JP2019103321A - Inner rotor type motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インナーロータ型のモータに関する。 The present invention relates to an inner rotor type motor.
インナーロータ型のモータは、ステータ及びロータを備える。ロータは、ステータの径方向内側に配置される。ステータは、電機子となって電機子磁界を発生する。ロータは、界磁となって界磁磁界を発生する。発生した界磁磁界は、発生した電機子磁界と鎖交する。これにより、ロータを中心軸の周りに回転させるトルクが発生する。 The inner rotor type motor comprises a stator and a rotor. The rotor is disposed radially inward of the stator. The stator serves as an armature to generate an armature magnetic field. The rotor becomes a field and generates a field magnetic field. The generated field magnetic field interlinks with the generated armature magnetic field. This generates torque that causes the rotor to rotate about the central axis.
ロータは、ロータコア及びマグネットを備える。マグネットは、界磁磁界を発生する。 The rotor comprises a rotor core and a magnet. The magnet generates a field magnetic field.
インナーロータ型のモータは、表面磁石(SPM)型のモータ及び埋め込み磁石(IPM)型のモータに大別される。SPM型のモータにおいては、マグネットがロータコアの外周面に保持される。ロータコアの外周面へのマグネットの保持は、マグネットホルダ等の部材を用いて行われる場合もあるし、接着により行われる場合もある。IPM型のモータにおいては、マグネットがロータコアに埋め込まれる。 The inner rotor type motor is roughly classified into a surface magnet (SPM) type motor and an embedded magnet (IPM) type motor. In the SPM type motor, the magnet is held on the outer peripheral surface of the rotor core. The holding of the magnet on the outer peripheral surface of the rotor core may be performed using a member such as a magnet holder, or may be performed by adhesion. In an IPM type motor, a magnet is embedded in the rotor core.
SPM型のモータのロータに組み込まれるマグネットは、焼結マグネット、プラスチックマグネット及びラバーマグネットに大別される。 Magnets incorporated into the rotor of an SPM type motor are roughly classified into sintered magnets, plastic magnets and rubber magnets.
ロータに組み込まれるマグネットが焼結マグネット又はプラスチックマグネットである場合は、ステータとマグネットとの間の磁気的相互作用、熱、外力等によりマグネットがステータに向かって変形又は移動しマグネットがステータのティース等に接触する問題が発生しにくい。しかし、ロータに組み込まれるマグネットが焼結マグネット又はプラスチックマグネットである場合は、マグネットが安価でなくなり、マグネットの保管、加工及びロータへの組み込みが容易でなくなる。 When the magnet incorporated into the rotor is a sintered magnet or a plastic magnet, the magnet is deformed or moved toward the stator by magnetic interaction, heat, external force, etc. between the stator and the magnet, and the magnet is a tooth of the stator, etc. It is hard to occur the problem of touching. However, when the magnet incorporated into the rotor is a sintered magnet or a plastic magnet, the magnet is not inexpensive and storage, processing and incorporation into the rotor become difficult.
一方、ロータに組み込まれるマグネットがラバーマグネットである場合は、上述の問題が発生しやすい。特に、ラバーマグネットがネオジム(Nd)ラバーマグネットである場合は、上述の問題が顕著になりやすい。しかし、ロータに組み込まれるマグネットがラバーマグネットである場合は、マグネットが安価になり、マグネットの保管、加工及びロータへの組み込みが容易になる。 On the other hand, when the magnet incorporated in the rotor is a rubber magnet, the above-mentioned problem is likely to occur. In particular, when the rubber magnet is a neodymium (Nd) rubber magnet, the above-mentioned problems are likely to be noticeable. However, if the magnet incorporated into the rotor is a rubber magnet, the magnet becomes inexpensive and storage, processing and incorporation into the rotor become easy.
特許文献1に記載されたモータは、SPM型のモータの例である。特許文献1に記載されたモータにおいては、ロータヨーク組立体の外周面に筒状のマグネットが固着されロータが構成される(段落0031)。特許文献1に記載されたモータにおいては、マグネットが焼結マグネット、プラスチックマグネット及びラバーマグネットのいずれであるのかは不明である。
上述したように、SPM型のモータに設けられるロータに組み込まれるマグネットが焼結マグネット又はプラスチックマグネットである場合は、マグネットが安価でなくなり、マグネットの保管、加工及びロータへの組み込みが容易でなくなる。一方、SPM型のモータに設けられるロータに組み込まれるマグネットがラバーマグネットである場合は、高温環境下では、マグネットがステータに接触する問題が発生しやすい。 As described above, when the magnet incorporated in the rotor provided in the SPM type motor is a sintered magnet or a plastic magnet, the magnet is not inexpensive and storage, processing and incorporation into the rotor are not easy. On the other hand, when the magnet incorporated in the rotor provided in the SPM type motor is a rubber magnet, the problem of the magnet coming into contact with the stator tends to occur under high temperature environment.
このため、従来の技術においては、安価なラバーマグネットでありながらステータに接触する問題が発生しにくいインナーロータ型のモータを得ることが困難であった。 For this reason, in the prior art, it is difficult to obtain an inner rotor type motor which is an inexpensive rubber magnet and hardly causes a problem of contact with the stator.
