JP2022131772A - モータ - Google Patents

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Abstract

【課題】インナーロータ型のモータの小型化に適した技術を提供する。【解決手段】モータ１００は、上下に延びる中心軸Ａを中心とするシャフト１１１を有するロータ１１と、シャフト１１１を支持する軸受１２と、ロータ１１の径方向外方に間隔をあけて配置され、軸方向に延びる空芯コイル１３１と、線状部材をコイル状とした軸方向に延びる形状を有し、内周面に空芯コイルが固定されるバックヨーク１３２と、を有する。【選択図】図２

Description

本開示は、モータに関する。
従来、渦電流による損失を低減し、発熱を抑制するとともに、小型化が可能なＤＣブラシレスモータが知られる（例えば特許文献１参照）。当該モータは、外部からリード線を通じて電流を供給し、回転磁界を発生させるステータ側界磁コイルと、回転磁界に基づいて回転するインナーロータと、これらの各部材が収められるハウジングケースなどから概略構成される。ハウジングケースとフランジとの間、およびハウジングケースとエンドフランジとの間にそれぞれ絶縁層（または絶縁体）を配することにより、駆動時にインナーロータが回転し、主にマグネットの磁束が導電体を鎖交することにより生じる渦電流の主経路を遮断する。
特開２００５－１４３２３６号公報
従来の構成では、コイルが巻かれるティースを有するステータコアを配置する構成に比べて、モータのトルクが不十分となり易い。一方で、磁性鋼板を積層して構成されるステータコアを有するモータを小型化する場合、ステータコアのカシメのための面積を確保できず、ステータコアの軸管理が困難となる可能性がある。ステータコアの軸管理が不十分となると、インナーロータとステータコアとの隙間の管理ができず、インナーロータがロックする虞がある。
本開示は、インナーロータ型のモータの小型化に適した技術を提供することを目的とする。
本開示の例示的なモータは、上下に延びる中心軸を中心とするシャフトを有するロータと、前記シャフトを支持する軸受と、前記ロータの径方向外方に間隔をあけて配置され、軸方向に延びる空芯コイルと、線状部材をコイル状とした軸方向に延びる形状を有し、内周面に前記空芯コイルが固定されるバックヨークと、を有する。
本開示によれば、インナーロータ型のモータの小型化に適した技術を提供することができる。
図１は、本開示の実施形態に係るモータの構成を示す概略斜視図である。 図２は、図１に示すモータを、中心軸を含む平面で切った縦断面図である。 図３は、バックヨークの構成を説明するための模式図である。 図４は、バックヨークの詳細構成を説明するための模式図である。 図５は、下部ブッシュ及びその周辺を拡大して示す概略断面図である。 図６は、下部ブッシュの構成を示す概略斜視図である。 図７は、モータの上部の構成を拡大して示す概略断面図である。 図８は、モータの好ましい構造を説明するための模式図である。 図９は、本開示の実施形態に係るモータの第１変形例を説明するための図である。 図１０は、本開示の実施形態に係るモータの第２変形例を説明するための図である。 図１１は、本開示の実施形態に係るモータの第３変形例を説明するための図である。
以下、本開示の例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本明細書では、図１および図２に示すモータ１００の中心軸Ａの延びる方向を単に「軸方向」と呼び、モータ１００の中心軸Ａを中心とする径方向及び周方向を単に「径方向」及び「周方向」と呼ぶことにする。本明細書では、図２に示す方向にモータ１００を配置した場合の軸方向を上下方向と定義する。なお、上下方向は単に説明のために用いられる名称であって、実際の位置関係や方向を限定しない。
＜１．モータの概要＞
図１は、本開示の実施形態に係るモータ１００の構成を示す概略斜視図である。図２は、図１に示すモータ１００を、中心軸Ａを含む平面で切った縦断面図である。詳細には、図２は、図１に示すＰ方向と直交する平面で切った概略断面図である。図１および図２に示すように、モータ１００は、ロータ１１と、軸受１２とを有する。また、モータ１００はステータ１３を有する。
