特許 7596061 モータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-29

(45)【発行日】2024-12-09

(54)【発明の名称】モータ

(51)【国際特許分類】

   H02K 23/00 20060101AFI20241202BHJP

【ＦＩ】

H02K23/00 Z

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2018203739

(22)【出願日】2018-10-30

(65)【公開番号】P2020072522

(43)【公開日】2020-05-07

【審査請求日】2021-09-17

【審判番号】

【審判請求日】2023-05-02

(73)【特許権者】

【識別番号】000114215

【氏名又は名称】ミネベアミツミ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100110788

【弁理士】

【氏名又は名称】椿 豊

(72)【発明者】

【氏名】藤原 大樹

【合議体】

【審判長】恩田 春香

【審判官】棚田 一也

【審判官】松永 稔

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－１９８３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－２９２５４０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

H02K 23/00

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転軸方向において面で覆われた一方の端部、回転軸方向において開口部となる他方の端部、径方向において互いに対向する一対の共振可能な平板部、及び径方向において互いに対向する一対の湾曲部を有するフレームと、
前記一対の湾曲部にそれぞれ固定された２つのマグネットと、
前記湾曲部の内周面全体および前記一対の平板部に対向する前記マグネットの外周面全体と、前記マグネットの外周面全体に対向する前記湾曲部の内周面全体および前記一対の平板部との間に形成された間隙と、
前記間隙全体に配置されている緩衝材と、
を備え、
周方向において、前記マグネットは端部を備え、
前記マグネットの端部と前記平板部の間には隙間が形成されており、
前記マグネットの端部と前記平板部の内側の面は鋭角をなしており、
前記緩衝材の一部は、前記隙間にある、モータ。

【請求項2】

回転軸方向において面で覆われた一方の端部、回転軸方向において開口部となる他方の端部、径方向において互いに対向する一対の共振可能な平板部、及び径方向において互いに対向する一対の湾曲部を有するフレームと、
前記一対の湾曲部にそれぞれ固定された２つのマグネットと、
前記湾曲部の内周面全体および前記一対の平板部に対向する前記マグネットの外周面全体と、前記マグネットの外周面全体に対向する前記湾曲部の内周面全体および前記一対の平板部との間に形成された間隙と、
前記間隙全体に配置されている緩衝材と、
を備え、
前記２つのマグネットを付勢するばねを備え、
前記ばねに前記緩衝材の一部が付着している、モータ。

【請求項3】

１つの前記湾曲部と１つの前記マグネットとの間に配置されている前記緩衝材は、単一の部材で形成されている、請求項１又は２に記載のモータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、モータに関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、例えばオーバル型（小判形）のモータなど、互いに対向する一対の平板部及び互いに対向する一対の湾曲部を有するフレームを備えたモータが用いられている。この種のモータは、フレームの内部において、一対の湾曲部の内側にそれぞれマグネットが配置されている構造を有している。

【0003】

なお、下記特許文献１には、モータ部品との接着面に溝が設けられているモータ用磁石の構造が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１１－１６６８４８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

この発明は、回転時に発生する音の大きさが小さいモータを提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するためこの発明のある局面に従うと、モータは、回転軸方向において面で覆われた一方の端部、回転軸方向において開口部となる他方の端部、径方向において互いに対向する一対の共振可能な平板部、及び径方向において互いに対向する一対の湾曲部を有するフレームと、一対の湾曲部にそれぞれ固定された２つのマグネットと、湾曲部の内周面全体および一対の平板部に対向するマグネットの外周面全体と、マグネットの外周面全体に対向する湾曲部の内周面全体および一対の平板部との間に形成された間隙と、間隙全体に配置されている緩衝材と、を備え、周方向において、マグネットは端部を備え、マグネットの端部と平板部の間には隙間が形成されており、マグネットの端部と平板部の内側の面は鋭角をなしており、緩衝材の一部は、隙間にある。
この発明の他の局面に従うと、モータは、回転軸方向において面で覆われた一方の端部、回転軸方向において開口部となる他方の端部、径方向において互いに対向する一対の共振可能な平板部、及び径方向において互いに対向する一対の湾曲部を有するフレームと、一対の湾曲部にそれぞれ固定された２つのマグネットと、湾曲部の内周面全体および一対の平板部に対向するマグネットの外周面全体と、マグネットの外周面全体に対向する湾曲部の内周面全体および一対の平板部との間に形成された間隙と、間隙全体に配置されている緩衝材と、２つのマグネットを付勢するばねを備え、ばねに緩衝材の一部が付着している。

