(57)【要約】【課題】構成部品のコストが上昇することを抑制することができる回転電機を得る。【解決手段】モータ１０は、電機子２０の一部を構成する電機子コア３２と、固定子１２を備えている。固定子１２は、電機子コア３２と対向して配置されたマグネット４４と、電機子コア３２とマグネット４４との間に配置されていると共に磁性金属材により形成されており、電機子コア３２側の面Ｆ１の面積Ｓ１がマグネット４４における電機子コア３２側の面Ｆ２の面積Ｓ２よりも小さく設定された磁束集中部４２Ａを備えている。これにより、磁束集中部４２Ａにおける電機子コア３２側の面Ｆ１にマグネット４４の磁束を集中させることができ、構成部品であるマグネット４４のコストの上昇を抑制しつつ所望の出力のモータ１０を得ることができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電機子の一部を構成する電機子コアと、
前記電機子コアと対向して配置されたマグネットと、前記電機子コアと前記マグネットとの間に配置されていると共に磁性金属材により形成されており、前記電機子コア側の面の面積が前記マグネットにおける前記電機子コア側の面の面積よりも小さく設定された磁束集中部と、を有する固定子又は回転子と、
を備えた回転電機。
【請求項２】
前記電機子は、コアバック部と、前記コアバック部から径方向に延びるティース部と、前記ティース部に巻回されたコイルと、を含んで構成されており、
前記固定子又は前記回転子は、Ｓ極をなすＳ極部とＮ極をなすＮ極部とが周方向に交互に配置された前記マグネットを備えており、
前記磁束集中部における前記電機子コア側の面の軸方向幅が前記Ｓ極部及び前記Ｎ極部の軸方向幅よりも狭く設定されている請求項１記載の回転電機。
【請求項３】
前記電機子は、コアバック部と、前記コアバック部から径方向に延びるティース部と、前記ティース部に巻回されたコイルと、を含んで構成されており、
前記固定子又は前記回転子は、Ｓ極をなすＳ極部とＮ極をなすＮ極部とが周方向に交互に配置された前記マグネットを備えており、
前記磁束集中部における前記電機子コア側の面の周方向幅が前記Ｓ極部及び前記Ｎ極部の周方向幅よりも狭く設定されている請求項１又は請求項２記載の回転電機。
【請求項４】
前記電機子は、軸方向に延びるティース部と、前記ティース部に巻回されたコイルと、を含んで構成されており、
前記固定子又は前記回転子は、前記ティース部と軸方向に対向して配置されていると共にＳ極をなすＳ極部とＮ極をなすＮ極部とが周方向に交互に配置された前記マグネットを備えており、
前記磁束集中部における前記電機子コア側の面の径方向幅が前記Ｓ極部及び前記Ｎ極部の径方向幅よりも狭く設定されている請求項１記載の回転電機。
【請求項５】
前記Ｓ極部と前記Ｎ極部との境界部と前記電機子コアとの距離が、前記電機子コアと前記磁束集中部との距離よりも長く設定されている請求項２〜請求項４のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項６】
前記マグネットは、磁性金属材により形成されていると共に前記磁束集中部を有する磁性金属部と一体化されており、
前記磁性金属部における前記Ｓ極部と前記Ｎ極部との境界部の密度が、前記磁束集中部の密度よりも低く設定されている請求項２〜請求項５のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項７】
前記マグネットにおける前記電機子コアと対向する面と直交する面が前記磁束集中部を構成する磁性金属材に覆われている請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の回転電機。
【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、磁界を発生させると共に回転軸と一体回転する電機子と、内部に電機子を収容する固定子と、を備えた回転電機が開示されている。この文献に記載された固定子は、有底円筒状に形成されたヨークハウジングの内周面に複数の永久磁石が固定されることによって構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２８４６７２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、回転電機の高出力化等を図るためには、一例として、固定子の磁束を増加させることが必要であるが、上記特許文献１に記載された固定子の磁束を増加させるには、磁束密度の高い永久磁石を用いる必要がある。しかしながら、磁束密度の高い永久磁石を用いて回転電機を構成した場合、当該回転電機の部品コストが上昇する。
