(57)【要約】【課題】マグネットプレートの割れ等を防止することができ、音および振動の低減された直流モータを提供する。【解決手段】直流モータに備わるステータ２は、磁性材料からなり六角筒形状に形成され、互いに一連に連結された平板形状の六つ平板部４を有するヨーク３と、ネオジウムを主原料とする焼結体により形成された６つのマグネットプレートとを有し、マグネットプレートのそれぞれがヨーク３に形成された平板部のそれぞれの内壁に取り付けられる。マグネットプレートのそれぞれは、互いに近接して配置された第１および第２のマグネット片（M1、M2）から形成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性材料からなり六角筒形状に形成され、互いに一連に連結された平板形状の六つ平板部を有するヨークと、ネオジウムを主原料とする焼結体により形成された６つのマグネットプレートとを有し、前記マグネットプレートのそれぞれが前記ヨークに形成された前記平板部のそれぞれの内壁に取り付けられたステータと、
回転軸と、前記回転軸に取り付けられ、略円環形状のコア本体と、前記コア本体の外周面から半径方向外側に向けて円周方向等間隔に一体形成された複数のティースとを有するアーマチュアコアと、前記アーマチュアコアに形成された前記ティースに巻装された複数の巻線を有するアーマチュアコイルと、前記回転軸に前記アーマチュアコアに近接して取り付けられ、外周面に複数のコンミテータ片を有するコンミテータとを有し、前記ステータの内側に回転配置されたアーマチュアとを備える直流モータにおいて、
前記ティースの数および前記コンミテータ片の数は、ともに９であり、
前記マグネットプレートのそれぞれは、互いに近接して配置された第１および第２のマグネット片から形成されることを特徴とする直流モータ。
【請求項２】
前記マグネットプレートを形成する前記第１および第２のマグネット片は、前記ヨークの中心軸方向に並んでそれぞれ配列されていることを特徴する請求項１に記載の直流モータ。
【請求項３】
前記マグネットプレートを形成する前記第１および第２のマグネット片のうち、前記第１のマグネット片は、前記ヨークに形成された平板部の軸方向中心線から一の周方向に所定の角度ずれて配置され、かつ、前記第２のマグネット片は、前記ヨークに形成された平板部の軸方向中心線から一の周方向と反対の他の周方向に所定の角度ずれて配置されていることを特徴とする請求項２の記載の直流モータ。
【請求項４】
前記マグネットプレートを形成する前記第１および第の２のマグネット片は、前記ヨークの周方向に並んでそれぞれ配列されていることを特徴とする請求項１に記載の直流モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、直流モータに関し、特に、六角筒形状のヨークを備える直流モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
図９に、直流モータの一例として、六角筒形状のヨーク３０を備える直流モータ１００の例を示す。直流モータ１００を構成するステータ２０は、ヨーク３０と、ヨーク３０の内壁P1に取り付けられた、平板形状の六つのマグネットＭとを有する。ヨーク３０は、接合部Ｃにより、互いに一連に連結された六つの平板形状の平板部Ｐを有し、六角筒形状に形成される。六つのマグネットＭのそれぞれは、各平板部Ｐの内壁Ｐ１に接着剤により取り付けられる（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２０９１４号公報
【特許文献２】特開２００７−１０４７５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、上記のヨーク３０に取り付けられた平板形状のマグネットＰを、ネオジウムを主原料とする焼結体（以下「ネオジ焼結体」という。）にて形成された場合、直流モータ１００の駆動や、雰囲気温度の上昇によりステータ２０の温度が上昇し高温となったときに、ステータ２０の温度の上昇により、マグネットＰ自体に割れが生じるおそれがあるとともに、マグネットＰをヨーク３０に固定する接着剤により形成される接着層に亀裂が生じ、マグネットPがヨーク３０から脱落するおそれがある。以下、その点につき図１０に基づき説明する。
【０００５】
図１０は、図９において、矢印Ｂの方向からステータ２０の内側を見たところのステータ２０の一部拡大図である。ステータ２０の温度が上昇し高温となると、温度上昇に伴う体積の増加によりヨーク３０は、縦方向ｙに膨張する。一方、ネオジ焼結体により形成されたマグネットＰも温度上昇に伴う体積は増加するが、焼結等の製造時における配向方向の影響から、厚み方向ｚへの膨張率が大きいため、厚み方向ｚへの膨張するとともに、縦方向ｙおよび横方向ｘに収縮する。つまり、縦方向ｙに着目すると、ヨーク３０は縦方向ｙに膨張するのに対し、マグネットＰは縦方向ｙに収縮することになり、縦方向ｙにおいてヨーク３０とマグネットPの変形方向は逆になる。そのため、マグネットＰ自体および前記の接着層には、ステータ２０の温度が上昇等により熱応力が生じる。
