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公開番号2021121156
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210819
出願番号2020014083
出願日20200130
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 23/30 20060101AFI20210726BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】トルクを向上させるとともに容易に製造することができる、モータを提供する。
【解決手段】モータ1Aは、周方向に並んだ複数の磁極部を有するロータ2と、複数の磁極部のうち1つ以上からなる対象磁極部に対してそれぞれ巻き回されたコイル31〜36と、周方向に並んだ複数のセグメント41〜46を有する整流子4と、を備える。セグメント41〜46の数と磁極部の数とが等しい。複数のセグメント41〜46は、周方向において等間隔となるセグメント同士が電気接続されたセグメント群91〜93を複数備える。コイル31〜36は、複数のセグメント41〜46のうち1つに一端が接続され、一端が接続されたセグメントとは異なるセグメント群に属するセグメントに他端が接続され、他の対象磁極部に巻き回された他のコイルと並列接続されている。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項1】
周方向に並んだ複数の磁極部を有するロータと、
前記複数の磁極部のうち1つ以上からなる対象磁極部に対してそれぞれ巻き回されたコイルと、
周方向に並んだ複数のセグメントを有する整流子と、を備え、
前記複数のセグメントの数と前記複数の磁極部の数とが等しく、
前記複数のセグメントは、周方向において等間隔となる前記セグメント同士が電気接続されたセグメント群を複数備え、
前記コイルは、前記複数のセグメントのうち1つに一端が接続され、前記一端が接続された前記セグメントとは異なる前記セグメント群に属する前記セグメントに他端が接続され、他の前記対象磁極部に巻き回された他の前記コイルと並列接続されている、モータ。
続きを表示(約 670 文字)【請求項2】
周方向に並んだ複数の磁極部を有するロータと、
前記複数の磁極部のうち1つ以上からなる対象磁極部に対してそれぞれ巻き回されたコイルと、
周方向に並んだ複数のセグメントを有する整流子と、を備え、
前記複数のセグメントの数と前記複数の磁極部の数とが等しく、
前記複数のセグメントは、周方向において等間隔となる前記セグメント同士が電気接続されたセグメント群を複数備え、
異なる前記対象磁極部に巻き回された前記コイル同士が直列に接続されてコイル群を構成し、
前記コイル群は、前記複数のセグメントのうち1つに一端が接続され、前記一端が接続された前記セグメントとは異なる前記セグメント群に属する前記セグメントに他端が接続され、他の前記対象磁極部に巻き回された他の前記コイル群と並列接続されている、モータ。
【請求項3】
複数の前記コイル群は、互いに同じ数の前記コイルを含んでいる、請求項2に記載のモータ。
【請求項4】
複数の前記対象磁極部のそれぞれに巻き回されたコイルが1つである、請求項1から3のいずれかに記載のモータ。
【請求項5】
並列接続された複数の前記コイルにおいて、前記複数のコイルを形成する導線の巻き数がそれぞれ同じである、請求項1から4のいずれかに記載のモータ。
【請求項6】
前記複数のコイルそれぞれにおける、前記複数のコイルを形成する導線の巻き数が同じである、請求項1から5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、モータに関する。
続きを表示(約 6,500 文字)【背景技術】
【0002】
整流子及びブラシを用いた直流モータにおいて、複数のコイルを直列に接続するとともに、等化ワイヤによってセグメント同士を電気的に接続することにより、コイルが直並列に接続されることがあった。このような結線においては、等化ワイヤに流れる電流の大きさが、コイル群に流れる電流の大きさの和となり、等化ワイヤが発熱しやすかった。
【0003】
この解決案として、2本の等化ワイヤによってセグメント同士を電気的に接続する方法が提案されている。即ち、セグメント間に流れる電流を2本の等化ワイヤに分流させることにより、等化ワイヤ1本あたりの電流値を小さくして発熱の抑制を図っている。しかしながら、2本の等化ワイヤを1つのセグメントのライザーやフックに接続しようとすると、製造が困難となる場合がある。
