JP3204771U - アクチュエータ及びそのモータ - Google Patents

Abstract

【課題】コギングトルクが小さく、ひいては、低振動且つ低雑音の電気モータ、及びこのようなモータを用いるアクチュエータを提供する。【解決手段】アクチュエータは、モータ１０及び変速装置３０を含む。モータは、ステータ及びロータを含む。前記ステータは、ハウジングと、前記ハウジングの内壁面に固定される永久磁石とを含む。前記永久磁石は、４つの磁極を有する。前記ロータは、軸と、前記軸に固定されるコアとを有する。前記コアは、前記軸にスリーブ嵌合される取付部と、前記取付部から外方に延在する歯とを含む。前記歯の周りに、コイルが巻き付けられる。各歯は、前記取付部から延在する巻線部と、前記巻線部の末端に設けられる極部とを含む。隣接する極部は、互いに離間して、スロット開口部を形成する。前記磁石に対向する各極部の外面は、少なくとも１つの溝を有し、コギングトルクを低減する。【選択図】図１

Description

[0002]
本考案は、車両のサンルーフのためのアクチュエータに関し、特に、このアクチュエータのための電気モータに関する。

[0003]
サンルーフは、車両を換気するための一般的な部品であり、一般に、電気式と手動式とに分けられる。電気式サンルーフは、電気モータ及び変速装置を備えるアクチュエータによって駆動される。通常、モータは、永久磁石を含むステータと、鉄製のコアを含むロータとを有する直流永久磁石モータである。コアは、数個の極歯を含む。極歯の周りに、ロータ巻線が巻き付けられ、巻線は、付勢されて磁界を発生し、この磁界は、永久磁石の磁界と相互に作用して、ロータを回転させる。公知の永久磁石モータのロータは、６個の極歯を含み、隣接する極歯間に、巻線スロットが形成される。このようなモータは、大きなコギングトルクを発生し、大きなトルクリプルが生じるので、振動や雑音が生じる。したがって、このモータを用いると、ユーザの快適さに影響を及ぼす。

[0004]
したがって、コギングトルクが小さく、ひいては、低振動且つ低雑音の電気モータ、及びこのようなモータを用いるアクチュエータが望まれる。

[0005]
したがって、本考案は、その一態様において、ステータと、前記ステータ内に配設されるロータとを備える永久磁石モータを提供するものであり、前記ステータは、ハウジングと、前記ハウジングの内壁に固定される永久磁石とを備え、前記永久磁石は、４つの磁極を有し、前記ロータは、ロータ軸と、前記ロータ軸に固定されるロータコアとを備え、前記ロータコアは、前記ロータ軸にスリーブ嵌合される取付部と、前記取付部から外方に延在する１０個の歯と、前記歯の周りに巻き付けられる複数のコイルとを備え、前記歯の各々は、前記取付部から延在する巻線部と、前記巻線部の末端に設けられる極部とを備え、隣接する極部は、周方向に互いに離間して、スロット開口部を形成し、前記永久磁石に対向する各極部の外面は、軸方向に延在する溝を有する。

[0006]
前記溝の幅は、前記スロット開口部の幅以下であることが好ましい。

[0007]
周方向において、前記極部の幅は、前記スロット開口部の幅よりも大きいことが好ましい。

[0008]
前記溝が設けられる前記極部の面の一部は、虚部であり、前記溝が設けられていない前記極部の面の一部は、実部であり、前記虚部の幅は、前記実部の幅と近似的に同じであることが好ましい。

[0009]
前記極部に、２つの溝が設けられ、前記２つの溝は、前記極部を、２つの虚部と３つの実部とに分割し、前記２つの虚部及び前記３つの実部は、交互に配置されることが好ましい。

[0010]
前記ロータは、更に、前記ロータ軸に固定される整流子を備え、前記整流子は、前記ロータ軸に固定状態にスリーブ嵌合されるベースと、前記ベースに固定される複数の整流子棒とを備え、前記ロータコアに対向する各整流子棒の一端にフックが設けられ、各フックは、それぞれのコイルに連結され、前記ステータは、更に、前記整流子棒に摺動電気的接触するように配置される１対のブラシを備えることが好ましい。

