JP5559600B2

JP5559600B2 - Magnet for DC motor and DC motor

Info

Publication number: JP5559600B2
Application number: JP2010120471A
Authority: JP
Inventors: 友久鈴木; 譲鈴木
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 2010-05-26
Filing date: 2010-05-26
Publication date: 2014-07-23
Anticipated expiration: 2030-05-26
Also published as: JP2011250565A

Description

本発明は、ＤＣモータ用マグネットおよびＤＣモータに関する。 The present invention relates to a DC motor magnet and a DC motor.

情報機器、車載用に使用されるＤＣモータとして、横断面が四角の４隅を丸くした角型（四角筒型）のモータが開発され、多く実用化されている。この角型のモータに関して、例えば、特許文献１には、マグネットが一体成形ではなく、４個のマグネットで構成された構造が記載されている。また特許文献２には、一体成形されたマグネットを用いたものが記載されている。 As a DC motor used for information equipment and in-vehicle use, a square motor (square cylinder type) having a square cross section rounded at four corners has been developed and put into practical use. Regarding this square motor, for example, Patent Document 1 describes a structure in which a magnet is not integrally formed but is formed by four magnets. Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228667 describes a magnet using an integrally molded magnet.

特開平１１−１０３５５２号公報JP-A-11-103552 特開２００８−３０６８４４号公報JP 2008-306844 A

ところで、上記の角型のモータには、肉厚（径方向の厚み）が周方向に対して周期的に変化する偏肉形状をなすマグネットが使用されている。このマグネットの材料としては、成形し易く高い生産性が得られるプラスチックマグネットが使用されている。 By the way, the above square motor uses a magnet having an uneven thickness whose thickness (diameter thickness) periodically changes in the circumferential direction. As a material of this magnet, a plastic magnet that is easy to mold and can be obtained with high productivity is used.

例えば、この角型のモータのステータは、外側にヨークを配し、そのヨークの内側に射出成型で作成されたプラスチックマグネット材料のマグネットが配置された構造を有している。この構造では、モータを動作させ、発熱によりモータ内の温度が上昇すると、プラスチックマグネットを用いたマグネットの温度が上昇し、ヨークの内側で、マグネットが熱膨張を起こす。特に外側にヨークがあるため、マグネットは、円周方向に膨張する。この膨張は、肉厚の薄い部分に集中し、その部分では内周側（内側のロータ側）に膨らむようにして変形が生じる。プラスチックマグネットの場合、熱膨張し易いプラスチック材料を含んでいるので、この変形は特に大きくなる。このマグネットの薄肉部における内周側への変形が生じると、ステータの内周を回るロータ（アマチュア）とステータ側のマグネットが接触し、異音の発生、部品の破損、さらにはロータがロックされる危険性が増大する。 For example, the stator of this square motor has a structure in which a yoke is arranged on the outside and a magnet made of plastic magnet material made by injection molding is arranged on the inside of the yoke. In this structure, when the motor is operated and the temperature in the motor rises due to heat generation, the temperature of the magnet using the plastic magnet rises, and the magnet causes thermal expansion inside the yoke. In particular, since the yoke is on the outside, the magnet expands in the circumferential direction. This expansion concentrates on a thin portion, and the portion is deformed so as to expand toward the inner peripheral side (inner rotor side). In the case of a plastic magnet, this deformation is particularly large because it includes a plastic material that is easily thermally expanded. If the thin-walled portion of the magnet is deformed to the inner circumference, the rotor (amateur) that moves around the inner circumference of the stator contacts the magnet on the stator, generating abnormal noise, damaging parts, and locking the rotor. The risk of being increased.

特許文献１のような、ステータ側のマグネットが一体成形ではなく、分割された４個のマグネットで構成されている場合、熱膨張が生じてもその影響は個々のマグネットの変形にとどまり、ステータ側のマグネットとロータが接触する現象は発生し難い。しかしながら、マグネットの部品点数が増えるので、部品点数の低減、小型化には限界がある。 When the stator side magnet as in Patent Document 1 is composed of four divided magnets instead of being integrally formed, even if thermal expansion occurs, the effect is limited to the deformation of the individual magnets, and the stator side The phenomenon of contact between the magnet and the rotor is unlikely to occur. However, since the number of parts of the magnet increases, there is a limit to reducing the number of parts and downsizing.

また、特許文献２のように、ステータ側のマグネットを一体成形品とした場合、マグネットの部品点数の低減、小型化には寄与するが、マグネットの熱膨張により、ロータ（アマチュア）がステータ側のマグネットに接触する問題は解決できない。 Further, as in Patent Document 2, when the stator side magnet is an integrally molded product, it contributes to the reduction in the number of magnet parts and the size reduction. However, due to the thermal expansion of the magnet, the rotor (amateur) is placed on the stator side. The problem of contacting the magnet cannot be solved.

このような背景において、本発明は、マグネットの部品点数の増加を招かずに、ＤＣモータ用マグネットの径方向内周側への変形を抑える技術を提供する。 In such a background, the present invention provides a technique for suppressing the deformation of the DC motor magnet toward the radially inner side without increasing the number of parts of the magnet.

請求項１に記載の発明は、回転軸に垂直な外周側断面形状が略正ｎ角形であり、内周側断面形状が円形である一体構造を有したＤＣモータ用マグネットであって、前記マグネットは、相対的に厚みの厚い部分と相対的に厚みの薄い部分とを有し、前記相対的に厚さの薄い部分に軸方向に延在した切り欠き部が設けられ、前記ｎは４の倍数であり、前記切り欠き部は、４の倍数の数ある前記厚さの薄い部分のそれぞれに設けられ、周方向において隣接する前記切り欠き部は、切り欠いた方向が互い違いとされていることを特徴とする。 The invention according to claim 1 is a magnet for a DC motor having an integral structure in which the outer peripheral side cross-sectional shape perpendicular to the rotation axis is a substantially regular n-gon and the inner peripheral side cross-sectional shape is circular, the magnet Has a relatively thick portion and a relatively thin portion, and the relatively thin portion is provided with a cutout portion extending in the axial direction . The notch portions are provided in each of the thin portions having a multiple of 4, and the notch portions adjacent to each other in the circumferential direction are staggered in the notch directions. It is characterized by.

