(57)【要約】【課題】複数個のマグネットを相互に隙間を有して配置して組み付けを容易としながら、これら各マグネットをヨークに固着した場合の固定子全体の剛性を周方向で平均化し、回転駆動時の振動を抑制することができる電動機を提供すること。【解決手段】ヨーク２には、ヨーク２における各マグネット５間の隙間に対応する位置に、隙間よりも周方向両側に長い区間、径方向に肉厚とした補強部（取付部２３）が設けられている。【選択図】図２
2007288903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状のヨークの内周面に沿って円弧状のマグネットが周方向に複数個、互いに隙間を有して固着されてなる固定子を備えた電動機であって、
前記ヨークにおける前記各マグネット間の隙間に対応する位置に、前記隙間よりも周方向両側に長い区間、径方向に肉厚とした補強部が設けられていることを特徴とする電動機。
【請求項２】
前記補強部は、前記ヨークの外周側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電動機。
【請求項３】
前記補強部は、前記ヨークと他部材とを固定するための取付部を兼用するものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の電動機。
【請求項４】
前記補強部は、締結部材を挿通するための挿通孔を備え、
前記挿通孔は、その直径が前記隙間の長さと同等に設定されていることを特徴とする請求項３に記載の電動機。
【請求項５】
前記マグネットは、少なくとも２つの磁極部と該磁極部間に設けられた非磁極部とを備え、
前記隙間の角度の範囲と前記非磁極部の角度の範囲と同等に設定されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の電動機。
【請求項６】
前記マグネットの個数は奇数個であり、複数の前記マグネットはそれぞれ、周方向において所定角度間隔で交互に極性が異なる偶数個の磁極部を備えたことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヨークの内周面にマグネットを有する電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１の図８にて図示されているようにマグネットが配置された電動機がある。この電動機の円筒状ヨークの内周面には一端側内周面をＮ極として着磁されるとともに他端側内周面をＳ極として着磁された中心角１２０°の円弧状マグネットが周方向に３つ隙間なく固定されている。そして、振動の腹となる磁極が変化する部分のヨーク外周にモータ固定用の取付部を設けて、ロータの回転にともなう振動が抑制されている。
【特許文献１】特開２００６−３４０８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記マグネット配置によれば、各マグネットがヨークの内周面に沿って周方向に隙間なく配置されるため、マグネットとヨークとが精度良く加工されていないと、各マグネットをヨークに組み付けることができないという問題があった。
【０００４】
そこで、図５に示すように、ヨーク１００に対するマグネット１０１の組み付けを容易なものとするために、各マグネット１０１をヨーク１００の内周面において周方向に離間して配置し隙間を設けることが考えられる。しかしながら、マグネット１０１間に隙間を設けた場合、マグネット１０１を隙間なく配置した場合と比較して、固定子全体としての剛性が低下する。よって、回転駆動時の振動（騒音）が生じ易くなる。
【０００５】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、複数個のマグネットを相互に隙間を有して配置して組み付けを容易としながら、これら各マグネットをヨークに固着した場合の固定子全体の剛性を周方向で平均化し、回転駆動時の振動を抑制することができる電動機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、円筒状のヨークの内周面に沿って円弧状のマグネットが周方向に複数個、互いに隙間を有して固着されてなる固定子を備えた電動機であって、前記ヨークにおける前記各マグネット間の隙間に対応する位置に、前記隙間よりも周方向両側に長い区間、径方向に肉厚とした補強部が設けられている。
【０００７】
