JP2013017261A - ロータ - Google Patents

Abstract

【課題】貫通孔内の磁石の損傷を抑えつつ保持することができるロータを提供する。
【解決手段】磁石３４には、この磁石３４の着磁方向（径方向）に凹状をなすとともに着磁方向と直交する軸方向に延びて前記磁石３４の軸方向端面に開口する凹部４１が形成される。そして、凹部４１と貫通孔３７との間に挿入されて凹部４１を押圧することで磁石３４を押圧付勢する付勢部４２を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、ロータに関するものである。

従来、ロータコアに貫通孔を有し、この貫通孔に磁石を配設した所謂ＩＰＭ型のロータが広く知られている（例えば特許文献１参照）。
特許文献１のロータは、複数のコアシートを積層してロータコアを構成し、このコアシートの内で磁石用の打ち抜き孔の内側に、磁石とこの孔の隙間以上の長さ寸法で突出する短い突出部（爪）を備え、この突出部により磁石を保持している。

特許第３６７５０３７号公報

ところで、上記のようなロータでは、ロータコアに、磁石とこの孔の隙間以上の長さ寸法で突出する短い突出部を備えて磁石を保持している。しかしながら、前記隙間が比較的狭い事から自ずと突出部も短くなる傾向となり、磁石を前記孔挿入時にこの突出部により磁石を損傷させる虞がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、貫通孔内の磁石の損傷を抑えつつ保持することができるロータを提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、貫通孔を有するロータコアと、該ロータコアの貫通孔に挿入配置される磁石とを備えたロータであって、前記磁石は、該磁石の着磁方向に凹状をなすとともに前記着磁方向と直交する軸方向に延びて前記磁石の軸方向端面に開口する凹部が形成され、前記凹部と前記貫通孔との間に挿入されて前記凹部を押圧することで前記磁石を押圧付勢する付勢手段を備えたことをその要旨とする。

この発明では、磁石には、この磁石の着磁方向に凹状をなすとともに前記着磁方向と直交する軸方向に延びて前記磁石の軸方向端面に開口する凹部が形成される。そして、前記凹部と前記貫通孔との間に挿入されて前記凹部を押圧することで前記磁石を押圧付勢する付勢手段を備える。このように、磁石に凹部を形成することで、貫通孔と磁石との離間距離を長くすることができる。これによって、従来のような爪等の付勢手段を形成する際にも付勢手段の長さを十分に長くして付勢手段による凹部への損傷を抑えることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のロータにおいて、前記凹部は、前記磁石の幅方向中央に形成されたことをその要旨とする。
この発明では、凹部を磁石の幅方向中央に形成することで、付勢手段によって凹部を押圧する際に重量バランスの好適な幅方向中央位置を押圧することができるため、磁石を安定して保持することが可能となる。また、磁石の幅方向中心であるため磁束バランスも良い。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のロータにおいて、前記凹部は、軸方向視で円弧状をなし、前記付勢手段は前記凹部に沿って円弧状に形成されたことをその要旨とする。

この発明では、凹部は、軸方向視で円弧状をなし、付勢手段は凹部に沿って円弧状に形成されるため、凹部と付勢手段との接触が面接触となり、付勢手段による凹部（磁石）の損傷をより抑えることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載のロータにおいて、前記付勢手段は、前記凹部と２点以上で接触するように構成されたことをその要旨とする。
この発明では、付勢手段は、前記凹部と２点以上で接触するように構成されるため、付勢手段や凹部を成形する際の成形誤差が生じても、安定した位置で付勢手段による凹部の押圧を行うことが可能となる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載のロータにおいて、前記付勢手段は、前記ロータコアの端面に設けられる板状部材の一部が軸方向に折り曲げられる態様で形成されたことをその要旨とする。

この発明では、付勢手段は、ロータコアの端面に設けられる板状部材の一部が軸方向に折り曲げられる態様で形成されるため、板状部材のみで、磁石の軸方向の脱落防止も可能となる。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のロータにおいて、前記板状部材は、前記磁石を軸方向に押圧付勢する軸方向付勢手段を備えたことをその要旨とする。
この発明では、板状部材は、前記磁石を軸方向に押圧付勢する軸方向付勢手段を備えることで、磁石の軸方向への移動を規制することができる。

