JP2005020914A

JP2005020914A - 電動機及びヨークハウジング

Info

Publication number: JP2005020914A
Application number: JP2003183405A
Authority: JP
Inventors: Kazumitsu Moriya; 和満守屋; Masayuki Kuwano; 雅幸桑野; Toshio Yamamoto; 敏夫山本; Shinji Mito; 信二三戸; Yasuhide Ito; 靖英伊藤; Yoshiki Nakano; 芳規中野
Original assignee: Asmo Co Ltd
Current assignee: Asmo Co Ltd
Priority date: 2003-06-26
Filing date: 2003-06-26
Publication date: 2005-01-20

Abstract

【課題】回転時の磁気によるヨークの変形を抑えることができる電動機を提供すること。
【解決手段】ヨークハウジング２は、マグネット５ａ〜５ｆと当接しない屈曲部２４ａ〜２４ｆは屈曲しているので回転時の磁気による変形が防止される。また、マグネット５ａ〜５ｆが当接している当接部２３ａ〜２３ｆは該マグネット５ａ〜５ｆが補強しているので変形しない。よって、全体としてヨークハウジング２が変形し難い。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機及びヨークハウジングに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電動機として、例えば特許文献１に記載された直流機がある。この直流機は、図４に示すように、円筒状のヨーク５１と、該ヨーク５１の内周面にその周方向に沿って取着された複数のマグネット５２と、ヨーク５１内部に回転可能に支持された電機子５３とを備えている。電機子５３は、放射状に形成された複数のティース５４と、該ティース５４に巻装された巻線（図示せず）を備え、図示しないブラシにより給電される。ヨーク５１は径方向の厚さが周方向に均一な等幅肉厚に形成されている。各マグネットは径方向の厚さが周方向に均一に形成され、周方向に等角度間隔で配置されている。このような直流機では、電機子５３の回転に伴ってティース５４と対向するマグネット５２による磁界が急激に変化するため、それにより発生するコギングトルクが大きい。
【０００３】
これに対し、特許文献２に記載された直流電動機は、図５に示すように、マグネット５５の周方向にある両端部５６が中央部５７に比べてティース５４先端から離間されているため、そのマグネット５５による磁界の変化量が特許文献１に記載された直流機に比べて小さく、発生するコギングトルクが小さい。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−３４１５６２号公報
【特許文献２】
特開平５−３３６７１９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記各電動機は、ヨーク５１が円筒状に且つ等幅肉厚に形成されているため、電機子５３の回転時における磁気吸引力の変動がヨーク５１等を加振し、その振動により騒音が発生するという問題があった。そして、この磁気吸引力の変動は、すべての電動機において発生し、定常回転時の騒音レベルに影響を与えていた。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、回転時の磁気によるヨークの変形を抑えることができる電動機及びヨークハウジングを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため、請求項１に記載の発明は、電流が供給されるコイルが巻装された電機子と、前記電機子を収容するヨークハウジングと、前記ヨークハウジングの内周面に周方向に沿って等間隔に配置された複数の永久磁石とを備え、前記ヨークハウジングは、前記永久磁石と当接する部分が前記電機子の中心軸よりも離れた点を中心とする湾曲形状又は直線形状に形成され、前記永久磁石と当接しない部分の少なくとも一部では前記電機子の中心軸よりも近い点を中心とする屈曲形状に形成された電動機である。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の電動機において、前記永久磁石は、前記電機子に対向して配置され、周方向の両端部は中央部よりも前記電機子の径方向外側端部との空隙が大きく、前記両端部は前記中央部よりも同じ若しくは肉厚に形成されている。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２記載の電動機において、前記ヨークハウジングは周方向において均一の厚さで形成されている。
請求項４に記載の発明は、電流が供給されるコイルが巻装された電機子を収容する電機子保持部と、内周面に周方向に沿って等間隔に配置された複数の永久磁石が全面接触する筒部とを備え、前記永久磁石と当接する部分が前記電機子の中心軸よりも離れた点を中心とする湾曲形状又は直線形状に形成され、前記永久磁石と当接しない部分の少なくとも一部では前記電機子の中心軸よりも近い点を中心とする屈曲形状に形成されたヨークハウジングである。
