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公開番号2021057935
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210408
出願番号2019176430
出願日20190927
発明の名称モータ
出願人日本電産株式会社
代理人個人,個人
主分類H02K 1/27 20060101AFI20210312BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】出力を向上させることができるモータを提供すること。
【解決手段】モータ1は、筒状をなすコア部材2と、コア部材2の周方向に沿って交互に配置され、永久磁石で構成された第1磁石3および第2磁石4とを備える。第1磁石3は、コア部材2の中心軸O2側を向く第1内側面31と、中心軸O2と反対側を向く第1外側面32とを有し、第1内側面31には、N極およびS極のうちの一方の極が設けられ、第1外側面32には、他方の極が設けられる。第2磁石4は、中心軸O2側を向く第2内側面41と、中心軸O2と反対側を向く第2外側面42とを有し、第2内側面41には、N極とS極とがコア部材2の周方向に離れて設けられる。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項1】
筒状をなすコア部材と、
前記コア部材の周方向に沿って交互に配置され、永久磁石で構成された第1磁石および第2磁石とを備え、
前記第1磁石は、前記コア部材の中心軸側を向く第1内側面と、前記中心軸と反対側を向く第1外側面とを有し、前記第1内側面には、N極およびS極のうちの一方の極が設けられ、前記第1外側面には、他方の極が設けられており、
前記第2磁石は、前記中心軸側を向く第2内側面と、前記中心軸と反対側を向く第2外側面とを有し、前記第2内側面には、N極とS極とが前記コア部材の周方向に離れて設けられることを特徴とするモータ。
続きを表示(約 680 文字)【請求項2】
前記第1磁石は、焼結磁石であり、
前記第2磁石は、ボンド磁石である請求項1に記載のモータ。
【請求項3】
前記第1磁石および前記第2磁石は、それぞれ、前記中心軸と直交する方向に沿った横断面形状が長方形をなす請求項2に記載のモータ。
【請求項4】
前記横断面形状において、前記第1磁石の長辺の長さと前記第2磁石の長辺の長さとは、同じであり、前記第1磁石の短辺の長さと前記第2磁石の短辺の長さとは、同じである請求項3に記載のモータ。
【請求項5】
前記第1磁石は、前記中心軸と直交する方向に沿った横断面形状が長方形をなし、
前記第2磁石は、前記中心軸と直交する方向に沿った横断面形状が台形をなす請求項2に記載のモータ。
【請求項6】
前記横断面形状において、前記第1磁石の短辺の長さと前記第2磁石の前記台形の高さとは、同じである請求項5に記載のモータ。
【請求項7】
前記コア部材と前記第2磁石とは、一体成型品である請求項2〜6のいずれか1項に記載のモータ。
【請求項8】
前記第1磁石および前記第2磁石は、それぞれ、前記コア部材の内周部に固定される請求項1〜7のいずれか1項に記載のモータ。
【請求項9】
前記第2磁石は、ネオジムボンド磁石である請求項1〜8のいずれか1項に記載のモータ。
【請求項10】
前記コア部材は、前記中心軸回りに回転するロータコアである請求項1〜9のいずれか1項に記載のモータ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、モータに関する。
続きを表示(約 5,700 文字)【背景技術】
【0002】
例えば、自動車に搭載して用いられる従来のモータには、筒状をなす回転子と、回転子の内側に、回転子と同心的に配置された固定子とを備えるモータがある(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載のモータは、回転子の内周部の周方向に沿って複数の永久磁石が配置されている。そして、複数の永久磁石は「ハルバッハ配列」と称される磁石配列を用いて構成されている。すなわち、複数の永久磁石は、磁化方向を径方向とする第1磁石と磁化方向を周方向とする第2磁石とを有しており、周方向に所定間隔で第1磁石が配置されるとともに、周方向において隣り合う第1磁石の間となる位置に第2磁石が配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2019−106852号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献1に記載のモータでは、磁化方向を径方向、周方向の2方向のみで構成しているため、漏れ磁束が生じてしまい、漏れ磁束が生じた分、モータの出力が低下してしまうという問題があった。
【0005】
本発明の目的は、出力を向上させることができるモータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明のモータの一つの態様は、筒状をなすコア部材と、前記コア部材の周方向に沿って交互に配置され、永久磁石で構成された第1磁石および第2磁石とを備え、前記第1磁石は、前記コア部材の中心軸側を向く第1内側面と、前記中心軸と反対側を向く第1外側面とを有し、前記第1内側面には、N極およびS極のうちの一方の極が設けられ、前記第1外側面には、他方の極が設けられており、前記第2磁石は、前記中心軸側を向く第2内側面と、前記中心軸と反対側を向く第2外側面とを有し、前記第2内側面には、N極とS極とが前記コア部材の周方向に離れて設けられることを特徴とする。
