。
In addition, a connector 29 is integrally formed on the gear housing 23 outward (upper side in FIG. 1) so as to be along the orthogonal direction of the rotation shaft 3. The connector 29 is for supplying power from the outside to the DC motor 2.
The connector 29 includes a connection terminal (not shown), and this connection terminal is electrically connected to a brush (not shown) of the DC motor 2. As a result, external power is supplied to the commutator 10 via the brush.
In addition, three bolt holes 33 used for fixing the DC motor 1 with a speed reducer are provided in the outer peripheral portion of the gear housing 23.

したがって、上述の第一実施形態によれば、6極9スロット9セグメントの直流モータ2において、永久磁石7を平板形状に形成することで、永久磁石7をネオジ焼結磁石などの希土類磁石で形成した場合であっても切削加工等により容易に永久磁石7の薄肉化を図ることが可能になる。このため、永久磁石7の軽量化、低コスト化を図ることができる。   Therefore, according to the first embodiment described above, the permanent magnet 7 is formed of a rare earth magnet such as a neodymium sintered magnet by forming the permanent magnet 7 in a flat plate shape in the 6-pole 9-slot 9-segment DC motor 2. Even in this case, the permanent magnet 7 can be easily thinned by cutting or the like. For this reason, the weight reduction and cost reduction of the permanent magnet 7 can be achieved.

また、永久磁石7を薄肉化することでヨーク5の外形を大きくすることなくアーマチュアコア8を拡径することができる。すなわち、永久磁石7の薄肉化に伴い、筒部53の内部スペースS(図3参照)が大きくなる。このため、内部スペースSが大きくなった分だけアーマチュアコア8を拡径させることができる。アーマチュアコア8を拡径することは、すなわち、ティース12の巻胴部12aを径方向に長く形成することが可能になり、巻線14のターン数を増大させることができるので、直流モータ2のトルク性能を向上させることが可能になる。   Further, by reducing the thickness of the permanent magnet 7, the armature core 8 can be expanded without increasing the outer shape of the yoke 5. That is, as the permanent magnet 7 becomes thinner, the internal space S (see FIG. 3) of the cylindrical portion 53 becomes larger. For this reason, the diameter of the armature core 8 can be increased by an amount corresponding to the increase in the internal space S. Increasing the diameter of the armature core 8, that is, it is possible to form the winding body 12 a of the tooth 12 longer in the radial direction and increase the number of turns of the winding 14. Torque performance can be improved.

さらに、ヨーク5の筒部53を6つの平坦壁54と、これら6つの平坦壁54をそれぞれ連結する6つの屈曲壁55とで構成して断面略6角形状としている。このため、断面略円形状の筒部を有するヨークと比較して剛性を高めることができる。
これに加え、筒部53の回転軸3を中心にして対向する2つの平坦壁54間の幅E2を筒部53の回転軸3を中心にして対向する2つの屈曲壁55間の幅E3(図2参照)よりも小さく設定することができる。すなわち、従来のようにヨークの筒部が断面略円形状に形成されている場合の外径と比較して平坦壁54間の幅E2を小さく設定することができる。このため、直流モータ2の扁平化を図ることが可能になり、減速機付直流モータ1の配置自由度を高めることができる。
Further, the cylindrical portion 53 of the yoke 5 is composed of six flat walls 54 and six bent walls 55 that connect the six flat walls 54 respectively, and has a substantially hexagonal cross section. For this reason, rigidity can be improved compared with the yoke which has a cylindrical part with a substantially circular cross section.
In addition, the width E2 between the two flat walls 54 facing each other about the rotation axis 3 of the cylindrical portion 53 is the width E3 between the two bent walls 55 facing each other about the rotation axis 3 of the cylindrical portion 53 ( (See FIG. 2). That is, the width E <b> 2 between the flat walls 54 can be set smaller than the outer diameter when the cylindrical portion of the yoke is formed in a substantially circular cross section as in the prior art. For this reason, it becomes possible to achieve flattening of the DC motor 2, and the degree of freedom of arrangement of the DC motor 1 with a reduction gear can be increased.

