JP2006020406A

JP2006020406A - モータのロータ

Info

Publication number: JP2006020406A
Application number: JP2004194780A
Authority: JP
Inventors: Hironobu Yoshioka; 宏展吉岡
Original assignee: Nidec Shibaura Corp
Current assignee: Nidec Shibaura Corp
Priority date: 2004-06-30
Filing date: 2004-06-30
Publication date: 2006-01-19

Abstract

【課題】隣接するＮ極用のスロットからＳ極用のスロットへ磁束漏れがないモータのロータを提供する。
【解決手段】リング状のＳ極用コアバッグ１４の外周部から複数のＳ極用ポールピース１６が放射状に突出したＳ極用コア板１６Ｓが配され、Ｓ極用コア板１６の各Ｓ極用ポールピース１６には、互いに連結されていない単独のＳ極用ポールピース２２が積層され、リング状のＮ極用コアバッグ１４の外周部から複数のＮ極用ポールピース１６が等間隔に、かつ、Ｓ極用ポールピース１６から１スロット分ずれた状態で放射状に突出したＮ極用コア板積層体１２Ｎが配され、Ｎ極用コア板積層体１２ＮのＮ極用ポールピース１６には、互いに連結されていない単独のＮ極用ポールピース２２が積層されたものである。
【選択図】図３

Description

本発明は、モータにおけるロータに関するものである。

従来、ステータ（固定子）やロータ（回転子）の製造方法としては、鋼板を打ち抜いたコア板を打ち抜きつつ積層して、コアを製造している（特許文献１）。

また、従来の本出願人のロータの製造方法について、図９に基づいて説明する。

図９に示すように、ロータのコア板１００は、リング状のコアバック１０２の外周部から略三角形状のポールピース１０４が放射状に複数突出している。

この鋼板よりなるコア板１００を打ち抜きつつ積層して、ロータコア１０６を製造する。

この製造したロータコア１０６における各ポールピース１０４の間にマグネット１０８をそれぞれ挿入し、ロータコア１０６の中心部にシャフトを配した状態で、これらロータコア１０６、マグネット１０８、シャフトをモールド樹脂によって一体成型して、ロータを製造している。

このようなロータは、例えばブラシレスモータを使ったダイレクト駆動の洗濯機などに使用されるモータに用いられるものであり、マグネット１０８として安価なフェライト磁石を使い多極化できるため、高いトルクを得ることができ、マグネット１０８によるマグネットトルクとポールピース１０４によるレラクタンストルクの両方を得ることができる。
特開２００２−２４７７８８

上記構成のロータにおいては、図９の拡大図に示すように、隣接するＳ極用ポールピース１０４とＮ極用ポールピース１０４との間がコアバッグ１０２によって連結されているため、Ｎ極のスロットからＳ極のスロットへ磁束漏れが発生する。そのため、磁気特性が低下して、モータの回転トルクを充分に得られないという問題点がある。

そこで、本発明は上記問題点に鑑み、隣接するＮ極用のスロットからＳ極用のスロットへ磁束漏れがないモータのロータを提供するものである。

請求項１に係る発明は、回転軸であるシャフトと、前記シャフトを中心として、Ｓ極用ポールピースとＮ極用ポールピースとが交互に等間隔に放射状に配されたロータコアと、前記ロータコアの前記Ｎ極用ポールピースと前記Ｓ極用ポールピースとの間にそれぞれ挿入されたマグネットとを有するモータのロータにおいて、リング状のＳ極用コアバックの外周部から複数のＳ極用ポールピースが等間隔に放射状に突出したＳ極用コア板が配され、前記Ｓ極用コア板の各Ｓ極用ポールピースには、互いに連結されていない単独のＳ極用ポールピースが積層され、リング状のＮ極用コアバックの外周部から複数のＮ極用ポールピースが等間隔に、かつ、前記Ｓ極用ポールピースから１スロット分ずれた状態で放射状に突出したＮ極用コア板が配され、前記Ｎ極用コア板の各Ｎ極用ポールピースには、互いに連結されていない単独のＮ極用ポールピースがそれぞれ積層されたことを特徴とするモータのロータである。

請求項２に係る発明は、前記Ｓ極用コア板は、前記Ｓ極用ポールピースが等間隔に突出したストレート状のＳ極用コアバックをリング状に折曲したものであり、前記Ｎ極用コア板は、前記Ｎ極用ポールピースが等間隔に突出したストレート状のＮ極用コアバックをリング状に折曲したものであることを特徴とする請求項１記載のモータのロータである。

