JP2012085445A - モータ - Google Patents

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Abstract

【課題】磁束の軸方向の漏れを抑制するとともにマグネットの軸方向の脱落を抑制することができるコンシクエントポール型のモータを提供する。
【解決手段】モータは、モータケース1と、モータケース1の内側に配置され、一方の磁極のマグネット13と周方向に交互に配置される疑似磁極を有するロータコア12を回転軸11に固定してなるロータ3とを備えている。このモータは、非磁性体にて形成され、ロータコア12と回転軸11との間に介在されてロータコア12と回転軸11とを一体回転可能に固定する固定部14aと、マグネット13の軸方向の端面の少なくとも一部を覆う被覆部14b,14cとを有する被覆固定部材14を備えている。
【選択図】図1

Description

本発明は、コンシクエントポール型のモータに関するものである。
コンシクエントポール型のモータに備えられるロータには、一方の磁極(即ち、N極及びS極の何れか一方の磁極)のマグネットと、ロータコアに一体に形成された擬似磁極とが周方向に交互に配置されたものがある(特許文献1参照)。そして、疑似磁極は、マグネットとは異なる磁極として機能する。
特開平9−327139号公報
しかしながら、疑似磁極は、ロータに備えられたマグネットと異なる磁極として機能するものの、実際にはマグネットではない。そして、ロータに備えられたマグネットは、N極及びS極の何れか一方の磁極が径方向外側を向くように、且つ他方の磁極が径方向内側を向くようにロータコアに対して配置されるため、径方向に磁束が流れにくくなっている。そのため、マグネットの磁束が軸方向に漏れてしまうという問題があった。そして、マグネットの磁束が、ロータコアが固定された回転軸にも流れ込むと、回転軸が磁化される虞がある。一般的に、回転軸の先端部はモータの外部に露出されることが多いため、回転軸の先端部が磁化されると、該回転軸の先端部に異物が付着するという問題が出てくる。そのため、コンシクエントポール型のモータにおいて、回転軸の磁化を抑制することが望まれている。また、コンシクエントポール型のモータにおいて、ロータコアからのマグネットの軸方向の脱落を抑制することも望まれている。
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、磁束の軸方向の漏れを抑制するとともにマグネットの軸方向の脱落を抑制することができるコンシクエントポール型のモータを提供することにある。
上記課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、モータケースと、前記モータケースの内側に配置され、一方の磁極のマグネットと周方向に交互に配置される疑似磁極を有するロータコアを回転軸に固定してなるロータと、を備えたモータであって、非磁性体にて形成され、前記ロータコアと前記回転軸との間に介在されて前記ロータコアと前記回転軸とを一体回転可能に固定する固定部と、前記マグネットの軸方向の端面の少なくとも一部を覆う被覆部とを有する被覆固定部材を備えたことをその要旨としている。
同構成によれば、非磁性体よりなる被覆固定部材の固定部を、ロータコアと回転軸との間に介在させることにより、マグネットの磁束を軸方向に流れにくくすることができる。従って、マグネットの磁束が軸方向に漏れて回転軸に流れ込むことを抑制することができる。その結果、回転軸の磁化を抑制することができる。また、被覆固定部材は、固定部だけでなく、マグネットの軸方向の端面を被覆する被覆部を有する。当該被覆部にマグネットが軸方向から当接すると、マグネットのそれ以上の軸方向の移動が同被覆部によって阻止される。従って、ロータコアからのマグネットの軸方向の脱落が被覆部によって抑制される。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のモータにおいて、前記被覆部は、前記マグネットを軸方向に付勢することをその要旨としている。
同構成によれば、マグネットは、被覆部によって軸方向に付勢されることにより、その軸方向の移動が抑制される。従って、ロータコアに対するマグネットの軸方向の位置ずれが抑制される。
請求項3に記載の発明は、請求項1又は請求項2に記載のモータにおいて、前記固定部は、前記疑似磁極の周方向の中央部で前記疑似磁極の先端側に突出するとともに、前記疑似磁極の周方向の中央を通る中心線を対称軸とした対称形状をなす整流部を有することをその要旨としている。
同構成によれば、整流部は、疑似磁極の周方向の中央部で前記疑似磁極の先端側に突出した形状をなしている。従って、マグネットの磁束は、ロータコアの内部において整流部に沿って流れることにより、周方向に隣り合うマグネットと疑似磁極との間で、マグネットにおけるロータコア側の側面から疑似磁極の先端に向かって、若しくは、疑似磁極の先端からマグネットにおけるロータコア側の側面に向かって流れやすくなる。また、整流部は、疑似磁極の周方向の中央を通る中心線を対称軸とした対称形状をなすため、ロータコアの内部で整流部に沿って流れる磁束は、中心線の両側(周方向の両側)で同様に流れることになる。これらのことから、磁束の軸方向の漏れをより抑制することができる。また、整流部は、疑似磁極の先端側に突出した形状をなすため、固定部に対するロータコアの空転が防止される。
請求項4に記載の発明は、請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載のモータにおいて、前記被覆部は、前記ロータコアの軸方向の両側に設けられていることをその要旨としている。
同構成によれば、ロータコアの軸方向の両側に設けられた被覆部によって、ロータコアからのマグネットの軸方向の脱落を防止することができる。
請求項5に記載の発明は、請求項1乃至請求項4の何れか1項に記載のモータにおいて、前記固定部と前記被覆部とをそれぞれ有する前記被覆固定部材を、前記ロータコアの軸方向の両側にそれぞれ備えたことをその要旨としている。
