(57)【要約】    【課題】マグネット形状の単純化を推進し、より一層安価に製造し得るモータ提供する。    【解決手段】  ヨークにおけるロータ中心を挟んで互いに対向する位置に、同極同士を互いに対向させた一対のマグネットを配設してなるステータを有するモータにおいて、一対のマグネットを平板状に形成するものとする。【選択図】図１
2009011051.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータ軸と、前記ロータ軸に固定され、磁性体により形成されるロータと、
前記ロータ軸を回転可能に軸支し、収容するヨークと、
前記ヨークに配設され、前記ロータを挟んで互いに対向する位置に、同極同士を互いに対向させた一対のマグネットとを有するモータであって、
前記一対のマグネットが平板状であることを特徴とするモータ。
【請求項２】
前記ヨークにおける前記マグネットが配設される部分が平坦に形成されることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
【請求項３】
前記ヨークにおける前記一対の同極マグネットが設けられた位置と前記ロータ軸の回転方向に９０度ずれた位置に、前記ロータの外周面と微小間隙をおいて対向する円弧面を有する部分を設けたことを特徴とする請求項１若しくは２に記載のモータ。
【請求項４】
前記マグネットにおける前記ロータの外周面との対向面に、前記ロータの外周面と微小間隙をおいて対向する円弧面を有する磁性体からなる補助磁極を設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載のモータ。
【請求項５】
前記ヨークにおける前記ロータ中心を挟んで互いに対向する位置に、前記ロータの外周面と微小間隙をおいて対向する円弧面を有し、且つその内側に前記マグネットを受容する孔を有する部分を設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載のモータ。
【請求項６】
前記一対のマグネットが希土類磁石であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載のモータ。
【請求項７】
前記ロータ軸は、ウォーム部を有し、前記ウォーム部は、前記モータの回転力を外部負荷に伝える出力軸が前記ロータ軸に交差する向きに設けられたウォーム減速機と噛み合うことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１つに記載のモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータに関し、特に、ロータを内側に受容するヨークにおけるロータの中心軸を挟んで互いに対向する位置に、同極同士を互いに対向させた一対のマグネットを配設してなるステータを有するモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
各磁極が互い違いになるように円筒状のヨークの内周面に複数のマグネットを並べて配置したステータを用いたインナロータ型モータが知られている（例えば特許文献１を参照されたい）。
【０００３】
このモータにあっては、ロータ（アーマチュア）の外周面の全周に渡って微小間隙をおいて均一な厚さのマグネットを対向配置しており、モータの外形輪郭は実質的に真円をなしていた。そのため、モータの薄型化は実質的に不可能であった。
【０００４】
このような不都合に対処してモータの薄型化を実現すべく、本発明と同一出願人は、インナロータ型モータのステータとして、外形輪郭が概ね長方形（長円形）をなすヨークの内側にロータの受容部を画定すると共に、ロータの中心軸を挟んで線対称となる位置に一対の同極マグネットを配設し、一対のマグネットおよびヨークにおける一対のマグネットとは異極となる部分に、共にロータの外周面と微小間隙をおいて対向する円弧面を形成したものを、特願２００６−２６０１６３号において提案した。
【特許文献１】特開２００３−３２４８６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかるに、この改良されたステータにあっては、ロータの外周面に対応した円弧面を形成するのに切削加工が必要なので、歩留まりが低くなるという不都合がある。また、特に焼結Ｎｄ磁石などは、焼結時の収縮率が約５０％と大きいため、焼結後に円弧面を形成するために全面の切削加工が必要となり、さらに歩留まりが低くなるという課題があった。
