JP2017169316A - モータ - Google Patents

Abstract

【課題】ボンド磁石を成型したヨークを備えながら、安定した性能を発揮し得るモータを提供する。【解決手段】筒状のヨークの内周面に磁石を取着したモータにおいて、ヨーク８の内周面に、周方向に等間隔に開口する複数の保持凹部９と、磁石１０に一体に設けられ、保持凹部に嵌合して磁石をヨークに保持する複数の係止部１１を備えた。【選択図】図３

Description

この発明は、環状のヨークの内側に永久磁石を取着して構成したロータあるいはステータを備えたモータに関するものである。

従来、アウターロータ型ブラシレスモータのロータアッセンブリは、例えば図２０，２１に示すように、軟磁性体で環状に形成されたヨーク３１の内側に、磁石３２が取着されている。

磁石３２は、高出力を必要とする仕様ではセグメントタイプのフェライト焼結磁石あるいはネオジウム焼結磁石がヨーク３１の内周面に接着剤で貼着される。高出力を必要としない仕様では、フェライトボンド磁石あるいはネオジウムボンド磁石がヨークの内側に接着あるいは圧入される。

このようなロータアッセンブリを備えたモータでは、ロータアッセンブリのさらなる低コスト化を図るために、射出成型によりボンド磁石をヨークの内側に成型する構成としたものがある。

特許文献１には、ヨークの周面に磁石が固着されたモータが開示されている。

特開２００９−７１９８４号公報

上記のように、ヨークの内側にボンド磁石を射出成型して形成するロータアッセンブリでは、粒状の磁性材料を混ぜ合わせるゴムや合成樹脂等のバインダの材質によっては、成型後にボンド磁石が収縮してヨークから脱落することがある。

この発明の目的は、ボンド磁石を成型したヨークを備えながら、安定した性能を発揮し得るモータを提供することにある。

上記課題を解決するモータは、筒状のヨークの内周面に磁石を取着したモータにおいて、前記ヨークの内周面に、周方向に等間隔に開口する複数の保持凹部と、前記磁石に一体に設けられ、前記保持凹部に嵌合して前記磁石を前記ヨークに保持する複数の係止部を備えた。

この構成によれば、磁石の係止部が保持凹部に保持されて、磁石がヨークから脱落しない。
上記モータにおいて、前記保持凹部の周方向の幅をヨークの中心に向かって徐々に狭くなるように形成した。

この構成によれば、周方向の幅がヨークの中心に向かって徐々に狭くなる保持凹部で磁石の係止部が保持される。
上記モータにおいて、前記保持凹部を貫通孔とした。

この構成によれば、ヨークに形成された貫通孔に係止部が保持される。
上記モータにおいて、前記保持凹部を前記ヨークの軸心方向の一端側に開口する切欠きとした。

この構成によれば、ヨークに形成された切欠きに係止部が保持される。
上記モータにおいて、前記保持凹部及び係止部にスキューを設けた。
この構成によれば、係止部に設けられたスキューによりコギングトルクの発生が抑制される。

上記モータにおいて、前記磁石に複数のＳ極とＮ極を周方向に交互に着磁するとともに、各磁極をラジアル方向に着磁し、前記各磁極の中央部に前記係止部を設けた。
この構成によれば、各磁極と係止部がラジアル方向に着磁される。

上記モータにおいて、前記磁石に複数のＳ極とＮ極を周方向に交互に着磁するとともに、各磁極を極異方方向に着磁し、前記各磁極の境界部に前記係止部を設けた。
この構成によれば、各磁極間で係止部に磁束が集中するので、磁石の有効磁束が増大する。

上記モータにおいて、前記磁石を前記ヨークの周方向に環状に形成した。
この構成によれば、ヨークの内側で周方向に環状に形成された磁石に磁極が着磁される。

上記モータにおいて、前記磁石を前記ヨークの周方向に分割して形成した。
この構成によれば、ヨークの内側で周方向に分割して形成された磁石に磁極が着磁される。

上記モータにおいて、前記各係止部の内側において、前記磁石には凹部を形成した。
この構成によれば、ロータの磁極の境界に起因して発生するコギングトルクが凹部により相殺される。

本発明のモータによれば、ボンド磁石を成型したヨークを備えながら、安定した性能を発揮することができる。

第一の実施形態のモータを示す分解斜視図。 第一の実施形態のロータを示す斜視図。 第一の実施形態のロータを示す断面図。 第二の実施形態のロータを示す斜視図。 第二の実施形態のロータを示す断面図。 第三の実施形態のロータを示す斜視図。 第三の実施形態のロータを示す断面図。 第四の実施形態のロータを示す断面図。 第四の実施形態のロータを示す断面図。 第五の実施形態のロータを示す断面図。 第五の実施形態のロータを示す断面図。 第六の実施形態のロータを示す断面図。 第六の実施形態のロータの出力トルクを示す説明図。 第七の実施形態のロータを示す断面図。 第八の実施形態のロータを示す断面図。 第九の実施形態のモータを示す断面図。 他の実施形態を示す断面図。 他の実施形態を示す断面図。 他の実施形態を示す断面図。 従来例のロータを示す斜視図。 従来例のロータを示す断面図。

