JP2016046897A - ロータ及びモータ - Google Patents

Abstract

【課題】磁石の破損を抑えることができるロータを提供する。【解決手段】整流磁石３４は、第１ロータコア３１の爪状磁極３１ｂと第２ロータコア３２の爪状磁極３２ｂとの間において周方向に生じる隙間に配置された極間磁石部３７，３８と、爪状磁極３１ｂ，３２ｂの背面に生じる隙間に配置される背面磁石部３５，３６とが一体形成される。整流磁石３４はロータコア３１，３２と組み付ける際の当接部位の角部にテーパ部３５ｃ，３７ｅ，３７ｆ，３８ｅ，３８ｆを有する。【選択図】図４

Description

本発明は、ロータ及びモータに関する。

従来、モータに使用されるロータとして、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ロータコアを備え、それらの間に円板磁石（界磁磁石）を配置して各爪状磁極を交互に異なる磁極に機能させる所謂永久磁石界磁のランデル型構造のロータが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１のロータでは、爪状磁極の背面に設けられる補助磁石（背面磁石）と、周方向における各爪状磁極間に設けられる補助磁石（極間磁極）とを有し、これら補助磁石と円板磁石の全ての磁石を予め一体成形して部品点数の増加を抑えている。そして、それら一体磁石をロータコアと組み付けてロータを構成している。

特開２０１３−１１８８０１号公報

ところで、上記のようなロータでは、例えばロータコアと一体磁石とを組み付ける際に、ロータコアの爪状磁極と一体磁石とを軸方向に相対的に移動させて近接する必要がある。このとき、例えば位置決めの精度が低いと、組み付け時に直方体状の爪状磁極と一体磁石とが接触して磁石が破損（欠けて）しまう虞がある。

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、磁石の破損を抑えることができるロータ及び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、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円板磁石と、前記第１ロータコアの爪状磁極と前記第２ロータコアの爪状磁極との間において周方向に生じる隙間に配置された極間磁石部と、前記爪状磁極の背面に生じる隙間に配置される背面磁石部とが一体形成された整流磁石とを備え、前記整流磁石は前記ロータコアと組み付ける際の当接部位の角部にテーパ部を有する。

この構成によれば、整流磁石は前記ロータコアと組み付ける際の当接部位の角部にテーパ部を有するため、ロータコアと整流磁石とを組み付ける際にテーパ部と爪状磁極部とが当接した場合であっても、当接時の力の作用を減らすことができるため、磁石の破損を抑えることができる。

上記ロータにおいて、前記テーパ部は、前記極間磁石部の角部の内、前記ロータコアと前記整流磁石とが組み付けられた状態で前記爪状磁極の基端側であって軸方向且つ周方向の端部の角部と、前記背面磁石部の角部の内、径方向外側の角部と、に形成されることが好ましい。

この構成によれば、テーパ部がロータコアと組み付ける際に爪状磁極が当接し得る角部に確実に形成することができるため、より確実に磁石の破損を抑えることが可能となる。
上記ロータにおいて、前記整流磁石は、前記第１及び第２ロータコアと、前記円板磁石と組み付けられた状態で前記テーパ部が軸方向に露出するように構成されることが好ましい。

この構成によれば、整流磁石のテーパ部が軸方向に露出するため、整流磁石をセンサマグネットとして利用することができる。
また上記課題を解決するモータは、上記いずれかに記載のロータと、該ロータと対向配置されるステータとを有することが好ましい。

この構成によれば、上記いずれかに記載の効果と同様の効果を奏することができる。

本発明のロータ及びモータによれば、磁石の破損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である。 整流磁石の斜視図である。 環状磁石の斜視図である。 ロータの分解斜視図である。 ロータの斜視図である。 図５におけるロータの６-６断面図である。 別例におけるロータの斜視図である。 別例における整流磁石と環状磁石とを一体にした一体磁石の斜視図である。 別例における整流磁石の斜視図である。

