JP6916133B2 - Brushless motor - Google Patents

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Description

本発明は、ブラシレスモータに関し、特に、ウォームギヤ等による変速機構を備えた電動モータに関する。 The present invention relates to a brushless motor, and more particularly to an electric motor provided with a transmission mechanism using a worm gear or the like.

従来より、ブラシレスモータ(以下、モータと略記する)のトルクリップルやコギングを低減する手段として、磁極の極性が切り替わる位置(磁極境界位置)を、軸方向に沿って回転方向にずらす、いわゆるスキュー構造が知られている。ところが、このようなスキュー構造のモータでは、磁極境界位置の傾斜に伴い、磁気的な吸引反発による回転力と共に、その軸方向成分によってスラスト力(回転軸延伸方向に沿った力:スラスト電磁力)が発生する。そこで、例えば、特許文献1のように、スキューの傾斜方向を軸方向に沿って切り替える、いわゆるVスキュー着磁によりスラスト力を相殺する構成が提案されている。 Conventionally, as a means for reducing torque ripple and cogging of a brushless motor (hereinafter abbreviated as a motor), a so-called skew structure in which the position where the polarity of the magnetic pole is switched (magnetic pole boundary position) is shifted in the rotational direction along the axial direction. It has been known. However, in a motor having such a skew structure, as the magnetic pole boundary position is tilted, the rotational force due to magnetic attraction and repulsion and the thrust force (force along the extension direction of the rotation axis: thrust electromagnetic force) due to the axial component thereof. Occurs. Therefore, for example, as in Patent Document 1, a configuration has been proposed in which the tilt direction of the skew is switched along the axial direction, that is, the thrust force is canceled by so-called V-skew magnetism.

特開2014−107951号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-107951

ところが、前述のVスキュー着磁では、スラスト方向の力を相殺できる反面、モータ回転中、ロータのスラスト力がほとんどない状態となる。このため、ロータのスラスト位置が不安定となり、Vスキュー構造を有するモータでは、減速機構におけるギヤの噛み合い状態が不連続となるなど、スラスト力がないことが却って音や振動の発生要因となるという課題があった。また、スラスト電磁力は相殺されてほとんどなくなるものの、図7に示すように、残留分にリップルが存在するため、ロータ位置がさらに不安定となり音や振動が悪化する、という問題もあった。 However, in the above-mentioned V-skew magnetism, although the force in the thrust direction can be canceled out, the thrust force of the rotor is almost nonexistent during the rotation of the motor. For this reason, the thrust position of the rotor becomes unstable, and in a motor having a V-skew structure, the meshing state of the gears in the reduction mechanism becomes discontinuous, and the lack of thrust force causes noise and vibration. There was a challenge. Further, although the thrust electromagnetic force is canceled out and almost disappears, as shown in FIG. 7, there is a problem that the rotor position becomes more unstable and the sound and vibration worsen due to the presence of ripples in the residual portion.

本発明の目的は、スキュー構造を備えたブラシレスモータにおいて、ロータのスラスト位置を安定させ、音や振動を抑制することにある。 An object of the present invention is to stabilize the thrust position of a rotor and suppress sound and vibration in a brushless motor having a skew structure.

本発明のブラシレスモータは、ステータコアと、該ステータコアに巻装された巻線と、を備えるステータと、前記ステータの径方向内側に配置された回転軸と、該回転軸に固定され、磁極の極性が切り替わる磁極境界位置が、前記回転軸の延伸方向に沿って回転方向にずれるスキュー構造を有するマグネットと、を備えるロータと、を有するブラシレスモータであって、前記マグネットは、その軸方向両端部に、前記ステータコアの軸方向端部のそれぞれから軸方向に延出されたオーバーハング部を有し、該オーバーハング部は、前記ステータコアの軸方向端部に対するそれぞれの延出量を互いに異にし、前記スキュー構造は、前記磁極境界位置が回転方向にずれる方向を互いに異にする第1スキュー部と第2スキュー部を有し、前記第1スキュー部と前記第2スキュー部の接続点は、前記マグネットの軸方向中心位置から、前記オーバーハング部のうち前記延出量の大きいオーバーハング部側に軸方向にオフセットした位置に配されることを特徴とする。 The brushless motor of the present invention has a stator having a stator core, a winding wound around the stator core, a rotating shaft arranged radially inside the stator, and a pole polarity fixed to the rotating shaft. A brushless motor having a rotor having a skew structure in which the magnetic pole boundary position at which the switch is switched is shifted in the rotation direction along the extension direction of the rotation axis, and the magnets are provided at both ends in the axial direction. The overhang portion has an overhang portion extending in the axial direction from each of the axial end portions of the stator core, and the overhang portion has different extension amounts with respect to the axial end portion of the stator core. The skew structure has a first skew portion and a second skew portion whose magnetic pole boundary positions deviate from each other in the rotation direction, and the connection point between the first skew portion and the second skew portion is the magnet. It is characterized in that it is arranged at a position offset in the axial direction from the axial center position of the overhang portion to the overhang portion side having a large extension amount.

