JPH065349U - 電動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】高磁束密度の希土類磁石を用いた固定子であ
り、トルク変動を抑制して、回転子の円滑な回転を確保
し、モータコギングの発生を抑制し、回転騒音の低減を
得られる電動機を提供する。 【構成】マグネットからなる固定子２Ａと、この固定子
の内周面と狭小の間隙を存して設けられるアーマチュア
コアである回転子３とを備え、これらの間に発生する磁
力の変化によって回転子の回転が得られるようにしたも
のにおいて、上記固定子は、素材として希土類磁石から
構成し、かつ上記回転子との間に発生する磁束密度の変
化が滑らかになる手段を備えた

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、たとえば、車両において、ウインドガラスに付着する雨滴等を払拭 するワイパの駆動源としての電動機に関する。

【０００２】

【従来の技術】

図６は、車両の、特に、ウインドガラスに付着する雨滴等を払拭するワイパを 駆動するための機構を示す。

【０００３】 図中Ｍは電動機であって、これはハウジング１の内周面に嵌合固着されるマグ ネットである固定子２と、この固定子２の内周面と狭小の間隙を存して収容され るアーマチュアコアと呼ばれる電磁石である回転子３と、この回転子３の中心軸 に沿って一体に設けられ、回転子３から突出する両端部は軸受具４，４に枢支さ れる回転軸５とからなる。

【０００４】 上記回転軸５の一端部は上記ハウジング１から突出し、かつ一体にウォーム６ が連設される。このウォーム６には、ウォームギヤ７が歯合していて、回転力を 伝達するようになっている。

【０００５】 また、上記ウォームギヤ７の中心軸部には、クランクアーム８が設けられてい て、ここでは図示しないワイパが連結される。すなわち、上記電動機Ｍの回転駆 動力がワイパに伝達されて、必要な作用をなす。

【０００６】 ところで、上記マグネットである固定子２は、それ自体の素材として、従来よ り、フェライト磁石が用いられてきた。この種のフェライト磁石は、本来、発生 する磁力が弱く、必要な回転トルクを得るために、寸法的に大きくならざるを得 ないとともに、重量の増大化が避けられない。

【０００７】 そこで、上記フェライト磁石に代る種々の素材を用いて試みた結果、たとえば 、タマリウムコバルト磁石のごとき、希土類磁石に置換すると、有効な磁束密度 の増大と、極めて強力な磁力の発生があり、小型軽量に役立つことが判明した。

【０００８】 図７（Ａ），（Ｂ）は、上記希土類磁石を用いて、固定子２を構成した例であ る。この場合、固定子２は回転子３の外周面に沿って３つのセグメントｓに分割 されている。それぞれのセグメントｓは、回転子３と同芯の曲率半径の中心部か ら扇状に１００°の角度で彎曲成される。そして、各セグメントｓの内周面は、 回転子３外周面と均一な狭小の間隙寸法ａを存して対向する。

【０００９】 上記セグメントｓの両端部は、ここでは図示しないが、隣接する他のセグメン ト端部と、２０°ずつの間隔を存して配置されることになり、全体として略断面 リング状に形成される。

【００１０】

【考案が解決しようとする課題】

このようにして、希土類磁石からなる固定子２を採用することにより、電動機 Ｍとして小型軽量に役立つことが知られているが、その反面、回転子３の円滑な 回転が阻害される、いわゆるモータコギングが大きくなり、回転騒音の増大に繋 がる欠点も生じている。

【００１１】 すなわち、上記従来の固定子２は、３つのセグメントｓから構成されており、 これらセグメントｓと対向する回転子３との間には、高磁束密度の、極めて強力 な磁力の発生がある一方、隣接するセグメントｓ相互間の間隙部分では、当然、 磁力の発生がない。

【００１２】 換言すれば、セグメントｓである磁石と対向する部位と、セグメントｓが無く 、磁石に対向しない部位における磁束密度の変化が極めて大である。そのため、 １つの磁石から隣接する磁石に対向移動するまでのトルク変動が大きく、回転子 ３が有する慣性力だけでは円滑に離脱しきれない状態となり、上述したモータコ ギングおよび回転騒音増大の要因となるものと考えられる。