（第一の実施形態）
以下、モータの第一の実施形態について説明する。
図１に示すアウターロータ型ブラシレスモータは、ケース１上にステータ２が設けられている。この実施形態では、ステータコアのティース３にコイル４が集中巻で巻装され、１２スロットのステータ２が形成されている。

ケース１には、ステータ２の中心部に突出する支軸５が設けられ、その支軸５にボールベアリング６が取着されている。ロータ７は、ステータ２を覆うような蓋状に形成され、ロータ７の中心部に相対回転不能に嵌合される出力軸（図示しない）がボールベアリング６に回転可能に支持されている。

そして、ステータ２のコイル４に供給される３相の励磁電流により磁界が形成され、その磁界によりロータ７が回転されるようになっている。
図２に示すように、ロータ７は軟磁性体の金属で蓋状に形成され、その周縁部が支軸５の軸方向に延設されて円筒状のヨーク８が形成されている。ヨーク８には、該ヨークの外周面に矩形に開口する複数の貫通孔９が形成されている。この実施形態では、ヨーク８の周方向等間隔に８カ所形成されている。

図３に示すように、貫通孔９はその周方向の幅がロータ７の中心部に向かって徐々に狭くなるように形成されている。すなわち、貫通孔９の周方向側面がロータ７の中心に向かって互いに近づくようにテーパ状に形成されている。

ヨーク８の内周側には、磁石１０が取着されている。この磁石１０は、ボンド磁石がヨーク８の内周面に沿って環状となるように射出成型により形成されたものであり、ボンド磁石が貫通孔９内に充填された係止部１１を含めて一体に形成されている。

このように成型された磁石１０は、係止部１１が一体に形成されているので、成型後に磁石１０が収縮しても、ヨーク８から脱落することなく保持される。
ヨーク８の内周面への成型後に、磁石１０は着磁装置により一定間隔ごとにＳ極とＮ極が交互に着磁される。

そして、ロータ７をステータ２に組み付けてモータを構成すると、コイル４への３相の励磁電流の供給に基づいて、ロータ７がステータ２の周囲を回転する。
上記のようなロータ７を備えたモータでは、次に示す効果を得ることができる。
（１）ヨーク８の内周面に沿って射出成型される磁石１０は、ヨーク８に形成された複数の貫通孔９内に係止部１１が一体に成型される。従って、成型後に磁石１０が収縮しても、係止部１１が貫通孔９に保持されているので、ヨーク８からの磁石１０の脱落を防止することができる。
（２）接着剤を必要とすることなく、係止部１１により磁石１０をヨーク８の内周面に沿って保持することができる。
（３）磁石１０はヨーク８の内周側に射出成型により形成されるので、ロータ７の製造コストを低減することができる。
（第二の実施形態）
図４及び図５は、第二の実施形態を示す。この実施形態のロータ７は、第一の実施形態の貫通孔９に代えて、ヨーク８に切欠き１３を形成したものである。その他の構成は、第一の実施形態と同様である。

図４に示すように、ヨーク８には周方向等間隔に複数の切欠き１３が形成され、各切欠き１３は支軸５の軸方向すなわちヨーク８の軸心方向の一端側に向かって開口されている。また、切欠き１３は、第一の実施形態の貫通孔９と同様に、その周方向の幅がロータ７の中心部に向かって徐々に狭くなるように形成されている。すなわち、切欠き１３の周方向側面がロータ７の中心に向かって互いに近づくようにテーパ状に形成されている。

ヨーク８の内周側に取着される磁石１０は、第一の実施形態と同様に、ボンド磁石がヨーク８の内周面に沿って環状となるように射出成型により形成されたものであり、ボンド磁石が切欠き１３内に充填された係止部１１を含めて一体に形成されている。

このようなロータ７を備えたモータでは、第一の実施形態で得られた効果と同様な効果を得ることができる。
（第三の実施形態）
図６及び図７は、第三の実施形態を示す。この実施形態のロータ７は、ヨーク８に形成される貫通孔１６にスキューを設けたものである。その他の構成は、第一の実施形態と同様である。

第一の実施形態の貫通孔９と同様に、貫通孔１６はその周方向の幅がロータ７の中心部に向かって徐々に狭くなるように形成されている。すなわち、貫通孔１６の周方向側面がロータ７の中心に向かって互いに近づくようにテーパ状に形成されている。

