JP2014103777A - ロータ及びモータ - Google Patents

Abstract

【課題】ロータコアにて発生する渦電流損を抑制し、モータの高効率化に寄与するロータを提供する。
【解決手段】ロータを構成する第１及び第２ロータコア２１，２２は、例えば同一の５つコアブロックＡ１〜Ａ５にて構成し、各コアブロックＡ１〜Ａ５において、隣り合う一方の爪状磁極２１ｂ，２２ｂの先端部からコアベース２１ａ，２２ａを介して他方の爪状磁極２１ｂ，２２ｂの先端部まで連続する線状部材２５が重ね合わされて構成される。
【選択図】図４

Description

本発明は、ロータ及びモータに関する。

モータに用いられるロータとしては、周方向に複数の爪状磁極を有するロータコアを対で用い、対のロータコアの各爪状磁極が周方向に交互となるように組み合わされるとともにその対のロータコアの軸方向間に界磁磁石を配置し、各爪状磁極を交互にＮ・Ｓ磁極に機能させる所謂ランデル型構造のロータが知られている。因みに、例えば特許文献１に開示のランデル型構造のロータは、対のロータコア及び界磁磁石を２組用いた２段構造をなすものである。

実開平５−４３７４９号公報

ところで、モータの高効率化を妨げる要因の１つに、ロータコアにおいて発生する渦電流損がある。上記したランデル型構造のロータにおいてもロータコアにて発生する渦電流損を極力抑制し、モータを高効率化する検討がなされている。

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、ロータコアにて発生する渦電流損を抑制し、モータの高効率化に寄与するロータ、及びそのロータを備えたモータを提供することにある。

上記課題を解決するロータは、ベース部外周縁から径方向外側に突出する磁極部が周方向に複数設けられてその個々が構成されてなり、各磁極部が周方向に交互に配置されるように互いに組み合わされる第１及び第２ロータコアと、前記第１及び第２ロータコアのベース部の軸方向間に配置され、前記第１及び第２ロータコアの各磁極部を異なる磁極として機能させる界磁磁石とを備えたロータであって、前記第１及び第２ロータコアそれぞれにおいて、少なくとも隣り合う磁極部及びベース部間に跨って連続する線状部材を用い、前記磁極部及び前記ベース部の少なくとも一部が前記線状部材の重ね合わせにて構成される。

この構成によれば、第１及び第２ロータコアは、磁極部及びベース部の少なくとも一部が、少なくとも隣り合う磁極部及びベース部間に跨って連続する線状部材の重ね合わせにて構成される。つまり、線状部材の延びる形状にて界磁磁石に対する磁束の流れを大きく損なうことなく、また重ね合わせによる隣り合う線状部材間が渦電流の発生抑制のための磁気抵抗となる。これにより、ロータコアでの渦電流損が抑制され、モータの高効率化に寄与する。

また上記のロータにおいて、前記第１及び第２ロータコアそれぞれの前記線状部材の重ね合わせにて構成される部位は、複数個の前記線状部材の一体組み付けにて構成されることが好ましい。

この構成によれば、ロータコアの線状部材の重ね合わせにて構成される部位は、複数個の線状部材の一体組み付けにて構成される。これにより、個々の線状部材の作製が容易となり、また渦電流損の抑制効果の向上も可能となる。

また上記のロータにおいて、前記第１及び第２ロータコアそれぞれの全体又は一部は、１つの前記線状部材の塑性加工にて構成されることが好ましい。
この構成によれば、ロータコアそれぞれの全体又は一部は、１つの線状部材の塑性加工にて構成されるため、ロータの部品点数の低減に寄与する。

また上記のロータにおいて、前記線状部材は、電磁鋼板にて構成されることが好ましい。
この構成によれば、ロータコアを構成する線状部材は、一般的なコア材料として用いる電磁鋼板にて構成できる。

また上記のロータにおいて、前記線状部材は、圧粉磁心にて構成されることが好ましい。
この構成によれば、ロータコアを構成する線状部材は、曲げ加工が不要な圧粉磁心にて構成できる。

また上記のロータにおいて、前記第１及び第２ロータコアは、同一構成をなしていることが好ましい。
この構成によれば、第１及び第２ロータコアは同一構成をなすことで、ロータを構成する部品種類の低減が可能である。

また上記課題を解決するモータは、上記のロータを備えるモータである。
この構成によれば、渦電流損を抑制できるロータを備えることで、高効率なモータの提供が可能となる。

本発明のロータ及びモータによれば、ロータコアにて発生する渦電流損を抑制でき、モータの高効率化に寄与することができる。

一実施形態におけるモータの断面図である。 ロータの斜視図である。 ロータ（ロータコア、界磁磁石）の分解斜視図である。 ロータコアの構成を説明するための斜視図である。 ロータコアの１構成部品を示す斜視図である。 別例におけるロータコアの１構成部品を示す斜視図である。 別例におけるロータコアの構成を説明するための斜視図である。