【０００５】
本発明は上記事実を考慮し、構成部品のコストが上昇することを抑制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記載の回転電機は、電機子の一部を構成する電機子コアと、前記電機子コアと対向して配置されたマグネットと、前記電機子コアと前記マグネットとの間に配置されていると共に磁性金属材により形成されており、前記電機子コア側の面の面積が前記マグネットにおける前記電機子コア側の面の面積よりも小さく設定された磁束集中部と、を有する固定子又は回転子と、を備えている。
【０００７】
請求項１記載の回転電機によれば、電機子が界磁する磁界によって当該電機子が固定子に対して回転する、又は電機子が界磁する磁界を受けて回転子が回転する。ここで、本回転電機では、磁性金属材により形成されていると共に電機子コア側の面が上記のように設定された磁束集中部が電機子コアとマグネットとの間に配置されていることにより、磁束集中部における電機子コア側の面にマグネットの磁束を集中させることができる。これにより、本回転電機では、磁束密度の高いマグネットを用いることなく、即ち、構成部品であるマグネットのコストの上昇を抑制しつつ所望の出力を得ることができる。
【０００８】
請求項２記載の回転電機は、請求項１記載の回転電機において、前記電機子は、コアバック部と、前記コアバック部から径方向に延びるティース部と、前記ティース部に巻回されたコイルと、を含んで構成されており、前記固定子又は前記回転子は、Ｓ極をなすＳ極部とＮ極をなすＮ極部とが周方向に交互に配置された前記マグネットを備えており、前記磁束集中部における前記電機子コア側の面の軸方向幅が前記Ｓ極部及び前記Ｎ極部の軸方向幅よりも狭く設定されている。
【０００９】
請求項３記載の回転電機は、請求項１又は請求項２記載の回転電機において、前記電機子は、コアバック部と、前記コアバック部から径方向に延びるティース部と、前記ティース部に巻回されたコイルと、を含んで構成されており、前記固定子又は前記回転子は、Ｓ極をなすＳ極部とＮ極をなすＮ極部とが周方向に交互に配置された前記マグネットを備えており、前記磁束集中部における前記電機子コア側の面の周方向幅が前記Ｓ極部及び前記Ｎ極部の周方向幅よりも狭く設定されている。
【００１０】
請求項４記載の回転電機は、請求項１記載の回転電機において、前記電機子は、径方向に延びるティース部と、前記ティース部に巻回されたコイルと、を含んで構成されており、前記固定子又は前記回転子は、前記ティース部と軸方向に対向して配置されていると共にＳ極をなすＳ極部とＮ極をなすＮ極部とが周方向に交互に配置された前記マグネットを備えており、前記磁束集中部における前記電機子コア側の面の径方向幅が前記Ｓ極部及び前記Ｎ極部の径方向幅よりも狭く設定されている。
【００１１】
請求項２〜請求項４記載の回転電機によれば、磁束集中部における電機子コア側の面の幅を上記のように設定することにより、磁束集中部における電機子コア側の面にＳ極部とＮ極部の磁束を集中させることができる。
【００１２】
請求項５記載の回転電機は、請求項２〜請求項４のいずれか１項に記載の回転電機において、前記Ｓ極部と前記Ｎ極部との境界部と前記電機子コアとの距離が、前記電機子コアと前記磁束集中部との距離よりも長く設定されている。
【００１３】
請求項５記載の回転電機によれば、回転電機のコギングトルクを低減することができる。
【００１４】
請求項６記載の回転電機は、請求項２〜請求項５のいずれか１項に記載の回転電機において、前記マグネットは、磁性金属材により形成されていると共に前記磁束集中部を有する磁性金属部と一体化されており、前記磁性金属部における前記Ｓ極部と前記Ｎ極部との境界部の密度が、前記磁束集中部の密度よりも低く設定されている。
【００１５】
請求項６記載の回転電機によれば、磁性金属部におけるＳ極部とＮ極部との境界部の密度及び磁束集中部の密度を上記のように設定することにより、磁束集中部における電機子コア側の面にＳ極部とＮ極部の磁束を集中させることができる。
【００１６】
請求項７記載の回転電機は、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の回転電機において、前記マグネットにおける前記電機子コアと対向する面と直交する面が前記磁束集中部を構成する磁性金属材に覆われている請求項２〜請求項６のいずれか１項に記載の回転電機。
【００１７】
請求項７記載の回転電機によれば、マグネットにおける電機子コアと対向する面と直交する面からの磁束を磁束集中部に効率よく集中させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】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斜視断面図である。
【図２】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側断面図である。
【図３】磁束発生部を軸方向に沿って切断した断面を示す斜視断面図である。
【図４】図３に示された４−４線に沿って切断した磁束発生部を示す側断面図である。
【図５】第１変形例に係る磁束発生部の断面を示す平断面図である。
【図６】第２変形例に係る磁束発生部の断面を示す平断面図である。
【図７】第３変形例に係る磁束発生部を示す平面図である。
【図８】第４変形例に係る磁束発生部を示す斜視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１〜図４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。なお、図中に適宜示す矢印Ｚ方向、矢印Ｒ方向、矢印Ｃ方向は、モータの軸方向、径方向、周方向をそれぞれ示すものとする。また以下、単に軸方向、径方向、周方向を示す場合は、特に断りのない限り、モータの軸方向、径方向、周方向を示すものとする。
【００２０】
図１及び図２に示されるように、本実施形態の回転電機としてのモータ１０は、当該モータ１０の外郭を構成するハウジング１４及びハウジング１４に固定された磁束発生部１６を含んで構成された固定子１２と、固定子１２内に配置された回転子１８と、を主要な要素として構成されている。
【００２１】
回転子１８は、電機子２０及び電機子２０の一部を構成するコイル２２に通電させるためのコンミテータ２４等が円柱状のシャフト２６に固定されることによって構成されている。具体的には、電機子２０は、周方向に延びる複数のコアバック部２８及び各々のコアバック部２８から径方向内側に向けて延びるティース部３０を有する電機子コア３２と、ティース部３０に巻回されたコイル２２と、を含んで構成されており、電機子２０の一部を構成する電機子コア３２の軸心部には、シャフト２６が圧入されている。また、シャフト２６には、コンミテータ２４が圧入等により固定されており、コイル２２を構成する巻線の端末部がコンミテータ２４に接続されている。これにより、コンミテータ２４に摺接するブラシ３８を介してコイル２２に通電させることが可能となっている。
【００２２】
固定子１２の一部を構成するハウジング１４は、有底円筒状に形成されており、またハウジング１４の底壁１４Ａには、シャフト２６の一端が軸支される軸受部材３４が固定されている。さらに、ハウジング１４の周壁１４Ｂの径方向内側の面には、後に詳述する磁束発生部１６が接着剤等を介して接合されている。
【００２３】
ハウジング１４の開放端には、カバー部材３６が取付けられており、このカバー部材３６には、シャフト２６の他端側が軸支される軸受部材３４が固定されている。また、カバー部材３６には、ブラシ３８を支持するブラシホルダ４０が固定されている。
【００２４】
次に、本実施形態の要部である磁束発生部１６について説明する。
【００２５】
図３及び図４に示されるように、磁束発生部１６は、磁性金属材としての軟磁性系金属粉末を加熱して当該金属粉末を一体化させる（焼結体にする）ことによって形成された磁性金属部としての焼結部４２の内部に複数のマグネット４４が内包されることによって構成されている。また、本実施形態では、Ｓ極をなすＳ極部を構成するＳ極マグネット４４ＳとＮ極をなすＮ極部を構成するＮ極マグネット４４Ｎとが周方向に交互に配置されている。また、焼結部４２におけるマグネット４４と電機子コア３２のコアバック部２８（図１参照）との間の部位は、径方向内側に向けて突出する磁束集中部４２Ａとされている。図４に示されるように、磁束集中部４２Ａの軸方向の幅Ｗ１は、径方向内側に向かうにつれて次第に小さくなっていると共に、図３に示されるように、磁束集中部４２Ａの周方向の幅Ｗ２は、径方向内側に向かうにつれて次第に小さくなっている。これにより、磁束集中部４２Ａにおける電機子コア３２側の面Ｆ１の面積Ｓ１がマグネット４４における電機子コア３２側の面Ｆ２の面積Ｓ２よりも小さくなっている。なお、磁束集中部４２Ａの軸方向の幅Ｗ１及び周方向の幅Ｗ２のどちらか一方を上記のように形成することによって、磁束集中部４２Ａにおける電機子コア３２側の面Ｆ１の面積Ｓ１がマグネット４４における電機子コア３２側の面Ｆ２の面積Ｓ２よりも小さくなるように構成することもできる。
【００２６】
（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。
【００２７】
図１及び図２に示されるように、本実施形態のモータ１０では、コンミテータ２４に摺接するブラシ３８を介してコイル２２に通電がなされると、電機子２０が界磁する磁界によって当該電機子２０を含んで構成された回転子１８が固定子１２に対して回転する。
【００２８】
ここで、本実施形態では、図３及び図４に示されるように、上記構成の磁束集中部４２Ａを有する磁束発生部１６を含んで固定子１２が構成されているため、磁束集中部４２Ａにおける電機子コア３２側の面にマグネット４４の磁束を集中させることができる。これにより、本実施形態では、磁束密度の高いマグネットを用いることなく、即ち、構成部品であるマグネット４４のコストの上昇を抑制しつつ所望の出力のモータ１０を得ることができる。
【００２９】
また、本実施形態では、マグネット４４における電機子コア３２と対向する面Ｆ２と直交する面が磁束集中部４２Ａを構成する焼結金属材に覆われていることにより、マグネット４４における電機子コア３２と対向する面と直交する面からの磁束を磁束集中部４２Ａに効率よく集中させることができる。
【００３０】
（第１変形例に係る磁束発生部４６）
次に、図５を用いて上記実施形態の第１変形例に係る磁束発生部４６について説明する。なお、上記実施形態と同一の機能を有する部品及び部分については上記実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３１】
図５に示されるように、本変形例の磁束発生部４６は、上記実施形態の磁束発生部１６の構成に加えて、焼結部４２におけるＳ極マグネット４４ＳとＮ極マグネット４４Ｎとの境界部４２Ｂの密度が、磁束集中部４２Ａの密度よりも低く設定されていることに特徴がある。
【００３２】
以上説明した本変形例に係る磁束発生部４６によれば、磁束集中部４２Ａにおける電機子コア３２側の面にＳ極マグネット４４Ｓ及びＮ極マグネット４４Ｎの磁束をより一層集中させることができる。
【００３３】
（第２変形例に係る磁束発生部４８）
次に、図６を用いて上記実施形態の第２変形例に係る磁束発生部４８について説明する。なお、上記実施形態と同一の機能を有する部品及び部分については上記実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３４】
図６に示されるように、本変形例に係る磁束発生部４８は、平板状に形成されたＳ極マグネット４４Ｓ及びＮ極マグネット４４Ｎを用いて磁束発生部４８が構成されていることに特徴がある。具体的には、焼結部４２の外周部は、マグネット４４（Ｓ極マグネット４４Ｓ及びＮ極マグネット４４Ｎ）の個数に対応する多角形状に形成されており、また焼結部４２の内周部は、上記実施形態の磁束発生部１６と同様の構成とされている。
【００３５】
以上説明した本変形例に係る磁束発生部４８によれば、磁束集中部４２Ａにおける電機子コア３２側の面にＳ極マグネット４４Ｓ及びＮ極マグネット４４Ｎの磁束を集中させることができる。
【００３６】
（第３変形例に係る磁束発生部５０）
次に、図７を用いて上記実施形態の第３変形例に係る磁束発生部５０について説明する。なお、上記実施形態と同一の機能を有する部品及び部分については上記実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３７】
本変形例の磁束発生部５０は、焼結部４２の周方向内側の面が軸方向視で偏心されていることによって、当該焼結部４２におけるＳ極マグネット４４ＳとＮ極マグネット４４Ｎとの境界部４２Ｂと電機子コア３２との距離Ｌ１が、電機子コア３２と磁束集中部４２Ａとの距離Ｌ２よりも長く設定されていることに特徴がある。
【００３８】
以上説明した本変形例に係る磁束発生部５０によれば、当該磁束発生部５０を含んで構成されたモータ１０のコギングトルクを低減することができる。
【００３９】
（第４変形例に係る磁束発生部５２）
次に、図８を用いて上記実施形態の第４変形例に係る磁束発生部５２について説明する。なお、上記実施形態と同一の機能を有する部品及び部分については上記実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４０】
図８に示されるように、本変形例に係る磁束発生部５２は、所謂アキシャルギャップモータの固定子に用いられるものであり、この磁束発生部５２は、円盤状に形成された焼結部４２の内部に複数のマグネット４４が内包されることによって構成されている。また、この磁束発生部１６は、軸方向に延びるティース部３０と軸方向に対向して配置されている。さらに、磁束集中部４２Ａにおける電機子コア３２（ティース部３０）側の面Ｆ３の径方向幅Ｗ３がＳ極マグネット４４Ｓ及びＮ極マグネット４４Ｎの径方向の幅よりも狭く設定されている。
【００４１】
以上説明した本変形例に係る磁束発生部５２によれば、磁束密度の高いマグネットを用いることなく、即ち、構成部品であるマグネット４４のコストの上昇を抑制しつつ所望の出力のアキシャルギャップモータを得ることができる。
【００４２】
なお、上記実施形態及び変形例では、上記構成の磁束発生部１６，４６，４８，５０，５２を用いて固定子１２を構成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、上記構成の磁束発生部１６，４６，４８，５０，５２と同様の構成の磁束発生部を用いて、回転電機としてのモータの回転子を構成することもできる。
【００４３】
また、本実施形態では、複数のマグネット４４を焼結部４２に内包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ず、例えば、Ｓ極部とＮ極部とが周方向に沿って交互に着磁されたリングマグネットを焼結部４２に内包した構成とすることもできる。また、軟磁性系金属粉末が混合された金属粉末混合樹脂を用いて形成された焼結部に複数のマグネット４４或いはリングマグネットを内包させた構成とすることもできる。
【００４４】
さらに、上記実施形態及び第１〜第３変形例では、上記構成の磁束発生部１６，４６，４８，５０を用いて固定子１２を構成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、ティース部と径方向及び軸方向に対向するように構成された磁束集中部を有する磁束発生部を用いて固定子を構成することもできる。
【００４５】
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】
【００４６】
１０…モータ（回転電機），１２…固定子，１８…回転子，２０…電機子，２２…コイル，２８…コアバック部，３０…ティース部，３２…電機子コア，４２…焼結部（磁性金属部），４２Ａ…磁束集中部，４２Ｂ…境界部，４４…マグネット，４４Ｓ…Ｓ極マグネット（マグネット），４４Ｎ…Ｎ極マグネット（マグネット）
【図１】
2015139252.tif 000003
【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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