請求項１に記載の発明によれば、マグネットの周方向における膨張の影響が顕著となる相対的に厚みの薄い部分に切り欠き部が設けられているので、マグネットの周方向における膨張が切り欠き部で効果的に吸収される。また、切り欠いた部分を設ける構造であるので、マグネットの一体性は保持され、マグネットを分割する場合と異なり、部品点数は増えない。また、請求項１に記載の発明によれば、切り欠き部が軸方向に延在しているので、マグネットの周方向の膨張が効果的に吸収される。また、請求項１に記載の発明によれば、切り欠いた方向が互い違いになるので、周方向における複数の切り欠き部によるマグネットの膨張の吸収がバランスよく行われる。 According to the first aspect of the present invention, since the notch is provided in the relatively thin portion where the influence of the expansion in the circumferential direction of the magnet becomes significant, the expansion in the circumferential direction of the magnet is notched. It is effectively absorbed by the part. In addition, since the structure is provided with a notched portion, the integrity of the magnet is maintained, and the number of parts does not increase unlike the case where the magnet is divided. According to the first aspect of the present invention, since the notch extends in the axial direction, expansion in the circumferential direction of the magnet is effectively absorbed. According to the first aspect of the present invention, since the cut-out directions are alternated, absorption of expansion of the magnet by the plurality of cut-out portions in the circumferential direction is performed in a well-balanced manner.

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記切り欠き部は、前記厚さの薄い部分のそれぞれにおいて２つ設けられており、前記２つの切り欠き部は、切り欠いた方向が逆方向であることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, two notches are provided in each of the thin portions, and the two notches are notched. The direction is the opposite direction.

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、切り欠いた方向を除いて全ての前記切り欠き部が同じ構造を有していることを特徴とする。請求項３に記載の発明によれば、全ての切り欠き部の構造が同じであるので、各切り欠き部におけるマグネットの膨張を吸収する効果が均一化される。 The invention according to claim 3 is the invention according to claim 1 , wherein all the cutout portions have the same structure except for the cutout direction. According to the invention described in claim 3 , since the structure of all the notches is the same, the effect of absorbing the expansion of the magnet in each notch is made uniform.

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の発明において、前記マグネットは一体成形されたプラスチックマグネットであることを特徴とする。プラスチックマグネットは、そうでないマグネットに比較して熱膨張率が大きい。そのため、プラスチックマグネットを採用した場合に、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の発明は特に有用となる。 According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects, the magnet is an integrally molded plastic magnet. Plastic magnets have a higher coefficient of thermal expansion than other magnets. Therefore, when a plastic magnet is employed, the invention according to any one of claims 1 to 3 is particularly useful.

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のＤＣモータ用マグネットと、前記ＤＣモータ用マグネットの外周に接して配置され、回転軸に垂直な内周側断面の形状が略正ｎ角形の筒形状を有するヨークとを備えることを特徴とするＤＣモータである。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the DC motor magnet according to any one of the first to fourth aspects, and an inner peripheral side cross section that is disposed in contact with the outer periphery of the DC motor magnet and is perpendicular to the rotation axis. And a yoke having a substantially regular n-gonal cylindrical shape.

請求項１に記載の発明によれば、マグネットの部品点数の増加を招かずに、ＤＣモータ用マグネットの径方向内周側への変形が抑えられる。また、請求項１に記載の発明によれば、マグネットの膨張が複数の切り欠き部によってバランスよく吸収される。 According to the first aspect of the present invention, deformation of the DC motor magnet toward the radially inner periphery can be suppressed without increasing the number of magnet parts. According to the first aspect of the present invention, the expansion of the magnet is absorbed in a balanced manner by the plurality of notches.

請求項２に記載の発明によれば、厚みの薄い部分への切り欠き部の配置のバランスが確保され、切り欠き部によって更に効果的にマグネットの膨張が吸収される。 According to the second aspect of the present invention, the balance of the arrangement of the notch portion in the thin portion is ensured, and the expansion of the magnet is more effectively absorbed by the notch portion.

請求項３に記載の発明によれば、各切り欠き部の膨張を吸収する機能が均一化される。 According to invention of Claim 3 , the function which absorbs the expansion | swelling of each notch part is equalized.

請求項４に記載の発明によれば、マグネットの膨張が効果的に吸収されるので、相対的に膨張率の大きいプラスチックマグネットを利用した場合でも、マグネットがその内周側に配置された部品に接触する危険性が抑えられる。 According to the invention described in claim 4 , since the expansion of the magnet is effectively absorbed, even when a plastic magnet having a relatively large expansion rate is used, the magnet is arranged on the inner peripheral side. The risk of contact is reduced.

請求項５に記載の発明によれば、マグネットの部品点数の増加を招かずにマグネットの膨張に起因する当該マグネットの内側に配置された部品と当該マグネットとの接触が防止されるＤＣモータが提供される。 According to the fifth aspect of the present invention, there is provided a DC motor in which contact between the magnet and a component disposed inside the magnet caused by expansion of the magnet is prevented without increasing the number of magnet components. Is done.