以下、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、モータとしてのブラシレスモータ１１のモータケース１２は、略有底円筒状に形成されたヨークハウジング１３と、このヨークハウジング１３のフロント側（図１中、左側）の開口部を閉塞する蓋部としてのエンドプレート１４とを有している。

図１に示すように、ヨークハウジング１３の内周面にはステータ１６が固定されている。ステータ１６は、径方向内側に延びる複数のティース１７ａを有するステータコア１７と、ステータコア１７のティース１７ａにインシュレータ１８を介して巻回される巻線１９とを備えている。ステータ１６は、外部の制御回路Ｓから巻線１９に駆動電流が供給されることで回転磁界を発生する。

図１に示すように、ブラシレスモータ１１のロータ２１は回転軸２２を有し、ステータ１６の内側に配置されている。回転軸２２は非磁性体の金属シャフトであって、ヨークハウジング１３の底部１３ａ及びエンドプレート１４に支持された軸受２３，２４により回転可能に支持されている。

図４〜図６に示すように、ロータ２１は、前記回転軸２２が圧入されることで互いの軸方向の間隔が保持されつつ回転軸２２に固定される２つのロータコア３１，３２と、各ロータコア３１，３２の軸方向の間に介在される界磁磁石としての環状磁石３３と、整流磁石３４とを備える。

図５及び図６に示すように、ロータコア３１は、略円板状のコアベース３１ａの外周部に、等間隔に複数（本実施形態では５つ）の第１爪状磁極３１ｂが径方向外側に突出されるとともに軸方向に延出して形成されている。詳しくは、第１爪状磁極３１ｂは、コアベース３１ａの外周部から径方向外側に突出した突出部３１ｃと、該突出部３１ｃの先端に設けられ軸方向に延びる爪部３１ｄとを有する。突出部３１ｃは、軸方向から見て扇形状に形成されている。爪部３１ｄは、軸直交方向断面が扇形状に形成されている。

図５及び図６に示すように、ロータコア３２は、ロータコア３１と同形状であって、略円板状のコアベース３２ａの外周部に、等間隔に複数の第２爪状磁極３２ｂが径方向外側に突出されるとともに軸方向に延出して形成されている。詳しくは、第２爪状磁極３２ｂは、コアベース３２ａの外周部から径方向外側に突出した突出部３２ｃと、該突出部３２ｃの先端に設けられ軸方向に延びる爪部３２ｄとを有する。突出部３２ｃは、ロータコア３１の突出部３１ｃと同様に、軸方向から見て扇形状に形成されている。爪部３２ｄは、軸直交方向断面が扇形状に形成されている。

そして、各ロータコア３１，３２は、その中央孔に回転軸２２が圧入されるとともに、各コアベース３１ａ，３２ａの軸方向の外側（相反する側）の距離が予め設定された距離となるように回転軸２２に対して圧入固定される。この際、ロータコア３２は、第２爪状磁極３２ｂが周方向に隣り合う他方のロータコア３１の第１爪状磁極３１ｂ間に配置されるようにして、且つコアベース３１ａとコアベース３２ａとの環状磁石３３及び整流磁石３４が配置（挟持）されるようにしてロータコア３１に対して組み付けられている。

図３〜図６に示すように、環状磁石３３は、焼結フェライト磁石等の磁石であって、中央孔が形成された円環状に形成され、ロータコア３１の第１爪状磁極３１ｂを第１の磁極（本実施形態ではＮ極）として機能させ、ロータコア３２の第２爪状磁極３２ｂ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。即ち、本実施形態のロータ２１は、界磁磁石としての環状磁石３３を用いた所謂ランデル型構造のロータである。ロータ２１は、Ｎ極となる５つの第１爪状磁極３１ｂと、Ｓ極となる５つの第２爪状磁極３２ｂとが周方向に交互に配置されており、極数が１０極（極対数が５個）となる。