請求項３に係る発明は、前記Ｓ極用ポールピース及び前記Ｎ極用ポールピースは、三角形状であることを特徴とする請求項１記載のモータのロータである。

請求項１に係る発明のモータのロータコアにおいては、全てのＳ極用ポールピースはＳ極用コアバッグによって連結され、全てのＮ極用ポールピースはＮ極用コアバッグによって連結されている。そして、これらＮ極用ポールピースとＳ極用ボールピースとは互いに連結されておらず、分割された状態であるため、Ｎ極用スロットからＳ極用スロットへの磁束漏れが発生することがない。

請求項２に係る発明のモータのロータにおいては、Ｓ極用コア板及びＮ極用コア板共にストレート状のＳ極用コアバッグとＮ極用コアバッグとをリング状に折曲したものであるため、その製造を容易に行なうことができる。

請求項３に係る発明のモータのロータであると、Ｓ極用ポールピース及びＮ極用ポールピースが三角形状であるため、隣接するポールピース間に、棒状、特に断面矩形のマグネットを挿入し易い。

以下、本発明の一実施形態におけるロータについて図１〜図８に基づいて説明する。

本実施形態のモータは、洗濯機等に用いられるダイレクト駆動用のブラシレスモータであって、例えば、ブラシレス同期モータ、ブラシレス直流モータ、ブラシレスサーボモータに用いられるロータである。

（１）ロータの構造について、図１〜図６に基づいて、その製造方法と共に説明する。

（１−１）第１工程
第１工程においては、ストレート状のコア板積層体１２を形成する。コア板積層体１２は、後から説明するようにＳ極用コア板積層体１２ＳとＮ極用コア板積層体１２Ｎとが存在するが、両者共に同じ製造方法であるため、まとめて説明する。

このコア板積層体１２は、連結コア板２０と単独コアピース２２とを積層したものである。

図１（ａ）に示すように、連結コア板２０は、円弧状の分割コアバッグ１４が連結部１８を介して互いに連結され、各分割コアバッグ１４の中央部から三角形状のポールピース１６が突出している。

図１（ｂ）に示すように、単独コアピース２２は三角形状のポールピースのみで形成されている。

図１（ａ）に示す連結コア板２０を打ち抜くと共に所定枚数をカシメ部２１によって積層する。その後、この積層された連結コア板２０の各ポールピース１６の位置に、図１（ｃ）に示すように単独コアピース２２を所定枚数をカシメ部２１によって積層する。これによって、連結コア板２０によって連結されたストレート状のコア板積層体１２が完成する。

（１−２）第２工程
第２工程においては、ストレート状のコア板積層体１２を、図２に示すように連結部１８の部分で折曲し、リング状のコア板積層体１２を製造する。

この場合に、このコア板積層体１２を２個製造する。１個がＳ極用コア板積層体１２Ｓとなり、１個がＮ極用コア板積層体１２Ｎとなる。

（１−３）第３工程
第３工程においては、図３（ａ）に示すＳ極用コア板積層体１２Ｓと、Ｎ極用コア板積層体１２Ｎとを、１スロット分ずらせて、図３（ｂ）に示すように組み合わせる。

この組み合わせた状態の各層における内周側から見た展開図が図４であり、図４におけるＤ−Ｄ線断面図が図４（ａ）であり、Ｅ−Ｅ線断面図が図４（ｂ）であり、Ｆ−Ｆ線断面図が図４（ｃ）である。すなわち、図５（ａ）において、Ｓ極用コア板積層体１２Ｓが存在し、図５（ｂ）においては、単独コアピース２２が存在し、図５（ｃ）に示すようにＮ極用コア板積層体１２Ｎが存在する。

これによって、ロータコア２４が完成する。

（１−４）第４工程
第４工程においては、製造したロータコア２４の各ポールピース１６間にあるスロットに、断面矩形で棒状のマグネット２６をそれぞれ挿入する。

上記のようにして各スロットにマグネット２６を挿入すると、各ポールピース１６が、Ｓ極用ポールピース１６ＳとＮ極用ポールピース１６Ｎとに励磁される。この状態を示したものが図６であり、図６（ａ）が、Ｓ極用コア板積層体１２Ｓにおける断面図であり、図６（ｂ）が単独コアピース２２における断面図であり、図６（ｃ）がＮ極用コア板積層体１２Ｎにおける断面図である。

なお、各マグネット２６にハッチングが施されているが、これはマグネット２６の磁極の方向を示すものであり、隣接するマグネット２６，２６は磁極が互いに同じになるような方向に挿入する。

