JP2003324924A - 電動リールのモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電動リールに使用されるモータにおいて、界
磁の磁石の外周面との隙間による損失を可及的に抑え
る。 【解決手段】 モータ４は、電動リールのスプール３を
回転駆動するものであって、ケース３０と、装着部材３
８と、回転軸３２と、電機子３３と、界磁３１とを備え
ている。ケース３０は内部に空間を有するものである。
回転軸３２は、ケース３０に回転自在に支持された軸で
ある。装着部材３８は、ケース３０の内周面に固定され
たパイプ状のものである。電機子３３は、回転軸３２に
固定されたものである。界磁３１は、装着部材３８の内
周面に沿うように外周面の断面が円弧状に形成され、装
着部材３８の内周面に回転方向に間隔を隔てかつ電機子
３３と隙間をあけて配置された２つの永久磁石３１ａ，
３１ｂを有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モータ、特に、電
動リールのスプールを回転駆動する電動リールのモータ
に関する。

【０００２】

【従来の技術】電動リールは、糸巻用のスプールを糸巻
取方向の回転駆動するためにモータを使用するリールで
あり、主に水深が１００ｍ以上の比較的深いところに生
息する釣り対象の水中動物を釣る場合に装着部材使用さ
れる。しかし、最近では、５０ｍ程度の比較的浅い水深
に生息するイカなど水中動物の釣りにも使用され、この
ような釣りに使用するために小型の電動リールが開発さ
れている。

【０００３】電動リールに使用される直流モータは、一
般に、中空のケース部材と、ケース部材に回転自在に装
着された回転軸と、回転軸に固定された電機子と、ケー
ス部材の内周面に回転方向に間隔を隔てかつ電機子と隙
間をあけて配置された複数の磁石からなる界磁とを備え
ている。ケース部材は、板材を絞り加工して有底円筒状
に形成されたケース本体と、ケース本体の開口を塞ぐキ
ャップ部材とを有している。電機子は、放射状に突出す
る複数の極部を有する電機子鉄心と極部に巻き付けられ
た電機子巻線とを有している。電機子鉄心は、電機子巻
線の巻き付け用の切欠きが形成された珪素合金製の薄板
を重ねて形成されている。界磁の内周面と電機子鉄心の
外周面との隙間は、磁界の強度の低減を抑えるために、
従来０．３ｍｍ程度と非常に狭くなっている。

【０００４】電動リールは、トルクが強力でかつ低消費
電力であることが求められる。このために希土類金属製
の永久磁石を界磁に用いたものが知られている。希土類
金属製の永久磁石の場合、特に焼結成形されたものを用
いると、磁場が強くなり、巻き上げトルクが向上する。
従来の希土類金属製の永久磁石を用いたモータは、変形
を防止するために板状に焼結成形された複数の磁石をケ
ース本体の内周面に回転方向に並べて配置している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記従来のモータで
は、希土類磁石を界磁に用いることにより巻き上げトル
クは向上する。しかし、ケース本体の円弧状の内周面に
対して直線の板状の永久磁石を配置しているので、磁石
とケース本体の内周面との間に弓状の隙間が生じる。こ
の隙間を接着剤で埋めているが、隙間があるため磁力の
損失が大きくなる。

【０００６】そこで、ケース本体の円弧に沿うように焼
結成形された磁石を切削加工することが考えられる。し
かし、ケース本体は絞り加工により形成されているた
め、真円度が十分にでにくく、磁石との間に隙間が生じ
て損失が生じやすい。また、希土類金属を用いることに
より界磁の磁場が強くなると、界磁の端部を電機子鉄心
の極部が通過するとき電機子鉄心が受ける力の増加率が
著しく高くなり、両端部で強いコギングが発生すること
がある。強いコギングが発生すると、電機子の回転効率
が悪化し、消費電力が増大したり振動が強くなったりし
て十分な性能が得られなくなるおそれがある。