同構成によれば、回転軸とロータコアとは、ロータコアの軸方向の両側に配置された被覆固定部材の固定部を介して一体回転可能に固定されるため、回転軸に対してロータコアを安定して固定することができる。また、マグネットの軸方向の両側に被覆部が配置されるため、当該被覆部によってロータコアからのマグネットの軸方向の脱落を防止することができる。
本発明によれば、磁束の軸方向の漏れを抑制するとともにマグネットの軸方向の脱落を抑制することができるコンシクエントポール型のモータを提供できる。
モータの断面図。 第1実施形態におけるロータの分解斜視図。 (a)は第2実施形態におけるロータの分解斜視図、(b)は第2実施形態におけるロータの側面図。 (a)及び(b)は別の実施形態におけるロータの断面図。 別の実施形態におけるロータの断面図。 別の実施形態におけるロータの断面図。 (a)は別の実施形態におけるロータの断面図、(b)は別の実施形態における被覆固定部材の斜視図。 (a)は別の実施形態におけるロータの分解斜視図、(b)は別の実施形態におけるロータの断面図。
(第1実施形態)
以下、本発明を具体化した第1実施形態を図面に従って説明する。
図1は、本実施形態のモータを示す。このモータは、インナロータ型のブラシレスモータであるとともに、コンシクエントポール型のモータである。モータは、モータケース1の内部に、ステータ2及びロータ3を収容して形成されている。
モータケース1は、有底円筒状のケース本体5と、該ケース本体5の開口部を閉塞する略円板状のカバープレート6とから構成されている。ケース本体5の内周面には、円筒状のステータ2が固定されるとともに、該ステータ2の内側にロータ3が配置されている。
ロータ3は、回転軸11と、ロータコア12と、マグネット13と、被覆固定部材14とから構成されている。
円柱状の回転軸11の基端部(図1において左側の端部)は、前記ケース本体5の底部中央に設けられた軸受16によって軸支される一方、同回転軸11の先端側の部位は、前記カバープレート6の径方向の中央部に設けられた軸受17によって軸支されている。また、回転軸11の先端部は、カバープレート6の径方向の中央部を貫通してモータケース1の外部に突出(露出)している。
図2に示すように、前記ロータコア12は、磁性体よりなるとともに、円筒状をなしている。ロータコア12の径方向の中央部には、該ロータコア12を軸方向に貫通する圧入孔12aが形成されるとともに、該圧入孔12aの内径は、前記回転軸11の外径よりも大きい値となっている。また、ロータコア12には、圧入孔12aの外周側であって周方向に等角度間隔(本実施形態では90°間隔)となる4箇所に、ロータコア12を軸方向に貫通する保持孔12bが形成されている。これら4つの保持孔12bが形成されることにより、ロータコア12には、保持孔12b間にそれぞれ疑似磁極12cが形成されている。
各保持孔12bの内周面は4つの面から構成されている。保持孔12bの内周面において径方向内側の内周側面12dは、その周方向の中央で径方向と直交し且つ軸方向と平行をなす平面状をなしている。また、保持孔12bの内周面において径方向外側の外周側面12eは、ロータコア12の円筒状の外周面12fと同心状となる円弧状をなしている。更に、保持孔12bの内周面において周方向両側の周方向側面12gは、軸方向と平行な平面状をなすとともに、径方向外側に向かうに連れて互いに間隔が広くなるように径方向に対して傾斜している。
ロータコア12に設けられた4つの前記疑似磁極12cは、径方向に沿って延びるとともに、各保持孔12bの内周側面12dよりも径方向外側に突出している。また、各疑似磁極12cは、その周方向の幅が内周側の基端部から外周側の先端部まで一定であるとともに、ロータコア12の軸方向の一端から他端に亘って設けられている。
そして、ロータコア12の4つの保持孔12bには、それぞれマグネット13が挿入されている。各マグネット13は、ロータコア12の軸方向に長い略直方体状をなすとともに、その軸方向の長さは、ロータコア12の軸方向の長さと等しく形成されている。また、各マグネット13は、軸方向と直交する断面形状が軸方向に沿って一定であるとともに、各マグネット13の軸方向の両端面は、ロータコア12の軸方向の両端において同ロータコア12の軸方向の端面とそれぞれ同一平面内に位置している。そして、各マグネット13の周方向の幅は、保持孔12bの内周側面12dの周方向の幅と等しい。また、各マグネット13の径方向内側の側面13aは、保持孔12bの内周側面12dと同じ大きさの平面状をなすとともに、それぞれ保持孔12bの内周側面12dに当接している。更に、各マグネット13の径方向外側の側面13bは、保持孔12bの外周側面12eと同じ曲率の円弧状をなすとともに、それぞれ保持孔12bの外周側面12eに当接している。また、各マグネット13の周方向の両側の側面13cと、該側面13cと周方向に対向する周方向側面12gとは周方向に離間しているため、その間に隙間が形成されている。
これらのマグネット13は、径方向外側の側面13b側がN極、径方向内側の側面13a側がS極となるようにそれぞれ着磁されている。従って、本実施形態のロータ3では、S極及びN極のうちN極の磁極のマグネット13がロータコア12に対して周方向に4つ配置されている。そして、各マグネット13が保持孔12b内に挿入されることにより、周方向に隣り合うマグネット13間にそれぞれ疑似磁極12cが配置され、その結果、N極のマグネット13と疑似磁極12cとが周方向に交互に配置される。疑似磁極12cを有するロータコア12に対してマグネット13がこのように配置されることにより、疑似磁極12cは、疑似的にS極として機能する。
前記被覆固定部材14は、非磁性体にて形成されるとともに、固定部14aと、一対の被覆部14b,14c(第1被覆部14b及び第2被覆部14c)とから構成されている。
固定部14aは、円筒状をなすとともに、その軸方向の長さは、ロータコア12の軸方向の長さよりも若干長く形成されている。また、固定部14aの外径は、ロータコア12の径方向の中央部に形成された前記圧入孔12aの内径と等しいか若干大きく形成されるとともに、同固定部14aの内径は、前記回転軸11の内径と等しいか若干小さく形成されている。
