JP6052961B2 - ステータ及びこれを備えた回転電機 - Google Patents
ステータ及びこれを備えた回転電機 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6052961B2 JP6052961B2 JP2012166256A JP2012166256A JP6052961B2 JP 6052961 B2 JP6052961 B2 JP 6052961B2 JP 2012166256 A JP2012166256 A JP 2012166256A JP 2012166256 A JP2012166256 A JP 2012166256A JP 6052961 B2 JP6052961 B2 JP 6052961B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin
- magnet
- pole
- stator
- flat
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 13
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 7
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 24
- BGPVFRJUHWVFKM-UHFFFAOYSA-N N1=C2C=CC=CC2=[N+]([O-])C1(CC1)CCC21N=C1C=CC=CC1=[N+]2[O-] Chemical group N1=C2C=CC=CC2=[N+]([O-])C1(CC1)CCC21N=C1C=CC=CC1=[N+]2[O-] BGPVFRJUHWVFKM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 3
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 229910000976 Electrical steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Dc Machiner (AREA)
- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
Description
特に、近年においては、車両に備えられる機器に搭載する場合には、搭載上の理由から薄型化することが求められている。
しかし、このように界磁磁石を2極とすると、当然磁界が弱くなり、トルクが低下してしまうという問題があった。
この問題を解消するために、界磁磁石を4極としてトルク低下を防止するととともに、薄型化したヨークハウジングに収まるよう小型化された回転電機が開発された(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1に係る電動モータ(回転電機)は、筒部を有するヨークと、筒部の内周面に対向配置された2対の永久磁石と、永久磁石よりも径方向内側に回転自在に支持されたアーマチュアと、を備えて構成される。
また、本技術に係るヨークの筒部には、径方向で対向する少なくとも1対の第1平坦部が形成されており、これにより、本電動モータ(回転電機)は、扁平形状の薄型として形成される。
そして、本技術の特徴は、ヨークのこれら第1平坦部を避けた位置に永久磁石が配置されていることである。
このように、ヨークの筒部に第1平坦部を形成することにより、筒部を円筒状に形成した場合よりも電動モータを小型化することができるとともに、第1平坦部を避けた位置に永久磁石を配置することで、界磁磁石を4極としても、永久磁石の厚さに依存することなく電動モータの小型化を図ることができる。
しかしながら、特許文献1に係る技術によれば、マグネット(開)角度が小さくなるため、有効な磁束を確保することができないという問題点があった。
また、コギングトルクやトルクリップルを低減させるためには、適正なマグネット(開)角度が必要となるが、特許文献1に係る技術によれば、マグネット(開)角度が小さくなるため、コギングトルクやトルクリップルを抑えることができず、これが騒音の原因となるという問題が生じていた。
よって、N極マグネット及びS極マグネットの、マグネット開角度(「軸方向との直交面での断面において、軸心点(中心軸がのる点:中心点)から、両肉薄部の端部を各々結んでできる中心角」)を大きくとることができる。
つまり、従来のように、平坦部にマグネットが存在しない構成では、このマグネット開角度が小さくなってしまうが、本構成によれば、肉薄部が平坦部に配設されるため、マグネット開角度を従来に比して大きくとることが可能となる。
これによって、幅を狭めた薄型ステータにおいても、電機子の回転を妨げることなく、マグネット開角度を大きくとることが可能となる。
これにより、磁極数を減らすことなく界磁を確保できるともに、有効な磁束を確保することができる。
また、マグネット開角度を適正に確保することで、コギングトルク及びトルクリップルを低減させ、騒音を抑えることができる。
更に、マグネット開角度を大きくとり、肉薄部を形成したことで、磁束分布を滑らかにすることができ、騒音の発生を有効に防止することができる。
これにより、従来のように磁極中心線がヨークの平坦部に対して直交するのではなく、45°の角度を成して傾くよう配置されることとなる。
このため、磁極中心線上に配置されるプラス側ブラシ装置及びマイナス側ブラシ装置を、ヨークの平坦部に対して45°の角度を成して傾くよう配置することができ、ブラシ本体の長さを大きくすることができる。
このように構成されていると、ヨークの内径形状に自然に沿わせることができる。
よって、磁束を確保するとともに、騒音を有効に抑制することができる。
また、小型化(薄型化)を実現しながらも、適正なマグネット角度を確保し、有効な磁束を確保することができる。