そして、筒部53の平坦壁54に平板形状の永久磁石7が配設されているので、永久磁石7の中央から周方向両端の側面7cに向かうに従って徐々に永久磁石7とアーマチュアコア8との間のエアギャップGが大きくなる。このため、各ティース12の外周部12bが永久磁石7の両端を通過する際の磁気的な吸引力や反発力の変化を小さくすることができ、コギングトルクを減少させることが可能になる。   Since the flat permanent magnet 7 is disposed on the flat wall 54 of the cylindrical portion 53, the permanent magnet 7 and the armature core 8 gradually move from the center of the permanent magnet 7 toward the side surfaces 7 c at both ends in the circumferential direction. The air gap G between them increases. For this reason, the change of the magnetic attraction force and the repulsive force when the outer peripheral part 12b of each tooth 12 passes through both ends of the permanent magnet 7 can be reduced, and the cogging torque can be reduced.

また、筒部53の開口部53aに、直流モータ2をウォームギヤ減速機4に締結固定するための外フランジ部52を設け、この中央寄りに筒部53側に向かって膨出する段差部56を形成している。このため、段差部56がヨーク5の補強部として機能し、ヨーク5の剛性をさらに高めることができる。よって、直流モータ2の駆動に伴う振動や、振動による騒音を低減することができる。   Further, an outer flange portion 52 for fastening and fixing the DC motor 2 to the worm gear reducer 4 is provided in the opening portion 53a of the cylindrical portion 53, and a stepped portion 56 that bulges toward the cylindrical portion 53 side is provided near this center. Forming. For this reason, the step part 56 functions as a reinforcing part of the yoke 5, and the rigidity of the yoke 5 can be further increased. Therefore, it is possible to reduce vibrations caused by driving the DC motor 2 and noise caused by the vibrations.

次に、この発明の第二実施形態を、図1を援用し図4に基づいて説明する。なお、第一実施形態と同一態様には、同一符号を付して説明を省略する。
この第二実施形態において、減速機付直流モータ1は、例えば、車両のパワーウインドウ装置等に用いられるものであって、直流モータ2と直流モータ2の回転軸3に連結されたウォームギヤ減速機4とを備えたものである点、直流モータ2は、有底筒状のヨーク60内にアーマチュア6を回転自在に配置した構成となっており、セグメント型であって平板状の永久磁石7が6つ、スロット13が9つ、セグメント15が9枚の6極9スロット9セグメントで構成されている点、ヨーク60の筒部61が断面略6角形状に形成されており、6つの平坦壁54と、これらを連結する屈曲壁55とで構成されている点等の基本的構成は上述の第一実施形態と同様である。
Next, a second embodiment of the present invention will be described based on FIG. 4 with reference to FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the aspect same as 1st embodiment, and description is abbreviate | omitted.
In this second embodiment, the DC motor 1 with a speed reducer is used for a power window device of a vehicle, for example, and is a worm gear speed reducer 4 connected to a DC motor 2 and a rotating shaft 3 of the DC motor 2. The DC motor 2 has a configuration in which the armature 6 is rotatably arranged in a bottomed cylindrical yoke 60, and is a segment type, and the flat permanent magnet 7 is 6 In addition, nine slots 13 and nine segments 15 are each composed of six poles and nine slots and nine segments, and the cylindrical portion 61 of the yoke 60 is formed in a substantially hexagonal cross section. And the basic composition of the point etc. comprised by the bending wall 55 which connects these is the same as that of the above-mentioned 1st embodiment.

