JP2015073394A - ロータ、モータ、及びロータの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】外部に露出した永久磁石の劣化を抑えることができるロータを提供すること。
【解決手段】ロータ１１は、それぞれ第１及び第２コアベース２１ａ，２２ａの外周部に、等間隔に複数の第１及び第２爪状磁極２１ｂ，２２ｂが径方向外側に突出されるとともに軸方向に延出形成された第１及び第２ロータコア２１，２２と、第１及び第２コアベース２１ａ，２２ａの軸方向の間に配置され軸方向に磁化されることで第１爪状磁極２１ｂを第１の磁極として機能させ、第２爪状磁極２２ｂを第２の磁極として機能させる環状磁石２３とを備える。又、第１及び第２爪状磁極２１ｂ，２２ｂの周方向の各間に設けられ周方向に磁化された極間磁石２４と、第１及び第２爪状磁極２１ｂ，２２ｂの背面に設けられ径方向に磁化された背面磁石２５とが一体形成された極間背面磁石２６を備える。極間背面磁石２６は外部に露出する表面を含む全面が樹脂材２７によりコーティングされる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ロータ、モータ、及びロータの製造方法に関するものである。

モータに使用されるロータとしては、周方向に複数の爪状磁極をそれぞれ有して組み合わされる２つのロータコアと、それらの間に配置された主界磁磁石とを備え、各爪状磁極を交互に異なる磁極に機能させるいわゆる永久磁石界磁のランデル型構造のロータがある。

また、特許文献１のロータでは、爪状磁極同士の周方向の各間に周方向に磁化された極間磁石が設けられることで、ロータでの漏れ磁束が低減されている。

特開２０１２−１１５０８５号公報

しかしながら、上記のようなロータでは、主界磁磁石や極間磁石等の永久磁石において外部に露出した部分が吸湿や錆び等によって劣化し易いという問題があった。これは、永久磁石の欠けや減磁を発生させる原因となる。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、外部に露出した永久磁石の劣化を抑えることができるロータ、モータ、及びロータの製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するロータは、それぞれ略円板状のコアベースの外周部に、等間隔に複数の爪状磁極が径方向外側に突出されるとともに軸方向に延出形成され、互いのコアベースが対向されつつ爪状磁極が周方向に交互に配置された第１及び第２ロータコアと、前記コアベース同士の軸方向の間に配置され、前記軸方向に磁化されることで、第１ロータコアの前記爪状磁極を第１の磁極として機能させ、前記第２ロータコアの前記爪状磁極を第２の磁極として機能させる主界磁磁石を少なくとも含む永久磁石とを備えたロータであって、前記永久磁石の少なくとも一つは、外部に露出した表面が樹脂材によりコーティングされる。

同構成によれば、前記永久磁石の少なくとも一つは、外部に露出した表面が樹脂材によりコーティングされるため、例えば、永久磁石の吸湿や錆び等による劣化を抑えることができる。これにより、例えば、永久磁石の欠けや減磁を抑えることができる。

上記ロータにおいて、前記永久磁石は、前記爪状磁極同士の周方向の各間に設けられ周方向に磁化された極間磁石を含み、該極間磁石における外部に露出した表面が樹脂材によりコーティングされることが好ましい。

同構成によれば、永久磁石は、爪状磁極同士の周方向の各間に設けられ周方向に磁化された極間磁石を含み、該極間磁石における外部に露出した表面が樹脂材によりコーティングされるため、爪状磁極同士の周方向の間での漏れ磁束を抑えながら、その極間磁石の劣化を抑えることができる。

上記ロータにおいて、前記永久磁石は、前記爪状磁極の径方向内側に設けられ径方向に磁化された背面磁石を含み、該背面磁石における外部に露出した表面が樹脂材によりコーティングされることが好ましい。

同構成によれば、永久磁石は、爪状磁極の径方向内側に設けられ径方向に磁化された背面磁石を含み、該背面磁石における外部に露出した表面が樹脂材によりコーティングされるため、爪状磁極の径方向内側での漏れ磁束を抑えながら、その背面磁石の劣化を抑えることができる。