実施形態のモータの構成を示す横断面図である。It is a transverse cross section showing the composition of the motor of an embodiment. 実施形態のマグネットの横断面図（ａ）、実施形態のマグネットの鳥瞰図（ｂ）、ヨーク内周に実施形態のマグネットが接合された状態を示す横断面図（ｃ）である。They are a cross-sectional view (a) of the magnet of the embodiment, a bird's-eye view (b) of the magnet of the embodiment, and a cross-sectional view (c) showing a state in which the magnet of the embodiment is joined to the inner periphery of the yoke. 実施形態のマグネットの変形例１の鳥瞰図（ａ）、変形例２の鳥瞰図（ｂ）である。It is the bird's-eye view (a) of the modification 1 of the magnet of an embodiment, and the bird's-eye view (b) of the modification 2. 従来のマグネットの横断面図（ａ）、従来のマグネットの鳥瞰図（ｂ）、ヨーク内周に従来のマグネットが接合された横断面図（ｃ）である。They are a cross-sectional view (a) of a conventional magnet, a bird's-eye view (b) of the conventional magnet, and a cross-sectional view (c) in which the conventional magnet is joined to the inner periphery of the yoke. 従来技術のマグネットにおける膨張の様子を概念的に示す横断面図である。It is a cross-sectional view which shows the mode of expansion in the magnet of a prior art notionally. 実施形態のマグネットにおける膨張の様子を概念的に示す横断面図である。It is a cross-sectional view conceptually showing the state of expansion in the magnet of the embodiment. その他の例のマグネットの鳥瞰図である。It is a bird's-eye view of the magnet of other examples. その他の例のマグネットの鳥瞰図である。It is a bird's-eye view of the magnet of other examples.

（構成）
図面を参照して、本発明の実施例を説明する。図１には、本発明を利用したＤＣモータ１０が示されている。ＤＣモータ１０は、界磁マグネットとして機能する全体として筒状をしたマグネット１を備えている。マグネット１は、回転軸４に垂直な外周側断面形状が角の丸い略正４角形であり、内周側断面形状が円形である一体構造を有している。マグネット１の外周側には、フレームを兼ねるヨーク２が配置さている。ヨーク２は、鉄材でありマグネット１の外周に接して配置され、回転軸４に垂直な内周側断面の形状が略正４角形の筒形状を有している。そして、マグネット１とヨーク２とによりステータ５が構成されている。 (Constitution)
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a DC motor 10 utilizing the present invention. The DC motor 10 includes a magnet 1 having a cylindrical shape as a whole that functions as a field magnet. The magnet 1 has an integral structure in which the outer peripheral side cross-sectional shape perpendicular to the rotating shaft 4 is a substantially regular square with rounded corners and the inner peripheral side cross-sectional shape is circular. A yoke 2 that also serves as a frame is disposed on the outer peripheral side of the magnet 1. The yoke 2 is an iron material, is disposed in contact with the outer periphery of the magnet 1, and has a cylindrical shape whose inner peripheral side cross section perpendicular to the rotating shaft 4 has a substantially regular square shape. The magnet 1 and the yoke 2 constitute a stator 5.

マグネット１の内側には、所定の隙間を介して、電機子として機能する鉄心３が配置されている。鉄心３は、放射状に延在した６個の極歯を備えている。この６個の極歯のそれぞれには、図示省略したロータコイルが巻かれている。鉄心３の中心には、回転軸４が固定されている。そして、鉄心３と回転軸４とによりロータ６が構成されている。回転軸４は、図示省略した軸受により回転自在な状態で保持されている。この図示省略した軸受は、ステータ５に対して固定され、ロータ６がステータ５に対して回転可能な状態とされている。 An iron core 3 that functions as an armature is disposed inside the magnet 1 via a predetermined gap. The iron core 3 includes six pole teeth extending radially. A rotor coil (not shown) is wound around each of the six pole teeth. A rotation shaft 4 is fixed at the center of the iron core 3. A rotor 6 is constituted by the iron core 3 and the rotating shaft 4. The rotary shaft 4 is held in a freely rotatable state by a bearing (not shown). The bearing (not shown) is fixed to the stator 5 and the rotor 6 is rotatable with respect to the stator 5.

回転軸４には、図示省略したブラシ給電機構が配置されており、このブラシ給電機構により、上述した鉄心３に巻かれたロータコイルに駆動電流が供給される。これらロータ側の構造は、通常のＤＣブラシモータと同じである。 A brush feeding mechanism (not shown) is disposed on the rotating shaft 4, and a driving current is supplied to the rotor coil wound around the iron core 3 by the brush feeding mechanism. The structure on the rotor side is the same as that of a normal DC brush motor.

本実施形態において、マグネット１は、磁性粉末（例えば、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ粉末）およびバインダー樹脂（例えば、ナイロン６）からなるプラスチックマグネットである。マグネット１は、円周面からなる内周面１ａおよび多面からなる外周面１ｂを有し、周方向に対して偏肉形状に形成された筒構造とされている。外周面１ｂは、断面円弧状の４つの湾曲面１ｃおよび矩形平面状の４つの平坦面１ｄをそれぞれ交互に周方向に４回繰り返した構成とされている。したがって、マグネット１は、その肉厚に注目して見ると、肉厚が厚い厚肉部１ｅおよび肉厚が薄い薄肉部１ｆを一組として４組を９０度回転対称（９０度回転させると重なる関係：４回回転対称）に配置した構成とされている。なお、厚肉部１ｅは湾曲面１ｃに対応する部分であり、薄肉部１ｆは平坦面１ｄに対応する部分である。ここで、４箇所の厚肉部１ｅが磁極であり、周方向において厚肉部１ｅの極性が交互に反転するようにマグネット１への着磁が行われている。 In the present embodiment, the magnet 1 is a plastic magnet made of magnetic powder (for example, Sm—Fe—N powder) and a binder resin (for example, nylon 6). The magnet 1 has an inner peripheral surface 1a composed of a circumferential surface and an outer peripheral surface 1b composed of multiple surfaces, and has a cylindrical structure formed in an uneven shape with respect to the circumferential direction. The outer peripheral surface 1b is configured such that four curved surfaces 1c having a circular arc cross section and four flat surfaces 1d having a rectangular flat surface are alternately repeated four times in the circumferential direction. Therefore, when paying attention to the thickness of the magnet 1, the four pairs of the thick portion 1 e and the thin portion 1 f having a small thickness are set to be 90-degree rotationally symmetrical (they are overlapped when rotated 90 degrees). (Relationship: 4-fold rotational symmetry). The thick portion 1e is a portion corresponding to the curved surface 1c, and the thin portion 1f is a portion corresponding to the flat surface 1d. Here, the four thick portions 1e are magnetic poles, and the magnet 1 is magnetized so that the polarities of the thick portions 1e are alternately reversed in the circumferential direction.