本発明の他のブラシレスモータは、ステータコアと、該ステータコアに巻装された巻線と、を備えるステータと、前記ステータの径方向内側に配置された回転軸と、該回転軸に固定され、磁極の極性が切り替わる磁極境界位置が、前記回転軸の延伸方向に沿って回転方向にずれるスキュー構造を有するマグネットと、を備えるロータと、を有するブラシレスモータであって、前記マグネットは、その軸方向一端部に、前記ステータコアの軸方向端部から軸方向に延出されたオーバーハング部を有し、前記スキュー構造は、前記磁極境界位置が回転方向にずれる方向を互いに異にする第1スキュー部と第2スキュー部を有し、前記第1スキュー部と前記第2スキュー部の接続点は、前記マグネットの軸方向中心位置から、前記オーバーハング部側に軸方向にオフセットした位置に配されることを特徴とする。 The other brushless motor of the present invention includes a stator including a stator core, a winding wound around the stator core, a rotating shaft arranged radially inside the stator, and a magnetic pole fixed to the rotating shaft. A brushless motor including a rotor having a skew structure in which the magnetic pole boundary position at which the polarity of the above is switched is shifted in the rotation direction along the extension direction of the rotation axis, and the magnet is one end in the axial direction thereof. The portion has an overhang portion extending in the axial direction from the axial end portion of the stator core, and the skew structure has a first skew portion in which the direction in which the magnetic pole boundary position deviates in the rotational direction is different from each other. It has a second skew portion, and the connection point between the first skew portion and the second skew portion is arranged at a position axially offset from the axial center position of the magnet to the overhang portion side. It is characterized by.

本発明にあっては、ロータのマグネット(ロータマグネット)における磁極境界位置の傾斜方向を軸方向に沿って切り替えるいわゆるVスキュー構造を採用し、スラスト電磁力のバランスを取る一方で、マグネットの端部に軸方向に非対称なオーバーハング部を設ける。すなわち、マグネットの両端部に延出量(オーバーハング量)を異にするオーバーハング部を設けたり、マグネットの一端部のみにオーバーハング部を設けたりする。これにより、一定のスラスト電磁力が発生し、モータ回転中におけるロータのスラスト位置が安定する。その結果、減速機構におけるギヤの噛み合い状態が安定するなど、音や振動の発生が抑制される。また、Vスキュー構造における磁極境界位置の屈折位置を、マグネットの両端部にオーバーハング部がある場合には、オーバーハング量の大きい方の側、あるいは、一方にのみオーバーハング部がある場合には、オーバーハング部の存在する側に寄せる。これにより、スラスト電磁力のリップルを低減させることができ、ロータのスラスト位置をさらに安定し、音や振動がより効果的に抑制される。 In the present invention, a so-called V-skew structure is adopted in which the tilt direction of the magnetic pole boundary position in the rotor magnet (rotor magnet) is switched along the axial direction to balance the thrust electromagnetic force, while the end portion of the magnet is used. Is provided with an overhang portion that is asymmetric in the axial direction. That is, overhang portions having different extension amounts (overhang amounts) are provided at both ends of the magnet, or overhang portions are provided only at one end of the magnet. As a result, a constant thrust electromagnetic force is generated, and the thrust position of the rotor is stabilized while the motor is rotating. As a result, the generation of noise and vibration is suppressed, such as the meshing state of the gears in the reduction mechanism being stabilized. Further, regarding the refraction position of the magnetic pole boundary position in the V-skew structure, when there are overhang portions at both ends of the magnet, the side with the larger overhang amount, or when there is an overhang portion on only one side, the overhang portion is present. , Move to the side where the overhang part exists. As a result, the ripple of the thrust electromagnetic force can be reduced, the thrust position of the rotor is further stabilized, and sound and vibration are suppressed more effectively.