更に、磁極中心線がヨークの平坦部に対して直交するのではなく、45°の角度を成して傾くよう配置されることとなる。
このため、磁極中心線上に配置されるプラス側ブラシ装置及びマイナス側ブラシ装置を、ヨークの平坦部に対して45°の角度を成して傾くよう配置することができ、ブラシ本体の長さを大きくとることができる。
また、更に、適正なマグネット角度を確保することで、コギングトルク及びトルクリップルを低減させ、騒音を抑えることができる。
なお、以下に説明する構成は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
なお、均等物を包含することはもちろんのことである。
本実施形態は、小型化(薄型化)を実現しながらも、磁束確保及び騒音低減が可能なステータ及びこれを備えたモータに関するものである。
なお、図2等、説明のため、本発明に直接関係の無い若しくは関係の薄い構成等は省略して図示してある。
本実施形態に係るモータMは、直流モータの構成を採用したものである。
本実施形態に係るモータMは、図1に示すように、出力軸となる回転軸としてのシャフト1と、巻線2が巻回された電機子3と、整流子4と、界磁を発生させるマグネット5と、ブラシ装置8と、これらを内部に収納し、マグネット5が固定されたヨーク6とを主たる構成要素として構成されている。
なお、マグネット5と、このマグネット5が固定されたヨーク6とで、ステータSを構成する。
なお、本実施形態においてはモータMとして一方向回転モータを例示しているため、シャフト1は一方向に回転する構成となる。
シャフト1には電機子3及び整流子4が固定されており、電機子3の周囲にはこの電機子3の外周を囲むようにマグネット5が配置されている。
本実施形態に係る電機子コア13は、複数のコアシート113が軸方向に積層されて形成された積層コアである。
これらのコアシート113は、例えば、ケイ素鋼板等の肉薄のシート状板素材から構成され、プレス打ち抜き処理を行うことにより所定形状に加工される。
つまり、放射状延出部と放射状延出部バー部とで、略T字形状の突出片が形成されており、この部分が積層されて、所謂「ティース部T」となり、隣接するティース部T,T間に電機子コア13の巻線部(所謂「スロットK」)が溝として形成される。
この整流子4は、回転に伴って、ブラシ装置8のブラシ本体と当接する整流子片4aが切り替わることにより、巻線2を流れる電流の向きを切り替える。
本実施形態においては、プラス側ブラシ装置とマイナス側ブラシ装置が備えられている。
ブラシ装置8は、例えば、収納ボックスと、スプリングと、給電用のリード線から給電されるピグテールとが更に備えられ、スプリングは、ブラシ本体を整流子4方向へと付勢する。
また、ピグテールは、ブラシ本体に接続されている。
このため、磁極中心線Ln,Ls上に配置されるプラス側ブラシ装置及びマイナス側ブラシ装置は、ヨーク6の平坦部6a,6aに対して45°の角度を成して傾くよう配置されるため、ブラシ本体の長さを大きくすることができる。
本実施形態においては、ステータSは、マグネット5とヨーク6を主要構成とする。
ステータSを構成するマグネット5は、永久磁石であり、ヨーク6の内壁面に固定される。
本実施形態では、図2に示すように、4極構造となっている。
本実施形態においては、曲面部6b,6bを円弧状に形成したが、これに限られることはなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、楕円弧形状等どのように形成されていてもよい。
また、本実施形態に係るヨーク6は、その平坦部6a,6a間が、その内部で電機子3が回転するために必要な最小限の間隙を有する程度に、極力小さくなるように(薄型となるように)構成されている。
本実施形態においては、N極マグネット5AとS極マグネット5Bとは、極性が異なるのみで、形状等他の構成は同様のものであり、隣接する極性が異なるように配置される。
なお、中心点Oを通る平坦部6aの平行線を平行線Lpとした。
また、N極マグネット5A(S極マグネット5B)は、その断面が、同心異半径の円弧で囲まれた略扇子形状の外側端部を切り欠いた形状をとる部材であるが、マグネット5の形状及び配設構成は、本実施形態の主要構成であるため後に詳述する。
上記の通り、N極マグネット5AとS極マグネット5Bとは、極性が異なるのみで、形状等他の構成は同様のものであるため、N極マグネット5Aを例に取り説明する。
なお、図3は説明のために、電機子3の図示は省略している。
つまり、図3(a)に示すように幅W2の平坦部6b,6bを形成することにより、W0−W1の分、断面円形のヨークに比してヨーク6の幅寸法が小さくなるように構成されており、これによりモータMの小型化(薄型化)が実現されている。
この配設は、どのような方法で行われていてもよいが、本実施形態においては、接着剤を用いて、マグネット5がヨーク6内壁面に貼付される構成をとる。
そして、本実施形態に係るステータSの特徴の一つは、一個のN極マグネット5Aが、平坦部6a及び曲面部6bに渡って配設されることである。
この構成と効果について説明する。
シャフト1の中心軸がのる点(以下、「中心点O」記す)を中心に、肉厚部5aの内周面の曲率半径は、電機子3の曲率半径より若干大きくなるように構成されており、また、肉厚部5aの外周面の曲率半径は、ヨーク6を構成する曲面部6b内周面の曲率半径とほぼ同一となるように構成されている。
つまり、立体的には、その外周側(つまり、ヨーク6の内周壁側)が、略三角柱状に切りかかれた形状をしている。
この形状は、つまり、ヨーク6の幅寸法W1(モータMを薄型化する寸法)に沿って薄肉化する形状である。
なお、最小肉厚t2は最大肉厚t1よりも小さくなるよう構成されていればよいが、最小肉厚t1は、最大肉厚t1に対して、約50%から約80%とすることが望ましい。
なお、他方の肉薄部5bは、曲面部6bに対向して(外周は接していない)配設されることとなる。