【0007】

好ましくは、１つの湾曲部と１つのマグネットとの間に配置されている緩衝材は、単一の部材で形成されている。

【0010】

これらの発明に従うと、回転時に発生する音の大きさが小さいモータを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の実施の形態の１つにおけるモータを示す断面図である。

【図2】図１のＡ－Ａ線における断面図である。

【図3】フレーム、マグネット、及びばねを示す斜視図である。

【図4】フレーム、マグネット、及びばねを示す分解斜視図である。

【図5】緩衝材が配置される範囲を説明する斜視図である。

【図6】フレーム、マグネット、及びばねを後方から見た図である。

【図7】モータの回転時に発生する音の大きさの測定結果を示す図である。

【図8】本実施の形態の一変形例に係るモータのフレーム、マグネット、及びばねを後方から見た図である。

【図9】緩衝材の塗布範囲を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

【0013】

本願では、モータの回転軸に沿う方向を「軸方向」、モータの回転軸に直交する方向を「径方向」、モータの回転軸を中心とする円弧に沿う方向を「周方向」、とそれぞれ称することがある。また、本願では、軸方向を前後方向（図１における左側が「前」）とし、径方向のうち平板部に垂直な方向を上下方向（図２における上側が「上」）とし、径方向のうち平板部に平行な方向を左右方向（図２における左側が「左」）として、各部の形状や位置関係を説明する。ただし、これらの前後、上下、左右の方向は、あくまで説明の便宜のために定義したものであって、本発明に係るモータが搭載される機器における方向や、このモータが使用される姿勢などについて、何ら限定するものではない。

【0014】

［実施の形態］

【0015】

図１は、本発明の実施の形態の１つにおけるモータを示す断面図である。

【0016】

図１に示される断面は、後述の図２においてＢ－Ｂ線として示される断面である。以下の図において、矢印Ａ１は、回転軸方向を示す。

【0017】

モータ１は、例えばＤＣモータである。モータ１は、回転軸（シャフト）２と、フレーム組立体１ａと、フレーム組立体１ａに対して回転軸２の周りに回転可能なアマチュア組立体１ｂとを有する。

【0018】

アマチュア組立体１ｂは、アマチュア部４と、整流子部６などを有している。アマチュア部４は、回転軸２に取り付けられている。アマチュア部４は、ラジアル方向に複数突出する突極を有するアマチュアコア５及び各突極に巻回された巻線４ａなどを有している。整流子部６は、回転軸２の一方の端部近傍に設けられている。整流子部６は、フレーム組立体１ａに設けられているブラシ２０に接触する整流子７などを有している。

【0019】

フレーム組立体１ａは、フレーム１０、ブラケット３０、マグネット６０などで構成されている。

【0020】

フレーム１０は、回転軸方向において、前側の端部（一方の端部）と、後側の端部（他方の端部）とを備え、前側の端部が面で覆われた筒形状を有している。すなわち、フレーム１０において、後側の端部が開口部となるカップ形状を有している。フレーム１０の後側の端部（図１において右側の端部）の開口部は、ブラケット３０によりふさがれている。フレーム１０及びブラケット３０により構成されるハウジング内に、アマチュア組立体１ｂが収納されている。