【０００７】本発明の課題は、電動リールに使用される
モータにおいて、界磁の磁石の外周面との隙間による損
失を可及的に抑えることにある。本発明の別の課題は、
電動リールに使用されるモータにおいて、磁場の強さを
維持してコギングの発生を防止できるようにすることに
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】発明１に係る電動リール
のモータは、電動リールのスプールを回転駆動するモー
タであって、ケース部材と、装着部材と、回転軸と、電
機子と、界磁とを備えている。ケース部材は内部に空間
を有する部材である。装着部材は、ケース部材の内周面
に固定されたパイプ状のものである。回転軸は、ケース
部材に回転自在に支持された軸である。電機子は、回転
軸に固定されたものである。界磁は、装着部材の内周面
に沿うように外周面の断面が円弧状に形成され、装着部
材の内周面に回転方向に間隔を隔てかつ電機子と隙間を
あけて配置された希土類金属製の複数の磁石を有してい
る。

【０００９】この電動リールのモータでは、電機子に電
流が流れると界磁の磁石より発生する磁場の中を回転す
る。この界磁の複数の磁石の外周面の断面は、パイプ状
の装着部材の内周面に沿うように円弧状に形成されてい
る。装着部材はパイプ状の部材であるので、プレス成形
や機械加工により内周面の真円度を出しやすい。このた
め、装着部材の内周面と磁石の外周面との隙間が生じに
くくなり、界磁の磁石の外周面との隙間による損失を可
及的に抑えることができる。

【００１０】発明２に係る電動リールのモータは、発明
１に記載のモータにおいて、磁石は、電機子と回転方向
の両端部との隙間が電機子と回転方向の中央部との隙間
より広くなるように形成されている。この場合には、界
磁の各磁石の両端部の電機子との隙間が回転方向中央部
の隙間より広いので、両端部の磁場が弱くなり電機子鉄
心が受ける力の増加率が両端部でそれほど高くならな
い。このため、希土類金属を用いて界磁の磁場を強く維
持しても界磁の磁石の両端部でのコギングが減少する。

【００１１】発明３に係る電動リールのモータは、発明
１又は２に記載のモータにおいて、装着部材は強磁性体
金属製である。この場合には、ケース部材の厚みが薄く
なっても装着部材がヨークとして機能し、装着部材によ
り磁気漏れを防止でき、磁気漏れを防止するためのフラ
ックスリングを設ける必要がなくなる。このため、モー
タの外径の拡大を防止でき、リール本体及びスプールの
大型化を防止できる。

【００１２】発明４に係る電動リールのモータは、発明
１から３のいずれかに記載のモータにおいて、装着部材
は鉄製である。この場合には、広く使用されている鉄を
用いることにより、装着部材を安価かつ容易に製造でき
る。発明５に係る電動リールのモータは、発明１から４
のいずれかに記載のモータにおいて、装着部材の回転軸
方向の長さは磁石の回転軸方向の長さより長い。この場
合には、磁石より装着部材の方が回転軸方向の長さが長
いので、装着部材により磁気漏れをさらに減少させるこ
とができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１及び図２において、本発明の
一実施形態を採用した電動リールは、主にハンドル１が
装着されたリール本体２と、リール本体２に回転自在に
装着されたスプール３と、スプール３内に装着されたモ
ータ４とを備えている。リール本体２の上部には、水深
表示等を行うためのカウンター５が装着されている。リ
ール本体２の内部には、ハンドル１の回転をスプール３
に伝達するとともにモータ４の回転をスプール３に伝達
する回転伝達機構６が設けられている。

【００１４】リール本体２は、図２に示すように、フレ
ーム１０と、フレーム１０の両側方を覆う側カバー１
１，１２とを有している。フレーム１０は、アルミニウ
ムダイキャスト製の一体成形された部材であり、左右１
対の側板１３，１４と、側板１３，１４を複数箇所で連
結する連結部材１５とを有している。下部の連結部材１
５には、釣り竿を装着するための竿装着脚１７が装着さ
れている。

【００１５】側カバー１２は、側板１４にボルトにより
締結されている。側カバー１２には、回転伝達機構６な
どを装着するための固定フレーム１６がボルトにより締
結されている。したがって側カバー１２を側板１４から
外すと、固定フレーム１６も回転伝達機構６の一部や側
カバー１２とともには側板１４から外れる。側カバー１
１は、側板１３にボルトにより締結されている。側カバ
ー１１には、外部に設けられた蓄電池等の電源と接続す
るための電源ケーブル用のコネクター（図示せず）が前
部に設けられている。