【００１０】
（作用）
請求項１に記載の発明によれば、永久磁石と当接しない部分は屈曲しているので回転時の磁気による変形が防止される。永久磁石が当接している部分は該永久磁石が補強しているので変形しない。よって、全体としてヨークハウジングは変形し難い構造を持つ。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、永久磁石の両端部と電機子との空隙が中央部のそれよりも大きいのでコギングトルクを減少でき、永久磁石の両端部の厚みは中央部のそれと同じかそれよりも厚く設定されているため、屈曲しやすい永久磁石のない部分近傍でもヨーク変形による磁石両端の割れにも耐えられる。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、均一の厚さに形成されたヨークハウジングは、製造が容易であり、コスト増加が抑えられる。
請求項４に記載の発明によれば、永久磁石と当接しない部分は屈曲しているので回転時の磁気による変形が防止される。永久磁石が当接している部分は該永久磁石が補強しているので変形しない。よって、全体としてヨークハウジングは変形し難い構造を持つ。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図２に示すように、回転電機としての直流モータ１は、有底筒状のヨークハウジング２を有し、該ヨークハウジング２の開口部には、エンドキャップ３がネジ４にて固定されている。ヨークハウジング２の内側面には複数の永久磁石としてのマグネット５が固着されている。ヨークハウジング２の底部中央には電機子保持部２ａが形成され、該電機子保持部２ａ内部には軸受６が設けられ、エンドキャップ３の中央には軸受７が設けられている。
【００１４】
ヨークハウジング２にはアーマチャ（電機子）８が収容されている。アーマチャ８は軸受６，７によって回転可能に支持された出力軸９を有し、該出力軸９の先端部はエンドキャップ３から外部に突出している。アーマチャ８は出力軸９に固定されたコア１０と整流子１１を有し、コア１０には巻線１２が巻装され、該巻線１２は整流子１１に接続されている。
【００１５】
エンドキャップ３にはその内側面にブラシ装置１３がネジ１４により固定されている。ブラシ装置１３は、整流子１１に摺接するブラシ１５を保持している。又、エンドキャップ３には、給電部１６が組み付けられている。給電部１６は、ブラシ１５に対して外部から電源供給を行っている。そして、給電部１６からブラシ１５、２４セグメントの整流子１１及びそれの巻線１２側に付属した短絡部材１１ａを介してアーマチャ８の巻線１２に電源が供給されることにより、アーマチャ８が回転し、出力軸９が回転するようになっている。
【００１６】
図１に示すように、コア１０は放射状に延びる複数のティース２１を有している。本実施形態において、ティース２１の数は８個であり、それらティース２１は等角度間隔に配置されている。隣り合う両ティース２１間の空間はスロット２２を形成する。巻線１２は、各ティース２１に集中巻回された状態でスロット２２内に収容されている。ここで、図１に示す短絡部材１１ａは、各ティース２１に集中巻回された端末と２ティース分またいだティースの端末を結合するように設定され、すべてのティース２１の巻線１２を結線するように形成され、しかも巻線側に配置されたため結線しやすくなっている。ティース２１は、外端がアーマチャ８の回転中心（軸中心）Ｏ１を中心とする円弧状に形成されている。
【００１７】
ヨークハウジング２は、周方向において均一の厚さで形成されている。そして、本実施形態のヨークハウジング２は、その内周面に６個のマグネット５（５ａ〜５ｆ）が固着されている。即ち、モータ１は６極モータである。
【００１８】
ヨークハウジング２は、マグネット５ａ〜５ｆの背面（径方向外側の面）と全面接触する当接部２３ａ〜２３ｆと、各当接部２３ａ〜２３ｆ間を接続する屈曲部２４ａ〜２４ｆを有している。
【００１９】
当接部２３ａ〜２３ｆは、該当接部２３ａ〜２３ｆからモータ１の回転中心Ｏ１よりも離れた位置を中心とする湾曲形状（円弧状）に形成されている。例えば、当接部２３ａは、該当接部２３ａからモータ１の回転中心Ｏ１よりも距離Ｌだけ離れた位置Ｏ２を中心とする湾曲形状（円弧状）に形成されている。同様に、他の当接部２３ｂ〜２３ｆは、各当接部２３ｂ〜２３ｆから回転中心Ｏ１よりも距離Ｌだけ離れた位置をそれぞれ中心とする湾曲形状（円弧状）に形成されている。
【００２０】
換言すれば、ヨークハウジング２は、モータ１の極数、即ち該ヨークハウジング２に取着されたマグネット５（５ａ〜５ｆ）の数と等しい角数の略筒状に形成されている。即ち、本実施形態のヨークハウジング２の筒部２ｂは、６つの当接部２３ａ〜２３ｆを有する略６角形筒状に形成されている。
【００２１】
屈曲部２４ａ〜２４ｆは、周方向の少なくとも一部が回転中心Ｏ１よりも近い部分に中心を持つ屈曲形状に形成されている。従って、各屈曲部２４ａ〜２４ｆは、その曲率半径が当接部２３ａ〜２３ｆのそれに比べて小さく、ヨークハウジング２は、マグネット５ａ〜５ｆと当接しない屈曲部２４ａ〜２４ｆにて屈曲されている。従って、当接部２３ａ〜２３ｆはマグネット５ａ〜５ｆが固着されているため変形し難く、更に当接部２３ａ〜２３ｆの間の屈曲部２４ａ〜２４ｆは屈曲形成されているため変形しにくい。このため、ヨークハウジング２は、アーマチャ８の回転時に磁気による変形が防止される。
