(57)【要約】【課題】所望の次数の加振力を低減することができる回転電機を得る。【解決手段】車両用モータ１０は、ヨークハウジング１４と、該ヨークハウジング１４の周壁１８の径方向内側の面に接合された４個のマグネット１２と、を備えている。また、車両用モータ１０は、ヨークハウジング１４の周壁１８の径方向内側に配置されていると共に、回転軸３４と、１８個のティース部４０を有するモータコア３６と、ティース部４０に巻回された巻線４２と、該巻線４２の端末部が結合されたコンミテータ３２と、を有するアーマチャ１６を備えている。さらに、車両用モータ１０は、コンミテータ３２と摺接することによって巻線４２に通電させるプラス側ブラシ４６及びマイナス側ブラシ４８を備えており、またプラス側ブラシ４６とマイナス側ブラシ４８とのなす角度θが３６０°／（マグネット１２の個数（４個））≠１００°に設定されている。【選択図】図２
2014183721.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状に形成された周壁を有するヨークハウジングと、
前記周壁の周方向に沿って配列された状態で前記周壁の径方向内側の面に接合された磁極数Ｎ（Ｎは自然数）のマグネットと、
前記周壁の径方向内側に配置されていると共に、軸線回りに回転する回転軸と、前記回転軸に固定されていると共に該回転軸の周方向に沿って等間隔に配置されたティース部を有するモータコアと、前記ティース部に巻回された巻線と、該巻線の端末部が結合されたコンミテータと、を有するロータと、
前記コンミテータと摺接することによって前記巻線に通電させるプラス側ブラシと、
前記プラス側ブラシとのなす角度がθ°に設定され、かつ前記コンミテータと摺接することによって前記巻線に通電させるマイナス側ブラシと、
を備え、下記の式１を満たす回転電機。
2014183721.tif 000006
・・・式１
【請求項２】
前記ティース部の個数はＭ個とされ、
下記の式２を満たす請求項１記載の回転電機。
2014183721.tif 000007
・・・式２
【請求項３】
前記ティース部の個数はＭ個とされ、
下記の式３を満たす請求項１又は請求項２記載の回転電機。
2014183721.tif 000008
・・・式３
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、回転軸に固定されたファンを回転させるブロアモータ（回転電機）が開示されている。このブロアモータは、円筒状のヨークハウジングと、ヨークハウジングの内周面に固定された一対の永久磁石と、ヨークハウジングの中心に回転軸を介して回転自在に設けられたロータと、ロータに設けられたコイルへの通電を行うブラシと、を備えている。すなわち、当該ブロアモータは、一対の永久磁石を有する２極の回転電機である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３３３７３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、回転電機の小型化及び高出力化を考慮すると、回転電機の多極化（４極、６極等）をすることが考えられる。しかしながら、単に回転電機の多極化をした場合、該回転電機の回転一次成分が高次化するため、多極化を図る前には問題とならなかった周波数での振動及び騒音の問題が生じることが考えられる。
【０００５】
本発明は上記事実を考慮し、所望の次数の加振力を低減することができる回転電機を得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の本発明に係る回転電機は、筒状に形成された周壁を有するヨークハウジングと、
前記周壁の周方向に沿って配列された状態で前記周壁の径方向内側の面に接合された磁極数Ｎ（Ｎは自然数）のマグネットと、前記周壁の径方向内側に配置されていると共に、軸線回りに回転する回転軸と、前記回転軸に固定されていると共に該回転軸の周方向に沿って等間隔に配置されたティース部を有するモータコアと、前記ティース部に巻回された巻線と、該巻線の端末部が結合されたコンミテータと、を有するロータと、前記コンミテータと摺接することによって前記巻線に通電させるプラス側ブラシと、前記プラス側ブラシとのなす角度がθ°に設定され、かつ前記コンミテータと摺接することによって前記巻線に通電させるマイナス側ブラシと、を備えていると共に、下記の式１を満たしている。
