JP2012157143A

JP2012157143A - モータ

Info

Publication number: JP2012157143A
Application number: JP2011013467A
Authority: JP
Inventors: Masami Maruyama; 将見丸山
Original assignee: Shinano Kenshi Co Ltd
Current assignee: Shinano Kenshi Co Ltd
Priority date: 2011-01-25
Filing date: 2011-01-25
Publication date: 2012-08-16
Also published as: US8829753B2; CN102624113A; US20120187792A1; CN102624113B

Abstract

【課題】トルクの低下が抑制されたモータを提供することを課題とする。
【解決手段】モータは、回転軸、前記回転軸と共に回転する磁性体、前記磁性体の外周または内周に固定された第１及び第２永久磁石、を含む回転子と、前記回転子の周囲に配置された鉄芯、前記鉄芯を励磁するコイル、を含む固定子と、を備え、前記第１及び第２永久磁石は、互いに異なる極性が前記固定子に対向するように配置されており、前記磁性体は、前記第１及び第２永久磁石側に突出して前記第１永久磁石の側面及び前記第２永久磁石の側面にそれぞれ当接する第１及び第２突部を有し、互いに隣接する第１及び第２突部の間には、溝が形成されており、前記回転軸の軸方向から見たときに、前記溝の底は、前記磁性体に当接した前記第１永久磁石の内側面の仮想延長線と重なる又は前記仮想延長線よりも前記径方向の内側に位置している。
【選択図】図３

Description

本発明は、モータに関する。

回転子と回転子の周囲に配置された固定子とを含むモータが知られている。回転子は、回転軸、回転軸に固定された磁性体、磁性体の外周に固定された複数の永久磁石を含む。固定子は、回転子の周囲に配置された鉄芯、鉄芯を励磁するコイル、を含む。このような磁性体には永久磁石を位置決めするための突部が設けられる場合がある。このような突部は、隣接する永久磁石の間に挟まれる。特許文献１、２には、このようなモータに関する技術が開示されている。

特開平８−６５９２９号公報実開昭５９−９９６８６号公報

隣接する永久磁石の一方から放出される磁力線の一部が磁性体の突部を介して他方に流れるおそれがある。このような磁力線は、永久磁石と鉄心との間に作用する磁気的吸引力、反発力に貢献しない。このため回転子のトルクが弱まるおそれがある。

そこで本発明は、トルクの低下が抑制されたモータを提供することを目的とする。

上記目的は、回転軸、前記回転軸と共に回転する磁性体、前記磁性体の外周または内周に固定された第１及び第２永久磁石、を含む回転子と、前記回転子の周囲に配置された鉄芯、前記鉄芯を励磁するコイル、を含む固定子と、を備え、前記第１及び第２永久磁石は、互いに異なる極性が前記固定子に対向するように配置されており、前記磁性体は、前記第１及び第２永久磁石側に突出して前記第１永久磁石の側面及び前記第２永久磁石の側面にそれぞれ当接する第１及び第２突部を有し、互いに隣接する第１及び第２突部の間には、溝が形成されており、前記回転軸の軸方向から見たときに、前記溝の底は、前記磁性体に当接した前記第１永久磁石の内側面の仮想延長線と重なる又は前記仮想延長線よりも前記径方向の内側に位置している、モータによって達成できる。

第１及び第２突部の間に形成された溝の底が、永久磁石の内側面の仮想延長線と一致するまたは仮想延長線よりも径方向内側に位置していることにより、溝内で充分な空気層を確保することができる。これにより、第１永久磁石から放出される磁力線が鉄芯側に向かわずに第２永久磁石に流れることが抑制される。これによりトルクの低下が抑制される。

本発明によれば、トルクの低下が抑制されたモータを提供できる。

図１は、本実施例に係るモータの断面図である。図２Ａは、回転子の側面図であり、図２Ｂは、回転子を軸方向から見た図である。図３は、溝の拡大図である。図４Ａ〜４Ｃは、突部及び溝の変形例の説明図である。図５Ａ〜５Ｃは、突部及び溝の変形例の説明図である。図６は、カバーを組み付けた回転子の図である。

