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発明の名称 モータ
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−74859(P2007−74859A)
公開日 平成19年3月22日(2007.3.22)
出願番号 特願2005−261131(P2005−261131)
出願日 平成17年9月8日(2005.9.8)
代理人 【識別番号】100078868
【弁理士】
【氏名又は名称】河野 登夫
発明者 松原 健
要約 課題
巻線の一部周りの空間を利用し、鉄損が少なくて磁力線発生面積を増加することができるようにする。

解決手段
永久磁石1を有する回転子2と、該回転子2の外周りに配置され、永久磁石1との間で磁界を発生する複数の積層鉄心31及び該積層鉄心31に巻回された巻線33を有する固定子3とを備えており、さらに固定子3は、巻線33と固定子3の径方向位置で対向する磁性焼結鍔部32e,32eを有し、且つ積層鉄心31の両側に積層された磁性焼結板32,32と、該磁性焼結板32,32及び積層鉄心31に外嵌された絶縁板34,34とを備え、絶縁板34,34の周りに巻線33を巻回した。
特許請求の範囲
【請求項1】
同軸上に配された回転子及び固定子の一方は磁石を有し、他方は複数の積層鉄心及び該積層鉄心に巻回された巻線を備えるモータにおいて、前記他方は、前記積層鉄心に積層され、且つ該積層鉄心の積層方向の外部で前記巻線と対向する磁性焼結鍔部を有する磁性焼結板と、該磁性焼結板及び前記積層鉄心に外嵌された絶縁板とを備え、該絶縁板の周りに前記巻線が巻回されていることを特徴とするモータ。
【請求項2】
前記磁石は前記積層鉄心及び磁性焼結板と対向する第1の対向部と、前記磁性焼結鍔部と対向する第2の対向部とを有し、前記積層鉄心及び磁性焼結板の積層方向の全長と、前記磁石の全長とは略等しい請求項1記載のモータ。
【請求項3】
前記磁性焼結鍔部及び第2の対向部は、前記積層鉄心及び磁性焼結板と前記第1の対向部との対向間隔と略等しい間隔で対向する円錐台形をなしている請求項2記載のモータ。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は回転子及び固定子を有するモータに関する。
【背景技術】
【0002】
モータは、同軸上に配された回転子及び固定子の一方に磁石が設けられ、該磁石との間で磁界を発生する複数の積層鉄心及び該積層鉄心の夫々に巻回された巻線が他方に設けられている(例えば、特許文献1参照)。通常、積層鉄心はその中に磁束を通す際の鉄損を少なくするために、比較的薄肉の珪素鋼板を積層し、それに対向する磁石との間で形成された2次元磁界を主磁束が流れる構造を採用している。従って、通常積層鉄心の積層長さと前記磁石とは等しい長さに形成されている。積層鉄心は、その特性上、軸方向の巻線外部まで積み増しして巻線外部の両端部の磁束を拾って巻線と鎖交させ有効に利用する構成とすることは困難であり、積層鉄心の積層方向外側で、巻線の軸方向外部周りを磁束が3次元方向に変化する空間部が存在する構成となっている。
【0003】
このように構成されたモータにあっては、積層鉄心の積層方向外側で、巻線の軸方向外部周りの空間部を磁束が3次元方向に変化する部分が存在するため、この部分の磁束を拾って有効に利用するように、この巻線周りの空間部を利用して磁力線発生面積を増加することが考えられる。
【特許文献1】特開平9−56139号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
巻線の一部周りの磁力線発生面積を増加する手段として、例えば積層鉄心を積み増し、前記磁石を積み増し積層鉄心の積層長さに対応した長さにするか、又は、積層鉄心部分を磁性焼結材により一体成形し、前記磁石を磁性焼結材部分に対応した長さにすることが考えられる。しかし、前者の場合、巻線を避けて積層鉄心を積み増すことは困難であり、また、後者の場合、積層鉄心に比べて鉄損が増加し、モータの出力低下を来すことになる。
【0005】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、主たる目的は巻線の一部周りの空間を利用し、鉄心歯部の磁路断面積(磁力線発生面積)を増加して磁石からの磁束を多く集めることができるモータを提供することにあり、また、他の目的は、磁力線の発生効率を高めることができ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】
【0006】