そして、貫通孔１６はロータ７の回転方向に対しスキューを確保するように、ロータの回転軸心に対し斜めとなる矩形状に開口されている。
ヨーク８の内周側に取着される磁石１０は、第一の実施形態と同様に、ボンド磁石がヨーク８の内周面に沿って環状となるように射出成型により形成されたものであり、ボンド磁石が貫通孔１６内に充填された係止部１１を含めて一体に形成されている。係止部１１は、貫通孔１６に沿って斜めに形成されて、ロータ７の回転方向に対しスキューが確保されている。

このようなロータ７を備えたモータでは、第一の実施形態で得られた効果と同様な効果を得ることができるとともに、次に示す効果を得ることができる。
（１）係止部１１にスキューが形成されているので、ロータ７の回転時に発生するコギングトルク（トルク変動）を抑制することができる。
（第四の実施形態）
図８及び図９は、第四の実施形態を示す。図８は、第一の実施形態の磁石１０の着磁方向を示し、ヨーク８に成型された磁石１０は、周方向において所定間隔毎にＳ極とＮ極が交互に着磁され、各磁極は係止部１１を含めてそれぞれラジアル方向に着磁されている。

図９は、磁石１０が周方向に複数に分割されて成型され、各分割部が係止部１１を含めてラジアル方向にＳ極とＮ極が交互に着磁されている。
そして、このように着磁された磁石１０を備えたロータ７をステータ２に組み付けてモータを構成すると、コイル４への３相の励磁電流の供給に基づいて、ロータ７がステータ２の周囲を回転する。

上記のように構成されたロータ７を備えたモータでは、第一の実施形態で得られた効果と同様な効果を得ることができる。また、図９に示す磁石１０を備えたロータ７では、磁石１０が磁極毎に分割されているので、成型後に磁石１０が収縮しても、磁石１０に亀裂や割れが生じない。
（第五の実施形態）
図１０及び図１１は、第五の実施形態を示す。図１０は、第一の実施形態の磁石１０の着磁方向を示し、ヨーク８に成型された磁石１０は、周方向において所定間隔毎にＳ極とＮ極が交互に着磁され、各磁極の磁石配向は係止部１１の中心を境界として極異方配向となるように着磁されている。

図１１は、磁石１０が周方向に複数に分割されて成型され、各分割部が係止部１１の中心を境界として極異方方向にＳ極とＮ極が交互に着磁されている。
そして、このように着磁された磁石１０を備えたロータ７をステータ２に組み付けてモータを構成すると、コイル４への３相の励磁電流の供給に基づいて、ロータ７がステータ２の周囲を回転する。

上記のように構成されたロータ７を備えたモータでは、第一の実施形態で得られた効果と同様な効果を得ることができる。また、Ｓ極からＮ極に至る磁束を係止部１１に集中させることができるので、磁石１０の有効磁束を増大させて、モータの出力トルクを向上させることができる。

図１１に示す磁石１０を備えたロータ７では、磁石１０が磁極毎に分割されているので、成型後に磁石１０が収縮しても、磁石１０に亀裂や割れが生じない。
（第六の実施形態）
図１２は、第六の実施形態を示す。この実施形態は、第一の実施形態と同様なヨーク８の内側に磁石１０がボンド磁石を射出成型することにより形成されている。そして、磁石１０は、図８に示す第四の実施形態と同様に、周方向において所定間隔毎にＳ極とＮ極が交互に着磁され、各磁極は係止部１１の内側が磁極の中心となるようにそれぞれラジアル方向に着磁されている。

磁石１０内周面において、各係止部１１の内側には、磁石１０の肉厚を薄くするように、矩形の凹部１９が形成されている。その他の構成は、図８に示す構成と同様である。
図８に示すロータ７を備えたモータでは、ステータ２の周囲をロータ７が回転するとき、図１３に示すように、各磁極の境界部分での磁束の変動に起因するコギングトルクｔ１が発生する。

この実施形態の磁石１０には、各磁極の中心部に凹部１９が形成されているので、ステータ２の周囲をロータ７が回転するとき、図１３に示すように、コギングトルクｔ１に加えて各磁極の凹部１９部分での磁束の変動に起因するコギングトルクｔ２が発生する。

そして、コギングトルクｔ２はコギングトルクｔ１に対しほぼ逆相となる。このため、コギングトルクｔ１とコギングトルクｔ２が互いに相殺されて、ロータ７の出力トルクｔ３のトルク変動が抑制される。