【発明の効果】
【0007】
本発明のモータの一つの態様によれば、モータの出力を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
図1は、本発明のモータの第1実施形態を示す部分横断面図である。
図2は、図1中の一点鎖線で囲まれた領域[A]の拡大図である。
図3は、本発明のモータの第2実施形態を示す横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明のモータを添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
<第1実施形態>
図1および図2を参照して、本発明のモータの第1実施形態について説明する。
【0010】
図1に示すモータ1は、例えば、自動車等の車両に搭載して用いられるモータである。モータ1は、ロータ11と、ステータ12とを備える。
ロータ11は、筒状をなすコア部材2と、コア部材2の周方向に沿って交互に配置された複数の第1磁石3および第2磁石4とを備える。なお、第1磁石3と第2磁石4とは、いずれも永久磁石で構成され、同数ずつ配置される。
ステータ12は、コア部材2の内側に、コア部材2と同心的に配置される。ステータ12は、導電性を有するコイル(図示せず)を備える。
【0011】
コア部材2は、中心軸O2回りに、第1磁石3および第2磁石4とともに回転するロータコアである。
図2に示すように、コア部材2の内周部21は、中心軸O2と直交する線を法線とする複数の平面211を有する。そして、各平面211には、第1磁石3または第2磁石4が1つずつ配置、固定される。このように、モータ1では、第1磁石3および第2磁石4がそれぞれコア部材2の内周部21に固定される。
【0012】
なお、内周部21は、本実施形態では複数の平面211を有する構成となっているが、これに限定されず、例えば、中心軸O2を中心とする円形に湾曲した1つの湾曲面を有する構成となっていてもよい。
また、コア部材2の外周部22は、本実施形態では中心軸O2を中心とする円形に湾曲した1つの湾曲面222を有する構成となっているが、これに限定されない。例えば、外周部22が、内周部21と同様に、中心軸O2と直交する線を法線とする複数の平面を有する構成となっていてもよい。
コア部材2の構成材料としては、特に限定されず、例えば、磁性体で構成され、その構成材料(軟質磁性材料)としては、例えば、電磁鋼(ケイ素鋼)、炭素鋼、構造鋼、純鉄、軟鉄、ステンレスパーマロイ等が挙げられる。
【0013】
第1磁石3と第2磁石4とは、コア部材2の周方向に沿って交互に配置される。また、第1磁石3と第2磁石4とは、間隙13を介して配置されるが、例えば、第1磁石3と第2磁石4との間に、互いの位置関係を規制する位置決め用のスペーサが配置されてもよい。
【0014】
図2に示すように、第1磁石3は、コア部材2の中心軸O2側、すなわち、コア部材2の内側を向く第1内側面31と、中心軸O2と反対側、すなわち、コア部材2の外側を向く第1外側面32とを有する。
第1磁石3と同様に、第2磁石4も、中心軸O2側、すなわち、コア部材2の内側を向く第2内側面41と、中心軸O2と反対側、すなわち、コア部材2の外側を向く第2外側面42とを有する。
【0015】
そして、第1磁石3の第1内側面31には、N極が設けられ、第1外側面32には、S極が設けられる。第1磁石3で生じる第1磁力線ML1は、当該第1磁石3のN極から中心軸O2側に向かう。
一方、第2磁石4の第2内側面41には、N極とS極とがコア部材2の周方向に離れて設けられる。また、第1磁石3の両側に配置される第2磁石4同士は、同極が第1磁石3側に位置する。例えば、図2に示すように、中央に描かれている第1磁石3に対し、両側に配置される第2磁石4同士は、N極が当該第1磁石3側に位置し、S極が当該第1磁石3と反対側に位置する。また、図示は省略するが、モータ1には、1つの第1磁石3に対し、両側に配置される第2磁石4同士が、S極が当該第1磁石3側に位置し、N極が当該第1磁石3と反対側に位置する状態もある。そして、第2磁石4で生じる第2磁力線ML2は、当該第2磁石4のN極から中心軸O2側に向かう。
【0016】
モータ1では、第1磁力線ML1と第2磁力線ML2とは、いずれも、中心軸O2側に向かって集中する。すなわち、複数の第1磁石3と複数の第2磁石4とで構成された磁石ユニット5全体として、各磁石からの磁力線を中心軸O2側に向かわせることができる。これにより、漏れ磁束が低減して、ステータ12上での磁束密度が高まり、よって、モータ1の出力を向上させることができる。
【0017】
なお、第2磁石4内では、第2磁力線ML2は、コア部材2の外側に向かって湾曲したカーブを描く。これに対し、第1磁石3内では、第1磁力線ML1は、径方向に沿って直進する。従って、第1磁力線ML1と第2磁力線ML2とは、ハルバッハ配列で配置されているということができる。
【0018】
また、本実施形態では、ロータ11は、ステータ12の外側に位置する。つまり、モータ1はいわゆるアウターロータ型モータである。さらに、第1磁力線ML1と第2磁力線ML2とは、ハルバッハ配列で配置されている。ハルバッハ配列で配置されていることにより、いわゆるラジアル配向で配置されたものと比べて、磁力線がコア部材2を通る量が少なくなる。そのため、コア部材2を薄くすることが可能となり、モータを小型化することができる。