【０００６】
そのため、平板形状のマグネットＰをネオジ焼結体にて形成した場合には、ステータ２０の温度が上昇し高温となったときに、マグネットＰ自体に割れが生じたり、マグネットＰをヨーク３０に固定する接着剤により形成される接着層に亀裂が生じたりするおそれがある。
【０００７】
さらに、直流モータは、モータの駆動時に生じる音および振動を低減させることが求められる。そして、この音および振動の要因として、まず、コギングトルクが挙げられる。すなわち、直流モータは、駆動時に生じる音および振動を低減させるため、直流モータに生じるコギングトルクを低減することも求められる。
【０００８】
そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、ネオジ焼結体にて形成された平板形状のマグネットを備えるステータの温度が上昇し温となった場合でも、ネオジ焼結体にて形成された平板形状のマグネットの割れ等を未然に防止できるとともに、コギングトルクが低減され、駆動時に生じる音および振動を低減される直流モータを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明の直流モータは、磁性材料からなり六角筒形状に形成され、互いに一連に連結された平板形状の六つ平板部を有するヨークと、ネオジウムを主原料とする焼結体により形成された６つのマグネットプレートとを有し、前記マグネットプレートのそれぞれが前記ヨークに形成された前記平板部のそれぞれの内壁に取り付けられたステータと、回転軸と、前記回転軸に取り付けられ、略円環形状のコア本体と、前記コア本体の外周面から半径方向外側に向けて円周方向等間隔に一体形成された複数のティースとを有するアーマチュアコアと、前記アーマチュアコアに形成された前記ティースに巻装された複数の巻線を有するアーマチュアコイルと、前記回転軸に前記アーマチュアコアに近接して取り付けられ、外周面に複数のコンミテータ片を有するコンミテータとを有し、前記ステータの内側に回転配置されたアーマチュアとを備える直流モータにおいて、前記ティースの数および前記コンミテータ片の数は、ともに９であり、前記マグネットプレートのそれぞれは、互いに近接して配置された第１および第２のマグネット片から形成されることを特徴とする。
【００１０】
このように、マグネットプレートを互いに近接して配置された第１および第２のマグネット片から構成することで、ヨークに取り付けられた第１および第２のマグネット片の縦方向または横方向の長さを短くすることができる。そのため、ステータの温度が高温となったときの、第１および第２のマグネット片の縦方向または横方向の収縮長さを短くすることができ、第１および第２のマグネット片の割れ等を防止することができる。
【００１１】
さらに、本発明の直流モータは、マグネットプレートを形成する第１および第２のマグネット片は、ヨークの中心軸方向にそれぞれ配列されるとともに、第１のマグネット片は、ヨークに形成された平板部の軸方向中心線から一の周方向に所定の角度ずれて配置され、かつ、第２のマグネット片は、ヨークに形成された平板部の軸方向中心線から一の周方向と反対の他の周方向に所定の角度ずれて配置されていることを特徴とする。
【００１２】
このように、第１および第２のマグネット片は、ヨークの中心軸方向に並んでそれぞれ配列されるとともに、第１および第２のマグネット片は、ヨークの周方向に所定の角度ずれて配置されていることにより、アーマチュアが回転したときにアーマチュアに備わるアーマチュアコアに形成されたティースに流れる磁束の磁束量の変化が緩やかになる。そのため、直流モータに生じるコギングトルクが低減される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、第１および第２のマグネット片の縦方向または横方向の収縮長さを短くすることができ、第１および第２のマグネット片の割れ等を防止することができる。また、直流モータに生じるコギングトルクが低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施の形態における直流モータの軸方向から見た図である。