本発明は、この問題を解決することを目的とする。本発明が解決しようとする課題は、安価でありマグネットがステータに接触する問題が発生しにくいインナーロータ型のモータを提供することである。 The present invention aims to solve this problem. The problem to be solved by the present invention is to provide an inner rotor type motor which is inexpensive and in which the problem of the magnet coming into contact with the stator hardly occurs.
本発明の例示的な一つの態様では、インナーロータ型のモータにおいて、ステータが中心軸を中心に環状に配置され、ロータがステータの径方向内側に配置される。ロータにおいては、筒状部がステータに対向し、筒状のラバーマグネットが筒状部の内周面の径方向内側に配置され当該内周面に沿う。 In an exemplary aspect of the present invention, in an inner rotor type motor, a stator is annularly disposed about a central axis, and a rotor is disposed radially inward of the stator. In the rotor, the cylindrical portion faces the stator, and a cylindrical rubber magnet is disposed radially inward of the inner peripheral surface of the cylindrical portion along the inner peripheral surface.
本発明のモータの一つの態様によれば、保管、加工及びロータへの組み込みが容易であり安価であるラバーマグネットがロータに組み込まれる。これにより、安価なインナーロータ型のモータを提供することができる。 According to one aspect of the motor of the present invention, a rubber magnet is incorporated into the rotor that is easy to store, machined and integrated into the rotor and is inexpensive. Thereby, an inexpensive inner rotor type motor can be provided.
また、本発明のモータの一つの態様によれば、ラバーマグネットの径方向外側に筒状部が存在する。これにより、ステータとラバーマグネットとの間の磁気的相互作用、熱、外力等によりラバーマグネットがステータに向かって変形又は移動することが筒状部により規制され、ラバーマグネットがステータに接触することを防止できる。 Further, according to one aspect of the motor of the present invention, the cylindrical portion is present radially outside the rubber magnet. As a result, it is restricted by the cylindrical portion that the rubber magnet is deformed or moved toward the stator by magnetic interaction between the stator and the rubber magnet, heat, external force or the like, and the rubber magnet contacts the stator. It can prevent.
以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本願では、モータの中心軸Cと平行な方向を「軸方向」、モータの中心軸に直交する方向を「径方向」、モータの中心軸Cを中心とする円弧に沿う方向を「周方向」、とそれぞれ称する。また、本願では、軸方向を上下方向として、各部の形状や位置関係を説明する。ただし、この上下方向の定義により、本発明に係るモータの製造時および使用時の向きを限定する意図はない。 Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present application, a direction parallel to the central axis C of the motor is “axial direction”, a direction orthogonal to the central axis of the motor is “radial direction”, and a direction along an arc centered on the central axis C of the motor is “peripheral It is referred to as “direction”. Further, in the present application, the shape and the positional relationship of each part will be described with the axial direction as the vertical direction. However, the definition in the vertical direction is not intended to limit the direction at the time of manufacture and use of the motor according to the present invention.
また、本願において「平行な方向」とは、略平行な方向も含む。また、本願において「直交する方向」とは、略直交する方向も含む。 Further, in the present application, the “parallel direction” also includes a substantially parallel direction. Further, in the present application, the “orthogonal direction” also includes a substantially orthogonal direction.
1 第1実施形態
1.1 モータの概略
図1は、第1実施形態のモータを模式的に図示する断面図である。
1 First Embodiment 1.1 Outline of Motor FIG. 1 is a cross-sectional view schematically illustrating a motor according to a first embodiment.