本発明のブラシレスモータによれば、ロータマグネットの磁極境界位置が回転軸の延伸方向に沿って回転方向にずれるスキュー構造を有するブラシレスモータにて、磁極境界位置の傾斜方向を軸方向に沿って切り替えるいわゆるVスキュー構造を採用すると共に、マグネットの少なくとも一方の端部にオーバーハング部を設けることにより、モータ回転中におけるロータのスラスト位置が安定し、音や振動を抑制することが可能となる。また、Vスキュー構造における磁極境界位置の屈折位置を、マグネットの両端部にオーバーハング部がある場合には、オーバーハング量の大きい方の側、あるいは、一方にのみオーバーハング部がある場合には、オーバーハング部の存在する側に寄せることにより、スラスト電磁力のリップルを低減させることができ、ロータのスラスト位置をさらに安定させ、音や振動がより効果的に抑制することが可能となる。 According to the brushless motor of the present invention, in a brushless motor having a skew structure in which the magnetic pole boundary position of the rotor magnet is displaced in the rotational direction along the extension direction of the rotation axis, the inclination direction of the magnetic pole boundary position is switched along the axial direction. By adopting a so-called V-skew structure and providing an overhang portion at at least one end of the magnet, the thrust position of the rotor during motor rotation is stabilized, and noise and vibration can be suppressed. Further, regarding the refraction position of the magnetic pole boundary position in the V-skew structure, when there are overhang portions at both ends of the magnet, the side with the larger overhang amount, or when there is an overhang portion on only one side, the overhang portion is present. By moving it closer to the side where the overhang portion exists, the ripple of the thrust electromagnetic force can be reduced, the thrust position of the rotor can be further stabilized, and sound and vibration can be suppressed more effectively.

本発明の一実施の形態であるモータユニットの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the motor unit which is one Embodiment of this invention. 図1のモータユニットにおけるロータとステータの関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between the rotor and the stator in the motor unit of FIG. 非対称オーバーハングを設けた場合のスラスト電磁力と、オーバーハング部を設けない場合のスラスト電磁力を比較して示したグラフである。It is a graph which compared and showed the thrust electromagnetic force when the asymmetric overhang is provided and the thrust electromagnetic force when the overhang part is not provided. マグネットのスキュー構造を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the skew structure of a magnet. Vスキュー着磁における屈折位置とスラスト電磁力の4次成分及び12次成分との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the refraction position in V-skew magnetism, and the 4th-order component and the 12th-order component of thrust electromagnetic force. スラスト電磁力のリップルを屈折位置ごとに比較して示したグラフである。It is a graph which compared the ripple of the thrust electromagnetic force for each refraction position. 従来のモータにおけるスラスト電磁力の残留分に生じるリップルを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the ripple which occurs in the residual part of the thrust electromagnetic force in the conventional motor.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1は、本発明の一実施の形態であるブラシレスモータを用いたモータユニット1の構成を示す断面図である。図1のモータユニット1は、ブラシレスモータ2(以下、モータ2と略記する)と、減速機構部(変速機構)3とから構成されており、例えば、自動車のサンルーフやワイパ装置、パワーウインド、パワーシートなどの駆動源として使用される。モータユニット1では、モータ2の回転軸4の回転は減速機構部3内にて変速され、出力軸5からユニット外に出力される。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a motor unit 1 using a brushless motor according to an embodiment of the present invention. The motor unit 1 of FIG. 1 is composed of a brushless motor 2 (hereinafter abbreviated as motor 2) and a reduction mechanism unit (transmission mechanism) 3. For example, a sunroof of an automobile, a wiper device, a power window, and a power. It is used as a drive source for seats and the like. In the motor unit 1, the rotation of the rotation shaft 4 of the motor 2 is changed in the speed reduction mechanism unit 3, and is output from the output shaft 5 to the outside of the unit.

モータ2はブラシレスモータであり、ステータ11と、ステータ11内に回転自在に配置されたロータ12とから構成されている。ステータ11は、有底筒状のモータハウジング13と、モータハウジング13の内面に固定されたステータコア14を備えている。ステータコア14は、磁性体にて形成されたプレートを複数枚積層して形成され、軸方向に延びる複数(ここでは、6個)のスロット15を有している。スロット15内には、複数相の巻線を形成するコイル16が巻装されている。ロータ12は、回転軸4と、回転軸4に固定されたマグネット17とを備えている。回転軸4の一端側は、モータハウジング13の端部に配された軸受18によって回転自在に支持されている。マグネット17は、ネオジウムや、ジスプロシウム、サマリウムなどの希土類系の永久磁石であり、周方向に沿って極性が異なるように着磁されたリングマグネット(ここでは、4極着磁)が使用されている。 The motor 2 is a brushless motor, and is composed of a stator 11 and a rotor 12 rotatably arranged in the stator 11. The stator 11 includes a bottomed tubular motor housing 13 and a stator core 14 fixed to the inner surface of the motor housing 13. The stator core 14 is formed by laminating a plurality of plates made of a magnetic material, and has a plurality of (here, 6) slots 15 extending in the axial direction. A coil 16 forming a multi-phase winding is wound in the slot 15. The rotor 12 includes a rotating shaft 4 and a magnet 17 fixed to the rotating shaft 4. One end side of the rotating shaft 4 is rotatably supported by bearings 18 arranged at the ends of the motor housing 13. The magnet 17 is a rare earth permanent magnet such as neodymium, dysprosium, and samarium, and a ring magnet (here, quadrupole magnetization) magnetized so as to have different polarities along the circumferential direction is used. ..