図２には、マグネット１の横断面図（ａ）、鳥瞰図（ｂ）、ヨーク２の内周にマグネット１が接合された状態を示す横断面図（ｃ）が示されている。図２（ｂ）に示すように、マグネット１には、矩形平面状の４つの平坦面１ｄの最肉薄部に、軸方向に延在する４つの切り欠き部１ｇ１、１ｇ２、１ｇ３、１ｇ４が設けられている。 FIG. 2 shows a cross-sectional view (a), a bird's-eye view (b) of the magnet 1, and a cross-sectional view (c) showing a state in which the magnet 1 is joined to the inner periphery of the yoke 2. As shown in FIG. 2B, the magnet 1 is provided with four notches 1g1, 1g2, 1g3, 1g4 extending in the axial direction at the thinnest portion of the four flat surfaces 1d having a rectangular flat shape. It has been.

これら４つの切り欠き部１ｇ１〜１ｇ４は、対向する面で同一方向に切り欠かれて、対をなしている。すなわち、図２（ｂ）に示すように、対向する切り欠き部１ｇ１と１ｇ２が対を構成し、それぞれが図のＺ軸正方向に切り欠かれた（開放された）構造とされている。また、対向する切り欠き部１ｇ３と１ｇ４が対を構成し、それぞれが図のＺ軸負方向に切り欠かれた（開放された）構造とされている。 These four cutout portions 1g1 to 1g4 are cut out in the same direction on opposite surfaces to form a pair. That is, as shown in FIG. 2B, the notch portions 1g1 and 1g2 facing each other form a pair, and each has a structure that is notched (opened) in the positive direction of the Z axis in the drawing. Moreover, the notch parts 1g3 and 1g4 which oppose comprise a pair, and it is set as the structure where each cut out (open | released) in the Z-axis negative direction of the figure.

この構造では、周方向において隣接する切り欠き部（例えば、切り欠き部１ｇ１と１ｇ４、切り欠き部１ｇ１と１ｇ３）は、切り欠いた方向（開放された方向）が互い違い（逆）とされている。また、切り欠き部１ｇ１、１ｇ２、１ｇ３、１ｇ４は、切り欠いた方向を除いて同じ形状であり、その幅Ｗおよび切り欠かれた軸方向の距離Ｌは同じ寸法とされている。なお、Ｌはマグネット１の軸方向の長さの略半分とされている。この構造においては、切り欠き部１ｇ１、１ｇ２、１ｇ３、１ｇ４は、切り欠き構造であるので、それ以外の部分でマグネット１は繋がっており、一体成形されたマグネット１の一体構造が保持されている。 In this structure, the notch portions adjacent to each other in the circumferential direction (for example, the notch portions 1g1 and 1g4 and the notch portions 1g1 and 1g3) are alternately (reversed) in the notched direction (opened direction). . The cutout portions 1g1, 1g2, 1g3, and 1g4 have the same shape except for the cutout direction, and the width W and the cutout distance L in the axial direction have the same dimensions. Note that L is substantially half the length of the magnet 1 in the axial direction. In this structure, the cutout portions 1g1, 1g2, 1g3, and 1g4 have a cutout structure, so that the magnet 1 is connected at other portions and the integral structure of the integrally formed magnet 1 is maintained. .

以下、比較のため従来のマグネットの形態を示す。図４には、図２のマグネット１に対応する従来の構造のマグネット１１が示されている。ここで、図４（ａ）は、従来のマグネット１１の横断面図であり、（ｂ）は従来のマグネット１１の鳥瞰図であり、（ｃ）はヨーク２の内周に従来のマグネット１１が接合された構造のステータ５５の横断面図である。図４の従来のマグネット１１は、実施形態のマグネット１と同様に一体成形構造であるが、実施形態のマグネット１と異なり、切り欠き部１ｇ１、１ｇ２、１ｇ３、１ｇ４が設けられていない。 In the following, for comparison, the conventional magnet form is shown. FIG. 4 shows a magnet 11 having a conventional structure corresponding to the magnet 1 of FIG. 4A is a cross-sectional view of the conventional magnet 11, FIG. 4B is a bird's-eye view of the conventional magnet 11, and FIG. 4C is a diagram in which the conventional magnet 11 is joined to the inner periphery of the yoke 2. It is a cross-sectional view of the stator 55 having the structure. The conventional magnet 11 of FIG. 4 has an integrally formed structure like the magnet 1 of the embodiment, but is not provided with notches 1g1, 1g2, 1g3, 1g4, unlike the magnet 1 of the embodiment.

図４に示す従来構造のマグネット１１は、内周面１１ａ、厚肉部１１ｅ、薄肉部１１ｆを供えている。図４（ｃ）には、マグネット１１がヨーク２の内側に納められ、ステータ５５とされた状態が示されている。 A magnet 11 having a conventional structure shown in FIG. 4 includes an inner peripheral surface 11a, a thick portion 11e, and a thin portion 11f. FIG. 4C shows a state where the magnet 11 is housed inside the yoke 2 and is used as the stator 55.

（マグネットの製造方法）
次に、マグネット１の製造方法について説明する。マグネット１は、一体構造であるので、一体成形により製造することができる。この場合、まず一体成形された構造の図１の形状のマグネット１をモールド成形により得る。そして得られたマグネット１をヨーク２の内側に取り付け、接着剤等によりマグネット１とヨーク２とを接合する。マグネット１とヨーク２との接合は、圧入や嵌合による方法でもよい。また、インサート成形により、最初からヨーク２に一体化させた状態で図２に示す形状のマグネット１を形成してもよい。この場合、ヨーク２の内側に加熱して流動化させたプラスチックマグネットの原料を射出し、マグネット１を形成する。いずれの場合もマグネットを分割した構造とする場合に比較して、製造工程を簡素化でき、製造コストを下げることができる。 (Magnet manufacturing method)
Next, a method for manufacturing the magnet 1 will be described. Since the magnet 1 has an integral structure, it can be manufactured by integral molding. In this case, first, the magnet 1 having the integrally formed structure shown in FIG. 1 is obtained by molding. The obtained magnet 1 is attached to the inside of the yoke 2 and the magnet 1 and the yoke 2 are joined with an adhesive or the like. The magnet 1 and the yoke 2 may be joined by press-fitting or fitting. Alternatively, the magnet 1 having the shape shown in FIG. 2 may be formed by insert molding so as to be integrated with the yoke 2 from the beginning. In this case, the magnet 1 is formed by injecting the plastic magnet material heated and fluidized inside the yoke 2. In either case, the manufacturing process can be simplified and the manufacturing cost can be reduced as compared with the case where the magnet is divided.