前記一対の被覆部14b,14cのうち一方の第1被覆部14bは、固定部14aの軸方向の一端部(図2において右側の端部)に一体に形成されている。第1被覆部14bは、固定部14aの軸方向の一端部から径方向外側に向かって鍔状に延設されるとともに、円環状の板状をなしている。そして、第1被覆部14bの外径は、ロータコア12の外径と等しく形成されている。
また、前記一対の被覆部14b,14cのうち他方の第2被覆部14cは、前記第1被覆部14bと同様の形状をなしている。即ち、第2被覆部14cは、円環状の板状をなしている。また、第2被覆部14cの外径は、ロータコア12の外径と等しく形成されるとともに、第2被覆部14cの内径は、固定部14aの外径と等しいか若干小さく形成されている。
そして、図1に示すように、第1被覆部14bが一体に形成された固定部14aの内側に、前記回転軸11が圧入されることにより、固定部14a及び第1被覆部14bと回転軸11とは一体回転可能に固定されている。尚、固定部14aは、回転軸11に対し同回転軸11の軸方向の中央部よりも基端部寄りの部位に固定されている。更に、回転軸11に固定された固定部14aには、ロータコア12が外嵌されている。固定部14aは、ロータコア12の圧入孔12a内に圧入されることにより、ロータコア12と一体回転可能に固定されている。従って、回転軸11とロータコア12とは、固定部14aを介して一体回転可能に固定されるとともに、回転軸11の外周面とロータコア12の内周面との間には固定部14aが介在されている。また、第1被覆部14bにおけるロータコア12側の軸方向の端面は、ロータコア12の軸方向の一端面(図1において右側の端面)に軸方向から当接するとともに、ロータコア12に保持された各マグネット13の軸方向の一端面(図1において右側の端面)にも当接している。更に、第1被覆部14bは、ロータコア12の軸方向の一端面全体及び各マグネット13の軸方向の一端面全体を被覆している。また、固定部14aにおける第1被覆部14bと反対側の軸方向の端部は、ロータコア12における軸方向の他端面(図1において左側の端面)よりも軸方向に突出している。
そして、固定部14aにおける第1被覆部14bとは反対側の軸方向の端部であって、ロータコア12から軸方向に突出した部位には、第2被覆部14cが外嵌されている。第2被覆部14cは、その内側に固定部14aにおける第1被覆部14bとは反対側の軸方向の端部が圧入されることにより、同固定部14aに対して一体回転可能に固定されている。そして、第2被覆部14cにおけるロータコア12側の軸方向の端面は、ロータコア12の軸方向の他端面(図1において左側の端面)に軸方向から当接するとともに、ロータコア12に保持された各マグネット13の軸方向の他端面(図1において左側の端面)にも当接している。更に、第2被覆部14cは、ロータコア12の軸方向の他端面全体及び各マグネット13の軸方向の他端面全体を被覆している。
そして、固定部14aを介して回転軸11に固定されたロータコア12は、モータケース1の内部でステータ2と径方向に対向している。このようなロータ3では、ロータコア12の軸方向の両側に配置された第1被覆部14b及び第2被覆部14cが、各マグネット13の軸方向の両端面に軸方向から当接して各マグネット13を挟持しているため、これら第1被覆部14b及び第2被覆部14cによって各マグネット13のロータコア12からの軸方向の脱落が防止されている。また、マグネット13を保持したロータコア12の内周面と回転軸11の外周面との間に非磁性体よりなる固定部14aが介在されているため、各マグネット13のN極から径方向外側に流れ出た磁束は、軸方向に流れて回転軸11を通り更にロータコア12からマグネット13のS極に流れる経路を辿り難くなる。即ち、ロータコア12と回転軸11との間に非磁性体よりなる固定部14aが介在されることにより、磁束の軸方向の漏れを抑制することができる。
また、回転軸11には、同回転軸11の先端面(図1において右側の端面)とロータコア12との間となる位置に、環状のセンサマグネット19が同回転軸11と一体回転可能に固定されている。センサマグネット19は、N極とS極とが周方向に交互となるように着磁されている。
また、前記カバープレート6の内側面には、モータを制御するための図示しない回路素子が搭載された回路基板21が固定されている。この回路基板21上には、前記センサマグネット19と軸方向に対向する位置にホールセンサ22が配置されている。ホールセンサ22は、ホール素子を備えたホールICである。また、回路基板21は、モータの外部に設けられる駆動制御回路(図示略)に電気的に接続されている。
そして、モータでは、ステータ2に電源が供給されると、該ステータ2にて発生される回転磁界に応じてロータ3が回転される。そして、ロータ3の回転軸11と一体回転するセンサマグネット19と軸方向に対向したホールセンサ22は、該センサマグネット19の磁界の変化を検出するとともに、検出した磁界の変化に応じたパルス信号である回転検出信号を駆動制御回路に出力する。駆動制御回路は、この回転検出信号に基づいて、ロータ3の回転情報(回転速度、回転位置等)を検出する。そして、駆動制御回路は、検出したロータ3の回転情報に基づいて、ロータ3の回転速度が所望の回転速度となるようにステータ2に供給する電源を制御する。従って、ロータ3の回転状態に応じて駆動制御回路からステータ2に電源が供給される。
上記したように、本第1実施形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。
(1)非磁性体よりなる被覆固定部材14の固定部14aを、ロータコア12と回転軸11との間に介在させることにより、マグネット13の磁束を軸方向に流れにくくすることができる。従って、マグネット13の磁束が軸方向に漏れて回転軸11に流れ込むことを抑制することができる。その結果、回転軸11の磁化を抑制することができる。また、被覆固定部材14は、ロータコア12を回転軸11に固定する固定部14aだけでなく、マグネット13の軸方向の端面を被覆する第1被覆部14b及び第2被覆部14cを有する。当該被覆部14b,14cにマグネット13が軸方向から当接すると、マグネット13のそれ以上の軸方向の移動が同被覆部14b,14cによって阻止される。従って、ロータコア12からのマグネット13の軸方向の脱落が第1被覆部14b及び第2被覆部14cによって抑制される。
