JP6530956B2 - 電動モータ - Google Patents
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Description
アーマチュアは、複数のティースが放射状に形成されたアーマチュアコアを有している。各ティース間には、軸線方向に長いスロットが複数形成され、このスロットを介してティースに巻線が巻装されている。巻線は、アーマチュアコアと隣接するように回転軸に外嵌固定されたコンミテータに導通している。
例えば、瓦状の永久磁石の外面の円弧中心の位置に対して内面の円弧中心の位置を偏心させ、ヨーク側の周方向における急激な磁束の変化を防止する技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
さらに、永久磁石の極弧角を限定することで、コギングトルクを低減する技術が開示されている(例えば、特許文献3参照)。
このように構成することで、巻線による磁界とヨークに設けられた永久磁石との間に生じる磁気的な吸引力や反発力の発生タイミングを、軸方向でずらすことができる。
0mm<δ<3mm
70°≦θ21<80°
0°<θ2≦20°
を満たすように設定されていることを特徴とする。
本発明に係る電動モータは、前記2つの溝は、前記スキュー角θ2を有して形成されていることを特徴とする。
3mm≦δ≦4mm
80°≦θ31<90°
0°<θ2≦20°
を満たすように設定されていることを特徴とする。
図1は、本発明に係る電動モータ2が適用された減速機付モータ1の平面図である。
同図に示すように、減速機付モータ1は、例えば、自動車のワイパーモータとして用いられるものであって、電動モータ2と、電動モータ2に連結された減速機構3と、を備えている。
また、ケーシング4には、コネクタ6が一体的に設けられている。このコネクタ6には、不図示の外部電源のコネクタが接続される。そして、コネクタ6を介して、電動モータ2に電力が供給される。
(電動モータ)
図2は、図1のA−A線に沿う断面図である。
図1、図2に示すように、電動モータ2は、いわゆるブラシ付きモータであって、有底筒状のヨーク7と、ヨーク7の径方向内側に回転自在に配置されたアーマチュア8と、を備えている。
また、ヨーク7の開口部7bには、外フランジ部10が設けられている。外フランジ部10には、ボルト孔(不図示)が形成されている。このボルト孔にボルト11が挿通され、減速機構3のケーシング4に形成されたボルト孔(不図示)に螺入されることによって、ケーシング4にヨーク7が締結固定される。
セグメント型の永久磁石12は瓦状に形成されており、径方向内側に面する内面円弧部12aと、径方向外側に面し、ヨーク7の筒部7cの内周面形状に対応するように形成された外面円弧部12bと、周方向両端を形成する一対の側面12cと、を有している。
さらに、永久磁石12の極弧角θ11は、
50°≦θ11<70°・・・(1)
を満たすように設定されている。
図2〜図4に示すように、アーマチュア8は、回転軸13に外嵌固定されたアーマチュアコア14と、アーマチュアコア14に巻装された巻線15と、回転軸13の一端側(図3における下端側)に外嵌固定されたコンミテータ16と、を備えている。
一方、回転軸13の一端には、軸受19が設けられている。この軸受19は、巻線15に給電を行うためのブラシホルダ(不図示)に取り付けられている。ブラシホルダは、ケーシング4に固定されている。すなわち、回転軸13の一端は、軸受19およびブラシホルダを介してケーシング4に回転自在に支持されている。
これらスロット23間にエナメル被覆の巻線15を挿通し、ティース20の巻胴部21に絶縁材であるインシュレータ(不図示)を介して巻線15が巻装される。
0°<θ2≦20°・・・(2)
を満たすように設定されている。
次に、図5、図6に基づいて、電動モータ2のモータ特性について説明する。
図5は、縦軸を電動モータ2のトルクリップル[mN・m]とし、横軸をアーマチュアコア14のスキュー角θ2[°]としたときのトルクリップルの変化を示すグラフである。
図6は、縦軸を電動モータ2のコギングトルク[mN・m]とし、横軸を永久磁石12における内面円弧部12aの円弧中心P1と外面円弧部12bの円弧中心P2との偏心量δ[mm]としたときのコギングトルクの変化を示すグラフである。
なお、図5、図6において、永久磁石12の極弧角θ11は、式(1)を満たすものとする。
360°/12=30°
となり、θ2=30°の場合に、トルクリップルがほぼ0[mN・m]になることが確認できる。
15°≦θ2≦20°
の範囲であるとき、トルクリップルの減少勾配が僅かに緩やかになることが確認できる。このため、電動モータ2では、スキュー角θ2を、式(2)を満たすように設定する。
そして、この場合において、図6に示すように、偏心量δを大きくするにしたがって、コギングトルクの減少は殆ど確認できないものの、拘束トルクが大きく減少してしまうことが確認できる。このため、電動モータ2では、偏心量δを0mm、つまり、永久磁石12の肉厚をほぼ均一に設定した。
(電動モータ)
次に、この発明の第1実施形態を図7、図8に基づいて説明する。なお、参考例と同一態様には、同一符号を付して説明する(以下の実施形態についても同様)。
図7は、第1実施形態における電動モータ202の軸方向に直交する断面図であって、前述の図2に対応している。図8は、アーマチュア208の側面図であって、前述の図3に対応している。図9は、アーマチュアコア14を軸方向からみた平面図であって、前述の図4に対応している。
図7〜図9に示すように、前述の参考例と第1実施形態との相違点は、ヨーク7の永久磁石212の形状と、アーマチュアコア14のティース20の形状とが異なる点にある。
0mm<δ<3mm・・・(3)
を満たすように設定されている。