（切り欠き部の機能）
ここでは、図１に示す基本構造を有するＤＣモータを動作させた際の発熱により、マグネット（界磁マグネット）の温度が上昇した状況を考える。まず、図４の従来技術の構造のマグネット１１を用いたＤＣモータについて説明する。なお、従来技術を用いたＤＣモータもマグネット１１の材質は、実施形態のマグネット１（図２参照）と同じプラスチックマグネットであり、その他の構造も切り欠き部１ｇ１、１ｇ２、１ｇ３、１ｇ４が設けられていない点を除いて、実施形態のモータ１０と同じであるとする。 (Function of notch)
Here, a situation is considered in which the temperature of the magnet (field magnet) rises due to heat generated when the DC motor having the basic structure shown in FIG. 1 is operated. First, a DC motor using the magnet 11 having the conventional structure shown in FIG. 4 will be described. In the DC motor using the conventional technology, the material of the magnet 11 is the same plastic magnet as that of the magnet 1 of the embodiment (see FIG. 2), and other structures are also provided with cutout portions 1g1, 1g2, 1g3, 1g4. It is assumed that the motor 10 is the same as that of the embodiment except that it is not.

図５に従来構造におけるステータ５５が示されている。なお、図５（および後述する図６）において、ロータの記載は省略されている。ここで、ステータ５５の温度が上昇すると、マグネット１１の熱膨張が発生する。マグネット１１は、バインダーとして樹脂を用いたプラスチックマグネットであるので、鉄材であるヨーク２に比べて大きな熱膨張率を有している。一例として鉄材であるヨークの線膨張率は１２×１０^−６/℃であるが、体積比でネオジ磁性粉末とナイロン６６系樹脂が１：１のプラスチックマグネットの線膨張率は１００×１０^−６/℃であり、約８倍強の違いがある。この違いは、主にバインダーの樹脂（この場合はナイロン６６）の線膨張率が相対的に大きいことに起因する。 FIG. 5 shows a stator 55 having a conventional structure. In FIG. 5 (and FIG. 6 described later), the description of the rotor is omitted. Here, when the temperature of the stator 55 rises, thermal expansion of the magnet 11 occurs. Since the magnet 11 is a plastic magnet using a resin as a binder, it has a larger coefficient of thermal expansion than the yoke 2 that is an iron material. As an example, the linear expansion coefficient of a yoke, which is an iron material, is 12 × 10 ⁻⁶ / ° C., but the linear expansion coefficient of a plastic magnet in which neodimagnetic powder and nylon 66 series resin are 1: 1 by volume is 100 × 10 ^−6. / ° C, there is a difference of about 8 times. This difference is mainly due to the relatively large linear expansion coefficient of the binder resin (in this case, nylon 66).

したがって、熱によりマグネット１１が膨張すると、外周はヨーク２で押さえられているので、行き場を失ったマグネット構成材料は、図５の矢印により概念的に示されるように相対的に強度の弱い厚さの薄い部分に集中する。この結果、膨張の状態によっては、薄肉部５１、５２、５３、５４が内周側に盛り上がり、その部分において、マグネット１１が図示しないロータに接触する可能性が増大する。 Therefore, when the magnet 11 expands due to heat, the outer periphery is held down by the yoke 2, so that the magnet constituent material that has lost its place has a relatively weak thickness as conceptually shown by the arrows in FIG. Concentrate on the thin part of the. As a result, depending on the state of expansion, the thin portions 51, 52, 53, 54 rise to the inner peripheral side, and the possibility that the magnet 11 contacts a rotor (not shown) increases at that portion.

次に発明を利用した実施形態の場合を説明する。図６には、図２に示すステータ５における切り欠き部１ｇ１、１ｇ２が設けられている部分において、ステータ５を軸（Ｚ軸）に垂直な面で切断した切断面が示されている。 Next, the case of the embodiment using the invention will be described. FIG. 6 shows a cut surface obtained by cutting the stator 5 along a plane perpendicular to the axis (Z axis) in the portion where the notches 1g1 and 1g2 are provided in the stator 5 shown in FIG.

この場合、温度の上昇によるマグネット１の膨張が発生すると、図６の矢印で概念的に示されるように相対的に強度が弱く、且つ、切り欠き部１ｇ１、１ｇ２が設けられている薄肉部６１、６３にマグネット１の膨張が集中する。この際、切り欠き部１ｇ１、１ｇ２の部分は、マグネット１が一部取り除かれた構造とされているので、矢印により示されるマグネット１の膨張は、切り欠き部１ｇ１および１ｇ２の幅が狭まることで吸収される。このため、薄肉部６１、６３の内周面側への盛り上がりが防止される。また、マグネット１の周方向への膨張が、切り欠き部１ｇ１、１ｇ２により吸収されるので、薄肉部６２、６４に膨張がしわ寄せされる現象が抑えられ、薄肉部６２、６４における内周面側への盛り上がりも防止される。 In this case, when the expansion of the magnet 1 due to the temperature rise occurs, as shown conceptually by the arrow in FIG. 6, the strength is relatively weak, and the thin portion 61 provided with the notches 1 g 1 and 1 g 2. 63, the expansion of the magnet 1 is concentrated. At this time, since the cutout portions 1g1 and 1g2 have a structure in which the magnet 1 is partially removed, the expansion of the magnet 1 indicated by the arrows is caused by the width of the cutout portions 1g1 and 1g2 being narrowed. Absorbed. For this reason, the rising to the inner peripheral surface side of the thin parts 61 and 63 is prevented. Further, since the expansion of the magnet 1 in the circumferential direction is absorbed by the notches 1g1 and 1g2, the phenomenon of expansion and wrinkling to the thin portions 62 and 64 is suppressed, and the inner peripheral surface side of the thin portions 62 and 64 is suppressed. The swell is also prevented.

