JPH059177U - 回転電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コアの突極部と巻線用の溝との磁気抵抗の変
化を滑らかにし、しかも巻線用の溝を短くして出力トル
クを維持し、巻線作業も容易にする。 【構成】 マグネット３０と、このマグネット３０に対
し所定の間隔を置いて対向配設された突極部３４及び巻
線３８用の溝３６を有するコア３２とを備えたＤＣモー
タである。前記突極部３４のマグネット３０と対向する
面４０は、その中央部４２で凹部４６に対する凸部４４
の面積比が大で、周方向両端で凹部４６に対する凸部４
４の面積比が小となる凹凸段差面として形成する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は回転電機、特にコギングトルク対策を講じた回転電機に関するもので ある。

【０００２】

【従来の技術】

一般に、ＤＣモータなどの回転電機では、界磁部に対し所定の間隔を置いて対 向配設された突極部及び巻線用の溝を設けた電機子コアを有するものが広く用い られている。しかし、この種のＤＣモータは、突極部と巻線用の溝との磁気抵抗 が大きく異なることから、ロータを回転した際、磁束が脈動し、コギングトルク を発生させるという問題があり、このため、従来より各種のコギングトルク対策 が講じられていた。

【０００３】 図５には、このような従来のＤＣモータの一例が示されている。このＤＣモー タは、ステータ１００と、ロータ２００とを含む。そして、前記ステータ１００ には、界磁部として機能するリング状のマグネット１０が設けられている。

【０００４】 前記ロータ２００は電機子として機能するよう構成されており、具体的には巻 線１２を施したコア１４を回転可能に配設してある。

【０００５】 コア１４は、複数のコアシ−トを積層して形成したもので、前記マグネット１ ０に対し、所定の間隔を置いて対向された突極部１６及び突極部１６間に形成さ れた巻線１２用の溝１８を有する状態となっている。

【０００６】 そして、コア１４の巻線１２に順に電流を流すことにより、マグネット１０と の間で電磁的な相互作用を発生させて連続的な回転トルクを得ることができるよ うになっている。

【０００７】 しかしながら、このような電動機にあっては、コアシ−トを同一方向に単純に 積層してコア１４を形成することとしていたため、突極部１６と、この突極部１ ６間の溝１８との磁気抵抗が大きく異なり、そのためコア１４の回転により、磁 束が脈動し、電動機の出力トルクは磁束の脈動により変動してコギングトルクを 発生させ、これにより振動及び騒音を生じさせるという問題があった。

【０００８】 そこで、従来では、図６に示すようなスキューコアと言われるコアの形状とす ることにより、磁気抵抗の変化を無くし、コギングトルクに発生を防止するよう にしていた。このスキューコア２０は、同一形状に打ち抜いた複数枚のコアシ− ト２２を一枚ずつ同一方向に一定角度で回転させて積層し、溝２４を軸方向に対 し斜めに捩るようにすることにより、コア１４の回転に伴う磁束の脈動を抑制す るものである。

【０００９】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、このようなスキューコア２０を用いた従来の電動機では、次のような 問題があった。 前記スキューコア２０を用いた電動機では、溝２４をロータ回転軸方向に対し 斜めに捩じるようにしている。このため、溝２４の長さが長くなり、巻線が長く なるため、その分ロータの出力トルクが低下するという問題があった。 また、溝２４が、回転軸方向に対し斜めに捩じれていると、巻線を施す際、そ の作業が極めて困難となり、特にコアの積層厚の小さい小型モータでは、巻線作 業が非常に難しくなるという問題があった。 さらに、スキューコア２０を用いた電動機では、マグネットに対してコアスロ ットが斜めになっており、磁束の大きいところで整流する必要が生じるため、ブ ラシの整流状態が悪くなり、ブラシ寿命が低下するという問題もあった。

【００１０】 本考案は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、コアの突極 部と巻線用の溝との磁気抵抗の変化を滑らかにしコギングトルクの発生を抑制し 、しかも巻線用の溝を短くして出力トルクを維持し、巻線作業も容易にするとと もに、ブラシを使用する場合には、その整流状態も良くしてブラシ寿命を向上さ せることのできる回転電機を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