図１は、本実施例に係るモータＭの断面図である。モータＭは、ハウジングＨ、ハウジングＨ内に収納された回転子及び固定子を含む。回転子は、軸受６２、６４により回転可能に支持された回転軸１０、回転軸１０に固定された磁性体２０、磁性体２０の外周に固定された永久磁石３０ｃ、３０ｆを含む。永久磁石３０ｃ、３０ｆについては詳しくは後述する。磁性体２０は磁性材料により形成され、例えば電磁鋼板である。固定子は、回転子の周囲に配置された鉄芯４０、鉄芯４０に巻回されたコイル５０を含む。コイル５０が通電されることにより、鉄芯４０は所定の極性に励磁される。鉄芯４０と永久磁石３０ｃ、３０ｆとの間に作用する磁気的吸引力、磁気的反発力により、回転子は固定子に対して回転する。これにより回転軸１０が回転する。

図２Ａは、回転子の側面図である。図２Ｂは、回転子を軸方向から見た図である。磁性体２０の外周面には、複数の永久磁石３０ａ〜３０ｆが固定されている。磁性体２０は、軸方向からみて略六角柱状である。磁性体２０には貫通孔が形成されており、この貫通孔に回転軸１０が圧入されている。隣接する永久磁石同士は、互いに異なる極性が回転軸１０の径方向の外側を向くように配置されている。換言すれば、隣接する永久磁石同士は、互いに異なる極性が固定子に対向するように配置されている。磁性体２０は、永久磁石３０ａ〜３０ｆのそれぞれの側面に当接して位置決めする突部２３ａ〜２３ｆが設けられている。突部２３ａ〜２３ｆは、径方向の外側に突出している。換言すれば、突部２３ａ〜２３ｆは、それぞれ永久磁石３０ａ〜３０ｆ側に突出している。２つの突部２３ａは、永久磁石３０ａの両側面を挟むようにして永久磁石３０ａを位置決めしている。永久磁石３０ａ〜３０ｆは、それぞれ磁性体２０の外周面の平面部分に固定されている。永久磁石３０ａ〜３０ｆは、突部２３ａ〜２３ｆにより位置決めされて磁性体２０に組み付けられた後、接着剤により磁性体２０に接着される。なお、隣り合う永久磁石はＮ極、Ｓ極一対で構成されており、一対の極数は２極以上である。

互いに隣接する突部２３ａと突部２３ｂとの間には溝Ｇが形成されている。その他の隣接する突部の間にも溝Ｇは形成されている。これら突部２３ａ〜２３ｆ、溝Ｇは、図２Ａに示すように、磁性体２０の軸方向にわたって形成されている。突部２３ａ〜２３ｆ、溝Ｇの軸方向の長さは、各永久磁石の軸方向の長さ、磁性体２０の軸方向の長さと同じである。

図３は、溝Ｇの拡大図である。永久磁石３０ａは、径方向の外側を向いた外面３１ａ、径方向の内側を向いて磁性体２０に当接した内面３２ａ、突部２３ａに当接した側面３３ａを含む。同様に、永久磁石３０ｂは、径方向の外側を向いた外面３１ｂ、径方向の内側を向いて磁性体２０に当接した内面３２ｂ、突部２３ｂに当接した側面３３ｂを含む。例えば永久磁石３０ａの外面３１ａ側がＮ極に、内面３２ａ側はＳ極に着磁されて、永久磁石３０ｂの外面３１ｂ側はＳ極に、内面３２ｂ側はＮ極に着磁されている。従って、永久磁石３０ａの外面３１ａ側と永久磁石３０ｂの外面３１ｂ側とは互いに異なる極性に着磁されている。

突部２３ａの径方向の外側での長さは、永久磁石３０ａの厚みと略同じである。突部２３ａは側面３３ａの全体に当接している。突部２３ｂについても同様である。磁性体２０の周方向での溝Ｇの幅は、径方向外側に向けて拡大している。溝Ｇの底Ｂは、回転子を軸方向から見た場合において、内面３２ａの仮想延長線Ｌａ、内面３２ｂの仮想延長線Ｌｂよりも径方向内側に位置している。