2014183721.tif 000003
・・・式１
【０００７】
請求項１記載の本発明では、上記のヨークハウジング、マグネット、ロータ、及びブラシ（プラス側ブラシ及びマイナス側ブラシ）を含んでＮ極Ｍスロットの回転電機が構成されている。また、この回転電機では、プラス側ブラシ及びマイナス側ブラシがコンミテータに摺接することによって、それぞれのティース部に巻回されたそれぞれの巻線への通電が切り替えられる。また、巻線に通電されるとロータが磁化され、該磁化されたロータの一部が一つのマグネットに引き付けられると共に、該磁化されたロータの他の一部が他の一つのマグネットに引き付けられる。その結果、ロータが回転する。
【０００８】
ここで、回転電機の多極化（Ｎ＝４，６，・・・とした場合）をすると共に、プラス側ブラシとマイナス側ブラシとのなす角度を３６０°／Ｎに設定した場合、換言すると、プラス側ブラシを一つのマグネット（Ｎ極のマグネット）の中心（回転軸の周方向の中心）に配置すると共にマイナス側ブラシを他の一つのマグネット（Ｓ極のマグネット）の中心（回転軸の周方向の中心）に配置した場合、該回転電機の回転一次成分が高次化する。すなわち、ロータの一回転あたりの回転変動（回転の脈動）の変動数が多くなる。しかしながら、本実施形態では、上記の式１を満たすようにプラス側ブラシとマイナス側ブラシとのなす角度が設定されているため、換言すると、プラス側ブラシ及びマイナス側ブラシのいずれかがマグネットの中心（回転軸の周方向の中心）に配置されない構成とされているため、ロータの一回転あたりの回転変動（回転の脈動）の変動数を少なくすることができる。すなわち、回転電機の回転一次成分の低次数化を図ることができる。これにより、本実施形態では、所望の次数の加振力を低減することができる。
【０００９】
請求項２記載の本発明に係る回転電機は、請求項１記載の回転電機において、前記ティース部の個数はＭ個とされ、下記の式２を満たすことを特徴としている。
2014183721.tif 000004
・・・式２
【００１０】
請求項２記載の本発明では、上記の式１を満たすようにＮ（極数）及びＭ（スロット数）が設定されている。これにより、回転電機の各々の回転次数における加振力を低減することができる。
【００１１】
請求項３記載の本発明に係る回転電機は、請求項１又は請求項２記載の回転電機において、前記ティース部の個数はＭ個とされ、下記の式３を満たすことを特徴としている。
2014183721.tif 000005
・・・式３
【００１２】
請求項３記載の本発明では、上記の式３を満たすようにプラス側ブラシとマイナス側ブラシとのなす角度を適宜設定することにより、異なる次数の加振力のバランスを容易に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】車両用モータを回転軸の軸線方向に沿って切断した断面を示す測断面図である。
【図２】図１に示された２−２線に沿って切断した車両用モータの断面を模式的に示した模式断面図である。
【図３】図１に示された車両用モータの出力軸のトルク変動及びコイルトルクを示すグラフである。
【図４】プラス側ブラシとマイナス側ブラシとのなす角度と所定の次数の加振力との関係を示すグラフである。
【図５】対比例に係る車両用モータの各次数における加振力及び図１に示された車両用モータの各次数における加振力を示すグラフである。
【図６】対比例に係る車両用モータの断面を模式的に示した図２に対応する模式断面図である。
【図７】図６に示された車両用モータの出力軸のトルク変動及びコイルトルクを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、図１及び図２を用いて、本発明の実施形態に係る回転電機について説明する。
【００１５】
図１に示されるように、本実施形態の回転電機としての車両用モータ１０は、該車両用モータ１０の外郭を構成すると共に複数のマグネット１２が接合されたヨークハウジング１４と、ヨークハウジング１４内に配置されたロータとしてのアーマチャ１６と、を主要な要素として構成されている。
【００１６】