【０００６】
本発明は、このような不都合を解消すべく案出されたものであり、その主な目的は、マグネット形状の単純化を推進し、より一層安価に製造し得るモータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的を達成するために本発明は、ロータ軸４ａと、ロータ軸４ａに固定され、磁性体からなるロータ４と、ロータ軸４ａを回転可能に軸支し、収容するヨーク３と、ヨーク３に配設され、ロータ４を挟んで互いに対向する位置に、同極同士を互いに対向させた一対のマグネット１２とを有するモータ１において、以下のような構成を採るものとした。
請求項１：一対のマグネットを平板状にする。
請求項２：ヨークにおけるマグネットが配設される部分（平坦部３ｂ）を平坦にする。
請求項３：ヨークにおける一対の同極マグネットが設けられた位置とロータ軸の回転方向に９０度ずれた位置に、ロータの外周面と微小間隙をおいて対向する円弧面を有する部分（膨出部３ａ）を設ける。
請求項４：マグネットにおけるロータの外周面との対向面に、ロータの外周面と微小間隙をおいて対向する円弧面を有する磁性体からなる補助磁極１３を設ける。
請求項５：ヨークにおけるロータ中心を挟んで互いに対向する位置に、ロータの外周面と微小間隙をおいて対向する円弧面を有し、且つその内側にマグネットを受容する孔（矩形孔３ｃ）を有する部分（マグネット装着部３ｄ）を設ける。
請求項６：一対のマグネットを希土類磁石とする。
請求項７：ロータ軸は、ウォーム部を有し、ウォーム部はモータの回転力を外部負荷に伝える出力軸１０がロータ軸に交差する向きに設けられたウォーム減速機２と噛み合うように構成される。
【発明の効果】
【０００８】
このような本発明の請求項１の構成によれば、マグネットを平板状にしたので、加工が容易である上に材料の歩留まりが高められ、マグネットの素材を選ばずに適合範囲が広くなる。従って、モータの薄型化を推進し、且つ製造コストを低減する上に多大な効果を奏することができる。特に平板状マグネットをロータの外周の一部とだけ近接するように配置することにより、モータのコギングトルクを低くすることができる。マグネットによる磁極とは相反する磁極となる他極構成部分がヨークに形成されるので、マグネットの数を減らしても４極のマグネットを設けたモータと同等の磁気回路を構成することができる。したがって、モータの製造コストを低減し得るのみならず、マグネットを設けない部分の薄型化により、モータ全体の小型化及び軽量化に寄与するところ大である。
【０００９】
請求項２の構成によれば、ヨークの成型が容易となり、製造コストの低減に有効である。
【００１０】
請求項３の構成によれば、ヨークにおける一対の同極マグネットが設けられた部分と、マグネットに対して９０度ずれた位置にマグネットの磁極とは相反する磁極となる他極構成部分とが円弧面に形成されているので、平板状マグネットを用いても、ロータとの間のエアギャップが均一になるので、磁束斑が減少し、マグネットの磁束を損失なく利用できるため、モータを高出力とすることができる。
【００１１】
請求項４並びに５の構成によれば、平板状マグネットを用いても、ロータとの間のエアギャップを均一化することができるので、磁束斑を減少させて、ロータの回転の安定化を図ることができる。
【００１２】
請求項６の構成によれば、希土類磁石を用いても成型性の問題がないので、希土類磁石の小型で強力な磁力を活用し得るため、モータの小型化および高出力化に有利である。
【００１３】
請求項７の構成によれば、本発明によるモータは、一対のマグネットを設けない部分の径寸法が短くなるので、扁平型モータとして構成することができる。このような扁平型モータを、例えば自動車のエンジンルーム内に配設するワイパモータや、自動車のドア内に配設するパワーウィンドウモータや、自動車のエンジンルーム内に配設されるワイパモータなどに適用することにより、高いスペース効率が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に添付の図面を参照して本発明について詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明に基づくステータＳが適用されたモータ１の一例を示すロータ軸４ａの軸線に直交する面に沿う断面図である。このモータ１のステータＳは、外形輪郭が概ね長方形をなし、概ね均一な肉厚の壁からなる有底筒状のヨーク３と、同極同士（例えばＮ極）を互いに対向させてヨーク３の短辺側の内面に固着された一対のマグネット１２とからなっている。