【００１６】側板１３は、図２に示すように、周縁部に
リブを有する合成樹脂製の板状部材であり、中心部に
は、モータ４を装着するための膨出部２０が外方（図２
右方）に突出して形成されている。膨出部２０の内部に
は、内方（図２右方）に突出する筒状のモータ保持部２
０ａとモータ保持部２０ａの内周側から外方（図２左
方）に突出するクラッチ収納部２０ｂとが形成されてい
る。モータ保持部２０ａの内側の端面には、モータ４の
基端部が取付ボルト２３により締結されている。また、
モータ保持部２０ａの外周面には、スプール３の一端を
回転自在に支持するための転がり軸受２５が装着されて
いる。転がり軸受２５の外輪２５ａは、スプール３の内
周面に装着され、内輪２５ｂは、モータ保持部２０ａの
外周面に装着され、モータ４とモータ保持部２０ａとに
よって挟持されている。クラッチ収納部２０ｂの内周面
には、ワンウェイクラッチ２９が装着されている。ワン
ウェイクラッチ２９は、ローラ式のものであり、モータ
４の回転軸３２（後述）の糸繰り出し方向の回転を禁止
する。

【００１７】モータ４は、図２から図４に示すように、
中空のケース３０と、ケース３０の内周面に固定された
パイプ状の装着部材３８と、装着部材３８の内周面に固
定された筒状の界磁３１と、ケース３０に回転自在に装
着された回転軸３２と、回転軸３２に固定された電機子
３３及び整流子３４と、ケース３０に装着されたブラシ
３５とを備えている。

【００１８】ケース３０は、スプール３の内部に配置さ
れており、有底筒状のケース本体３６と、ケース本体３
６の開口を塞ぐキャップ部材３７とを備えている。ケー
ス本体３６は、深絞りプレス成形された金属製の部材で
あり、その底部に軸受３９ｂを介して回転軸３２が回転
自在に支持されている。キャップ部材３７は、円板状の
金属製製の部材であり、ケース本体３６にカシメ固定さ
れている。キャップ部材３７に、軸受３９ａを介して回
転軸３２が回転自在に支持されている。軸受３９ａ，３
９ｂは、外周面が球面のたとえば真鍮製の滑り軸受であ
る。

【００１９】装着部材３８は、たとえば鋼鉄などの強磁
性体金属製のパイプ状の部材であり磁気漏れを防止可能
なヨークとして機能する。装着部材３８の外周面は、ケ
ース本体３６の内周面に合うように機械加工され、たと
えばケース本体３６に圧入固定されている。装着部材３
８は、機械加工により内周面の真円度が高く維持されて
いる。装着部材３８の回転軸３２方向の長さは、界磁３
１の磁石３１ａ，３１ｂ（後述）の回転軸３２方向の長
さより長い。

【００２０】界磁３１は、装着部材３８の内周面に、た
とえば接着などの適宜の固定手段により固定されてい
る。界磁３１は、最大磁気エネルギー積が１１１ｋＪ／
ｍ³（＝１４ＭＧＯｅ（メガガウス・エルステッド））
以上の希土類合金製の略半円弧状の２つの永久磁石３１
ａ，３１ｂを有している。２つの永久磁石３１ａ，３１
ｂは、装着部材３８の内周面に沿うように外周面の断面
が円弧状に形成されており、装着部材３８の内周面に回
転方向（周方向）に間隔を隔てかつ電機子３３と隙間を
あけて配置されている。各永久磁石３１ａ，３１ｂの内
部には、周方向に間隔を隔てて２つのＮ極４０及びＳ極
４１が形成されている。各永久磁石３１ａ，３１ｂは、
回転方向の両端部４２ａと電機子３３の外周面との隙間
が中央部４２ｂと電機子３３の外周面との隙間より広く
なるように形成されている。たとえば、図５に（ａ）に
示すように、各永久磁石３１ａ，３１ｂは、装着部材３
８の内周面の断面の半径と略等しい外周面の断面の半径
Ｒ１より内周面の断面の半径Ｒ２が大きい円弧状に形成
されている。なお、図５（ａ）に示す実施形態では、内
周面の半径Ｒ２の中心は、外周面のＲ１の中心（装着部
材３８の中心）より距離Ｄ１だけずれている。また、図
５（ｂ）には、中心が等しく磁石の内周面と外周面とが
同芯に形成された従来例を示している。

