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公開番号2021005969
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210114
出願番号2019119415
出願日20190627
発明の名称モータ
出願人ミネベアミツミ株式会社
代理人アインゼル・フェリックス=ラインハルト,個人,個人,個人
主分類H02K 1/17 20060101AFI20201211BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】角型のDCモータにおいて、コギングトルクを抑制して、振動の低減が図られたモータを提供すること。
【解決手段】磁性体で形成され、複数の角部を有する筒状部12と、筒状部12に比して比透磁率が小さい部材で形成された蓋部50と、筒状部12に比して比透磁率が小さい部材で形成された底部60と、筒状部12の内面に固定された環状のマグネット11と、環状のマグネット11の内側に配置されたアマチュア20と、アマチュア20を支持し、当該アマチュア20とともに回転する回転軸30と、を備える、モータ1である。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項1】
磁性体で形成され、複数の角部を有する筒状部と、
前記筒状部に比して比透磁率が小さい部材で形成された蓋部と、
前記筒状部に比して比透磁率が小さい部材で形成された底部と、
前記筒状部の内面に固定された環状のマグネットと、
前記環状のマグネットの内側に配置されたアマチュアと、
前記アマチュアを支持し、当該アマチュアとともに回転する回転軸と、
を備える、モータ。
続きを表示(約 650 文字)【請求項2】
前記蓋部及び前記底部のうちの少なくとも何れか一方が非磁性体で形成されている、請求項1に記載のモータ。
【請求項3】
前記筒状部と、前記蓋部と、前記底部とが、相互に異なる部材である、請求項1または2に記載のモータ。
【請求項4】
前記蓋部の面に接触し、前記回転軸を支持する第1軸受と、前記底部の面に接触し、前記回転軸を支持する第2軸受と、を備え、
前記第1軸受及び前記第2軸受の少なくともいずれか一方が、磁性体で形成されている、請求項1から3のいずれかに記載のモータ。
【請求項5】
前記第1軸受及び前記第2軸受の少なくともいずれか一方が、滑り軸受である、請求項4に記載のモータ。
【請求項6】
前記回転軸の方向において、前記環状のマグネットの長さは前記アマチュアの長さより大きい、請求項1から5のいずれかに記載のモータ。
【請求項7】
前記筒状部は、角部となる複数の湾曲部と、当該複数の湾曲部の間に位置する複数の平板部と、を備える、請求項1から6のいずれかに記載のモータ。
【請求項8】
前記環状のマグネットは、角部となる複数の湾曲部と、当該複数の湾曲部の間に位置する複数の平板部と、を備える、請求項1から7のいずれかに記載のモータ。
【請求項9】
前記蓋部及び前記底部のうちの少なくとも一方の平面形状が、四角形状である、請求項1から8のいずれかに記載のモータ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明はモータに関し、特に角型のDCモータに関する。
続きを表示(約 5,900 文字)【背景技術】
【0002】
情報機器、車載用等に使用されるDCモータとして、横断面が四角形で4隅を丸くした角型(四角筒型)のモータが開発され、多く実用化されている。この角型のDCモータに関して、例えば、特許文献1には、マグネットが一体成形ではなく、4個のマグネットで構成された構造が記載されている。また特許文献2には、一体成形されたマグネットを用いたものが記載されている。
【0003】
このような角型のDCモータにおいては、より一層の振動の低減が望まれている。当該DCモータにおいて、振動の原因の一つとして、コギングトルクが挙げられる。そのため、角型のDCモータにおいて、振動を低減するためには、コギングトルクをできる限り抑制することが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
特開平11−103552号公報
特開2008−306844号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
したがって、本発明は、コギングトルクを抑制して、振動の低減が図られたモータを提供することを1つの目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題は、以下の本発明により解決される。即ち、本発明のモータは、磁性体で形成され、複数の角部を有する筒状部と、
前記筒状部に比して比透磁率が小さい部材で形成された蓋部と、
前記筒状部に比して比透磁率が小さい部材で形成された底部と、
前記筒状部の内面に固定された環状のマグネットと、
前記環状のマグネットの内側に配置されたアマチュアと、
前記アマチュアを支持し、当該アマチュアとともに回転する回転軸と、
を備える。
【0007】
本発明においては、前記蓋部及び前記底部のうちの少なくとも何れか一方が非磁性体で形成されていてもよい。
また、本発明においては、前記筒状部と、前記蓋部と、前記底部とが、相互に異なる部材であってもよい。
【0008】
また、本発明においては、前記蓋部の面に接触し、前記回転軸を支持する第1軸受と、前記底部の面に接触し、前記回転軸を支持する第2軸受と、を備え、
