JP5650395B2 - Electric motor - Google Patents

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Description

本発明は、電気モータに係り、特に、永久磁石固定子を有する電気モータに係る。   The present invention relates to an electric motor, and more particularly to an electric motor having a permanent magnet stator.

図１は、従来の永久磁石ＤＣモータの断面図である。このモータは、固定子と、固定子に直面して回転可能に装着された回転子３とを備えている。固定子は、円筒形ハウジング１と、円筒形ハウジングの内面に固定された永久磁石２とを備えている。モータは、おそらく、その円筒形ハウジングのために運搬中に転がり、又、設置が不便である。   FIG. 1 is a cross-sectional view of a conventional permanent magnet DC motor. The motor includes a stator and a rotor 3 that is rotatably mounted facing the stator. The stator includes a cylindrical housing 1 and a permanent magnet 2 fixed to the inner surface of the cylindrical housing. The motor probably rolls in transit due to its cylindrical housing and is inconvenient to install.

図２には、方形モータが概略的に示されている。このモータも、固定子及び回転子３’を備えている。固定子は、４つの側部及び４つの角部を含む方形モータハウジングを使用する。永久磁石２’は、側部の内面に固定され、そして固定子に直面して回転可能に装着された回転子３’の周りに分布される。方形モータは、上述した欠点を解消する。しかしながら、方形モータは、スペース利用率が低く、角部分の付近のスペースは使用されない。更に、回転子の外径は、特に、小型モータでは、方形ハウジングのサイズ及び磁石の厚みによって制限される。   FIG. 2 schematically shows a square motor. This motor also includes a stator and a rotor 3 '. The stator uses a square motor housing that includes four sides and four corners. Permanent magnets 2 'are fixed around the inner surface of the side and distributed around a rotor 3' mounted rotatably in the face of the stator. A square motor eliminates the disadvantages described above. However, the square motor has a low space utilization rate, and the space near the corner portion is not used. Furthermore, the outer diameter of the rotor is limited by the size of the rectangular housing and the thickness of the magnet, especially in small motors.

従って、永久磁石を有する方形固定子を伴う、スペース利用率の高いモータが要望される。   Accordingly, there is a need for a motor with high space utilization with a square stator having permanent magnets.

これは、本発明においては、方形ハウジング及びリング磁石を有する固定子を使用することにより達成される。   This is achieved in the present invention by using a stator having a square housing and a ring magnet.

従って、本発明は、その１つの態様において、固定子と、固定子に直面して回転可能に装着された回転子とを備えた電気モータにおいて、固定子は、断面が多角形のハウジングであって、複数の側部及びその２つの隣接する側部を各々接続する複数のカーブした角部を含むようなハウジングと、該ハウジングの内面に固定されたリング磁石であって、ハウジングの角部に対応する部分におけるリング磁石の厚みが、ハウジングの側部に対応する部分におけるリング磁石の厚みより大きくされたリング磁石と、回転子の周囲面とリング磁石の内面との間に形成されたエアギャップであって、ハウジングの角部に対応する部分におけるエアギャップの厚みが、ハウジングの側部に対応する部分におけるエアギャップの厚みより小さくされたエアギャップとを含む、電気モータを提供する。   Accordingly, the present invention, in one aspect thereof, is an electric motor comprising a stator and a rotor that is rotatably mounted facing the stator, wherein the stator is a housing having a polygonal cross section. A housing including a plurality of side portions and a plurality of curved corner portions respectively connecting the two adjacent side portions, and a ring magnet fixed to the inner surface of the housing, An air gap formed between the ring magnet in which the thickness of the ring magnet in the corresponding portion is larger than the thickness of the ring magnet in the portion corresponding to the side portion of the housing, and the peripheral surface of the rotor and the inner surface of the ring magnet And the air gap thickness in the portion corresponding to the corner portion of the housing is smaller than the air gap thickness in the portion corresponding to the side portion of the housing. Tsu and a flop, to provide an electric motor.

好ましくは、エアギャップの厚みは、リング磁石の最も厚い部分に対応する部分において最小であり、且つリング磁石の最も薄い部分に対応する部分において最大である。   Preferably, the thickness of the air gap is minimum at the portion corresponding to the thickest portion of the ring magnet and maximum at the portion corresponding to the thinnest portion of the ring magnet.