ロータ１１は、中心軸Ａを中心として回転可能に設けられる。ロータ１１は、上下に延びる中心軸Ａを中心とするシャフト１１１を有する。シャフト１１１は、上下方向に延びる柱状又は筒状である。本実施形態では、シャフト１１１は円柱状である。シャフト１１１は、例えば金属で構成される。本実施形態のモータ１００においては、不図示のギヤがシャフト１１１の上端部に取り付けられる。ギヤは、例えば減速機に含まれる。モータ１００は、いわゆるギヤードモータである。
なお、本実施形態では、シャフト１１１は、上端部に軸方向に延びるシャフト切欠き部１１１ａを有する。シャフト切欠き部１１１ａが設けられることにより、シャフト１１１の上端部は、軸方向からの平面視においてＤ字状である。シャフト切欠き部１１１ａが設けられることにより、シャフト１１１の上端部に取り付けられるギヤを、シャフト１１１に対して回転し難くすることができる。ただし、シャフト切欠き部１１１ａは、設けられなくてもよく、この場合、例えばギヤをシャフト１１１に圧入することにより、ギヤのシャフト１１１に対する回転を抑制してもよい。
ロータ１１は、マグネット１１２を更に有する。マグネット１１２は、シャフト１１１の径方向外方に配置され、シャフト１１１に固定される。マグネット１１２は、界磁用の永久磁石であり、例えば焼結磁石又はボンド磁石等であってよい。詳細には、マグネット１１２は、軸方向に延びる筒状である。本実施形態では、マグネット１１２は、中心軸Ａを中心とする円筒状である。例えば、シャフト１１１がマグネット１１２に対して挿入され、マグネット１１２は挿入されたシャフト１１１に対して接着剤を用いて固定される。
本実施形態のようにロータ１１をシャフト１１１とマグネット１１２とを用いて構成することで、マグネット１１２の材料を特性に応じて選択することが可能であり、モータ１００の性能を調整する幅を広げることができる。また、マグネット１１２を径方向に大きくすることができるために、磁束密度を向上することができる。
軸受１２は、シャフト１１１を支持する。詳細には、軸受１２は、シャフト１１１を回転可能に支持する。本実施形態では、軸受１２は、上部軸受１２１と下部軸受１２２とを有する。上部軸受１２１は、シャフト１１１の径方向外方に配置され、シャフト１１１の上部を支持する。下部軸受１２２は、シャフト１１１の径方向外方に配置され、シャフトの１１１下部を支持する。
上部軸受１２１および下部軸受１２２は、筒状である。上部軸受１２１および下部軸受１２２の内周面と、シャフト１１１の外周面とが径方向に対向する。上部軸受１２１および下部軸受１２２は、例えばスリーブベアリング又はボールベアリングであってよい。本実施形態では、上部軸受１２１および下部軸受１２２は、スリーブベアリングある。各軸受１２１、１２２とシャフト１１１との径方向間にはグリースが配置されてもよい。スリーブベアリングは、例えば、金属の焼結体、又は、ポリアセタール等の樹脂で構成されてよい。
ステータ１３は、モータ１００の電機子である。ステータ１３は、ロータ１１と径方向に対向し、ロータ１１を囲む。すなわち、モータ１００は、インナーロータ型のモータである。ステータ１３は、空芯コイル１３１と、バックヨーク１３２とを有する。すなわち、モータ１００は、空芯コイル１３１と、バックヨーク１３２とを有する。
空芯コイル１３１は、ロータ１１の径方向外方に間隔をあけて配置され、軸方向に延びる。詳細には、空芯コイル１３１は、中心軸Ａを中心とする円筒状である。空芯コイル１３１は、マグネット１１２の径方向外方に配置され、マグネット１１２と径方向に間隔をあけて対向する。空芯コイル１３１は界磁コイルであり、空芯コイル１３１に駆動電流が供給されることにより、ロータ１１に周方向のトルクが発生して、ロータ１１が中心軸Ａを中心として回転する。
バックヨーク１３２は、空芯コイル１３１の径方向外方に配置される。バックヨーク１３２は、モータ１００の小型化に適した構成となっている。バックヨーク１３２の詳細については後述する。
図２に示すように、本実施形態では、好ましい形態として、空芯コイル１３１の上端１３１Ｕと下端１３１Ｌとは、バックヨーク１３２の上端１３２Ｕと下端１３２Ｌとの軸方向間に配置される。本構成によれば、空芯コイル１３１に駆動電流を流すことにより発生する磁束を効率良くバックヨーク１３２に通すことができ、モータ１００の磁気特性を向上することができる。