図1に図示されるモータ1000は、インナーロータ型であり、ステータ1020、ロータ1021、ケース1022、軸受1023及び軸受1024を備える。モータ1000がこれらの構成物以外の構成物を備えてもよい。
The
ケース1022は、軸方向に延びる筒状の部材である。ケース1022の材料は、特に限定されるものでなく、例えば、アルミニウム(アルミニウム合金を含む)やSUSなどの鉄合金などが好ましい。ケース1022は、ステータ1020やロータ1021などを内部に収容する。ステータ1020は、軸受1023及び1024を介さずにケース1022に結合される。これにより、ステータ1020は、ケース1022に対して固定された状態でケース1022に保持される。ステータ1020は、例えば、ケース1022に、圧入や焼き嵌め等によって固定される。
The
ケース1022の軸方向下側の底部には、軸方向下側に向かって凹む凹部が形成される。当該凹部には、軸受1024が保持される。ケース1022の軸方向上側の開口部には、蓋部が配置される。本実施形態において、蓋部は、略板状の部材である。蓋部とケース1022とは、例えば、ビス(図示省略)等によって固定される。蓋部は、その略中央に軸方向に貫通する貫通孔を有する。当該貫通孔内には、軸受1023が保持される。本実施形態において、軸受1023のサイズは、軸受1024のサイズよりも大きい。しかしながら、軸受1023のサイズは、軸受1024のサイズと同じであってもよく、大小関係が逆であってもよい。
The axially lower bottom of the
ロータ1021は、軸受1023及び1024により、ケース1022に対して回転可能に支持される。本実施形態において、軸受1023及び1024は、例えば、玉軸受である。しかしながら、軸受1023及び1024の種類は、特に限定されるものではなく、すべり軸受などの他の種類の軸受であってもよい。
The
ステータ1020は、電機子となって電機子磁界を発生する。ロータ1021は、界磁となって界磁磁界を発生する。発生した界磁磁界は、発生した電機子磁界と鎖交する。これにより、ロータ1021を中心軸Cの周りに回転させるトルクが発生する。
The
モータ1000は、インナーロータ型である。このため、モータ1000においては、ロータ1021がステータ1020の径方向内側に配置される。ステータ1020は、環状であり、中心軸Cを中心に環状に配置される。
The
1.2 ステータ
ステータ1020は、図1に図示されるように、ステータコア1040及び複数の巻線1041を備える。ステータコア1040は、コアバック1060及び複数のティース1061を備える。
1.2 Stator The
コアバック1060は、環状であり、中心軸Cを中心に環状に配置される。複数のティース1061は、中心軸Cを中心に周方向に分散して配置される。本実施形態では、ティース1061は、周方向に等間隔に配置される。各ティース1061は、コアバック1060の内周面1080から径方向内側に向かって突出する。各ティース1061には、樹脂などの絶縁材料からなるインシュレータを介して、導線が巻かれて巻線1041が構成される。ステータコア1040は、磁性体からなる。本実施形態では、ステータコア1040は、複数枚の電磁鋼板が軸方向に積層された積層鋼板である。複数の巻線1041に電流が流れると、電流に応じた電機子磁界が発生する。なお、ステータコア1040は、積層鋼板に代えて、圧粉磁心などであってもよい。
The core back 1060 is annular and disposed annularly around the central axis C. The plurality of
図1に図示される構造を有するステータ1020が当該構造とは異なる構造を有するステータに置き換えられてもよい。上述のステータコア1040は、コアバックが環状である丸コアである。しかしながら、ステータコア1040は、丸コアに限られず、分割コア及びストレートコアのいずれであってもよいし、その他の形状のコアであってもよい。複数の巻線1041の巻き方は、集中巻及び分布巻のいずれであってよいし、その他の巻き方であってもよい。
The
1.3 ロータ
図2は、第1実施形態のモータに設けられるロータ、磁気センサ及び基板を模式的に図示する断面図である。図2は、図1の一部を拡大した図となっている。
1.3 Rotor FIG. 2 is a cross-sectional view schematically illustrating a rotor, a magnetic sensor, and a substrate provided in the motor of the first embodiment. FIG. 2 is an enlarged view of a part of FIG.
ロータ1021は、図1及び図2に図示されるように、シャフト1100、ロータコア1101、有蓋筒状体1102及びラバーマグネット1103を備える。
The
シャフト1100は、図1に図示されるように、軸受1023の内輪1120及び軸受1024の内輪1140に結合される。内輪1120及び1140は、それぞれ軸受1023の外輪1121及び軸受1024の外輪1141に対して回転できる。外輪1121及び1141は、ケース1022に結合される。これにより、シャフト1100は、中心軸Cに沿う状態で中心軸Cの周りに回転できる。
本実施形態において、ロータコア1101は、複数枚の電磁鋼板が軸方向に積層された積層鋼板である。シャフト1100は、図2に図示されるように、ロータコア1101に形成された孔1160に通される。孔1160は、ロータコア1101を軸方向に貫通する。ロータコア1101は、挿入されたシャフト1100に結合され、有蓋筒状体1102に形成された筒内空間1170に収容される。本実施形態では、有蓋筒状体1102は、収容されたロータコア1101に結合される。ラバーマグネット1103は、筒内空間1170に収容され、有蓋筒状体1102に取り付けられる。これにより、ラバーマグネット1103は、シャフト1100と一体的に回転できる。なお、シャフト1100は、樹脂や金属などの部材を介して、間接的にロータコア1101と結合されてもよい。すなわち、シャフト1100は、ロータコア1101に直接または間接的に固定される。本実施形態において、ロータコア1101は、積層鋼板に代えて、圧粉磁心などであってもよい。