【００１６】
ヨーク３のマグネット１２が組みつけられる短辺側には、平坦部３ｂが形成され、ヨーク３の短辺側に対して直交しそれぞれの短辺を連結する長辺側には、ヨーク外向き方向に膨出部３ａが形成されている。そして、ヨーク３の平坦部３ｂの内面に、例えば接着材を用いて固着されるマグネット１２は、平板状に形成されている。
【００１７】
ヨーク３における膨出部３ａの内周面は、その内側に受容するロータ４の外周面と微小間隙をおいて対向するように、円弧面をなしている。そして図示例にあっては、この膨出部３ａの内周面とロータ４の外周面との隙間と、一対の平板状マグネット１２のロータ４の外周面に最接近する部分の隙間とが、実質的に同一寸法とされている。
【００１８】
この図示例は、いわゆる４極モータに相当する構造であり、一対のマグネット１２は、ロータ軸４ａを挟んで正対して配置されており、ヨーク３の膨出部３ａは、一対のマグネット１２と９０度の位相差をもって配置されている。
【００１９】
このように構成されたステータＳにあっては、一対のマグネット１２が互いにＮ極同士を対向させているので、ヨーク３の膨出部３ａの中央部には、マグネット１２と異極のＳ極が発生する。これにより、一対のマグネット１２とヨーク３の一対の膨出部３ａとをもって、４極のマグネットを配設したのと同じ磁気回路が構成されることとなる。
【００２０】
また、図１のように、平板状マグネット１２を用い、ロータ４の外周の一部とだけマグネット１２が近接するように配置することにより、マグネット中心部からマグネット端部に向けてロータ４の外周とのエアギャップが徐々に増大する。このため、コギングトルクを低くすることができる。この場合、有効磁束量が１６％程度低下するので、その分だけマグネット１２のロータ４の外周面を臨む面の長さを大きくすることが好ましい。
【００２１】
これに関し、図示例では、膨出部３ａの外径寸法が４極全てにマグネットを設ける構成（特許文献１に記載のもの）に比して小さくなるため、ヨーク内壁のマグネットが接着されている面に対してマグネット接続面のロータ軸と直交する方向の幅にはヨーク３の短辺側に沿わせるマグネット１２の寸法に比較的余裕ができる。このため、マグネット１２の長さが大きくなることには問題は生じない。
【００２２】
マグネット１２として焼結Ｎｄ磁石などの希土類磁石を用いた場合、焼結時の収縮率が約５０パーセントと大きく、焼結後の形状の寸法を合わせることが難しいため、従来は、（単一の大きな焼結体から複数の立方体形状の磁石を切り出した後、）それぞれの磁石一つ一つをロータ４の外周面に対応した円弧面とするための切削加工を全面において行うので、その分だけ素材の量を余計に必要としていたが、本発明は平板状のマグネットを用いるので、単一の大きな焼結体から複数の磁石を切り出すことが可能となり、全体としてのマグネットの使用量はむしろ低減される。
【００２３】
なお、ヨーク３は、電磁鋼板を打ち抜き成型した薄板を積層したもの、鉄粉などの強磁性金属粉末を溶融樹脂材に混練し、金型成形した上で樹脂を熱硬化させた圧粉磁心を用いたもの、あるいは単板から深絞り加工したものなど、周知の構成のヨークを等しく用いることができる。
【００２４】
図２は、本発明の第２の実施形態を示す図１と同様な断面図である。本図示例においては、ヨーク３の短辺側にはヨーク３の内方向へ向けて突出する突出部３ｄが形成されている。また、ヨーク３の短辺側外壁と突出部３ｄとの間には、平板状のマグネット１２を嵌着するための矩形孔３ｃが形成されている。
【００２５】
ヨーク３の短辺側の突出部３ｄは、ロータ４の外周面と微小間隔を置いて対向するように円弧面が形成されている。さらに、突出部３ｄとヨーク３の長辺部とは所定間隔ＳＰをおいて配置されている。これにより、磁路を形成し得るマグネット１２およびヨーク３に対して所定間隔ＳＰが磁気抵抗増大手段となり、所定間隔ＳＰを通る磁束が抑制される。
【００２６】
ヨーク３の長辺側の壁に膨出部３ａが形成されることは第１実施形態と同様であり、これの場合も、膨出部３ａの内周面とロータ４の外周面との隙間と、マグネット装着部３ｄの内周面とロータ４の外周面との隙間とは、実質的に同一寸法とされている。これにより、平板状マグネットを用いても、ロータ４との間のエアギャップが均一になるので、磁束斑が減少し、マグネットの磁束を損失なく利用できるため、モータを高出力とすることができる。