＜２．モータの詳細構成＞
（２－１．バックヨーク）
図１および図２に示すように、バックヨーク１３２は、線状部材１３２１をコイル状とした軸方向に延びる形状を有する。線状部材１３２１は、主として金属線で構成される。金属線は、軟磁性体で構成されることが好ましく、例えば純鉄又は電磁ステンレス等で構成されてよい。バックヨーク１３２を構成する金属線の材料は、純鉄又は電磁ステンレス以外であってもよい。
本実施形態において、バックヨーク１３２は、軸方向からの平面視において、中心軸Ａを中心とする円環状である。コイル状のバックヨーク１３２は、軸方向に圧縮されており、線状部材１３２１が軸方向に接触していることが好ましい。すなわち、バックヨーク１３２は、あたかも円筒状のようであることが好ましい。バックヨーク１３２は、内周面に空芯コイル１３１が固定される構成となっている。例えば、空芯コイル１３１は、接着剤によりバックヨーク１３２に固定される。
コイル状のバックヨーク１３２とすることにより、磁性鋼板を積層してステータ１３を構成する場合に比べて部品点数を減らすことができ、モータ１００が小型化された場合でもステータ１３を容易に組み立てることができる。また、ステータ１３がコイル状のバックヨーク１３２を有する構成とすることにより、磁性鋼板を積層して積層コアを形成する場合と同様に、ロータ１１の回転を阻害する渦電流を低減することができる。また、バックヨーク１３２を構成する線状部材１３２１の種類および寸法の選択により、コストの上昇を抑制してモータ１００の性能の最適化を図ることができる。
図３は、バックヨーク１３２の構成を説明するための模式図である。図３は、バックヨーク１３２の一部を切り出した図である。図３において斜線を施した部分は線状部材１３２１の断面である。図３に示すように、好ましい形態として、線状部材１３２１の径方向の寸法Ｘは、線状部材１３２１の軸方向の寸法Ｙと同じであるか、又は、大きい。このように構成することにより、薄い磁性鋼板を積層する積層コアと同様に、渦電流を低減しつつ、磁束密度を増やすことができる。
なお、線状部材１３２１の径方向の寸法Ｘは、線状部材１３２１の軸方向の寸法Ｙよりも大きくすることがより好ましい。これにより、空芯コイル１３１に駆動電流を流すことにより発生する磁束の磁束密度の向上効果を高めることができる。
また、本実施形態では、図３に示すように、線状部材１３２１の断面は楕円状であるが、他の形状であってもよい。線状部材１３２１の断面は、楕円形状又は円形状に限らず、例えば正方形状又は長方形状であってもよい。線状部材１３２１の断面が正方形状又は長方形状とされることにより、コイル状とされる線状部材１３２１を軸方向に圧縮する場合に、軸方向の配列を安定させることができ、組立性を良くすることができる。
図４は、バックヨーク１３２の詳細構成を説明するための模式図である。図４は、図３と同様に、バックヨーク１３２の一部を切り出した図であり、斜線を施した部分は線状部材１３２１の断面である。図４に示すように、好ましい形態として、線状部材１３２１は、表面に絶縁被膜層１３２１ｂを有する。詳細には、線状部材１３２１は、金属線１３２１ａと、絶縁被膜層１３２１ｂとを有する。絶縁被膜層１３２１ｂは、金属線１３２１ａの表面の少なくとも一部を覆う。
表面に絶縁被膜層１３２１ｂを有する構成とすることにより、コイル状のバックヨーク１３２を構成する線状部材１３２１同士が接触しても絶縁を確保し易くすることができる。このために、コイル状の線状部材１３２１を軸方向に圧縮した構成とし易く、バックヨーク１３２の磁束を通すことができる領域を増やして、モータ１００の磁気特性を高めることができる。
絶縁被膜層１３２１ｂは、例えば絶縁性の樹脂で構成される。絶縁被膜層１３２１ｂは、例えば、エポキシ樹脂等の絶縁性の樹脂を金属線１３２１ａに電着塗装することにより形成することができる。バックヨーク１３２は、例えば、エポキシ樹脂をコイル状の金属線１３２１ａに電着塗装し、電着塗装が施されたコイル状の金属線１３２１ａを圧縮して焼き固めることによって形成することができる。また、例えば、バックヨーク１３２は、コイル状の金属線１３２１ａに接着剤を塗布して、接着剤が塗布されたコイル状の金属線１３２１ａを圧縮して固めることによって形成されてもよい。