好ましくは、リング磁石とハウジングの角部分との間にギャップが形成される。   Preferably, a gap is formed between the ring magnet and the corner portion of the housing.

好ましくは、ハウジングの側部とリング磁石との間にもギャップが形成される。   Preferably, a gap is also formed between the side of the housing and the ring magnet.

好ましくは、角部分の各々は、均一の厚みを有し、そして回転子の回転の中心からオフセットした中心の周りでカーブしている。   Preferably, each of the corner portions has a uniform thickness and is curved around a center offset from the center of rotation of the rotor.

好ましくは、角部の内面の曲率半径は、ハウジングの角部に対応する部分におけるリング磁石の外面の曲率半径より大きい。   Preferably, the radius of curvature of the inner surface of the corner is greater than the radius of curvature of the outer surface of the ring magnet at a portion corresponding to the corner of the housing.

好ましくは、角部の内面の曲率半径と、リング磁石の内面の曲率半径との比は、１．１ないし１．８である。   Preferably, the ratio between the radius of curvature of the inner surface of the corner and the radius of curvature of the inner surface of the ring magnet is 1.1 to 1.8.

好ましくは、ハウジングは、均一の厚みを有する。   Preferably, the housing has a uniform thickness.

或いは又、角部におけるハウジングの厚みは、側部におけるハウジングの厚みより大きい。   Alternatively, the housing thickness at the corners is greater than the housing thickness at the sides.

好ましくは、ハウジングは、四角形断面である。   Preferably, the housing has a square cross section.

以下、添付図面を参照し、本発明の好ましい実施形態を一例として説明する。２つ以上の図に現れる同じ構造物、要素又は部品は、一般的に、それらが現れる全ての図において同じ参照番号で示す。図示されたコンポーネント及び特徴部の寸法は、一般的に、表現の便宜上及び明瞭化のために選択されたものであって、必ずしも正しいスケールで示されていない。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described by way of example with reference to the accompanying drawings. The same structures, elements or parts appearing in more than one figure are generally indicated by the same reference numerals in all the figures in which they appear. The dimensions of the illustrated components and features are generally chosen for convenience of presentation and clarity and are not necessarily shown to scale.

従来のＰＭＤＣモータの断面図である。It is sectional drawing of the conventional PMDC motor. 従来の別のＰＭＤＣモータの断面図である。It is sectional drawing of another conventional PMDC motor. 本発明の一実施形態によるモータの断面図である。It is sectional drawing of the motor by one Embodiment of this invention.

図３は、本発明の好ましい実施形態によるモータの断面図である。モータは、固定子と、固定子に直面して回転可能に装着された回転子２０とを備えている。固定子は、ハウジング１０と、ハウジング１０の内面に固定されたリング磁石１２とを含む。ハウジング１０は、多角形の管状であり、４つの側部１０ａ−１０ｄと、４つのカーブした角部１１ａ−１１ｄを含む。各角部は、２つの隣接する側部を接続する。例えば、角部１１ａは、隣接する側部１０ａ及び１０ｂを接続し、そして角部１１ｂは、隣接する側部１０ｂ及び１０ｃを接続する。   FIG. 3 is a cross-sectional view of a motor according to a preferred embodiment of the present invention. The motor includes a stator and a rotor 20 that is rotatably mounted facing the stator. The stator includes a housing 10 and a ring magnet 12 fixed to the inner surface of the housing 10. The housing 10 is a polygonal tube and includes four side portions 10a-10d and four curved corner portions 11a-11d. Each corner connects two adjacent sides. For example, corner 11a connects adjacent sides 10a and 10b, and corner 11b connects adjacent sides 10b and 10c.