ここで、第二実施形態では、ヨーク60の筒部61の屈曲壁55の肉厚を平坦壁54の肉厚よりも厚く設定することで、屈曲壁55に肉厚部62を6箇所設けている。
この肉厚部62は屈曲壁55の内側に設けられ、肉厚部62の内面62aは隣接する平坦壁54同士に跨るように平面に形成されている。
Here, in the second embodiment, six thick portions 62 are provided on the bent wall 55 by setting the thickness of the bent wall 55 of the cylindrical portion 61 of the yoke 60 to be larger than the thickness of the flat wall 54. Yes.
The thick portion 62 is provided on the inner side of the bent wall 55, and the inner surface 62 a of the thick portion 62 is formed in a plane so as to straddle the adjacent flat walls 54.

したがって、上述の第二実施形態によれば、前述した第一実施形態と同様の効果に加え、肉厚部62が屈曲壁55の補強部として機能することができるので、ヨーク60の剛性をさらに高めることができる。このため、より直流モータ2の低振動化、低騒音化を図ることが可能になる。
また、各永久磁石7の側面7cの間に形成される空隙Kに対応する屈曲壁55に肉厚部62を設けることで、各永久磁石間7の磁路を確実に確保してヨーク5内の各永久磁石7間の磁束密度を減少させることができる。このため、各永久磁石7の磁気漏れを低減することができ、さらに直流モータ2のモータ特性を向上させることができる。
Therefore, according to the second embodiment described above, in addition to the same effects as those of the first embodiment described above, the thick portion 62 can function as a reinforcing portion of the bent wall 55, so that the rigidity of the yoke 60 can be further increased. Can be increased. For this reason, it is possible to further reduce the vibration and noise of the DC motor 2.
Further, by providing the thick wall portion 62 in the bent wall 55 corresponding to the gap K formed between the side surfaces 7c of the permanent magnets 7, the magnetic path between the permanent magnets 7 can be ensured to ensure the inside of the yoke 5. The magnetic flux density between the permanent magnets 7 can be reduced. For this reason, the magnetic leakage of each permanent magnet 7 can be reduced, and the motor characteristics of the DC motor 2 can be improved.

なお、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
また、上述の実施形態では、減速機付直流モータ1は、例えば、車両のパワーウインドウ装置等に用いられるものである場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、減速機付直流モータ1は、車両の電動シート、サンルーフ、および電動パワーステアリング、並びに車両以外の電装品など、さまざまな装置に適用することが可能である。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications made to the above-described embodiment without departing from the spirit of the present invention.
Moreover, in the above-mentioned embodiment, the case where the DC motor 1 with a reduction gear was used for the power window apparatus of a vehicle etc. was demonstrated, for example. However, the present invention is not limited to this, and the DC motor 1 with a speed reducer can be applied to various devices such as an electric seat of a vehicle, a sunroof, an electric power steering, and an electrical component other than the vehicle.

本発明の実施形態における減速機付直流モータの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the direct-current motor with a reduction gear in embodiment of this invention. 本発明の第一実施形態における直流モータの斜視図である。1 is a perspective view of a DC motor in a first embodiment of the present invention. 図1のA−A線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the AA line of FIG. 本発明の第二実施形態における直流モータの横断面図である。It is a cross-sectional view of the DC motor in the second embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 減速機付直流モータ
2 直流モータ
3 回転軸
5,60 ヨーク
6 アーマチュア
7 永久磁石
8 アーマチュアコア
9 アーマチュアコイル(コイル)
10 コンミテータ
12 ティース
12a 巻胴部
12b 外周部
13 スロット
15 セグメント
25 ウォーム軸
26 ウォームホイール
52 外フランジ部
53,61 筒部
53a 開口部
54 平坦壁
55 屈曲壁
56 段差部
56a 弧状部
62 肉厚部
K 空隙
G エアギャップ
S 内部スペース
1 DC motor with reduction gear 2 DC motor 3 Rotating shaft 5, 60 Yoke 6 Armature 7 Permanent magnet 8 Armature core 9 Armature coil (coil)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Commutator 12 Teeth 12a Winding drum part 12b Outer peripheral part 13 Slot 15 Segment 25 Worm shaft 26 Worm wheel 52 Outer flange part 53, 61 Cylindrical part 53a Opening part 54 Flat wall 55 Bending wall 56 Step part 56a Arc-shaped part 62 Thick part K Gap G Air gap S Internal space

