(57)【要約】【課題】ロータの総重量ひいては慣性モーメントが小さくなり、作動中に発生する騒音を効果的に下げることができる永久磁石直流（ＰＭＤＣ）モータを提供する。【解決手段】ＰＭＤＣモータは、ハウジング（１）と、ハウジングの内周面に固定されたステータ磁石（２）と、ハウジング内に収容されてステータ磁石に対面するロータコア（３）と、ロータコアの周りに巻き付けたロータ巻線（３０２）とを含む。ロータコアは複数のロータ歯（３１）を含み、各々のロータ歯は歯本体（３４）及び歯先端（３３）を含む。ハウジングの外径（Ｄ２）に対するロータコアの外径（Ｄ１）の比は、０．６から０．６７の範囲にある。Ｄ１に対する歯本体の幅（ｔ）の比は、０．１から０．２の範囲にある。既存のＰＭＤＣモータと比較して、本発明のＰＭＤＣモータは、同じ要求性能を満たす一方、ロータコアの大きさ及び重量を軽減させ、従ってロータ巻線の重量を軽くする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石直流モータであって、
内周面を持つハウジング（１）と、
前記ハウジング（１）の前記内周面に固定されたステータ磁石（２）と、
前記ハウジング（１）に収容されて前記ステータ磁石（２）に対面するロータコア（３）であって、複数のロータ歯（３１）を備え、各々の前記ロータ歯（３１）は歯本体（３４）及び歯先端（３）を備え、前記ハウジング（１）の外径に対する前記ロータコア（３）の外径の比が０．６から０．６７の範囲にあるロータコア（３）と、
前記ロータコア（３）の周りに巻き付けたロータ巻線（３０２）と、を備えることを特徴とする永久磁石直流モータ。
【請求項２】
前記ステータ磁石（２）は、ゴム磁石で作成され、前記ステータ磁石（２）の厚さに対する前記ロータコア（３）の外径の比が４．６から５．６の範囲にある、請求項１に記載の永久磁石直流モータ。
【請求項３】
前記ゴム磁石（２）は、厚さが２．９０ｍｍから３．４５ｍｍであり、最大磁気エネルギ積が１．５０ＭＧＯｅから１．７５ＭＧＯｅである、請求項２に記載の永久磁石直流モータ。
【請求項４】
前記ゴム磁石（２）の厚さは３．１ｍｍである、請求項３に記載の永久磁石直流モータ。
【請求項５】
前記ゴム磁石（２）は、巻かれて円筒形状になり、次いで圧入によって前記ハウジング（１）内に固定される、請求項２に記載の永久磁石直流モータ。
【請求項６】
各々の前記ロータ歯（３１）の前記歯本体（３４）は、前記ロータコア（３）の半径方向に歯高さ（ｈ）を有し、前記ロータコア（３）の前記外径（Ｄ１）に対する前記歯高さ（ｈ）の比が０．２５から０．５の範囲にある、請求項１から５の何れかの１つに記載の永久磁石直流モータ。
【請求項７】
前記歯本体（３４）は、前記ロータコア（３）の円周方向に幅（ｔ）を有し、前記ロータコア（３）の前記外径（Ｄ１）に対する前記歯本体（３４）の前記幅（ｔ）の比が０．１から０．２の範囲にある、請求項１から６の何れかの１つに記載の永久磁石直流モータ。
【請求項８】
前記ロータコア（３）の前記外径（Ｄ１）は１５．８ｍｍであり、前記ハウジング（１）の外径（Ｄ２）は２４．４ｍｍである、請求項１から７の何れかの１つに記載の永久磁石直流モータ。
【請求項９】
前記ロータコア（３）の前記円周方向における各々の前記ロータ歯（３１）の前記歯本体（３４）の前記幅（ｔ）は２．３ｍｍであり、前記ロータコア（３）の前記半径方向における前記ロータ歯（３１）の各々の前記歯本体（３４）の前記歯高さ（ｈ）は３．２９ｍｍである、請求項８に記載の永久磁石直流モータ。
【請求項１０】
前記ロータコア（３）と前記ステータ磁石（２）との間に空隙が定まり、前記空隙は、０．２ｍｍから０．３５ｍｍの範囲にある、請求項１から９の何れかの１つに記載の永久磁石直流モータ。
【請求項１１】