【００２２】
ヨークハウジング２の各当接部２３ａ〜２３ｆに固着されたマグネット５ａ〜５ｆは、その外周が各当接部２３ａ〜２３ｆの内面に沿った弧状に形成され、内周が各当接部２３ａ〜２３ｆに対応する位置を中心とする湾曲形状に形成されている。例えば、当接部２３ａに固着されたマグネット５ａは、該当接部２３ａに対応する位置Ｏ２を中心とする湾曲形状（円弧状）に形成されている。従って、各マグネット５ａ〜５ｆは、周方向に均一の厚さで形成されている。
【００２３】
コア１０の外径（半径）、即ち各ティース２１の外端を結んだ円の半径をＲ（ａ）とする。ヨークハウジング２の当接部２３ａ〜２３ｆの外径（半径）をＲ（ｂ）、マグネット５（５ａ〜５ｆ）の内径（半径）をＲ（ｃ）とする。更に、モータ１の回転中心Ｏ１とヨークハウジング２の外径中心である位置Ｏ２との距離（偏芯量）をＬとする。コア１０の外径Ｒ（ａ）とヨークハウジング２（当接部２３ａ〜２３ｆ）の外径Ｒ（ｂ）とマグネット５（５ａ〜５ｆ）の内径Ｒ（ｃ）は、Ｒ（ｂ）＞Ｒ（ｃ）＞Ｒ（ａ）の関係にある。
【００２４】
従って、各マグネット５ａ〜５ｆは、周方向にある両端部２５ａ，２５ｂ（マグネット５ａについてのみ示す）とティース２１先端との距離が中央部２５ｃとそれとの距離に比べて長い、即ちティース２１先端から離間されている。このため、そのマグネット５ａ〜５ｆによる磁界の変化量が従来の特許文献２に記載された直流電動機と同様に特許文献１に記載された直流機に比べて小さく、発生するコギングトルクが小さい。また、各マグネット５ａ〜５ｆは、厚さが周方向に均一に形成されているため、マグネット５ａ〜５ｆが接していない屈曲部２４ａ〜２４ｆの変形によるマグネット５ａ〜５ｆ両端の割れが防止される。
【００２５】
次に、本実施形態の特徴的な作用効果を記載する。
（１）ヨークハウジング２は、マグネット５ａ〜５ｆと当接しない屈曲部２４ａ〜２４ｆは屈曲しているので回転時の磁気によるヨークハウジング２の変形が防止される。また、マグネット５ａ〜５ｆが当接している当接部２３ａ〜２３ｆは該マグネット５ａ〜５ｆが補強しているので変形しない。よって、全体としてヨークハウジング２の変形を防ぐことができる。
【００２６】
（２）マグネット５ａ〜５ｆの周方向にある両端部２５ａ，２５ｂとアーマチャ８の端部（ティース２１の先端）との空隙が中央部２５ｃのそれよりも大きいのでコギングトルクを減少することができる。また、マグネット５ａ〜５ｆの両端部２５ａ，２５ｂの厚みは中央部２５ｃのそれと同じに設定されているため、屈曲しやすいマグネット５ａ〜５ｆのない屈曲部２４ａ〜２４ｆ近傍でもヨークハウジング２の変形によりマグネット５ａ〜５ｆの両端が割れるのを防ぐことができる。更には、両端部２５ａ，２５ｂは保持力を保つことができ、端部の欠け割れとかが少ない。
【００２７】
（３）ヨークハウジング２は、周方向において均一の厚さで形成されている。従って、製造が容易であり、コスト増加を抑えることができる。
尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
【００２８】
○上記実施形態のヨークハウジング２において、各当接部２３ａ〜２３ｆの外径の中心と各マグネット５ａ〜５ｆの内径の中心とを一致させなくてもよい。望ましくは、各当接部２３ａ〜２３ｆの外径中心よりも各マグネット５ａ〜５ｆの外径中心が回転中心Ｏ１に近く設定する。これにより、各マグネット５ａ〜５ｆの周方向にある両端部がその中心部に比べて厚く（径方向の幅が広い）なり、その端部における割れ、欠けが防止される。
【００２９】
更に、図３に示すように、ヨークハウジング３１の各当接部３２ａ〜３２ｆを直線状（各マグネット３３ａ〜３３ｆの当接面が平面）に形成してもよい。このようにヨークハウジング３１及びマグネット３３ａ〜３３ｆを形成しても、上記と同様の効果を得ることができる。
【００３０】
○上記実施形態において、極数、ティース数を適宜変更してもよい。
○上記実施形態では、回転電機として直流モータ１を用いたが、直流モータ以外の回転電機であってもよい。
【００３１】
○上記実施形態では、ティース２１に集中巻回を施し短絡部材１１ａを用いる直流モータに具体化したが、分布巻回で短絡部材を用いない直流モータに具体化しても良い。
【００３２】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、回転時の磁気によるヨークの変形を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態のモータの軸方向断面図。
【図２】モータの縦断面図。
【図３】別のモータの軸方向断面図。
【図４】従来のモータの軸方向断面図。
【図５】従来のモータの軸方向断面図。
【符号の説明】
２，３１…ヨークハウジング、２ａ…電機子保持部、２ｂ…筒部、５，５ａ〜５ｆ，３３ａ〜３３ｆ…永久磁石としてのマグネット、８…電機子としてのアーマチャ、２３ａ〜２３ｆ，３２ａ〜３２ｆ…当接部、２４ａ〜２４ｆ…屈曲部、２５ａ，２５ｂ…端部、２５ｃ…中央部。