【図２】図１にてＡ−Ａ断面から見たステータの断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態のステータの展開図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態の直流モータのコギングトルクの低下を説明する図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態の直流モータのコギントルクと第１および第２のマグネット片のずれ角との関係を説明する図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態の第１および第２のマグネット片の変形を説明する図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態のステータの展開図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態のステータの展開図である。
【図９】従来技術の直流モータに備わるステータの軸方向から見た図である。
【図１０】従来技術のマグネットの変形を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、この発明の第１の実施の形態を図１、図２および図３に基づき説明する。図１に示すように、本実施の形態の直流モータ１は、ステータ２と、ステータ２の内側に回転自在に配置されたアーマチュア６とを有する。ステータ２は、六角筒形状に形成されたヨーク３と、ヨーク３に取り付けられた六つのマグネットプレート５を備える。前記のヨーク３は、連結部３ａにて互いに一連に連結された六つの平板形状の平板部４を有する。そして、六つの平板部４のそれぞれに、マグネットプレート５が接着剤により取り付けられる。なお、平板部４に取り付けられるマグネットプレート５についての詳細は、後述する。
【００１６】
アーマチュア６は、棒形状の回転軸７と、回転軸７に取り付けられ、円環形状のコア本体８ａと、コア本体８ａの外周面から半径方向外側に一体形成された複数のティース８ｂとを有するアーマチュアコア８と、アーマチュアコア８に装着されたアーマチュアコイル９とを備える。アーマチュアコイル９は、ティース８ｂに巻装された複数の巻線９ａを備える。
【００１７】
次に、図２および図３に基づき、平板部４に取り付けられるマグネットプレート５の詳細について説明する。マグネットプレート５ａは、ヨーク３に形成された平板部4ａに接着剤により取り付けられる。より詳細には、マグネットプレート５ａは平板部4ａに、マグネットプレート５ｂは平板部4ｂに、マグネットプレート５ｃは平板部4ｃに接着剤により取り付けら、マグネットプレート５ｄは平板部4ｄに、マグネットプレート５ｅは平板部4ｅに、マグネットプレート５ｆは平板部4ｆに接着剤により取り付けられる。
【００１８】
マグネットプレート５は、薄板の略直方体形状の第１および第２のマグネット片（M１、M２）より構成され、第１および第２のマグネット片（M１、M２）は、それぞれ互いに近接してヨーク３に配置される。また、第１および第２のマグネット片（M1、M2）は、ネオジ焼結体にて形成される。
【００１９】
本実施の形態において、マグネットプレート５を形成する第１および第２のマグネット片（M1、M２）は、ヨーク３の中心軸Lyの配置方向であるヨーク３の中心軸方向ａに、並んでそれぞれ配列される。そして、第１のマグネット片M1は、ヨーク３に形成された平板部４の軸方向中心線L０から一のヨークの周方向ｒに、ヨーク３の中心軸Lyから見て所定の角度θずれて配置され、かつ、第２のマグネット片は、同じくヨーク３に形成された平板部４の軸方向中心線L０から一のヨークの周方向ｒと反対の他のヨークの周方向ｒに、ヨーク３の中心軸Lyら見て所定の角度θずれて配置されている。
【００２０】
すなわち、第１のマグネット片M1の軸方向中心線L１は、軸方向中心線L０から一のヨークの周方向ｒに所定の角度θずれて配置され、かつ、第２のマグネット片の軸方向中心線L２は、軸方向中心線L０から一のヨークの周方向ｒと反対の他のヨークの周方向ｒに、所定の角度θずれて配置されている。本実施の形態において、角度θは、３．７５度に設定されるが、３．７５度に限定されないことは言うまでもなく、２度以上４．５度以下であればよく、望ましくは、３度以上４度以下であればよい。
【００２１】
次に、マグネットプレート５が、第１および第２のマグネット片（M１、M２）、すなわち二つのマグネット片により形成されることにより、ステータ２の温度が上昇し高温となったときでも、第１および第２のマグネット片（M１、M２）自体が割れ難くなること、および、第１および第２のマグネット片（M１、M２）とヨーク３との間に形成される接着層に生じる亀裂が生じ難くなることについて、図４に基づき説明する。
【００２２】
