(57)【要約】【課題】回転むらを防止した直流モータを提供する。【解決手段】ブラシモータ１は、円筒状のケース２と、断面が円弧状で外周側がケース２の内周側に固着されたマグネット１５と、ケース２から内部側へ突出しマグネット１５の位置決めを行うための位置決め部材２ａとを備えている。マグネット１５は、円弧状の断面の両側に配され着磁された着磁部１５ａ、１５ｂ、これらの着磁部１５ａ、１５ｂ間に配された未着磁部１５ｃを有し、未着磁部１５ｃは、断面方向の内周側が幅方向に沿って溝状に薄肉化されているとともに、幅方向の端部に切り欠き１５ｄが形成されており、位置決め部材２ａは切り欠き１５ｄと係合している。【選択図】図４
2013138547.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周断面が円形の外装ケースと、
断面が円弧状で外周側が前記外装ケースの内周側に固着されたマグネットと、
前記外装ケースから内部側へ突出し前記マグネットの位置決めを行うための位置決め部材と、
を備え、
前記マグネットは、前記円弧状の断面の両側に配され着磁された着磁部と、前記着磁部間に配され未着磁の未着磁部とを有し、前記未着磁部には、前記断面の中央であって前記断面と交差する幅方向の少なくとも一方の端部に切り欠きが形成されており、
前記位置決め部材は前記少なくとも一方の端部に形成された切り欠きと係合している、
ことを特徴とするモータ。
【請求項２】
前記マグネットの未着磁部は、前記断面の内周側が前記幅方向に沿って溝状に、前記着磁部の厚さに対して薄く形成されており、前記切り欠きは、前記溝状に薄く形成されている箇所の前記幅方向の少なくとも一方の端部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】
前記マグネットは、前記未着磁部の前記断面における長さと、前記両側に配された着磁部の前記断面におけるそれぞれの長さとが等しいことを特徴とする請求項２に記載のモータ。
【請求項４】
前記マグネットを前記外装ケースの内周側に等間隔で複数設け、前記複数のマグネットにおけるマグネット間の間隔と、前記未着磁部の長さと、前記両側に配された着磁部のそれぞれの長さとを等しく設定したことを特徴とする請求項３に記載のモータ。
【請求項５】
前記未着磁部は、前記断面において、両側になだらかな角度を有する傾斜部が形成されていることを特徴とする請求項２に記載のモータ。
【請求項６】
前記位置決め部材は前記外装ケースと一体に形成されたことを特徴とする請求項１に記載のモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はモータに係り、特に、内周断面が円形の外装ケースと、断面が円弧状で外周側が外装ケースの内周側に固着された２枚のマグネットとを備えたモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気、電子機器や自動車等の移動体には、回転運動型のアクチュエータとしてモータが多用されている。モータは、回転子（ロータ）と固定子（ステータ）とで構成されており、回転子は固定子側の外装ケースに固定されたマグネットの磁束により回転トルクを得ている。
【０００３】
すなわち、従来、モータでは、図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、円筒状のケース３２の内周側に、湾曲状のマグネット３５の外周側が略等間隔で接着、固定されている。マグネット３５のそれぞれにはＳ極とＮ極の２極の着磁が施されており（図５（Ｂ）参照）、モータ全体としては２枚４極のマグネット３５が用いられている。また、マグネット３５をケース３２に組み込む際には、ケース３２から内部側に突出形成した位置決め突起３２ａに対してマグネット３５の長手方向の片側端部を突き当てることにより、マグネット３５のケース３２に対する位置決めが行われていた。
【０００４】