減速機構部3は、回転軸4に形成されたウォーム6と、ウォーム(駆動ギヤ)5と噛合するウォームホイール(被動ギヤ)6とから構成されており、合成樹脂やアルミダイカストにて形成されたギヤケース21内に配されている。図1に示すように、ギヤケース21には、モータハウジング13の一端開口側が固定されている。モータ2の回転軸4はギヤケース21内に延伸しており、回転軸4は、ギヤケース21内に設けられたベアリング22と軸受23によって回転自在に支持されている。ウォームホイール7は出力軸5に固定されており、出力軸5は、ウォームホイール7と共に回転する。ウォーム6やウォームホイール7は、各歯面6a,7aがスラスト方向X(回転軸4の延伸方向)とは平行ではなく、スラスト方向に対し傾斜している。 The reduction mechanism portion 3 is composed of a worm 6 formed on the rotating shaft 4 and a worm wheel (driven gear) 6 that meshes with the worm (drive gear) 5, and is formed of synthetic resin or aluminum die casting. It is arranged in the gear case 21. As shown in FIG. 1, one end opening side of the motor housing 13 is fixed to the gear case 21. The rotating shaft 4 of the motor 2 extends into the gear case 21, and the rotating shaft 4 is rotatably supported by bearings 22 and bearings 23 provided in the gear case 21. The worm wheel 7 is fixed to the output shaft 5, and the output shaft 5 rotates together with the worm wheel 7. In the worm 6 and the worm wheel 7, the tooth surfaces 6a and 7a are not parallel to the thrust direction X (extension direction of the rotation shaft 4), but are inclined with respect to the thrust direction.

図2は、ロータ12とステータ11の関係を示す説明図である。図2に示すように、モータ2では、ロータ12側のマグネット17の軸方向長Lmが、ステータ11側のステータコア14の軸方向長Lcよりも長くなっている。そして、マグネット17の軸方向両端部には、ステータコア14と対向することなく軸方向に延出されたオーバーハング部(第1オーバーハング部33,第2オーバーハング部34)がそれぞれ設けられている。さらに、モータ2においては、第1オーバーハング部33と第2オーバーハング部34のオーバーハング量(延出量)OH1,OH2が異なっており、第2オーバーハング部34のオーバーハング量OH2の方が大きくなっている(OH1<OH2)。つまり、第1及び第2オーバーハング部33,34は軸方向に非対称に設けられている。 FIG. 2 is an explanatory diagram showing the relationship between the rotor 12 and the stator 11. As shown in FIG. 2, in the motor 2, the axial length Lm of the magnet 17 on the rotor 12 side is longer than the axial length Lc of the stator core 14 on the stator 11 side. An overhang portion (first overhang portion 33, second overhang portion 34) extending in the axial direction without facing the stator core 14 is provided at both ends of the magnet 17 in the axial direction. .. Further, in the motor 2, the overhang amounts (extension amount) OH1 and OH2 of the first overhang portion 33 and the second overhang portion 34 are different, and the overhang amount OH2 of the second overhang portion 34 is larger. Is increasing (OH1 <OH2). That is, the first and second overhang portions 33 and 34 are provided asymmetrically in the axial direction.