[0011]
前記ハウジングは、開口端及び閉塞端を有し、前記開口端に、エンドキャップが連結され、前記エンドキャップは、前記開口端を閉じるように構成されるキャッププレートと、前記キャッププレートから延在する円筒体とを備え、前記円筒体は、締まり嵌めとして、前記ハウジングに挿入されるように構成され、前記円筒体の外壁面に、複数の突出リブが形成されることが好ましい。

[0012]
前記永久磁石は、複数の別個の永久磁石セグメントによって形成されることが好ましい。

[0013]
第２の態様では、本考案は、モータと、前記モータに連結されて、前記モータをギアダウンする変速装置とを備えるアクチュエータを提供するものであり、前記モータは、上記の永久磁石モータであり、前記モータから、前記モータのロータ軸の一端が延出して、前記変速装置の歯車列を駆動する。

[0014]
前記変速装置は、シェルと、前記シェルに収容されるウォーム及び駆動歯車と、前記シェルの外側に設けられる出力歯車とを備え、前記ウォームは、前記モータの前記ロータ軸に駆動可能に連結され、前記駆動歯車と噛合しており、前記駆動歯車は、前記アクチュエータの回転軸に固定され、前記アクチュエータの前記回転軸は、前記シェルに回転可能に連結される一端と、前記シェルから延出して、前記出力歯車に固定連結される他端とを有し、前記出力歯車を前記駆動歯車と共に回転させることが好ましい。

本願に係るアクチュエータの斜視図である。 図１に示すアクチュエータの部分図であり、変速装置のシェルの一部を取り外して、歯車列を示す図である。 アクチュエータの永久磁石モータの斜視図である。 図３の線ＩＶ−ＩＶに沿った断面図である。 図３の線Ｖ−Ｖに沿った断面図である。 図３の線ＶＩ−ＶＩに沿った断面図である。

[0015]
ここで、添付図面の図を参照して、単なる例示として本考案の好ましい実施形態を説明する。図において、複数の図に現れる同一の構造体、要素又は部品は、一般に、それらが現れる全ての図において同じ符号で表記される。図内に示される構成部品及び構造部の寸法は、一般に、便宜のため及び提示の明確さのために選択されたものであり、必ずしも縮尺通りではない。

[0022]
図１に示すように、本願によるアクチュエータは、モータ１０と、モータ１０に連結される変速装置３０とを含む。変速装置は、ステップダウンすなわち減速歯車列を有し、負荷の駆動、例えば、車両のサンルーフの開閉時、モータの回転速度を減じる。変速装置は、歯車列を収納するシェル３２を有する。

[0023]
図２を参照すると、歯車列は、ウォーム３４と、駆動歯車３６（ウォームホイール状のもの）と、出力歯車３８とを含む。ウォーム３４及び駆動歯車３６は、シェル３２に収容され、出力歯車３８は、シェル３２の外側に配置され、負荷に連結されるように構成される。出力歯車３８の大きさは、駆動歯車３６の大きさよりもはるかに小さい。ウォーム３４は、モータ１０によって駆動され、モータ１０の軸に連結される一端を有し、大きな歯車３６と噛合する。代替例として、ウォームは、モータの軸に直接形成することができる。駆動歯車３６は、回転軸４０に固定され、回転軸４０は、シェル３２に回転可能に連結される一端と、シェル３２を貫通して、出力歯車３８に固定連結される他端とを有する。このように、駆動歯車３６は、ウォーム３４によって駆動されているとき、出力歯車３８と一緒に回転して、更に別の減速機構を構成する。したがって、変速装置３０からの出力の回転速度は、モータ１０の回転速度よりもはるかに低速である。