なお、金属線１３２１ａの表面を別部材で覆う構成の絶縁被膜層１３２１ｂは、必須ではない。図３に示す線状部材１３２１の径方向および軸方向の寸法Ｘ、Ｙは、金属線１３２１ａとは別部材として構成される絶縁被膜層１３２１ｂを含んだ寸法でも、絶縁被膜層１３２１ｂを含まない寸法でもよい。
線状部材１３２１を構成する金属線１３２１ａの軸方向の寸法は、例えば０．１ｍｍ以上である。例えば、積層コアを構成する磁性鋼板１枚の軸方向の寸法は、０．２ｍｍ以上である。このために、線状部材１３２１でバックヨーク１３２を構成することで、積層コアと同等、又は、それ以上に渦電流の低減を図ることができる。
（２－２．モータ下部の構成）
図２に示すように、モータ１００は、下部軸受１２２を保持する下部ブッシュ１６を更に有する。下部ブッシュ１６は、例えば金属又は樹脂で構成される。図５は、下部ブッシュ１６及びその周辺を拡大して示す概略断面図である。図５は、図２の下部側を拡大して示した図である。図６は、下部ブッシュ１６の構成を示す概略斜視図である。
図５および図６に示すように、下部ブッシュ１６は、ブッシュ底板部１６１と、ブッシュ筒部１６２と、ブッシュ突起部１６３と、を有する。
ブッシュ底板部１６１は、軸方向と直交する方向に拡がる。本実施形態では、ブッシュ底板部１６１は、軸方向からの平面視において四隅に切欠きを有する矩形板状である。ブッシュ筒部１６２は、ブッシュ底板部１６１から上方に延び、径方向内方に配置される下部軸受１２２を保持する。本実施形態では、ブッシュ筒部１６２は、中心軸Ａを中心とする円筒状である。下部軸受１２２は、ブッシュ筒部１６２内に嵌め込まれる。ブッシュ筒部１６２の内周面と下部軸受１２２の外周面とは、径方向に対向する。下部軸受１２２は、その下面がブッシュ底板部１６１の上面に当たる位置まで嵌め込まれる。下部軸受１２２は、例えば、圧入、圧入接着、或いは、カシメによりブッシュ筒部１６２に固定される。
なお、下部ブッシュ１６は、ブッシュ筒部１６２がバックヨーク１３２の下部からバックヨーク１３２内に嵌め込まれることにより、バックヨーク１３２に取り付けられる。すなわち、ブッシュ筒部１６２の外周面は、バックヨーク１３２の内周面と径方向に対向する。ブッシュ筒部１６２は、ブッシュ底板部１６１がバックヨーク１３２の下端に当たる位置までバックヨーク１３２内に嵌め込まれる。下部ブッシュ１６は、例えば接着剤を用いてバックヨーク１３２に固定される。
ブッシュ突起部１６３は、ブッシュ底板部１６１から上方に突出し、シャフト１１１の下端と軸方向に対向する。詳細には、ブッシュ突起部１６３は、軸方向からの平面視において、ブッシュ筒部１６２の中心と重なる位置に配置される。すなわち、ブッシュ突起部１６３は、ブッシュ底板部１６１の上面の中心軸Ａが通る位置に配置される。本実施形態では、ブッシュ突起部１６３は、ブッシュ筒部１６２内に嵌められた下部軸受１２２の内周面に囲まれる。ブッシュ突起部１６３は、筒状の下部軸受１２２に嵌められたシャフト１１１の下端と軸方向に対向する。
本構成の下部ブッシュ１６によれば、ブッシュ突起部１６３によってシャフト１１１を受けることができるために、シャフト１１１の軸方向の位置を安定させることができる。また、本構成の下部ブッシュ１６によれば、ロータ１１の軸方向の磁気中心とステータ１３との位置関係を安定させることができる。なお、本実施形態では、好ましい形態として、ブッシュ突起部１６３は、シャフト１１１の下端と接触する。
また、本実施形態では、好ましい形態として、ブッシュ突起部１６３の先端は、上方に凸となる球面である。本構成によれば、シャフト１１１とブッシュ突起部１６３との接触面積を減らして、シャフト１１１の回転時における部材の摩耗を抑制することができる。これにより、例えば摩耗により生じる異物の影響をモータ１００が受ける可能性を低減することができる。また、モータ１００の寿命を延ばすことができる。