このように、第1及び第2オーバーハング部33,34のうち一方を大きく形成することにより、ロータ12にはスラスト電磁力が常に一方向に発生する。図3は、非対称オーバーハングを設けた場合のスラスト電磁力と、オーバーハング部を設けない場合のスラスト電磁力を比較して示したグラフである。なお、図3における従来構造の波形をY軸方向にスケール拡大したものが図7の波形である。図3に示すように、オーバーハング部なしの場合はスラスト電磁力がほぼ0であるのに対し、モータ2のように非対称なオーバーハング部を設けたモータでは、常に一定方向に一定のスラスト電磁力が発生する。このため、モータ回転中におけるロータのスラスト位置が安定し、減速機構におけるギヤの噛み合い状態等が安定する。したがって、不連続なギヤの噛み合いなどによって生じる音や振動を抑制することが可能となる。 By forming one of the first and second overhang portions 33 and 34 larger in this way, a thrust electromagnetic force is always generated in one direction in the rotor 12. FIG. 3 is a graph showing a comparison between the thrust electromagnetic force when the asymmetric overhang is provided and the thrust electromagnetic force when the overhang portion is not provided. The waveform of the conventional structure in FIG. 3 is scaled up in the Y-axis direction to be the waveform of FIG. 7. As shown in FIG. 3, the thrust electromagnetic force is almost 0 when there is no overhang portion, whereas in a motor provided with an asymmetric overhang portion such as the motor 2, the thrust electromagnetic force is always constant in a constant direction. Force is generated. Therefore, the thrust position of the rotor during the rotation of the motor is stable, and the meshing state of the gears in the reduction mechanism is stable. Therefore, it is possible to suppress noise and vibration generated by discontinuous gear meshing and the like.

また、図2に示すように、モータ2では、マグネット17の磁極境界線Pが、軸方向に沿って径方向にずれるスキュー着磁がなされている。図4は、マグネット17におけるスキュー構造を示す説明図である。図2,4に示すように、マグネット17では、磁極境界線Pの傾斜方向が軸方向に沿って切り替えられており、磁極境界線PがV字形に形成されている。すなわち、マグネット17には、いわゆるVスキュー着磁が施されており、軸方向沿って、傾斜方向の異なる第1スキュー部31と第2スキュー部32が設けられている。磁極境界線Pの始点Q1と終点Q2は、軸方向の同じ位置に存在しており、始点Q1・終点Q2と折り返し点Mとの間の周方向の角度θがスキュー角となっている。なお、点Q1と点Q2は、何れが始点でも終点でも良い。 Further, as shown in FIG. 2, in the motor 2, the magnetic pole boundary line P of the magnet 17 is skew-magnetized so as to be displaced in the radial direction along the axial direction. FIG. 4 is an explanatory diagram showing a skew structure of the magnet 17. As shown in FIGS. 2 and 4, in the magnet 17, the inclination direction of the magnetic pole boundary line P is switched along the axial direction, and the magnetic pole boundary line P is formed in a V shape. That is, the magnet 17 is so-called V-skew magnetized, and the first skew portion 31 and the second skew portion 32 having different inclination directions are provided along the axial direction. The start point Q1 and the end point Q2 of the magnetic pole boundary line P exist at the same position in the axial direction, and the angle θ in the circumferential direction between the start point Q1 / end point Q2 and the turning point M is a skew angle. Either the point Q1 or the point Q2 may be the start point or the end point.

第1スキュー部31と第2スキュー部32の接続点は、磁極境界線Pの折り返し点Mとなっている。折り返し点Mの位置(スキュー屈折位置:以下、屈折位置と称する)は、マグネット17の軸方向の中心位置Cに対し、第2オーバーハング部34寄りに偏倚量δだけずれた位置となっている。すなわち、磁極境界線Pの屈折位置は、マグネット17の軸方向中心位置Cから第2オーバーハング部34側にオフセットされた形となっており、第1スキュー部31と第2スキュー部32は、軸方向に沿って非対称に形成されている。したがって、第1スキュー部31の軸方向長Ls1と、第2スキュー部32の軸方向長Ls2は、オーバーハング量OHが小さい側に位置する第1スキュー部31の方が長くなっている(Ls1>Ls2)。ここでは、両者の軸方向長の比Ls1:Ls2は、Ls1が大きく、Ls1:Ls2=6.5:3.5に設定されている。 The connection point between the first skew portion 31 and the second skew portion 32 is a folding point M of the magnetic pole boundary line P. The position of the folding point M (skew refraction position: hereinafter referred to as a refraction position) is a position deviated from the axial center position C of the magnet 17 by a deviation amount δ toward the second overhang portion 34. .. That is, the refraction position of the magnetic pole boundary line P is offset from the axial center position C of the magnet 17 toward the second overhang portion 34, and the first skew portion 31 and the second skew portion 32 are It is formed asymmetrically along the axial direction. Therefore, the axial length Ls1 of the first skew portion 31 and the axial length Ls2 of the second skew portion 32 are longer in the first skew portion 31 located on the side where the overhang amount OH is smaller (Ls1). > Ls2). Here, the ratio Ls1: Ls2 of the axial lengths of both is set to Ls1: Ls2 = 6.5: 3.5 because Ls1 is large.