以下、ロータ及びモータの一実施形態について説明する。
図１に示すように、モータ１０の有底円筒状をなすハウジング１１には、ステータ１２及びロータ１３等のモータ構成部品が収容され、ハウジング１１の開口部を閉塞するエンドプレート１４がその開口部に装着されている。

ステータ１２は、径方向内側に向けて延びる複数のティースを有した電機子コア１５と、該電機子コア１５のティースに巻装されるセグメントコンダクタ巻線（ＳＣ巻線）１６とを備え、ハウジング１１の内周面に固定されている。ステータ１２の内側にはロータ１３が回転可能に配置され、該ロータ１３の回転軸２０がハウジング１１の底部中央及びエンドプレート１４の中央に保持される軸受１７ａ，１７ｂにて回転可能に支持されている。

ハウジング１１の底部外側には、給電回路等が構成された回路基板１８を収容する回路収容ボックス１９が取り付けられ、その回路基板１８とステータ１２の巻線１６とが接続されている。そして、回路基板１８から巻線１６への給電に基づいてステータ１２にて回転磁界が発生し、ロータ１３が回転駆動される。

図２及び図３に示すように、ロータ１３は、回転軸２０と、第１及び第２ロータコア２１，２２と、界磁磁石２３とを備え、所謂ランデル型構造にて構成される。
第１ロータコア２１は、円環状のコアベース２１ａの外周部に、その周方向等間隔に例えば５つの爪状磁極２１ｂが形成されてなる。爪状磁極２１ｂは、コアベース２１ａの外周縁から径方向外側に突出する突出部２１ｃと、該突出部２１ｃの突出先端から軸方向一方側に延びる爪部２１ｄとを有している。爪部２１ｄの外周面がステータ１２と対向する。

第２ロータコア２２は、第１ロータコア２１と同一構成をなしている。即ち、第２ロータコア２２は、第１ロータコア２１のコアベース２１ａ（軸固定孔２１ｅを含む）及び爪状磁極２１ｂ（突出部２１ｃ、爪部２１ｄを含む）と対応するそれぞれ同形状のコアベース２２ａ（軸固定孔２２ｅを含む）及び爪状磁極２２ｂ（突出部２２ｃ、爪部２２ｄを含む）を有してなる。

このような第１及び第２ロータコア２１，２２は、各コアベース２１ａ，２２ａの中央部に設けた軸固定孔２１ｅ，２２ｅにスペーサ２４が装着され、該スペーサ２４を介して回転軸２０に対して一体回転するように固定される。尚、第１及び第２ロータコア２１，２２を回転軸２０に直接固定する態様でもよい。

またこのとき、第１及び第２ロータコア２１，２２は、各爪状磁極２１ｂ，２２ｂの突出側が互いに向かい合うように配置され、各爪状磁極２１ｂ，２２ｂが周方向等間隔に交互に、また隣り合う爪状磁極２１ｂ，２２ｂ間に所定の隙間が生じるように組み合わされる。また、第１及び第２ロータコア２１，２２のコアベース２１ａ，２２ａの軸方向間には界磁磁石２３が挟持されるように配置される。界磁磁石２３は、円環状をなしその中央部が軸挿通孔２３ａとなっており、軸挿通孔２３ａがスペーサ２４に固定、若しくは第１及び第２ロータコア２１，２２のコアベース２１ａ，２２ａ間に挟持されることで、これら周囲部材と一体回転する。

界磁磁石２３は、軸方向に磁化されており、例えば第１ロータコア２１と当接する軸方向一側面がＮ極、第２ロータコア２２と当接する軸方向一側面がＳ極となるように配置されている。つまり、この界磁磁石２３にて、第１ロータコア２１の爪状磁極２１ｂがＮ極、第２ロータコア２２の爪状磁極２２ｂがＳ極として機能するようになっている。界磁磁石２３としては、例えばネオジム磁石が用いられる。

次に、本実施形態特有の構成及びその作用を説明する。
図３〜図５に示すように、本実施形態の第１及び第２ロータコア２１，２２のそれぞれは、５つのコアブロックＡ１〜Ａ５にて構成されている。

第１ロータコア２１の各コアブロックＡ１〜Ａ５は、同一構成であり、爪状磁極２１ｂの周方向中央部を通る径方向の直線が分割面Ｘであり接合面となっている。各コアブロックＡ１〜Ａ５は、隣り合う一方の爪状磁極２１ｂからコアベース２１ａを介して隣り合う他方の爪状磁極２１ｂに跨って連続する形状をなしている。また、各コアブロックＡ１〜Ａ５は、一方の爪状磁極２１ｂの先端部からコアベース２１ａ、他方の爪状磁極２１ｂの先端部まで連続する断面矩形の線状部材２５が複数個重ね合わされ一体に組み付けられて構成されている。線状部材２５は、電磁鋼板からそれぞれ所定形状に塑性加工がなされて作製されている。尚、第２ロータコア２２は、上記した第１ロータコア２１と同一構成であるため、説明を省略する。