第1発明に係るモータは、同軸上に配された回転子及び固定子の一方は磁石を有し、他方は複数の積層鉄心及び該積層鉄心に巻回された巻線を備えるモータにおいて、前記他方は、前記積層鉄心に積層され、且つ該積層鉄心の積層方向の外部で前記巻線と対向する磁性焼結鍔部を有する磁性焼結板と、該磁性焼結板及び前記積層鉄心に外嵌された絶縁板とを備え、該絶縁板の周りに前記巻線が巻回されていることを特徴とする。
【0007】
第2発明に係るモータは、第1発明において、前記磁石は前記積層鉄心及び磁性焼結板と対向する第1の対向部と、前記磁性焼結鍔部と対向する第2の対向部とを有し、前記積層鉄心及び磁性焼結板の積層方向の全長と、前記磁石の全長とは略等しいことを特徴とする。
【0008】
第3発明に係るモータは、第2発明において、前記磁性焼結鍔部及び第2の対向部は、前記積層鉄心及び磁性焼結板と前記第1の対向部との対向間隔と略等しい間隔で対向する円錐台形をなしていることを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
第1発明によれば、2次元磁界相当部分の主磁束を、渦電流損の少ない積層鉄心に流すことができ、しかも、巻線周りの空間に磁性焼結板の磁性焼結鍔部を配置することができるため、積層鉄心及び巻線部分を大形にすることなく磁力線発生面積を増加することができ、既存の大きさでモータ出力を高めることが可能である。また、磁性焼結鍔部を有する磁性焼結板は焼結により簡易に得ることができ、さらに、この磁性焼結板を積層鉄心に積層して絶縁板を外嵌することにより磁性焼結板を正確な位置に位置決めすることができるとともに、巻線との間を絶縁することができる。
【0010】
第2発明によれば、回転子及び固定子の磁力線発生面積を略等しくすることができるため、磁力線発生面積を増加した箇所での磁力線損失を低減し、透磁率を低減して、モータの出力効率を高めることができる。
【0011】
第3発明によれば、磁性焼結鍔部及び磁石の対向部の対向間隔が回転子の軸線と平行な場合に比べて、磁力線発生面積を増加できるため、モータの出力効率をより一層高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
実施の形態1
図1は本発明に係るモータの構成を示す断面図、図2はモータの要部の構成を示す分解斜視図である。
【0013】
このモータは、外周部に永久磁石1(磁石)を有する回転子2と、該回転子2の外周りに配置された固定子3と、該固定子3を収容保持した円筒部41を有するケース4と、回転子2をケース4に回転自在に支持した回転軸5とを備える。
【0014】
固定子3は、円筒部41の内側の複数の周方向位置に保持された積層鉄心31と、該積層鉄心31の積層方向両側に積層された磁性焼結板32,32と、積層鉄心31及び磁性焼結板32,32に巻回された巻線33と、積層鉄心31及び両側の磁性焼結板32,32に外嵌された絶縁板34,34とを備え、該絶縁板34,34の周りに巻線33が巻回されている。
【0015】
積層鉄心31は比較的薄い板厚の珪素鋼板を積層してなり、外側の固定片31aと内側の磁極片31bとが連結板部31cにより連結された断面略H字形をなしている。固定片31aには円筒部41の内側に突設された位置決め凸条部に対応する位置決め凹部31dが設けられており、この位置決め凹部31dを前記位置決め凸条部に係合させて複数の積層鉄心31をケース4の内側に内嵌固定するように構成されている。
【0016】
磁性焼結板32,32は磁性粉末、又は磁性圧粉体を板状に焼結してなり、外側の固定片32aと内側の磁極片32bとが連結板部32cにより連結され、積層鉄心31に対応した断面略H字形をなしている。固定片32a及び磁極片32bには積層方向に突設され、且つ巻線33と固定子3の径方向位置で対向する第1及び第2の磁性焼結鍔部32d,32eが一体に焼結されている。固定片32aには前記位置決め凸条部及び位置決め凹部31dに対応する位置決め凹部32fが設けられている。
【0017】
絶縁板34,34は比較的薄肉の合成樹脂シートからなり、連結板部32cに対向する頂板部34aと、該頂板部34aの縁から前記積層方向に延出された二つの側板部34b,34bと、頂板部34a及び側板部34b,34bの縁に突設され、磁性焼結鍔部32d,32eに対向する第1及び第2の鍔部34c,34dと、固定片31a,32a及び磁極片31b,32bに対向する第3の鍔部34eとを有する断面略コ字形をなしている。
【0018】