請求項７に記載の発明は、請求項５又は６に記載のロータにおいて、前記板状部材は、磁性材で構成され、前記磁石の着磁方向と直交する磁石の外表面とは離間された状態で構成されたことをその要旨とする。

この発明では、板状部材は、磁性材で構成され、磁石の着磁方向と直交する磁石の外表面とは離間された状態で構成される。従って、ロータの磁気透過性を向上させることができるとともに、磁性材で構成される板状部材と磁石とが、磁石の着磁方向と直交する磁石の外表面において接触しない（離間した）状態とされるため、磁石で発生した磁束をロータの回転力として確実に利用することが可能となる。

請求項８に記載の発明は、前記付勢手段は、前記磁石の周方向中心であって該磁石の反ステータ側から折り曲げられる態様で形成されたことをその要旨とする。
この発明では、付勢手段は、磁石の周方向中心であってこの磁石の反ステータ側から折り曲げられる態様で形成される。ここで、板状部材には磁石の周方向中心であってその内径側に切り起こした後の隙間が生じるが、磁束は磁石の反ステータ側の内周面から周方向の両側に流れるために、磁気抵抗とならず、板状部材を磁性材とした効果がより発揮される。

従って、上記記載の発明によれば、貫通孔内の磁石の損傷を抑えつつ保持することができるロータを提供することができる。

本実施形態におけるモータの断面図である。 同上におけるロータ及びステータの断面図である。 同上におけるロータの断面図である。 同上におけるロータの要部拡大図である。 別例におけるにおけるロータの要部拡大図である。 （ａ）は別例におけるロータの要部拡大図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。 別例におけるロータの要部拡大図である。 別例におけるロータの断面図である。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、本実施形態のモータ１０を構成するモータケース１１は、ケース本体１２と、このケース本体１２の開口部を閉塞する略円板状のカバープレート１３とから構成されている。

有底円筒状をなすケース本体１２は、円筒状の筒状部１２ａと、同筒状部１２ａの軸方向の一端（図１では上端）を閉塞する閉塞部１２ｂと、同筒状部１２ａの軸方向の他端部から径方向外側に延びる円環状のフランジ部１２ｃとから構成されている。尚、筒状部１２ａ、閉塞部１２ｂ及びフランジ部１２ｃは一体に形成されている。また、本実施形態のケース本体１２は、金属板材にプレス加工を施して形成されている。そして、ケース本体１２のフランジ部１２ｃに前記カバープレート１３が固定されることにより、ケース本体１２の開口部は該カバープレート１３にて閉塞されている。

筒状部１２ａの内周面には、円筒状のステータ２１が固定されている。このステータ２１は、円筒状のステータコア２２と、このステータコア２２に巻装されたコイル２３とを備えている。

図１及び図２に示すように、ステータコア２２は、筒状部１２ａに固定される円筒状のステータ固定部２２ａと、該ステータ固定部２２ａから径方向内側に延びて前記コイル２３が巻回された複数のティース２２ｂとを有する。そして、このステータコア２２は、周方向に配置されティース２２ｂをそれぞれ有する複数（本実施形態では１２個）の分割コア２４から構成されている。

図２に示すように、各分割コア２４は、軸方向から見た形状が円弧状をなす分割固定部２４ａと、この分割固定部２４ａの内周面から径方向内側に延びる前記ティース２２ｂとから構成されている。各分割コア２４において、ティース２２ｂは、分割固定部２４ａの周方向の中央部から径方向内側に延びるとともに、各分割コア２４は、軸方向から見た形状が略Ｔ字状をなしている。また、分割固定部２４ａ及びティース２２ｂは、軸方向の幅が等しく形成されている。

そして、図２に示すように、複数の分割コア２４は、ティース２２ｂの先端が径方向内側を向くように、且つ、分割固定部２４ａにて円筒状のステータ固定部２２ａが形成されるように連結されることによりステータコア２２を形成している。