【００１３】 本考案は、上記事情に着目してなされたものであり、その目的とするところは 、高磁束密度の希土類磁石を用いた固定子であり、トルク変動を抑制して、回転 子の円滑な回転を確保し、モータコギングの発生を抑制し、回転騒音の低減を得 られる電動機を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために本考案は、マグネットからなる固定子および、この 固定子の内周面と狭小の間隙を存して設けられるアーマチュアコアである回転子 とを備え、これらの間に発生する磁力の変化によって上記回転子の回転が得られ るようにした電動機であり、上記固定子は、素材として希土類磁石から構成し、 かつ上記回転子との間に発生する磁束密度の変化が滑らかになる手段を備えたこ とを特徴とする電動機である。

【００１５】

【作用】

希土類磁石から構成することを前提とした固定子であり、回転子との間の磁束 の変化が滑らかになる手段が、回転子のトルク変動を小さくして、モータコギン グ低減を得る。

【００１６】

【実施例】

以下、本考案の一実施例を図面にもとづいて説明する。

【００１７】 たとえば、車両のウインドガラスを払拭するワイパ駆動用としての電動機であ り、先に図６において説明したものをそのまま適用できるので、ここでは同図を 参照して新たな説明を省略する。 図１は、電動機の固定子２Ａを構成する新たな形状構造のセグメントｓ１を示 す。 上記固定子２Ａを構成するセグメントｓ１の素材として、たとえば、タマリウ ムコバルト磁石のごとき、希土類磁石が用いられる。

【００１８】 上記セグメントｓ１は、回転子３の外周面に沿って３分割されていて、それぞ れのセグメントｓ１は、曲率半径の中心部から扇状に１００°の角度をもって彎 曲成される。

【００１９】 上記セグメントｓ１の両端部は、ここでは図示しないが、隣接する他のセグメ ント端部と、２０°ずつの間隔を存して配置され、全体として略断面リング状に 形成される。 上記セグメントｓ１の外周面は、回転子３の中心点と同一の中心点をもって、 すなわち同心円として所定の曲率半径に形成される。

【００２０】 ただし、セグメントｓ１の内周面形状は、回転子３の中心点と外れた中心点位 置、すなわち偏心した曲率半径で形成される。この中心点位置は、図において、 回転子３の中心点よりも下部にあり、垂直中心軸上における回転子３外周面との 間隙寸法ａを従来のものと同一に設定した曲率半径で形成される。 このことから、上記セグメントｓ１の両側端部においては、回転子３外周面と の間隙寸法ｂが、上記間隙寸法ａよりも大となる。 そして、セグメントｓ１の中心部における間隙寸法ａから、両側端部に至る間 隙寸法ｂまでの形状的な変化は極めて円滑である。 ここでは図示しない他の２つのセグメントも、全く同様の形状構造となってい る。

【００２１】 このようにして構成される固定子２Ａを持つことにより、固定子２Ａと回転子 ３との間隙が漸次変化することとなり、急激な磁束密度の変化がなくなって、回 転子３の円滑な回転が得られる。 すなわち、「磁気に関するクーロンの法則」によれば、磁極間に働く力は、磁 極間の距離の２乗に反比例する、ことが知られている。 ここでは、各セグメントｓ１と回転子３とが、それぞれの磁極に対応し、これ らの周面相互の間隙寸法が磁極間の距離に相当する。

【００２２】 回転子３の所定の部位が固定子２Ａを構成するセグメントｓ１に対して距離ａ の位置にあるときは、これら相互間には高磁束密度で、極めて強力な磁力が発生 する。

【００２３】 この回転にともなって所定の部位が移動すると、セグメントｓ１との間隙が漸 次大になる。そして、先に説明した法則の通り、この距離の２乗に反比例して磁 束密度が低下し、磁力が弱まる。

【００２４】 所定の部位が、上記セグメントｓ１の一側端部と対向する位置である、間隙寸 法ｂの位置に到達したときには、間隙寸法ａにある状態と比較してかなりの磁束 密度の減少および磁力の低下となり、したがって、このセグメントｓ１からの離 脱が容易となる。

【００２５】 回転子３は、得られた慣性力のみで回転移動し、隣接するセグメントに至るま での間隙を通過する。このセグメントの一側端部に対向して再び磁力の発生がみ られる。

【００２６】 ただし、上記部位では、セグメントとの間隙が大であるから、「磁気に関する クーロンの法則」により、磁束密度が低く、弱い磁力しか発生しない。すなわち 、急激な変化には至らない。

【００２７】 そして再びセグメント中心部の狭い間隙に向かって移動するので、徐々に強い 磁力に変り、間隙の最も狭い中心部と対向することにより、極めて磁力に変る。 これ以降の状態変化は、先に説明した通りである。