[0024]
図３〜図６を参照すると、モータ１０は、ステータ１１と、ステータ１１に収容されるロータ１２とを含む永久磁石モータである。ステータ１１は、ハウジング１３と、ハウジング１３に連結されるエンドキャップ１４と、ハウジング１３の内側に固定される永久磁石１５と、エンドキャップ１４の内側に固定される電気ブラシ１６とを含む。ロータ１２は、ロータ軸１７と、ロータ軸１７にスリーブ嵌合される鉄のコア１８及び整流子１９と、コア１８の周りに巻き付けられ、整流子１９に電気的に接続される巻線（図示せず）とを含む。コア１８は、軸方向に、永久磁石１５に対応する位置に配置され、整流子１９は、軸方向に、ブラシ１６に対応する位置に配置される。整流子１９が、ブラシ１６と相互に作用して、巻線を電力源に接続することによって、ロータは、可変磁界を発生することができる。磁界すなわちロータは、ステータ１１の磁界と相互に作用して、ロータ１２を回転させる。この実施形態では、モータ１０は、４つのステータ極と、１０個のスロット１８５（これらは、１０個のロータ極を形成する）とを有するモータである。ステータの磁界は、永久磁石によって生じる４つの極を有する。この実施形態では、永久磁石１５は、４つの個別のセグメントによって形成され、各セグメントは、磁極を発生させる。代替例として、永久磁石は、一体構成にするか、又は任意の数の部材すなわちセグメントで構成して、ステータの磁界を形成することができる。

[0025]
ステータ１１のハウジング１３は、開口端及び閉塞端を有する円筒形状である。永久磁石１５のセグメントは、ハウジング１３の内周面に取り付けられ、周方向に均等な間隔で離間するように配置され、隣接するセグメントは、それぞれ異なる極性を有する。ハウジング１３の開口端は、変速装置３０に対向し、半径方向に外方に延在して、フランジ１３１を形成する。フランジ１３１には、貫通穴１３２が設けられ、ねじなどの部品が、フランジ１３１の貫通穴１３２を貫通して、変速装置３０のシェル３２に固定連結される。閉塞端は、変速装置３０から離れている。閉塞端の中心は、外方に突出して、ロータの端部を支持するための軸受２０を収容するためのボス１３３を形成する。ボス１３３及びハウジング１３は、同軸状に配置される。この実施形態では、軸受２０の軸方向の端部とボス１３３との間に、スラスト軸受２１が設けられる。スラスト軸受は、軸方向に移動しないようにロータ軸を支持することにより、ロータの軸方向の振動を緩和する。

[0026]
エンドキャップ１４は、ハウジング１３の開口端に固定連結される。この実施形態では、エンドキャップ１４は、キャッププレート１４１と、キャッププレート１４１の外縁からハウジング１３内に軸方向に延在する円筒体１４２とを含む。キャッププレート１４１は、シェル３２の開口端を閉じ、キャッププレート１４１の中心は、変速装置３０内に突出して、別のボス１４３を形成して、別の軸受２２を収容する。ロータ軸１７の他端は、軸受２２及びボス１４３を貫通し、モータ１０から延出して変速装置３０のシェル３２内に入り、ここで、この軸１７の他端は、継手によってウォーム３４に連結される。エンドキャップ１４の円筒体１４２は、ハウジング１３と締まり嵌めされていることにより、エンドキャップ１４をハウジング１３に固定する。この実施形態では、円筒体１４２の外壁面に、複数のリブ１４４が設けられ、リブ１４４は、円筒体１４２の周方向に互いに離間している。ブラシ１６は、エンドキャップ１４の円筒体１４２に配置される。この実施形態では、図６に示すように、２つのブラシがある。

[0027]
ロータ１２のコア１８は、ロータ軸１７に固定される取付部１８１と、取付部から半径方向外方に延在する複数の歯１８２とを含む。巻線は、歯１８２の周りに巻き付けられる複数のコイル（図示せず）を含む。各歯１８２は、取付部１８１から延在する巻線部１８３と、巻線部１８３の末端に形成される極部１８４とを含み、巻線部１８３の周りに、コイルが巻き付けられ、極部１８４は、ステータ１１の永久磁石１５に対向する。隣接する極部１８４は、巻線スロット１８５のスロット開口部１８９を形成する間隙によって、周方向に互いに離されている。整流子１９は、ロータ軸１７に固定状態にスリーブ嵌合される絶縁ベース１９１と、ベース１９１に固定される複数の整流子棒１９３とを含む。整流子棒１９３は、ベース１９１の周方向に均等な間隔で互いに離間している。整流子棒１９３の数は、歯１８２の数と同じである。コア１８に対向する各整流子棒１９３の一端には、対応するコイルに連結されるフック１９４が設けられる。この実施形態では、ベース１９１の外壁に、複数の突出リブ１９２が形成され、整流子棒１９３の各々は、対応する突出リブ１９２に固定される。２つのブラシ１６は、整流子棒１９３の２つと同時に接触しており、ロータ１２が回転するにつれて、２つのブラシ１６は、棒上を摺動して、それぞれ異なる整流子棒１９３と電気的に接触するとともに、これらの整流子棒１９３から交互に離れて、整流子棒１９３に連結される対応するコイルに電力を供給することによって、可変磁界を発生する。