前記ハウジング（１）上に配置されたカバーと、前記カバーの外側に配置されたエンドキャップ（８）とをさらに備え、前記ハウジング（１）は、底部分を持つ閉鎖端及び底部分を持たない開放端を備える円筒構造であり、前記カバー（７）及び前記エンドキャップは、前記ハウジング（１）の前記開放端を覆う、請求項１から１０の何れかの１つに記載の永久磁石直流モータ。
【請求項１２】
前記カバー（７）には、複数の突出ポスト（７０）及びボス（７１）が備わり、前記エンドキャップ（８）には、前記突出ポスト（７０）及び前記ボス（７１）にそれぞれ対応して複数の貫通穴（８０）及び位置決め溝（８１）が定まり、前記突出ポスト（７０）及びボス（７１）は、それぞれ、前記貫通穴（８０）及び前記位置決め溝（８１）に係合して、前記カバー（７）を前記エンドキャップ（８）に固定する、請求項１１に記載の永久磁石直流モータ
【請求項１３】
回転軸（４）と、前記回転軸（４）に配置された整流子（５）と、前記カバー（８）に固定された一対の炭素ブラシ（９）と、前記カバー（８）又は前記エンドキャップ（７）に配置された伝導性端子（９１）とをさらに備え、前記整流子（５）は複数の整流子片を備え、前記炭素ブラシ（９）の一端は、前記伝導性端子（９１）に固定して接続され、前記炭素ブラシ（９）の他端は、前記整流子（５）の前記整流子片と滑り接触する、請求項１１に記載の永久磁石直流モータ。
【請求項１４】
各々の前記炭素ブラシ（９）は、ブラシ板（９２）と、前記ブラシ板（９２）に配置された振動吸収板（９３）とを備え、前記ブラシ板（９２）と前記伝導性端子との間の固定接続点（９１）が、前記カバー（８）又は前記エンドキャップ（７）の中心を通る直径上に位置する、請求項１３に記載の永久磁石直流モータ。
【請求項１５】
車両用のＨＶＡＣシステムであって、請求項１から１４の何れかの１つに記載の永久磁石直流モータを備える、ことを特徴とするＨＶＡＣシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0002]  本発明は、モータの分野に、特に永久磁石直流モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
[0003]  モータは、電気エネルギを電磁誘導の法則に従って力学的エネルギに変換する機器であり、直流モータと交流モータに分けることができる。
【０００３】
[0004]  永久磁石直流（ＰＭＤＣ）モータは、永久磁石を使用して磁界を発生する直流モータである。ＰＭＤＣモータは、録音機、ＶＣＤプレーヤー、電気蓄音機、電気マッサージ器及び様々な玩具のような様々な携帯用電子機器で広く使用され、又は自動車、オートバイ、電動補助動力自転車、電気自動車、船、航空機、機械類及び他の産業の中でも広く使用される。
【０００４】
[0005]  モータ技術の開発につれて、ＰＭＤＣモータは、より広く使用されてきた。永久磁石直流モータは、多くの適用例で交流モータに置き換わる。
【０００５】
[0006]  しかしながら、異なる適用分野では永久磁石直流モータの性能に対して異なる要求がある。例えば、冷暖房空調設備（ＨＶＡＣ）システムでは、ＰＭＤＣモータは、分室に新鮮な空気を注入するために使用され、低騒音であることが要求される。図８は、自動車用のＨＶＡＣシステムで使用される既存のＰＭＤＣモータを示し、ＰＭＤＣモータは、ハウジング１００と、ハウジング１００の内側面に固定されたステータ磁石２００と、ステータ磁石２００に配置されたロータコア３００とを含む。ロータコア３００は歯部３０１を含む。歯部３０１の周りに巻線３０２を巻き付ける。この永久磁石直流モータでは、ステータ磁石２００の厚さが比較的薄く、ロータコア３００の外径が１７．９ｍｍと比較的大きく、ロータコア３００の歯部３０１の歯幅も４．２ｍｍと広い。従って、ロータコア３００は、その慣性モーメントが大きく、騒音を発生し易く、これでは、自動車ＨＶＡＣシステムが低騒音であることに対する需要者の要求が満たされない。