（１−５）第５工程
第５工程においては、上記のようにしてロータコア２４にマグネット２６を挿入した状態で、金型に収納し、シャフトをその中心部に配して、モールド樹脂によって一体成形する。これによって、ロータが完成する。

上記構成のロータであると、Ｓ極用ポールピース１６Ｓは、Ｓ極用コア板積層体１２Ｓによって連結され、Ｎ極用ポールピース１６Ｎは、Ｎ極用コア板積層体１２Ｎによって連結されてはいるが、Ｓ極用ポールピース１６ＳとＮ極用ポールピース１６Ｎとは、互いに連結されていない状態であるため、従来のように磁束漏れが発生することがない。

（２）実験
上記構成のロータと、背景技術で説明した従来のロータの誘起電圧を実験によって測定して比較した結果が図８のグラフである。

なお、この実験は、３相のブラシレスＤＣモータによって測定したものであり、ステータにおける３相の固定子巻線の配線は図７に示すようにスター結線であり、各相の固定子巻線の誘起電圧を測定したものである。各相の誘起電圧の波形は電気角１２０°の位相差を持った波形となっているが、図８においては、１相のみの誘起電圧の波形を示している。

実線の波形が本実施形態のロータの波形であり、破線の波形が従来のロータの波形である。このグラフが示すように、本実施形態のロータの誘起電圧は従来のロータの誘起電圧よりも向上しており、大きなモータトルクを得ることができる。この理由は、上記したようにロータにおけるスロット間の磁束漏れが減少したためである。

本発明は、マグネットを埋設したロータに好適であり、特に、ブラシレスモータ、例えば、ブラシレス同期モータ、ブラシレス直流モータ、ブラシレスサーボモータのロータとして好適である。

（ａ）は、ストレート状のコア板の平面図である。（ｂ）は、単独ポールピースの平面図である。（ｃ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図である。ストレート状のコア板を折曲している状態の平面図である。（ａ）は、Ｓ極用コア板の平面図である。（ｂ）は、図３（ａ）におけるＢ−Ｏ−Ｂ断面のＳ極用コア板と、図３（ｃ）に示すＣ−Ｏ−Ｃ断面のＮ極用コア板を組み合わせようとしている状態の側面図である。（ｃ）は、Ｎ極用コア板の平面図である。コアバッグの内周面側から観た側面図である。（ａ）は、図３におけるＤ−Ｄ線断面図である。（ｂ）は、図３におけるＥ−Ｅ線端面図である。（ｃ）は、図３におけるＦ−Ｆ線端面図である。（ａ）は、Ｓ極用コア板における断面図である。（ｂ）は、単独コアピース２２おける断面図である。（ｃ）は、Ｎ極用コア板の断面図である。実験における誘起電圧の測定位置を示す図である。実験結果を示す誘起電圧の特性を示すグラフである。従来のロータコアの断面図である。

符号の説明

１０ロータ
１２コア板積層体
１４分割コアバッグ
１６ポールピース
１８連結部
２０連結コア板
２２単独コアピース
２４ロータコア
２６マグネット

Claims

回転軸であるシャフトと、
前記シャフトを中心として、Ｓ極用ポールピースとＮ極用ポールピースとが交互に等間隔に放射状に配されたロータコアと、
前記ロータコアの前記Ｎ極用ポールピースと前記Ｓ極用ポールピースとの間にそれぞれ挿入されたマグネットとを有するモータのロータにおいて、
リング状のＳ極用コアバックの外周部から複数のＳ極用ポールピースが等間隔に放射状に突出したＳ極用コア板が配され、
前記Ｓ極用コア板の各Ｓ極用ポールピースには、互いに連結されていない単独のＳ極用ポールピースが積層され、
リング状のＮ極用コアバックの外周部から複数のＮ極用ポールピースが等間隔に、かつ、前記Ｓ極用ポールピースから１スロット分ずれた状態で放射状に突出したＮ極用コア板が配され、
前記Ｎ極用コア板の各Ｎ極用ポールピースには、互いに連結されていない単独のＮ極用ポールピースがそれぞれ積層された
ことを特徴とするモータのロータ。
前記Ｓ極用コア板は、前記Ｓ極用ポールピースが等間隔に突出したストレート状のＳ極用コアバックをリング状に折曲したものであり、
前記Ｎ極用コア板は、前記Ｎ極用ポールピースが等間隔に突出したストレート状のＮ極用コアバックをリング状に折曲したものである
ことを特徴とする請求項１記載のモータのロータ。
前記Ｓ極用ポールピース及び前記Ｎ極用ポールピースは、三角形状である
ことを特徴とする請求項１記載のモータのロータ。