JP2015089257A - インナーロータ型ブラシレスモータ - Google Patents

Abstract

【課題】 ロータコアの変形等がなく、ロータコアの外周面に形成されるマグネットの割れを回避したインナーロータ型ブラシレスモータを提供する。【解決手段】 回転シャフト２０と、前記回転シャフト２０の周囲に形成されたロータ３０と、前記ロータ３０の周囲に配置されたステータ４０と、を備え、前記ステータ４０が、電磁鋼板の積層体からなるステータコア４２と、前記ステータコア４２の外周を絶縁するインシュレータ４４と、前記インシュレータ４４の周りに巻回された巻き線４６と、を有し、前記ロータ３０が、前記回転シャフト２０が圧入されるロータコア３２と、前記ロータコア３２の周囲に射出成形によって形成されるマグネット３４と、を有し、前記ロータコア３２が、軸方向中央部の径Ｒ１が軸方向両端の径Ｒ２よりも大きく形成され、外周面において、軸方向に延在する凹み３６が周方向に複数形成されている。【選択図】図１

Description

本発明はインナーロータ型ブラシレスモータに関する。

インナーロータ型ブラシレスモータとして、その回転シャフトの周囲に形成されるロータを、回転シャフトが圧入されるロータコアと、該ロータコアの周囲に射出成形によって形成されるマグネットとで構成することにより、ロータ全体の径を小さくして小型化を図ったものが知られている。

しかし、このような構成において、過酷な環境下では、ロータコアに装着されたマグネットが割れてしまうという不都合が生じていた。この原因としては、ロータコアの材料とマグネットの材料の熱膨張率（熱収縮率）の違いにより、急激な温度変化が生じたときに、相手の熱膨張・熱収縮に追従できず、ロータコアが筒状の場合、その周方向および軸方向で同一の外寸であるため熱膨張・熱収縮による応力が集中する箇所ができてしまうことが挙げられる。

それ故、この熱膨張（熱収縮）の違いによるマグネットの割れを回避した構成からなるインナーロータ型ブラシレスモータが、たとえば、下記特許文献１、特許文献２に開示がなされている。

特許文献１では、ロータコアの外周付近に複数の貫通孔を設けて薄肉部を形成し、応力を吸収できるようになっている。また、特許文献２では、ロータコアとマグネットを、特殊な接着剤で固定することにより、熱収縮による応力を吸収できるようになっている。

しかし、特許文献１に記載のロータコアは、薄肉部を形成することにより、外周に配置されたマグネットの熱膨張を吸収するため、膨張・収縮が繰り返されるとロータコアの変形や破損につながるという不都合を有する。また、特許文献２に記載のロータは、接着剤を使用しているので、燃料ポンプ用のモータなどにインナーロータ型ブラシレスモータを使用する場合、燃料による接着剤の劣化が発生し、モータの回転にロスが生じるばかりでなく、モータ自体の機能を失う不都合を有する。

特開２００２−１９１１４４号公報 特開２００４−１３５４２６号公報

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ロータコアの変形等がなく、該ロータコアの外周面に形成されるマグネットの割れを回避したインナーロータ型ブラシレスモータを提供することにある。

本発明は、以下の構成によって把握される。
（１）本発明のインナーロータ型ブラシレスモータは、回転シャフトと、前記回転シャフトの周囲に形成されたロータと、前記ロータの周囲に配置されたステータと、を備え、前記ステータが、電磁鋼板の積層体からなるステータコアと、前記ステータコアの外周を絶縁するインシュレータと、前記インシュレータの周りに巻回された巻き線と、を有し、前記ロータが、前記回転シャフトが圧入されるロータコアと、前記ロータコアの周囲に射出成形によって形成されるマグネットと、を有し、前記ロータコアが、軸方向中央部の径が軸方向両端の径よりも大きく形成され、外周面において、軸方向に延在する凹みが周方向に複数形成されていることを特徴とする。

（２）本発明のインナーロータ型ブラシレスモータは、（１）の構成において、前記ロータコアの軸方向両端がほぼ同径となっていることを特徴とする。

（３）本発明のインナーロータ型ブラシレスモータは、（１）又は（２）の構成において、前記ロータコアに形成された前記凹みが前記ロータコアの外周面と滑らかな曲面によってつながっていることを特徴とする。

（４）本発明のインナーロータ型ブラシレスモータは、（１）ないし（３）のいずれかの構成において、前記マグネットが前記ロータコアの前記凹み内に侵入していることを特徴とする。