【０００６】
[0007]  従って、既存のＰＭＤＣモータを改善して、ＰＭＤＣモータによって作動中に発生する騒音を効果的に低下させ、モータの品質を改善する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
[0008]  このように、その作動中の騒音が低下したＰＭＤＣモータに対する要望がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
[0009]  ＰＭＤＣモータが提供され、それは、内周面を持つハウジングと、ハウジングの内周面に固定されたステータ磁石と、ハウジングに収容されてステータ磁石に対面するロータコアであって、複数のロータ歯を備え、各々のロータ歯は歯本体及び歯先端を備え、ハウジングの外径に対するロータコアの外径の比が０．６からから０．６７の範囲にあるロータコアと、ロータコアの周りに巻き付けたロータ巻線とを備える。
【０００９】
[0010]  ステータ磁石は、ゴム磁石で作成され、ステータ磁石の厚さに対するロータコアの外径の比が４．６から５．６の範囲にあることが好ましい。
【００１０】
[0011]  ゴム磁石は、厚さが２．９０ｍｍから３．４５ｍｍであり、最大磁気エネルギ積が１．５０ＭＧＯｅから１．７５ＭＧＯｅであることが好ましい。
【００１１】
[0012]  ゴム磁石の厚さは３．１ｍｍであることが好ましい。
【００１２】
[0013]  ゴム磁石は、巻かれて円筒形状になり、次いで圧入によってハウジング内に固定されることが好ましい。
【００１３】
[0014]  各々のロータ歯の歯本体は、ロータコアの半径方向に歯高さを有し、ロータコアの外径に対する歯高さの比が０．２５から０．５の範囲にあることが好ましい。
【００１４】
[0015]  歯本体は、ロータコアの円周方向に幅を有し、ロータコアの外径に対する歯本体の幅の比が０．１から０．２の範囲にあることが好ましい。
【００１５】
[0016]  ロータコアの外径は１５．８ｍｍであり、ハウジングの外径は２４．４ｍｍであることが好ましい。
【００１６】
[0017]  ロータコアの円周方向における各々のロータ歯の歯本体の幅は２．３ｍｍであり、ロータコアの半径方向におけるロータ歯の各々の歯本体の歯高さは３．２９ｍｍであることが好ましい。
【００１７】
[0018]  ロータコアとステータ磁石との間に空隙が定まり、空隙は、０．２ｍｍから０．３５ｍｍの範囲にあることが好ましい。
【００１８】
[0019]  ハウジング上に配置されたカバーと、カバーの外側に配置されたエンドキャップとをさらに備えることが好ましい。
【００１９】
[0020]  カバーには、複数の突出ポスト及びボスが備わり、エンドキャップには、突出ポスト及びボスにそれぞれ対応して複数の貫通穴及び位置決め溝が定まり、突出ポスト及びボスは、それぞれ貫通穴及び位置決め溝に係合して、カバーをエンドキャップに固定することが好ましい。
【００２０】
[0021]  ハウジングは、底部分を持つ閉鎖端及び底部分を持たない開放端を備える円筒構造であり、カバー及びエンドキャップは、ハウジングの開放端を覆うことが好ましい。
【００２１】
[0022]  軸受を取り付けるために、エンドキャップとハウジングの底部分との各々に軸受取付け部分を設け、ロータは、ロータコアが固定され、軸受を介して軸受取付け部分に取り付けた回転軸をさらに備えることが好ましい。
【００２２】
[0023]  ロータは、回転軸と、回転軸に配置された整流子と、カバーに固定された一対の炭素ブラシと、カバー又はエンドキャップに配置された伝導性端子とをさらに備え、整流子は複数の整流子片を備え、炭素ブラシの一端は、伝導性端子に固定して接続され、炭素ブラシの他端は、整流子の整流子片と滑り接触することが好ましい。
【００２３】
[0024]  各々の炭素ブラシは、ブラシ板と、ブラシ板に配置された振動吸収板とを備えることが好ましい。