図２に示すように、整流磁石３４は、ネオジボンド磁石等の磁石であって、第１及び第２背面磁石部３５，３６と、第１及び第２極間磁石部３７，３８とを備える。
図５及び図６に示すように、第１及び第２背面磁石部３５，３６は、ロータコア３１の各第１爪状磁極３１ｂの背面３１ｅ（径方向内側の面）とロータコア３２のコアベース３２ａの外周面３２ｆとの間、及び、ロータコア３２の各第２爪状磁極３２ｂの背面３２ｅとロータコア３１のコアベース３１ａの外周面３１ｆとの間に配置される。

第１背面磁石部３５は、第１爪状磁極３１ｂの背面３１ｅに当接する側が第１爪状磁極３１ｂと同極のＮ極に、ロータコア３２のコアベース３２ａの外周面３２ｆに当接する側がコアベース３２ａと同極のＳ極となるように磁化されている。

第２背面磁石部３６は、第２爪状磁極３２ｂの背面３２ｅに当接する側がＳ極に、ロータコア３１のコアベース３１ａの外周面３１ｆに当接する側がＮ極となるように磁化されている。

また、各第１及び第２背面磁石部３５，３６は、ロータコア３１，３２との組み付け時においてロータコア３１，３２と当接する部位である径方向外側面３５ａ，３６ａにおいて、その角部３５ｂ，３６ｂにテーパ部３５ｃ，３６ｃが設けられる。詳述すると、図５及び図６に示すように第１背面磁石部３５の径方向外側面３５ａであって、第１爪状磁極３１ｂの基端側（図６中上側）の角部３５ｂにテーパ部３５ｃが設けられる。更に、第２背面磁石部３６の径方向外側面３６ａであって、第２爪状磁極３２ｂの基端側（図６中下側）の角部３６ｂにテーパ部３６ｃが設けられる。

図５に示すように、第１及び第２極間磁石部３７，３８は、第１爪状磁極３１ｂと第２爪状磁極３２ｂとの周方向の間に配置されている。詳述すると第１極間磁石部３７は、第１爪状磁極３１ｂの一方の周方向端面３１ｇと第２爪状磁極３２ｂの他方の周方向端面３２ｈとの間に配置されている。また、第２極間磁石部３８は、第１極間磁石部３７と同形状であって、第１爪状磁極３１ｂの他方の周方向端面３１ｈと、第２爪状磁極３２ｂの一方の周方向端面３２ｇとの間に配置されている。第１及び第２極間磁石部３７，３８は、第１及び第２爪状磁極３１ｂ，３２ｂのそれぞれと同極性が対向するように（第１爪状磁極３１ｂ側がＮ極で、第２爪状磁極３２ｂ側がＳ極となるように）周方向に磁化されている。

また、本実施形態の第１及び第２極間磁石部３７，３８は、ロータコア３１，３２との組み付け時においてロータコア３１，３２と当接する部位である周方向端面３７ａ，３７ｂ，３８ａ，３８ｂにおいて、その角部３７ｃ，３７ｄ，３８ｃ，３８ｄにテーパ部３７ｅ，３７ｆ，３８ｅ，３８ｆが設けられる。詳述すると、第１極間磁石部３７の周方向端面３７ｂは第２ロータコア３２の爪状磁極３２ｂの周方向端面３２ｈと当接するものであり、周方向端面３７ｂにおける第２爪状磁極３２ｂの基端側（図５において下側）の角部３７ｃにテーパ部３７ｅが設けられる。さらに、第１極間磁石部３７の周方向端面３７ａは第１ロータコア３１の第１爪状磁極３１ｂの周方向端面３１ｇと当接するものであり、周方向端面３７ａにおける第１爪状磁極３１ｂの基端側（図５において上側）の角部３７ｄにテーパ部３７ｆが設けられる。また、第２極間磁石部３８の周方向端面３８ａは第２ロータコア３２の第２爪状磁極３２ｂの周方向端面３２ｇと当接するものであり、周方向端面３８ａにおける第２爪状磁極３２ｂの基端側の角部３８ｃにテーパ部３８ｅが設けられる。さらに、第２極間磁石部３８の周方向端面３８ｂは第１ロータコア３１の第１爪状磁極３１ｂの周方向端面３１ｈと当接するものであり、周方向端面３８ｂにおける第１爪状磁極３１ｂの基端側の角部３８ｄにテーパ部３８ｆが設けられる。