【0021】

ブラケット３０は、外部からの電流が供給される導電部４０を保持している。導電部４０は、ブラシ２０と電気的に接続されている。ブラシ２０は、整流子７に接触するようにして配置されている。なお、図１において、ブラシ２０及び導電部４０は、二点鎖線で示されている。

【0022】

回転軸２は、フレーム１０の前側の面を貫通している。すなわち、回転軸２の一方の端部（以下、前端部と呼称する）は、フレーム１０から、フレーム１０の外部に突出している。フレーム１０の前側の面の中央部には、軸受１８が保持されている。また、ブラケット３０の中央部には、軸受１９が保持されている。回転軸２は、２箇所の軸受１８，１９により、フレーム１０に対して回転可能に支持されている。

【0023】

図２は、図１のＡ－Ａ線における断面図である。

【0024】

図２に示されるように、本実施の形態において、モータ１は、２つの平板部と、各平板部同士を接続する２つの湾曲部とを有する外周形状を備えている。すなわち、モータ１は、いわゆる小判形状（オーバル形状）を有するものである。モータ１は、左右方向（矢印Ａ２）の寸法よりも上下方向（矢印Ａ３）の寸法のほうが小さい外周形状を有している。

【0025】

すなわち、図２に示されるように、フレーム１０は、互いに対向する一対の平板部１１，１２（上側平板部１１、下側平板部１２）及び互いに対向する一対の湾曲部１３，１４（右側湾曲部１３、左側湾曲部１４）を有している。図２において時計回りに、上側平板部１１、右側湾曲部１３、下側平板部１２、及び左側湾曲部１４と繋がり、左側湾曲部１４が再び上側平板部１１と繋がっている。上側平板部１１はモータ１の上側に、下側平板部１２はモータ１の下側に配置されている。平板部１１，１２は、上下方向に対して略垂直な平板状である。右側湾曲部１３はモータ１の右側に、左側湾曲部１４はモータ１の左側に配置されている。右側湾曲部１３及び左側湾曲部１４は、それぞれ、外側に向かって凸の丸みを帯びた形状を有している。モータ１の外周形状は、回転軸２に垂直な断面において、回転軸２を対称点として略点対称となる。

【0026】

フレーム１０は、磁性材料を用いて形成されている。フレーム１０は、例えば鉄製である。フレーム１０は、略均一の厚みを有している。すなわち、フレーム１０の内周面は、平板部１１，１２による平坦な部分と、湾曲部１３，１４による丸みを持った部分とが複数繋がることで構成されている。

【0027】

本実施の形態においては、モータ１には、２つのマグネット６０（２つのマグネット６０を区別して呼称するとき、右側マグネット６３、左側マグネット６４という）が設けられている。各マグネット６０は、フレーム１０の内側に配置されている。各マグネット６０は、一対の湾曲部１３，１４にそれぞれ固定されている。すなわち、右側マグネット６３は右側湾曲部１３の内側に固定されており、左側マグネット６４は左側湾曲部１４の内側に固定されている。

【0028】

マグネット６０は、例えば、公知の希土類材料と公知の樹脂材料とを用いて形成されたボンド磁石である。なお、マグネット６０は、ボンド磁石に限られず、例えば焼結型の磁石であってもよい。

【0029】

右側マグネット６３は、磁極要素６１ａ（Ｎ極６１ａ）を有し、左側マグネット６４は、磁極要素６２ａ（Ｓ極６２ａ）を有している。２つの磁極要素６１ａ，６２ａは、フレーム１０の２つの湾曲部１３，１４に、磁極要素６１ａ，６２ａ同士が向かい合うようにして配置されている。

【0030】

マグネット６０は、フレーム１０の内周面に取り付けられている。詳しくは後述するが、マグネット６０は、湾曲部１３，１４と各マグネット６０との間に設けられた緩衝材９０とばね７１，７２（上側ばね７１，下側ばね７２）とで、フレーム１０の内周面に取り付けられている。