図５および図６に示すように、ブッシュ底板部１６１は、軸方向に貫通する少なくとも１つのブッシュ貫通部１６４を有する。ブッシュ貫通部１６４は、軸方向からの平面視において、少なくとも一部がバックヨーク１３２の内周面よりも径方向内方に配置されることが好ましい。ブッシュ貫通部１６４は、貫通孔であってもよいし、切欠きであってもよい。空芯コイル１３１の引出線１３１ａは、ブッシュ貫通部１６４を通って、下部ブッシュ１６の下方に配置される回路基板１７に接続される。このように構成することにより、空芯コイル１３１の引出線１３１ａの回路基板１７への引き回しを簡単に行うことができる。
詳細には、空芯コイル１３１から引き出される引出線１３１ａの数は、複数である。例えば、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相がスター結線される構成の場合、引出線１３１ａの数は４本となり、デルタ結線される構成の場合には、引出線１３１ａの数は３本である。ブッシュ貫通部１６４の数は、引出線１３１ａの数と同数設けられてよい。この場合、ブッシュ貫通部１６４の数は複数となる。ただし、複数の引出線１３１ａは、その全部、或いは、一部が途中で纏められて一本とされてもよく、このような構成の場合には、ブッシュ貫通部１６４の数は、引出線１３１ａの数より少なくてもよい。複数の引出線１３１ａの全てが纏められて一本とされる場合には、ブッシュ貫通部１６４の数は１つであってよい。なお、本実施形態では、ブッシュ貫通部１６４の数は３つである。
回路基板１７には、例えば、不図示の外部ドライバからの出力電流を、引出線１３１ａを介して空芯コイル１３１に供給するための配線パターンが設けられる。引出線１３１ａの先端は、例えば、回路基板１７に半田を用いて電気的に接続される。回路基板１７は、例えば、リジッド基板、フレキシブル基板（ＦＰＣ）、リジッドフレキシブル基板等であってよい。本実施形態では、回路基板１７は、下部ブッシュ１６の下面に固定される。回路基板１７の固定手法は、例えば接着、螺子止め、カシメ等であってよい。また、本実施形態においては、回路基板１７を下方から覆う回路ケース１８が設けられる。ただし、回路ケース１８は、設けられなくてもよい。
本実施形態では、ブッシュ筒部１６２は、軸方向上端から下端まで延びる少なくとも１つのブッシュ切欠き部１６５を有する。ブッシュ切欠き部１６５は、ブッシュ貫通部１６４の数と同数である。本実施形態では、ブッシュ切欠き部１６５の数は３つである。ブッシュ切欠き部１６５が設けられるために、ブッシュ筒部１６２は、詳細には、周方向に互いに間隔をあけて配置される複数の円弧柱状体により構成される。
ブッシュ切欠き部１６５は、ブッシュ貫通部１６４と軸方向に重なる。これにより、ブッシュ切欠き部１６５とブッシュ貫通部１６４とを用いて、空芯コイル１３１の引出線１３１ａを簡単に回路基板１７へ引き回すことができる。なお、本実施形態では、複数のブッシュ切欠き部１６５のそれぞれが、ブッシュ貫通部１６４と軸方向に重なる。
（２－３．モータ上部の構成）
図７は、モータ１００の上部の構成を拡大して示す概略断面図である。図７は、図２の上部側を拡大して示した図である。図２および図７に示すように、モータ１００は、上部軸受１２１を保持する上部ブッシュ１５を更に有する。上部ブッシュ１５は、例えば金属又は樹脂で構成される。
詳細には、上部ブッシュ１５は、軸方向に延びる筒状である。本実施形態では、上部ブッシュ１５は、中心軸Ａを中心とする円筒状である。詳細には、上部ブッシュ１５は、外周面から径方向外方に突出する環状のブッシュフランジ部１５１を上端部に有する。また、上部ブッシュ１５は、内周面から径方向内方に突出する環状のブッシュ内環状部１５２を下端部に有する。
上部ブッシュ１５は、バックヨーク１３２の上部からバックヨーク１３２内に嵌め込まれる。上部ブッシュ１５は、ブッシュフランジ部１５１がバックヨーク１３２の上端に当たる位置までバックヨーク１３２内に嵌め込まれる。また、筒状の上部ブッシュ１５の上部から、上部ブッシュ１５内に上部軸受１２１が嵌め込まれる。上部軸受１２１は、ブッシュ内環状部１５２の上端に当たる位置まで嵌め込まれる。上部軸受１２１は、例えば、圧入、圧入接着、或いは、カシメにより、上部ブッシュ１５に固定されてよい。
本実施形態では、上部軸受１２１の一部は、上部ブッシュ１５に対して上方に突出する。このように構成することで、例えば、上部軸受１２１をモータ１００の上部に配置されるギヤボックス（不図示）等の位置決めに使用することができる。なお、上部ブッシュ１５は、ブッシュフランジ部１５１とブッシュ内環状部１５２とのうち少なくとも一方を有しなくてもよい。