なお、本発明に関連して、一部を薄くしたマグネットに関する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２５２４７２号公報（図１、段落「００２４」）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のモータでは、マグネットをケースに組み込む際の位置決めが、長手方向の片側端部の突き当てであったため、２つのマグネット間に寸法のバラツキがある場合には、長手方向の他側端部側（片側端部の反対側）にバラツキによる位置誤差が集中し回転子に対するマグネットの着磁範囲のバランスが崩れ、回転むら（コギング）の発生原因となり回転子がスムーズに回転しなくなる場合がある。また、１枚のマグネットに２極の着磁を施すため、目的に対して不必要な部分まで着磁されてしまう。このため、マグネットには磁極の境界が形成されるが、その部分はきれいな着磁が施されるわけではない。きれいに着磁されていない部分があることで、予期していない回転むらが発生する場合もある。
【０００７】
本発明は上記事案に鑑み、回転むらを防止したモータを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、内周断面が円形の外装ケースと、断面が円弧状で外周側が前記外装ケースの内周側に固着されたマグネットと、前記外装ケースから内部側へ突出し前記マグネットの位置決めを行うための位置決め部材と、を備え、前記マグネットは、前記円弧状の断面の両側に配され着磁された着磁部と、前記着磁部間に配され未着磁の未着磁部とを有し、前記未着磁部には、前記断面の中央であって前記断面と交差する幅方向の少なくとも一方の端部に切り欠きが形成されており、前記位置決め部材は前記少なくとも一方の端部に形成された切り欠きと係合している、ことを特徴とする。
【０００９】
本発明において、マグネットの未着磁部は、断面の内周側が幅方向に沿って溝状に薄く形成されており、切り欠きは、溝状に薄く形成されている箇所の幅方向の少なくとも一方の端部に形成されてもよい。この場合に、マグネットは、未着磁部の断面における長さと、両側に配された着磁部の断面におけるそれぞれの長さとが等しくなるように設定されていてもよい。このとき、マグネットを外装ケースの内周側に等間隔で複数設け、複数のマグネットにおけるマグネット間の間隔と、未着磁部の長さと、両側に配された着磁部のそれぞれの長さとを等しく設定することが好ましい。
【００１０】
また、未着磁部は、断面において、両側になだらかな角度を有する傾斜部が形成されていてもよい。さらに、位置決め部材は外装ケースと一体に形成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、マグネットは未着磁部に断面の中央であって断面と交差する幅方向の少なくとも一方の端部に切り欠きが形成されており、この切り欠きが位置決め部材と係合しているので、マグネットの中央を基準としてケースに対するマグネットの位置決めを行うことで、マグネットの寸法にバラツキがあっても、バラツキによる位置誤差を両側の着磁部に分散させることができるため、位置誤差による回転むらの発生を未然に防止することができる、という効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明が適用可能な実施形態のブラシモータの長手方向断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線側から見た実施形態のブラシモータのブラシ支持構成を示す正面図である。
【図３】実施形態のブラシモータに用いられるマグネットを示し、（Ａ）はマグネットの厚さ方向から見たときの平面図、（Ｂ）はマグネットの内周側から見たときの平面図である。
【図４】マグネットがケースに取り付けられた状態を示し、（Ａ）は背面図、（Ｂ）はケースの内側からマグネットを見たときの平面図である。
【図５】マグネットのケースに対する位置関係を示す説明図であり、（Ａ）は本実施形態のブラシモータに用いられるマグネットの位置関係を示す背面図であり、（Ｂ）は従来技術のブラシモータに用いられるマグネットの位置関係を示す背面図である。