(2)ロータコア12の軸方向の一方側に設けられた第1被覆部14bと、同ロータコア12の軸方向の他方側に設けられた第2被覆部14cとによって、ロータコア12からのマグネット13の軸方向の脱落を防止することができる。
(3)ロータコア12の軸方向の何れの部位においても、同ロータコア12と回転軸11との間に固定部14aが介在されている。従って、ロータコア12と回転軸11との間の磁気抵抗を、軸方向に一定とすることができる。その結果、ロータコア12において、磁束密度が軸方向に偏ることを抑制することができる。
(4)固定部14aは、ロータコア12を軸方向に貫通しているため、ロータコア12の内周面全体が固定部14aの外周面に圧接される。従って、固定部14aに対してロータコア12を一体回転可能に強固に固定することができる。
(5)第1被覆部14b及び第2被覆部14cによって、ロータコア12の軸方向の両端面全体及びマグネット13の軸方向の両端面全体が被覆されている。従って、ロータコア12の軸方向の両端面及びマグネット13の軸方向の両端面から磁束が漏れることが抑制される。
(第2実施形態)
以下、本発明を具体化した第2実施形態を図面に従って説明する。尚、本第2実施形態では、上記第1実施形態と同一の構成には同一の符号を付してその説明を省略する。
図3(a)に示す本第2実施形態のロータ31は、上記第1実施形態のロータ3(図1参照)に代えてモータに備えられるものである。そして、本第2実施形態のロータ31は、上記第1実施形態の被覆固定部材14(図2参照)に代えて、被覆固定部材32を備えている。
被覆固定部材32は、非磁性体にて形成されるとともに、固定部14aと、対をなす第1被覆部32a及び第2被覆部32bとから構成されている。
第1被覆部32aは、固定部14aの軸方向の一端部(図3(a)において右側の端部)に一体に形成されている。そして、第1被覆部32aは、ロータコア12に保持されたマグネット13と同数の4個の延設部32cから構成されている。各延設部32cは、固定部14aの軸方向の一端部において周方向に等角度間隔(本実施形態では90°間隔)となる4箇所から径方向外側に延設されるとともに、略四角形の板状をなしている。図3(b)に示すように、各延設部32cは、固定部14aの外周面から径方向に沿ってロータコア12の外周面12fまで延びるとともに、その周方向の幅は、マグネット13の周方向の幅よりも狭く形成されている。
図3(a)に示すように、第2被覆部32bは、第1被覆部32aと同様に4つの延設部32cを備えるとともに、これら4つの延設部32cを連結する円環状の連結部32dを備えている。連結部32dの内径は、固定部14aの外径と等しいか若干小さく形成されている。また、連結部32dにて連結された4つの延設部32cは、周方向に等角度間隔(本実施形態では90°間隔)となっている。そして、第2被覆部32bの外径(即ち、延設部32cの先端を通る円の直径)は、ロータコア12の外径と等しく形成されている。
そして、第1被覆部32aが一体に形成された固定部14aの内側に、回転軸11が圧入されることにより、固定部14a及び第1被覆部32aと回転軸11とは一体回転可能に固定されている。更に、回転軸11に固定された固定部14aが、ロータコア12の圧入孔12a内に圧入されることにより、回転軸11とロータコア12とは、固定部14aを介して一体回転可能に固定されている。従って、回転軸11の外周面とロータコア12の内周面との間には固定部14aが介在されている。
尚、ロータコア12は、保持している4つのマグネット13の周方向位置が、第1被覆部32aの4つの延設部32cの周方向位置と一致するように固定部14aに外嵌されている。そして、第1被覆部32aの4つの延設部32cは、4つのマグネット13の軸方向の一端面(図3(a)において右側の端面)に当接するとともに、それぞれ軸方向に対向するマグネット13の軸方向の一端面を部分的に被覆している。
また、固定部14aにおける第1被覆部32aとは反対側の軸方向の端部であって、ロータコア12から軸方向に突出した部位には、第2被覆部32bの連結部32dが外嵌されている。第2被覆部32bは、連結部32dの内側に固定部14aにおける第1被覆部32aとは反対側の軸方向の端部が圧入されることにより、同固定部14aに対して一体回転可能に固定されている。尚、第2被覆部32bは、その4つの延設部32cの周方向位置が、ロータコア12が保持している4つのマグネット13の周方向位置と一致するように固定部14aに外嵌されている。そして、第2被覆部32bの4つの延設部32cは、4つのマグネット13の軸方向の他端面(図3(a)において左側の端面)に当接するとともに、それぞれ軸方向に対向するマグネット13の軸方向の他端面を部分的に被覆している。
このようなロータ31では、ロータコア12の軸方向の両側に配置された第1被覆部32aの4つの延設部32c及び第2被覆部32bの4つの延設部32cが、4つのマグネット13の軸方向の両端面に軸方向から当接して各マグネット13を挟持している。従って、これら第1被覆部32a及び第2被覆部32bによって各マグネット13のロータコア12からの軸方向の脱落が防止されている。また、マグネット13を保持したロータコア12の内周面と回転軸11の外周面との間に非磁性体よりなる固定部14aが介在されているため、各マグネット13のN極から径方向外側に流れ出た磁束は、軸方向に流れて回転軸11を通り更にロータコア12からマグネット13のS極に流れる経路を辿り難くなる。即ち、ロータコア12と回転軸11との間に非磁性体よりなる固定部14aが介在されることにより、磁束の軸方向の漏れを抑制することを抑制できる。
上記したように、本第2実施形態によれば、上記第1実施形態の(1)乃至(5)と同様の作用効果に加えて、以下の作用効果を奏することができる。
(6)第1被覆部32a及び第2被覆部32bは、ロータコア12の軸方向の端面全体及びマグネット13の軸方向の端面全体を被覆する形状ではなく、マグネット13の軸方向の端面を部分的に被覆する形状に形成されている。従って、ロータコア12の軸方向の端面全体及びマグネット13の軸方向の端面全体を被覆する被覆部を備えた被覆固定部材に比べて、被覆固定部材32を形成するための材料が少なくてすむ。よって、材料費を抑えることができるため、製造コストを低減することができる。