この実施形態のロータ７を備えたモータでは、第一の実施形態で得られた効果に加えて、次に示す効果を得ることができる。
（１）ロータ７の回転時に、ロータ７の磁極の境界に起因して発生するコギングトルクを凹部１９により相殺することができる。従って、ロータ７の出力トルクｔ３のトルク変動を抑制することができる。
（２）ロータ７の出力トルクの変動を抑制することができるので、モータの作動時における振動及び騒音の発生を抑制することができる。
（第七の実施形態）
図１４は、第七の実施形態を示す。この実施形態は、図９に示すロータ７の磁石１０において、各係止部１１の内側には、磁石１０の肉厚を薄くするように、矩形の凹部１９が形成されている。その他の構成は、図８に示す構成と同様である。

このような構成のロータ７を備えたモータでは、図９に示すロータ７を備えたモータで得られた効果に加えて、第六の実施形態で得られた効果と同様な効果を得ることができる。
（第八の実施形態）
図１５は、第八の実施形態を示す。この実施形態は、図１１に示すロータ７の磁石１０において、係止部１１の内側に磁石１０の肉厚を薄くするように、矩形の凹部１９が形成されている。その他の構成は、図１１に示す構成と同様である。

このような構成のロータ７を備えたモータでは、図１１に示すロータ７を備えたモータで得られた効果に加えて、第六の実施形態で得られた効果と同様な効果を得ることができる。
（第九の実施形態）
図１６は、第九の実施形態を示す。この実施形態は、上記各実施形態のロータ７をアウターロータ型マルチランデルモータに使用したものである。

ステータ２０には上方及び下方から延びるクローティース２１が形成され、クローティース２１の内側に環状巻線２２が設けられている。
このような構成により、アウターロータ型マルチランデルモータにおいて、上記各実施形態と同様な効果を得ることができる。

上記実施形態は、以下の態様で実施してもよい。
・図１７に示すように、ヨーク８の内周面に磁石２３を接着して構成するロータ７において、各磁極の中央部に凹部２４を設ける。このような構成のロータ７を備えたモータでは、第六の実施形態と同様に、コギングトルクの発生を抑制することができる。
・図１８に示すように、ヨーク８の内周面に磁石２３を接着して構成するロータ７において、各磁極の中央部及び境界部に凹部２４を設ける。このような構成のロータ７を備えたモータでは、第六の実施形態と同様に、コギングトルクの発生を抑制することができる。
・図１９に示すように、ヨーク８の内周面に極異方方向に着磁され、各磁極毎に分割された磁石２５を接着して構成するロータ７において、各磁極の中央部に磁石２５の肉厚を薄くするように、矩形の凹部２６を設ける。このような構成のロータ７を備えたモータでは、第六の実施形態と同様に、コギングトルクの発生を抑制することができる。
・上記各実施形態のように磁石を備えたヨークをステータとして使用して、そのステータの内側でロータを回転させるブラシ付きモータを構成することもできる。

７…ロータ、８…ヨーク、９，１６…保持凹部（貫通孔）、１０，２３，２５…ロータ、１１…係止部、１３…保持凹部（切欠き）、１９，２４，２６…凹部。

Claims (10)

1. 筒状のヨークの内周面に磁石を取着したモータにおいて、
   前記ヨークの内周面に、周方向に等間隔に開口する複数の保持凹部と、
   前記磁石に一体に設けられ、前記保持凹部に嵌合して前記磁石を前記ヨークに保持する複数の係止部と
   を備えたことを特徴とするモータ。
2. 請求項１に記載のモータにおいて、
   前記保持凹部の周方向の幅をヨークの中心に向かって徐々に狭くなるように形成したことを特徴とするモータ。
3. 請求項２に記載のモータにおいて、
   前記保持凹部を貫通孔としたことを特徴とするモータ。
4. 請求項２に記載のモータにおいて、
   前記保持凹部を前記ヨークの軸心方向の一端側に開口する切欠きとしたことを特徴とするモータ。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のモータにおいて、
   前記保持凹部及び係止部にスキューを設けたことを特徴とするモータ。
6. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のモータにおいて、
   前記磁石に複数のＳ極とＮ極を周方向に交互に着磁するとともに、各磁極をラジアル方向に着磁し、前記各磁極の中央部に前記係止部を設けたことを特徴とするモータ。
7. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のモータにおいて、
   前記磁石に複数のＳ極とＮ極を周方向に交互に着磁するとともに、各磁極を極異方方向に着磁し、前記各磁極の境界部に前記係止部を設けたことを特徴とするモータ。
8. 請求項６又は７に記載のモータにおいて、
   前記磁石を前記ヨークの周方向に環状に形成したことを特徴とするモータ。
9. 請求項６又は７に記載のモータにおいて、
   前記磁石を前記ヨークの周方向に分割して形成したことを特徴とするモータ。
10. 請求項８又は９に記載のモータにおいて、
    前記各係止部の内側において、前記磁石には凹部を形成したことを特徴とするモータ。

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