また、図１に示すように、ロータ２１には、略円板状のマグネット固定部材４１を介してセンサ磁石４２が設けられている。詳しくは、マグネット固定部材４１は、中央にボス部４１ａが形成された円板部４１ｂと、この円板部４１ｂの外縁から筒状に延びる筒部４１ｃとを有し、該筒部４１ｃの内周面及び円板部４１ｂの表面に当接するように環状のセンサ磁石４２が固着されている。そして、マグネット固定部材４１は、ロータコア３１と近い側で、そのボス部４１ａが回転軸２２に外嵌されて固定されている。

そして、エンドプレート１４において、センサ磁石４２と軸方向に対向する位置には磁気センサとしてのホールＩＣ４３が設けられている。ホールＩＣ４３は、センサ磁石４２に基づくＮ極とＳ極の磁界を感知するとそれぞれＨレベルの検出信号とＬレベルの検出信号とを前記制御回路Ｓに出力する。

次に、上記のように構成されたブラシレスモータ１１の作用について説明する。
制御回路Ｓから巻線１９に３相の駆動電流が供給されると、ステータ１６にて回転磁界が発生され、ロータ２１が回転駆動される。この際、ホールＩＣ４３と対向するセンサ磁石４２が回転することで、ホールＩＣ４３から出力される検出信号のレベルがロータ２１の回転角度（位置）に応じて切り替わり、その検出信号に基づいて制御回路Ｓから巻線１９に最適なタイミングで切り替わる３相の駆動電流が供給される。これにより、良好に回転磁界が発生され、ロータ２１が良好に連続して回転駆動される。

ここで、整流磁石３４は、ロータコア３１，３２と組み付けされた状態で、爪状磁極３１ｂ，３２ｂと当接する面３５ａ，３６ａ，３７ａ，３７ｂ，３８ａ，３８ｂであって爪状磁極３１ｂ，３２ｂの基端側の角部３５ｂ，３７ｃ，３７ｄ，３８ｃ，３８ｄにテーパ部３５ｃ，３７ｅ，３７ｆ，３８ｅ，３８ｆが設けられている。このため、ロータコア３１，３２と整流磁石３４とを軸方向において組み付ける際に、爪状磁極３１ｂ，３２ｂがテーパ部３５ｃ，３７ｅ，３７ｆ，３８ｅ，３８ｆと当接しても当接時の力の作用を減らすようになっている。

次に、本実施形態の効果を記載する。
（１）整流磁石３４はロータコア３１，３２と組み付ける際の当接部位の角部３５ｂ，３７ｃ，３７ｄ，３８ｃ，３８ｄにテーパ部３５ｃ，３７ｅ，３７ｆ，３８ｅ，３８ｆを有する。このため、ロータコア３１，３２と整流磁石３４とを組み付ける際にテーパ部３５ｃ，３７ｅ，３７ｆ，３８ｅ，３８ｆと爪状磁極３１ｂ，３２ｂとが当接した場合であっても、当接時の力の作用を減らすことができるため、整流磁石３４の破損を抑えることができる。

（２）テーパ部３５ｃ，３７ｅ，３７ｆ，３８ｅ，３８ｆが設けられているため、整流磁石３４と、ロータコア３１，３２との組み付け時においての位置決めの際に位置がずれても緩和することができる。

（３）また、爪状磁極３１ｂ，３２ｂと整流磁石３４（テーパ部３５ｃ，３７ｅ，３７ｆ，３８ｅ，３８ｆ）との接触を避ける必要がないため、位置決め誤差分のギャップを設ける必要が無く、爪状磁極３１ｂ，３２ｂと整流磁石３４との隙間を最小限にすることが可能となる。これによって有効磁束量を十分に確保することができる。