上記の薄肉部の内周面側への盛り上がりを防止する作用は、対向する薄肉部（例えば、符号６１と６３）において対称性をもって行われるので、特定の薄肉部に膨張が集中し、その部分で内側への盛り上がりが生じる現象が発生し難い。また、図２の切り欠き部１ｇ３、１ｇ４が設けられている部分でも図６の場合と同様のメカニズムでマグネット１の周方向における膨張が吸収され、内周面側への盛り上がりが防止される。 The action of preventing the bulge to the inner peripheral surface side of the thin wall portion is performed symmetrically in the opposed thin wall portions (for example, reference numerals 61 and 63), so that the expansion concentrates on the specific thin wall portion, and the portion It is difficult to generate a phenomenon that swells inward. Further, even in the portion provided with the notches 1g3 and 1g4 in FIG. 2, the expansion in the circumferential direction of the magnet 1 is absorbed by the same mechanism as in FIG. 6, and the rise to the inner peripheral surface side is prevented.

また、周方向において、図２に示すように切り欠き部１ｇ１、１ｇ２、１ｇ３、１ｇ４の切り欠いた方向が互い違いとされているので、膨張時におけるマグネット１の部分および全体の変形も抑えられる。仮に、切り欠き部１ｇ１、１ｇ２、１ｇ３、１ｇ４の切り欠いた方向が全て同じであると、周方向において切り欠き部が存在していない部分があるので、その部分での内側への盛り上がりが発生する。また、切り欠いた方向が互い違いとならない構造とすると、軸方向から見た膨張の状態のバランスが崩れ、マグネット１全体の変形が問題となる。 Further, in the circumferential direction, as shown in FIG. 2, the cut-out directions of the cutout portions 1g1, 1g2, 1g3, and 1g4 are staggered, so that deformation of the magnet 1 part and the entire deformation during expansion can be suppressed. If the cutout portions 1g1, 1g2, 1g3, and 1g4 are all in the same cutout direction, there is a portion where the cutout portion does not exist in the circumferential direction, so that an inward swell occurs at that portion. To do. If the cut-out directions are not alternated, the balance of the expansion state viewed from the axial direction is lost, and deformation of the entire magnet 1 becomes a problem.

また、切り欠いた方向を除いて、切り欠き部１ｇ１、１ｇ２、１ｇ３、１ｇ４の形状と寸法を同じにしているので、各切り欠き部のマグネット材料の膨張を吸収する機能が均一化される。このため、各切り欠き部の形状と寸法を同じにしない場合に比較して、部分的に膨張が集中する不都合の発生が抑えられる。 Further, since the shape and dimensions of the notches 1g1, 1g2, 1g3, 1g4 are the same except for the notched direction, the function of absorbing the expansion of the magnet material in each notch is made uniform. For this reason, compared with the case where the shape and dimension of each notch part are not made the same, generation | occurrence | production of the problem which expansion | swelling concentrates partially is suppressed.

なお、切り欠き部１ｇ１、１ｇ２、１ｇ３、１ｇ４を設けることで、マグネット１が一部欠落する構造となるが、マグネットの相対的に厚みが薄い薄肉部１ｆは、磁極と磁極の間であり、その部分が一部欠落しても界磁マグネットの機能への影響は小さく、モータ特性への影響は問題とならない。 In addition, by providing the notches 1g1, 1g2, 1g3, 1g4, the magnet 1 is partially omitted, but the thin portion 1f having a relatively thin thickness of the magnet is between the magnetic pole and the magnetic pole, Even if this part is missing, the influence on the function of the field magnet is small, and the influence on the motor characteristics is not a problem.

（変形例）
図１の例は、平坦面１ｄにおける薄肉部１ｆの軸方向に延在する切り欠き部１ｇを設け、熱膨張による変形を緩衝するものである。図２（ｂ）の実施例の鳥瞰図では切り欠き部１ｇの軸方向における長さが、マグネット１の軸方向長さの略半分としている。しかしながら、切り欠き部１ｇの軸方向の長さＬは、この限りではない。また切り欠き部１ｇの幅Ｗ、切り欠き部の形状に関しても図２の形状の限りではない。 (Modification)
The example of FIG. 1 is provided with a notch 1g extending in the axial direction of the thin portion 1f on the flat surface 1d to buffer deformation due to thermal expansion. In the bird's-eye view of the embodiment of FIG. 2B, the length in the axial direction of the notch 1 g is approximately half the axial length of the magnet 1. However, the length L in the axial direction of the notch 1g is not limited to this. Further, the width W of the notch 1g and the shape of the notch are not limited to the shape of FIG.

図３に切り欠き部の変形例を示す。図３には、マグネットの構造に関する変形例１の鳥瞰図（ａ）と変形例２の鳥瞰図（ｂ）が示されている。図３（ａ）には、発明を利用したマグネット３１が示されている。マグネット３１は、マグネット１と同様にＤＣモータの界磁マグネットとして利用される。マグネット３１は、図２（ｂ）の場合よりも軸方向の長さＬを長くし、かつ幅Ｗを短くした切り欠き部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄを備えている。 FIG. 3 shows a modification of the notch. FIG. 3 shows a bird's-eye view (a) of Modification 1 and a bird's-eye view (b) of Modification 2 regarding the structure of the magnet. FIG. 3A shows a magnet 31 using the invention. The magnet 31 is used as a field magnet of a DC motor, like the magnet 1. The magnet 31 includes notches 31a, 31b, 31c, and 31d that have an axial length L longer and a width W shorter than that in the case of FIG.