【0004】
また、モータのトルクを向上させるために、より大電流を流すことが求められる場合があり、このとき、コイルを構成する電線及び等化ワイヤを大径化したり本数(並列数)を増やしたりする必要がある。コイルを構成する電線及び等化ワイヤを大径化すると、セグメントへの接続が困難となりやすい。また、1つのティースに対して複数のコイルを形成してこれらを並列接続すると、コイル同士で電線長さの差(即ち抵抗値の差)が生じやすく循環電流の要因になる。コイル同士で電線長さに差が出ないように製造しようとすると、巻き方が複雑となり製造工数が増大しやすい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
特開2013−021916号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
したがって、本発明は、トルクを向上させるとともに容易に製造することができる、モータを提供することを課題の一例とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明のモータは、周方向に並んだ複数の磁極部を有するロータと、前記複数の磁極部のうち1つ以上からなる対象磁極部に対してそれぞれ巻き回されたコイルと、周方向に並んだ複数のセグメントを有する整流子と、を備え、前記複数のセグメントの数と前記複数の磁極部の数とが等しく、前記複数のセグメントは、周方向において等間隔となる前記セグメント同士が電気接続されたセグメント群を複数備え、前記コイルは、前記複数のセグメントのうち1つに一端が接続され、前記一端が接続された前記セグメントとは異なる前記セグメント群に属する前記セグメントに他端が接続され、他の前記対象磁極部に巻き回された他の前記コイルと並列接続されている。
【0008】
本発明のモータは、周方向に並んだ複数の磁極部を有するロータと、前記複数の磁極部のうち1つ以上からなる対象磁極部に対してそれぞれ巻き回されたコイルと、周方向に並んだ複数のセグメントを有する整流子と、を備え、前記複数のセグメントの数と前記複数の磁極部の数とが等しく、前記複数のセグメントは、周方向において等間隔となる前記セグメント同士が電気接続されたセグメント群を複数備え、異なる前記対象磁極部に巻き回された前記コイル同士が直列に接続されてコイル群を構成し、前記コイル群は、前記複数のセグメントのうち1つに一端が接続され、前記一端が接続された前記セグメントとは異なる前記セグメント群に属する前記セグメントに他端が接続され、他の前記対象磁極部に巻き回された他の前記コイル群と並列接続されている。
【0009】
本発明において、複数の前記コイル群は、互いに同じ数の前記コイルを含んでいることが好ましい。
【0010】
本発明において、複数の前記対象磁極部のそれぞれに巻き回されたコイルが1つであることが好ましい。
【0011】
本発明において、並列接続された複数の前記コイルにおいて、前記複数のコイルを形成する導線の巻き数がそれぞれ同じであることが好ましい。
【0012】
本発明において、前記複数のコイルそれぞれにおける、前記複数のコイルを形成する導線の巻き数が同じであることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【0013】
本発明の一例である第1実施形態にかかるモータの分解斜視図である。
本発明の一例である第1実施形態にかかるモータの構造を模式的に示す平面図である。
本発明の一例である第2実施形態にかかるモータの構造を模式的に示す平面図である。
本発明の一例である第3実施形態にかかるモータの構造を模式的に示す平面図である。
本発明の一例である第4実施形態にかかるモータの構造を模式的に示す平面図である。
本発明の一例である第4実施形態にかかるモータの結線を模式的に示す平面図である。
本発明の一例である第5実施形態にかかるモータの構造を模式的に示す平面図である。
本発明の一例である第5実施形態にかかるモータの結線を模式的に示す平面図である。
本発明の一例である第6実施形態にかかるモータの構造を模式的に示す平面図である。
本発明の一例である第6実施形態にかかるモータの結線を模式的に示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
[第1実施形態]
以下、本発明の実施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形態にかかるモータ1Aの分解斜視図であり、図2は、モータ1Aの構造を模式的に示す平面図である。