前記ステータ２１の内側には、ロータ３１が配置されている。ロータ３１は、円柱状の回転軸３２と、この回転軸３２に一体回転可能に固定されたロータコア３３と、このロータコア３３にて保持された複数（本実施形態では４個）の磁石３４とから構成されている。

回転軸３２は、磁性体から形成されるとともに、円柱状をなしている。この回転軸３２の反出力側である基端部（図１において上側の端部）は、閉塞部１２ｂの径方向の中央部に設けられた軸受３２ａによって軸支される。一方、同回転軸３２の出力側である先端側の部位は、前記カバープレート１３の径方向の中央部に設けられた軸受３２ｂによって軸支されている。そして、回転軸３２は、ステータコア２２の径方向内側で同ステータコア２２と同心状に配置されている。また、回転軸３２の先端部は、カバープレート１３の径方向の中央部を貫通してモータケース１１の外部に突出（露出）して出力軸を形成する。

図１及び図２に示すように、前記ロータコア３３は、磁性体よりなる金属板材をプレス加工により打ち抜いて形成した複数枚のコアシートを積層してなるコア本体３５と、コア本体３５の軸方向両端部に設けられる円盤状の板状部３６とを備えている。ロータコア３３は、前記コア本体３５及び磁性体からなる板状部３６を積層して構成され、筒状の固定部３３ａと、この固定部３３ａの外周に固定部３３ａと一体に形成された４個の疑似磁極３３ｂとを備えている。

固定部３３ａの径方向の中央部に形成された固定孔３３ｃは、固定部３３ａを軸方向に貫通するとともに、固定孔３３ｃの内径は、回転軸３２の外径よりも若干小さく設定されている。

また、固定部３３ａの外周面には、疑似磁極３３ｂ間となる部分に軸方向に貫通する貫通孔３７が形成されている。この貫通孔３７には、磁石３４が挿入されている。各磁石３４は、ロータコア３３の軸方向に長い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３３の軸方向の長さと略同等となるように形成されている。また、磁石３４の幅方向（周方向）中央位置には、貫通孔３７挿入時に径方向外側に凹状をなす凹部４１が形成されている。この凹部４１は、前記磁石３４の軸方向端面まで連通（開口）した形状をなしている。

この磁石３４は、図１〜図３に示すように、前記貫通孔３７に挿入された状態で、前記板状部３６から軸方向に切り起こされて形成される付勢部４２によって凹部４１が押圧されることで保持される。

なお、これらの磁石３４は、本実施形態では、径方向外側の端部がＮ極、径方向内側の端部が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３１では、Ｓ極及びＮ極のうちＮ極の磁極の磁石３４がロータコア３３に対して周方向に４個配置されている。そして、各磁石３４が貫通孔３７に挿入されることにより、周方向に隣り合う磁石３４間にそれぞれ疑似磁極３３ｂが配置され、その結果、Ｎ極の磁石３４と疑似磁極３３ｂとが周方向に交互に配置される。疑似磁極３３ｂを有するロータコア３３に対して磁石３４がこのように配置されることにより、疑似磁極３３ｂは、疑似的にＳ極として機能する。即ち、本実施形態のロータ３１は、一方の磁極の磁石３４と他方の磁極として機能する疑似磁極３３ｂとが周方向に交互に配置されたコンシクエントポール型のロータである。

図１に示すように、前記回転軸３２には、同回転軸３２の先端面（図１において下側の端面）とロータコア３３との間となる位置に、環状のセンサマグネット３８が同回転軸３２と一体回転可能に固定されている。センサマグネット３８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１３の内側面には、モータ１０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３９が固定されている。この回路基板３９上には、前記センサマグネット３８と軸方向に対向するようにホールセンサ４０が配置されている。ホールセンサ４０は、ホール素子を備えたホールＩＣである。また、回路基板３９は、モータ１０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。