図７に示すように、モータ１００は、シャフト１１１の径方向外方に配置され、シャフト１１１に固定される環状部材１９を更に有する。本実施形態では、環状部材１９は、中心軸Ａを中心とする円環状の板状部材である。環状部材１９は、例えば金属により構成される。環状部材１９は、例えば、その内側にシャフト１１１が圧入されることによりシャフト１１１に固定される。環状部材１９は、シャフト１１１の外周面に対して径方向外方に突出する。
環状部材１９は、空芯コイル１３１と上部軸受１２１との軸方向間に配置され、上部軸受１２１と軸方向に重なる。このような構成とすると、シャフト１１１が上方に抜けようとした場合に、環状部材１９がストッパとして作用するために、シャフト１１１が上方に抜けることを防止することができる。
本実施形態では、環状部材１９は、下端の位置が上部軸受１２１の下端より下方である上部ブッシュ１５よりも下方に配置され、上部ブッシュ１５と軸方向に重なる。このために、環状部材１９は、上部ブッシュ１５と接触することによりストッパとしての機能を発揮する。ただし、例えば、環状部材１９の径方向のサイズを大きくできない事情があったり、ブッシュ内環状部１５２が設けられない構造であったりすると、環状部材１９が上部ブッシュ１５と軸方向に重ならいこともある。このような場合でも、環状部材１９が上部軸受１２１と軸方向に重なるために、環状部材１９は、上部軸受１２１と接触することによりストッパとしての機能を発揮する。
図８は、モータ１００の好ましい構造を説明するための模式図である。図８は、図２に示す断面の一部を示す図である。詳細には、図８は、モータ１００の上部と下部とを示し、モータ１００の中間部分を省略している。図８に示すように、好ましい形態として、上部軸受１２１と環状部材１９との軸方向距離Ｄ１は、ブッシュ突起部１６３の上端と下部軸受１２２の上端との軸方向距離Ｄ２よりも小さい。このような構成とすることにより、環状部材１９をストッパとして機能させて、シャフト１１１が下部軸受１２２から抜けることを防止できる。
なお、ロータ１１の軸方向の磁気中心は、バックヨーク１３２と空芯コイル１３１とで構成されるステータ１３の軸方向の磁気中心と一致してよい。このように構成することにより、磁気効率を良好とすることができる。
ただし、本実施形態では、ロータ１１の軸方向の磁気中心は、バックヨーク１３２と空芯コイル１３１とで構成されるステータ１３の軸方向の磁気中心よりも、軸方向上方に位置する。このように構成すると、モータ１００の駆動時において、シャフト１１１に対して軸方向下方に向けた力を与えることができ、シャフト１１１の上下動を抑制することができる。この結果、モータ１００の振動および騒音を抑制することができる。
＜３．変形例＞
（３－１．第１変形例）
図９は、本開示の実施形態に係るモータの第１変形例を説明するための図である。図９は、第１変形例のモータ１００Ａの断面斜視図である。図９は、モータ１００Ａを、中心軸Ａを含む平面で切った縦断面図である。図９において斜線で示す面ＳＵは断面である。第１変形例のモータ１００Ａは、上述した実施形態のモータ１００と概ね同様の構成である。以下、異なる点に絞って説明する。異なる点に絞って説明することは、以下の第２変形例および第３変形例の説明でも同様である。
第１変形例のモータ１００Ａは、ケース１４を更に有する。ケース１４は、バックヨーク１３２Ａの径方向外方に配置され、バックヨーク１３２Ａを囲む。ケース１４は、軸方向に延びる筒状である。本変形例では、ケース１４は、中心軸Ａを中心とする円筒状である。ケース１４の内周面は、バックヨーク１３２Ａの外周面と径方向に対向する。モータ１００Ａがケース１４を有する構成とすることにより、バックヨーク１３２Ａと空芯コイル１３１Ａとで構成されるステータ１３Ａを覆って保護することができる。
なお、ケース１４は、例えば金属又は樹脂で構成される。例えば、ケース１４を金属で構成することにより、モータ１００Ａの剛性を高めることができる。また、例えば、ケース１４を絶縁体で構成することにより、磁束の漏洩を抑制することができる。なお、ケース１４の内周面は、例えば接着剤を用いてバックヨーク１３２の外周面に固定されてよい。