【図６】従来技術のブラシモータのマグネットの位置決め方法を示す説明図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は背面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（構成）
以下、図面を参照して、本発明をブラシモータに適用した実施の形態について説明する。
【００１４】
＜回転子側構成＞
図１に示すように、本実施形態のブラシモータ１は、モータ回転軸としてのシャフト３を備えている。本実施形態では、シャフト３の一側（図１の右側）は切り欠かかれており出力側とされているが、他側（図１の左側）を出力側とするようにしてもよい。
【００１５】
シャフト３の長手方向中央部を含む左寄りの位置には、磁束の通路となる鉄心（コア）４がシャフト３に固定されている。鉄心４には複数の溝（コアスロット）が形成されており、これらの溝に巻線（コイル）１７が多数回巻き付けられている。このため、鉄心４の両側に巻線１７が膨らむように配設された構造となる。なお、鉄心４と巻線１７との間には両者の絶縁を保つ絶縁層（プラコ）１６が介在しており、絶縁層１６の材質には例えばエポキシ樹脂が用いられる。
【００１６】
また、シャフト３には、鉄心４の一側（図１の右側）に配された巻線１７から若干離間した位置に、巻線１７に流れる電流の方向と相を切り替えるための整流子（コミテータ）９が固定されている。本実施形態では、６片に分割された整流子９が用いられている（図２参照）。なお、整流子９の鉄心４側には巻線１７と接続するための接続部が設けられている。
【００１７】
従って、ブラシモータ１では、シャフト３、鉄心４、巻線１７、絶縁層１６および整流子９により回転子（ロータ）が構成されている。一方、固定子（ステータ）側は次のように構成されている。
【００１８】
＜固定子側構成＞
回転子を構成する鉄心４および巻線１７（巻線部）の外側には、モータ（回転子）のトルク発生に必要な磁束を発生させる２つの湾曲したマグネット（永久磁石）１５が配置されている。マグネット１５はケース２の内周側にそれぞれ等間隔で固定されているが、その詳細については後述する（「マグネットの構造および位置決め」参照）。
【００１９】
ケース２は、鋼板に深絞り加工を施すことで有底円筒状に形成されており、底側（図１の左側）中央部にはシャフト３を挿通するための丸穴が形成されている。ケース２に鋼板が用いられる理由は、発生した磁束の通路を構成するとともに、モータ外部への磁束の漏れを防ぐためである。
【００２０】
ケース２の開口部側（図１の右側）は円板状のブラケット２０で封止されており、ブラケット２０の中央部にはシャフト３を挿通するための丸穴が形成されている。ブラケット２０の材質にはケース２と同様に鋼板が用いられている。なお、本実施形態では、ケース２とブラケット２０とでブラシモータ１の外装ケースを構成している。
【００２１】
ケース２の底側中央部に形成された丸穴およびブラケット２０の中央部に形成された丸穴にはそれぞれシャフト３を支持する軸受２２、２３が固定されており、シャフト３はこれらの軸受２２、２３と摺接するように回転する。
【００２２】
図１および図２に示すように、整流子９の周面には黒鉛を主材料とする第１のブラシ５および第２のブラシ６の一端が圧接されており、これら一対のブラシは整流子９の周面に摺接する構造を有している。ブラシ５、６はそれらの一端が整流子９の周面と直角に当接するようにそれぞれブラシケース２４、２５内に収容されている。なお、本実施形態では、ブラシ５、６の軸線方向の角度が９０°を構成する（直交する）ようにブラシケース２４、２５が配設されている。また、ブラシ５、６には製造上同一（材質、長さ等が同一）のものが用いられている。
【００２３】
ブラシ５、６の間には、第１の捩りコイルバネ７、第２の捩りコイルバネ８がそれぞれ取り付けられた樹脂製の支持プレート１０が配置されている。支持プレート１０は概ね扇状の形状を呈しており板状部材で構成されている。支持プレート１０からはマグネット１５側に突出し、捩りコイルバネ７、８のコイル部が挿通された円柱状の位置決め突起１３、１４が突設されている。また、支持プレート１０には捩りコイルバネ７、８のそれぞれの一端を係止するための係止部（空間）が形成されている。
