JP2013051795A - ロータ - Google Patents

Abstract

【課題】塑性変形による磁石の軸方向への抜けを抑えつつ、塑性変形によって磁石の固定を行うことができるロータを提供する。
【解決手段】貫通孔３６の周囲に形成された小穴部４１を径方向に塑性変形させて磁石３４と径方向において当接する小突部４２と、少なくとも軸方向両側に位置するコアシート３５に形成される大穴部４５を周方向に塑性変形させて磁石３４と軸方向において当接する大突部４６とを備える。
【選択図】図３

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、コアシートを複数積層してなるロータコアの軸方向両側のコアシートにおいて、その貫通孔の周囲にかしめ用の穴部を形成し、この穴部をかしめによって塑性変形することでロータコアの略径方向に突出する凸部を形成している。これにより、ロータコアの軸方向両側の凸部がロータコアの貫通孔に配設した磁石を挟み込むため磁石の軸方向への脱落を抑えることが可能となっている。

特許第３４０３６８２号公報

ところで、上記のロータでは、穴部を塑性変形させることで凸部を形成しているが、このとき凸部を形成するために穴部が大きくなってしまい、穴部の拡大によって磁気抵抗が増大してしまう虞がある。また、この穴部の塑性変形では貫通孔からの軸方向への抜けを抑えることができるものの、塑性変形によって磁石の固定を行うことは考慮されていない。

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、塑性変形による磁石の軸方向への抜けを抑えつつ、塑性変形によって磁石の固定を行う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、貫通孔を有するコアシートを積層してなるロータコアと、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、前記貫通孔の周囲に形成された小穴部を径方向に塑性変形させて前記磁石と径方向において当接する小突部と、少なくとも軸方向両側に位置するコアシートの前記貫通孔の周囲に形成される大穴部の少なくとも１つを周方向に塑性変形させて前記磁石と軸方向視においてラップする大突部とを備えたことをその要旨とする。

この発明では、貫通孔の周囲には、径方向に塑性変形されて前記磁石と径方向において当接する小突部と、少なくとも軸方向両側に位置するコアシートの前記貫通孔の周囲に形成される大穴部の少なくとも１つを周方向に塑性変形させて前記磁石と軸方向視においてラップする大突部とを備える。このように、塑性変形によって形成される小突部によって磁石を径方向に当接固定しつつ、周方向に塑性変形されて形成される大突部によって磁石の抜け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、前記大突部は、周方向に対向する位置にそれぞれ少なくとも１つ形成されることをその要旨とする。
この発明では、大突部が周方向に対向する位置にそれぞれ少なくとも１つ形成されるため、磁石の少なくとも周方向両側が前記大突部と軸方向で当接することとなり、より確実に貫通孔から磁石の抜け抑えることができる。

従って、上記記載の発明によれば、塑性変形による磁石の軸方向への抜けを抑えつつ、塑性変形によって磁石の固定を行う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。 （ａ）（ｂ）同上におけるロータの要部拡大図である。 別例におけるモ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、磁性体からなる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。

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、円柱状をなし、通常は鋼材が用いられ、磁束の漏れを抑制したい場合にはステンレス等の非磁性体が用いられる。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３５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３６が形成されている。この貫通孔３６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の軸方向の長さよりも若干短く形成されている。具体的には、軸方向両端部に位置する２枚のコアシート３５の分だけ軸方向長さが前記ロータコア３３よりも短く形成される。

この磁石３４は、図１〜図３に示すように、前記貫通孔３６に挿入された状態で、前記貫通孔３６を構成する各コアシート３５の枠部３５ａ（貫通孔３６）の径方向内側に形成された小穴部４１を図示しない治具にて径方向外側に塑性変形させて形成される小突部４２にて径方向外側に押圧される。具体的には、貫通孔３６の径方向外側の壁部３６ａに磁石３４を当接（面接触）させた状態で、径方向内側の前記小穴部４１を前記磁石と当接する位置まで塑性変形させて小突部４２を形成する。このため、小突部４２によって前記磁石３４が前記壁部３６ａと挟持されて保持される。