【0031】

図３は、フレーム１０、マグネット６０、及びばね７１，７２を示す斜視図である。

【0032】

図３において、フレーム１０の外径形状のみが二点鎖線で示されている。また、緩衝材９０の図示は省略されている。

【0033】

図３に示されるように、右側マグネット６３の形状と左側マグネット６４の形状とは、左右対称の形状を有している。本実施の形態において、右側マグネット６３の形状と左側マグネット６４の形状とは同じであり、右側マグネット６３と左側マグネット６４とは、左右対称に配置されている。

【0034】

マグネット６０は、フレーム１０の内周面に沿う外周形状を有している。マグネット６０の外周面６５において、周方向における両端部分がフレーム１０の平板部１１，１２に沿う平坦部６５ｃとなっており、平坦部６５ｃ以外の部分がフレーム１０の湾曲部１３，１４に沿う湾局面となっている。マグネット６０は、仮想上の円柱面状の内周面を有している。

【0035】

周方向において、マグネット６０は、端部６７を備えている。また、軸方向において、マグネット６０は、マグネット６０は、端部６６を備えている。端部６６と端部６７との間には、傾斜した面を有する傾斜部（以下、面取部と呼称する）６８が形成されている。１つのマグネット６０は、２つの端部６７と、２つの端部６６と、４つの面取部６８とを有している。

【0036】

本実施の形態において、モータ１には、２つのマグネット６０を付勢するばね７１，７２（上側ばね７１，下側ばね７２）が設けられている。上側ばね７１は上側平板部１１の内側に、下側ばね７２は下側平板部１２の内側に、それぞれ配置されている。

【0037】

ばね７１，７２は、線状のばね鋼の部材により形成されており、コの字（Ｕ字）形状を有している。ばね７１，７２は、左右方向が長手方向となる部分（第１の部分）と、その部分の両端部から後方に延在する２つの腕部分（第２の部分）７７とを有している。この２つの腕部分はそれぞれ２つのマグネット６０の側部に沿って延びており、マグネット６０の側部は回転軸方向に延びている。ばね７１，７２は、２つのマグネット６０の端部６７同士の間に、マグネット６０の端部６７に両方の腕部分７７が接触するようにして配置されている。ばね７１，７２は、右側マグネット６３の端部６７と左側マグネット６４の端部６７とが互いに離れる方向に、各端部６７を付勢する。上下それぞれの端部６７間でばね７１，７２による付勢力が加えられていることにより、各マグネット６０がフレーム１０の内周面に押しつけられた状態で保持されている。すなわち、ばね７１，７２はマグネット６０をフレーム１０の内部で保持するリテーナとして機能する。

【0038】

図４は、フレーム１０、マグネット６０、及びばね７１，７２を示す分解斜視図である。

【0039】

図４において、破線は隠れ線であり、また、緩衝材９０の図示は省略されている。

【0040】

マグネット６０は、フレーム１０の後側の開口部からフレーム１０の内側に納められ、２つのばね７１，７２によって湾曲部１３，１４の内面に押し付けられて固定される。その後、フレーム１０の内部にアマチュア組立体１ｂを納めてブラケット３０をフレーム１０に取り付けることにより、モータ１が組み立てられる。

【0041】

ここで、本実施の形態において、緩衝材９０として接着剤が用いられる。緩衝材９０は、例えば、エポキシ系接着剤が硬化したエポキシ樹脂である。なお、緩衝材９０の材質はこれに限られず、例えば他の種の接着剤であってもよい。

【0042】

図５は、緩衝材９０が配置される範囲を説明する斜視図である。図６は、フレーム１０、マグネット６０、及びばね７１，７２を後方から見た図である。

【0043】

図５及び図６において、緩衝材９０を、ハッチングを付して示す。図５に示されるように、緩衝材９０は、硬化していない状態でマグネット６０の外周面６５（平坦部６５ｃを含む）の全体に塗布される。すなわち、緩衝材９０は、フレーム１０の内周面に対向するマグネット６０の全体に塗布される。そして、その状態で上述のようにマグネット６０をフレーム１０の内側に収めて、緩衝材９０を硬化させる。そうすると、緩衝材９０は、湾曲部１３，１４とマグネット６０との間に形成された間隙全体に配置された状態となる。右側湾曲部１３と右側マグネット６３との間に配置されている緩衝材９０は、単一の部材で形成されており、左側湾曲部１４と左側マグネット６４との間に配置されている緩衝材９０は、単一の部材で形成されている。