また、本変形例では、上部ブッシュ１５Ａと下部ブッシュ１６Ａとが、ケース１４に取り付けられている点が、上述の実施形態と異なる。上部ブッシュ１５Ａは、筒状のケース１４の上部からケース１４内に嵌め込まれる。上部ブッシュ１５Ａは、ブッシュフランジ部１５１Ａがケース１４の上端に当たる位置まで嵌め込まれる。下部ブッシュ１６Ａは、ブッシュ筒部１６２Ａが筒状のケース１４の下部からケース１４内に嵌め込まれることにより、ケース１４に取り付けられる。ブッシュ筒部１６２Ａは、ブッシュ底板部１６１Ａがケース１４の下端に当たる位置まで嵌め込まれる。
上部ブッシュ１５Ａ及び下部ブッシュ１６Ａとは、例えば接着剤を用いてケース１４に固定される。ケース１４およびブッシュ１５Ａ、１６Ａが樹脂である場合には、ケース１４とブッシュ１５Ａ、１６Ａとは溶着により固定されてもよい。ケース１４およびブッシュ１５Ａ、１６Ａが金属である場合には、ケース１４とブッシュ１５Ａ、１６Ａとは溶接により固定されてもよい。
（３－２．第２変形例）
図１０は、本開示の実施形態に係るモータの１００第２変形例を説明するための図である。詳細には、図１０は、第２変形例のモータが有するシャフト１１１Ｂの着磁パターンの一例を示す模式図である。図１０は、シャフト１１１Ｂを軸方向と直交する面で切った断面の着磁パターンを示す。
第２変形例においては、シャフト１１１Ｂは、周方向に少なくとも２極以上でＮ極とＳ極とが交互に配置される着磁パターンを有する。すなわち、シャフト１１１Ｂがマグネットの機能を兼ねる。このために、第２変形例のモータが有するロータは、シャフト１１１Ｂとは別部材で構成されるマグネットを有しない。変形例の構成では、シャフト１１１Ｂと空芯コイル１３１（図２参照）とが径方向に間隔をあけて対向する構成となる。
このようにシャフト１１１Ｂにマグネットの機能を持たせた構成とすると、シャフトとマグネットとを別部材とする構成に比べて、モータの径方向のサイズを小型化することができる。また、このような構成によれば、シャフトとマグネットとが別部材である構成のモータの体格と同じとした場合には、シャフト１１１Ｂを太くすることができ、シャフト１１１Ｂの剛性を向上することができる。すなわち、このような構成によれば、モータの体格が小さい場合でも、シャフト１１１Ｂにねじれ等が生じ難くすることができ、モータの信頼性を向上することができる。また、このような構成によれば、シャフト１１１Ｂと別にマグネットを配置する必要がないために、部品点数を減らすことができ、モータの組立性の向上とコストの低減とを図ることができる。
図１０に示す例では、シャフト１１１Ｂは、周方向に４極でＮ極とＳ極とが交互に配置された着磁パターンを有する。ただし、当該着磁パターンは例示であり、周方向に並ぶ極数は２極、６極、８極等、様々な極数であってよい。シャフト１１１Ｂは、着磁することができる材料で構成されればよい。シャフト１１１Ｂは、例えば、ネオジウム、鉄、ホウ素を主成分とするネオジウム磁石等の希土類磁石で構成されてよい。シャフト１１１Ｂは、その全体が磁化された構成であってよい。ただし、シャフト１１１Ｂは、一部が磁化された構成であってもよい。シャフト１１１Ｂは、少なくとも軸方向に延びる空芯コイル１３１（図２参照）と径方向に対向する領域が磁化されていることが好ましい。
（３－３．第３変形例）
図１１は、本開示の実施形態に係るモータの１００第３変形例を説明するための図である。詳細には、図１１は、バックヨーク１３２Ｃの一部を切り出した図である。図１１に示すように、第３変形例のモータは、絶縁被膜層１３２１ｂＣの少なくとも一部を覆う接着剤層１３２２を有する。本変形例の構成によれば、コイル状のバックヨーク１３２Ｃを構成する線状部材１３２１Ｃ間の絶縁耐力を更に向上することができる。
接着剤層１３２２は、例えば、アクリル系又はエポキシ系の接着剤で構成されてよい。このようなバックヨーク１３２Ｃは、例えば、コイル状の金属線１３２１ａＣをポリウレタン或いはポリエステル等の絶縁体で被覆し、その後、アクリル系等の接着剤で固めることにより形成されてよい。また、このようなバックヨーク１３２Ｃは、絶縁体で被覆されたコイル状の金属線１３２１ａＣに、ポリイミド等の融着層を設けて熱硬化することにより形成されてもよい。
