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公開番号2022170832
公報種別公開特許公報(A)
公開日2022-11-11
出願番号2021077067
出願日2021-04-30
発明の名称ブラシモータ
出願人マブチモーター株式会社
代理人個人
主分類H02K 23/04 20060101AFI20221104BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】ブラシモータに関し、簡素な構成で小型化及び高トルク化を実現する。
【解決手段】開示のブラシモータ1は、回転子6に設けられる回転子コア10と、回転子コア10に設けられるs個のティース11と、ティース11の各々に電線を巻き掛けてなるs個の集中巻きのコイル7と、回転子6に相対回転不能に設けられるコミテータ8と、コミテータ8に設けられコイル7に接続されるc個のコミテータ片9と、固定子3に設けられティース11に対向して配置されるp対のマグネット磁極5と、コミテータ片9に摺接してコイル7に電流を供給するブラシ21とを備え、0.5<p/s<1、かつ、s<cである。なお、ティース11の羽根角度θWは、一つのマグネット磁極5の着磁領域が回転軸Cを被覆する角度であるマグネット角度θM以上とすることが好ましい。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
回転子に設けられる回転子コアと、
前記回転子コアに設けられるs個のティースと、
前記ティースの各々に電線を巻き掛けてなるs個の集中巻きのコイルと、
前記回転子に相対回転不能に設けられるコミテータと、
前記コミテータに設けられ前記コイルに接続されるc個のコミテータ片と、
固定子に設けられ前記ティースに対向して配置されるp対のマグネット磁極と、
前記コミテータ片に摺接して前記コイルに電流を供給するブラシとを備え、
以下の不等式A及び不等式Bが成立することを特徴とする、ブラシモータ。
0.5<p/s<1 …(不等式A)
s<c …(不等式B)
続きを表示(約 800 文字)【請求項2】
前記ティースが、前記マグネット磁極の表面に沿って前記回転子の回転方向に広がる曲面状に形成された羽根部を有し、
前記マグネット磁極が、前記羽根部に対向する曲面状に形成され、
前記回転子の回転軸に垂直な断面において、前記羽根部と前記羽根部の両端部から前記回転軸までを結ぶ線分とで囲まれる扇形の中心角が羽根角度と定義され、一つの前記マグネット磁極の着磁領域が前記回転軸となす角度がマグネット角度と定義されるとともに、前記羽根角度が、前記マグネット角度以上である
ことを特徴とする、請求項1記載のブラシモータ。
【請求項3】
隣接する前記コイルの間において前記回転子コアと一体に設けられ、前記回転子の回転中心から放射状に延設されて磁束の流れを補強する、コイルを持たない補極を少なくとも一つ備える
ことを特徴とする、請求項1または2記載のブラシモータ。
【請求項4】
前記s個の前記コイルが環状に結線されるとともに、前記c個の前記コミテータ片の各々が前記回転子の回転角について360/p度ごとに短絡接続される給電回路を備える
ことを特徴とする、請求項1~3のいずれか1項に記載のブラシモータ。
【請求項5】
前記pが2であり、前記sが3であり、前記cが6である
ことを特徴とする、請求項1~4のいずれか1項に記載のブラシモータ。
【請求項6】
前記pが3であり、前記sが4であり、前記cが12である
ことを特徴とする、請求項1~4のいずれか1項に記載のブラシモータ。
【請求項7】
前記pが3であり、前記sが5であり、前記cが15である
ことを特徴とする、請求項1又は2、あるいは、請求項1又は2に従属する請求項4のいずれか1項に記載のブラシモータ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、ブラシからコミテータを介してコイルに通電されるブラシモータに関する。
続きを表示(約 2,300 文字)【背景技術】
【0002】
従来、界磁磁極の数よりもコイルの数が多いブラシ付き直流モータが知られている。このようなモータの一例としては、4個の界磁磁極と6個の鉄心溝(スロット)とを有する集中巻き構造(各々のティースに個別にコイルの電線を巻き掛けた構造)の4極6溝モータが挙げられる。このモータには、鉄心溝の数と同数のコイルが設けられ、界磁磁極の数である4個よりも多い6個のコイルが内蔵される(特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開平11-69747号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