In the present embodiment, the
本実施形態では、ラバーマグネット1103は、筒状であり、中心軸Cを中心として筒状に配置される。ラバーマグネット1103のマグネット外周面1180は、多極着磁され、多極着磁面となっている。これにより、マグネット外周面1180は、界磁磁界を発生する。
In the present embodiment, the
1.4 ラバーマグネットの利点
図1及び図2に図示される筒状のラバーマグネット1103は、モータ1000を製造する事業者などが平板状のラバーマグネットを筒状に変形することにより容易に得られる。また、平板状のラバーマグネットは、例えば、保管のための広いスペースなどが不要であり、容易に保管できる。さらに、平板状のラバーマグネットを筒状に変形する際に専用金型は不要である。このため、ロータ1021に組み込まれるマグネットがラバーマグネット1103である場合は、マグネットの保管、加工及びロータ1021への組み込みが容易である。また、ラバーマグネット1103において磁粉を互いにバインドするバインド材料は安価である。このため、ロータ1021に組み込まれるマグネットがラバーマグネット1103である場合は、マグネットの製造コストなどが安価になる。したがって、ロータ1021に組み込まれるマグネットがラバーマグネット1103である場合は、安価なモータ1000を提供することができる。
1.4 Advantages of Rubber Magnets The
モータの駆動時において、ティースとマグネットとの間には、ラジアル方向の電磁力が生じる。当該電磁力により、ティースとマグネットには振動が生じ、モータから騒音が発生する虞がある。特に、ロータ1021に組み込まれるマグネットがプラスチックマグネット又は焼結マグネットである場合は、当該騒音が抑制されにくい。また、ロータ1021に組み込まれるマグネットがプラスチックマグネット又は焼結マグネットである場合は、マグネットをロータ本体に接着する接着剤の量により共振音が変化するという問題も生じる虞がある。これに対して、本実施形態におけるラバーマグネット1103は、弾性を有する。これにより、モータの駆動時に各ティース1061とラバーマグネット1103との間に発生するラジアル方向の電磁力により生じる振動がラバーマグネット1103により減衰され、モータ1000から発生する騒音が抑制される。
During driving of the motor, a radial electromagnetic force is generated between the teeth and the magnet. Due to the electromagnetic force, vibrations occur in the teeth and the magnet, and noise may be generated from the motor. In particular, when the magnet incorporated in the
1.5 ラバーマグネットのステータへの接触の防止
図1及び図2に図示されるロータ1021に組み込まれるマグネットがラバーマグネット1103である場合は、ステータ1020とラバーマグネット1103との間の磁気的相互作用、熱、外力等によりラバーマグネット1103がステータ1020に向かって変形又は移動する虞がある。そのため、これらの変形または移動することを規制し、ラバーマグネット1103がステータ1020に接触することを防止しなければならない。以下では、そのための構成について説明する。
1.5 Preventing Contact of Rubber Magnet to Stator When the magnet incorporated in the
ロータコア1101及び有蓋筒状体1102は、モータの駆動時にロータ1021が回転した場合でもステータ1020に接触するほど変形しない。
The
有蓋筒状体1102は、図2に図示されるように、筒状部1200を備える。本実施形態において、有蓋筒状体1102を構成する筒状部1200は、非磁性材となっている。筒状部1200の材料が非磁性である場合、筒状部1200の材料は、例えば、アルミニウム(アルミニウム合金を含む)などであるが、特に限定されるものではない。
The covered
筒状部1200は、中心軸Cを中心として筒状に配置され、ステータ1020と径方向に対向する。
The
ラバーマグネット1103は、筒状部1200の内周面1220に取り付けられる。このため、ラバーマグネット1103は、内周面1220に保持され、内周面1220の径方向内側に配置され、内周面1220に沿う。
The
ラバーマグネット1103の径方向外側には、筒状部1200が存在する。これにより、ラバーマグネット1103がステータ1020に向かって変形又は移動することが筒状部1200により規制される。その結果、ラバーマグネット1103がステータ1020に接触することを防止できる。特に、ロータ1021が高速回転する場合に遠心力によりラバーマグネット1103がステータ1020に向かって変形および飛散することが筒状部1200により規制される。
A
1.6 筒状部のシャフトへの結合
有蓋筒状体1102は、図2に図示されるように、板状部1201をさらに備える。
1.6 Coupling of the cylindrical part to the shaft The covered
板状部1201は、筒状部1200の上側の開口の一部を塞ぐ蓋状の部位である。このため、筒状部1200は、板状部1201の外周側の板端部1260から軸方向下側に延びる。本実施形態では、板状部1201は、円板状である。板状部1201は、筒状部1200と一体に形成される。板状部1201は、筒状部1200と、例えば、プレス加工、切削加工、鋳造などにより、成形することが可能である。なお、板状部1201の形状は、上述のものに限られず、特に限定されるものではない。
The plate-