このとき、他方の肉薄部5bの外周面と曲面部6b内壁面との間に形成される空間U(図2参照)に接着剤を充填しておくと、N極マグネット5A(及びS極マグネット5B)の固定がより強固となるため好適である。
つまり、α1>α2となり、本実施形態においては、マグネット開角度を大きくとることが可能となる。
また、このように適正なマグネット開角度に設定することは、コギングトルクやトルクリップルを低減させるために好適であり、これにより、騒音を有効に抑制することが可能となる。
なお、上述の通り、他のマグネット5も同様に配置され、4極構造をとる。
換言すれば、平坦部6a内壁には、肉薄部5bが当節している部分とマグネット5が配設されない部分(間隙)が存在することとなる。
このように、肉薄部5bの一方は、平坦部6a内壁に固定されており、当該部分の割れや欠けを有効に防止できるよう構成されている。
図5には、マグネット開角度に対する有効磁束とコギングトルクとの関係を示した。
有効磁束を実線で示し、コギングトルクを点線で示した。
有効磁束は、大きい程好ましく、コギングトルクは小さい程好ましい。
このグラフより、マグネット開角度α1は、約70°から約80°であると、有効磁束は大きくなるとともに、コギングトルクは小さくなる。
よって、この範囲に設定されると好ましいと考えられる。
本実施形態のように、マグネット開角度を大きくとり(α1とし)、肉薄部5bを形成した状態の磁束分布を実践で示し、マグネット開角度が小さい(α1)従来例を点線にて示した。
図6に示すように、本実施形態のように、マグネット開角度を大きくとり(α1とし)、肉薄部5bを形成した場合には、磁束を示す曲線は綺麗な正弦曲線を示す(つまり、磁束分布が滑らかになる)が、マグネット開角度が小さい(α1)従来例では、磁束が正弦曲線からずれて乱れた状態となる。
特に、回転角度45°及び135°における磁束最大値の絶対値が低下し、回転効率が落ちる。
よって、電機子3を被覆するヨーク6を小型化(薄型化)しても、電機子3の回転を阻害することなく、マグネット開角度を大きくとることが可能となる。
これにより、有効な磁束を確保することができる。
また、このようにマグネット開角度を適切に設定することができるため、コギングトルクやトルクリップルを低減させることが可能となり、これにより、騒音を有効に抑制することができる。
2・・巻線、
3・・電機子、
13・・電機子コア、113・・コアシート、
K・・スロット、T・・ティース部
4・・整流子、
4a・・整流子片、
5・・マグネット、5A,5A´・・N極マグネット、5B・・S極マグネット、
5a・・肉厚部、5b・・肉薄部、
6・・ヨーク、6a・・平坦部、6b・・曲面部、
7・・軸受、
8・・ブラシ装置、
Ln,Ls・・磁極中心線、
Lp・・平坦部の平行線、
O・・中心点(軸心点)、
M・・モータ、S・・ステータ、U・・空間
Claims (6)
- 4極構造をとる薄型のステータであって、
該ステータは、
互いに平行に対向する一対の平坦部と、該平坦部の対向端部間を連結するよう延びる一対の曲面部とを有する扁平円筒状のヨークと、
該ヨーク内壁に対向配設される一対のN極マグネットと、該N極マグネットの対向方向と交差する方向に対向配設される一対のS極マグネット、を有して構成され、
前記N極マグネット及び前記S極マグネットは、前記平坦部と前記曲面部との境界部に形成される内隅に沿って、前記平坦部と前記曲面部との境界部を跨ぎ、軸方向との直交面での断面において各磁極中心線が、前記平坦部及び前記曲面部中央部分に対して45°傾斜するように各々配設されており、
前記N極マグネット及び前記S極マグネットは、前記曲面部に配設される肉厚部と、該肉厚部の両端部から各々延出するとともに前記肉厚部よりも肉厚が薄い肉薄部と、を有して各々構成され、前記磁極中心線に対して対称となる形状を各々有し、前記肉薄部は、前記曲面部と非当接であることを特徴とするステータ。 - 前記肉厚部の肉厚は一定となるよう構成されており、前記肉薄部は、前記肉厚部との境界部から端部に向けて徐々に肉厚が薄くなるように構成されていることを特徴とする請求項1に記載のステータ。
- 前記肉厚部と前記肉薄部の内壁面は、連続して円弧形状をなすよう形成されており、
前記肉薄部の外周面は、前記肉厚部と前記肉薄部との境界部から前記平坦部に沿うように、徐々に肉厚を減少させていく形状に構成されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のステータ。 - 前記肉厚部の肉厚は一定となるよう構成されており、前記肉薄部の最小肉厚は、前記肉厚部の肉厚に対して50%乃至80%となるよう構成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項3いずれか一項に記載のステータ。
- 軸方向との直交面での断面において、軸心点から、前記両肉薄部の端部を各々結んでできる中心角は、70度乃至80度となるように構成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項4いずれか一項に記載のステータ。
- 請求項1乃至請求項5いずれか一項に記載のステータと、
回転軸に固定されるとともに、該ステータに備えられた一対の前記N極マグネットと一対の前記S極マグネットの内側に回転可能に支持された電機子と、
前記回転軸に固定されるとともに、前記電機子に電気的に接続された整流子と、
該整流子に給電するブラシ装置と、を少なくとも備えた回転電機。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012166256A JP6052961B2 (ja) | 2012-07-26 | 2012-07-26 | ステータ及びこれを備えた回転電機 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012166256A JP6052961B2 (ja) | 2012-07-26 | 2012-07-26 | ステータ及びこれを備えた回転電機 |