上記ロータにおいて、前記極間磁石と前記背面磁石とが一体形成されることが好ましい。
同構成によれば、極間磁石と背面磁石とが一体形成されるため、別体とされたものに比べて、部品点数を低減することができる。

上記ロータにおいて、外部に露出した表面が樹脂材によりコーティングされる前記永久磁石は、外部に露出しない部分を含む全面が樹脂材によりコーティングされることが好ましい。

同構成によれば、外部に露出した表面が樹脂材によりコーティングされる永久磁石は、外部に露出した表面だけでなく、外部に露出しない部分を含む全面が樹脂材によりコーティングされるため、例えば、組み付け時等に永久磁石が第１ロータコア又は第２ロータコアと衝突して破損するといったことを抑えることができる。又、例えば、別体の永久磁石同士はコーティングされた樹脂材を介して当接することになるため、互いに安定して（がたつきを抑えて）保持させることが可能となる。又、例えば、別体の永久磁石同士が組み付けられた後に着磁される場合であっても、永久磁石同士間に樹脂材が介在され永久磁石材が僅かに離間するため、それらの境界近傍部分で減磁してしまうことを抑えることができる。

上記ロータにおいて、外部に露出した表面が樹脂材によりコーティングされる前記永久磁石は、前記第１又は第２ロータコアと対向する面が外部に露出した表面よりも厚く樹脂材によりコーティングされることが好ましい。

同構成によれば、外部に露出した表面が樹脂材によりコーティングされる前記永久磁石は、前記第１又は第２ロータコアと対向する面が外部に露出した表面よりも厚く樹脂材によりコーティングされるため、例えば、組み付け時等に永久磁石が第１又は第２ロータコアと衝突して破損するといったことを抑えることができる。

上記ロータにおいて、外部に露出した表面が樹脂材によりコーティングされる前記永久磁石は、希土類の粉体を含んだナイロン系のボンド磁石であり、前記樹脂材はポリパラキシリレンであることが好ましい。

同構成によれば、外部に露出した表面が樹脂材によりコーティングされる永久磁石は、希土類の粉体を含んだナイロン系のボンド磁石であるため、コーティングされていないと吸水し易く劣化し易いが、その劣化を効果的に抑えることができる。しかも、樹脂材はポリパラキシリレンであるため、耐熱性や耐吸湿性を高くすることができる。

上記課題を解決するモータは、上記ロータを備える。
同構成によれば、モータにおいて、上記効果を得ることができる。
上記課題を解決するロータの製造方法は、上記ロータの製造方法であって、前記樹脂材のコーティングを化学蒸着により行う化学蒸着工程を備える。

同方法によれば、樹脂材のコーティングを化学蒸着により行う化学蒸着工程を備えるため、容易にムラを少なく樹脂材のコーティングを行うことができる。

本発明のロータ、モータ、及びロータの製造方法では、外部に露出した永久磁石の劣化を抑えることができる。

一実施形態におけるモータの断面図。 一実施形態におけるロータの分解斜視図。 （ａ），（ｂ）は、一実施形態におけるロータの斜視図。 一実施形態におけるロータの断面図。 一実施形態における極間背面磁石の一部模式断面図。 （ａ），（ｂ）は、別例におけるロータの斜視図。 別例におけるロータの分解斜視図。

以下、モータの一実施形態を図１〜図５に従って説明する。
図１に示すように、モータ１のモータケース２は、有底筒状に形成された筒状ハウジング３と、該筒状ハウジング３のフロント側（図１中、左側）の開口部を閉塞するフロントエンドプレート４とを有している。また、筒状ハウジング３のリア側（図１中、右側）の端部には、回路基板等の電源回路を収容した回路収容ボックス５が取着されている。

筒状ハウジング３の内周面にはステータ６が固定されている。ステータ６は、径方向内側に延びる複数のティースを有する電機子コア７と、電機子コア７のティースに巻装されたセグメントコンダクタ（ＳＣ）巻線８とを有する。

モータ１のロータ１１は回転軸１２を有し、ステータ６の内側に配置されている。回転軸１２は非磁性体の金属シャフトであって、筒状ハウジング３の底部３ａ及びフロントエンドプレート４に支持された軸受１３，１４により回転可能に支持されている。