図5は、Vスキュー構造における磁極境界線Pの屈折位置(Ls1:Ls2)とスラスト電磁力の4次成分及び12次成分との関係を示すグラフ、図6は、スラスト電磁力のリップル(回転角度(電気角)とスラスト電磁力との関係)を屈折位置ごとに比較して示したグラフである。なお、何れも4極6スロットモータにおいて、第1及び第2オーバーハング部33,34の各オーバーハング量OH1,OH2の比が1:2(OH1:OH2=1:2の場合を示している。 FIG. 5 is a graph showing the relationship between the refraction position (Ls1: Ls2) of the magnetic pole boundary line P in the V-skew structure and the fourth-order and twelfth-order components of the thrust electromagnetic force, and FIG. 6 is the ripple (rotation) of the thrust electromagnetic force. It is a graph which compared the angle (electrical angle) and the thrust electromagnetic force) for each refraction position. In each case, the ratio of the overhang amounts OH1 and OH2 of the first and second overhang portions 33 and 34 is 1: 2 (OH1: OH2 = 1: 2) in the 4-pole 6-slot motor. ..

図5に示すように、スラスト電磁力の4次成分は、Ls1:Ls2=6:4〜7:3の範囲で低下し、6.5:3.5の場合が最も小さくなっている。また、スラスト電磁力の12次成分も、屈折位置が6:4〜7:3の範囲が比較的低く、6.5:3.5の場合が最も小さくなっている。一方、図6に示すように、電磁力のリップルも、屈折位置が6:4、6.5:3.5、7:3の場合が他の比率の場合よりも小さく抑えられる。すなわち、スラスト電磁力のリップルを抑えるには、Vスキューの屈折位置を6:4〜7:3の範囲、好ましくは、6.5:3.5に設定することが好適である。これを受けて、本実施の形態のモータ2も、前述のようにLs1:Ls2=6.5:3.5に設定されている。 As shown in FIG. 5, the fourth-order component of the thrust electromagnetic force decreases in the range of Ls1: Ls2 = 6: 4 to 7: 3, and is the smallest in the case of 6.5: 3.5. Further, the 12th-order component of the thrust electromagnetic force also has a relatively low refraction position in the range of 6: 4 to 7: 3, and is the smallest in the case of 6.5: 3.5. On the other hand, as shown in FIG. 6, the ripple of the electromagnetic force is also suppressed to be smaller when the refraction positions are 6: 4, 6.5: 3.5, and 7: 3 than when the ratios are other. That is, in order to suppress the ripple of the thrust electromagnetic force, it is preferable to set the refraction position of the V skew in the range of 6: 4 to 7: 3, preferably 6.5: 3.5. In response to this, the motor 2 of the present embodiment is also set to Ls1: Ls2 = 6.5: 3.5 as described above.

このように、Vスキュー構造を採用しつつ、磁極境界線Pの屈折位置を、大きい方の第2オーバーハング部34側に寄せ、しかも、その位置をLs1:Ls2=6:4〜7:3に設定することにより、スラスト電磁力のリップル(スラスト振動)を低減することが可能になる。その結果、ウォーム等の減速機構における歯の噛み合い不連続などから生じる音や振動を抑えることが可能になる。 In this way, while adopting the V-skew structure, the refraction position of the magnetic pole boundary line P is moved to the larger second overhang portion 34 side, and the position is set to Ls1: Ls2 = 6: 4 to 7: 3. By setting to, it is possible to reduce the ripple (thrust vibration) of the thrust electromagnetic force. As a result, it becomes possible to suppress noise and vibration caused by discontinuity of tooth meshing in a reduction mechanism such as a worm.

上述のように、本発明によるモータ2は、Vスキュー構造によりスラスト電磁力のバランスを取る一方で、非対称オーバーハング構造を採用することにより、常に一定のスラスト電磁力が発生させる。これにより、モータ回転中におけるロータのスラスト位置が安定し、音や振動を抑制することが可能となる。また、Vスキュー構造における磁極境界線Pの屈折位置を、大きい方のオーバーハング部側に寄せることにより、スラスト電磁力のリップルを低減させることができ、ロータのスラスト位置をさらに安定させることができ、音や振動をより効果的に抑制することが可能となる。 As described above, the motor 2 according to the present invention balances the thrust electromagnetic force by the V-skew structure, while always generating a constant thrust electromagnetic force by adopting the asymmetric overhang structure. As a result, the thrust position of the rotor during the rotation of the motor is stabilized, and noise and vibration can be suppressed. Further, by moving the refraction position of the magnetic pole boundary line P in the V-skew structure closer to the larger overhang portion side, the ripple of the thrust electromagnetic force can be reduced, and the thrust position of the rotor can be further stabilized. , Sound and vibration can be suppressed more effectively.