図４は、ステータ２の一部拡大図を示したものであり、ステータ２の温度が上昇し、ステータ２の温度が高温となったときのヨーク３、並びに第１および第２のマグネット片（M１、M２）の膨張または収縮の形態を示す。同図に示すように、ステータ２の温度が上昇し、ステータ２の温度が高温となると、温度上昇に伴う体積の増加によりヨーク３は縦方向ｙに膨張する。その一方で、ネオジ焼結体により形成されたマグネットＰは、焼結等の製造時における配向方向の影響から、温度上昇に伴う体積の増加により厚さ方向ｚの膨張率が大きいため、第１および第２のマグネット片（M１、M２）は、厚さ方向ｚに大きく膨張する一方で、横方向ｘおよび縦方向ｙには収縮する。
【００２３】
つまり、縦方向ｙに着目すると、ヨーク３０は縦方向ｙに膨張するのに対し、マグネットＰは縦方向ｙに収縮することになり、縦方向ｙにおいてヨーク３０とマグネットPの変形方向は逆になる。そのため、マグネットＰ自体および前記の接着層には、ステータ２０の温度が上昇等により熱応力が生じる。
【００２４】
上記のように、第１および第２のマグネット片（M１、M２）自体ならびに接着層に熱応力が形成されるが、本実施の形態において、マグネットプレート５は、第１および第２のマグネット片（M１、M２）、すなわち二つのマグネット片により形成される。そのため、マグネットプレート５全体の縦方向の長さ略Lyは、第１および第２のマグネット片（M１、M２）により、略半分の長さの長さ（Lｙ／２）に２分されており、図１０に従来例として示す縦方向ｙの長さが長さLyのマグネットMの縦方向ｙの収縮長さに比して、第１および第２のマグネット片（M１、M２）の縦方向ｙの収縮長さは半減され短く設定される。
【００２５】
そのため、第１および第２のマグネット（M１、M２）の温度の上昇による縦方向ｙに収縮する長さは短くなり、第１および第２のマグネット片（M１、M２）自体、ならびに接着層に形成される熱応力は、同図において従来例として示すマグネットM等に形成される熱応力よりも低減される。従って、マグネットプレート５が、第１および第２のマグネット片（M１、M２）、すなわち二つのマグネット片により形成されることにより、ステータ２の温度が上昇し、高温となったときでも、第１および第２のマグネット片（M１、M２）自体が割れ難くなるとともに、第１および第２のマグネット片（M１、M２）とヨーク３との間に形成される接着層に生じる亀裂が生じ難くなる。
【００２６】
次に、本実施の形態の直流モータ１に生じる音および振動が低減されることにつき説明する。上述のように、本実施の形態の直流モータ１の第１および第２のマグネット片（M１、M２）は、ヨークの中心軸方向ａに並んでそれぞれ配列されるとともに、第１および第２のマグネット片は、ヨークの周方向ｒに所定の角度ずれて配置されている。そのため、アーマチュア６が回転したときに、第１および第２のマグネット片（M１、M２）から、アーマチュア６に備わるアーマチュアコア８に形成されたティース８ｂに流れる磁束の磁束量の変化が緩やかになる。そのため、直流モータ１に生じるコギングトルクが低減される。
【００２７】
上記のように、直流モータ１に生じるコギングトルクが低減されることにつき、図５および図６に基づき、説明する。図５は、図３にて示す軸方向中心線L０から第１および第２のマグネット片（M１、M２）の軸方向中心線L１、L２のずれ角θが、ともに０度および２．５度のときに、直流モータ１に備わるアーマチュア６が回転されるときに、直流モータ１に生じるコギングトルクについて説明する。同図において、ずれ角θが０度のときに直流モータ１に生じるコギングトルクを破線で示され、ずれ角θが２．５度のときに直流モータ１に生じるコギングトルクを実線で示される。
【００２８】
同図に示されるように、ずれ角θが２．５度のときに直流モータ１に生じるコギングトルクは、ずれ角θが２．５度のときに直流モータ１に生じるコギングトルクに比して減少される。すなわち、直流モータ１の第１および第２のマグネット片（M１、M２）が、ヨークの中心軸方向ａに並んでそれぞれ配列されるとともに、第１および第２のマグネット片は、ヨークの周方向ｒに所定の角度（同図において、２．５度）ずれて配置されることにより、コギングトルクが減少される。
【００２９】
また、図６は、図３にて示す軸方向中心線L０から第１および第２のマグネット片（M１、M２）の軸方向中心線L１、L２のずれ角θを０度から５度としたときに、直流モータ１に生じるコギングトルクを示す。同図に示すように、直流モータ１に生じるコギングトルクは、ずれ角θが２度以上４．５度以下で小さくなり、ずれ角θが３．７５度（θ＝３．７５度）のときに最小となる。そのため、上述のように、ずれ角θは、３．７５度に設定されている本実施の形態の直流モータ１は、コギングトルクは小さく設定される。
【００３０】
このように、直流モータ１の第１および第２のマグネット片（M１、M２）が、ヨークの中心軸方向ａに並んでそれぞれ配列されるとともに、第１および第２のマグネット片は、ヨークの周方向ｒに所定の角度（同図において、２．５度）ずれて配置されることにより、コギングトルクは減少され、直流モータ１に生じる音および振動は低減される。