ここで、軸方向両端側に位置する２枚のコアシート３５には、前記貫通孔３６を構成する枠部３５ｂの周方向外側（磁石３４の両側）に形成された２つの大穴部４５を図示しない治具にて周方向中心側に塑性変形させて形成される大突部４６が形成される。この大突部４６は、軸方向視で前記磁石３４と重なる位置に形成されるため、前記磁石３４の軸方向の抜けが抑えられるようになっている。なお、前記大穴部４５は小穴部４１よりも大きな直径となるように塑性変形される。

なお、前記磁石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極の磁極を径方向外側とした磁石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３６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、疑似的に径方向外側を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３７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３７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３８が固定されている。この回路基板３８上には、前記センサマグネット３７と軸方向に対向するようにホールセンサ３９が配置されている。ホールセンサ３９は、ホール素子を備えたホールＩＣである。また、回路基板３８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、本実施形態の磁石３４の固定方法について説明する。
磁石３４を貫通孔３６に挿入配置した状態で、コアシート３５の各枠部３５ａ，３５ｂに形成された各穴部４１，４５を同時に塑性変形させて小突部４２及び大突部４６を形成する。このとき、小突部４２は径方向外側に塑性変形されて形成されるため、磁石３４と径方向に当接して磁石３４を小突部４２と貫通孔３６の壁部３６ａとの間で挟持・固定される。また、大突部４６は貫通孔３６のロータ３１における周方向の中心側に塑性変形されて形成される。この大突部４６は軸方向において前記磁石３４よりも外側（前記磁石３４の軸方向両側）に形成されるため、磁石３４を大突部４６によって挟持することができ、磁石３４の貫通孔３６からの抜けが抑えられる。

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３９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３７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）貫通孔３６の周囲に形成された小穴部４１を径方向に塑性変形させて磁石３４と径方向において当接する小突部４２と、少なくとも軸方向両側に位置するコアシート３５に形成される大穴部４５を周方向に塑性変形させて磁石３４と軸方向視においてラップして軸方向において当接する大突部４６とを備える。このように、塑性変形によって形成される小突部４２によって磁石３４を径方向に当接固定しつつ、周方向に塑性変形されて形成される大突部４６によって磁石３４の抜けを抑えることができる。また、軸方向両側に位置するコアシート３５の大突部４６が軸方向において磁石３４と当接するため磁石３４の軸方向への移動を抑えることができる。

（２）大突部４６が周方向に対向する位置にそれぞれ少なくとも１つ形成されるため、磁石３４の周方向両側が大突部４６と軸方向で当接することとなり、より確実に貫通孔３６から磁石３４の抜け抑えることができる。

（３）軸方向視で磁石３４の周方向両側に位置する大穴部４５を小穴部４１よりも大きくなるように塑性変形させることで、大穴部４５の磁気抵抗を大きくして、大穴部４５側（磁石３４の周方向両側）への磁気漏れが少なくできる。

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、大突部４６を軸方向において常時、磁石３４と当接する構成としたが、磁石３４及び大突部４６に隙間を設けて単に磁石３４の抜け止めを行う構成としてもよい。

・上記実施形態では、磁石３４の形状について特に言及していないが、例えば、図４に示すように、磁石５０の４隅を切り欠いて切欠部５１を形成してもよい。この場合、切欠部５１の軸方向端面５１ａと前記大突部４６とが軸方向視においてラップするよう或いは軸方向に当接するような構成とすることで、磁石５０の貫通孔３６からの軸方向への抜けを抑えて、大突部４６用のコアシート３５を不要とすることも可能となる。

・上記実施形態では、大突部４６を２つ形成する構成としたが、１つでもよく、また３つ以上形成してもよい。
・上記実施形態では、特に言及していないが、小穴部４１を塑性変形させて形成される小突部４２により磁石３４を貫通孔３６に圧入す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。

２１…ステータ、３１…ロータ、３３…ロータコア、３４，５０…磁石、３５…コアシート、３６…貫通孔、４１…小穴部、４２…小突部、４５…大穴部、４６…大突部。

Claims (2)

1. 貫通孔を有するコアシートを積層してなるロータコアと、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、
   前記貫通孔の周囲に形成された小穴部を径方向に塑性変形させて前記磁石と径方向において当接する小突部と、
   少なくとも軸方向両側に位置するコアシートの前記貫通孔の周囲に形成される大穴部の少なくとも１つを周方向に塑性変形させて前記磁石と軸方向視においてラップする大突部と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、
   前記大突部は、周方向に対向する位置にそれぞれ少なくとも１つ形成されることを特徴とするロータ。

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