ロータコア1101は、シャフト1100に結合される。ロータコア1101は、シャフト1100に、例えば、圧入などにより固定される。本実施形態では、板状部1201は、ロータコア1101に結合される。この場合、板状部1201は、ロータコア1101に、例えば、かしめ、接着、溶接などにより、固定することができる。筒状部1200の上側の筒端部1240は、板状部1201の外周側の板端部1260に結合される。これにより、ロータコア1101及び板状部1201が、筒状部1200をシャフト1100に結合する結合部1280となり、筒状部1200がシャフト1100と一体的に回転できる。なお、板状部1201がシャフト1100に結合されるのであれば、板状部1201は、ロータコア1101に、必ずしも固定されなくてもよい。この場合、板状部1201は、ロータコア1101と、軸方向に接触または間隙を介して対向してもよい。また、ロータコア1101及び板状部1201からなる結合部1280が他の構造を有する結合部に置き換えられてもよい。その例は、第2実施形態の説明において言及する。
1.7 ロータの周方向位置の検知
筒状のラバーマグネット1103は、径方向外側を向く第1の多極着磁面、及び径方向外側と異なる方向を向く第2の多極着磁面を有する。より詳細には、図2に図示されるラバーマグネット1103のマグネット外周面1180は、径方向外側を向き、界磁磁界を発生する第1の多極着磁面となっている。
1.7 Detection of circumferential position of rotor The
モータ1000においては、さらに、ラバーマグネット1103の下側の端面1300が、軸方向下側を向き、ロータ1021の周方向位置の検知に用いられる磁界を発生する第2の多極着磁面となっている。
Further, in
モータ1000は、少なくとも1つの磁気センサ1320及び基板1321をさらに備える。本実施形態において、基板1321は、例えば、板状の部材である。基板1321の軸方向一方側および軸方向他方側の少なくとも一方の面には、コンデンサーなどの各種の電子部品が電気的に接続される。図示は省略するが、基板1321は、例えば、ケース1002やステータなどに支持され、保持される。基板1321は、コネクタなどを介して外部電源(図示省略)と接続される。また、基板1321は、例えば、直接、または、導線などの導電部材を介して間接的に、巻線と接続される。これにより、外部電源を介して、モータ(すなわち、ステータ)に電力を供給することができる。なお、基板1321は、いわゆるプリント基板(PCB)に限られず、FPC(Flexible printed circuits)などであってもよい。また、基板1321の枚数は1枚に限られず、2枚以上であってもよい。基板1321は、片面に電子部品等が実装される片面基板であってもよく、両面に電子部品等が実装される両面基板であってもよい。
The
磁気センサ1320は、ロータ1021の周方向位置を検知する位置センサである。本実施形態では、磁気センサ1320は、基板1321に実装される。磁気センサ1320は、周方向の特定の位置においてラバーマグネット1103の下側の端面1300に対向する。これにより、磁気センサ1320は、端面1300により発生させられた磁界を検知し、検知した磁界に応じた電気信号を出力することができる。出力される電気信号は、例えば、ロータ1021の周方向位置を検知するために用いられる。すなわち、モータ1000は、第2の多極着磁面に対向し第2の多極着磁面により発生させられた磁界を検知する磁気センサをさらに備える。磁気センサ1320は、ホール素子及び磁気抵抗素子のいずれであってもよいし、その他の素子であってもよい。磁気センサ1320が端面1300により発生させられる磁界に加えてラバーマグネット1103のマグネット内周面1181等により発生させられる磁界を検知してもよい。磁気センサ1320の数は、1つでもよく、3つ以上であってもよく、ロータの磁極の数や相の数などにあわせて適宜変更可能である。
The
マグネットが強い異方性を有する焼結マグネットである場合は、界磁磁界を発生する焼結マグネットから独立したセンサマグネット、及びセンサマグネットにより発生させられた磁界を検知する磁気センサを設けることが必要になる。そのため、センサマグネット等のコストや取り付け工数が増加してしまう。 When the magnet is a sintered magnet having strong anisotropy, it is necessary to provide a sensor magnet independent of the sintered magnet that generates a field magnetic field and a magnetic sensor that detects the magnetic field generated by the sensor magnet. become. As a result, the cost and the number of mounting steps of the sensor magnet and the like increase.
これに対し、本実施形態では、ラバーマグネット1103は、望ましくは等方性マグネット又は磁化容易軸が延びる方向とは異なる方向にも着磁可能な弱い異方性を有する異方性マグネットであり、さらに望ましくは等方性マグネットである。ラバーマグネット1103が等方性マグネット又は弱い異方性を有する異方性マグネットである場合は、径方向外側を向くラバーマグネット1103のマグネット外周面1180、及び径方向外側とは異なる軸方向下側を向くラバーマグネット1103の下側の端面1300の両方を着磁することが容易になる。このことは、ロータ1021の周方向位置を検知するためにラバーマグネット1103から独立したセンサマグネット、及びセンサマグネットにより発生させられた磁界を検知する磁気センサを設けることを不要にし、モータ1000の製造コストを低下させることができる。
On the other hand, in the present embodiment, the
ラバーマグネット1103の下側の端面1300は、図2に図示されるように、筒状部1200から軸方向下側にはみ出す。すなわち、第2の多極着磁面は、筒状部1200から軸方向にはみ出し、軸方向を向く。これにより、磁気センサ1320を端面1300の近くに配置することが容易になり、端面1300により発生させられる磁界を磁気センサ1320により効率的に検知することができる。