前記目的を達成するために、本考案の回転電機は、 ロータ側またはステータ側の一方に設けられた界磁部と、 ロータ側またはステータ側の他方に設けられた電機子と、 を含み、 前記電機子は、 前記界磁部に対し所定の間隔を置いて対向配設された突極部及び巻線用の溝を 有するコアを備え、 前記突極部の界磁部対向面は、中央部で凹部に対する凸部の面積比が大で、周 方向両端で凹部に対する凸部の面積比が小となる凹凸段差面として形成されたこ とを特徴とする。

【００１２】

【作用】

突極部の界磁部対向面は、その中央部で凹部に対する凸部の面積比が大、周方 向両側で凹部に対する凸部の面積比が小となるため、コアの磁気抵抗の大きさは 巻線用の溝、突極部の周方向片側、突極部の中央部と順に小さくなり、さらに突 極部の中央部から突極部のもう一方の片側、巻線用の溝と順次大きくなり、磁気 抵抗は緩やかに変化することとなる。

【００１３】 従って、ロータの回転時に磁気抵抗が急激に変化することがなく、そのためコ ギングトルクの発生を押え、振動や騒音をなくすことが可能となる。

【００１４】 さらに、本考案では、電機子コアの巻線用溝を、ロータ回転軸方向に沿って形 成することができるため、巻線用の溝を短くして出力トルクを維持し、しかもそ の巻線作業を容易にすることができ、さらにブラシの整流状態を良好にしてブラ シ寿命を向上させることができる。

【００１５】

【実施例】

以下、本考案の好適な実施例を、図面を参照しながら詳細に説明する。

【００１６】 第１実施例 図１及び図２には、本考案の一実施例に係るＤＣモータが示されている。

【００１７】 このＤＣモータは、界磁部を構成するステータ１００と、電機子を構成するロ ータ２００とを含む。

【００１８】 前記ステータ１００は、界磁部を構成する複数の円弧状マグネット３０が円環 状に配置されている。

【００１９】 前記ロータ２００は、電機子コア３２を含み、この電機子コア３２は、円環状 に配置された前記マグネット３０内に所定間隔をおいて回転可能に軸支されてい る。そして、この電機子コア３２は、マグネット３０の内側面に対し所定の間隔 を置いて対向する複数の突極部３４と、これら突極部３４間に形成される巻線用 の溝３６とを有し、この巻線用の溝３６を介して各突極部３４の基部に巻線３８ が施されるようになっている。

【００２０】 突極部３４のマグネット３０との対向面４０には、図２に示すよう、回転軸方 向と交叉するよう凸部４４が形成されている。これにより、対向面４０は、斜め 方向に１条の凸部４４が設けられた凹凸段差面として形成され、その中央部４２ で凹部４６に対する凸部４４の面積比が大で、周方向両端で凹部４６に対する凸 部４４の面積比が小となる。

【００２１】 従って、マグネット３０とコア３２との間に形成される磁気回路の抵抗は、溝 ３６の部分が最も大きく、それに隣接する突極部３４の周方向両端部で若干小さ くなり、さらに突極部３４の中央部４２で最も小さくなるという構成とすること ができる。

【００２２】 更に、本実施例では、凸部４４の周方向両端の段差が緩やかに形成され、この 面からも磁気抵抗を緩やかに変化させるようになっている。

【００２３】 本実施例では、このように磁気抵抗を緩やかに変化させる構成とすることによ って、コア３２回転時のコギングトルクの発生を防止し、振動の発生や騒音の発 生をなくすようにすることができる。

【００２４】 なお、前記コア３２の形成にあたっては、凸部４４の位置を端部側から少しず つずらした、例えば５枚のコアシート５０を積層し、これら５枚ごとの積層した コアシート５０を反転して組み合わせることにより、前記形状の凸部４４を有す るコア３２を形成することができる。

【００２５】 さらに、コア３２の溝３６が回転軸方向と平行に形成されるので、従来のスキ ューコアの様な問題も解消することが可能となる。

【００２６】 第２実施例 図３には本考案の第２実施例が示されている。本実施例において、突極部３４ のマグネット対向面４０には、２個の凸部４４−１，４４−２が設けられている 。前記凸部４４−１，４４−２は、回転軸方向に隣接配置され、しかも中央部４ ２においてその一部が重複するよう周方向左右位置に振り分けて形成されている 。そして、凸部４４−１，４４−２の左または右側隣接部は凹部４６として形成 されている。