【００２１】各永久磁石３１ａ，３１ｂは、結晶粒が微
細化され磁化方向が特定の方向に揃えられた希土類合金
粉末をたとえば焼結して固めて得られた異方性磁石であ
る。具体的には、各永久磁石３１ａ，３１ｂは、Ｎｄ
（ネオジウム）−Ｆｅ（鉄）−Ｂ（ホウ素）系合金の結
晶粒を１μｍ以下に微細化して得られた希土類合金の結
晶粒を焼結して固め、その後所望の形状に切削加工し、
着磁して得られた磁石である。すなわち、希土類合金の
結晶粒を筒状に形成し、それを一定の方向に着磁してＮ
極４０及びＳ極４１を形成している。また、成形後に２
つに分割して半径Ｒ１，Ｒ２となるように外周面と内周
面とを切削加工している。

【００２２】このようにパイプ状の装着部材３８に各永
久磁石３１ａ，３１ｂを装着することにより、装着部材
３８の内周面は真円度が高く維持されているので、装着
部材３８の内周面と磁石の外周面との隙間が生じにくく
なり、界磁３１の各永久磁石３１ａ，３１ｂの外周面と
装着部材３８の内周面との隙間による損失を可及的に抑
えることができる。

【００２３】また、各永久磁石３１ａ，３１ｂの両端部
４２ａと電機子３３との隙間を中央部４２ｂ電機子３３
との隙間より大きくすることにより、その部分の磁場が
弱くなり電機子３３が受ける力の増加率がそれほど高く
ならない。このため、界磁３１の磁場を強く維持しても
界磁３１の各永久磁石３１ａ，３１ｂの両端部４２ａで
のコギングが減少する。

【００２４】さらに装着部材３８が強磁性体製であるの
で、ケース本体３６の厚みが薄くなっても装着部材３８
がヨークとして機能し、装着部材３８により磁気漏れを
防止でき、磁気漏れを防止するためのフラックスリング
を設ける必要がなくなる。このため、モータ４の外径の
拡大を防止でき、リール本体２及びスプール３の大型化
を防止できる。

【００２５】回転軸３２は、ケース３０の両端を貫通し
て外方に突出している。ハンドル１側の突出部には、回
転伝達機構６を構成する２段減速の遊星歯車機構６ａの
２つの太陽ギア６ｂ（図２）が並べて装着されている。
回転軸３２の基端（図２左端）には、ワンウェイクラッ
チ２９が装着されている。電機子３３は、界磁３１の内
周面に対向して配置されている。電機子３３は、放射状
に突出する５つの極部４５ａを有する電機子鉄心４５
と、電気子鉄心４５の極部４５ａに巻回された電機子巻
線４６とを有している。電機子鉄心４５は、アモルファ
ス珪素合金製の薄板を重ねて形成したものであり、ヒス
テリシスロスが少ない高い透磁率を有するものである。
電機子鉄心４５の各極部４５ａの先端には、界磁３１の
内周面と僅かな隙間（具体的には０．１〜１．０ｍｍ程
度）を隔てて配置された円周面の一部で構成された傘状
の先端部４５ｂが形成されている。具体的には、界磁３
１の各永久磁石３１ａ，３１ｂの両端部４２ａとの隙間
が０．５〜０．８ｍｍ程度であり、中央部４２ｂとの隙
間が０．１〜０．４ｍｍ程度の隙間である。電機子鉄心
４５の軸方向長さは、界磁３１の軸方向長さより僅かに
短い。電機子巻線４６は、電気子鉄心４５の各極部４５
ａに巻回されたものであり、その両端が整流子３４に接
続されている。