図３（ｂ）には、発明を利用したマグネット３２が示されている。マグネット３２は、マグネット１と同様にＤＣモータの界磁マグネットとして利用される。マグネット３２は、図２（ｂ）の場合よりも軸方向の長さＬを短くし、かつ切り欠き部端をＲ形状とした切り欠き部３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄを備えている。 FIG. 3B shows a magnet 32 utilizing the invention. The magnet 32 is used as a field magnet of a DC motor, like the magnet 1. The magnet 32 includes notches 32a, 32b, 32c, and 32d having a shorter length L in the axial direction than the case of FIG.

図１には、マグネット１の外周側断面形状を略正ｎ角形（ｎは、４以上の自然数）におけるｎ＝４とした場合が示されているが、ｎの数は４に限定されない。ｎは、ｎ＝８のようなｎは４の倍数とすると、切り欠き構造を互い違いにする構成が可能となるので好ましい。 FIG. 1 shows the case where the outer peripheral side cross-sectional shape of the magnet 1 is n = 4 in a substantially regular n-gon (n is a natural number of 4 or more), but the number of n is not limited to four. It is preferable that n is a multiple of 4 such that n = 8 because a configuration in which notch structures are alternated is possible.

図２には、４面ある平坦部１ｂの一つにおいて、軸方向に延在する切り欠き部を１つ設けた例が示されているが、開放される方向（切り欠いた方向）が逆方向の２つの切り欠き部を平坦部１ｂに設ける構造も可能である。この場合、切り欠いていない部分で周方向の繋がりが確保されるようにすることで、マグネットの一体性が確保される。 FIG. 2 shows an example in which one notch portion extending in the axial direction is provided in one of the four flat portions 1b, but the opening direction (the notch direction) is reversed. A structure in which two cutout portions in the direction are provided in the flat portion 1b is also possible. In this case, the integrity of the magnet is ensured by ensuring the circumferential connection at the notched portion.

この構造の一例を図７に示す。図７には、マグネット７０が示されている。マグネット７０は、切り欠き部の構造を除いて図２のマグネット１と同様の形状を有している。この例では、マグネット７０の４つの平坦面（最薄肉部）のそれぞれに２つの切り欠き部が設けられている。すなわち、一つの平坦面７１に着目した場合、平坦面７１には、軸方向の一方の方向に切り欠いた（開放された）切り欠き部７２と軸方向の他方の方向に切り欠いた（開放された）切り欠き部７３が設けられている。ここで、切り欠き部７２は、切り欠き部７３に比較して軸方向の長さが長く設定されている。そして、切り欠き部７２と７３の間の部分はブリッジ部７４とされ、マグネット７０の一体性が確保されている。 An example of this structure is shown in FIG. FIG. 7 shows the magnet 70. The magnet 70 has the same shape as the magnet 1 in FIG. 2 except for the structure of the notch. In this example, two notches are provided on each of the four flat surfaces (thinnest wall portions) of the magnet 70. That is, when attention is paid to one flat surface 71, the flat surface 71 is notched (opened) in one axial direction and is notched (opened) in the other axial direction. A notch 73 is provided. Here, the notch 72 has a longer axial length than the notch 73. And the part between the notch parts 72 and 73 is made into the bridge part 74, and the integrity of the magnet 70 is ensured.

そして、平坦部７１に周方向で隣接する平坦部７５には、切り欠き部７６と７７が設けられ、その間がブリッジ部７８とされている。ここで、切り欠き部７６と７７の関係は、切り欠き部７２と７３の関係を軸方向で逆転（反転）させた構造とされている。すなわち、切り欠き部７６と７７は、切り欠いた方向が逆であり、切り欠き部７６は切り欠き部７３と同じ寸法であり、切り欠き部７７は切り欠き部７２と同じ寸法とされている。 The flat portion 75 adjacent to the flat portion 71 in the circumferential direction is provided with notches 76 and 77, and a bridge portion 78 is formed therebetween. Here, the relationship between the notches 76 and 77 is a structure in which the relationship between the notches 72 and 73 is reversed (inverted) in the axial direction. In other words, the cutout portions 76 and 77 have opposite cutout directions, the cutout portion 76 has the same dimensions as the cutout portion 73, and the cutout portion 77 has the same dimensions as the cutout portion 72. .

また、平坦部７１に対向する平坦部７９は、平坦部７１と同じ切り欠き構造とされ、平坦部７５に対向する平坦部８０は、平坦部７５と同じ切り欠き構造とされている。こうすることで、薄肉部に切り欠いた方向が逆方向の２つの切り欠き部を設ける構造とし、更に周方向で隣接する切り欠き構造が互い違いの構造となるようにされている。 The flat portion 79 facing the flat portion 71 has the same notch structure as the flat portion 71, and the flat portion 80 facing the flat portion 75 has the same notch structure as the flat portion 75. By doing so, a structure is provided in which two cut-out portions having opposite directions in the thin-walled portion are provided, and the cut-out structures adjacent in the circumferential direction have a staggered structure.

図８には、各平坦面（際薄肉部）に切り欠いた方向が逆方向の２つの切り欠き部を設け、更にこの２つの切り欠き部が同じ構造（同じ寸法）である場合の例が示されている。図８には、マグネット９０が示されている。マグネット９０は、切り欠き部の構造を除いて図２のマグネット１と同様の形状を有している。この例では、マグネット９０の４つの平坦面（最薄肉部）のそれぞれに２つの切り欠き部が設けられている。すなわち、一つの平坦面９１に着目した場合、平坦面９１には、軸方向の一方の方向に切り欠いた（開放された）切り欠き部９２と軸方向の他方の方向に切り欠いた（開放された）切り欠き部９３が設けられている。ここで、切り欠き部９２と９３は、同じ寸法に設定されている（つまり、向きを除いて同じものとされている）。そして、切り欠き部９２と９３の間の部分はブリッジ部９４とされ、マグネット９０の一体性が確保されている。また、他の平坦面９５、９６、９７も平坦面９１と同じ切り欠き構造とされている。 FIG. 8 shows an example in which each flat surface (particularly thin portion) is provided with two notches with opposite directions, and the two notches have the same structure (same dimensions). It is shown. FIG. 8 shows the magnet 90. The magnet 90 has the same shape as the magnet 1 of FIG. 2 except for the structure of the notch. In this example, two cutout portions are provided on each of the four flat surfaces (thinnest wall portions) of the magnet 90. That is, when attention is paid to one flat surface 91, the flat surface 91 is notched (opened) in one axial direction and notched in the other axial direction (opened). A notch 93 is provided. Here, the notches 92 and 93 are set to have the same dimensions (that is, the same except for the orientation). A portion between the notches 92 and 93 is a bridge portion 94, and the integrity of the magnet 90 is ensured. The other flat surfaces 95, 96, and 97 have the same notch structure as the flat surface 91.