隣接する突部２３ａ、２３ｂの間に溝Ｇが設けられておらずに側面３３ａと側面３３ｂとの間に磁性体が介在していると、永久磁石３０ａの外面３１ａから放出された磁力線の一部は、鉄芯４０側に流れずに磁性体２０を介して永久磁石３０ｂの外面３１ｂへと進入する場合がある。このような磁力線は、永久磁石３０ａ、３０ｂと鉄芯４０との間に作用する磁気的吸引力、反発力には貢献しない。このため、トルクが低下する。

本実施例の場合、隣接する突部２３ａ、２３ｂとの間、換言すれば隣接する側面３３ａと側面３３ｂとの間に溝Ｇが設けられている。側面３３ａ、３３ｂ間に溝Ｇを設けることにより両者間に空気層が形成される。ここで、空気の透磁率は、磁性体２０の透磁率よりも低い。これにより、永久磁石３０ａの外面３１ａ側から出た磁力線が磁性体２０を介して永久磁石３０ｂの外面３１ｂ側に直接流れることが抑制される。これにより、回転子のトルクの低下が抑制される。また、突部２３ａ〜２３ｆは、それぞれ永久磁石３０ａ〜３０ｆを位置決めするので、磁性体２０に対する永久磁石３０ａ〜３０ｆの組付け性を確保しつつトルクの低下が抑制される。

また、上述したように溝Ｇの底Ｂは、回転子を軸方向から見た場合において、内面３２ａの仮想延長線Ｌａ、内面３２ｂの仮想延長線Ｌｂよりも径方向内側に位置している。これにより、永久磁石３０ａと永久磁石３０ｂとの間に、十分な空気層を設けることができる。これにより、トルクの低下を抑制できる。

また、溝Ｇの内面は、径方向の外側に向かって拡大している。このため、径方向の外側に向かって、突部２３ａ、２３ｂ間の距離が大きくなる。

次に、変形例について説明する。図４Ａ〜５Ｃは、突部及び溝の変形例の説明図である。尚、類似の部分については類似の符号を付することにより、重複する説明を省略する。

図４Ａに示すように、磁性体２０１の突部２３ａ１、２３ｂ１の径方向での長さは、永久磁石３０ａ、３０ｂの厚みよりも小さい。従って、突部２３ａ１、２３ｂ１は、側面３３ａ、３３ｂの根元側の一部に当接しており、側面３３ａ、３３ｂの他の部分は露出している。また突部２３ａ１、２３ｂ１の間に形成されている溝Ｇ１の底Ｂ１は、仮想延長線Ｌａ、Ｌｂよりも径方向の内側に位置している。このような溝Ｇ１の形状によってもトルクの低下が抑制される。

図４Ｂに示すように、磁性体２０２の突部２３ａ２、２３ｂ２の間に形成される溝Ｇ２の幅は、径方向の外側にかけて一定である。また、溝Ｇ２の底Ｂ２も、仮想延長線Ｌａ、Ｌｂよりも径方向の内側に位置している。底Ｂ２は平面上である。このような溝Ｇ２の形状によってもトルクの低下が抑制される。

図４Ｃに示すように、磁性体２０３の突部２３ａ３、２３ｂ３の径方向での長さは、永久磁石３０ａ、３０ｂの厚みよりも小さい。従って、突部２３ａ３、２３ｂ３は、側面３３ａ、３３ｂの根元側の一部に当接しており、側面３３ａ、３３ｂの他の部分は露出している。また、溝Ｇ３の底Ｂ３は、仮想延長線Ｌａ、Ｌｂと重なる位置に形成されている。このような溝Ｇ３の形状によってもトルクの低下が抑制される。

図５Ａに示すように、磁性体２０４の突部２３ａ４、２３ｂ４の間に形成される溝Ｇ４の底Ｂ４は、湾曲した形状である。また、底Ｂ４は、仮想延長線Ｌａ、Ｌｂよりも径方向の内側に位置している。このような溝Ｇ４の形状によってもトルクの低下が抑制される。