【００２６】なお、電機子３３の極数は３極〜６極の範
囲が好ましい。このような範囲にあると回転が滑らかで
かつ極部４５ａの回転方向の厚みが適度になり、飽和磁
束数に至っている場合でも、通過磁束数が増加して駆動
力が向上する。２極になると、厚みが厚くなって通過磁
束数は増加するが回転が滑らかではなくなる。また、６
極を超えると、回転は滑らかになるが極部４５ａの厚み
が薄くなり、通過磁束数が減少する。

【００２７】整流子３４は、回転軸３２に電気的に絶縁
して固定された筒状の絶縁部材３４ａの外周面に周方向
に５つ分割されて形成された導体である。整流子３４
は、ブラシ３５に電気的に接続されている。ブラシ３５
は、キャップ部材３７に装着された絶縁体製の取付部材
３５ａに固定されており、整流子３４の対向する周面で
整流子３４に電気的に接続されている。ブラシ３５は、
キャップ部材３７を貫通して外部に突出するように配置
された２つの端子３５ｂに電気的に接続されている。

【００２８】スプール３は、図２に示すように、内部に
モータ４を収納可能な筒状の糸巻胴部３ａと、糸巻胴部
３ａの外周部に間隔を隔てて形成された左右１対のフラ
ンジ部３ｂとを有している。スプール３の一端はフラン
ジ部３ｂから外方に延びており、その延びた端部の内周
面に軸受２５が配置されている。スプール３の他端に
は、ギア板３ｃが固定されている。ギア板３ｃは、図示
しないレベルワインド機構にスプール３の回転を伝達す
るために設けられている。ギア板３ｃのスプール中心側
部において、ギア板３ｃと固定フレーム１６との間には
転がり軸受２６が装着されている。この２つの軸受２
５，２６によりスプール３は、リール本体２に回転自在
に支持されている。

【００２９】このように構成された電動リールのモータ
４の界磁３１の最大磁気エネルギー積が１１１ｋＪ／ｍ
³以上である。従来の電動リールのモータの界磁の最大
磁気エネルギー積は、８８ｋＪ／ｍ³程度であるので、
従来のモータに比べて界磁３１のＮ極４０から放射され
る磁束密度が高くなる。この結果、電機子３３を通過す
る磁束数が飽和に至っていない場合には、磁束の増加に
よって駆動力が増加し強力な駆動力が得られる。また、
磁束数が飽和に至った場合には、同じ磁束数を薄い界磁
で達成でき、その分電機子３３の径を拡大できるので、
やはり通過磁束数が増加し、強力な駆動力が得られる。
このため、電動リールのモータにおいて、昇圧や大型化
することなく強力な駆動力が得られる。

【００３０】このため、モータ４の出力を大きくするこ
とができる。また、モータ４の出力を従来と同じにした
場合には、モータ４の全長を短くすることができ、リー
ルの横幅を小さくすることができ、コンパクトな電動リ
ールを実現できる。このような強力なモータ４を使用す
ると、コギングが生じやすい。しかし、本実施形態で
は、両端部４２ａと電機子３３の電機子鉄心４５の各極
部４５ａの先端との隙間が両端部４２ａが中央部４２ｂ
より広くなっている。このため、その部分の磁場が弱く
なり電機子鉄心が受ける力の増加率がそれほど高くなら
ない。したがって、界磁３１の磁場を強く維持しても界
磁３１の各永久磁石３１ａ，３１ｂの両端部４２ａでの
コギングが減少する。

【００３１】次に図５（ａ）に示した本発明の実施例品
と図５（ｂ）に示した従来品とでコギングトルクの減少
状態を調べた実験結果について説明する。ここで、電機
子は３極のものを用い、その外径はともに１３．９ｍｍ
である。従来品の各磁石１３１ａ，１３１ｂの内径は１
４．５ｍｍ（Ｒ１＝７．２５ｍｍ）であり、外径は１
７．６ｍｍ（Ｒ２＝８．８ｍｍ）である。したがって従
来品では各磁石１３１ａ，１３１ｂの厚みは１．５５ｍ
ｍの均一の厚みであり、磁石１３１ａ，１３１ｂの内周
面と電機子３３の外周面との間に０．３ｍｍの隙間が均
等に形成されている。