次に、板状部３６の付勢部４２による磁石３４の固定（保持）方法について説明する。
先ず、切り起こし前の付勢部４２の形状について詳述する。付勢部４２は、前記板状部３６の軸方向長さ（厚み）を有し、その径方向長さは前記凹部４１の径方向長さと磁石３４及び貫通孔３７の軸方向離間距離を足し合わせた長さよりも長く設定される、また、付勢部４２は前記貫通孔３７に挿入される磁石３４の個数に合わせて各板状部３６に４つずつ形成される。

そして、例えば、ロータコア３３の貫通孔３７に磁石を挿入した状態で、コア本体３５の両側に配置される板状部３６の各付勢部４２がコア本体３５側となる軸方向に切り起こされる。切り起こされた付勢部４２は前記凹部４１と貫通孔３７との間に挿入されて、付勢部４２が凹部４１を径方向に押圧する。これにより、貫通孔３７の径方向外側の内周面３７ａと付勢部４２とで磁石３４が挟持されて保持される。

次に、上記構成のモータ１０の動作例（作用）を記載する。
モータ１０では、コイル２３に電源が供給されると、ステータ２１にて発生される回転磁界に応じてロータ３１が回転される。そして、ホールセンサ４０は、ロータ３１の回転軸３２と一体回転するセンサマグネット３８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３１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３１の回転情報に基づいて、ロータ３１の回転速度が所望の回転速度となるようにステータ２１に供給する電源を制御する。従って、ロータ３１の回転状態に応じて駆動制御回路からコイル２３に電源が供給される。

次に、本実施形態の特徴的な効果を記載する。
（１）磁石３４には、この磁石３４の着磁方向（径方向）に凹状をなすとともに着磁方向と直交する軸方向に延びて前記磁石３４の軸方向端面に開口する凹部４１が形成される。そして、凹部４１と貫通孔３７との間に挿入されて凹部４１を押圧することで磁石３４を押圧付勢する付勢部４２を備える。このように、磁石３４に凹部４１を形成することで、貫通孔３７と磁石３４との離間距離を長くすることができる。これによって、付勢部４２の長さを十分に長くして付勢部４２による凹部４１（磁石３４）への損傷を抑えることができる。

（２）凹部４１を磁石３４の幅方向中央に形成することで、付勢部４２によって凹部４１を押圧する際に重量バランス及び磁気バランスの好適な幅方向中央位置を押圧することができるため、磁石３４を安定して保持することが可能となる。

（３）付勢部４２は、ロータコアを構成するコア本体３５の端面に設けられる板状部３６の一部が軸方向に折り曲げられる態様で形成されるため、磁石３４が軸方向に移動しようとしてもこの板状部３６の付勢部４２がストッパの役割となり、磁石３４の軸方向の脱落防止にも寄与することができる。

尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、特に言及していないが、図４に示すように軸方向視で円弧状をなす凹部４１に沿って付勢部４２を円弧状としてもよい。このような構成とすることで凹部４１と付勢部４２との接触が面接触となり、付勢部４２による凹部（磁石）の損傷をより抑えることができる。

・上記実施形態では、特に言及していないが、付勢部４２と凹部４１とを２点以上で接触するような構成を採用してもよい。このような構成としては、例えば図５に示すように、凹部５１の軸方向視の形状を台形状とし、付勢部５２の軸方向視の形状を湾曲形状とすることで、凹部５１の側面５１ａ，５１ｂとが付勢部５２と２点で接触することとなる。このため、付勢部５２や凹部５１を成形する際に成形誤差が生じても、安定した位置で付勢部５２による凹部４１の押圧を行うことが可能となる。

・上記実施形態では、特に言及していないが、例えば図６（ａ）（ｂ）に示すように磁石３４を軸方向に押圧付勢する軸方向付勢部６０，６１を形成してもよい。なお、この軸方向付勢部６０，６１はコア本体３５の軸方向両側に配置される２つの板状部３６のそれぞれに設けることとする。このような構成とすることで、磁石３４の軸方向への移動を規制することができる。