図５Ｂに示すように、磁性体２０５の永久磁石３０ａ１、３０ｂ１が固定されている磁性体２０５の面は、曲面状である。また、永久磁石３０ａ１、３０ｂ１は、厚さが略均一である。突部２３ａ５、２３ｂ５の間に形成された溝Ｇ５の底Ｂ５は、仮想延長線Ｌａ１、Ｌｂ１と重なる位置に形成されている。このような溝Ｇ５の形状によってもトルクの低下が抑制される。

図５Ｃに示すように、磁性体２０６の突部２３ａ６、２３ｂ６の間に形成されている溝Ｇ６の底Ｂ６は、仮想延長線Ｌａ１、Ｌｂ１よりも径方向の内側に位置している。このような溝Ｇ６の形状によってもトルクの低下が抑制される。

図６は、カバー８０を組み付けた回転子の図である。
カバー８０は、円筒状であり、非磁性体により形成されている。カバー８０は、溝Ｇに挿入可能な嵌合部Ｐが形成されている。嵌合部Ｐは、カバー８０の周方向に複数形成されており、径方向内側に突出している。このように回転子にカバー８０が組み付けられていることにより、磁性体２０から永久磁石３０ａ〜３０ｆの離脱が防止される。また、カバー８０の嵌合部Ｐが磁性体２０の溝Ｇに挿入されることにより、磁性体２０に対してカバー８０が回転してしまうことが防止され、また磁性体２０に対するカバー８０のガタつきが防止される。尚、カバー８０は非磁性体であるので、永久磁石３０ａ〜３０ｆの磁力には影響を与えない。

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、変形・変更が可能である。

なお、溝Ｇの径方向の大きさ（空気層の大きさ）は極々小さくてもよい。ここで、磁性体２０製造時に用いるプレス加工、永久磁石３０の磁性体２０への接着時の加工性等を考慮すると、溝Ｇの径方向の大きさは０．１ｍｍ以上が望ましい。溝Ｇの径方向の大きさを大きくするとトルク出力が小さくなるので、永久磁石３０を小さくすると更にトルク出力が小さくなってしまう。よって、永久磁石３０を小さくせずに、突部２３の周方向の厚みを薄くすることが考えられる。しかしながら突部２３の径方向の厚みがあまりに薄いと、永久磁石３０を位置決めする際に容易に曲がってしまい、位置決めの役割を果たせないおそれがあるからである。

上記実施例では、一つの磁性体２０に６つの永久磁石３０ａ〜３０ｆが固定される例を示したが、永久磁石の数は６つに限定されない。

上記実施例ではインナーロータ型の例を示したが、アウターロータ型でも良い。

Ｍモータ
Ｈハウジング
Ｇ溝
Ｂ底
Ｌａ、Ｌｂ、Ｌａ１、Ｌｂ１仮想延長線
１０回転軸
２０磁性体
２３ａ〜２３ｆ、２３ａ１〜２３ａ６、２３ｂ１〜２３ｂ６突部
３０ａ〜３０ｆ永久磁石
３１ａ、３１ｂ、３１ａ１、３１ｂ１外面
３２ａ、３２ｂ、３２ｂ１、３２ｂ１内面
３３ａ、３３ｂ、３３ａ１、３３ｂ１側面
４０鉄芯
５０コイル

Claims

回転軸、前記回転軸と共に回転する磁性体、前記磁性体の外周または内周に固定された第１及び第２永久磁石、を含む回転子と、
前記回転子の周囲に配置された鉄芯、前記鉄芯を励磁するコイル、を含む固定子と、を備え、
前記第１及び第２永久磁石は、互いに異なる極性が前記固定子に対向するように配置されており、
前記磁性体は、前記第１及び第２永久磁石側に突出して前記第１永久磁石の側面及び前記第２永久磁石の側面にそれぞれ当接する第１及び第２突部を有し、
互いに隣接する第１及び第２突部の間には、溝が形成されており、
前記回転軸の軸方向から見たときに、前記溝の底は、前記磁性体に当接した前記第１永久磁石の内側面の仮想延長線と重なる又は前記仮想延長線よりも前記径方向の内側に位置している、モータ。
前記軸方向での前記溝の長さは、前記軸方向での前記第１及び第２永久磁石のそれぞれの厚みと同じである、請求項１のモータ。
前記溝に嵌合する嵌合部を有したカバーを備えた、請求項１又は２のモータ。