【００３２】一方、本発明の実施品では、各永久磁石３
１ａ，３１ｂは外径は従来品と同じであるが、内周面
は、回転軸芯からから０．７５ｍｍ（距離Ｄ１）ずれた
位置を中心として半径８ｍｍ（半径Ｒ２）で形成されて
いる。したがって、中央部３８ｂの厚みは１．５５ｍｍ
と従来例と同じであるが、両端部４２ａの厚みは、それ
より薄くなる。また、中央部４２ｂの隙間は０．３ｍｍ
となるが、両端部４２ａの隙間はそれより広くなる。

【００３３】この結果、図６に示すように、コギングト
ルクは、回転角１５度近傍と４５度近傍で破線で示した
従来品と実線で示した実施例品とで大きく異なり、実施
例品ではコギングトルクを従来品の略１９％にすること
ができた。 〔他の実施形態〕 （ａ）前記実施形態では、界磁３１に異方性希土類焼結
合金性の永久磁石３１ａ，３１ｂを用いたが、等方性磁
石を用いてもよい。

【００３４】（ｂ）前記実施形態では、希土類合金とし
てＮｄ（ネオジウム）−Ｆｅ（鉄）−Ｂ（ホウ素）の３
元合金を用いたが、他の希土類合金を用いてもよい。 （ｃ）前記実施形態では、円弧の中心及び半径を内外周
で変えることにより、隙間を両端部と中央部とで変化さ
せたが、その他の形状で隙間を変化させてもよい。

【００３５】（ｄ）前記実施形態では、界磁３１に用い
る永久磁石の個数を２つにしたが、永久磁石の個数は２
つに限定されずいくつでもよい。ただし、２〜５個の間
が好ましい。 （ｅ）前記実施形態では、装着部材３８を鋼鉄製にした
が、非磁性体や弱磁性体を用いても良い。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、装着部材がパイプ状の
部材であるので、プレス成形や機械加工により内周面の
真円度を出しやすい。このため、装着部材の内周面と磁
石の外周面との隙間が生じにくくなり、界磁の磁石の外
周面との隙間による損失を可及的に抑えることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を採用した電動リールの斜
視図。

【図２】その縦断面図。

【図３】モータの分解斜視図。

【図４】モータの横断面図。

【図５】本発明の実施例と従来例との界磁の形状の違い
を示す断面図。

【図６】コギングトルクの減少状態を示すグラフ。

【符号の説明】 ３ スプール ４ モータ ３０ ケース ３１ 界磁 ３１ａ，３１ｂ 永久磁石 ３２ 回転軸 ３３ 電機子 ３８ 装着部材 ４２ａ 両端部 ４２ｂ 中央部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電動リールのスプールを回転駆動する電動
   リールのモータであって、 内部に円柱状の空間を有するケース部材と、 前記ケース部材の内周面に固定されたパイプ状の装着部
   材と、 前記ケース部材に回転自在に支持された回転軸と、 前記回転軸に固定された電機子と、 前記装着部材の内周面に沿うように外周面の断面が円弧
   状に形成され、前記装着部材の内周面に回転方向に間隔
   を隔てかつ前記電機子と隙間をあけて配置された希土類
   金属製の複数の磁石を有する界磁と、を備えた電動リー
   ルのモータ。
2. 【請求項２】前記磁石は、前記電機子と回転方向の両端
   部との隙間が前記電機子と回転方向の中央部との隙間よ
   り広くなるように形成されている、請求項１に記載の電
   動リールのモータ。
3. 【請求項３】前記装着部材は、強磁性体金属製である、
   請求項１又は２に記載の電動リールのモータ。
4. 【請求項４】前記装着部材は鉄製である、請求項１から
   ３のいずれかに記載の電動リールのモータ。
5. 【請求項５】前記装着部材の回転軸方向の長さは前記磁
   石の回転軸方向の長さより長い、請求項１から４のいず
   れかに記載の電動リールのモータ。