リング磁石１２は、ハウジング１０の角部に対応する部分に大きな半径方向厚みを有し、そしてその大きな厚み部分から、各側部１０ａ−１０ｄの中間部に対応する周囲方向に離間された部分に向かって徐々に減少する小さな半径方向厚みを有する。回転子２０は、リング磁石１２により取り巻かれる。回転子２０の半径方向外面と、リング磁石１２の内面との間には、エアギャップ１２３がある。リング磁石１２の内面は、断面としては真の正円筒面でなく、ハウジング１０の角部に対応する部分において若干凸面である。即ち、リング磁石の穴は、角部と角部との間で測定された直径が、側部と側部との間で測定された直径に比して小さい。それ故、エアギャップの半径方向厚みは、非均一であり、ハウジング１０の角部に対応する部分では半径方向厚みが小さく、ハウジング１０の側部に対応する部分では半径方向厚みが大きい。或いは又、エアギャップは、一定の厚みであってもよく、又はハウジング１０の角部に対応する部分に小さな半径方向厚みを、そしてハウジング１０の側部に対応する部分に大きな半径方向厚みを有してもよい。非均一なエアギャップは、モータの磁石の止めトルクを下げ、消磁のおそれを少なくする。   The ring magnet 12 has a large radial thickness at a portion corresponding to the corner portion of the housing 10, and from the large thickness portion to a circumferentially spaced portion corresponding to the middle portion of each side portion 10 a-10 d. It has a small radial thickness that gradually decreases towards it. The rotor 20 is surrounded by the ring magnet 12. There is an air gap 123 between the outer surface in the radial direction of the rotor 20 and the inner surface of the ring magnet 12. The inner surface of the ring magnet 12 is not a true regular cylindrical surface in cross section, but is slightly convex at a portion corresponding to the corner of the housing 10. That is, the hole of the ring magnet has a smaller diameter measured between the corners than the diameter measured between the sides. Therefore, the radial thickness of the air gap is non-uniform, the radial thickness is small at the portion corresponding to the corner portion of the housing 10, and the radial thickness is large at the portion corresponding to the side portion of the housing 10. Alternatively, the air gap may have a constant thickness, or may have a small radial thickness at the portion corresponding to the corner of the housing 10 and a large radial thickness at the portion corresponding to the side of the housing 10. May be. A non-uniform air gap lowers the stopping torque of the motor magnet and reduces the risk of demagnetization.

更に、リング磁石１２の外面とハウジング１０の各角部の内面との間にはギャップ１２１がある。又、リング磁石１２の外面とハウジング１０の各側部の内面との間にエアギャップがあってもよい。これらのギャップには、リング磁石１２をハウジング１０に固定するための接着剤を充填することができる。他方、リング磁石１２とハウジング１０の角部との間にギャップがあるために、ハウジング１０内にリング磁石１２を設置し易くなる。   Further, there is a gap 121 between the outer surface of the ring magnet 12 and the inner surface of each corner of the housing 10. There may be an air gap between the outer surface of the ring magnet 12 and the inner surface of each side portion of the housing 10. These gaps can be filled with an adhesive for fixing the ring magnet 12 to the housing 10. On the other hand, since there is a gap between the ring magnet 12 and the corner of the housing 10, the ring magnet 12 can be easily installed in the housing 10.

角部１１ａ−１１ｄの各々は、回転子２０の回転の中心Ｏから中心Ｏ’がオフセットした弧に沿ってカーブしている。各角部１１ａ−１１ｄの内面の曲率半径は、回転子２０の外面の半径より大きい。   Each of the corner portions 11 a to 11 d is curved along an arc in which the center O ′ is offset from the rotation center O of the rotor 20. The radius of curvature of the inner surface of each corner portion 11a-11d is larger than the radius of the outer surface of the rotor 20.

好ましくは、各角部１１ａ−１１ｄの内面の半径は、それら角部１１ａ−１１ｄに対応する部分におけるリング磁石１２の外面の曲率半径より大きい。   Preferably, the radius of the inner surface of each corner portion 11a-11d is larger than the radius of curvature of the outer surface of the ring magnet 12 at a portion corresponding to the corner portion 11a-11d.