【００２８】 結局、回転子３と固定子２Ａとの間の磁束密度の発生変化が緩やかになって、 回転子３の回転が円滑となり、モータコギングが低減して、回転騒音が低下する こととなる。 なお上記実施例においては、３つに分割したセグメントｓ１から構成したが、 これに限定されるものではなく、図２に示すようにしてもよい。

【００２９】 すなわち、ここで示す固定子２Ｂは、素材として希土類磁石が用いられること は、変りがないが、断面が一体としたリング状をなし、軸方向に所定長さを有す る円筒体をなす。

【００３０】 ただし、断面形状は、周方向に沿って厚肉部２０ａと薄肉部２０ｂを交互に形 成するとともに、厚肉部２０ａの内周表面を着磁し、薄肉部２０ｂの内周表面は 何らの加工も施さない無着磁となす。

【００３１】 そして、上記厚肉部２０ａと薄肉部２０ｂは、軸方向に沿って、所定のスキュ ー角をもって斜めに形成され、かつ厚肉部２０ａは、Ｓ極とＮ極とが交互に着磁 される。

【００３２】 基本的には、図３（Ａ）に示すように、軸方向の長さＬの円筒体があるとき、 所定の基準線から所定角度θをもって傾斜した状態でＳ極とＮ極を着磁する。内 周展開図は同図（Ｂ）に示すようになる。

【００３３】 この応用として、図４に示すように、上記固定子２Ｂの内周面を展開すると、 所定角度で傾斜し、かつ間に無着磁部２０ｂを挟んで、Ｓ極とＮ極を交互に着磁 した着磁部２０ａが形成される。 このようにして構成し、従来より用いられる回転子３を内周側に所定の間隙を 存して配置する。

【００３４】 したがって、回転子３の軸方向に沿う周面一部が固定子２Ｂの内周面に斜めに 形成された着磁部２０ａと無着磁部２０ｂとに交互に対向するので、回転子３の 軸方向に沿う周面一部との間に発生する有効な磁束密度が、緩やかに増減変化す る。

【００３５】 上記着磁部２０ａはＳ極とＮ極とが交互に形成されるところから、いずれか一 方の極と磁気吸着の方向への移動と、他方の極と磁気反発の方向への移動が、極 めて円滑となり、トルク変動が小さくなる。

【００３６】 図５（Ａ）に示すように、基本的に、回転子３の回転角に対する有効な磁束量 （磁束密度）の変化を表すことができる。すなわち、この変化は、いわゆる富士 山型のなだらかな特性変化となる。 同図（Ｂ）は、スキュー角θをゼロとした場合で、かつＳ極とＮ極を交互に形 成した構造の固定子を用いた場合の同様の特性変化である。

【００３７】 ここで明らかなように、磁気吸着から磁気反発へ移動する際、あるいはその逆 の場合のトルク変動が大であり、上述したモータコギングの発生が顕著となるこ とは避けられない。

【００３８】

【考案の効果】

以上説明したように本考案は、上記固定子は、素材として希土類磁石から構成 し、かつ回転子との間に発生する磁束密度の変化が滑らかになる手段を備えたか ら、トルク変動を抑制して、回転子の円滑な回転を確保し、モータコギングの発 生を抑制し、回転騒音の低減を得られる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す、固定子を構成するセ
グメント一部と、回転子との関連を説明する図。

【図２】（Ａ）は、他の実施例の、固定子と、回転子と
の関連を説明する図。（Ｂ）は、固定子の縦断面図。

【図３】（Ａ）は、図２の実施例の、基本的な構成を示
す図。（Ｂ）は、その内周面の展開図。

【図４】図２の実施例の、固定子の内周面を展開した
図。

【図５】（Ａ）は、同実施例の、回転子の回転角に対す
る有効磁束量の変化特性図。（Ｂ）は、これと対比する
異なる条件での特性図。

【図６】一般的な、ワイパ駆動機構の構成図。

【図７】（Ａ）は、本考案の従来例を示す、固定子を構
成するセグメント一部と、回転子との関連を説明する
図。（Ｂ）は、その側面図。

【符号の説明】

２Ａ，２Ｂ…固定子、ｓ１…セグメント、３…回転子。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】マグネットからなる固定子と、この固定子
   の内周面と狭小の間隙を存して設けられるアーマチュア
   コアである回転子とを備え、これらの間に発生する磁力
   の変化によって上記回転子の回転が得られるようにした
   ものにおいて、上記固定子は、素材として希土類磁石か
   ら構成し、かつ上記回転子との間に発生する磁束密度の
   変化が滑らかになる手段を備えたことを特徴とする電動
   機。