【００２４】
図２に示すように、捩りコイルバネ７、８の他端はブラシ５、６のそれぞれの他端を押圧するように当接している。なお、上述したブラシケース２４、２５には長手方向に切り欠きが形成されており、ブラシ５、６が損耗しても捩りコイルバネ７、８の他端によるブラシ５、６の他端への圧接が継続して確保されるように構成されている。
【００２５】
図１および図２に示すように、ブラシモータ１は電源と接続するためのリード線１８を有している。リード線１８は、電源のマイナス（−）側に接続されるリード線１８ａと、プラス（＋）側に接続されるリード線１８ｂとで構成されており、リード線１８の端部には電源接続用のコネクタが設けられている。なお、リード線１８はブラケット２０に形成された孔を介して外装ケース内に導入されている。
【００２６】
すなわち、リード線１８ａは断面コ字状の金属製接続片１９ａの一側に接続されており、接続片１９ａの他側は接続線２１ａを介してブラシ５に接続されている。同様に、リード線１８ｂは断面コ字状の金属製接続片１９ｂの一側に接続されており、接続片１９ｂの他側は接続線２１ｂを介してブラシ６に接続されている。
【００２７】
＜マグネットの構造および位置決め＞
次に、マグネット１５の構造およびケース２に対する位置決めについて詳述する。
【００２８】
図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、マグネット１５は全体として湾曲状（断面が円弧状）を呈しており、断面（厚さ）方向の両側には、Ｎ極およびＳ極のいずれか一方の極が着磁された着磁部が配されている。本例では説明を簡単にするために、図３（Ａ）の右側に配された着磁部をＳ極着磁部１５ａとし、図３（Ａ）の左側に配された着磁部をＮ極着磁部１５ｂとして説明する。Ｓ極着磁部１５ａとＮ極着磁部１５ｂとの間には未着磁の（着磁されていない）未着磁部１５ｃが配されている。
【００２９】
図４（Ａ）に示すように、マグネット１５は、断面方向において、Ｓ極着磁部１５ａ、未着磁部１５ｃおよびＮ極着磁部１５ｂの長さがそれぞれ等しくなるように設定されている。換言すれば、本実施形態では、シャフト３の軸線とＳ極着磁部１５ａの両端と結ぶ２本の仮想線のなす角度、シャフト３の軸線と未着磁部１５ｃの両端と結ぶ２本の仮想線のなす角度およびシャフト３の軸線とＮ極着磁部１５ｂの両端と結ぶ２本の仮想線のなす角度がそれぞれ４５°となるように設定されている。
【００３０】
図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、未着磁部１５ｃは、断面方向の内周側が断面方向と交差する幅方向（図３（Ｂ）の上下方向）に沿って溝状に薄肉化されている。すなわち、未着磁部１５ｃは、着磁部１５ａ、１５ｂの厚さに対して薄く形成されている。本例では、この溝の形状が断面矩形状であり、溝は未着磁部１５ｃの断面中央に形成されている。未着磁部１５ｃの両側には、なだらかな角度（例えば、Ｓ極着磁部１５ａの接線方向に対する角度θが１５°）を有する傾斜部１５ｃａ（図３（Ｂ）では傾斜面）が形成されている。本実施形態では、厚さが最も薄い箇所の、未着磁部１５ｃの断面方向と交差する幅方向の両側には、半円状の切り欠き１５ｄが形成されている。
【００３１】
図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、マグネット１５の外周側はケース２の内周側に等間隔で接着により固定されている。ケース２からはマグネット１５の位置決めを行うための位置決め突起２ａ（凸部）が内部側に向けて突設されており、マグネット１５をケース２に接着する前にマグネット１５の切り欠き１５の一方をケース２の位置決め突起２ａに係合させることで、２つのマグネット１５ｄのケース２に対する位置決めが行われる。なお、本実施形態では、位置決め突起２ａはケース２と一体に形成されている。