【0015】
第1本実施形態に係るモータ1Aは、図1、2に示すように、アマチュア10とステータ20とを備えた4極6相のモータであって、アマチュア10は、複数の磁極部を有するロータ2と、第1〜第6コイル31〜36と、整流子4と、短絡線51〜53と、を備え、ステータ20は、ハウジング6と、マグネット7と、ブラシ8と、を備える。
【0016】
ロータ2は、周方向に並んだ複数(本実施形態では6つ)の磁極部として第1〜第6ティース21〜26を有するコアである。1つのティースには1つのコイルが巻き回されるようになっている。
【0017】
第1〜第6コイル31〜36は、それぞれ、第1〜第6ティース21〜26に巻き回されており、1つのティースを対象磁極部としてコイルが巻き回されている。第1コイル31の一端31Aが後述する第1セグメント41に接続され、第1コイル31の他端31Bが後述する第5セグメント45に接続されている。第2〜第6コイル32〜36の端部も同様に接続されており、これを一般化すると、第nコイルは、一端が第nセグメントに接続され、他端が第n+4セグメントに接続される。n+4>6となる場合には、n+4をn−2に置き換えるものとする。2つのティースの関係の説明において、所定のティースの番号をn(正の整数)とし、他のティースの番号をn±mとして表す(mは正の整数)ことがある。このとき、ティースの番号は、1以上且つ全ティースの数(xとする)以下となる。従って、n−m<1の場合には、他方のティース番号はn−m+xであるものとし、n+m>xの場合には、他方のティース番号はn+m―xであるものとする。具体的には、例えば全ティースの数が6である場合に隣り合う2つのティースの番号を表すと、一方のティースの番号はnとなり、他方のティースの番号はn+1となる。このとき、n=6とすると、他方のティースにおいてn+1=7となり全ティースの数を上回ってしまう。この場合には、n+1−6=1をティースの番号とすればよい。同様に、隣り合う2つのティースの番号をnとn−1とで表した場合、n=1においてn−1<1となるため、n−1+6=6をティースの番号とすればよい。これは巻線部及びセグメントの番号を表す際も同様である。
【0018】
整流子4は、周方向に並んだ複数のセグメントとして、第1〜第6セグメント41〜46を有する。第1〜第6セグメント41〜46はブラシ8の接触部81、82と摺接して通電するようになっている。整流子4のセグメントの数及びロータ2の磁極部(ティース)の数はいずれも6であり、互いに等しい数となっている。
【0019】
短絡線51は、第1セグメント41と第4セグメント44とを電気接続して第1セグメント群91を構成し、短絡線52は、第2セグメント42と第5セグメント45とを電気接続して第2セグメント群92を構成し、短絡線53は、第3セグメント43と第6セグメント46とを電気接続して第3セグメント群93を構成する。即ち、短絡線51〜53は、2つのセグメントを挟んで両側のセグメント同士(第nセグメントと第n+3セグメント)を電気接続し、即ち、6つのセグメントにおいて、周方向において等間隔となる2つのセグメント同士が電気接続され、3組のセグメント群91〜93が構成される。
【0020】
ハウジング6は、アマチュア10を収容するものであって、鉄等の磁性体(強磁性体材料)により構成されることでヨークとしても機能する。
【0021】
マグネット7は、ハウジング6の内面に設けられたものであって、本実施形態においては4つの永久磁石により構成されている。図2に示す状態では、径方向において、マグネット7のN極と第1ティース21とが対向し、S極と第2、第3ティース22、23とが対向し、N極と第4ティース24とが対向し、S極と第5、第6ティース25、26とが対向している。即ち、第nティース(第nコイル)と第n+3ティース(第n+3コイル)とは、マグネット7における同極の磁極と対向するようになっている。また、第1ティース21は、周方向において、第1セグメント41と第2セグメント42との間に位置しており、即ち、第nティースは、周方向において、第nセグメントと第n+1セグメントとの間に位置する。
【0022】
ブラシ8は、一対の接触部81、82を有し、一対の接触部81、82は径方向に対向していてもよいし、周方向に並ぶように配置されていてもよい。ブラシ8の一方の接触部が1つのセグメントの中央部に接触している際に、他方の接触部が他の2つのセグメントに対して同時に接触するようになっている。
【0023】