【0044】

緩衝材９０をマグネット６０の外周面６５に塗布するのではなく、フレーム１０の内周面のうちマグネット６０の外周面６５に対向する領域の全体に塗布して、その部位にマグネット６０を配置するようにしてもよい。

【0045】

なお、本実施の形態では、右側マグネット６３と左側マグネット６４との各端部６７と平板部１１，１２の間には、隙間９６が形成されている。本実施形態において、各端部６７の軸方向における両端部の近くに面取部６８が形成されており、面取部６８と平板部１１，１２の内面との間に隙間９６が形成されている。また、各端部６７と平板部１１，１２の内側の面とは鋭角をなしており、この部位にも隙間９６が形成されている。図６において、隙間９６には、緩衝材９０を示すハッチングよりも荒めのハッチングが付されている。このように隙間９６が形成されていることにより、緩衝材９０の一部は、隙間９６にある。隙間９６の緩衝材９０は、外周面６５の全体に塗布された緩衝材９０の一部が隙間９６部分にはみ出したものである。

【0046】

緩衝材９０は単一の部材で形成されているので、マグネット６０の両端部６７から緩衝材９０がはみ出しにくい。そのため、緩衝材９０とアマチュア組立体１ｂと接触することを抑止できる。

【0047】

マグネット６０の両端部６７の面は、平板部１１，１２の内面と鋭角をなすように傾斜した面であるので、マグネット６０の両端部６７から緩衝材９０がはみ出したとしても、端部６７からはみ出した緩衝材９０の一部は、隙間９６にとどまる。隙間９６にある緩衝材９０は、端部６７によってアマチュア組立体１ｂから隠れた位置にあるので、緩衝材９０とアマチュア組立体１ｂと接触することを抑止できる。モータ１を容易に製造することができる。

【0048】

以上説明したように、本実施の形態においては、マグネット６０とフレーム１０の内周面との間に緩衝材９０が設けられているので、モータ１の回転時に発生する音の大きさを小さくすることができる。すなわち、一般に上述のような平板部１１，１２を有するモータ１においては、平板部１１，１２で共振が起こり、大きな音のノイズが発生することがある。これに対して、本実施の形態では、緩衝材９０を用いることで、平板部１１，１２が共振することを抑えることができ、発生するノイズの音の大きさを小さくすることができる。

【0049】

図７は、モータ１の回転時に発生する音の大きさの測定結果を示す図である。

【0050】

図７に示される測定結果は、本実施の形態に係るモータ１と、モータ１とは緩衝材９０を設けていない点が異なり、他の構成は同様であるモータ（比較例のモータ）とを回転させたときの、それぞれの音の大きさの測定結果を表している。より具体的には、暗騒音が１３．６ｄＢである環境下において、モータ１を回転速度が１００００ｒｐｍの定速回転中に、モータ１から３０センチメートル離れた位置における、機械雑音（ｄＢ）の大きさを集音マイクによって測定した。モータ１について、測定は、時計回り（ＣＷ）及び反時計回り（ＣＣＷ）のそれぞれについて１０回ずつ行われた。比較例については、平均値のみを示す。なお、緩衝材９０としてはエポキシ系樹脂（商品名：アラルダイト）を用いている。