The
板状部1201の外周側の板端部1260が筒状部1200の下側の筒端部1241に結合される。軸方向上側を向くラバーマグネット1103の上側の端面1301が筒状部1200から軸方向上側にはみ出す。端面1301がロータ1021の周方向位置の検知に用いられる磁界を発生する多極着磁面となる。磁気センサ1320が端面1301に対向する。
A
1.8 ラバーマグネットの取り付け
図2に図示されるラバーマグネット1103は、任意の取り付け方法により筒状部1200の内周面1220に取り付けられる。例えば、ラバーマグネット1103は、それを筒状部1200に絞り圧入して内周面1220に貼り付けることにより内周面1220に取り付けられる。このような取り付け方法によれば、SPM型又はIPM型のモータにおいて焼結マグネットを取り付ける場合の取り付け工程よりも簡易な取り付け工程によりラバーマグネット1103が取り付けられる。なお、ラバーマグネット1103は、筒状部1200の内周面1220に、接着などの他の方法により取り付けられてもよい。
1.8 Mounting of Rubber Magnet The
1.9 マグネットの種類
図1及び図2に図示されるラバーマグネット1103は、フェライトを含む組成物からなるフェライトラバーマグネット及びネオジム(Nd)を含む組成物からなるNdラバーマグネットのいずれであってもよいし、その他のラバーマグネットであってもよいが、望ましくはNdラバーマグネットである。Ndラバーマグネットは、より大きな体積を占めるフェライトラバーマグネットと同等の磁力を有する。このため、同等の磁力を発生させる場合において、ラバーマグネット1103がNdラバーマグネットである場合は、フェライトラバーマグネットを用いる場合と比較して、マグネットの体積を小さくしてロータの体積を小さくすることができる。その結果、モータ1000を小型化できる。
1.9 Types of Magnets The
Ndラバーマグネットは、Ndを含むNdプラスチックマグネット及びNd焼結マグネットより安価である。このため、ロータ1021に組み込まれるマグネットがNdラバーマグネットである場合は、安価なモータ1000を提供することができる。NdプラスチックマグネットがNdラバーマグネットより高価であるのは、Ndプラスチックマグネットにおいてはエポキシ、ポリアミド(PA)、ポニフェニレンスルファイド(PPS)等をバインダーとして用いる必要があるためである。Nd焼結マグネットがNdラバーマグネットより高価であるのは、Nd焼結マグネットにおけるNd含有量がNdラバーマグネットにおけるNd含有量より多いためである。
Nd rubber magnets are less expensive than Nd plastic magnets containing Nd and Nd sintered magnets. Therefore, when the magnet incorporated into the
一般的なNdラバーマグネットにおいては、NeFeB系の磁性材からなる磁粉がニトリルゴムにより互いにバインドされる。しかし、ニトリルゴムが当該磁粉を固定する力は当該磁粉が有する磁力に対して十分でない。そのため、一般的なNdラバーマグネットが従来のSPM型のモータに設けられるロータに単に組み込まれた場合は、当該力が十分でないことに起因する問題が生じる。例えば、ステータ及び10極に着磁されたNdラバーマグネットが組み込まれたロータを備えるインナーロータ型のモータが組み立てられたまま放置された場合は、当該磁粉がステータコアに引き寄せられNdラバーマグネットが10ヶ所でステータコアに接触するという問題が生じる虞がある。しかし、モータ1000においては、筒状部1200の内周面1220にラバーマグネット1103が取り付けられることにより、当該問題が生じることを防止できる。
In a general Nd rubber magnet, magnetic particles made of NeFeB-based magnetic material are bound to one another by nitrile rubber. However, the force with which the nitrile rubber fixes the magnetic powder is not sufficient for the magnetic force of the magnetic powder. Therefore, when a general Nd rubber magnet is simply incorporated into a rotor provided in a conventional SPM type motor, there arises a problem due to the insufficient force. For example, when an inner rotor type motor including a rotor incorporating a Nd rubber magnet magnetized to a stator and 10 poles is left as assembled, the magnetic powder is attracted to the stator core and the Nd rubber magnet is located at 10 places. There may be a problem of contact with the stator core. However, in the
1.10 ハルバッハ配列
図3は、第1実施形態のモータに設けられるラバーマグネットを模式的に図示する断面図である。
1.10 Halbach Arrangement FIG. 3 is a cross-sectional view schematically illustrating a rubber magnet provided in the motor of the first embodiment.