以上の説明では、ＤＣモータ自体の発熱によりマグネットの膨張が生じる場合を説明したが、設置環境の温度上昇により、ＤＣモータが加熱され、マグネットの温度が上昇する場合でも同様の効果を得ることができる。また、実施形態におけるロータ側の部材がステータとなり、外側のステータ側の部材がロータとなるアウターロータ型のモータに本発明を利用することも可能である。この場合、マグネット１の側の外側の部分が符号６により示される内側の部分に対して回転する。 In the above description, the case where the magnet expands due to the heat generated by the DC motor itself has been described. However, the same effect can be obtained even when the temperature of the magnet rises due to the DC motor being heated due to the temperature rise in the installation environment. it can. In addition, the present invention can be applied to an outer rotor type motor in which the rotor side member in the embodiment is a stator and the outer stator side member is a rotor. In this case, the outer part on the magnet 1 side rotates relative to the inner part indicated by reference numeral 6.

本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本発明の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。 The aspect of the present invention is not limited to the individual embodiments described above, and includes various modifications that can be conceived by those skilled in the art, and the effects of the present invention are not limited to the contents described above. That is, various additions, modifications, and partial deletions can be made without departing from the concept and spirit of the present invention derived from the contents defined in the claims and equivalents thereof.

本発明は、ＤＣモータに利用することができる。 The present invention can be used for a DC motor.

１、１１、３１、３２、７０、９０…マグネット
１ａ、１１ａ…内周面
１ｂ…外周面
１ｃ…湾曲面
１ｄ、７１、７５、７９、８０、９５、９６，９７…平坦面
１ｅ、１１ｅ…厚肉部
１ｆ、１１ｆ、５１、５２、５３、５４、６１、６２、６３、６４…薄肉部
１ｇ、１ｇ１、１ｇ２、１ｇ３、１ｇ４、３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ、７２、７３、７６、７７、９２、９３…切り欠き部
２…ヨーク
３…鉄心
４…回転軸
５、５５…ステータ
６…ロータ
１０…ＤＣモータ
７４、７８、９４…ブリッジ部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 11, 31, 32, 70, 90 ... Magnet 1a, 11a ... Inner peripheral surface 1b ... Outer peripheral surface 1c ... Curved surface 1d, 71, 75, 79, 80, 95, 96, 97 ... Flat surface 1e, 11e ... Thick part 1f, 11f, 51, 52, 53, 54, 61, 62, 63, 64 ... Thin part 1g, 1g1, 1g2, 1g3, 1g4, 31a, 31b, 31c, 31d, 32a, 32b, 32c, 32d , 72, 73, 76, 77, 92, 93 ... notch 2 ... yoke 3 ... iron core 4 ... rotating shaft 5, 55 ... stator 6 ... rotor 10 ... DC motor 74, 78, 94 ... bridge part

Claims

回転軸に垂直な外周側断面形状が略正ｎ角形であり、内周側断面形状が円形である一体構造を有したＤＣモータ用マグネットであって、
前記マグネットは、相対的に厚みの厚い部分と相対的に厚みの薄い部分とを有し、
前記相対的に厚さの薄い部分に軸方向に延在した切り欠き部が設けられ、
前記ｎは４の倍数であり、
前記切り欠き部は、４の倍数の数ある前記厚さの薄い部分のそれぞれに設けられ、
周方向において隣接する前記切り欠き部は、切り欠いた方向が互い違いとされていることを特徴とするＤＣモータ用マグネット。 A magnet for a DC motor having an integrated structure in which an outer peripheral side cross-sectional shape perpendicular to the rotation axis is a substantially regular n-gon, and an inner peripheral side cross-sectional shape is circular,
The magnet has a relatively thick portion and a relatively thin portion,
A cutout portion extending in the axial direction is provided in the relatively thin portion,
N is a multiple of 4,
The notch is provided in each of the thin portions that is a multiple of 4;
A magnet for a DC motor , wherein the notched portions adjacent in the circumferential direction have alternate cutout directions .

前記切り欠き部は、前記厚さの薄い部分のそれぞれにおいて２つ設けられており、
前記２つの切り欠き部は、切り欠いた方向が逆方向であることを特徴とする請求項１に記載のＤＣモータ用マグネット。 Two notches are provided in each of the thin portions,
The DC motor magnet according to claim 1 , wherein the two cutout portions have opposite cutout directions.

切り欠いた方向を除いて全ての前記切り欠き部が同じ構造を有していることを特徴とする請求項１に記載のＤＣモータ用マグネット。 2. The DC motor magnet according to claim 1 , wherein all of the cutout portions have the same structure except for a cutout direction.

前記マグネットは一体成形されたプラスチックマグネットであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のＤＣモータ用マグネット。 The magnet for a DC motor according to any one of claims 1 to 3, wherein the magnet is an integrally molded plastic magnet.

請求項１乃至４のいずれか一項に記載のＤＣモータ用マグネットと、
前記ＤＣモータ用マグネットの外周に接して配置され、回転軸に垂直な内周側断面の形状が略正ｎ角形の筒形状を有するヨークと
を備えることを特徴とするＤＣモータ。 A magnet for a DC motor according to any one of claims 1 to 4 ,
A DC motor comprising: a yoke disposed in contact with an outer periphery of the DC motor magnet and having a cylindrical shape with an inner peripheral side cross section perpendicular to the rotation axis having a substantially regular n-gonal shape.