以上のようなモータ1Aにおける各コイル31〜36の結線の詳細について具体的に説明する。短絡線51〜53によって第nセグメントと第n+3セグメントとがセグメント群を構成し、第nコイルの一端が第nセグメントに接続されて他端が第n+4セグメントに接続されることから、第nコイルの一端と他端とは、互いに異なるセグメント群に属するセグメントに接続される。
【0024】
上記のようにセグメント群91〜93が構成されていることにより、第nコイル及び第n+3コイルにおいて、一端同士が等電位のセグメントに接続され、他端同士が等電位のセグメントに接続され、第nコイルと第n+3コイルとが並列となる。具体的には、第1コイル31と第4コイル34とが並列となり、第2コイル32と第5コイル35とが並列となり、第3コイル33と第6コイル36とが並列となる。さらに、上記のように、第nコイルと第n+3コイルとが、マグネット7における同極の磁極と対向する。全てのコイルにおいて巻回軸方向(螺旋の向き)及び通電方向は同じであり、第nコイルと第n+3コイルとでマグネット7側において発生する磁極の向きは同じとなる(以降において、特に説明がない限り、コイル同士において、コイルを形成する導線の巻き数、巻回軸方向、及び通電方向は同じであるものとする)。従って、第nティースに巻き回された第nコイルは、他のティース(第n+3ティース)に巻き回された第n+3コイルと同一方向のトルクを発生するようになっている。
【0025】
以上のように、互いに異なるティースに巻き回されるとともに並列に接続された第nコイルと第n+3コイルとが同一方向のトルクを発生することで、1つのコイルのみにトルクを発生させる構成と比較して、各コイルに流す電流を小さくし、使用する電線を細くすることができる。また、並列となる2つのコイルが互いに異なるティースに巻き回されていることで、1つのティースに複数のコイルを巻き回す構成と比較して、2つのコイルの形状を対称又は共通の形状とすることが容易であり、抵抗値の差が生じにくく循環電流の発生が抑制される。
【0026】
本実施形態によれば、複数のセグメント41〜46がセグメント群91〜93を構成し、第nコイルの一端と他端とが互いに異なるセグメント群に属するセグメントに接続されることで、互いに異なるティース(第nティースと第n+3ティース)に巻き回された2つのコイル(第nコイルと第n+3コイル)が並列に接続されて同一方向のトルクを発生する。これにより、互いに異なるティースに巻き回された2つのコイルが直列に接続される構成と比較して、モータ1Aのトルクを向上させることができる。また、トルク向上のために電線を太くしたり1つのティースに対して複数のコイルを巻き回したりする必要がない。従って、電線とセグメントとを容易に接続することができるとともに、循環電流を容易に抑制することができ、モータ1Aを容易に製造することができる。
【0027】
[第2実施形態]
第2本実施形態に係るモータ1Bは、図3に示すように4極6相のモータであって、アマチュアとステータとを備え、アマチュアは、複数の磁極部を有するロータ2と、第1〜第6コイル31〜36と、整流子4と、短絡線51〜53と、を備え、ステータは、ハウジングと、マグネット7と、ブラシと、を備える。本実施形態に係るモータ1Bは、第1実施形態に係るモータ1Aに対し、第1〜第6ティース21〜26と第1〜第6セグメント41〜46との位置関係が異なるとともに、第1〜第6コイル31〜36の結線が異なる。その他、モータ1Bの各部の構成はモータ1Aと同様であり、共通の符号を付すとともに説明を省略する。
【0028】
第1ティース21は、周方向において第1セグメント41と同じ位置に配置され(径方向において第1セグメント41と対向し)、即ち、第nティースは、周方向において第nセグメントと同じ位置に配置される(径方向において第nセグメントと対向する)。
【0029】
第1コイル31の一端31Aが第3セグメント43に接続され、第1コイル31の他端31Bが第5セグメント45に接続されている。第2〜第6コイル32〜36の端部も同様に接続されており、これを一般化すると、第nコイルは、一端が第n+2セグメントに接続され、他端が第n+4セグメントに接続されている。
【0030】
第1実施形態と同様にセグメント群91〜93が構成され、第nコイルと第n+3コイルとが等電位のセグメントに接続されて並列となり、第nコイルと第n+3コイルとが、マグネット7における同極の磁極と対向することにより、第nコイルは、他の対象磁極部である第n+3ティースに巻き回された第n+3コイルと同一方向のトルクを発生するようになっている。
(【0031】以降は省略されています)

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