図3に図示されるラバーマグネット1103は、8極に着磁されている。なお、ラバーマグネット1103における磁極数が、8極以外であってもよい。
The
ラバーマグネット1103は、望ましくは、等方性マグネットである。本実施形態では、ラバーマグネット1103は、ハルバッハ配列に着磁され、図3に図示されるように、ハルバッハ配列される複数の着磁部1400を備える。ラバーマグネット1103は、マグネット内周面1181及びマグネット外周面1180を有する。これにより、ラバーマグネット1103のマグネット外周面1180に磁束が集中し、ラバーマグネット1103のマグネット外周面1180により発生させられる磁界が、ラバーマグネット1103のマグネット内周面1181により発生させられる磁界より強くなる。マグネット外周面1180により発生させられる磁界がハルバッハ配列の着磁により強くされることは、ラバーマグネット1103の体積、形状及び材質を維持したままモータ1000が発生するトルクを大きくすることに寄与する。マグネット内周面1181により発生させられる磁界がハルバッハ配列の着磁により弱くされることは、ティース1061からロータコアを経由してステータ1020に至る磁路を不要にし、マグネット内周面1181の径方向内側にヨークとして機能するロータコアを設けることを不要にする。したがって、先述したロータコア1101を、非磁性材とすることができる。
The
上述のようにロータ1021にロータコアが設けられない場合は、ロータ1021の組み立て工程が簡略化される。また、ロータ1021にロータコアが設けられない場合は、ロータ1021のイナーシャが小さくなり、制御の指令に対するモータ1000の応答性が向上する。
As described above, when the
複数の着磁部1400は、周方向に配列される。複数の着磁部1400は、径方向に着磁される径方向着磁部1420、及び周方向に着磁される周方向着磁部1421を含む。複数の着磁部1400においては、径方向着磁部1420及び周方向着磁部1421が交互に配列される。複数の径方向着磁部1420は、ラバーマグネット1103のマグネット外周面1180にS極が露出する第1の径方向着磁部1440、及びラバーマグネット1103のマグネット外周面1180にN極が露出する第2の径方向着磁部1441を含む。複数の径方向着磁部1420においては、第1の径方向着磁部1440及び第2の径方向着磁部1441が交互に配列される。第1の径方向着磁部1440に隣接する2個の周方向着磁部1421においては、S極からN極へ向かう方向が当該第1の径方向着磁部1440から離れる方向となっている。第2の径方向着磁部1441に隣接する2個の周方向着磁部1421においては、S極からN極へ向かう方向が当該第2の径方向着磁部1441に近づく方向となっている。
The plurality of
中心軸Cを中心として筒状に配置されるラバーマグネット1103が、中心軸Cを中心として周方向に配列される複数のラバーマグネットに置き換えられてもよい。複数のラバーマグネットは、それぞれラバーマグネット1103に備えられる複数の着磁部1400と同様に着磁される。
The
1.11 モータの形状及び用途
ロータ1021に組み込まれるマグネットがラバーマグネット1103である場合は、ステータ1020の軸方向寸法を大きくすることなくモータ1000が発生するトルクを大きくできる。このため、ロータ1021に組み込まれるマグネットがラバーマグネット1103である場合は、小型であり、ステータ1020の外径φがステータ1020の軸方向寸法より大きい扁平な形状を有し、高いトルクを発生するモータ1000が容易に得られる。実現できるステータ1020の外径φは、例えば85mm程度であり、実現できるステータ1020の軸方向寸法は、例えば3mmから7mmである。
1.11 Shape and Application of Motor When the magnet incorporated in the
このようなサイズのモータ1000は、例えば、自動車に搭載されるパワースライド用モータとして好適に使用される。
The
2 第2実施形態
図4は、第2実施形態のモータを模式的に図示する断面図である。
2 Second Embodiment FIG. 4 is a cross-sectional view schematically illustrating a motor according to a second embodiment.
図4に図示されるモータ2000は、インナーロータ型であり、ステータ1020、ロータ2021、ケース1022、軸受1023、軸受1024、磁気センサ1320及び基板1321を備える。
The
ステータ1020、ケース1022、軸受1023、軸受1024、磁気センサ1320及び基板1321は、それぞれ第1実施形態のモータ1000に設けられるステータ1020、ケース1022、軸受1023、軸受1024、磁気センサ1320及び基板1321と同様のものであり、その説明を省略する。
The
ロータ2021は、シャフト2100、有蓋2重筒状体2102及びラバーマグネット1103を備える。
The
ラバーマグネット1103は、第1実施形態のモータ1000に設けられるラバーマグネット1103と同様のものである。
The
図5は、第2実施形態のモータに設けられるロータ、磁気センサ及び基板を模式的に図示する断面図である。図5は、図4の一部を拡大した図となっている。 FIG. 5 is a cross-sectional view schematically illustrating a rotor, a magnetic sensor, and a substrate provided in the motor of the second embodiment. FIG. 5 is an enlarged view of a part of FIG. 4.
有蓋2重筒状体2102は、図5に図示されるように、筒状部2200、板状部2201及び筒状結合部2202を備える。筒状部2200は、第1の筒端部2240を有する。結合部2280は、第2の筒端部2600を有しシャフト2100に結合される筒状2202と、第1の筒端部2240及び第2の筒端部2600に結合される板状部2201と、を備える。以下、詳細について、説明する。
As shown in FIG. 5, the covered double
板状部2201は、筒状部2200の上側の開口の少なくとも一部を塞ぐ蓋状の部位である。筒状部2200は、板状部2201の外周側の板端部2260から軸方向下側に延びる。筒状結合部2202は、板状部2201の略中央にある内周側の板端部2261から軸方向下側に延びる。
The plate-
筒状結合部2202は、例えばバーリング加工により形成され、中心軸Cを中心として筒状に配置される。本実施形態において、筒状結合部2202は、シャフト2100に刻まれたローレット溝2500を介して結合される。板状部2201の内周側の板端部2261は、筒状結合部2202の上側の第2の筒端部2600に結合される。筒状部2200の上側の筒端部2240は、板状部2201の外周側の板端部2260に結合される。ラバーマグネット1103は、筒状部2200の内周面2220に取り付けられ、内周面2220の径方向内側に配置され、内周面2220に沿う。本実施形態では、筒状結合部2202、筒端部2600、および板状部2260は、例えばプレス加工や切削加工等により、一体に形成されている。なお、筒状結合部2202、筒端部2600、および板状部2260は、例えばプレス加工等により一部材から構成されなくてもよく、別体の部材同士が組み立てられて1つの部材を構成してもよい。
The
板状部2201及び筒状結合部2202は、ラバーマグネット1103が取り付けられた筒状部2200をシャフト2100に結合する結合部2280となる。本実施形態においても、筒状結合部2202、筒端部2600、および板状部2260の材料は、非磁性である。これにより、ロータ2021にロータコアが不要になり、ロータ2021の組み立て工程が簡略化される。また、ロータにロータコアが設けられない場合は、ロータ2021のイナーシャが小さくなり、制御の指令に対するモータ2000の応答性が向上する。
The plate-
結合部1280が結合部2280に置き換えられた場合においても、安価なモータ2000が提供され、ラバーマグネット1103が変形等によりステータ1020に接触することを防止できる。
Even when the
本発明は、パワースライド用だけでなく、掃除機、ドライヤ、シーリングファン、洗濯機、冷蔵庫および電動パワーステアリング装置などの、各種モータを備える多様な機器に幅広く利用され得る。 The present invention can be widely used not only for power slides, but also for various devices equipped with various motors such as vacuum cleaners, dryers, ceiling fans, washing machines, refrigerators and electric power steering devices.