図２、図３（ａ）、図３（ｂ）及び図４に示すように、ロータ１１は、第１及び第２ロータコア２１，２２と、主界磁磁石としての環状磁石２３（図２及び図４参照）と、極間磁石２４と背面磁石２５とが一体形成された極間背面磁石２６とを備える。

第１ロータコア２１は、略円板状のコアベースとしての第１コアベース２１ａの外周部に、等間隔に複数（本実施形態では５つ）の爪状磁極としての第１爪状磁極２１ｂが径方向外側に突出されるとともに軸方向に延出形成されている。詳しくは、第１爪状磁極２１ｂは、第１コアベース２１ａの外周部から径方向外側に突出した突出部２１ｃと、該突出部２１ｃの先端に設けられ軸方向に延びる爪部２１ｄとを有する。突出部２１ｃは、軸方向から見て扇形状に形成されている。爪部２１ｄは、軸直交方向断面が扇形状とされ、径方向外側から見て長方形形状に形成されている。

又、第２ロータコア２２は、第１ロータコア２１と同形状であって、略円板状のコアベースとしての第２コアベース２２ａの外周部に、等間隔に複数（本実施形態では５つ）の爪状磁極としての第２爪状磁極２２ｂが径方向外側に突出されるとともに軸方向に延出形成されている。詳しくは、第２爪状磁極２２ｂは、第２コアベース２２ａの外周部から径方向外側に突出した突出部２２ｃと、該突出部２２ｃの先端に設けられ軸方向に延びる爪部２２ｄとを有する。突出部２２ｃは、第１ロータコア２１の突出部２１ｃと同様に、軸方向から見て扇形状に形成されている。爪部２２ｄは、軸直交方向断面が扇形状とされ、径方向外側から見て長方形形状に形成されている。そして、第２ロータコア２２は、各第２爪状磁極２２ｂがそれぞれ対応する各第１爪状磁極２１ｂ間に（即ち、第１爪状磁極２１ｂと周方向に交互に）配置され、又、図４に示すように、対向する第１コアベース２１ａと第２コアベース２２ａとの軸方向の間に環状磁石２３が配置（挟持）されるようにして第１ロータコア２１に対して組み付けられる。

環状磁石２３は、その外径が第１及び第２コアベース２１ａ，２２ａの外径と同じに設定され、第１爪状磁極２１ｂを第１の磁極（本実施形態ではＮ極）として機能させ、第２爪状磁極２２ｂを第２の磁極（本実施形態ではＳ極）として機能させるように、軸方向に磁化されている。尚、環状磁石２３は、永久磁石であって、詳しくは、フェライトの焼結磁石である。

又、各第１爪状磁極２１ｂ（爪部２１ｄ）の背面（径方向内側の面）と第２コアベース２２ａの外周面との間、及び、各第２爪状磁極２２ｂ（爪部２２ｄ）の背面（径方向内側の面）と第１コアベース２１ａの外周面との間には、前記極間背面磁石２６における背面磁石２５が配置されている。背面磁石２５は、その軸直交方向断面が扇形状の略直方体形状とされ、その部分での漏れ磁束を低減すべく、径方向に磁化されている。詳しくは、背面磁石２５において、第１爪状磁極２１ｂ（爪部２１ｄ）の背面に当接する側は第１爪状磁極２１ｂと同極のＮ極に、第２コアベース２２ａに当接する側は同第２コアベース２２ａと同極のＳ極となるように径方向に磁化されている。又、背面磁石２５において、第２爪状磁極２２ｂ（爪部２２ｄ）の背面に当接する側は第２爪状磁極２２ｂと同極のＳ極に、第１コアベース２１ａに当接する側は同第１コアベース２１ａと同極のＮ極となるように径方向に磁化されている。

又、背面磁石２５は、図４に示すように、環状磁石２３が配置される軸方向位置で互いに軸方向に重なるように、言い換えると環状磁石２３が配置される軸方向位置にも配置されるように設定されている。