[0028]
周方向において、スロット開口部１８９の幅は、極部１８４の幅よりもはるかに小さい。永久磁石１５に対向する各極部１８４の外面には、凹みが設けられて、少なくとも１つの溝１８６を形成し、溝１８６の幅は、スロット開口部１８９の幅以下であることが好ましい。溝１８６を有する極部１８４の面の一部は、虚部１８７として定義され、溝１８６が無い極部１８４の面の一部は、実部１８８として定義され、虚部１８７は、実部１８８の幅に相当する幅を有することが好ましい。隣接する実部１８８は、１つの虚部１８７又は１つのスロット開口部１８９によって、２つずつ分離される。ロータ１２が、毎回、１つの実部１８８に対応する角度だけ回転するにつれて、永久磁石１５は、１つのスロット開口部１８９又は１つの溝１８６と出合い、そして、ロータ１２が一定の角度だけ回転した後、永久磁石１５は、１つの実部１８８、ひいてはスロット開口部１８９と虚部１８７と実部１８８との交互配置と出合い、エアギャップの磁気抵抗の変化を最適化できることによって、コギングトルクをできるだけ低減して、モータ１０の振動や雑音を低減する。

[0029]
この実施形態では、モータ１０は、４つの磁極及び１０個のスロットを有するモータであり、ロータコア１８の歯１８２の数は、１０個であり、各歯１８２の極部１８４の外面には、２つの溝１８６が設けられる。周方向において、各極部１８４は、２つの溝１８６によって、５つの部分、すなわち、３つの実部１８８と２つの虚部１８７とに実質的に等分され、虚部１８７及び実部１８８は、交互に配置される。極部１８４の溝１８６の数は、極部１８４及び巻線スロット１８５のスロット開口部の寸法に応じて変えることができ、２つに限定されるものではない。

[0030]
以下の表に示すように、本考案による２つのモータ及び２つの従来のモータに対して、雑音試験を行った。時計回り方向の（ＣＷ）回転及び反時計回り方向の（ＣＣＷ）回転時の従来の＃１のモータの雑音は、５２．０ｄＢＡであり、時計回り方向の回転及び反時計回り方向の回転時の、溝１８６が設けられた本願による＃１のモータの雑音は、それぞれ、４６．６ｄＢＡ及び４６．５ｄＢＡであった。時計回り方向の回転及び反時計回り方向の回転時の従来の＃２のモータの雑音は、それぞれ、５１．４ｄＢＡ及び４９．２ｄＢＡであり、時計回り方向の回転及び反時計回り方向の回転時の、溝が設けられた本考案による＃２のモータの雑音は、それぞれ、４６．２ｄＢＡ及び４６．７ｄＢＡであった。したがって、従来のモータと比較して、本考案によるモータの雑音は、約１０％低減することができる。

[0031]
本出願の説明及び請求項において、動詞「備える（comprise）」、「含む（include）」、「含む（contain）」及び「有する（have）」、並びにその変形形態は、説明する要素又は特徴の存在を規定するために包括的な意味で使用され、追加の要素又は特徴の存在を排除するものではない。

[0032]
明確にするために別個の実施形態に関連して説明されている本考案の特定の特徴は、１つの実施形態において組み合わせて提供してもよいものと理解される。逆に、簡潔にするために１つの実施形態に関連して説明されている本考案の種々の特徴を、個別に又はそれらを適当に組み合わせて提供してもよい。