回転子2は、回転軸5に外嵌保持された円筒体21と、該円筒体21の外周部に保持された複数の永久磁石1とを備えている。永久磁石1は略直方体をなしており、円筒体21の軸線と平行に、且つ周方向位置でN極とS極とが交互になるように配されている。この永久磁石1は積層鉄心31及び磁性焼結板32,32と対向する第1の対向部11と、磁性焼結鍔部32e,32eと固定子3の径方向位置で前記軸線と平行に対向する第2の対向部12,12とを有し、磁石1の全長H1が積層鉄心31及び磁性焼結板32,32の積層方向の全長Hと等しくなっている。磁性焼結鍔部32e,32e及び第2の対向部12,12の対向間隔は、積層鉄心31及び磁性焼結板32,32と第1の対向部11との対向間隔と略等しくなっている。
【0019】
ケース4は、円筒部41の一端部と一体成形され中心部に貫通孔を有する第1蓋部42と、円筒部41の他端に小ねじにより取着され、中心部に貫通孔を有する第2蓋部43とを備え、第1蓋部42及び第2蓋部43の貫通孔に軸受6,6を介して回転軸5が支持されている。
【0020】
以上のように構成されたモータは、積層鉄心31及び磁性焼結板32,32が積層された積層長さH2が、磁性焼結板32,32を用いず積層鉄心31だけを積層したときの積層長さと等しくなっており、積層長さH2より長い位置で、且つ巻線33と固定子3の径方向に対向する位置に磁性焼結鍔部32d,32eが設けられている。さらに、永久磁石1は磁性焼結鍔部32e,32eと対向する対向部11,12が設けられており、磁性焼結鍔部32e,32e及び対向部11,12の間で磁界を発生させることができるように構成されているため、積層鉄心31だけが積層されているものに比べて磁力線発生面積を増加することができ、磁力線の発生効率を高めることができる。
【0021】
また、積層鉄心31の積層端に配した磁性焼結板32,32は磁性粉末又は磁性圧粉体を焼結してなるため、磁性焼結鍔部32d,32eが一体の磁性焼結板32,32を簡易に得ることができる。この磁性焼結板32,32を積層鉄心31の積層方向両側に積層し、絶縁板34,34を各磁性焼結板32,32及び積層鉄心31に外嵌することにより磁性焼結板32,32を積層鉄心31の正確な位置に位置決めすることができる。この後、絶縁板34,34の周りに巻線33を巻回し、積層鉄心31及び磁性焼結板32,32をケース4内の複数の周方向位置に配置し、位置決め凹部31dを前記位置決め凸条部に係合させることにより、固定子3が形成される。
【0022】
実施の形態2
図3は実施の形態2の構成を示す断面図である。このモータは二つの磁性焼結鍔部32e,32e及び第2の対向部12,12を固定子3の軸線と平行に構成する代わりに、一つの磁性焼結鍔部32e及び第2の対向部12を固定子3の軸線に対して傾斜させ、磁性焼結鍔部32e及び第2の対向部12を円錐台形としたものである。
【0023】
実施の形態2においても磁石1の全長H1は積層鉄心31及び磁性焼結板32,32の積層方向の全長Hと等しくなっており、また、磁性焼結鍔部32e,32e及び第2の対向部12,12の対向間隔は、積層鉄心31及び磁性焼結板32,32と第1の対向部11との対向間隔と略等しくなっている。
その他の構成及び作用は実施の形態1と同様であるため、同様の部品については同じ符号を付し、その詳細な説明及び作用効果の説明を省略する。
【0024】
尚、以上説明した実施の形態の固定子3は、積層鉄心31の積層方向両側に磁性焼結板32,32が積層された構成としてが、その他、固定子3は積層鉄心31の積層方向一側に磁性焼結板32,32が積層された構成としてもよいし、また、積層鉄心31の積層方向一側又は両側に磁性焼結板32,32を有し、さらに、磁性焼結鍔部32d,32eをなくした磁性焼結板32,32を積層鉄心31の積層方向の中途に有する構成としてもよい。
【0025】
また、実施の形態の固定子は、複数に分離された積層鉄心31及び磁性焼結板32,32を有する構成としたが、その他、複数の積層鉄心31と磁性環とが一体に形成され、複数の磁性焼結板32,32と磁性焼結環とが一体に焼結された構成としてもよい。
【0026】
また、本発明に係るモータは、回転子2の外周りに固定子3が配置されたモータである他、回転子2の内周りに固定子3が配置されたモータであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【0027】
【図1】本発明に係るモータの構成を示す断面図である。
【図2】本発明に係るモータの要部の構成を示す分解斜視図である。
【図3】本発明に係るモータの実施の形態2の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【0028】
1 永久磁石(磁石)
11 第1の対向部
12 第2の対向部
2 回転子
3 固定子
31 積層鉄心
32 磁性焼結板
32d 磁性焼結鍔部
33 巻線
34 絶縁板




 

 


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