【0019】
第1磁石3は、焼結磁石であり、焼結磁石の中でも、特に、ネオジム(ネオジウム)焼結磁石であるのが好ましい。
第2磁石4は、ボンド磁石であり、ボンド磁石の中でも、特に、ネオジムボンド磁石(等方性磁石)であるのが好ましい。第2磁石4がボンド磁石であることにより、第2内側面41にN極とS極とがコア部材2の周方向に離れて設けられた磁石を容易に得ることができる。
また、ネオジム磁石は、焼結磁石およびボンド磁石のいずれであっても、比較的磁力が大きいため、モータ1の出力の向上を図ることができる。
【0020】
第1磁石3および第2磁石4は、それぞれ、中心軸O2と直交する方向に沿った横断面形状が長方形をなす。これにより、第1磁石3と第2磁石4との横断面形状を比較的簡単な形状とすることができ、よって、各磁石の製造が容易となる。なお、第1磁石3および第2磁石4の長辺方向は、それぞれ、各磁石が配置される平面211と平行であり、短辺方向は、各磁石が配置される平面211と直交する。また、第1磁石3および第2磁石4の横断面形状は、それぞれ、長方形をなすが、これに限定されず、例えば、正方形であってもよい。
【0021】
また、横断面形状において、第1磁石3の長辺の長さL3−1と第2磁石4の長辺の長さL4−1とは、同じである。同様に、第1磁石3の短辺の長さL3−2と第2磁石4の短辺の長さL4−2も、同じである。これにより、例えば長辺同士の長さが異なったり、または、短辺同士の長さが異なったりする場合に比べて、製造が容易となる。また、モータ1の出力の向上を図ることができる。
【0022】
長さL3−1と長さL3−2との比(長さL3−1)/(長さL3−2)は、特に限定されない。長さL4−1と長さL4−2との比(長さL4−1)/(長さL4−2)についても同様することができる。
第1磁石3の中心軸O2方向に沿った長さと、第2磁石4の中心軸O2方向に沿った長さも同じであるのが好ましい。
【0023】
<第2実施形態>
以下、図3を参照して本発明のモータの第2実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
本実施形態は、第2磁石の横断面形状が異なること以外は前記第1実施形態と同様である。
【0024】
図3に示すように、本実施形態では、第2磁石4は、中心軸O2と直交する方向に沿った横断面形状が台形をなす。この台形では、中心軸O2側の辺、すなわち、下底の長さL4−3の方が短く、中心軸O2と反対側の辺、すなわち、上底の長さL4−4の方が長い。これにより、第1実施形態で述べた各間隙13に第2磁石4の一部が入り込んで、第1磁石3と第2磁石4とを接して配置することができ、よって、コア部材2上での第1磁石3と第2磁石4との配置密度を高めることができる。そして、高配置密度により、モータの高出力化が可能となる。
【0025】
また、横断面形状において、第1磁石3の短辺の長さL3−2と第2磁石4の台形の高さL4−5とは、同じである。これにより、長さL3−2と高さL4−5とが異なる場合に比べて、ロータ11は、安定して回転することができ、よって、モータ1の出力の向上を図ることができる。
【0026】
本実施形態では、コア部材2と第2磁石4とは、一体成型品である。これにより、コア部材2と第2磁石4とを製造する際、コア部材2上に、ボンド磁石である第2磁石4を射出成形(インサート成形)で成形することができ、よって、製造を容易に行うことができる。また、一体成型品における、隣り合う第2磁石4の間に第1磁石3を配置すれば、第1磁石3と第2磁石4とを接近させることができる。これにより、第1磁石3と第2磁石4と配置密度を容易に高めることができる。さらに、一体成型品にすることで、第2磁石4の第2内側面41を中心軸O2を中心とする円弧状とすることができる。これにより、第2内側面41とステータ12との距離が縮まり、モータ1の出力が向上する。
【0027】
以上、本発明のモータを図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、モータを構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。
また、本発明のモータは、前記各実施形態のうちの、任意の2以上の構成(特徴)を組み合わせたものであってもよい。例えば、第2実施形態の場合、第1磁石3の横断面形状が台形をなしていてもよい。
【0028】
また、前記各実施形態では、モータ1は、アウターロータ型モータであるが、インナーロータ型モータであってもよい。すなわち、ロータ11は、ステータ12の内側に位置していてもよい。
また、前記各実施形態では、第1磁石3は、第1内側面31にN極が設けられ、第1外側面32にS極が設けられた構成となっているが、これに限定されない。例えば、第1内側面31にS極が設けられ、第1外側面32にN極が設けられた構成となっていてもよい。
【符号の説明】
【0029】
1…モータ、11…ロータ、12…ステータ、13…間隙、2…コア部材、21…内周部、211…平面、22…外周部、222…湾曲面、3…第1磁石、31…第1内側面、32…第1外側面、4…第2磁石、41…第2内側面、42…第2外側面、5…磁石ユニット、L3−1…長さ、L3−2…長さ、L4−1…長さ、L4−2…長さ、L4−3…長さ、L4−4…長さ、L4−5…高さ、ML1…磁力線、ML2…磁力線、O2…中心軸

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