集中巻き構造のコイルを備えたモータにおいて、界磁磁極の数よりもコイルの数を多くした場合には、モータの回転軸に垂直な断面での羽根角度がマグネット角度よりも狭くなる。これにより、マグネット磁束のピックアップが不十分となり、磁束を有効利用できないという課題がある。また、複数のティースに跨がるように電線を巻き掛けた跨ぎ巻き構造のコイルを採用した場合には、コイルエンドが膨らみ巻線抵抗が大きくなるため、高トルク化しにくいという課題がある。
【0005】
本件の目的の一つは、上記のような課題に照らして創案されたものであり、簡素な構成で小型化及び高トルク化を実現できるようにしたブラシモータを提供することである。なお、この目的に限らず、後述する「発明を実施するための形態」に示す各構成から導き出される作用効果であって、従来の技術では得られない作用効果を奏することも、本件の他の目的として位置付けることができる。
【課題を解決するための手段】
【0006】
開示のブラシモータは、回転子に設けられる回転子コアと、前記回転子コアに設けられるs個のティースと、前記ティースの各々に電線を巻き掛けてなるs個の集中巻きのコイルと、前記回転子に相対回転不能に設けられるコミテータと、前記コミテータに設けられ前記コイルに接続されるc個のコミテータ片と、固定子に設けられ前記ティースに対向して配置されるp対のマグネット磁極と、前記コミテータ片に摺接して前記コイルに電流を供給するブラシとを備え、以下の不等式A及び不等式Bが成立する。
0.5<p/s<1 …(不等式A)
s<c …(不等式B)
【発明の効果】
【0007】
開示の技術によれば、マグネット磁束の十分な収集が可能となり、簡素な構成で小型化及び高トルク化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
第一実施例としてのブラシモータの分解斜視図である。
図1のブラシモータに内蔵されるロータの斜視図である。
図1のブラシモータの断面図である。
図1のブラシモータのマグネット角度及び羽根角度を示す図である。
図1のブラシモータにおける給電回路の構造を示す回路図である。
(A)は比較例としてのブラシモータ(4極6溝)を示す図であり、(B)は図1のブラシモータ(4極3溝)を示す図である。
(A)は比較例としてのブラシモータ(補極なし)を示す図であり、(B)は図1のブラシモータ(補極あり)を示す図である。
第二実施例としてのブラシモータの断面図である。
図8のブラシモータのマグネット角度及び羽根角度を示す図である。
図8のブラシモータにおける給電回路の構造を示す回路図である。
第三実施例としてのブラシモータの断面図である。
図11のブラシモータのマグネット角度及び羽根角度を示す図である。
図11のブラシモータにおける給電回路の構造を示す回路図である。
リングマグネットのマグネット角度を説明するためのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0009】
[1.第一実施例]
[A.構成]
図1は、第一実施例としてのブラシモータ1(ブラシ付きモータ)の主要部品を分解して示す斜視図である。ブラシモータ1は、ステータ3(固定子)とロータ6(回転子)とシャフト20とを備える。ステータ3及びロータ6は、図1に示すように、有底円筒状に形成されたハウジング2の内部に収容される。図1では、ハウジング2の開放端部(図1中では左端部)を閉塞する蓋部材(エンドベル)の記載を省略している。また、シャフト20は、図示しないベアリングを介してハウジング2及びエンドベルに支持される軸状の部材である。ステータ3はハウジング2に固定され、ロータ6はシャフト20に固定されてシャフト20と一体回転する。シャフト20の中心軸は、ロータ6の回転軸Cに一致している。
【0010】
ステータ3には、ロータ6に作用させる磁界を形成するためのマグネット4(永久磁石)が設けられる。マグネット4は、曲面状に形成されたp対のマグネット磁極5を持つ。マグネット磁極5の形状は、例えば円弧面状やこれに類する形状とされる。マグネット磁極5は、ハウジング2の内周面に沿って取り付けられ、互いに周方向(回転軸Cに垂直な断面において回転軸Cを中心とした円の円周方向)に所定の間隔をあけて配置される。磁界の向きは、ハウジング2の外部から内部へ向かう方向か、その反対方向(内部から外部へ向かう方向)に設定される。本件では、隣接するマグネット磁極5の間で磁界の向きが反転するように配置される。
(【0011】以降は省略されています)

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