同構成によれば、ヨークにおける各マグネット間の隙間に対応する位置に、隙間よりも周方向両側に長い区間、径方向に肉厚とした補強部が設けられているため、周方向に互いに隣り合うマグネットの端部が１つの補強部に径方向において重なりを持って固定される。ところで、マグネット間に隙間を設けるべくマグネットを周方向に離間させて配置すると、ヨークにおいてマグネットが固定されていない部分は、ヨークにおいて内周側にマグネットが固定された部分よりも径方向の荷重に対する剛性が低くなる。そのため、マグネットの間に隙間が設けられたものは、マグネットが周方向に隙間なく設けられたものと比較して、回転駆動時の振動が大きくなる。本発明によれば、各マグネット間の隙間に対応する位置に、隙間よりも周方向両側に長い区間ヨークに補強部を設けることにより、マグネット間に隙間を設けるべくマグネットを周方向に離間させて配置することによる剛性の低下を補うことができる。よって、複数個のマグネットを相互に隙間を有して配置して組み付けを容易としながら、これら各マグネットをヨークに固着した場合の固定子全体の剛性を周方向で平均化し、回転駆動時の振動を抑制することができる。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、前記補強部は、前記ヨークの外周側に設けられている。
同構成によれば、補強部をヨークの外周側に設けることにより、ヨークの内周側に固定されたマグネットの周方向位置を外部から確認することができるとともに該補強部によってヨークが固定される部材に対して位置決めをすることができる。
【０００９】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の電動機において、前記補強部は、前記ヨークと他部材とを固定するための取付部を兼用するものである。
同構成によれば、補強部は取付部を兼用するものとして設けられるため、補強部として特別に設ける必要がない。また、ヨークの形状を複雑化しない。
【００１０】
また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の電動機において、前記補強部は、締結部材を挿通するための挿通孔を備え、前記挿通孔は、その直径が前記隙間の長さと同等に設定されている。
【００１１】
同構成によれば、補強部に設けられた挿通孔の直径がマグネット間の隙間の長さと同等に設定されているため、挿通孔によってヨークに対するマグネットの位置を認識することが可能となる。よって、マグネットがヨークに対して誤った位置に固定されたり、ヨークに固定されたマグネットの着磁位置が誤って着磁されたりすることを防止することができる。
【００１２】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れか１項に記載の電動機において、前記マグネットは、少なくとも２つの磁極部と該磁極部間に設けられた非磁極部とを備え、前記隙間の角度の範囲と前記非磁極部の角度の範囲と同等に設定されている。
【００１３】
同構成によれば、一つのマグネットによって複数の磁極が形成されるため、一つのマグネットによって一つの磁極を形成する場合と比較して、ヨークの内周に同一の極数を形成するときに必要とされるマグネットの個数を少なくすることができる。よって、部品点数を低減することが可能となり、ヨークに対するマグネットの組み付けを容易なものとすることができる。また、マグネット間の隙間の数を少なくすることが可能となり、低剛性となる部分を少なく構成できる。よって、補強部が必要となる箇所を少なくすることが可能となり、ヨークの形状を複雑化しない。
【００１４】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１〜５の何れか１項に記載の電動機において、前記マグネットの個数は奇数個であり、複数の前記マグネットはそれぞれ、周方向において所定角度間隔で交互に極性が異なる偶数個の磁極部を備えた。
【００１５】