このように構成されたインナーロータ型ブラシレスモータによれば、ロータコアの変形等がなく、ロータコアの外周面に形成されるマグネットの割れを回避できるようになる。

本発明のインナーロータ型ブラシレスモータの実施形態１を示す断面図である。 回転シャフトが圧入されたロータコアを示した斜視図である。 ロータコアの軸方向のほぼ中央において径方向に沿った断面を示す図である。 （ａ）は、回転シャフトが圧入されたロータコアの側面を示した図、（ｂ）は、（ａ）の側面図に対応した図で図３のＡ−Ａ線における断面図、（ｃ）は、（ａ）の側面図に対応した図で図３のＢ−Ｂ線における断面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、実施形態）について詳細に説明する。なお、実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号を付している。

（実施形態１）
図１は、本発明のインナーロータ型ブラシレスモータ（以下、モータと称する）の実施形態１を示す断面図である。

図１において、モータ１０は、回転シャフト２０と、回転シャフト２０の両端を除くほぼ中央の周囲に形成されたロータ３０と、ロータ３０の周囲に配置されたステータ４０と、を備えている。

ステータ４０はハウジング５０に固定され、回転シャフト２０は、その両端部において、該ハウジング５０に取付けられた軸受６０Ａ、６０Ｂに軸支されている。これにより、回転シャフト２０はロータ３０とともにステータ４０内で回転できるようになっている。

ステータ４０は、電磁鋼板の積層体からなるステータコア４２と、ステータコア４２の外周を絶縁するインシュレータ４４と、インシュレータ４４の周りに巻回された巻き線４６を有するようになっている。巻き線４６は端子４８を介してハウジング５０の外に引き出され、該巻き線４６に通電することによってステータ４０に磁界が発生するようになっている。

ロータ３０は、回転シャフト２０が圧入されるロータコア３２と、ロータコア３２の周囲に射出成形（インジェクションモールド）によってロータコア３２と一体に形成されるマグネット３４と、を有するようになっている。ロータコア３２はＳＵＳ（ステンレス）、ＳＵＭ（硫黄複合快削鋼鋼材）、Ａｌ（アルミニウム）等の金属により形成されている。マグネット３４は熱可塑性樹脂に磁性粉を練り込んで射出成形可能にしたプラスチックマグネットによって形成されている。巻き線４６の通電によってステータ４０に磁界が発生した場合、ロータ３０のマグネット３４の磁界との反発及び吸引の各作用によって、ロータ３０が、すなわち回転シャフト２０が回転するようになっている。

図２は、回転シャフト２０が圧入されたロータコア３２を示した斜視図である。このため、図２では、ロータコア３２の周囲に形成されるマグネット３４（図１参照）の図示は省略している。図２に示すように、ロータコア３２は回転シャフト２０と同じ中心軸をもつ樽型の形状をなしている。すなわち、ロータコア３２は、軸方向中央部の径（図４（ｂ）にてＲ１で示す）が軸方向両端の径（図４（ｂ）にてＲ２で示す）よりも大きく形成され、外周面３２Ａは軸方向の一端Ａから他端Ｂにかけて外方に凸となる円弧面となっている。そして、図２では、ロータコアの一端Ａの中心から外周までの半径（図４（ｂ）にてＲ２で示す）が他端Ｂの中心から外周までの半径（図４（ｂ）にてＲ２で示す）とほぼ同径に形成されている。

そして、図２に示すように、ロータコア３２には、その外周面３２Ａにおいて、軸方向に延在する凹み３６が周方向にたとえば等間隔に複数（図では８個）形成されている。各凹み３６は、たとえば、ロータコア３２のほぼ中央部において、幅が大きく、ロータコア３２の各端に向かうにつれ幅が小さくなるように形成されている。

図３は、ロータコア３２の軸方向のほぼ中央において径方向に沿った断面を示す図である。なお、図３では、ロータコア３２の周囲に形成されるマグネット３４をも併せて描いている。図３から明らかになるように、ロータコア３２の外周面３２Ａには、その周方向に等間隔で並設された複数（図では８個）の凹み３６が形成されている。凹み３６は、その断面形状がほぼＵ字状をなし、ロータコアの外周面と滑らかな曲面Ｃによってつながって形成されている。また、ロータコア３２の外周面３２Ａの周方向において、凹み３６の部分と凹み３６の無い部分の比率がたとえば１対２に設定している。