そして、第１爪状磁極２１ｂと第２爪状磁極２２ｂとの周方向の間には、極間背面磁石２６における極間磁石２４が配置されている。詳しくは、本実施形態の極間磁石２４の軸方向長さは、第１及び第２爪状磁極２１ｂ，２２ｂの軸方向長さと同じに設定されている。又、極間磁石２４は、軸直交方向断面が扇形状の略直方体形状とされている。そして、極間磁石２４は、その周方向端面が前記背面磁石２５の周方向端面と連結され、背面磁石２５と共に環状の極間背面磁石２６を構成している。

そして、極間磁石２４は、第１及び第２爪状磁極２１ｂ，２２ｂとそれぞれ同じ磁極となるように（第１爪状磁極２１ｂ側がＮ極で、第２爪状磁極２２ｂ側がＳ極となるように）周方向に磁化されている。尚、極間背面磁石２６は、永久磁石であって、希土類のボンド磁石であり、より詳しくは、ネオジムの粉体を含んだナイロン系のボンド磁石である。

ここで、図５に示すように、極間背面磁石２６は、外部に露出した（他の部材によって隠れない）表面を含む全面が樹脂材２７によりコーティングされている。又、本実施形態の樹脂材２７はポリパラキシリレンである。尚、図２〜図４では、樹脂材２７によりコーティングされる前の極間背面磁石２６（ネオジムの粉体を含んだナイロン系のボンド磁石そのもの）を視覚的に分かり易くするために模式的に破線で図示している。

又、ロータ１１の製造方法は、前記樹脂材２７のコーティングを化学蒸着により行う化学蒸着工程を備え、樹脂材２７は化学蒸着によって極間背面磁石２６にコーティングされている。尚、外部に露出する表面がない（他の部材によって隠れる）環状磁石２３は、コーティングされていない。

次に、上記のように構成されたモータ１の作用について説明する。
ステータ６のセグメントコンダクタ（ＳＣ）巻線８に駆動電流が供給されると、回転磁界が発生されて、ロータ１１が回転駆動される。このとき、ロータ１１では、背面磁石２５と、極間磁石２４とが設けられていることで、それぞれの配置箇所で漏れ磁束が低減され、環状磁石２３の磁束をモータ１の出力に有効利用することができる。

次に、上記実施形態の特徴的な効果を以下に記載する。
（１）極間背面磁石２６は、外部に露出した表面が樹脂材２７によりコーティングされるため、例えば、極間背面磁石２６の吸湿や錆び等による劣化を抑えることができる。これにより、例えば、極間背面磁石２６の欠けや減磁を抑えることができる。

（２）極間背面磁石２６の極間磁石２４における外部に露出した表面が樹脂材２７によりコーティングされるため、第１爪状磁極２１ｂと第２爪状磁極２２ｂの周方向の間での漏れ磁束を抑えながら、その極間磁石２４の劣化を抑えることができる。

（３）極間背面磁石２６の背面磁石２５における外部に露出した表面が樹脂材２７によりコーティングされるため、第１及び第２爪状磁極２１ｂ，２２ｂの径方向内側での漏れ磁束を抑えながら、その背面磁石２５の劣化を抑えることができる。

（４）極間磁石２４と背面磁石２５とが一体形成され（極間背面磁石２６とされ）るため、別体とされたものに比べて、部品点数を低減することができる。
（５）極間背面磁石２６（極間磁石２４及び背面磁石２５）は、外部に露出した表面だけでなく、全面が樹脂材２７によりコーティングされるため、例えば、組み付け時等に極間背面磁石２６が第１ロータコア２１又は第２ロータコア２２と衝突して破損するといったことを抑えることができる。又、例えば、極間背面磁石２６と環状磁石２３は樹脂材２７を介して当接することになるため、互いに安定して（がたつきを抑えて）保持させることが可能となる。又、例えば、別体の永久磁石（極間背面磁石２６と環状磁石２３）同士が組み付けられた後に着磁される場合であっても、それらの間に樹脂材２７が介在され永久磁石材が僅かに離間するため、それらの境界近傍部分で減磁してしまうことを抑えることができる。

（６）樹脂材２７はポリパラキシリレンであるため、耐熱性や耐吸湿性を高くすることができる。
（７）極間背面磁石２６は、希土類のボンド磁石（詳しくは、ネオジムの粉体を含んだナイロン系のボンド磁石）であるため、コーティングされていないと吸水し易く劣化し易いが、その劣化を効果的に抑えることができる。