Claims (5)

筒部を有するヨークと、
前記筒部の内周面に固定された6つのセグメント型の永久磁石と、
前記永久磁石の内側に回転自在に支持されたアーマチュアとを備え、
前記アーマチュアは、
回転軸と、
前記回転軸に外嵌固定されるアーマチュアコアと、
前記アーマチュアコアと隣接して設けられ9つのセグメントを周方向に配置したコンミテータとを備え、
前記アーマチュアコアは、
径方向に沿って延びる9つのティースと、
前記ティース間に形成され軸線方向に沿って延びる9つのスロットとを有する6極9スロット9セグメントの直流モータにおいて、
前記ヨークの前記筒部を6つの平坦壁と、これら6つの平坦壁をそれぞれ連結する6つの屈曲壁とで構成し、
前記永久磁石を平板形状に形成し、該永久磁石を前記筒部の各平坦壁にそれぞれ配設し、
前記筒部の一方の開口縁に外フランジ部を設け、
この外フランジ部を、前記回転軸を中心にして対向配置されている任意の2つの前記平坦壁に沿う方向に長くなるように形成し、且つ前記外フランジ部の短手方向の幅方向と、前記任意の2つの平坦壁の幅方向とが同一方向となるように形成し
前記外フランジ部の短手方向の幅をE1とし、前記任意の2つの平坦壁の幅をE2としたとき、これら幅E1および幅E2は、
E1>E2
を満たすように設定されていることを特徴とする直流モータ。
A yoke having a cylindrical portion;
Six segment-type permanent magnets fixed to the inner peripheral surface of the cylindrical portion;
An armature rotatably supported inside the permanent magnet,
The armature is
A rotation axis;
An armature core externally fixed to the rotating shaft;
A commutator provided adjacent to the armature core and having nine segments arranged in the circumferential direction;
The armature core is
9 teeth extending along the radial direction,
In a 6-pole 9-slot 9-segment DC motor having nine slots formed between the teeth and extending along the axial direction,
The cylindrical portion of the yoke is composed of six flat walls and six bent walls that connect the six flat walls, respectively.
The permanent magnet is formed into a flat plate shape, and the permanent magnet is disposed on each flat wall of the cylindrical portion,
An outer flange portion is provided at one opening edge of the cylindrical portion,
The outer flange portion is formed so as to be long in a direction along any two flat walls that are opposed to each other with the rotation axis as a center, and the width direction in the short direction of the outer flange portion; The width direction of the two arbitrary flat walls is formed in the same direction ,
When the width in the short direction of the outer flange portion is E1, and the width of the two arbitrary flat walls is E2, these width E1 and width E2 are:
E1> E2
DC motor characterized by being set to satisfy
前記永久磁石は、希土類磁石であることを特徴とする請求項1に記載の直流モータ。   The DC motor according to claim 1, wherein the permanent magnet is a rare earth magnet. 前記筒部の各屈曲壁は、前記平坦壁の肉厚よりも厚い肉厚部を備えたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の直流モータ。   3. The DC motor according to claim 1, wherein each bent wall of the cylindrical portion includes a thick portion thicker than a thickness of the flat wall. 前記外フランジ部に段差部を形成したことを特徴とする請求項1〜請求項3の何れかに記載の直流モータ。   The DC motor according to any one of claims 1 to 3, wherein a step portion is formed in the outer flange portion. 請求項1〜請求項4の何れかに記載の直流モータの前記回転軸に、
ウォーム軸と、これに噛合いするウォームホイールとを有するウォーム減速機構を連結したことを特徴とする減速機付直流モータ。
The rotary shaft of the DC motor according to any one of claims 1 to 4,
A DC motor with a reduction gear, wherein a worm reduction mechanism having a worm shaft and a worm wheel meshing with the worm shaft is connected.
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