前記第1軸受及び前記第2軸受の少なくともいずれか一方が、磁性体で形成されていてもよい。
この場合に、前記第1軸受及び前記第2軸受の少なくともいずれか一方が、滑り軸受であってもよい。
【0009】
また、本発明においては、前記回転軸の方向において、前記環状のマグネットの長さは前記アマチュアの長さより大きくてもよい。
本発明において、前記筒状部は、角部となる複数の湾曲部と、当該複数の湾曲部の間に位置する複数の平板部と、を備えていてもよい。
【0010】
本発明において、前記環状のマグネットは、角部となる複数の湾曲部と、当該複数の湾曲部の間に位置する複数の平板部と、を備えていてもよい。
さらに、本発明においては、前記蓋部及び前記底部のうちの少なくとも一方の平面形状が、四角形状であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【0011】
本発明の一例である実施の形態にかかるモータの、軸と垂直方向の平面の断面図であり、図2におけるA−A断面図である。
本発明の一例である実施の形態にかかるモータの、軸を含む平面の断面図であり、図1におけるB−B断面図である。
本発明の一例である実施の形態にかかるモータの、蓋部側から見た斜視図である。
本発明の一例である実施の形態にかかるモータの、底部側から見た斜視図である。
本実施の形態にかかるモータからマグネットのみを抜き出した当該マグネットの横断面図である。
本実施の形にかかるモータからマグネットのみを抜き出した当該マグネットの斜め上方から見た斜視図である。
本実施の形態にかかるモータからマグネット及び筒状部を抜き出した、筒状部の内周にマグネットが接合された状態を示す横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の一例である実施の形態にかかるモータ1の、軸と垂直方向の平面の断面図であり、図2は、軸を含む平面の断面図である。図1は図2におけるA−A断面図であり、図2は図1におけるB−B断面図である。また、図3は、本発明の一例である実施の形態にかかるモータ1の、蓋部側から見た斜視図であり、図4は、底部側から見た斜視図である。
【0013】
本実施の形態にかかるモータ1は、いわゆる「スクエアモータ」あるいは「角形(の)DCモータ」と称される、断面略四角形(略正四角形)のモータである。また、本実施の形態にかかるモータ1は、界磁マグネットとして機能する全体として筒状をしたマグネット11を備えている。マグネット11は、回転軸30に垂直方向の側断面における外周の形状が、角の丸い略正四角形(正方形)であり、同じ側断面における内周の形状が円形である一体構造を有している。マグネット11の外周側には、フレームを兼ねる筒状部12が配置されている。
【0014】
筒状部12は、鉄材等の磁性体であり、マグネット11の外周に接して配置され、回転軸30に垂直な側断面における内周の形状が、マグネット11の外周の形状と略同形の略正四角形の筒形状を有している。これらマグネット11及び筒状部12により、ステータ10が構成されている。筒状部12の両端開口部は、それぞれ、蓋部50と底部60とで閉塞されている。
【0015】
マグネット11の内側には、所定の隙間を介して、アマチュア(電機子、ロータ等ともいう。)として機能する鉄製のロータコア21が配置されている。ロータコア21の中心には、回転軸30が固定されている。ロータコア21は、回転軸30を取り囲む環状部21aと、環状部21aから放射状に延びる6個の極歯部21bと、それぞれの極歯部21bの先端でマグネット11の内側面と対向する極歯の先端部(以下、「極歯先端部」と称する。)21cと、を備えている。6個の極歯部21bのそれぞれには、ロータコイル22が巻回されている。そして、ロータコア21とロータコイル22とにより、アマチュア20が構成されている。
【0016】
回転軸30は、その両端側が、第1の軸受41及び第2の軸受42により回転自在な状態で支持されている。第1の軸受41は蓋部50に、第2の軸受42は底部60にそれぞれ固定され、これら軸受を介してステータ10に対して固定されている。そして、アマチュア20がステータ10に対して回転可能な状態とされている。
【0017】
回転軸30には、図示が省略されたブラシ給電機構が配されており、このブラシ給電機構により、上述したロータコア21に巻回されたロータコイル22に、駆動電流が供給される。これらアマチュア20側の機械的乃至電気的構造は、通常のDCブラシモータと同様である。
【0018】
図5は、本実施の形態にかかるモータ1からマグネット11のみを抜き出した当該マグネット11の横断面図であり、図6は、同マグネット11の斜め上方から見た斜視図である。図5及び図6に示す本実施の形態のマグネット11は、厚肉部11e及び薄肉部11fを備えている。また、図7は、本実施の形態におけるモータ1からマグネット11とともに筒状部12を抜き出し、筒状部12の内周にマグネット11が接合された状態を示す横断面図である。図5〜図7に示すように、マグネット11は、一体成形構造となっている。
【0019】
本実施形態において、マグネット11は、磁性粉末(例えば、Sm−Fe−N粉末)及びバインダー樹脂(例えば、ポリアミド樹脂(ナイロン[登録商標])からなるプラスチックマグネット(ボンド磁石)である。マグネット11は、円周面からなる内周面11aおよび多面からなる外周面11bを有し、周方向に対して偏肉形状に形成された筒構造とされている。
【0020】