本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、前述の実施形態では、マグネット17の軸方向両端部にオーバーハング部33,34を設けた構成を示したが、マグネット17の軸方向一端部にのみオーバーハング部を設けたブラシレスモータに本発明を適用することも可能である。この場合、磁極境界線Pの折り返し点M(屈折位置)は、オーバーハング部が存在する側にオフセットした位置に設けられ、オーバーハング部のない側のスキュー部(第1スキュー部)を、オーバーハング部のある側のスキュー部(第2スキュー部)よりも軸方向に長く形成する(Ls1>Ls2)。そして、第1及び第2スキュー部の軸方向長の比Ls1:Ls2を、6:4〜7:3の範囲、好ましくは、6.5:3.5に設定する。
It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiment and can be variously modified without departing from the gist thereof.
For example, in the above-described embodiment, the configuration in which the overhang portions 33 and 34 are provided at both ends in the axial direction of the magnet 17 is shown. It is also possible to apply the invention. In this case, the folding point M (refraction position) of the magnetic pole boundary line P is provided at a position offset to the side where the overhang portion exists, and overhangs the skew portion (first skew portion) on the side without the overhang portion. It is formed longer in the axial direction than the skew portion (second skew portion) on the side with the hang portion (Ls1> Ls2). Then, the ratio Ls1: Ls2 of the axial lengths of the first and second skew portions is set in the range of 6: 4 to 7: 3, preferably 6.5: 3.5.

また、図2では、磁極境界線PのN側が凸、S側が凹となっているが、磁極境界線Pの傾斜方向はこの逆であっても良い。さらに、前述の実施形態では、マグネット17にリングマグネットを用いた構成を示したが、セグメントマグネットを用いても良く、その場合、軸方向に沿って複数個のマグネットを径方向にずらしながら配置するいわゆるステップスキュー構造としても良い。 Further, in FIG. 2, the N side of the magnetic pole boundary line P is convex and the S side is concave, but the inclination direction of the magnetic pole boundary line P may be the opposite. Further, in the above-described embodiment, the configuration in which the ring magnet is used for the magnet 17 is shown, but a segment magnet may be used. In that case, a plurality of magnets are arranged while being displaced in the radial direction along the axial direction. A so-called step skew structure may be used.

加えて、モータ2では、マグネット17をステータコア14に直接対向させるSPM(Surface Permanent Magnet)構成としたが、ロータ側に鋼製のロータコアを設け、その内側にマグネットを埋設したIPM(Interior Permanent Magnet)構成のモータにも本発明は適用可能である。なお、本発明において、マグネットが「回転軸に固定」されている、とは、回転軸に直接マグネットが固定されている形態のみならず、回転軸に取り付けたロータコア等の内部あるいは外周部など、ロータコア等を介して回転軸にマグネットを固定する形態も含んだ意味である。 In addition, the motor 2 has an SPM (Surface Permanent Magnet) configuration in which the magnet 17 directly faces the stator core 14, but an IPM (Interior Permanent Magnet) in which a steel rotor core is provided on the rotor side and a magnet is embedded inside the rotor core. The present invention can also be applied to a motor having a configuration. In the present invention, the term "fixed to the rotating shaft" means not only the form in which the magnet is directly fixed to the rotating shaft, but also the inside or the outer periphery of the rotor core or the like attached to the rotating shaft. It also includes a form in which a magnet is fixed to a rotating shaft via a rotor core or the like.

本発明によるブラシレスモータは、自動車の車載モータのみならず、家電製品や産業機械等に使用される電動モータにも広く適用可能である。 The brushless motor according to the present invention can be widely applied not only to in-vehicle motors of automobiles but also to electric motors used in home appliances, industrial machines and the like.