（８）ロータ１１の製造方法は、樹脂材２７のコーティングを化学蒸着により行う化学蒸着工程を備えるため、容易にムラを少なく樹脂材２７のコーティングを行うことができる。

上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、極間磁石２４と背面磁石２５とが一体形成され（極間背面磁石２６とされ）るとしたが、これに限定されず、それぞれ別体で構成してもよい。

例えば、図６（ａ），（ｂ）に示すように、極間磁石３１と、背面磁石３２とをそれぞれ別体で形成してそれぞれ組み付けてもよい。尚、この例（図６参照）では、極間磁石３１及び背面磁石３２の外部に露出した表面を含む全面が樹脂材２７によりコーティングされている。又、図６では、樹脂材２７によりコーティングされる前の極間磁石３１と、背面磁石３２を視覚的に分かり易くするために模式的に破線で図示している。

又、極間磁石２４と背面磁石２５（即ち極間背面磁石２６）と共に環状磁石２３を一体形成してもよい。このようにすると、環状磁石２３が別体とされたもの（上記実施形態）に比べて、部品点数を更に低減することができる。

・上記実施形態では、極間背面磁石２６（極間磁石２４及び背面磁石２５）を備えたロータ１１としたが、これに限定されず、環状磁石２３を少なくとも備えていれば、極間磁石２４や背面磁石２５を備えていないロータとしてもよい。

例えば、図７に示すように、極間磁石２４及び背面磁石２５を共に備えずに環状磁石２３のみを備えたロータ４１としてもよい。この場合、環状磁石２３の外周面は、外部に露出する。このことから、この例では、環状磁石２３の外部に露出した表面（外周面）を含む全面が樹脂材２７によりコーティングされている。尚、図７では、樹脂材２７によりコーティングされる前の環状磁石２３を視覚的に分かり易くするために模式的に破線で図示している。このようにすると、環状磁石２３の吸湿や錆び等による劣化を抑えることができる。

・上記実施形態では、極間背面磁石２６（極間磁石２４及び背面磁石２５）は、外部に露出した表面だけでなく全面が樹脂材２７によりコーティングされるとしたが、これに限定されず、外部に露出した表面の少なくとも一部がコーティングされた構成であれば、変更してもよい。例えば、極間背面磁石２６の外部に露出した表面のみがコーティングされた構成としてもよい。又、第１及び第２ロータコア２１，２２、環状磁石２３、及び極間背面磁石２６（極間磁石２４及び背面磁石２５）が全て組み付けられた状態で、その外部に露出した表面全て（第１及び第２ロータコア２１，２２の表面を含む）が樹脂材２７によりコーティングされた構成としてもよい。

・上記実施形態では、特に言及していないが、外部に露出した表面が樹脂材２７によりコーティングされる永久磁石（極間背面磁石２６）において、第１又は第２ロータコア２１，２２と対向する面を外部に露出した表面よりも厚く（例えば多層として）樹脂材２７によりコーティングしてもよい。

このようにすると、例えば、組み付け時等に永久磁石（極間背面磁石２６）が第１又は第２ロータコア２１，２２と衝突して破損するといったことを更に抑えることができる。
・上記実施形態では、樹脂材２７はポリパラキシリレンであるとしたが、これに限定されず、他の樹脂材に変更してもよい。例えば、樹脂材２７をフッ素樹脂やアクリル樹脂やエポキシ樹脂としてもよい。このようにしても、耐熱性や耐吸湿性を高くすることができる。

・上記実施形態では、外部に露出した表面が樹脂材２７によりコーティングされる永久磁石（極間背面磁石２６）は、希土類のボンド磁石であるとしたが、これに限定されず、例えば、フェライトの焼結磁石やフェライトボンド磁石や希土類の焼結磁石としてもよい。また、上記実施形態では、希土類磁石として、ネオジム磁石であるとしたが、サマリウム鉄窒素磁石やサマリウムコバルト磁石やプラセオジム磁石としてもよい。