【0051】

図７に示されるように、本実施の形態に係るモータ１では、比較例と比較して、約１０ｄＢの騒音を低減できることがわかった。

【0052】

［変形例の説明］

【0053】

なお、ばね７１，７２には、緩衝材９０の一部が付着するようにしてもよい。例えば、マグネット６０だけではなく、ばね７１，７２のそれぞれにも緩衝材９０を塗布した状態で、マグネット６０及びばね７１，７２をフレーム１０に配置するようにしてもよい。

【0054】

図８は、本実施の形態の一変形例に係るモータ１のフレーム１０、マグネット６０、及びばね７１，７２を後方から見た図である。図９は、緩衝材９０の塗布範囲を説明する図である。

【0055】

図８及び図９において、緩衝材９０はハッチングを付して示されている。図９において、緩衝材９０は、上側ばね７１について塗布されるもののみが示されている。

【0056】

図８及び図９に示されるように、マグネット６０の外周面６５とフレーム１０の内周面との間に緩衝材９０を設け、さらに、２つのマグネット６０を付勢するばね７１，７２に緩衝材９０を塗布してもよい。緩衝材９０は、２つのマグネット６０に接触する左右の腕部分７７のほか、腕部分７７同士を接続する部位（前側の部位）にも塗布することができる。なお、ばね７１，７２に配置される緩衝材９０は、ばね７１，７２の全体に配置されていてもよいし、ばね７１，７２の一部にのみ配置されていてもよい。

【0057】

このように、ばね７１，７２部分にも緩衝材９０の一部が付着するようにすることで、剛性が大きいばね７１，７２を用いるのと同様の作用が得られる。すなわち、マグネット６０をしっかりとフレーム１０の内部に保持させることができる。

【0058】

一般に、モータ１を駆動させるとき、アマチュア組立体１ｂとマグネット６０との間に電磁気力（吸引力と斥力）が作用すると、径方向においてマグネット６０がフレーム１０の内外に変位したり、周方向においてマグネット６０がアマチュア組立体１ｂに引きずられて変位したりする可能性がある。これに対して、上述のようにばね７１，７２部分にも緩衝材９０の一部が付着するようにすることで、マグネット６０が変位することを抑止することができる。そのため、モータ１の駆動時にマグネット６０が変位して異音が発生したり、振動に伴ってマグネット６０が変位して異音が発生したりすることを防止できる。

【0059】

［その他］

【0060】

上記の実施の形態の特徴点が部分的に組み合わされてモータが構成されていてもよい。上記の実施の形態において、いくつかの特徴点が設けられていなかったり、いくつかの特徴点が他の態様で構成されていてもよい。

【0061】

予めテープ状、シート状、フィルム状に成形されている緩衝材がマグネットの外周面とフレームの内周面との間に配置されていてもよい。

【0062】

第１の端子部材及び第２の端子部材の構成は、上述のものに限られない。各端子部材が、複数の部材によって構成されていてもよい。また、各端子部材は帯状の部材に限られず、線状の部材であったり、一部に塊状の部位を有する部材であってもよい。

【0063】

上記のように構成されたモータは、種々の用途に用いることができる。例えば、電子機器に用いられたり、種々の車両に搭載される用途に用いられたりしてもよい。

【0064】

上記のように構成されたモータにおいて、回転軸の前端部は、フレームからフレームの外部に突出し、回転軸の後端部はフレームの内部に収納されているが、これに限定されない。例えば、回転軸の後端部は前端部と同様にフレームからフレームの外部に突出していても構わない。

【0065】

また、緩衝部材の厚さはマグネット６０の厚さよりも小さくても構わない。このため、マグネット６０とフレーム１０とで形成する磁気回路を形成しつつ、振動の低減を図ることができる。

【0066】

上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0067】

１ モータ
２ 回転軸
１０ フレーム
１１ 上側平板部
１２ 下側平板部
１３ 右側湾曲部
１４ 左側湾曲部
３０ ブラケット
６０ マグネット
６３ 右側マグネット
６４ 左側マグネット
６７ 端部
７１ 上側ばね
７２ 下側ばね
９０ 緩衝材
９６ 隙間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】