上記構成により、第１及び第２ロータコア２１，２２を構成する各線状部材２５の延びる形状から、ステータ１２と対向する爪状磁極２１ｂ，２２ｂの外周面と界磁磁石２３との間の磁束の流れを大きく損なうことなく、複数個の線状部材２５の重ね合わせによる隣り合う線状部材２５間が磁気抵抗として機能し、渦電流の発生抑制がなされる。つまり、ロータコア２１，２２での渦電流損を抑制でき、高効率なモータ１０の作製が可能となる。

次に、本実施形態の特徴的な効果を記載する。
（１）ロータ１３を構成する第１及び第２ロータコア２１，２２は、本実施形態では同一の５つコアブロックＡ１〜Ａ５からなり、各コアブロックＡ１〜Ａ５において、隣り合う一方の爪状磁極２１ｂ，２２ｂの先端部からコアベース２１ａ，２２ａを介して他方の爪状磁極２１ｂ，２２ｂの先端部まで連続する線状部材２５が複数個重ね合わされて構成される。つまり、線状部材２５の延びる形状にて界磁磁石２３に対する磁束の流れを大きく損なうことなく、また重ね合わせによる隣り合う線状部材２５間が渦電流の発生抑制のための磁気抵抗として機能する。これにより、ロータコア２１，２２にて生じる渦電流損を抑制することができ、モータ１０の高効率化に寄与する。また、線状部材２５を用いる構成は、歩留まり向上も期待できる。

（２）コアブロックＡ１〜Ａ５は、複数個の線状部材２５の一体組み付けにて構成されるため、個々の線状部材２５の作製が容易となり、また渦電流損の抑制効果の向上も期待できる。

（３）線状部材２５は、電磁鋼板から作製されるため、一般的なコア材料として用いる電磁鋼板から容易に作製できる。
（４）第１及び第２ロータコア２１，２２は、同一構成をなしているため、ロータ１３を構成する部品種類の低減に寄与する。

尚、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・ロータコア２１，２２を５つのブロックに分けたが、分ける数及び位置はこれに限らない。

・線状部材２５を用いる部位は、ロータコア２１，２２の一部であってもよい。
・線状部材２５を電磁鋼板以外の材料で作製してもよく、例えば磁性粉体を含む所定材料を圧縮成形してなる圧粉磁心にて構成してもよい。このようにすれば、線状部材２５の曲げ加工が不要となる。

・図６及び図７に示すように、ロータコア２１，２２を線状部材２５ａ，２５ｂの塑性加工にて構成してもよい。
図６に示す態様では、実施形態と同様、線径が細く長い線状部材２５ａが用いられ、個々のコアブロックＡ１〜Ａ５が１つの線状部材２５ａの屈曲にて形成される。この態様では、爪状磁極２１ｂ，２２ｂやコアベース２１ａ，２２ａの部分において、複数回重なり合う。このようにすれば、ロータ１３の部品点数の低減に寄与できる。

図７に示す態様では、実施形態よりも線径の太い線状部材２５ｂが用いられ、個々のロータコア２１，２２の全体が１つの線状部材２５ａの屈曲にて形成される。この態様では、コアベース２１ａ，２２ａの部分では重なり合わず、爪状磁極２１ｂ，２２ｂの部分では一度重なり合う。このようにすれば、ロータ１３の部品点数の一層の低減に寄与できる。

・上記の他、ロータ１３のみならず、モータ１０の構成を適宜変更してもよい。

１０…モータ、１３…ロータ、２１，２２…第１，第２ロータコア、２１ａ，２２ａ…コアベース（ベース部）、２１ｂ，２２ｂ…爪状磁極（磁極部）、２３…界磁磁石、２５，２５ａ，２５ｂ…線状部材。

Claims (7)

1. ベース部外周縁から径方向外側に突出する磁極部が周方向に複数設けられてその個々が構成されてなり、各磁極部が周方向に交互に配置されるように互いに組み合わされる第１及び第２ロータコアと、
   前記第１及び第２ロータコアのベース部の軸方向間に配置され、前記第１及び第２ロータコアの各磁極部を異なる磁極として機能させる界磁磁石と
   を備えたロータであって、
   前記第１及び第２ロータコアそれぞれにおいて、少なくとも隣り合う磁極部及びベース部間に跨って連続する線状部材を用い、前記磁極部及び前記ベース部の少なくとも一部が前記線状部材の重ね合わせにて構成され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、
   前記第１及び第２ロータコアそれぞれの前記線状部材の重ね合わせにて構成される部位は、複数個の前記線状部材の一体組み付けにて構成されたことを特徴とするロータ。
3. 請求項１に記載のロータにおいて、
   前記第１及び第２ロータコアそれぞれの全体又は一部は、１つの前記線状部材の塑性加工にて構成されたことを特徴とするロータ。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のロータにおいて、
   前記線状部材は、電磁鋼板にて構成されたことを特徴とするロータ。
5. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のロータにおいて、
   前記線状部材は、圧粉磁心にて構成されたことを特徴とするロータ。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のロータにおいて、
   前記第１及び第２ロータコアは、同一構成をなしていることを特徴とするロータ。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載のロータを備えたことを特徴とするモータ。