・上記実施形態では、ロータ１１の製造方法は、コーティングを化学蒸着により行う化学蒸着工程を備えるとしたが、これに限定されず、例えば、塗布やスプレーの吹き付け等の工程を備えた方法としてもよい。

上記実施形態等から把握できる技術的思想について、以下にその効果とともに記載する。
（イ）請求項４に記載のロータにおいて、前記極間磁石と前記背面磁石と共に前記主界磁磁石が一体形成されたことを特徴とするロータ。

同構成によれば、極間磁石と背面磁石と共に主界磁磁石が一体形成されるため、別体とされたものに比べて、部品点数を更に低減することができる。
（ロ）請求項１乃至６及び上記（イ）のいずれか１つに記載のロータにおいて、前記樹脂材はポリパラキシリレン又はフッ素樹脂又はアクリル樹脂又はエポキシ樹脂であることを特徴とするロータ。

同構成によれば、樹脂材はポリパラキシリレン又はフッ素樹脂又はアクリル樹脂又はエポキシ樹脂であるため、耐熱性や耐吸湿性を高くすることができる。
（ハ）請求項１乃至６及び上記（イ）、（ロ）のいずれか１つに記載のロータにおいて、外部に露出した表面が樹脂材によりコーティングされる前記永久磁石は、希土類のボンド磁石であることを特徴とするロータ。

同構成によれば、外部に露出した表面が樹脂材によりコーティングされる永久磁石は、希土類のボンド磁石であるため、コーティングされていないと吸水し易く劣化し易いが、その劣化を効果的に抑えることができる。

１１，４１…ロータ、２１…第１ロータコア、２１ａ…第１コアベース（コアベース）、２１ｂ…第１爪状磁極（爪状磁極）、２２…第２ロータコア、２２ａ…第２コアベース（コアベース）、２２ｂ…第２爪状磁極（爪状磁極）、２３…環状磁石（主界磁磁石）、２４，３１…極間磁石、２５，３２…背面磁石、２６…極間背面磁石、２７…樹脂材。

Claims (9)

1. それぞれ略円板状のコアベースの外周部に、等間隔に複数の爪状磁極が径方向外側に突出されるとともに軸方向に延出形成され、互いのコアベースが対向されつつ爪状磁極が周方向に交互に配置された第１及び第２ロータコアと、
   前記コアベース同士の軸方向の間に配置され、前記軸方向に磁化されることで、第１ロータコアの前記爪状磁極を第１の磁極として機能させ、前記第２ロータコアの前記爪状磁極を第２の磁極として機能させる主界磁磁石を少なくとも含む永久磁石と
   を備えたロータであって、
   前記永久磁石の少なくとも一つは、外部に露出した表面が樹脂材によりコーティング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、
   前記永久磁石は、前記爪状磁極同士の周方向の各間に設けられ周方向に磁化された極間磁石を含み、該極間磁石における外部に露出した表面が樹脂材によりコーティング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、
   前記永久磁石は、前記爪状磁極の径方向内側に設けられ径方向に磁化された背面磁石を含み、該背面磁石における外部に露出した表面が樹脂材によりコーティングされたことを特徴とするロータ。
4. 請求項２に従属する請求項３に記載のロータにおいて、
   前記極間磁石と前記背面磁石とが一体形成されたことを特徴とするロータ。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のロータにおいて、
   外部に露出した表面が樹脂材によりコーティングされる前記永久磁石は、外部に露出しない部分を含む全面が樹脂材によりコーティングされたことを特徴とするロータ。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載のロータにおいて、
   外部に露出した表面が樹脂材によりコーティングされる前記永久磁石は、前記第１又は第２ロータコアと対向する面が外部に露出した表面よりも厚く樹脂材によりコーティングされたことを特徴とするロータ。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載のロータにおいて、
   外部に露出した表面が樹脂材によりコーティングされる前記永久磁石は、希土類の粉体を含んだナイロン系のボンド磁石であり、
   前記樹脂材はポリパラキシリレンであることを特徴とするロータ。
8. 請求項１乃至７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。
9. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載のロータの製造方法であって、
   前記樹脂材のコーティングを化学蒸着により行う化学蒸着工程を備えたことを特徴とするロータの製造方法。