JP2013153637A - ロータ及びモータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】マグネット磁極部33がS極とされる第1ロータ部23と、この第1ロータ部23との磁気抵抗となる軸方向空隙Kを介して軸方向に重なる態様で配置されるとともにマグネット磁極部43が第1ロータ部23と異なる極性(N極)とされる第2ロータ部24とを備える。第1ロータ部23のマグネット磁極部33とこのマグネット磁極部33と同極性の第2ロータ部24の鉄心部47とが軸方向において重なるとともに、第2ロータ部24のマグネット磁極部43とこのマグネット磁極部43と同極性の第1ロータ部23の鉄心部37とが軸方向において重なる態様で配置される。鉄心部は、周方向一方側に傾斜した鉄心部37と、周方向他方側に傾斜した鉄心部47とを備える。
【選択図】図3
Description
この発明では、請求項1〜4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。
図1に示すように、モータ10は、図示しないモータハウジングの内周面に沿って配設された環状のステータ11と、そのステータ11の内側において回転可能に配設されたロータ21とを備えている。
回転軸22は、その中心軸線L1が環状のステータ11の中心軸線と一致するように配置され、回転軸22の軸線方向の両側が前記モータハウジングに設けた図示しない軸受に回転可能に支持されている。従って、ロータ21は、ステータ11の内側において中心軸線L1を回転中心として回転可能に支持されている。
ロータコア31は、図3に示すように略同一形状のコアシート32を複数積層して形成される。ロータコア31の外周部には、同ロータコア31を包囲する前記ステータ11の各ティース12(図1参照)と径方向において対向する複数のマグネット磁極部33が形成されている。
ロータコア41は、図3に示すように略同一形状のコアシート42を複数積層して形成される。ロータコア41の外周部には、同ロータコア41を包囲する前記ステータ11の各ティース12(図1参照)と径方向において対向する複数のマグネット磁極部43が形成されている。
本実施形態のモータ10は、ステータ11の巻線13に通電されることでロータ21を回転させる回転磁界を発生させる。これにより、ロータ21が回転されるようになっている。
(1)マグネット磁極部33がS極とされる第1ロータ部23と、この第1ロータ部23との磁気抵抗となる軸方向空隙Kを介して軸方向に重なる態様で配置されるとともにマグネット磁極部43が第1ロータ部23と異なる極性(N極)とされる第2ロータ部24とを備える。このように、自ら磁束を発生させることのできるマグネット磁極部33,43を第1ロータ部23と第2ロータ部24とで極性を変えて備えることで、磁気バランスを整えることができる。また、第1ロータ部23のマグネット磁極部33とこのマグネット磁極部33と同極性の第2ロータ部24の鉄心部47とが軸方向において重なるとともに、第2ロータ部24のマグネット磁極部43とこのマグネット磁極部43と同極性の第1ロータ部23の鉄心部37とが軸方向において重なる態様で配置される。鉄心部は、周方向一方側に傾斜した鉄心部37と、周方向他方側に傾斜した鉄心部47とを備える。これにより、周方向一方側に傾斜する鉄心部37と周方向他方側に傾斜する鉄心部47とでのコギングトルクのピークをずらしてロータ21全体におけるコギングトルクを抑えることができる。
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。また、本実施形態では、第1実施形態と比較して第1及び第2ロータ部の形状が異なる。具体的には、第1実施形態では第1及び第2ロータ部23,24のそれぞれに傾斜方向が同方向の鉄心部37,47を備える構成としているが、本実施形態では1つのロータ部に傾斜方向の異なる鉄心部を2種類備えて構成している。そのため、この点について詳細に説明し、上記第1実施形態と同一の構成に同一の符号を付してその説明を割愛する。
本実施形態のモータ10は、第1ロータ部51は、周方向他方側に傾斜される鉄心部57aと周方向一方側に傾斜される鉄心部57bを備え、第2ロータ部52は、周方向他方側に傾斜される鉄心部60aと周方向一方側に傾斜される鉄心部60bとを備える。このため、各鉄心部57a,57b,60a,60bに起因して発生するトルクリップル及びコギングトルクのピーク値が図8及び図9に示すようにずらすことができる。このため、各鉄心部57a,57b,60a,60bに起因して発生するコギングトルク同士で相殺してロータ21全体におけるトルクリップル及びコギングトルクを抑えることができる。