Claims

電流が供給されるコイルが巻装された電機子と、
前記電機子を収容するヨークハウジングと、
前記ヨークハウジングの内周面に周方向に沿って等間隔に配置された複数の永久磁石とを備え、
前記ヨークハウジングは、前記永久磁石と当接する部分が前記電機子の中心軸よりも離れた点を中心とする湾曲形状又は直線形状に形成され、前記永久磁石と当接しない部分の少なくとも一部では前記電機子の中心軸よりも近い点を中心とする屈曲形状に形成されたこと、
を特徴とする電動機。
前記永久磁石は、前記電機子に対向して配置され、周方向両端部は中央部よりも前記電機子の径方向外側端部との空隙が大きく、前記両端部は前記中央部よりも同じ若しくは肉厚に形成されたこと、
を特徴とする請求項１記載の電動機。
前記ヨークハウジングは周方向において均一の厚さで形成されている請求項１又は２記載の電動機。
電流が供給されるコイルが巻装された電機子を保持する電機子保持部と、
内周面に周方向に沿って等間隔に配置された複数の永久磁石が全面接触する筒部とを備え、
前記永久磁石と当接する部分が前記電機子の中心軸よりも離れた点を中心とする湾曲形状又は直線形状に形成され、前記永久磁石と当接しない部分の少なくとも一部では前記電機子の中心軸よりも近い点を中心とする屈曲形状に形成されたこと、
を特徴とするヨークハウジング。