同構成によれば、周方向において所定角度間隔で交互に極性が異なる偶数個の磁極部を備えた奇数個のマグネットによって、固定子に周方向で等角度間隔で交互に極性が異なる磁極が形成される。ところで、円筒状の固定子の固有振動モードは、周方向に等角度で偶数個の節（腹）を備えたものとなる。そのため、複数のマグネットの少なくとも１つは、固定子に誘発される振動の腹の位置に対応して周方向に連続する。従って、奇数個のマグネットによって偶数個の磁極を形成することで、固定子に誘発される振動の腹の位置に対応させて剛性を高めることができる。よって、固定子の剛性を該振動の腹の位置に対応させて高める分、固定子に誘発される振動を全体として抑制することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、複数個のマグネットを相互に隙間を有して配置して組み付けを容易としながら、これら各マグネットをヨークに固着した場合の固定子全体の剛性を周方向で平均化し、回転駆動時の振動を抑制することができる電動機を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、電動機としての直流モータ１には有底円筒状のヨーク２が備えられ、その開口部にはエンドキャップ３が締結部材としてのネジ４にて固定される。ヨーク２の内周面には奇数個（本実施形態では５個）のマグネット５が固着されている。また、上記ヨーク２の底部中央には軸受保持部２ａが形成されるとともに、該軸受保持部２ａ内部には軸受６が設けられている。なお、前記エンドキャップ３の略中央には軸受７が設けられている。
【００１８】
ヨーク２には電機子８が収容されている。電機子８の出力軸９は軸受６，７によって回転可能に支持されているとともにその先端部をエンドキャップ３から外部に突設されている。また、電機子８は、出力軸９に固定された電機子コア１０及び２４セグメントの整流子１１を有するとともに、電機子コア１０に巻装された巻線１２は整流子１１に電気的に接続されている。
【００１９】
エンドキャップ３の内側面には、ブラシ装置１３がネジ１４により固定されている。ブラシ装置１３は、整流子１１に摺接するブラシ１５を保持している。また、エンドキャップ３には、給電部１６が組み付けられている。給電部１６は、ブラシ１５に対して外部から電源供給を行っている。そして、給電部１６からブラシ１５、整流子１１及び該整流子１１の巻線１２側に付属した短絡部材１１ａを介して電機子の巻線１２に電源が供給されることにより、電機子８が固定子（ヨーク２及びマグネット５）に対して回転し、出力軸９が回転するようになっている。
【００２０】
次に、ヨーク２におけるマグネット５の配置構造について説明する。なお、図面の簡略化のため、図２においてはヨーク２の底部中央に設けられた軸受保持部２ａ等が省略されている。
【００２１】
ヨーク２は略円筒状に形成された筒状部２１（図１参照）を備えている。図２に示すように、筒状部２１の内周面には５個のマグネット５が周方向に等間隔で配置されている。各マグネット５は、ヨーク２の内周面に沿った外側面５ａを有する略円弧状の断面形状を有して形成されている。また、各マグネット５はヨーク２の内周面を周方向に５等分した長さよりも若干短く形成されており、周方向に互いに隣り合うマグネット５間には隙間が設けられている。即ち、周方向に互いに隣り合うマグネット５間の隙間の角度の範囲をαとし、ヨーク２の内周面に沿ったマグネット５の周方向長さの角度の範囲をβとし、ヨーク２に固定されるマグネット５の個数をγとすると、ヨーク２は（α＋β）×γ＝３６０°となるように形成されている。
【００２２】
また、各マグネット５には、周方向において所定角度間隔で交互に極性が異なる偶数個の磁極部５１，５２が設けられている。詳述すると、各マグネット５において、周方向一端部には内周面側がＮ極となるように着磁された磁極部５１が形成されるとともに、周方向他端部には内周面側がＳ極となるように着磁された磁極部５２が形成されており、各マグネット５には２個ずつの磁極部５１，５２が設けられている。また、各マグネット５において両磁極部５１，５２間には着磁されていない非磁極部５３が設けられている。非磁極部５３は前記マグネット５間の隙間の角度の範囲αと同等の角度の範囲α１に設定されており、前記各マグネット５においてＮ極及びＳ極にそれぞれ着磁された磁極部５１，５２の角度の範囲は同等に設定されている。即ち、ヨーク２の内周には、奇数個（５個）のマグネット５によって偶数個（１０個）の磁極が周方向に等角度間隔（３６°間隔）で設けられている。
【００２３】