(5)第1及び第2ロータ部51,52は、軸方向と直交する同一平面上に周方向一方側に傾斜する鉄心部57b,60bと周方向他方側に傾斜する鉄心部57a,60aとを備える構成とすることで、各ロータ部51,52において複数種類のロータコアを用いることなく各ロータ部51,52を構成することが可能となる。
・上記各実施形態に限らず、例えば次のような構成(A)〜(C)の第1及び第2ロータ部を採用してもよい。
図10に示すように、第1ロータ部71は、周方向一方側に傾斜する第1鉄心部71aと、周方向他方側に傾斜する第2鉄心部71bを備え、第1鉄心部71aの周方向180度反対側が第2鉄心部71bとなるように構成される。そして、第2ロータ部72は、周方向一方側に傾斜する第1鉄心部72aと、周方向他方側に傾斜する第2鉄心部72bを備え、第1鉄心部72aの周方向180度反対側が第2鉄心部72bとなるように構成される。そして、第1及び第2ロータ部71,72は、第1ロータ部71の第1マグネット磁極部71cとこのマグネット磁極部71cと同極性の第2ロータ部72の第1鉄心部72aとが軸方向において重なる態様で配置される。第1ロータ部71の第2マグネット磁極部71dとこのマグネット磁極部71dと同極性の第2ロータ部72の第2鉄心部72bとが軸方向において重なる態様で配置される。また、第2ロータ部72の第1マグネット磁極部72cとこのマグネット磁極部72cと同極性の第1ロータ部71の第1鉄心部71aとが軸方向において重なる態様で配置される。第2ロータ部72の第2マグネット磁極部72dとこのマグネット磁極部72dと同極性の第1ロータ部71の第2鉄心部71bとが軸方向において重なる態様で配置される。そして、第1ロータ部71及び第2ロータ部72の軸方向間では、図11に示すように軸方向長さX1の磁気抵抗部としての軸方向空隙Kを有して各ロータ部71,72が軸方向に重なる態様で配置される。
図12に示すように、第1ロータ部81は、周方向一方側に傾斜する第1鉄心部81aと、周方向他方側に傾斜する第2鉄心部81bを備え、第1鉄心部81aの周方向180度反対側が同一形状の第1鉄心部81a、第2鉄心部81bの周方向180度反対側が同一形状の第2鉄心部81bとなるように構成される。そして、第2ロータ部82は、周方向一方側に傾斜する第1鉄心部82aと、周方向他方側に傾斜する第2鉄心部82bを備え、第1鉄心部82aの周方向180度反対側が第2鉄心部82bとなるように構成される。そして、第1及び第2ロータ部81,82は、第1ロータ部81の第1マグネット磁極部81cとこのマグネット磁極部81cと同極性の第2ロータ部82の第1鉄心部82aとが軸方向において重なる態様で配置される。第1ロータ部81の第2マグネット磁極部81dとこのマグネット磁極部81dと同極性の第2ロータ部82の第2鉄心部82bとが軸方向において重なる態様で配置される。また、第2ロータ部82の第1マグネット磁極部82cとこのマグネット磁極部82cと同極性の第1ロータ部81の第1鉄心部81aとが軸方向において重なる態様で配置される。第2ロータ部82の第2マグネット磁極部82dとこのマグネット磁極部82dと同極性の第1ロータ部71の第2鉄心部71bとが軸方向において重なる態様で配置される。そして、第1ロータ部81及び第2ロータ部82の軸方向間では、図13に示すように軸方向長さX1の磁気抵抗部としての軸方向空隙Kを有して各ロータ部81,82が軸方向に重なる態様で配置される。
(構成C)
図15に示すように、本構成のロータ100は、回転軸22と、この回転軸22に固着される第1及び第2ロータ部101,102とを備える。
第1ロータ部101は、図14(a)に示すように、前記回転軸22に固着された略円柱状のロータコア111を有している。
図14(a)に示すように、ロータコア111の外周部には、マグネット磁極部113と、鉄心部114とを備える。
第2ロータ部102は、図14(b)に示すように、前記回転軸22に固着された略円柱状のロータコア121を有している。
図14(b)に示すように、ロータコア121の外周部には、マグネット磁極部123と、鉄心部124とを備える。
・上記各実施形態並びに上記各変形例では、マグネット34,44を磁石収容孔35,45に収容するIPM型のロータとして構成したが、マグネット34,44をロータコア31,41の外周面に配置するSPM型のロータとして構成してもよい。以下に、SPM構造のロータを備えたモータの一例を説明する。
図18に示すように、モータ150は、図示しないモータハウジングの内周面に沿って配設された略環状のステータ11と、そのステータ11の内側において回転可能に配設されたロータ151とを備えている。ステータ11は、上記第1実施形態のステータ11と同様の構成であるため、詳細な説明を割愛する。