この発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。 Although the present invention has been described in detail, the above description is an exemplification in all aspects, and the present invention is not limited thereto. It is understood that countless variations not illustrated are conceivable without departing from the scope of the present invention.
1000,2000 モータ
1020 ステータ
1021,2021 ロータ
1100,2100 シャフト
1101 ロータコア
1102 有蓋筒状体
1103 ラバーマグネット
1200,2200 筒状部
1201,2201 板状部
1280 結合部
1320 磁気センサ
1400 着磁部
2102 有蓋2重筒状体
2202 筒状結合部
C 中心軸
1000, 2000
Claims (9)
前記ステータの径方向内側に配置されるロータと、
を備え、
前記ロータは、
内周面を有し、前記ステータに対向する筒状部と、
前記内周面の径方向内側に配置され前記内周面に沿う筒状のラバーマグネットと、
を備える
インナーロータ型のモータ。 A stator disposed annularly around a central axis;
A rotor disposed radially inward of the stator;
Equipped with
The rotor is
A cylindrical portion having an inner circumferential surface and facing the stator;
A cylindrical rubber magnet disposed radially inward of the inner circumferential surface and extending along the inner circumferential surface;
Inner rotor type motor with.
前記インナーロータ型のモータは、前記第2の多極着磁面に対向し前記第2の多極着磁面により発生させられた磁界を検知する磁気センサをさらに備える
請求項1のインナーロータ型のモータ。 The cylindrical rubber magnet has a first multipolar magnetized surface facing radially outward and a second multipolar magnetized surface facing in a direction different from the radially outer side.
The inner rotor type motor according to claim 1, wherein the inner rotor type motor further comprises a magnetic sensor that faces the second multipolar magnetization surface and detects a magnetic field generated by the second multipolar magnetization surface. Motor.
請求項2のインナーロータ型のモータ。 The inner rotor type motor according to claim 2, wherein the second multipolar magnetized surface protrudes axially from the cylindrical portion and faces in the axial direction.
請求項2又は3のインナーロータ型のモータ。 The inner rotor type motor according to claim 2 or 3, wherein the cylindrical rubber magnet is an isotropic magnet.
前記マグネット外周面により発生させられる磁界は、前記マグネット内周面により発生させられる磁界よりも強い
請求項1から4までのいずれかのインナーロータ型のモータ。 The cylindrical rubber magnet includes a plurality of magnetized portions arranged in a Halbach array, and has an inner circumferential surface and an outer circumferential surface of the magnet.
The inner rotor type motor according to any one of claims 1 to 4, wherein the magnetic field generated by the outer circumferential surface of the magnet is stronger than the magnetic field generated by the inner circumferential surface of the magnet.
前記中心軸に沿うシャフトと、
前記筒状部を前記シャフトに結合する結合部と、
をさらに備える
請求項1から5までのいずれかのインナーロータ型のモータ。 The rotor is
A shaft along the central axis,
A coupling portion coupling the tubular portion to the shaft;
The inner rotor type motor according to any one of claims 1 to 5, further comprising:
前記結合部は、
第2の筒端部を有し、前記シャフトに結合される筒状結合部と、
前記第1の筒端部及び前記第2の筒端部に結合される板状部と、
を備える
請求項6のインナーロータ型のモータ。 The tubular portion has a first tubular end,
The connecting portion is
A tubular joint having a second barrel end and coupled to the shaft;
A plate-like portion coupled to the first cylinder end and the second cylinder end;
The inner rotor type motor according to claim 6, comprising:
請求項1から7までのいずれかのインナーロータ型のモータ。 The inner rotor type motor according to any one of claims 1 to 7, wherein an outer diameter of the stator is larger than an axial dimension of the stator.
請求項1から8までのいずれかのインナーロータ型のモータ。 The inner rotor type motor according to any one of claims 1 to 8, wherein the cylindrical portion is made of a nonmagnetic material.
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