なお、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、環状磁石３３と整流磁石３４とを別体で構成したが、図８に示すように環状磁石３３と整流磁石３４とを一体で構成する一体磁石５０を採用してもよい。この場合、予め一体としても良いし、後から接着等で一体としてもよい。

・上記実施形態では、整流磁石３４にテーパ部３５ｃ，３７ｅ，３７ｆ，３８ｅ，３８ｆを設ける構成としたが、これに限らず、第１及び第２ロータコア３１，３２の爪状磁極３１ｂ，３２ｂにテーパ部を設ける構成を採用してもよい。

・図７に示すように、ロータ５１の構成例として、テーパ部３７ｅ，３７ｆ，３８ｅ，３８ｆ分だけ整流磁石３４を軸方向に延出させる構成を採用してもよい。整流磁石３４が軸方向に露出するため、整流磁石３４をセンサ磁石４２（図１参照）として利用することができる。

・図９に示す整流磁石３４のように、着磁態様を極異方配向としてもよい。詳述すると、図９に示す整流磁石３４は、Ｓ極の背面磁石部３６の外側面から隣接の極間磁石部３７，３８を経由してＮ極の背面磁石部３５の外側面に向けて磁束が径方向内側に凸状に湾曲して流れる、いわゆる極異方配向の着磁がなされている。これにより、背面磁石部３５，３６は径方向成分の磁束を有し、極間磁石部３７，３８は周方向成分の磁束を有することとなり、上記実施形態の整流磁石３４と同様に機能し、背面磁石部３５，３６と極間磁石部３７，３８とのそれぞれ最適な方向の成分を有するように磁化できる。

・上記実施形態並びに上記各変形例は適宜組み合わせてもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想を以下に追記する。
（付記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円板磁石と、
前記第１ロータコアの爪状磁極と前記第２ロータコアの爪状磁極との間において周方向に生じる隙間に配置された極間磁石部と、前記爪状磁極の背面に生じる隙間に配置される背面磁石部とが一体形成された整流磁石とを備え、
前記第１及び第２ロータコアの前記爪状磁極は、前記整流磁石と組み付ける際の当接部位の角部にテーパ部を有することを特徴とするロータ。

１１…モータ、１６…ステータ、２１…ロータ、３１…第１ロータコア、３１ａ…コアベース、３１ｂ…爪状磁極、３２…第２ロータコア、３２ａ…コアベース、３２ｂ…爪状磁極、３３…環状磁石（円板磁石）、３４…整流磁石、３５…第１背面磁石部、３５ｂ…角部、３５ｃ…テーパ部、３６…第２背面磁石部、３６ｂ…角部、３６ｃ…テーパ部、３７…第１極間磁石部、３７ｃ，３７ｄ…角部、３７ｅ，３７ｆ…テーパ部、３８…第２極間磁石部、３８ｃ，３８ｄ…角部、３８ｅ，３８ｆ…テーパ部、５１…ロータ。

Claims (4)

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円板磁石と、
   前記第１ロータコアの爪状磁極と前記第２ロータコアの爪状磁極との間において周方向に生じる隙間に配置された極間磁石部と、前記爪状磁極の背面に生じる隙間に配置される背面磁石部とが一体形成された整流磁石とを備え、
   前記整流磁石は前記ロータコアと組み付ける際の当接部位の角部にテーパ部を有する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、
   前記テーパ部は、
   前記極間磁石部の角部の内、前記ロータコアと前記整流磁石とが組み付けられた状態で前記爪状磁極の基端側であって軸方向且つ周方向の端部の角部と、
   前記背面磁石部の角部の内、径方向外側の角部と、
   に形成される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、
   前記整流磁石は、前記第１及び第２ロータコアと、前記円板磁石と組み付けられた状態で前記テーパ部が軸方向に露出するように構成されることを特徴とするロータ。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のロータと、該ロータと対向配置されるステータとを有することを特徴とするモータ。