[0033]
上記の実施形態は単なる例示であり、請求項に定義する本考案の範囲から逸脱することなく、他の様々な修正が可能であることは、当業者にとって明らかである。

１０ モータ
１１ ステータ
１２ ロータ
１３ ハウジング
１４ エンドキャップ
１５ 永久磁石
１６ ブラシ
１７ ロータ軸
１８ コア
１９ 整流子
２０ 軸受
２１ スラスト軸受
２２ 軸受
３０ 変速装置
３２ シェル
３４ ウォーム
３６ 駆動歯車
３８ 出力歯車
４０ 回転軸
１３１ フランジ
１３２ 貫通穴
１３３ ボス
１４１ キャッププレート
１４２ 円筒体
１４３ ボス
１４４ リブ
１８１ 取付部
１８２ 歯
１８３ 巻線部
１８４ 極部
１８５ スロット
１８６ 溝
１８７ 虚部
１８８ 実部
１８９ スロット開口部
１９１ ベース
１９２ 突出リブ
１９３ 整流子棒
１９４ フック

Claims (10)

1. ステータと、前記ステータ内に配設されるロータとを備える永久磁石モータであって、
   前記ステータは、ハウジングと、前記ハウジングの内壁に固定される永久磁石とを備え、前記永久磁石は、４つの磁極を有し、
   前記ロータは、ロータ軸と、前記ロータ軸に固定されるロータコアとを備え、
   前記ロータコアは、前記ロータ軸にスリーブ嵌合される取付部と、前記取付部から外方に延在する１０個の歯と、前記歯の周りに巻き付けられる複数のコイルとを備え、前記歯の各々は、前記取付部から延在する巻線部と、前記巻線部の末端に設けられる極部とを備え、隣接する極部は、周方向に互いに離間して、スロット開口部を形成し、前記永久磁石に対向する各極部の外面は、軸方向に延在する溝を有することを特徴とする永久磁石モータ。
2. 前記溝の幅は、前記スロット開口部の幅以下であることを特徴とする、請求項１に記載の永久磁石モータ。
3. 周方向において、前記極部の幅は、前記スロット開口部の幅よりも大きいことを特徴とする、請求項１又は２に記載の永久磁石モータ。
4. 前記溝が設けられる前記極部の面の一部は、虚部であり、前記溝が設けられていない前記極部の面の一部は、実部であり、前記虚部の幅は、前記実部の幅と近似的に同じであることを特徴とする、請求項３に記載の永久磁石モータ。
5. 前記極部に、２つの溝が設けられ、前記２つの溝は、前記極部を、２つの虚部と３つの実部とに分割し、前記２つの虚部及び前記３つの実部は、交互に配置されることを特徴とする、請求項４に記載の永久磁石モータ。
6. 前記ロータは、更に、前記ロータ軸に固定される整流子を備え、前記整流子は、前記ロータ軸に固定状態にスリーブ嵌合されるベースと、前記ベースに固定される複数の整流子棒とを備え、前記ロータコアに対向する各整流子棒の一端にフックが設けられ、各フックは、それぞれのコイルに連結され、前記ステータは、更に、前記整流子棒に摺動電気的接触するように配置される１対のブラシを備えることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の永久磁石モータ。
7. 前記ハウジングは、開口端及び閉塞端を有し、前記開口端に、エンドキャップが連結され、前記エンドキャップは、前記開口端を閉じるように構成されるキャッププレートと、前記キャッププレートから延在する円筒体とを備え、前記円筒体は、締まり嵌めとして、前記ハウジングに挿入されるように構成され、前記円筒体の外壁面に、複数の突出リブが形成されることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の永久磁石モータ。
8. 前記永久磁石は、複数の別個の永久磁石セグメントによって形成されることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の永久磁石モータ。
9. モータと、前記モータに連結されて、前記モータをギアダウンする変速装置とを備えるアクチュエータであって、前記モータは、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の永久磁石モータであり、前記モータから、前記モータのロータ軸の一端が延出して、前記変速装置の歯車列を駆動することを特徴とするアクチュエータ。
10. 前記変速装置は、シェルと、前記シェルに収容されるウォーム及び駆動歯車と、前記シェルの外側に設けられる出力歯車とを備え、前記ウォームは、前記モータの前記ロータ軸に駆動可能に連結され、前記駆動歯車と噛合しており、前記駆動歯車は、前記アクチュエータの回転軸に固定され、前記アクチュエータの前記回転軸は、前記シェルに回転可能に連結される一端と、前記シェルから延出して、前記出力歯車に固定連結される他端とを有し、前記出力歯車を前記駆動歯車と共に回転させることを特徴とする、請求項９に記載のアクチュエータ。