【００２４】
[0025]  ブラシ板と伝導性端子との間の固定接続点が、カバー又はエンドキャップの中心を通る直径上に位置することが好ましい。
【００２５】
[0026]  本発明は、車両用のＨＶＡＣシステムをさらに提供し、ＨＶＡＣシステムは、上述した永久磁石直流モータを備える。
【００２６】
[0027]  従来のＰＭＤＣモータと比較して、本発明のＰＭＤＣモータは、サイズが縮小したロータ及び厚さが増加した磁石を採用し、それにより作動中に騒音が効果的に低下する。
【００２７】
[0028]  以下、本発明が、図面及び実施形態を参照してより詳しく説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の１つの実施形態による永久磁石直流モータの斜視図である。
【図２】図１に示した永久磁石直流モータの、別の角度から見た斜視図である。
【図３】図１に示した永久磁石直流モータの分解組立図である。
【図４】図１に示した永久磁石直流モータの、別の角度から見た分解組立図である。
【図５】図１に示した永久磁石直流モータのステータ、ステータコア及びロータコアの斜視図である。
【図６】図１に示した永久磁石直流モータの断面図である。
【図７】図１に示した永久磁石直流モータのステータ、ステータコア及びロータコアの断面図である。
【図８】既存の永久磁石直流モータのステータ、ステータコア及びロータコアの断面図である。
【図９】既存の永久磁石直流モータにおけるテストデータの表である。
【図１０】本発明の実施形態の永久磁石直流モータにおけるテストデータの表である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
[0039]  以下、本発明の実施形態が、図面を参照してより詳しく説明される。同様の構造又は機能を持つ要素は、説明の目的のために各図を通じて全般に類似の参照数字で表わす。各図は、限定ではなく例示であることに注目されたい。各図は、縮尺通りではなく、記載された実施形態のあらゆる態様を示すとは限らず、本開示の範囲を限定しない。別段の定めがない限り、この開示で使用されるあらゆる技術的及び科学的用語は、当業者によって一般に理解される通常の意味を有する。
【００３０】
[0040]  ある構成部品が別の構成部品に「固定された」と説明するとき、それは、別の構成部品に直接固定することができ、又は中間の構成部品があっても良いことに注意されたい。ある構成部品が別の構成部品に「接続された」と説明するとき、それは、別の構成部品に直接接続することができ、又は中間の構成部品があっても良い。ある構成部品が別の構成部品に「配置された」と説明するとき、それは、別の構成部品に直接配置することができ、又は中間の構成部品があっても良い。
【００３１】
[0041]  図１から図７を参照して、本発明は極小のＰＭＤＣモータを提供し、それは、自動車用の冷暖房空調設備（ＨＶＡＣ）システムで使用可能であることが好ましい。モータは、ハウジング１と、ハウジング１内に配置されたステータ磁石２と、ステータ磁石２に対向するロータコア３と、ロータコア３に巻き付けたロータ巻線３０２（図８）と、ロータコア３に固定されこれによって駆動される回転軸４と、回転軸４に配置され複数の整流子片５を含む整流子６と、ハウジング１の端部に配置されたカバー７と、カバー７の外側に配置されたエンドキャップ８と、カバー７に固定された炭素ブラシ９とを含む。ハウジング１の外径Ｄ２に対するロータコア３の外径Ｄ１の比は、０．６から０．６７の範囲にある。
【００３２】
[0042]  図５及び図７を参照して、本発明の１つの実施形態のＰＭＤＣモータでは、ロータコア３は、外径が比較的小さく、それによってロータコア３の慣性モーメントを小さくし、従って永久磁石直流モータの作動プロセス間に騒音を効果的に下げる。１つの実施形態では、ステータ磁石２は、厚さが２．９０ｍｍから３．４５ｍｍであり、最大エネルギ積が１．５０ＭＧＯｅから１．７５ＭＧＯｅであるゴム磁石によって形成され、ゴム磁石は、丸めて円筒形状にされ、次いで圧入によってハウジング１内に固定される。