前記ヨーク２には、ヨーク２における各マグネット５間の隙間に対応する位置に、隙間よりも周方向両側に長い区間、径方向に肉厚とした補強部が設けられている。詳述すると、ヨーク２の開口部には鍔部２２が形成されている。鍔部２２は該開口部から径方向外側へと延設されてなり、軸方向から見て筒状部２１と同軸を有する略環状に形成されている。また、鍔部２２には、該周方向に等角度間隔で５つの補強部としての取付部２３が設けられている。取付部２３は、鍔部２２の外周面を径方向外側へとさらに略三角形状に延設されてなり、ヨーク２を径方向に肉厚としている。また、取付部２３は、周方向において取付部２３が設けられる区間Ｌ１がマグネット５の隙間の内周面に沿った周方向長さＬ２よりも周方向両側に長くなるよう形成されており、ヨーク２の内周側に固定された周方向に互いに隣り合うマグネット５の端部と径方向において重なりを持っている。また、取付部２３には、ヨーク２の開口部に設けられるエンドキャップ３を固定するための挿通孔２４が軸方向に貫通形成されている。挿通孔２４はマグネット５間の隙間の周方向長さＬ２と同等な直径（周方向幅）Ｄを有して形成されている。マグネット５及び前記電機子８などが収容されたヨーク２の開口部には、挿通孔２４に挿通される前記ネジ４によってエンドキャップ３が固定される。
【００２４】
ここで、図２に示すように、ヨーク２において、取付部２３が設けられた部分の径方向の荷重に対する剛性は、該取付部２３が設けられていない部分の剛性よりも高くなる。また、ヨーク２において、内周側にマグネット５が固定されている部分２２ａの剛性は、内周側にマグネット５が固定されていない、即ち周方向においてマグネット５間に隙間が設けられる部分２２ｂの剛性よりも高くなる。そのため、マグネット５間に隙間を設ける場合、例えば、図５に示すように取付部１００ａが設けられていない部分にマグネット１０１の隙間が配置されるよう該マグネット１０１を固定すると、該隙間が配置された部分１００ｂの剛性が低くなる。
【００２５】
本実施形態では、ヨーク２における各マグネット５間の隙間に対応する位置に、隙間よりも周方向両側に長い区間ヨーク２に取付部２３が設けられるため、マグネット５を離間して配置することによって該マグネット５が固定されている部分２２ａよりも剛性が低くなる部分２２ｂの剛性が高くなる。よって、マグネット５間に隙間を設けることによる剛性の低下が抑制されるようになっている。
【００２６】
上記したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）ヨーク２における各マグネット５間の隙間に対応する位置に、隙間よりも周方向両側に長い区間、径方向に肉厚とした取付部２３が設けられているため、周方向に互いに隣り合うマグネット５の端部が１つの取付部２３に径方向において重なりを持って固定される。ところで、マグネット５間に隙間を設けるべくマグネット５を周方向に離間させて配置すると、ヨーク２においてマグネット５が固定されていない部分は、ヨーク２において内周側にマグネット５が固定された部分よりも径方向の荷重に対する剛性が低くなる。そのため、マグネット５の間に隙間が設けられたものは、マグネット５が周方向に隙間なく設けられたものと比較して、回転駆動時の振動が大きくなる。本発明によれば、ヨーク２における各マグネット５間の隙間に対応する位置に、隙間よりも周方向両側に長い区間ヨーク２に取付部２３を設けることにより、マグネット５間に隙間を設けるべくマグネット５を周方向に離間させて配置することによる剛性の低下を補うことができる。よって、複数個のマグネット５を相互に隙間を有して配置して組み付けを容易としながら、これら各マグネット５をヨーク２に固着した場合の固定子（ヨーク２及びマグネット５）全体の剛性を周方向で平均化し、回転駆動時の振動を抑制することができる。
【００２７】
（２）取付部２３をヨーク２の外周側に設けることにより、ヨーク２の内周側に固定されたマグネット５の周方向位置を外部から確認することができるとともに該取付部２３によってヨーク２が固定される部材に対して位置決めをすることができる。
【００２８】
（３）補強部はエンドキャップ３を固定するための取付部２３を兼用するものとして設けられるため、補強部として特別に設ける必要がない。また、ヨーク２の形状を複雑化しない。
【００２９】
（４）補強部としての取付部２３に設けられた挿通孔２４の直径Ｄがマグネット５間の隙間の長さと同等に設定されているため、挿通孔２４によってヨーク２に対するマグネット５の位置を認識することが可能となる。よって、マグネット５がヨーク２に対して誤った位置に固定されたり、ヨーク２に固定されたマグネット５の着磁位置が誤って着磁されたりすることを防止することができる。
【００３０】