1 モータユニット
2 ブラシレスモータ
3 減速機構部
4 回転軸
5 出力軸
6 ウォーム(駆動ギヤ)
6a 歯面
7 ウォームホイール(被動ギヤ)
7a 歯面
11 ステータ
12 ロータ
13 モータハウジング
14 ステータコア
15 スロット
16 コイル
17 マグネット
18 軸受
21 ギヤケース
22 ベアリング
23 軸受
31 第1スキュー部
32 第2スキュー部
33 第1オーバーハング部
34 第2オーバーハング部
C マグネット軸方向中心位置
Lm マグネット軸方向長
Lc ステータコア軸方向長
Ls1 第1スキュー軸方向長
Ls2 第2スキュー軸方向長
M 磁極境界線の折り返し点
OH マグネットオーバーハング量
OH1 第1オーバーハング部オーバーハング量
OH2 第2オーバーハング部オーバーハング量
P 磁極境界線
Q1 磁極境界線の始点
Q2 磁極境界線の終点
X スラスト方向
δ :偏倚量
1 Motor unit 2 Brushless motor 3 Reduction mechanism 4 Rotating shaft 5 Output shaft 6 Warm (drive gear)
6a Tooth surface 7 Worm wheel (driven gear)
7a Tooth surface 11 Stator 12 Rotor 13 Motor housing 14 Stator core 15 Slot 16 Coil 17 Magnet 18 Bearing 21 Gear case 22 Bearing 23 Bearing 31 1st skew part 32 2nd skew part 33 1st overhang part 34 2nd overhang part C magnet Axial center position Lm Magnet Axial length Lc Stator core Axial length Ls1 1st skew Axial length Ls2 2nd skew Axial length M Folding point of magnetic pole boundary line OH Magnet overhang amount OH1 1st overhang part overhang amount OH2 2nd overhang portion Overhang amount P Magnetic pole boundary line Q1 Start point of magnetic pole boundary line Q2 End point of magnetic pole boundary line X Thrust direction δ: Deviation amount

Claims (2)

ステータコアと、該ステータコアに巻装された巻線と、を備えるステータと、
前記ステータの径方向内側に配置された回転軸と、該回転軸に固定され、磁極の極性が切り替わる磁極境界位置が、前記回転軸の延伸方向に沿って回転方向にずれるスキュー構造を有するマグネットと、を備えるロータと、を有するブラシレスモータであって、
前記マグネットは、その軸方向両端部に、前記ステータコアの軸方向端部のそれぞれから軸方向に延出されたオーバーハング部を有し、該オーバーハング部は、前記ステータコアの軸方向端部に対するそれぞれの延出量を互いに異にし、
前記スキュー構造は、前記磁極境界位置が回転方向にずれる方向を互いに異にする第1スキュー部と第2スキュー部を有し、
前記第1スキュー部と前記第2スキュー部の接続点は、前記マグネットの軸方向中心位置から、前記オーバーハング部のうち前記延出量の大きいオーバーハング部側に軸方向にオフセットした位置に配されることを特徴とするブラシレスモータ。
A stator comprising a stator core and windings wound around the stator core,
A magnet having a skew structure in which a rotation shaft arranged inside the stator in the radial direction and a magnetic pole boundary position fixed to the rotation shaft and switching the polarity of the magnetic poles are displaced in the rotation direction along the extension direction of the rotation shaft. A rotor with, and a brushless motor with.
The magnet has overhangs extending axially from each of the axial ends of the stator core at both ends in the axial direction, and the overhangs extend with respect to the axial ends of the stator core, respectively. The amount of extension is different from each other,
The skew structure has a first skew portion and a second skew portion in which the directions in which the magnetic pole boundary positions deviate in the rotational direction are different from each other.
The connection point between the first skew portion and the second skew portion is located at a position offset in the axial direction from the axial center position of the magnet to the overhang portion having a large extension amount in the overhang portion. A brushless motor that is characterized by being used.
ステータコアと、該ステータコアに巻装された巻線と、を備えるステータと、
前記ステータの径方向内側に配置された回転軸と、該回転軸に固定され、磁極の極性が切り替わる磁極境界位置が、前記回転軸の延伸方向に沿って回転方向にずれるスキュー構造を有するマグネットと、を備えるロータと、を有するブラシレスモータであって、
前記マグネットは、その軸方向一端部に、前記ステータコアの軸方向端部から軸方向に延出されたオーバーハング部を有し、
前記スキュー構造は、前記磁極境界位置が回転方向にずれる方向を互いに異にする第1スキュー部と第2スキュー部を有し、
前記第1スキュー部と前記第2スキュー部の接続点は、前記マグネットの軸方向中心位置から、前記オーバーハング部側に軸方向にオフセットした位置に配されることを特徴とするブラシレスモータ。
A stator comprising a stator core and windings wound around the stator core,
A magnet having a skew structure in which a rotation shaft arranged inside the stator in the radial direction and a magnetic pole boundary position fixed to the rotation shaft and switching the polarity of the magnetic poles are displaced in the rotation direction along the extension direction of the rotation shaft. A rotor with, and a brushless motor with.
The magnet has an overhang portion extending axially from the axial end portion of the stator core at one end portion in the axial direction.
The skew structure has a first skew portion and a second skew portion in which the directions in which the magnetic pole boundary positions deviate in the rotational direction are different from each other.
A brushless motor characterized in that the connection point between the first skew portion and the second skew portion is arranged at a position offset in the axial direction from the axial center position of the magnet to the overhang portion side.
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