図22(a)に示すように第1ロータ部181は、軸方向と直交する同一平面上において周方向一方側に傾斜する鉄心部181aと周方向他方側に傾斜する鉄心部181bとを備え、鉄心部181aの周方向180度反対側が同一形状の鉄心部181a、鉄心部181bの周方向180度反対側が同一形状の鉄心部181bとなるように構成される。図22(a)に示すように、鉄心部181aは、周方向一方側(図中、時計回り方向)に空隙191が位置し、周方向他方側(図中、反時計回り方向)に前記空隙191よりも周方向幅が広い空隙192が位置するように形成されて、鉄心部181aが周方向一方側(図中、反時計回り方向)に傾斜する態様で形成される。図22(a)に示すように、鉄心部181bは、周方向一方側(図中、時計回り方向)に空隙193が位置し、周方向他方側(図中、反時計回り方向)に前記空隙193よりも周方向幅が狭い空隙194が位置するように形成されて、鉄心部181bが周方向他方側(図中、時計回り方向)に傾斜する態様で形成される。空隙193は、前記空隙192と周方向幅及び体積が略同一とされ、空隙194は、前記空隙191と周方向幅及び体積が略同一とされる。
図24(a)に示すように、第1ロータ部201は、周方向一方側に傾斜する鉄心部201aと、周方向他方側に傾斜する鉄心部201bを備え、鉄心部201aの周方向180度反対側が鉄心部201bとなるように構成される。図24(b)に示すように、第2ロータ部202は、周方向一方側に傾斜する鉄心部202aと、周方向他方側に傾斜する第2鉄心部202bを備え、鉄心部202aの周方向180度反対側が鉄心部202bとなるように構成される。
図26(a)に示すように、第1ロータ部211は、周方向一方側に傾斜する鉄心部211aと、周方向他方側に傾斜する鉄心部211bを備え、鉄心部211aの周方向180度反対側が同一形状の鉄心部211a、鉄心部211bの周方向180度反対側が同一形状の鉄心部211bとなるように構成される。図26(b)に示すように、第2ロータ部212は、周方向一方側に傾斜する鉄心部212aと、周方向他方側に傾斜する鉄心部212bを備え、鉄心部212aの周方向180度反対側が鉄心部212bとなるように構成される。
Claims (5)
- ロータコアの周方向に一方の磁極のマグネットが複数配置されてマグネット磁極部が形成されるとともに、各マグネット磁極部間には前記ロータコアに形成された鉄心部がそれぞれマグネット磁極部との各境界部に空隙を以て配置され、前記鉄心部を他方の磁極として機能させるように構成されたロータであって、
前記マグネット磁極部がN極及びS極のいずれか一方の極性とされる第1ロータ部と、該第1ロータ部との磁気抵抗となる磁気抵抗部を介して軸方向に重なる態様で配置されるとともに前記マグネット磁極部が第1ロータ部と異なる極性とされる第2ロータ部とを備え、
前記第1ロータ部のマグネット磁極部と該マグネット磁極部と同極性の第2ロータ部の前記鉄心部とが軸方向において重なるとともに、第2ロータ部のマグネット磁極部と該マグネット磁極部と同極性の第1ロータ部の前記鉄心部とが軸方向において重なる態様で配置され、
前記鉄心部は、周方向一方側に傾斜した鉄心部と、周方向他方側に傾斜した鉄心部とを備えることを特徴とするロータ。 - 請求項1に記載のロータにおいて、
周方向一方側に傾斜する前記鉄心部は、前記第1ロータ部のみに形成され、周方向他方側に傾斜する鉄心部は前記第2ロータ部のみに形成されることを特徴とするロータ。 - 請求項1に記載のロータにおいて、
前記第1及び第2ロータ部は、軸方向と直交する同一平面上に周方向一方側に傾斜する鉄心部と周方向他方側に傾斜する鉄心部とを備えることを特徴とするロータ。 - ロータコアの周方向に一方の磁極のマグネットが複数配置されてマグネット磁極部が形成されるとともに、各マグネット磁極部間には前記ロータコアに形成された鉄心部がそれぞれマグネット磁極部との各境界部に空隙を以て配置され、前記鉄心部を他方の磁極として機能させるように構成されたロータであって、
前記マグネット磁極部がN極及びS極のいずれか一方の極性とされる第1ロータ部と、該第1ロータ部と磁気抵抗となる磁気抵抗部を介して軸方向に重なる態様で配置されるとともに前記マグネット磁極部が第1ロータ部と異なる極性とされる第2ロータ部とを備え、
前記第1ロータ部のマグネット磁極部と該マグネット磁極部と同極性の第2ロータ部の前記鉄心部とが軸方向において重なるとともに、第2ロータ部のマグネット磁極部と該マグネット磁極部と同極性の第1ロータ部の前記鉄心部とが軸方向において重なる態様で配置され、
前記空隙は、前記鉄心部の周方向両側に周方向一方側と他方側とで周方向幅の異なる態様で形成され、前記各鉄心部の周方向一方側の空隙同士の周方向幅を足し合わせた総和と周方向他方側の空隙同士の周方向幅を足し合わせた総和とが等しくなるように構成されることを特徴とするロータ。 - 請求項1〜4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。
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