ヨークハウジング１４は、鋼板材にプレス加工が施されることによって有底円筒状に形成されており、またヨークハウジング１４は筒状の周壁１８を備えている。この周壁１８の径方向の内側の面には、該周壁１８の周方向に沿って等間隔に配置された４個のマグネット１２が接合されている。詳述すると、図２に示されるように、４個のマグネット１２のうち一つのマグネット１２はＮ極マグネット１２Ｎ（回転軸３４側の面の極性がＮ極）とされており、該一つのマグネット１２（Ｎ極マグネット１２Ｎ）と周壁１８の周方向に隣り合う他のマグネット１２はＳ極マグネット１２Ｓ（回転軸３４側の面の極性がＳ極）とされている。すなわち、Ｎ極マグネット１２ＮとＳ極マグネット１２Ｓとが周壁１８の周方向に沿って交互に配置されている構成である。また、図１に示されるように、ヨークハウジング１４は、周壁１８の一端を閉止する底壁２０を備えている。この底壁２０の中心部には凹部２２が形成されており、さらにこの凹部２２には、後述する回転軸３４の一端を軸支するベアリング２４が圧入されている。また、周壁１８の他端部は、該周壁１８の径方向外側に向けて折り曲げ形成されたフランジ部２６とされている。
【００１７】
また、周壁１８の他端は、後述するプラス側ブラシ４６及びマイナス側ブラシ４８（図２参照）等を支持する支持部材２８がフランジ部２６に接合されることによって閉止されている。さらに、この支持部材２８の中心部には、回転軸３４の他端を軸支するベアリング２４が固定されている。
【００１８】
また、周壁１８の径方向内側には、ロータとしてのアーマチャ１６が設けられている。このアーマチャ１６は、電機子本体３０及びコンミテータ３２等が円柱状の回転軸３４に固定されることによって構成されている。
【００１９】
図２に示されるように、電機子本体３０は、薄肉の鋼鈑材が回転軸３４の軸方向に積層されることによって構成されたモータコア３６を備えている。このモータコア３６は、円筒状に形成されかつ回転軸３４が軸心部に圧入される鉄心環状部３８と、該鉄心環状部３８の外周端から回転軸３４の径方向外側に向けて突出する１８個のティース部４０と、を有している。また、１８個のティース部４０は、回転軸３４の周方向に沿って等間隔に配置されている。さらに、導電性の巻線４２が各々のティース部４０に巻回されることによって電機子本体３０が構成されている。
【００２０】
また、図１に示されるように、回転軸３４にはコンミテータ３２が固定されている。このコンミテータ３２は、回転軸３４の周方向に沿って等間隔に配置された１８個の整流子片４４が円筒状に形成された絶縁部材の外周部に固定されることによって構成されている。さらに、各々の整流子片４４には、モータコア３６の各々のティース部４０に巻回された巻線４２の端末部がそれぞれ結合されている。
【００２１】
また、図１及び図２に示されるように、コンミテータ３２の径方向外側には、該コンミテータ３２と摺接することによって前述の巻線４２に通電させるプラス側ブラシ４６及びマイナス側ブラシ４８が設けられている。また、本実施形態では、プラス側ブラシ４６とマイナス側ブラシ４８とのなす角度θ°が１００°に設定されている。詳述すると、プラス側ブラシ４６がコンミテータ３２に摺接する位置が、マイナス側ブラシ４８がコンミテータ３２に摺接する位置に対して該コンミテータ３２の周方向に１００°だけずらした位置に設定されている。
【００２２】
（本実施形態の作用並びに効果）
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。
【００２３】
図１及び図２に示されるように、本実施形態では、上記のヨークハウジング１４、マグネット１２、アーマチャ１６、及びブラシ（プラス側ブラシ４６及びマイナス側ブラシ４８）等を含んで４極１８スロットの車両用モータ１０が構成されている。また、この車両用モータ１０では、プラス側ブラシ４６及びマイナス側ブラシ４８がコンミテータ３２に摺接することによって、１８個のティース部４０に巻回されたそれぞれの巻線４２への通電が切り替えられる。また、巻線４２に通電されると電機子本体３０が磁化され、該磁化された電機子本体３０の一部が一つのマグネット１２に引き付けられると共に、該磁化された電機子本体３０他の一部が他の一つのマグネット１２に引き付けられる。その結果、電機子本体３０が回転軸３４と共に回転する。
【００２４】