・上記実施形態では、特に言及していないが、着磁方向と直交する磁石３４の外表面である、周方向外表面３４ａ，３４ｂと離間された状態となるように磁性材で構成された板状部３６を構成してもよい。具体的には、図７に示すように、板状部３６の前記磁石３４の周方向外表面３４ａ，３４ｂとの間が所定の間隙Ｘが生じるように形成する。従って、ロータの磁気透過性を向上させることができるとともに、磁性材で構成される板状部３６と磁石３４とが、磁石３４の着磁方向と直交する磁石３４の外表面（周方向外表面３４ａ，３４ｂ）において接触しない（離間した）状態とされるため、磁石３４で発生した磁束をロータの回転力として確実に利用することが可能となる。また、付勢部４２を磁石３４の周方向中心（幅方向中心）であってその内径側から切り起こし（折り曲げ）てもよい。この場合、磁石３４の周方向中心であってその内径側に切り起こした後の隙間６５が生じるが、磁束は磁石３４の径方向内側（反ステータ２１側）の内側面３４ｃから周方向の両側に流れるために、磁気抵抗とならず、板状部３６を磁性材とした効果がより発揮される。

・上記実施形態では、板状部３６を磁性材で構成したが、これに限らない。
・上記実施形態では、板状部３６に付勢部４２を設ける構成としたが、例えば図８に示すように板状部３６を省略して凹部４１と貫通孔３７との間に径方向（磁石３４の着磁方向）に弾性変形するばね部材７０を設ける構成を採用してもよい。

・上記実施形態では、所謂コンシクエントポール型としてロータ３１を構成したが、これに限らず、極性の異なる磁石を周方向において交互に配置した構成を採用してもよい。要は、ロータコア３３内に磁石を埋設する所謂ＩＰＭ型のロータであればよい。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想を以下に追記する。
（イ） 請求項１〜８のいずれか一項に記載のロータを備えたことを特徴とするモータ。

これにより、請求項１〜８のいずれか一項に記載の効果と同様の効果を奏することができるモータを提供することができる。

２１…ステータ、３１…ロータ、３３…ロータコア、３４…磁石、３６…板状部（板状部材）、３７…貫通孔、４１，５１…凹部、４２，５２…付勢部（付勢手段）、６０，６１…軸方向付勢部（軸方向付勢手段）、６５…隙間、７０…ばね部材（付勢手段）。

Claims (8)

1. 貫通孔を有するロータコアと、該ロータコアの貫通孔に挿入配置される磁石とを備えて径方向においてステータと対向配置されるロータであって、
   前記磁石は、該磁石の着磁方向に凹状をなすとともに前記着磁方向と直交する軸方向に延びて前記磁石の軸方向端面に開口する凹部が形成され、
   前記凹部と前記貫通孔との間に挿入されて前記凹部を押圧することで前記磁石を押圧付勢する付勢手段を備えたことを特徴とするロータ。
2. 請求項１に記載のロータにおいて、
   前記凹部は、前記磁石の幅方向中央に形成されたことを特徴とするロータ。
3. 請求項１又は２に記載のロータにおいて、
   前記凹部は、軸方向視で円弧状をなし、
   前記付勢手段は前記凹部に沿って円弧状に形成されたことを特徴とするロータ。
4. 請求項１又は２に記載のロータにおいて、
   前記付勢手段は、前記凹部と２点以上で接触するように構成されたことを特徴とするロータ。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のロータにおいて、
   前記付勢手段は、前記ロータコアの端面に設けられる板状部材の一部が軸方向に折り曲げられる態様で形成されたことを特徴とするロータ。
6. 請求項５に記載のロータにおいて、
   前記板状部材は、前記磁石を軸方向に押圧付勢する軸方向付勢手段を備えたことを特徴とするロータ。
7. 請求項５又は６に記載のロータにおいて、
   前記板状部材は、磁性材で構成され、前記磁石の着磁方向と直交する磁石の外表面とは離間された状態で構成されたことを特徴とするロータ。
8. 請求項７に記載のロータにおいて、
   前記付勢手段は、前記磁石の周方向中心であって該磁石の反ステータ側から折り曲げられる態様で形成されたことを特徴とするロータ。

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