【００２７】 このように、本実施例においても、マグネット対向面４０は、その中央部４２ で凹部４６に対する凸部４４の面積比が大で、周方向両端で凹部４６に対する凸 部４４の面積比が小となる凹凸段差面を形成するため、コア３２の磁気抵抗は、 前記第１実施例と同様に、溝３６の部分が最も大きく、それに隣接する突極部３ ４の周方向両端部分で若干小さくなり、さらに中央部４２部分で最も小さくなる という構成となる。

【００２８】 このように、磁気抵抗を緩やかに変化させることによって、コア３２回転時の コギングトルクの発生を防止し、振動の発生や騒音の発生をなくすことができる 。

【００２９】 なお、本実施例において、前記コア３２は、複数枚、例えば本実施例では１０ 枚のコアシ−ト５０を積層して形成するもので、凸部４４を有する同一形状のコ アシ−ト５０を５枚ずつ重ね合わせ、これら５枚ごとの積層したコアシ−ト５０ を反転させて組み合わせ、積層して１０枚にすることにより、前述の形状を有す る凸部４４を簡単に形成することができるものである。

【００３０】 また、本実施例において、コア３２の磁気抵抗をより緩やかにかつ連続的に変 化させる場合には、例えば、図４に示すよう、マグネット対向面４０上に３個以 上の凸部４４−１，４４−２，４４−３を回転軸方向と交叉するように連続的に 配置し、凹凸段差面を形成すればよい。

【００３１】 なお、本考案は前記実施例に限定されるものではなく、本考案の要旨の範囲内 で各種の実施が可能である。例えば、前記実施例では、電動機を例にとり説明し たが、本考案はこれに限らず、例えば発電機にも適用することができる。

【００３２】 さらに、前記各実施例では、マグネット対向面４０上に斜め方向に伸びる凸部 ４４を一列形成する場合を例にとり説明したが、本考案はこれに限らず、例えば 図２に示す凸部４４を、必要に応じて複数列、平行に設け、これにより磁気抵抗 の変化をより緩やかなものとすることができる。

【００３３】 また、前記実施例では、電機子をロータ側に設け、界磁部をステータ側に設け た場合を例にとり説明したが、本考案はこれに限らず、必要に応じ電機子をステ ータ側に設け、界磁部をロータ側に設けてもよい。

【００３４】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案の回転電機によれば、突極部の界磁部対向面は、 中央部で凹部に対する凸部の面積比が大で、周方向両端で凹部に対する凸部の面 積比が小となる凹凸段差面として形成されることにより、コアの磁気抵抗の大き さは、巻線用の溝、突極部の周方向片側、突極部の中央部と順に小さくなり、さ らに突極部の中央部から突極部のもう一方の片側、巻線用の溝と順次大きくなる ので、ロータを回転したとき、コアの磁気抵抗を緩やかに変化させ、コギングト ルクの発生を抑え、振動や騒音をなくすことができるという効果がある。

【００３５】 また、コアの巻線用の溝は、軸方向に沿って形成することができるため、巻線 用の溝を短くして出力トルクを維持し、巻線作業を容易にすることができ、ブラ シの整流状態を良好にしてブラシ寿命を向上させることができるという効果もあ る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例に係る電動機の要部を拡大し
て示す断面図である。

【図２】図１のコアの突極部を拡大して示す斜視図であ
る。

【図３】本考案の他の実施例を示す第２図相当の斜視図
である。

【図４】図３に示すコアの突極部の変形例を示す斜視図
である。

【図５】従来の電動機を示す断面図である。

【図６】従来のスキューコアの状態を示す側面図であ
る。

【符号の説明】

３０ マグネット ３２ コア ３４ 突極部 ３６ 溝 ３８ 巻線 ４０ 対向面 ４２ 中央部 ４４ 凸部
ＡＳ００９９０２

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロータ側またはステータ側の一方に設け
   られた界磁部と、 ロータ側またはステータ側の他方に設けられた電機子
   と、 を含み、 前記電機子は、 前記界磁部に対し所定の間隔を置いて対向配設された突
   極部及び巻線用の溝を有するコアを備え、 前記突極部の界磁部対向面は、中央部で凹部に対する凸
   部の面積比が大で、周方向両端で凹部に対する凸部の面
   積比が小となる凹凸段差面として形成されたことを特徴
   とする回転電機。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記界磁部は、 ステータ側に設けられたリング状のマグネットとして形
   成され、 前記電機子のコアは、 ロータ側に設けられ、前記マグネットに対し所定の間隔
   をおいて対向配置された突極部および巻線用の溝を有す
   ることを特徴とする回転電機。