尚、本発明の各実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記第1実施形態では、ロータコア12を軸方向に貫通する1つの固定部14aと、ロータコア12の軸方向の両端に配置された第1被覆部14b及び第2被覆部14cとを有する被覆固定部材14がロータ3に備えられている。また、上記第2実施形態では、ロータコア12を軸方向に貫通する1つの固定部14aと、ロータコア12の軸方向の両端に配置された第1被覆部32a及び第2被覆部32bとを有する被覆固定部材32がロータ31に備えられている。しかしながら、回転軸11にロータコア12を一体回転可能に固定する固定部と、マグネット13の軸方向の端面の少なくとも一部を被覆する被覆部とをそれぞれ有する被覆固定部材を、ロータコア12の軸方向の両側にそれぞれ備えてもよい。
例えば、図4(a)に示す例では、回転軸11にロータコア12を一体回転可能に固定する固定部41aと、マグネット13の軸方向の端面を被覆する被覆部41bとをそれぞれ有する被覆固定部材41が、ロータコア12の軸方向の両側にそれぞれ配置されている。尚、図4(a)では、上記第1実施形態と同一の構成に同一の符号を付している。各被覆固定部材41は、非磁性体にて形成されるとともに、互いに同じ形状をなしている。各被覆固定部材41の固定部41aは、円筒状をなすとともに、その長さは、ロータコア12の軸方向の長さの2分の1よりも若干長く形成されている。また、固定部41aの外径は、ロータコア12の径方向の中央部に形成された圧入孔12aの内径と等しいか若干大きく形成されるとともに、同固定部41aの内径は、回転軸11の内径と等しいか若干小さく形成されている。更に、各被覆固定部材41の被覆部41bは、固定部41aの軸方向の一端部に一体に形成されるとともに、上記第1実施形態の第1被覆部14bと同一の形状をなしている。
そして、各被覆固定部材41は、ロータコア12の軸方向の両側から圧入孔12a内に固定部41aが圧入されることにより、ロータコア12と一体回転可能に固定される。このとき、各被覆固定部材41の固定部41aは、被覆部41bと反対側の軸方向の端部から圧入孔12a内に圧入されるとともに、圧入孔12a内で、各固定部41aにおける被覆部41bと反対側の軸方向の端面同士が当接する。それとともに、各被覆固定部材41の被覆部41bは、ロータコア12の軸方向の両側でロータコア12の軸方向の端面及び各マグネット13の軸方向の端面に当接し、更に、ロータコア12の軸方向の端面全体及び各マグネット13の軸方向の端面全体を被覆する。そして、各被覆固定部材41の固定部41a内に回転軸11が圧入されることにより、2つの固定部41aを介してロータコア12が回転軸11に対して該回転軸11と一体回転可能に固定される。
このようにしても、上記第1実施形態の(1)乃至(3)及び(5)と同様の作用効果を得ることができる。更に、回転軸11とロータコア12とは、ロータコア12の軸方向の両側に配置された被覆固定部材41の固定部41aを介して一体回転可能に固定されるため、回転軸11に対してロータコア12を安定して固定することができる。また、マグネット13の軸方向の両側に被覆部41bが配置されるため、当該被覆部41bによってロータコア12からのマグネット13の軸方向の脱落を防止することができる。また、ロータコア12の軸方向の両側に配置された2つの被覆固定部材41は、同じ形状をなすため、複数種類の被覆固定部材を形成する場合に比べて製造コストを低減することができる。更に、ロータコア12の内周面全体が2つの固定部41aの外周面に圧接される。従って、固定部41aに対してロータコア12を一体回転可能に強固に固定することができる。
また、図4(b)に示す被覆固定部材42のように、固定部42aの軸方向の長さを、ロータコア12の軸方向の長さの2分の1よりも短く形成してもよい。尚、図4(b)では、上記第1実施形態と同一の構成に同一の符号を付している。この場合、ロータコア12の軸方向の両側から圧入孔12aに圧入された各被覆固定部材42の固定部42aは、軸方向に互いに離間している。そして、各固定部42aにおける被覆部41bとは反対側の軸方向の端面間であって、回転軸11の外周面とロータコア12の内周面との間には、空隙43が形成される。この空隙43内は、空気で満たされている。
このようにしても、上記第1実施形態の(1)、(2)及び(5)と同様の作用効果を得ることができる。更に、回転軸11とロータコア12とは、ロータコア12の軸方向の両端部で固定部42aを介して一体回転可能に固定されるため、回転軸11に対してロータコア12を安定して固定することができる。また、マグネット13の軸方向の両側に被覆部41bが配置されるため、当該被覆部41bによってロータコア12からのマグネット13の軸方向の脱落を防止することができる。また、回転軸11とロータコア12との間には、空隙43が設けられることにより空気の層が形成されている。従って、回転軸11とロータコア12との間の磁気抵抗が大きくなるため、回転軸11からロータコア12へ、若しくはロータコア12から回転軸11へ径方向に磁束が流れにくくなる。そして、マグネット13のN極から径方向外側に流れ出た磁束は、軸方向に流れて回転軸11を通り更にロータコア12からマグネット13のS極に流れる経路をより辿り難くなる。よって、マグネット13の磁束が軸方向に漏れて回転軸11に流れ込むことを一層抑制することができ、回転軸11の磁化を一層抑制することができる。また、ロータコア12の軸方向の両側に配置された2つの被覆固定部材42は、同じ形状をなすため、複数種類の被覆固定部材を形成する場合に比べて製造コストを低減することができる。更に、2つの被覆固定部材42の固定部42aを固定部41aよりも短く形成して当該固定部42a間に空隙43を設けたことにより、被覆固定部材42を形成する材料をより少なくすることができる。従って、製造コストをより低減することができる。
尚、図4(a)及び図4(b)に示す被覆固定部材41,42において、被覆部41bを、上記第2実施形態の第1被覆部32aと同じ形状としてもよい。このようにすると、上記第2実施形態の(6)と同様の作用効果を得ることができる。また、ロータコア12の軸方向の両側に配置される被覆固定部材は、必ずしも同じ形状でなくてもよい。
・上記各実施形態では、ロータコア12の軸方向の両側に第1被覆部14b,32a及び第2被覆部14c,32bが設けられている。しかしながら、ロータコア12の軸方向の一方側のみに第1被覆部14b,32a若しくは第2被覆部14c,32bを設けてもよい。例えば、マグネット13が挿入される保持孔12bの軸方向の一端がロータコア12を構成する材料にて閉塞されている場合には、保持孔12bの開口部側のみに第1被覆部14b,32a若しくは第2被覆部14c,32bを設けてもよい。また、モータが使用されるときの姿勢に応じて、ロータコア12の軸方向の一方側のみに第1被覆部14b,32a若しくは第2被覆部14c,32bを設けてもよい。即ち、ロータコア12の軸方向の両側部のうちモータの姿勢によって下方側となる軸方向の端部と隣り合うように、第1被覆部14b,32a若しくは第2被覆部14c,32bを設けてもよい。
・上記各実施形態のロータ3,31に代えて、図5に示すロータ51、若しくは図6に示すロータ61をモータに備えてもよい。尚、図5及び図6では、上記第1実施形態と同一の構成に同一の符号を付している。
図5に示すロータ51は、回転軸11と、ロータコア52と、4つのマグネット13と、マグネットカバー53と、被覆固定部材54とから構成されている。ロータコア52は、筒状の被固定部52aと、該被固定部52aから径方向外側に突出した4つの疑似磁極52bとを備えている。被固定部52aは、四角筒状をなすとともに、該被固定部52aの径方向の中央部を軸方向に貫通する圧入孔52cは、軸方向から見た形状が正方形状をなしている。また、圧入孔52cの四隅には、径方向外側に向かって凹設されるとともに、軸方向に沿って延びる逃がし溝52dが形成されている。また、4つの前記疑似磁極52bは、被固定部52aにおいて、周方向に等角度間隔(本例では90°間隔)となる4箇所であって、4つの逃がし溝52dの径方向外側となる位置に形成されている。そして、4つの逃がし溝52dは、それぞれ、その径方向外側に位置する疑似磁極52bの周方向の中央を通る中心線L1上に位置している。更に、被固定部52aの外周面には、4つの疑似磁極52b間にそれぞれ磁石固定面52eが形成されている。4つの磁石固定面52eは、周方向に等角度間隔(本例では90°間隔)に形成されるとともに、軸方向と平行な平面状をなしている。そして、各磁石固定面52eには、マグネット13がそれぞれ配置されるとともに、マグネット13が配置されたロータコア52の外周には、金属(例えば非磁性体である金属)よりなり円筒状をなすマグネットカバー53が外嵌されている。尚、ロータコア52及びマグネット13は、このマグネットカバー53の内側に軽い力で圧入されている。そして、各マグネット13は、マグネットカバー53の内周面と、磁石固定面52eとによって挟持されて保持されている。更に、マグネットカバー53は、マグネット13の径方向外側への移動を阻止する。
また、非磁性体よりなる被覆固定部材54は、筒状の固定部54aと、該固定部54aの軸方向の一端部に一体に形成された図示しない第1被覆部14b(若しくは第1被覆部32a)と、同固定部54aの軸方向の他端部に一体的に固定される図示しない第2被覆部14c(若しくは第2被覆部32b)とから構成されている。
固定部54aは、ロータコア52の圧入孔52cに対応した四角柱状をなすとともに、その径方向の中央部に軸方向に貫通した固定孔54bを備えている。固定孔54bの内径は、回転軸11の外径と等しいか若干小さく形成されている。また、固定部54aは、四角柱状をなすことにより、周方向に等角度間隔(本例では90°間隔)となる4箇所に、径方向外側に突出した整流部54cを有する。
そして、被覆固定部材54は、固定部54aの固定孔54b内に回転軸11が圧入されることにより、回転軸11に対して一体回転可能に固定されている。更に、固定部54aにロータコア52が外嵌されることにより(即ち、ロータコア52の圧入孔52cに固定部54aが圧入されることにより)、固定部54aを介して回転軸11とマグネット13を保持したロータコア52とが一体回転可能に固定されている。そして、ロータコア52の圧入孔52c内に圧入された固定部54aにおいて、各整流部54cの径方向外側の先端部は、それぞれ逃がし溝52d内に挿入されている。更に、各整流部54cは、各疑似磁極52bの周方向の中央部で疑似磁極52bの先端側に突出するとともに、疑似磁極52bの周方向の中央を通る中心線L1を対称軸とした対称形状をなしている。
このようにすると、整流部54cは、疑似磁極52bの周方向の中央部で疑似磁極52bの先端側に突出した形状をなしている。従って、マグネット13の磁束は、ロータコア52の内部において整流部54cに沿って流れることにより、周方向に隣り合うマグネット13と疑似磁極52bとの間で、マグネット13におけるロータコア52側の側面から疑似磁極52bの先端に向かって流れ易くなる。若しくは、マグネット13の磁束は、ロータコア52の内部において整流部54cに沿って流れることにより、周方向に隣り合うマグネット13と疑似磁極52bとの間で、疑似磁極52bの先端からマグネット13におけるロータコア52側の側面に向かって流れやすくなる。また、整流部54cは、疑似磁極52bの周方向の中央を通る中心線L1を対称軸とした対称形状をなすため、ロータコア52の内部で整流部54cに沿って流れる磁束は、中心線L1の両側(周方向の両側)で同様に流れることになる。これらのことから、磁束の軸方向の漏れをより抑制することができる。また、整流部54cは、疑似磁極52bの先端側に突出した形状をなすため、固定部54aに対するロータコア52の空転が防止される。更に、各整流部54cの径方向外側の先端部が、それぞれ逃がし溝52d内に挿入されることにより、固定部54aをロータコア52の圧入孔52c内に圧入しやすくなる。また、逃がし溝52dによっても、磁束の流れを整えることができるため、磁束の軸方向の漏れを更に抑制することができる。
また、図6に示すロータ61は、図5に示すロータ51と比較すると、ロータコア62の圧入孔62aの形状、及び被覆固定部材63の形状が異なる。尚、図6では、図5に示す例と同一の構成には同一に符号を付している。
ロータコア62の圧入孔62aは、軸方向から見た形状が円形状をなすとともに、周方向に等角度間隔となる4箇所であって、4つの疑似磁極52bと周方向位置が等しい4箇所に、径方向外側に向かって凹設された第1挿入溝62bを備えている。第1挿入溝62bは、軸方向から見た形状が四角形状をなしている。
また、非磁性体よりなる被覆固定部材63は、円筒状の固定部63aと、該固定部63aの軸方向の一端部に一体に形成された図示しない第1被覆部14b(若しくは第1被覆部32a)と、同固定部63aの軸方向の他端部に一体的に固定される図示しない第2被覆部14c(若しくは第2被覆部32b)とから構成されている。固定部63aの外周面には、周方向に等角度間隔となる4箇所に、軸方向に沿って延びる第2挿入溝63bが凹設されている。第2挿入溝63bは、第1挿入溝62bと同様に、軸方向から見た形状が四角形状をなすとともに、その周方向の幅は、第1挿入溝62bの周方向の幅と等しく形成されている。
そして、被覆固定部材63は、固定部63aの固定孔54b内に回転軸11が圧入されることにより、回転軸11に対して一体回転可能に固定されている。更に、固定部63aにロータコア62が外嵌されることにより(即ち、ロータコア62の圧入孔2aに固定部63aが圧入されることにより)、固定部63aを介して回転軸11とロータコア62とが一体回転可能に固定されている。尚、ロータコア62は、ロータコア62に形成された4つの第1挿入溝62bと、固定部63aに形成された4つの第2挿入溝63bとの周方向位置が一致するように、固定部63aに外嵌されている。従って、各第1挿入溝62bは、それぞれ第2挿入溝63bと径方向に対向するとともに、径方向に対向した第1挿入溝62b及び第2挿入溝63bによって径方向に沿って延びる溝が形成される。そして、第1挿入溝62b及び第2挿入溝63bよりなる4つの溝には、非磁性体よりなる棒状の整流部63cがそれぞれ挿入されている。これら整流部63cは、固定部63aを構成している。更に、各整流部63cは、各疑似磁極52bの周方向の中央部で疑似磁極52bの先端側に突出するとともに、疑似磁極52bの周方向の中央を通る中心線L1を対称軸とした対称形状をなしている。
このようにすると、整流部63cは、疑似磁極52bの周方向の中央部で疑似磁極52bの先端側に突出した形状をなしている。従って、マグネット13の磁束は、ロータコア62の内部において整流部63cに沿って流れることにより、周方向に隣り合うマグネット13と疑似磁極52bとの間で、マグネット13におけるロータコア62側の側面から疑似磁極52bの先端に向かって流れやすくなる。若しくは、マグネット13の磁束は、ロータコア62の内部において整流部63cに沿って流れることにより、周方向に隣り合うマグネット13と疑似磁極52bとの間で、疑似磁極52bの先端からマグネット13におけるロータコア62側の側面に向かって流れやすくなる。また、整流部63cは、疑似磁極52bの周方向の中央を通る中心線L1を対称軸とした対称形状をなすため、ロータコア62の内部で整流部63cに沿って流れる磁束は、中心線L1の両側(周方向の両側)で同様に流れることになる。これらのことから、磁束の軸方向の漏れをより抑制することができる。また、整流部63cは、疑似磁極52bの先端側に突出した形状をなすため、固定部63aに対するロータコア62の空転が防止される。また、ロータコア62の圧入孔62aに4つの第1挿入溝62bを設けたことにより、第1挿入溝62bを備えない断面円形状の圧入孔を形成する場合よりも、圧入孔62aを容易に形成することができる。同様に、固定部63aに4つの第2挿入溝63bを設けたことにより、第2挿入溝63bを備えない円筒状の固定部63aを形成する場合よりも、固定部63a(特に外周面)を容易に形成することができる。尚、図6に示すロータ61において、第1挿入溝62b及び第2挿入溝63bに整流部63cを挿入しない構成としてもよい。このようにしても、第1挿入溝62b及び第2挿入溝63bの存在によって磁束が整流される。また、ロータコア62の圧入孔62aに固定部63aを圧入することによりロータコア62と固定部63aとを一体的に固定するのではなく、第1挿入溝62b及び第2挿入溝63bに整流部63cを圧入することによりロータコア62と固定部63aとを一体的に固定してもよい。このようにすると、圧入時の固定部63aの歪みを考慮して同固定部63aの内周面及び外周面を高精度に加工しなくてもよくなるとともに、ロータコア62と固定部63aとの空転も一層防止される。
・上記各実施形態において、第1被覆部14b,32a及び第2被覆部14c,32bの少なくとも一方は、マグネット13を軸方向に付勢するものであってもよい。
例えば、図7(a)及び図7(b)に示す例では、第1被覆部14bにおけるロータコア12側の軸方向の端面に、マグネット13と同数(本例では4個)の押圧突起71が形成されている。押圧突起71は、ロータコア12にて保持された4つのマグネット13に対応して、周方向に等角度間隔となる4箇所に形成されるとともに、マグネット13と軸方向に対向する位置に形成されている。また、押圧突起71は、軸方向に突出するとともに、図7(a)及び図7(b)に示す例では半球状をなしている。そして、ロータコア12の圧入孔12aに固定部14aが圧入されると、各押圧突起71は、マグネット13の軸方向の一端面(図7(a)において右側の端面)に当接する。更に、固定部14aは、押圧突起71によってマグネット13を軸方向に付勢するようになるまで、軸方向に沿って圧入孔12a内に圧入されている。このようにすると、マグネット13は、第1被覆部14bによって軸方向に付勢されることにより、その軸方向の移動が抑制される。従って、ロータコア12に対するマグネット13の軸方向の位置ずれが抑制される。尚、図7(a)及び図7(b)に示す例では、押圧突起71は、第1被覆部14bにのみ形成されているが、第2被覆部14cにも形成してもよい。また、押圧突起71は、第2被覆部14cのみに形成してもよい。
また、図8(a)及び図8(b)に示す例では、第1被覆部32aの各延設部32cの先端部及び第2被覆部32bの各延設部32cの先端部が、ロータコア12側に向けて屈曲されている。そして、固定部14aは、第1被覆部32aの各延設部32cの先端が各マグネット13の軸方向の一端面(図8(b)において右側の端面)に当接し、更に、各延設部32cがマグネット13によって相対的に押圧されて弾性変形するまで、ロータコア12の圧入孔12aに軸方向に沿って圧入されている。また、第2被覆部32bは、該第2被覆部32bの各延設部32cの先端が各マグネット13の軸方向の他端面(図8(b)において左側の端面)に当接し、更に、各延設部32cがマグネット13によって相対的に押圧されて弾性変形するまで、第1被覆部32aとは反対側の固定部14aの軸方向の端部に軸方向に沿って外嵌されている。従って、第1被覆部32aの各延設部32c及び第2被覆部32bの各延設部32cは、それぞれマグネット13を軸方向に付勢している。このようにすると、マグネット13は、第1被覆部32a及び第2被覆部32bによって軸方向に付勢されることにより、その軸方向の移動が抑制される。従って、ロータコア12に対するマグネット13の軸方向の位置ずれが抑制される。
尚、図8(a)及び図8(b)に示す例では、第1被覆部32aの各延設部32cの先端部及び第2被覆部32bの各延設部32cの先端部を全てロータコア12側に屈曲しているが、湾曲させてもよい。また、第1被覆部32aの各延設部32cの先端部のみ若しくは第2被覆部32bの各延設部32cの先端部のみをロータコア12側に屈曲若しくは湾曲してもよい。
・マグネット13は、径方向外側の側面13b側がS極、径方向内側の側面13a側がN極となるように着磁されたものであってもよい。この場合、ロータ3,31では、S極のマグネット13と疑似磁極12cとが周方向に交互に配置されるとともに、疑似磁極12cは、疑似的にN極として機能する。
・ロータ3,31に備えられるマグネット13の数及び疑似磁極12cの数は、4つに限らず、適宜変更してもよい。また、径方向に突出したロータコア12の疑似磁極12cと一方の磁極のマグネット13とが周方向に交互に配置されるとともに、疑似磁極12cが他方の磁極として機能するように構成されるのであれば、マグネット13の形状及び疑似磁極12cの形状は適宜変更してもよい。
・上記各実施形態のモータは、ロータコア12に形成された保持孔12bの内部にマグネット13が挿入されることにより同ロータコア12にマグネット13が埋設されたIPM(埋込磁石)型のモータである。しかしながら、モータは、コンシクエントポール型のモータであれば、IPM型のモータでなくてもよい。また、上記各実施形態のモータは、ステータ2の内側にロータ3,31が配置されたインナロータ型のモータである。しかしながら、ステータの外周にマグネットを保持したロータコアが配置されるアウタロータ型のモータに、回転軸とロータコアとの間に介在されて回転軸とロータコアとを一体回転可能に固定する固定部と、マグネットの軸方向の端面の少なくとも一部を被覆する被覆部とを有する被覆固定部材を備えてもよい。尚、被覆固定部材は、非磁性体似て形成される。
上記各実施形態及び上記各変更例から把握できる技術的思想を以下に記載する。
(イ)請求項5に記載のモータにおいて、前記ロータコアの軸方向の両側に配置される前記被覆固定部材は、同じ形状をなすことを特徴とするモータ。同構成によれば、複数種類の被覆固定部材を形成する場合に比べて製造コストを低減することができる。
(ロ)請求項5又は前記(イ)に記載のモータにおいて、前記ロータコアの軸方向の一方側に配置された前記被覆固定部材の前記固定部と、前記ロータコアの軸方向の他方側に配置された前記被覆固定部材の前記固定部とは、軸方向に離間していることを特徴とするモータ。同構成によれば、回転軸とロータコアとの間に空隙が設けられることになるため、回転軸とロータコアとの間に空気の層が形成される。従って、回転軸とロータコアとの間の磁気抵抗が大きくなるため、回転軸からロータコアへ、若しくはロータコアから回転軸へ径方向に磁束が流れにくくなる。よって、マグネットの磁束が軸方向に漏れて回転軸に流れ込むことを一層抑制することができ、回転軸の磁化を一層抑制することができる。更に、2つの被覆固定部材の固定部は、軸方向に互いに離間するように短く形成されるため、被覆固定部材を形成する材料をより少なくすることができる。従って、製造コストをより低減することができる。
1…モータケース、3,31,51,61…ロータ、11…回転軸、12,52,62…ロータコア、12c,52b…疑似磁極、13…マグネット、14,32,41,42,54,63…被覆固定部材、14a,41a,42a,54a,63a…固定部、14b,32a…被覆部としての第1被覆部、14c,32b…被覆部としての第2被覆部、41b…被覆部、54c,63c…整流部、L1…中心線。

Claims (5)

  1. モータケースと、
    前記モータケースの内側に配置され、一方の磁極のマグネットと周方向に交互に配置される疑似磁極を有するロータコアを回転軸に固定してなるロータと、
    を備えたモータであって、
    非磁性体にて形成され、前記ロータコアと前記回転軸との間に介在されて前記ロータコアと前記回転軸とを一体回転可能に固定する固定部と、前記マグネットの軸方向の端面の少なくとも一部を覆う被覆部とを有する被覆固定部材を備えたことを特徴とするモータ。
  2. 請求項1に記載のモータにおいて、
    前記被覆部は、前記マグネットを軸方向に付勢することを特徴とするモータ。
  3. 請求項1又は請求項2に記載のモータにおいて、
    前記固定部は、前記疑似磁極の周方向の中央部で前記疑似磁極の先端側に突出するとともに、前記疑似磁極の周方向の中央を通る中心線を対称軸とした対称形状をなす整流部を有することを特徴とするモータ。
  4. 請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載のモータにおいて、
    前記被覆部は、前記ロータコアの軸方向の両側に設けられていることを特徴とするモータ。
  5. 請求項1乃至請求項4の何れか1項に記載のモータにおいて、
    前記固定部と前記被覆部とをそれぞれ有する前記被覆固定部材を、前記ロータコアの軸方向の両側にそれぞれ備えたことを特徴とするモータ。
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