Related Child Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016188534A Division JP6298133B2 (ja) | 2016-09-27 | 2016-09-27 | モータ |
JP2016188533A Division JP6294426B2 (ja) | 2016-09-27 | 2016-09-27 | モータ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014027785A JP2014027785A (ja) | 2014-02-06 |
JP6052961B2 true JP6052961B2 (ja) | 2016-12-27 |
Family
ID=50200942
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012166256A Active JP6052961B2 (ja) | 2012-07-26 | 2012-07-26 | ステータ及びこれを備えた回転電機 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6052961B2 (ja) |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3779205B2 (ja) * | 2001-12-20 | 2006-05-24 | アスモ株式会社 | 直流機 |
JP2004208341A (ja) * | 2002-11-05 | 2004-07-22 | Hitachi Ltd | 永久磁石式回転電機 |
JP4728765B2 (ja) * | 2005-10-07 | 2011-07-20 | ミネベアモータ株式会社 | 回転機 |
-
2012
- 2012-07-26 JP JP2012166256A patent/JP6052961B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2014027785A (ja) | 2014-02-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9071118B2 (en) | Axial motor | |
JP5902563B2 (ja) | 回転子およびそれを用いた回転電機 | |
JP6055725B2 (ja) | 回転子および回転子を用いたアキシャル型回転電機 | |
US20150311760A1 (en) | Brushless motor | |
US20110018384A1 (en) | Motor | |
JP2012115124A (ja) | 回転電機のステータ | |
WO2016060232A1 (ja) | ダブルステータ型回転機 | |
JP4640373B2 (ja) | 回転電機 | |
WO2016175181A1 (ja) | 電動モータ | |
JP2014207785A (ja) | モータ | |
JP5277743B2 (ja) | 回転電機 | |
JP2011172359A (ja) | 分割型回転子及び電動機 | |
JP6451886B2 (ja) | モータ | |
JP5708706B2 (ja) | 回転電機 | |
JP6298133B2 (ja) | モータ | |
JP6294426B2 (ja) | モータ | |
JP6052961B2 (ja) | ステータ及びこれを備えた回転電機 | |
JP6399071B2 (ja) | 回転電機 | |
CN113746277A (zh) | 电机 | |
US10998777B2 (en) | Electric motor | |
JP2012105367A (ja) | 電動モータ、および駆動装置 | |
WO2017175461A1 (ja) | アキシャルギャップ型回転電機 | |
JP2012050292A (ja) | 永久磁石埋め込み型ロータ | |
JP2010136476A (ja) | 電機子コア及び電機子並びにアキシャルギャップ型回転電機 | |
JP2015122869A (ja) | ステータ、モータ及びステータの製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20150123 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20151125 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20151201 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160118 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20160628 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160927 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20161005 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20161122 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20161125 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6052961 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
R371 | Transfer withdrawn |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |