(57)【要約】【課題】互いに同極同士を対向させた一対のマグネットと、ヨークによる他極構成部分とを設けたモータにおいてマグネットの磁極面以外からの漏れ磁束を防止する。【解決手段】一対のマグネット１２の同極同士を対向位置に配設し、他極構成部分３ａをヨーク３の一部により構成し、マグネットをヨークに半径方向外向きに設けた膨出部分３ｂにより受容し、膨出部分を、マグネットの周方向側面１２ａにおけるマグネットの内周面１２ｂ側の約半分に対して空間ＳＰを有し、外周面１２ｃ側の約半分に対しては密接する周方向位置決め段部１３を有する形状に形成する。マグネットの内周面の磁極による磁束の漏れを空間による大きな磁気抵抗で防止するとこができると共に、外周面の磁極による磁束は漏れ磁束とはならいことからマグネットに対して密接構造として、周方向の位置決めを行うことができる。【選択図】図２
2008092724.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータ軸に一体的に設けられかつコイルを巻線されたアーマチュアコアと、前記アーマチュアコアを同軸的に内蔵する筒状のヨークと、前記ヨークの内周面に配設されたマグネットとを有するモータであって、
前記マグネットが互いに同極同士を対向させた少なくとも一対のマグネットからなり、かつ前記ヨークにおける隣り合う前記マグネット間となる部分が、前記マグネットの磁極とは相反する磁極となるように前記マグネットの内周面と略同一径の面を有するように形成されていると共に、
前記ヨークの前記マグネットが配設された部分が、前記マグネットの前記内周面及び外周面間の側面における前記内周面側の約半分となる部分に対して大きな磁気抵抗となる空間を設けるように形成されていることを特徴とするモータ。
【請求項２】
前記ヨークの前記マグネットが配設された部分が、前記マグネットの前記側面における前記外周面側の約半分となる部分を前記ロータ軸の回転方向に位置決めする周方向位置決め段部を有する形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
【請求項３】
前記ヨークの前記マグネットが配設された部分が、前記マグネットの前記側面における前記外周面側の約半分となる部分を前記ロータ軸の軸線方向に位置決めする軸方向位置決め段部を有する形状に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに同極同士を対向させた一対のマグネットと、ヨークによりマグネットとは相反する磁極を構成する部分とを設けたモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、インナロータ形式のモータにあっては、円筒状のヨークの内周面に複数のマグネットを回転方向に各磁極が交互になるように並べているものがあった。それに対して、例えば互いに同極同士を対向させた一対のマグネットを配設し、その一対のマグネットによる磁極とは相反する磁極となる部分を、マグネットを外囲しかつ支持するヨークの各マグネット間となる部分を両マグネットの内周面と略同一径の内周面となるように形成して、マグネットをヨークの全周に配置することなくアーマチュアコアの回転を可能にしたモータがある（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特願２００５−２８２０４８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記モータにあっては、対称位置に配設されたマグネットを通る方向に対して直交する方向にはマグネットが配設されていないことから、その厚さ分だけモータ全体の外形を薄型化し得るという効果があり、モータ装置の設置スペースが狭い空間である場合に有効であり、例えば自動車のワイパモータやパワーウィンドウモータに好適である。
【０００４】
また、ヨークの一部（一対のマグネット間となる部分）をマグネットによる磁極とは相反する磁極（他極）とするため、その他極となる部分にはマグネットと同等の磁束が通るようにする必要がある。上記モータにおける磁束の流れにあっては、例えばマグネットの内周面を起点とすると、その内周面からアーマチュアコア内を通ってヨークの他極となる部分に達し、さらにヨーク内を通ってマグネットの背面（内周面とは相反する面）に至る流れとなる。
【０００５】
上記構造のモータにあっては、一対のマグネットをヨークの内周面に保持するために何等かの位置決めを行う必要があり、例えばヨークの対応する部分をマグネットの外周面及び周方向両側面の３面を覆う凹状に形成し、その凹状部分にマグネットを嵌め込むようにしてマグネットを保持することが考えられる。しかしながら、マグネットの上記周方向側面（両磁極面間の側面）とヨークの対応する部分との間に磁束が生じるとその磁束が漏れ磁束となって、上記ヨークの他極となる部分に至る有効磁束が低減するという問題がある。
【０００６】
その漏れ磁束を防止するためにはマグネットの周方向側面とヨークの対応する部分との間を大きな磁気抵抗が生じる程度に空けることが考えられるが、その場合にはマグネットを周方向に位置決めできない。また、マグネットの側面としてはロータ軸の軸線方向に臨む面（軸線方向端面）もあり、軸線方向に対する位置決めを行うべくマグネットの軸線方向端面と当接するようにヨークの対応する部分を形成した場合にはその間に漏れ磁束が生じてしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような課題を解決して、マグネットの磁極面以外からの漏れ磁束を防止すると共に簡単にマグネットを位置決めし得ることを実現するために本発明に於いては、ロータ軸に一体的に設けられかつコイルを巻線されたアーマチュアコアと、前記アーマチュアコアを同軸的に内蔵する筒状のヨークと、前記ヨークの内周面に配設されたマグネットとを有するモータであって、記マグネットが互いに同極同士を対向させた少なくとも一対のマグネットからなり、かつ前記ヨークにおける隣り合う前記マグネット間となる部分が、前記マグネットの磁極とは相反する磁極となるように前記マグネットの内周面と略同一径の面を有するように形成されていると共に、前記ヨークの前記マグネットが配設された部分が、前記マグネットの前記内周面及び外周面間の側面における前記内周面側の約半分となる部分に対して大きな磁気抵抗となる空間を設けるように形成されているものとした。
【０００８】
特に、前記ヨークの前記マグネットが配設された部分が、前記マグネットの前記側面における前記外周面側の約半分となる部分を前記ロータ軸の回転方向に位置決めする周方向位置決め段部を有する形状に形成され、また、前記ヨークの前記マグネットが配設された部分が、前記マグネットの前記側面における前記外周面側の約半分となる部分を前記ロータ軸の軸線方向に位置決めする軸方向位置決め段部を有する形状に形成されていると良い。
【発明の効果】
【０００９】
このように本発明によれば、マグネットのアーマチュアコアに対する磁極を形成する内周面と外周面との間の側面に対してヨークの対峙する部分が密接または近接している場合にはその間に漏れ磁束が生じる虞があるのに対して、マグネットの上記側面における内周面側の約半分に対してはて大きな磁気抵抗となる空間を設けるようにヨークの対応する部分を形成していることから、その部分での漏れ磁束を防止することができる。そして、マグネットの外周面とヨークによるマグネットの磁極とは相反する磁極となる部分との間にヨーク内を通る磁束が生じるが、その磁束はマグネットの外周面に生じる磁極によるものであることからマグネットの側面における外周面側の約半分にあってはヨークの対応する部分が密接していても漏れ磁束は生じない。したがって、マグネットの外周面側の約半分を保持するようにヨークを凹設形状に形成することができ、マグネットの位置決めが可能である。
【００１０】
特に、ヨークのマグネットが配設された部分に、周方向位置決め段部を設けるという簡単な形状によりマグネットのロータ回転方向の位置決めを行うことができ、また軸方向位置決め段部を設けるという簡単な形状によりマグネットのロータ軸方向の位置決めを行うことができる。それらを組み合わせることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は本発明が適用された自動車用ワイパモータを示す図である。図に示されるように、モータ１とギアボックス２とが互いのケーシング同士を結合させて一体化されている。
【００１２】
図示例のモータ１は、４極モータであり、ケーシングを構成する有底筒状のヨーク３と、ヨーク３内に回転自在に受容されたアーマチュアとしてのロータ４とを有する。ロータ４は、ロータ軸４ａと、ロータ軸４ａに同軸に固設された積層電磁鋼板からなるコア４ｂと、コア４ｂに巻線されたコイル４ｃとにより構成されている。ロータ軸４ａの軸線方向一端部は、有底筒状のヨーク３の底部の中央部分に軸受部材を介して回転可能に支持され、他端部はヨーク３の開口端からギアボックス２内に延出しかつ適所で軸受部材を介して軸支されている。
【００１３】
なお、ロータ軸４ａのギアボックス２側にはコンミテータ５が固設されており、コンミテータ５に摺接するブラシ６を支持するブラシホルダ７はギアボックス２のケーシングの一部により支持されている。
【００１４】
また、ロータ軸４ａのギアボックス２内に突入している端部にはウォーム８が一体的に設けられ、ギアボックス２内に設けられたホイール９とウォーム８とが噛み合わされている。ホイール９にはギアボックス２の外方に突出する出力軸１０が同軸に一体的に設けられており、出力軸１０の外方突出端部には図示されないワイパ装置のリンク機構１１の一部を構成するリンクアームと連結するためのテーパ状のセレーション部１０ａとリンクアームを固定するためのナットが螺合するねじ部１０ｂが形成されている。したがって、図示例ではロータ軸４ａと出力軸１０とは互いに直交している。
【００１５】
本発明に基づくモータ１にあっては、図２に示されるように、ヨーク３の内周面に設けられるマグネットが互いに同極同士（図示例ではＮ極）を対向させて配設された一対の弧状断面形状のマグネット１２により構成されている。図示例では４極モータのため、一対のマグネット１２は１８０度対向した位置に配設されている。各マグネット１２の周方向長（ロータ４ｂの回転方向に対する長さ）は１周（３６０度）の概ね１／４である。
【００１６】
そして、一対のマグネット１２の周方向に対して互いに距離を空けた部分にはマグネットは配設されていず、ヨーク３のその部分（一対のマグネット１２間となる部分）がマグネット１２の磁極とは相反する磁極となる他極構成部分３ａとして設けられている。他極構成部分３ａも、マグネット１２と同様にロータ４ｂの回転外周面に沿う内周面を有しかつ周方向長が１周（３６０度）の約１／４の円弧状に形成されている。
【００１７】
また、図示例ではヨーク３の肉厚は全周に渡って均一であり、上記他極構成部分３ａの内周面は両マグネット１２の内周面と共に同一円周上に延在するように形成されている。したがって、図示例のものにあっては、両マグネット１２及び他極構成部分３ａの内周面とロータ４ｂの回転外周面との空隙ｄは同一である。
【００１８】
このようにして構成されたモータ１にあっては、ヨーク３の外方に膨出しかつ互いに対称形状の一対の膨出部分３ｂ内に取り付けられた一対のマグネット１２が互いに同極同士を対向させて配設されていることから、両マグネット１２の中間点となる他極構成部分３ａの中間点（周方向に対して）に図示例ではＳ極が発生する。これにより、他極構成部分３ａがマグネット１２の磁極（Ｎ極）とは相反する磁極（Ｓ極）を構成するマグネットを設けたことと同じに作用し、４極のマグネットを配設したモータと同じ磁気回路を構成することができる。
【００１９】
図３に本発明に基づくモータ３の巻線図を示す。図３にあっては、コイル４ｃの巻線と各マグネット１２及び他極構成部分３ａとの関係を分かり易く図示するために展開図としている。図において１〜１２の数字は、説明用にコア４ｂの１２個のティース及びコンミテータ５のセグメントを示すためのものである。なお、ティースの数（１２個）についても、モータの仕様により適宜変更可能な数である。
【００２０】
このように、他極構成部分３ａがマグネット１２と同様の働きをするため、上記したようにマグネットの個数を半減できる。したがって、マグネット全体のコストを低廉化し得ると共に、マグネット１２を設けていない部分の薄型化により全体の小型化及び軽量化が可能となる。
【００２１】
４極全てにマグネットを設けたものと同等のモータ特性となりかつ不可逆減磁対策を行うためには、マグネット１２の厚みｂを全てに設けたものに対して約２倍にすることになる。そのため、マグネット使用量は半減するが、マグネット全体の重量としては変わらないことになり、マグネットのトータルコストの低減効果が薄いことが懸念される。しかしながら、希土類磁石として例えば焼結Ｎｄ磁石を用いた場合、乗用車のパワーウィンドウモータやワイパモータの標準的な大きさのものに適用する大きさに形成すると、マグネットの製造上の制約からマグネットの厚さ（ｂ）を薄くするのに限度があり、従来の４極全てにマグネットを設けた構造では必要以上の大きさのマグネットを使用することになる。なお、マグネット１２にＬａ−Ｃｏ置換フェライトマグネットを用いることにより、マグネット１２の厚さを低減し得る。
【００２２】
図示例では、ロータ軸４ａに直交する出力軸１０ａの延在方向に対するモータ１の薄型化が可能になり、比較的余裕のある図２における左右方向に対しては長くなっても問題ないため、上記マグネット１２の厚さｂが厚くなっても問題が生じない。また、４極全てにマグネットを設けるものでは無駄となっていた厚さが、本発明では約２倍の厚さにするため、厚さについて無駄になることがない。したがって、同じ例えば焼結Ｎｄ磁石を用いた場合、４極全てにマグネットを設ける従来型のモータに対してマグネットの質量を低減し得るため、希土類磁石を用いた場合の効果は大である。
【００２３】
なお、４極全てにマグネットを設けた従来型モータ２１の外形を図２に二点鎖線で示す。図２の従来型モータ２１はマグネット１２の厚さが半分の場合を示したものであり、希土類磁石を用いる場合には上記したように倍半分の関係にはならず、図の二点鎖線よりも半径方向外側に大きくなる。いずれにしても、図２に示されるように、本発明による薄型化方向の長さＬは、従来型のものよりも両側でＭずつ短くなり、全体で２Ｍの短縮化が可能となった。
【００２４】
図１に同様に従来型モータ２１を二点鎖線で示す。本発明のモータ１とワイパ装置のリンク機構１１との関係のままの場合には図に示されるように従来型モータ２１はワイパ装置のリンク機構１１と干渉してしまう。本発明によればそのような干渉を回避でき、狭い場所への設置が可能となるため、本発明によるモータ１にあっては、機器の設置スペースをできるだけ狭く設定したい自動車などの搭載機器に好適である。
【００２５】
そして本発明によれば、図２に示されるようにロータ軸４ａの軸線方向から見た断面形状において、ヨーク３においてマグネット１２が配設されている部分である上記した膨出部分３ｂは、半径方向外側部分でマグネット１２を保持するべくマグネット１２の周方向（ロータ４の回転方向）長さと略同一幅であり、半径方向内側部分ではマグネット１２の周方向長さに対して拡幅された大きさとなるように階段状に形成されている。
【００２６】
上記膨出部分３ｂの形状により、その半径方向内側部分には、マグネット１２の周方向に臨む側面１２ａにおけるマグネット１２の内周面１２ｂ側の約半分（マグネット１２の厚さにおける約半分）に対して膨出部分３ｂにおける対向面３ｃとの間に空間ＳＰが設けられており、膨出部分３ｂの半径方向外側部分には、マグネット１２を周方向に位置決めし得る周方向位置決め段差部１３が設けられている。
【００２７】
これにより、マグネット１２の内周面１２ｂをＮ極とした場合の磁束が図４の矢印に示されるように生じるが、マグネット１２の周方向側面１２ａにおける内周面１２ｂ側の約半分に対してはヨーク３の対峙することになる部分との間に上記したように空間ＳＰが設けられている。したがって、その空間ＳＰに対応する部分の漏れ磁束に対しては大きな磁気抵抗となり、空間ＳＰの距離を必要十分な長さに設定することによりその漏れ磁束を防止することができ、結果として他極構成部分３ａに対する有効磁束を高めることができる。
【００２８】
一方、他極構成部分３ａとマグネット１２の外周面１２ｃとの間に生じる磁束にあっては、同じ磁極（図示例ではＳ極）間のものであることから、周方向側面１２ａにおける外周面１２ｃ側の半分とヨーク３の対応する部分との間に生じるものは漏れ磁束とならない。したがって、上記したようにその外周面１２ｃ側の半分に対してはヨーク３と密接していても良く、そのように形成した上記周方向位置決め段差部１３によりマグネット１２の周方向に対する位置決めを行うことができる。
【００２９】
このようにして膨出部分３ｂの簡単な形状により、漏れ磁束が防止されかつマグネット１２の位置決めを行うことができる。なお、膨出部分３ｂの形状にあっては、マグネット１２の周方向側面１２ａにおける内周面１２ｂ側の約半分に対する空間ＳＰを確保するものであれば良く、外周面１２ｃ側の約半分に対する部分にあっては図示例のようにマグネット１２の周方向側面１２ａに密接することに限られない。例えば空間ＳＰの間隙よりも狭い間隙を有する段差部として、マグネット１２の周方向側面１２ａとの間にスペーサを入れられるようにすることにより、スペーサの厚さを調節してマグネット１２の周方向位置決めを自由かつ高精度に行うことができる。これにより、膨出部分３ｂの加工精度をそれ程高める必要がなくなり、加工コストの高騰化を防止し得る。
【００３０】
また、図５に示されるように、ヨーク３の軸線方向端板部であって対峙する後側端板部１４を階段状に形成し、マグネット１２のロータ軸４ａの軸線方向であって後方の臨む後端面１２ｄにおける内周面１２ｂ側の約半分との間に空間ＳＰ２を設けるようにすると共に、後端面１２ｄの外周面１２ｃ側の約半分に対しては密接し得る軸線方向位置決め段部１４ａを形成すると良い。この場合においても、ヨーク３の後側端板部１４に対して上記と同様の効果を奏し得る。
【００３１】
なお、図示例の場合にはマグネット１２のロータ軸方向前側端面に対してはヨーク３及びギアボックス２の対応する部分との間に大きなスペースがあり、その部分に弾発部材を介装して、後端面１２ｄを軸線方向位置決め段部１４ａに当接させる向きにマグネット１２を弾発付勢することにより、簡単に位置決めし得る。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明にかかるモータは、ヨークの一部を磁極として使用してマグネットを省略することにより薄型を可能にすると共に、漏れ磁束を防止し、さらにマグネットの位置決めを容易に行うことができ、レイアウト上等から薄型モータを必要とするモータ装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明が適用された自動車用ワイパモータを示す 図である。
【図２】図１の矢印II−II線に沿ってみた断面図である。
【図３】本発明が適用されたモータのコイル巻線構造を示す展開図である。
【図４】ヨークの周方向に通る磁束を示す説明図である。
【図５】図２の矢印Ｖ−Ｖ線に沿って見た要部を破断して示す説明図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  モータ
３  ヨーク、３ａ  他極構成部分
４  ロータ、４ａ  ロータ軸、４ｂ  コア、４ｃ  コイル
１２  マグネット
１２ａ  周方向側面、１２ｂ  内周面、１２ｃ  外周面、１２ｄ  後端面
１３  周方向位置決め段差部
１４  後側端板部、１４ａ軸線方向位置決め段部
【図１】
2008092724.tif 000003
【図２】
2008092724.tif 000004
【図３】
2008092724.tif 000005
【図４】
2008092724.tif 000006
【図５】
2008092724.tif 000007