任意であるが、各角部１１ａ−１１ｄの内面の曲率半径とリング磁石１２の内面の曲率半径との比は、１．１ないし１．８である。１つの好ましい実施形態では、各角部１１ａ−１１ｄの内面の半径と、側部１０ａ−１０ｄに対応する部分におけるリング磁石１２の内面の半径との比は、１１．８０／６．８４、即ち１．７３である。上述したように、リング磁石１２の内面は、ハウジング１０の角部１１ａ−１１ｄに対応する部分が若干凸状である。それ故、リング磁石１２の内面では、ハウジング１０の側部１０ａ−１０ｄに対応する部分の半径が、ハウジング１０の角部１１ａ−１１ｄに対応する部分の半径より小さい。それ故、好ましい実施形態では、各角部１１ａ−１１ｄの内面の曲率半径と、角部１１ａ−１１ｄに対応する部分におけるリング磁石１２の内面の半径との比が、１．７３未満である。   Optionally, the ratio between the radius of curvature of the inner surface of each corner 11a-11d and the radius of curvature of the inner surface of the ring magnet 12 is 1.1 to 1.8. In one preferred embodiment, the ratio of the radius of the inner surface of each corner 11a-11d to the radius of the inner surface of the ring magnet 12 at the portion corresponding to the side 10a-10d is 11.80 / 6.84, 1.73. As described above, the inner surface of the ring magnet 12 has a slightly convex portion corresponding to the corners 11 a to 11 d of the housing 10. Therefore, on the inner surface of the ring magnet 12, the radius of the portion corresponding to the side portions 10 a-10 d of the housing 10 is smaller than the radius of the portion corresponding to the corner portions 11 a-11 d of the housing 10. Therefore, in a preferred embodiment, the ratio between the radius of curvature of the inner surface of each corner 11a-11d and the radius of the inner surface of the ring magnet 12 at the portion corresponding to the corner 11a-11d is less than 1.73.

別の実施形態では、リング磁石１２は、回転子２０の回転の中心Ｏの周りで対称的であり、その対角線の１つに沿って線対称である。対称的なリング磁石を製造して、ハウジングにアッセンブルするのは容易である。   In another embodiment, the ring magnet 12 is symmetric about the center of rotation O of the rotor 20 and is line symmetric along one of its diagonals. It is easy to manufacture a symmetrical ring magnet and assemble it into a housing.

更に別の実施形態では、ハウジング１０は、例えば、０．８ｍｍ又は１ｍｍの均一な厚みを有する。別の実施形態では、ハウジング１０は、各角部１１ａ−１１ｄに大きな厚みを、そして各側部１０ａ−１０ｄに小さな厚みを有する。例えば、各側部１０ａ−１０ｄの厚みは、１ｍｍであり、そして各角部１１ａ−１１ｄの厚みは、１．１ｍｍである。   In yet another embodiment, the housing 10 has a uniform thickness of, for example, 0.8 mm or 1 mm. In another embodiment, the housing 10 has a large thickness at each corner 11a-11d and a small thickness at each side 10a-10d. For example, the thickness of each side portion 10a-10d is 1 mm, and the thickness of each corner portion 11a-11d is 1.1 mm.

前記実施形態では、ハウジング１０は、４つの側部と、各々カーブした４つの角部とを含む。或いは又、ハウジング１０は、５つ以上の側部及び角部を含んでもよい。   In the embodiment, the housing 10 includes four sides and four corners each curved. Alternatively, the housing 10 may include five or more sides and corners.

本発明の説明及び特許請求の範囲において、動詞「備える(comprise)」、「含む(include)」、「収容する(contain)」及び「有する(have)」並びにその変化は、各々、ここに述べたアイテムの存在を特定するために包括的な意味で使用され、付加的なアイテムの存在を除外するものではない。   In the description and claims of the present invention, the verbs `` comprise '', `` include '', `` contain '' and `` have '' and variations thereof are each described herein. It is used in a comprehensive sense to identify the presence of an item and does not exclude the presence of additional items.

本発明は、１つ以上の好ましい実施形態を参照して説明したが、当業者であれば、種々の変更がなされ得ることが明らかであろう。それ故、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって決定されるものとする。   Although the present invention has been described with reference to one or more preferred embodiments, it should be apparent to those skilled in the art that various modifications can be made. Therefore, the scope of the invention shall be determined by the claims.