【００３２】
なお、本実施形態では、図４（Ａ）に示すように、２枚のマグネット１５間の間隔と、Ｓ極着磁部１５ａ、未着磁部１５ｃおよびＮ極着磁部１５ｂの長さがそれぞれ等しくなるように設定されている。換言すれば、本実施形態では、シャフト３の軸線と一方のマグネット１５のＳ極着磁部１５ａの端および他方のマグネット１５のＮ極着磁部１５ｂの端とを結ぶ２本の仮想線のなす角度、シャフト３の軸線とＳ極着磁部１５ａの両端と結ぶ２本の仮想線のなす角度、シャフト３の軸線と未着磁部１５ｃの両端と結ぶ２本の仮想線のなす角度およびシャフト３の軸線とＮ極着磁部１５ｂの両端と結ぶ２本の仮想線のなす角度がすべて４５°となるように設定されている。
【００３３】
（作用効果等）
次に、本実施形態のブラシモータ１の作用効果等について説明する。
【００３４】
本実施形態のブラシモータ１では、未着磁部１５ｃの中央であって幅方向の端部に切り欠き１５ｄが形成されており、この切り欠き１５ｄの一方がケース２の位置決め突起２ａと係合している。このため、着磁部１５ａ、１５ｂ間の未着磁部１５ｃ、すなわち、マグネット１５の中央を基準としてケース２に対するマグネット１５の位置決めを行うことができ、マグネットの寸法にバラツキがあっても、バラツキによる位置誤差を着磁部１５ａ、１５ｂの両側に分散させることができるため、位置誤差よる回転むら（コギング）の発生を未然に防止することができる。
【００３５】
この点を図５（Ａ）、（Ｂ）を参照してさらに詳しく説明すれば、次のとおりである。すなわち、図５（Ｂ）に示すように、従来のモータでは、マグネット３５をケース３２に対して位置決めする際に、マグネット３５の長手方向の片側端部をケース３２から内側に突出形成された位置決め突起３２ａに突き当てて位置決めを行っていたため、マグネット３５の寸法にバラツキがある場合（例えば、一方のマグネットが標準長さより長く、他方のマグネットが標準長さより短い場合）には、片側端部と反対側の他側端部側にずれが集中してしまい２つのマグネット３５によるＮ極、Ｓ極の着磁範囲のバランスが崩れ、回転むらの発生原因となるおそれがある。これに対し、図５（Ａ）に示すように、本実施形態のブラシモータ１では、マグネット１５の中央（切り欠き１５ｄ）を基準にしてケース２に対するマグネット１５の位置決めを行うため、マグネット１５の寸法にバラツキがある場合でも、マグネット１５の両側に配された着磁部１５ａ、１５ｂに寸法のバラツキを分散させることが可能となり（図５（Ａ）に示すように、マグネット１５の中央からＮ極着磁部端およびＳ極着磁部端までの距離Ａ、Ｂをほぼ同じにでき）、２つのマグネット１５によるＮ極、Ｓ極の着磁範囲のバランスをとることができる。このため、回転むらの発生原因を未然に防止することができる。
【００３６】
また、本実施形態のブラシモータ１では、マグネット１５はＳ極着磁部１５ａおよびＮ極着磁部１５ｂ間に配された未着磁部１５ｃが断面の内周側が幅方向に沿って溝状に薄肉化（着磁部１５ａ、１５ｂの厚さに対して薄く形成）されている。このため、モータの軽量化を図ることができる。
【００３７】
さらに、本実施形態のブラシモータ１では、未着磁部１５ｃは着磁の必要のない範囲をカバーするように配されており、未着磁部１５ｃが薄く形成されている（溝が形成されている）ことにより着磁部１５ａ、１５ｂより鉄心４から離間し磁極間の境界が画定されている。このため、磁極の境界をきれいに形成することができ、コギングの発生原因を排除することができる。
【００３８】
また、本実施形態のブラシモータ１では、２枚のマグネット１５間の間隔と、Ｓ極着磁部１５ａ、未着磁部１５ｃおよびＮ極着磁部１５ｂの長さがそれぞれ等しくなるように設定されている。このため、２枚４極マグネットによるＳ極、Ｎ極の着磁範囲、未着磁範囲を等間隔で画定することができる。この点、理論的には４枚のマグネットを等間隔でケース内周に配設することと等価となるが、４枚のマグネットを使用する場合には、マグネットの数が倍に増えるため各マグネットの位置精度の確保、コスト、組立工数等で別途の問題が生じる。
【００３９】