（５）一つのマグネット５によって複数の磁極が形成されるため、一つのマグネット５によって一つの磁極を形成する場合と比較して、ヨーク２の内周に同一の極数を形成するときに必要とされるマグネット５の個数を少なくすることができる。よって、部品点数を低減することが可能となり、ヨーク２に対するマグネット５の組み付けを容易なものとすることができる。また、マグネット５間の隙間の数を少なくすることが可能となり、低剛性となる部分を少なく構成できる。よって、補強部が必要となる箇所を少なくすることが可能となり、ヨーク２の形状を複雑化しない。
【００３１】
（６）周方向において所定角度間隔で交互に極性が異なる偶数個の磁極部５１，５２を備えた奇数個のマグネット５によって、固定子（ヨーク２及びマグネット５）に周方向で等角度間隔で交互に極性が異なる磁極が形成される。ところで、円筒状の固定子（ヨーク２及びマグネット５）の固有振動モードは、周方向に等角度で偶数個の節（腹）を備えたものとなる。そのため、複数のマグネット５の少なくとも１つは、固定子（ヨーク２及びマグネット５）に誘発される振動の腹の位置に対応して周方向に連続する。従って、奇数個のマグネット５によって偶数個の磁極を形成することで、固定子（ヨーク２及びマグネット５）に誘発される振動の腹の位置に対応させて剛性を高めることができる。よって、固定子（ヨーク２及びマグネット５）の剛性を該振動の腹の位置に対応させて高める分、固定子（ヨーク２及びマグネット５）に誘発される振動を全体として抑制することができる。
【００３２】
尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、補強部は鍔部２２の取付部２３としてヨーク２の開口部にのみ設けられているが、このような態様に限定されない。例えば図３（ａ）及び（ｂ）に示すように補強部として、ヨーク２の内周側に設けられたマグネット５の隙間の位置に対応させてヨーク２の筒状部２１の外周面に軸方向に伸びるリブ２５を併せて設けてもよい。
【００３３】
・上記実施形態では、５個のマグネット５からなる１０極の直流モータ１としたがこのような態様に限定されず、例えば図４に示すように、ヨーク２の内周側にそれぞれ２極の磁極を有する３個のマグネット５が固定された６極の直流モータに適用してもよい。
【００３４】
・上記実施形態では、補強部としての取付部２３にはエンドキャップ３が固定されているがこのような態様に限定されず、例えば、直流モータ１によって駆動される被駆動体に対して該直流モータ１を固定したり位置決めしたりするための構成と兼用するものであってもよい。
【００３５】
・上記実施形態では、補強部はヨーク２の外周側に設けられているがこのような態様に限定されず、例えば、ヨーク２の内周面を径方向内側に延設されてなる肉厚部を補強部として設けてもよい。この場合、必要に応じてマグネット５の両端部の外側面を径方向内側へと凹設して対応する。
【００３６】
・上記実施形態では、マグネット５には非磁極部５３が設けられ、１つのマグネット５によって２つの磁極が形成されているがこのような態様に限定されず、例えば、１つのマグネット５によって１つの磁極が形成されていても良く、また、１つのマグネット５によって３つ以上の磁極が形成されていてもよい。
【００３７】
・上記実施形態では、電動機としてブラシ付き直流モータ１を示したが、ブラシ付き直流モータ以外のモータにも適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本実施の形態に係る直流モータの概略図。
【図２】本実施の形態に係るマグネット配置を示す平面図。
【図３】（ａ）本実施の形態の別例の斜視図、（ｂ）別例の一部の断面図。
【図４】本実施の形態の別例のマグネット配置を示す平面図。
【図５】従来のマグネット配置を示す平面図。
【符号の説明】
【００３９】
２，１００…ヨーク（固定子）、３…エンドキャップ（他部材）、４…ネジ（締結部材）、５，１０１…マグネット（固定子）、５ａ…外側面、２３，１００ａ…取付部（補強部）、２４…挿通孔、５１，５２…磁極部、５３…非磁極部、Ｄ…挿通孔の直径、Ｌ１…取付部（補強部）の周方向長さ（区間）、Ｌ２…隙間の周方向長さ、α…隙間の角度の範囲、α１…非磁極部の角度の範囲。
【図１】
2007288903.tif 000003
【図２】
2007288903.tif 000004
【図３】
2007288903.tif 000005
【図４】
2007288903.tif 000006
【図５】
2007288903.tif 000007