１０：ハウジング
１０ａ−１０ｄ：側部
１１ａ−１１ｄ：角部
１２：リング磁石
２０：回転子
１２１：ギャップ
１２３：エアギャップ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10: Housing 10a-10d: Side part 11a-11d: Corner | angular part 12: Ring magnet 20: Rotor 121: Gap 123: Air gap

Claims (9)

固定子と、該固定子に直面して回転可能に装着された回転子とを備えた電気モータにおいて、前記固定子は、
断面が多角形のハウジングであって、複数の側部、及びその２つの隣接する側部を各々接続する複数のカーブした角部を含むようなハウジングと、
前記ハウジングの内面に固定されたリング磁石であって、前記ハウジングの角部に対応する部分におけるリング磁石の厚みが、前記ハウジングの側部に対応する部分におけるリング磁石の厚みより大きくされたリング磁石と、
前記回転子の周囲面と前記リング磁石の内面との間に形成されたエアギャップであって、前記ハウジングの角部に対応する部分におけるエアギャップの厚みが、前記ハウジングの側部に対応する部分におけるエアギャップの厚みより小さくされたエアギャップと、
を含み、
前記エアギャップの厚みは、前記リング磁石の最も厚い部分に対応する部分において最小であり、且つ前記リング磁石の最も薄い部分に対応する部分において最大である、
電気モータ。 In an electric motor comprising a stator and a rotor that is rotatably mounted facing the stator, the stator comprises:
A housing having a polygonal cross-section, including a plurality of sides and a plurality of curved corners each connecting two adjacent sides thereof;
A ring magnet fixed to the inner surface of the housing, wherein the thickness of the ring magnet in the portion corresponding to the corner of the housing is larger than the thickness of the ring magnet in the portion corresponding to the side of the housing When,
An air gap formed between a peripheral surface of the rotor and an inner surface of the ring magnet, wherein the thickness of the air gap in a portion corresponding to a corner portion of the housing corresponds to a side portion of the housing An air gap smaller than the thickness of the air gap in
Only including,
The thickness of the air gap is minimum at a portion corresponding to the thickest portion of the ring magnet and maximum at a portion corresponding to the thinnest portion of the ring magnet.
Electric motor. 前記リング磁石と前記ハウジングの角部分との間にギャップが形成される、請求項１に記載の電気モータ。 The electric motor of claim 1 , wherein a gap is formed between the ring magnet and a corner portion of the housing. 前記ハウジングの側部と前記リング磁石との間にギャップが形成される、請求項１又は２に記載の電気モータ。 Gap is formed between the ring magnet and the side of the housing, an electric motor according to claim 1 or 2. 前記角部の各々は、均一の厚みを有し、そして前記回転子の回転の中心からオフセットした中心の周りでカーブしている、請求項１から３のいずれかに記載の電気モータ。 Each of the corner portion has a uniform thickness, and is curved around a center which is offset from the center of rotation of the rotor, the electric motor according to any one of claims 1 to 3. 前記角部の内面の半径は、前記ハウジングの角部に対応する部分における前記リング磁石の外面の半径より大きい、請求項１から４のいずれかに記載の電気モータ。 Radius of the inner surface of the corner portion, the electric motor according to any one of greater than the radius of the outer surface of the ring magnet in the portion corresponding to the corner portions of the housing, of claims 1-4. 前記角部の内面の曲率半径と、前記リング磁石の内面の曲率半径との比は、１．１ないし１．８である、請求項１から５のいずれかに記載の電気モータ。 The electric motor according to any one of claims 1 to 5 , wherein a ratio of a radius of curvature of the inner surface of the corner portion to a radius of curvature of the inner surface of the ring magnet is 1.1 to 1.8. 前記ハウジングは、均一の厚みを有する、請求項１から６のいずれかに記載の電気モータ。 The housing has a uniform thickness, the electric motor according to any one of claims 1 to 6. 前記角部における前記ハウジングの厚みは、前記側部における前記ハウジングの厚みより大きい、請求項１から６のいずれかに記載の電気モータ。 The thickness of the housing in the corner is greater than said thickness of said housing on the side, the electric motor according to any one of claims 1 to 6. 前記ハウジングは、断面が四角形である、請求項１から８のいずれかに記載の電気モータ。 The housing section is square, the electric motor according to any one of claims 1 to 8.
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