また、本実施形態のブラシモータ１では、マグネット１５の未着磁部１５ｃの両側になだらかな角度を有する傾斜部１５ｃａが形成されている。このため、ブラシモータ１に振動や外力が加わっても、マグネット１５に欠けやひびの発生を防止することができ、信頼性を高めることができる。
【００４０】
なお、本実施形態では、円筒状のケース２を例示したが、本発明はこれに限らず、例えば、内周断面が円形状で外周断面が矩形状のケースを用いるようにしてもよい。また、本実施形態では、ケース２から内側に突出形成した位置決め突起２ａを例示したが、本発明はこれに制限されず、ケース２とは別の部材でマグネット１５と係合する位置決め部材を構成するようにしてもよい。さらに、本実施形態では本発明をブラシモータに適用した一例を示したが、本発明はブラシモータ以外の各種モータにも適用可能であることは云うまでもない。
【００４１】
また、本実施形態では、未着磁部１５ｃの幅方向の両側に半円状の切り欠き１５ｄが形成されている例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、未着磁部１５ｃの幅方向の一側に切り欠き１５ｄを形成したり、切り欠きの形状を多角形や楕円形としたりしてもよい。前者の場合には、ケース２に対するマグネット１５のＳ極着磁部１５ａ、Ｎ極着磁部１５ｂの配置ミスを防止することができる。また、後者の場合にはこの形状に合わせて位置決め突起２ａの形状を変更すればよい。さらに、本実施形態では、未着磁部１５ｃの幅方向の両側に形成された切り欠き１５ｄのうち一方の切り欠き１５ｄをケース２に対する位置決めに用いた例を示したが、両方の切り欠き１５ｄを位置決めに用いるようにしてもよい。この場合には、ケース２に形成された位置決め突起２ａの数も倍の４個となる。
【００４２】
また、本実施形態では、未着磁部１５ｃの内周側の中央に溝を形成した例を示したが、本発明はこれに制約されず、溝を形成しなくてもよい。また、マグネット１５の軽量化を図るために、未着磁部１５ｃの内周側の少なくとも一部を薄肉化してもよい。さらに、溝を形成する場合に、断面が矩形状の溝に代えて、例えば、断面が三角形を含む多角形状や円弧状としてもよい。また、溝は一本に限らず複数本としてもよい。
【００４３】
さらに、本実施形態では、断面が直線状の傾斜部１５ｃａ（傾斜面）を例示したが、本発明はこれに限らず、断面が曲線状の傾斜部としてもよい。
【００４４】
また、本実施形態では、捩りコイルバネ７、８によるブラシ５、６への押圧力が均等となるように、捩りコイルバネ７、８が取り付けられた支持プレート１０がネジ１２を介してブラケット２０と一体化した例を示したが、本発明はこれに制限されず、支持プレートをなくしブラケット２０に捩りコイルバネ７、８を固定するようにしてもよい。
【００４５】
そして、本実施形態において各構成の形態および使用される材質或いは部材の数等は、コストや相互の関係などによって変更されるべきもので本実施形態に限定されるべきものではなく、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で、さらに公知技術を組み合わせて変更可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は回転むらを防止したモータを提供するものであるため、モータの製造、販売に寄与するので、産業上の利用可能性を有する。
【符号の説明】
【００４７】
１  ブラシモータ（モータ）
２  ケース（外装ケース）
２ａ  位置決め突起（位置決め部材）
１５  マグネット
１５ａ  Ｓ極着磁部（着磁部の一部）
１５ｂ  Ｎ極着磁部（着磁部の一部）
１５ｃ  未着磁部
１５ｃａ  傾斜部
１５ｄ  切り欠き
【図１】
2013138547.tif 000003
【図２】
2013138547.tif 000004
【図３】
2013138547.tif 000005
【図４】
2013138547.tif 000006
【図５】
2013138547.tif 000007
【図６】
2013138547.tif 000008