70°≦θ21<80°・・・(4)
を満たすように設定されている。
さらに、各溝31,32は、それぞれ溝幅が異なるように形成されている。すなわち、2つの溝31,32のうち、第1溝31の溝幅は、第2溝32の溝幅よりも狭く設定されている。
なお、ティース20およびスロット23のスキュー角θ2は、前述の式(2)を満たしている。
つまり、縦軸を電動モータ202のコギングトルク[mN・m]とし、横軸を永久磁石212における内面円弧部212aの円弧中心P1と外面円弧部212bの円弧中心P2との偏心量δ[mm]としたときのコギングトルクの変化を示すグラフは、偏芯量δ=2.5mm付近を底として、V字状のグラフとなる。
(電動モータ)
次に、この発明の第2実施形態を図10、図11に基づいて説明する。
図10は、第3実施形態における電動モータ302の軸方向に直交する断面図であって、前述の図2に対応している。
図10に示すように、前述の参考例と第2実施形態との相違点は、ヨーク7の永久磁石312の形状が異なる点にある。
3mm≦δ≦4mm・・・(5)
を満たすように設定されている。
80°≦θ31<90°・・・(6)
を満たすように設定されている。
なお、第2実施形態では特に図示しないが、ティース20およびスロット23のスキュー角θ2は、前述の式(2)を満たしている。
なお、図11において、永久磁石312の極弧角θ31は、式(6)を満たすものとする。
同図に示すように、偏心量δを大きくするにしたがって、コギングトルクが減少していくのが確認できる。一方、拘束トルクは、偏心量が2.5mm付近まではほぼ減少が見られないが、2.5mmを超えると、減少勾配が徐々に大きくなっていくことが確認できる。このため、電動モータ302では、偏心量δを、式(5)を満たすように設定した。
例えば、上述の実施形態では、電動モータ2,202,302を減速機構3と連結して減速機付モータ1とし、この減速機付モータ1を自動車のワイパーモータとして用い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、電動モータ2,202,302単独で、さまざまな装置に用いることができる。また、減速機付モータ1も、さまざまな装置に用いることが可能である。
2,202,302…電動モータ
7…ヨーク
7c…筒部
8…アーマチュア
12,212,312…永久磁石
12a,212a,312a…内面円弧部(内面)
12b,212b,312b…外面円弧部(外面)
13…回転軸
14…アーマチュアコア
16…コンミテータ
20…ティース
23…スロット
24…セグメント
31…第1溝(溝)
32…第2溝(溝)
θ11、θ21,θ31…極弧角
θ2…スキュー角
δ…偏心量
Claims (3)
- 筒部を有するヨークと、
前記筒部の内周面に設けられ、4つのセグメント型の永久磁石と、
前記ヨークの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、
前記永久磁石は、
外面と内面とがそれぞれ円弧状に形成されており、
前記内面の円弧中心が前記外面の円弧中心よりも前記永久磁石の周方向中央の厚さ方向に沿って前記永久磁石から離間する方向に向かって偏心し、
前記アーマチュアは、
回転軸と、
該回転軸に固定されるアーマチュアコアと、
前記回転軸に前記アーマチュアコアと隣接して設けられ複数のセグメントが周方向に配置されたコンミテータと、
を備え、
前記アーマチュアコアは、
径方向に沿って放射状に延び、コイルを巻装するための6つのティースと、
前記ティース間に形成され軸方向に沿って延びる6つのスロットと、
を備え、
前記ティースの前記永久磁石と対向する面には、溝幅の異なる2つの溝が前記回転軸の軸方向全体に渡って形成されており、
前記ティースおよび前記スロットは、前記軸方向に対して斜めに延在するようにスキュー角を有して形成されており、
前記永久磁石における前記内面の円弧中心と前記外面の円弧中心との偏心量をδとし、前記永久磁石の極弧角をθ21とし、前記スキュー角をθ2としたとき、偏心量δ、極弧角θ21およびスキュー角θ2は、それぞれ
0mm<δ<3mm
70°≦θ21<80°
0°<θ2≦20°
を満たすように設定されていることを特徴とする電動モータ。 - 前記2つの溝は、前記スキュー角θ2を有して形成されていることを特徴とする請求項1に記載の電動モータ。
- 筒部を有するヨークと、
前記筒部の内周面に設けられ、4つのセグメント型の永久磁石と、
前記ヨークの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、
前記永久磁石は、
外面と内面とがそれぞれ円弧状に形成されており、
前記内面の円弧中心が前記外面の円弧中心よりも前記永久磁石の周方向中央の厚さ方向に沿って前記永久磁石から離間する方向に向かって偏心し、
前記アーマチュアは、
回転軸と、
該回転軸に固定されるアーマチュアコアと、
前記回転軸に前記アーマチュアコアと隣接して設けられ複数のセグメントが周方向に配置されたコンミテータと、
を備え、
前記アーマチュアコアは、
径方向に沿って放射状に延び、コイルを巻装するための6つのティースと、
前記ティース間に形成され軸方向に沿って延びる6つのスロットと、
を備え、
前記ティースおよび前記スロットは、前記回転軸の軸方向に対して斜めに延在するようにスキュー角を有して形成されており、
前記永久磁石における前記内面の円弧中心と前記外面の円弧中心との偏心量をδとし、前記永久磁石の極弧角をθ31とし、前記スキュー角をθ2としたとき、偏心量δ、極弧角θ1およびスキュー角θ2は、それぞれ
3mm≦δ≦4mm
80°≦θ31<90°
0°<θ2≦20°
を満たすように設定されていることを特徴とする電動モータ。
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