【００２７】
この構成のステータＳにあっても、第１実施形態と同様に、一対のマグネット装着部３ｄと一対の膨出部３ａとをもって、４極のマグネットを配設したのと同じ磁気回路が構成される。
【００２８】
図３は、本発明の第３の実施形態を示す図１と同様な断面図である。本図示例においては、ヨーク３の短辺側、即ち平坦部３ｂの内面にマグネット１２が固着される点は上記第１実施形態と同様であるが、マグネット１２とロータ４の外周面との隙間に、ロータ４の外周面と微小間隙をおいて対向するように円弧面が形成された補助磁極１３を設けている。
【００２９】
この補助磁極１３は、ヨーク３と同様に、電磁鋼板を打ち抜き成型した薄板を積層したもの、鉄粉などの強磁性金属粉末を溶融樹脂材に混練し、金型成形した上で樹脂を熱硬化させた圧粉磁心を用いたもの、あるいは強磁性金属材を切削加工したものなど、周知の手法で形成したものを、接着剤などを用いてマグネット１２に固着すればよい。
【００３０】
本例も、ヨーク３の長辺側に異極を構成する膨出部３ａが形成されることは第１、第２実施形態と同様であり、これの場合も、膨出部３ａの内周面とロータ４の外周面との隙間と、補助磁極１３の内周面とロータ４の外周面との隙間とは、実質的に同一寸法とされている。これにより、第２実施形態と同様に、平板状マグネットを用いた上で、マグネット１２とロータ４との間のエアギャップを均一にすることができるため、磁束斑が減少し、マグネットの磁束を損失なく利用できるため、モータを高出力とすることができる。
【００３１】
この構成のステータＳにあっても、第１、第２実施形態と同様に、補助磁極１３が設けられた一対のマグネット１２と一対の膨出部３ａとをもって、４極のマグネットを配設したのと同じ磁気回路が構成される。
【００３２】
図４は、本発明が適用された自動車用パワーウィンドウである。これはモータ１とそのモータケース２に一体的に設けられた減速装置５とにより構成されている。モータ１は、モータケース２により軸線方向一端部を軸支された回転軸６と、回転軸６に同軸かつ一体に設けられた回転子７と、回転子７を外囲するようにモータケース２の対応する内周面に配設された複数のマグネット１２（図の断面では示されない）とを備える。
【００３３】
図において、回転軸６のモータケース２から突出する側は減速装置５内に延在して２ヶ所で軸支されており、その突出した回転軸６の中間部分にウォーム６ａが一体的に設けられている。ウォーム６ａにはウォームホイール８がギア結合されており、これらウォームギアにより減速装置５が構成されている。なお、ウォームホイール８の軸が本モータ装置の出力軸として用いられ、その出力軸には図示されない窓を開閉するためのレギュレータのリンク機構が駆動される。
【００３４】
この具体例においても、上記したように４極モータとして適用でき、このモータ１によると、図４に２点鎖線でその輪郭を示した４極全てにマグネットを設けた従来のモータに比して薄型化し得るので、モータ１の設置スペースの低減が可能となり、車室スペースの拡大が要求される車載用機器、特に設置空間の狭いワイパモータやドア幅の制限を受け薄型化が望まれるパワーウィンドウモータなどに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に基づくステータの第１実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明に基づくステータの第２実施形態を示す断面図である。
【図３】本発明に基づくステータの第３実施形態を示す断面図である。
【図４】本発明が適用された自動車用パワーウィンドウを示す要部破断側面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  モータ
２  モータケース
３  ヨーク
３ａ  膨出部
３ｂ  平坦部
３ｃ  矩形孔
３ｄ  突出部
４  ロータ
４ａ  ロータ軸
１２  マグネット
１３  補助磁極
【図１】
2009011051.tif 000003
【図２】
2009011051.tif 000004
【図３】
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【図４】
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