ところで、図６に示された対比例に係る車両用モータ５０のように、プラス側ブラシ４６とマイナス側ブラシ４８とのなす角度を３６０°／（マグネット１２の個数（４個））＝９０°に設定すると、換言すると、プラス側ブラシ４６を一つのマグネット１２（Ｎ極マグネット１２Ｎ）の中心（回転軸３４の周方向の中心）に配置すると共にマイナス側ブラシ４８を他の一つのマグネット１２（Ｓ極マグネット１２Ｓ）の中心（回転軸３４の周方向の中心）に配置すると、該車両用モータ５０の回転一次成分の次数が３６次になる。詳述すると、図７に示されるように、回転軸３４の１回転あたりのトルクＴの変動（各々のティース部４０に巻回された各々の巻線４２に順次通電されることによって生じるコイルトルクＴ１〜Ｔ９の合力の変動）の変動数が３６になる。
【００２５】
しかしながら、図２に示されるように、本実施形態では、プラス側ブラシ４６とマイナス側ブラシ４８とのなす角度が３６０°／（マグネット１２の個数（４個））≠１００°に設定されているため、換言すると、プラス側ブラシ４６及びマイナス側ブラシ４８のいずれかがマグネット１２の中心（回転軸３４の周方向の中心）に配置されない構成とされているため、回転軸３４の一回転あたりの回転変動（回転の脈動）の変動数を少なくすることができる。詳述すると、図３に示されるように、回転軸３４の１回転あたりのトルクＴの変動（各々のティース部４０に巻回された各々の巻線４２に順次通電されることによって生じるコイルトルクＴ１〜Ｔ９の合力の変動）の変動数が１８になる。すなわち、車両用モータ１０の回転一次成分の低次数化を図ることができる。これにより、図５に示されるように、所望の次数（３６次）の加振力Ａ３６を上記の車両用モータ５０の加振力Ｂ３６に比して低減することができる。なお、図５には、車両用モータ１０，５０とほぼ同じ体格の車両用モータ（２極１２スロットの車両用モータ）の回転一次成分〜回転五次成分の加振力Ｃ１２〜Ｃ６０が示されているが、本実施形態の車両用モータ１０では、当該２極１２スロットの車両用モータの加振力Ｃ１２〜Ｃ６０よりも小さな加振力Ａ１８，Ａ３６となっている。特に、本実施形態では、（モータコア３６のティース部４０の個数）／（マグネット１２の数）＝４．５、即ち、（モータコア３６のティース部４０の個数）／（マグネット１２の数）が整数とならないように設定されているため、より一層の加振力の低減が図られている。
【００２６】
なお、本実施形態では、プラス側ブラシ４６とマイナス側ブラシ４８とのなす角度を１００°に設定した例について説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、前述の式３を満たす範囲内において、すなわち、プラス側ブラシ４６とマイナス側ブラシ４８とのなす角度を９０°を除きかつ８０°〜１００°の範囲内において適宜設定することにより、図４に示されるように、１８次の加振力Ａ１８と３６次の加振力Ａ３６とのバランスを容易に調整することができる。
【００２７】
また、本実施形態では、４極１８スロットの車両用モータ１０に本発明を適用した例について説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、６極や８極の車両用モータに本発明を適用することもできる。また、モータコアのティース部の数は、車両用モータに要求される出力等を考慮して適宜設定すればよい。
【００２８】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、その主旨を逸脱しない範囲内において上記以外にも種々変形して実施することが可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００２９】
１０…車両用モータ（回転電機），１２…マグネット，１２Ｎ…Ｎ極マグネット（マグネット），１２Ｓ…Ｓ極マグネット（マグネット），１４…ヨークハウジング，１６…アーマチャ（ロータ），１８…周壁，３２…コンミテータ，３４…回転軸，３６…モータコア，４０…ティース部，４２…巻線，４６…プラス側ブラシ，４８…マイナス側ブラシ
【図１】
2014183721.tif 000009
【図２】
2014183721.tif 000010
【図３】
2014183721.tif 000011
【図４】
2014183721.tif 000012
【図５】
2014183721.tif 000013
【図６】
2014183721.tif 000014
【図７】
2014183721.tif 000015