【００３１】
次に、図７に基づき第２の実施の形態の直流モータ１について説明する。第２の実施の形態の直流モータ１は、第１の実施の形態の直流モータ１に比して、マグネットプレート５を形成する第１および第２のマグネット片（M１、M２）の形状およびヨーク３への取り付け位置のみが異なり、その他の部分については同一である。そのため、マグネットプレート５を形成する第１および第２のマグネット片（M１、M２）の形状およびヨーク３への取り付け位置についてのみ説明し、その他の部分については説明を省略する。
【００３２】
第２の実施の形態の直流モータ１では、マグネットプレート５を形成する第１および第２のマグネット片（M1、M２）は、ヨーク３の中心軸Lyの配置方向であるヨーク３の中心軸方向ａに、並んでそれぞれ配列される。そのため、マグネットプレート５全体の縦方向の長さ略Lyは、第１および第２のマグネット片（M１、M２）により、略半分の長さの長さ（Lｙ／２）に２分されており、図１０に従来例として示す縦方向ｙの長さが長さLyのマグネットMの縦方向ｙの収縮長さに比して、第１および第２のマグネット片（M１、M２）の縦方向ｙの収縮長さは半減され短く設定される。
【００３３】
従って、第１の実施の形態と同様に、第２の実施の形態の直流モータ１も、第１および第２のマグネット（M１、M２）の温度の上昇による縦方向ｙに収縮する長さ短くなり、第１および第２のマグネット片（M１、M２）自体、ならびに接着層に形成される熱応力は、図１０において従来例として示すマグネットM等に形成される熱応力よりも低減される。従って、マグネットプレート５が、第１および第２のマグネット片（M１、M２）、すなわち二つのマグネット片により形成されることにより、ステータ２の温度が上昇し、高温となったときでも、第１および第２のマグネット片（M１、M２）自体が割れ難くなるとともに、第１および第２のマグネット片（M１、M２）とヨーク３との間に形成される接着層に生じる亀裂が生じ難くなる。
【００３４】
次に、図８に基づき第３の実施の形態の直流モータ１について説明する。第３の実施の形態の直流モータ１は、第１の実施の形態の直流モータ１に比して、マグネットプレート５を形成する第１および第２のマグネット片（M１、M２）の形状およびヨーク３への取り付け位置のみが異なり、その他の部分については同一である。そのため、マグネットプレート５を形成する第１および第２のマグネット片（M１、M２）の形状およびヨーク３への取り付け位置についてのみ説明し、その他の部分については説明を省略する。
【００３５】
第３の実施の形態の直流モータ１では、マグネットプレート５を形成する第１および第２のマグネット片（M1、M２）は、ヨーク３の周方向ｒに、並んでそれぞれ配列される。そのため、マグネットプレート５全体の横方向の長さ略Lｘは、第１および第２のマグネット片（M１、M２）により、略半分の長さの長さ（Lｘ／２）に２分されており、図１０に従来例として示す横方向ｘの長さが長さLｘのマグネットMの横方向ｘの収縮長さに比して、第の実施の形態として示す、第１および第２のマグネット片（M１、M２）の横方向ｘの収縮長さは半減され、短く設定される。
【００３６】
従って、第１の実施の形態と同様に、第２の実施の形態の直流モータ１も、第１および第２のマグネット（M１、M２）の温度の上昇による横方向ｘに収縮する長さ短くなり、第１および第２のマグネット片（M１、M２）自体、ならびに接着層に形成される熱応力は、図１０において従来例として示すマグネットM等に形成される熱応力よりも低減される。従って、マグネットプレート５が、第１および第２のマグネット片（M１、M２）、すなわち二つのマグネット片により形成されることにより、ステータ２の温度が上昇し、高温となったときでも、第１および第２のマグネット片（M１、M２）自体が割れ難くなるとともに、第１および第２のマグネット片（M１、M２）とヨーク３との間に形成される接着層に生じる亀裂が生じ難くなる。
【符号の説明】
【００３７】
１  直流モータ 
２  ステータ   
３  ヨーク     
３ａ  連結部   
４  平板部     
４ａから４ｆ  平板部
５  マグネットプレート 
５ａから５ｆ  マグネットプレート
６  アーマチュア       
７  回転軸     
８  アーマチュアコア   
８ａ  コア本体 
８ｂ  ティース 
９  アーマチュアコイル 
９ａ  巻線     
１０  コンミテータ     
１０ａ  コンミテータ片 
１１  軸受け   
M1  第１のマグネット片 
M2  第2のマグネット片  
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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