なお、図４（ａ）は、回転シャフト２０が圧入されたロータコア３２を示した側面を示した図である。図４（ａ）から、ロータコア３２は回転シャフト２０と同じ中心軸をもつ樽型の形状をなしていることが明らかとなる。また、図４（ｂ）は、図４（ａ）の側面図に対応した図で図３のＡ−Ａ線における断面図である。図４（ｂ）に示すように、ロータコア３２は、その軸方向両端の径Ｒ２に対して軸方向中心の径Ｒ１をたとえば１．５倍程度の大きさに設定している。

さらに、図４（ｃ）は、図４（ａ）の側面図に対応した図で図３のＢ−Ｂ線における断面図である。図４（ｃ）に示すように、凹み３６の軸方向の幅ｌ１をロータコア３２の全長ｌ２のたとえば０．７程度の大きさに設定している。

このように構成されたロータコア３２によれば、該ロータコア３２の周囲に形成されるマグネット３４の内周面もロータコア３２の樽型の外周面に沿った形状となる。このことは、マグネット３４の軸方向における肉厚が変化し、マグネット３４とロータコア３２の熱収縮および熱膨張による応力が分散されるようになる。したがって、マグネット３４に、応力が集中する個所が無くなり、割れが発生し難くなる。さらに、ロータコア３２の外周面に凹み３６が形成されていることによって、マグネット３４の周方向において肉厚が変化し、同様に、マグネット３４とロータコア３２の熱収縮および熱膨張による応力が分散されるようになり、割れが発生し難くなる。

また、ロータコア３２の周囲に射出成形によって形成されるマグネット３４が、ロータコア３２の外周面に形成された凹み３６に侵入することにより、該マグネット３４の周り止めと固着強度の向上を図ることができる効果を奏する。

（実施形態２）
実施形態１に示したロータコア３２は、その軸方向両端の径Ｒ２（図４（ｂ）参照）に対して軸方向中心の径Ｒ１（図４（ｂ）参照）を１．５倍程度にしたものである。しかし、これに限定されることはなく、ロータコアの中心の径と両端の径の比率は、ロータコアの材質や大きさ、使用される環境によって随時シミュレーション等により、割り出すのが好ましい。

（実施形態３）
実施形態１に示したロータコア３２の凹み３６は、外周に８個設け、凹み３６の部分と凹み３６の無い部分の周方向の比率が１対２に設定され、軸方向の幅ｌ１（図４（ｃ）参照）はロータコア全長の０．７程度に設定したものである。しかし、これに限定されることはなく、ロータコアの窪みの形状や数は、ロータコアの材質や大きさ、使用される環境によって随時シミュレーション等により、割り出すのが好ましい。

以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されないことは言うまでもない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。また、その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１０ モータ（インナーロータ型ブラシレスモータ）
２０ 回転シャフト
３０ ロータ
３２ ロータコア
３２Ａ 外周面
３４ マグネット
３６ 凹み
４０ ステータ
４２ ステータコア
４４ インシュレータ
４６ 巻き線
４８ 端子
５０ ハウジング
６０Ａ、６０Ｂ 軸受

Claims (4)

1. 回転シャフトと、
   前記回転シャフトの周囲に形成されたロータと、
   前記ロータの周囲に配置されたステータと、を備え、
   前記ステータが、
   電磁鋼板の積層体からなるステータコアと、
   前記ステータコアの外周を絶縁するインシュレータと、
   前記インシュレータの周りに巻回された巻き線と、を有し、
   前記ロータが、
   前記回転シャフトが圧入されるロータコアと、
   前記ロータコアの周囲に射出成形によって形成されるマグネットと、を有し、
   前記ロータコアが、軸方向中央部の径が軸方向両端の径よりも大きく形成され、外周面において、軸方向に延在する凹みが周方向に複数形成されていることを特徴とするインナーロータ型ブラシレスモータ。
2. 前記ロータコアの軸方向両端がほぼ同径となっていることを特徴とする請求項１に記載のインナーロータ型ブラシレスモータ。
3. 前記ロータコアに形成された前記凹みが前記ロータコアの外周面と滑らかな曲面によってつながっていることを特徴とする請求項１又は２に記載のインナーロータ型ブラシレスモータ。
4. 前記マグネットが前記ロータコアの前記凹み内に侵入していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のインナーロータ型ブラシレスモータ。
   
   

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