マグネット11の外周面11bは、断面円弧状の4つの湾曲部11cおよび矩形平面状の4つの平板部11dを周方向にそれぞれ交互に4回繰り返した構成とされている。したがって、マグネット11は、その肉厚に注目して見ると、肉厚が厚い厚肉部11e及び肉厚が薄い薄肉部1fを一組として、計4組を90度回転対称(90度回転させると重なる関係:4回回転対称)に配置した構成になっている。なお、厚肉部11eは湾曲部11cに対応する部分であり、薄肉部1fは平板部11dに対応する部分である。4箇所の厚肉部11eが磁極であり、周方向において厚肉部11eの極性が交互に反転する極異性配向となるようにマグネット11への着磁が為されている。
【0021】
本実施の形態においては、図2に示されるように、マグネット11は、回転軸30の方向において、アマチュア20の長さより大きい。マグネット11の方をアマチュア20よりも軸方向長さを長くすることで、アマチュア20がマグネット11で取り囲まれた状態となり、マグネット11からの磁束を有効にアマチュア20に作用させて、アマチュア20をフレーム(筒状部12)の一方の端部側に位置させることで、回転軸30の軸方向においてアマチュア20が振動することを抑止している。
【0022】
筒状部12は、軟磁性体(例えば、鉄、酸化鉄、酸化クロム、コバルト、フェライト等の材料で形成された部材、または亜鉛メッキした鋼板や炭素鋼等の部材)からなり、一定板厚の筒形状を有し、断面が四角形の各辺の一部を平板部12dとして残しながら、角を内側に押し潰して湾曲部12cとした形状を有する。本実施形態において、筒状部12の外周面12bにおける四角形の角(湾曲部12c)は、回転軸30の中心からの同心円の弧により押し潰されて丸められた形状になっている。マグネット11は、内側に円周面11aを有し、外側の外周面11bが筒状部12の内周面12aに密接させた状態になっている。
【0023】
以上の通り、本実施の形態のモータ1は、一定板厚を有し、断面が四角形の各辺の一部を残しながら角を内側に押し潰した形状を有する筒状部12と、内側に円周面を有し、外側の外周面11bを筒状部12に密接させた形状のマグネット11とを備えた構成を採用している。この構成により、駆動特性を維持するために必要な磁気特性(回転に応じたサイン波特性)を保持しながら、筒状部12の断面積を最小にすることができる。また、筒状部12の側壁には、断面で見たときに直線の辺からなる平板部11dが形成されるので、筒状部12の他の取付個所への取り付けが容易になる特徴を有する。
【0024】
本実施形態において、筒状部12と蓋部50と底部60とが、相互に異なる部材、即ち、別体となっている。そのため、これらそれぞれを最適な材質の材料を用いて、形成することができる。本実施形態において、蓋部50及び底部60は、樹脂材料(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、アミド樹脂(ナイロン[登録商標])、ABS樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリフェニレンスルファイド(PPS)等)、アルミニウム、ステンレス(例えば、SUS304)などの非磁性の金属材料で形成されている。また、樹脂材料を用いた場合には、当該樹脂材料中にフィラーを含んでいても構わない。
【0025】
蓋部50及び底部60は、回転軸30の軸方向において、筒状部12における両端開口部に圧入されて固定されている。蓋部50及び底部60は、筒状部12における両端開口部の形状に応じて、平面形状が四角形状になっており、4つの角部は、湾曲部12cに対応して、R形状となっている。
【0026】
筒状部12における両端開口部と蓋部50あるいは底部60との接合部は、両者間の接合強度を向上させるために、接着剤を用いて固定させてもよいし、その他任意の方法(例えば、ネジ留め、螺合、加締め留め、溶着等)で、あるいはこれらを組み合わせて、固定させても構わない。
【0027】
従来のスクエアモータにおいて、蓋部50及び底部60に相当する部材は、筒状部12と同じ鉄等の磁性体で形成されていたが、本実施の形態において、蓋部50及び底部60は、非磁性体である樹脂材料で形成されている。この構成によって、コギングトルクを抑制することができ、振動の低減が図られる。
【0028】
本実施の形態の構成によって、コギングトルクが抑制される理由について、必ずしも明確ではないが、以下、推測を交えて説明する。
環状のマグネット11が固定される筒状部12は、フレームとしてのみならず、ヨークとしても機能する。
【0029】
マグネット11により生じた磁束は、ヨークとしての筒状部12を通過するとともに、その内部に閉じ込められる。このとき、筒状部12と接している蓋部50あるいは底部60が磁性体であると、筒状部12から蓋部50あるいは底部60へと磁束が漏洩し、蓋部50に固定された第1の軸受41、あるいは、底部60に固定された第2の軸受42に達する。
【0030】
スクエアモータにおいては、小型化や磁束の漏洩を抑止するなどの目的で、軸受として滑り軸受を用いる場合がある。滑り軸受は、一般に焼結金属で構成されている。焼結金属は磁性体であるため、筒状部12から漏洩した磁束は、蓋部50あるいは底部60、及び、第1の軸受41あるいは第2の軸受42を介して、最終的にアマチュア20へと飛ぶ。
(【0031】以降は省略されています)

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