【００３３】
[0043]  図３から図６も参照して、ロータコア３の２つの端部及び溝に絶縁接着剤１０が被覆され、回転軸４は、ロータコア３の中心を通って延び、回転軸４の２つの端部がそれぞれハウジング１及びエンドキャップ８によって支持され、ハウジング１及びエンドキャップ８に対してロータコア３と一緒に回転することができる。具体的には、ハウジング１は、底部分を持つ閉鎖端と、底部分を持たない開放端とを備える円筒構造である。ハウジング１の底部分に、軸受１２を取り付けるために軸受取付け部分１１を設ける。プラスチックで作成することが好ましいカバー７、及び金属で作成することが好ましいエンドキャップ８は、ハウジング１の開放端に配置されて、ハウジング１の開放端を覆う。エンドキャップ１８に、軸受１４を取り付けるために軸受取付け部分１３も設ける。回転軸４は、それぞれ軸受１２、１４によって、ハウジング１及びエンドキャップ８に回転可能に取り付ける。回転軸４のうち軸受１２によって支持された端部が、被駆動部材を駆動するために、軸受１２を通ってハウジング１の外側まで延びている。ロータコア３のうち軸受１２に対面する端部の外側に位置決めリング１５が配置され、位置決めリング１５と軸受１２との間にワッシャ１６が配置される。
【００３４】
[0044]  例示した実施形態では、ロータコア３は３つのロータ歯３１を含み、ロータ巻線３０２（図８参照）は、ロータ歯３１の周りに巻き付ける。整流子６は３つの整流子片５を含む。巻線３０２の遠位端が対応する整流子片５と電気的に接続され、結果として巻線は、整流子６、炭素ブラシ９及び伝導性端子９１によって外部電源につながる。カバー７の端面に、複数の突出ポスト７０及びボス７１を設ける。突出ポスト７０及びボス７１に対応して、エンドキャップ８にそれぞれ複数の貫通穴８０及び位置決め溝８１が定まる。カバー７の突出ポスト７０及びボス７１は、それぞれエンドキャップ８の貫通穴８０及び位置決め溝８１に係合し、カバー７をエンドキャップ８に固定する。カバー７及びエンドキャップ８は、モータの構成部品を保護する。
【００３５】
[0045]  さらに、例示した実施形態では、カバー７の各ボス７１に取付溝７２が定まる。炭素ブラシ９は、弾性シート式炭素ブラシであり、伝導性端子９１に実質的に直角に接続されたブラシ板９２と、ブラシ板９２に配置された振動吸収板９３とを含む。ブラシ板９２は、整流子６の整流子片５と滑り接触する。ブラシ板９２と２つの伝導性端子９１との間の固定接続点が、カバー７の中心を通る直径上に位置する。伝導性端子９１は、取付溝７２を通ってエンドキャップ８の外側に延び、外部電源につながる。別の実施形態では、伝導性端子は、エンドキャップ８上に配置することもできる。
【００３６】
[0046]  ハウジング１の底部分の外側面を通って第１の放熱穴１７が定まり、エンドキャップ８の外側面を通って第２の放熱穴１８が定まる。モータの内部の熱は、第１放熱穴１７及び第２の放熱穴１８を通って放散することができる。
【００３７】
[0047]  図７を参照して、本発明の１つの実施形態のＰＭＤＣモータでは、ハウジング１の外径Ｄ２に対するロータコア３の外径Ｄ１の比は、０．６から０．６７の範囲にある。ロータコア３は、リング部３２と、リング部３２から突出する歯部３１とを備える。歯部３１は、歯先端３３と、リング部３２と歯先端３３との間に位置する歯本体３４とを含む。歯本体３４は円周方向に幅ｔを有し、ロータコア３の外径Ｄ１に対する歯幅ｔの比は、０．１から０．２の範囲にある。歯本体３４は半径方向に歯高さｈを有し、ロータコア３の外径Ｄ１に対する歯高さｈの比は、０．２５から０．５の範囲にある。特定の実施形態では、ロータコア３の外径Ｄ１は１５．８ｍｍであり、ロータコア３の円周方向での歯本体３４の歯幅ｔは２．３ｍｍであり、ロータコア３の半径方向での歯本体３４の歯高さｈは３．２９ｍｍである。さらに、ステータ磁石２は、厚さが３．１ｍｍであり、最大磁気エネルギ積が１．５０ＭＧＯｅから１．７５ＭＧＯｅである。ステータ磁石２の厚さに対するロータコア３の外径Ｄ１の比は、４．６から５．６の範囲にあり、５．０から５．２の範囲にあることが好ましい。ステータ磁石２とロータコア３との間の空隙は、０．２ｍｍから０．３５ｍｍの範囲にある。
【００３８】
[0048]  以上で構成したように、既存のＰＭＤＣモータと比較して、本発明の実施形態のＰＭＤＣモータは、同じ性能要求を満たす一方、ロータコアの大きさ及び重量を軽減し、従ってロータ巻線の重量を軽くする。このように、ロータの総重量ひいては慣性モーメントが縮小し、それによってモータの作動中にモータで発生する騒音が効果的に低下する。さらに、モータの総重量及び総費用はこれに応じて減少する。
【００３９】
[0049]  既存のＰＭＤＣモータ及び本発明の実施形態のＰＭＤＣモータについて騒音試験を行ない、その結果得られた試験データが図９及び図１０に示され、図９は、既存の永久磁石直流モータにおける試験データを表わし、図１０は、本発明の実施形態の永久磁石直流モータにおける試験データを表わす。比較から分かるように、前方回転状態又は後方回転状態を問わず、本発明の実施形態によるＰＭＤＣモータの騒音は、既存のＰＭＤＣモータの騒音よりも小さい。
【００４０】
[0050]  要約すると、本発明のＰＭＤＣモータでは、ロータコアの外径及び歯本体の幅の他に、ロータコアの外径に対するロータ歯の歯本体の高さの比も、随意的な範囲内で減少させることによって、歯本体の周りに巻き付ける巻線の巻数が増加し、それにより従ってステータ磁石の磁界線を切るコイルの長さが増加する。さらに、性能要求を満たす前提のもとで、適切なステータ磁石及び空隙を設計することによって、ロータコアの慣性モーメントは小さくなり、永久磁石直流モータによって作動プロセス中に発生する騒音は効果的に下がり、それによって自動車ＨＶＡＣシステムの性能を改善させ、自動車ＰＭＤＣシステムの低騒音に対する需要者の要求を満たすことができる。
【００４１】
[0051]  本発明は、１つ以上の実施形態を参照して説明するが、実施形態の上記説明は、当業者が発明を実行又は使用可能とするためのみに使用する。様々な修正が、本発明の精神又は範囲から逸脱することなく可能であることが当業者によって認識されるべきである。本明細書に例示した実施形態は、本発明に対する限定として解釈すべきでなく、本発明の範囲は、以下に続く請求項を参照することによって決定すべきである。
【符号の説明】
【００４２】
１  ハウジング
２  ステータ磁石
３  ロータコア
４  回転軸
５  整流子片
６  整流子
７  カバー
８  エンドキャップ
９  炭素ブラシ
１０  接着剤
１３  軸受取付け部分
１４  軸受
１８  第２の放熱穴
３１  ロータ歯
７０  突出ポスト
７１  ボス
７２  取付溝
８０  貫通穴
８１  位置決め溝
９１  伝導性端子
９２  ブラシ板
９３  振動吸収板
【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】
2018011501.tif 000007
【図６】
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【図７】
2018011501.tif 000009
【図８】
2018011501.tif 000010
【図９】
2018011501.tif 000011
【図１０】
2018011501.tif 000012
【外国語明細書】
2018011501000001.pdf