＜４．留意事項＞
本明細書中に開示される種々の技術的特徴は、その技術的創作の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。また、本明細書中に示される複数の実施形態および変形例は可能な範囲で組み合わせて実施されてよい。
本開示の技術は、例えば家電、自動車、船舶、航空機、列車、ロボット等に使用されるモータに広く利用することができる。
１１・・・ロータ
１２・・・軸受
１３、１３Ａ・・・ステータ
１４・・・ケース
１６、１６Ａ・・・下部ブッシュ
１７・・・回路基板
１９・・・環状部材
１００、１００Ａ・・・モータ
１１１、１１１Ｂ・・・シャフト
１１２・・・マグネット
１２１・・・上部軸受
１２２・・・下部軸受
１３１、１３１Ａ・・・空芯コイル
１３１ａ・・・引出線
１３２、１３２Ａ、１３２Ｃ・・・バックヨーク
１３２Ｂａ・・・切欠き溝
１３３・・・ステータコア
１６１、１６１Ａ・・・ブッシュ底板部
１６２、１６２Ａ・・・ブッシュ筒部
１６３・・・ブッシュ突起部
１６４・・・ブッシュ貫通部
１６５・・・ブッシュ切欠き部
１３２１、１３２１Ｃ・・・線状部材
１３２１ｂ、１３２１ｂＣ・・・絶縁被覆層
１３２２・・・接着剤層
Ａ・・・中心軸

Claims (16)

  1. 上下に延びる中心軸を中心とするシャフトを有するロータと、
    前記シャフトを支持する軸受と、
    前記ロータの径方向外方に間隔をあけて配置され、軸方向に延びる空芯コイルと、
    線状部材をコイル状とした軸方向に延びる形状を有し、内周面に前記空芯コイルが固定されるバックヨークと、
    を有する、モータ。
  2. 前記ロータは、前記シャフトの径方向外方に配置され、前記シャフトに固定されるマグネットを更に有する、請求項１に記載のモータ。
  3. 前記シャフトは、周方向に少なくとも２極以上でＮ極とＳ極が交互に配置される着磁パターンを有する、請求項１に記載のモータ。
  4. 前記線状部材の径方向の寸法は、前記線状部材の軸方向の寸法と同じであるか、又は、大きい、請求項１から３のいずれか１項に記載のモータ。
  5. 前記線状部材は、表面に絶縁被膜層を有する、請求項１から４のいずれか１項に記載のモータ。
  6. 前記絶縁被膜層の少なくとも一部を覆う接着剤層を更に有する、請求項５に記載のモータ。
  7. 前記空芯コイルの上端と下端とは、前記バックヨークの上端と下端との軸方向間に配置される、請求項１から６のいずれか１項に記載のモータ。
  8. 前記軸受は、前記シャフトの径方向外方に配置され、前記シャフトの下部を支持する下部軸受を有し、
    前記下部軸受を保持する下部ブッシュを更に有し、
    前記下部ブッシュは、
    軸方向と直交する方向に拡がるブッシュ底板部と、
    前記ブッシュ底板部から上方に延び、前記径方向内方に配置される前記下部軸受を保持するブッシュ筒部と、
    前記ブッシュ底板部から上方に突出し、前記シャフトの下端と軸方向に対向するブッシュ突起部と、
    を有する、請求項１から７のいずれか１項に記載のモータ。
  9. 前記ブッシュ突起部の先端は、上方に凸となる球面である、請求項８に記載のモータ。
  10. 前記ブッシュ底板部は、軸方向に貫通する少なくとも１つのブッシュ貫通部を有し、
    前記空芯コイルの引出線は、前記ブッシュ貫通部を通って、前記下部ブッシュの下方に配置される回路基板に接続される、請求項８又は９に記載のモータ。
  11. 前記ブッシュ筒部は、軸方向上端から下端まで延びる少なくとも１つの切欠き部を有し、
    前記切欠き部は、前記ブッシュ貫通部と軸方向に重なる、請求項１０に記載のモータ。
  12. 前記シャフトの径方向外方に配置され、前記シャフトに固定される環状部材を更に有し、
    前記軸受は、前記シャフトの径方向外方に配置され、前記シャフトの上部を支持する上部軸受を有し、
    前記環状部材は、前記空芯コイルと前記上部軸受との軸方向間に配置され、前記上部軸受と軸方向に重なる、請求項１から１１のいずれか１項に記載のモータ。
  13. 前記シャフトの径方向外方に配置され、前記シャフトに固定される環状部材を更に有し、
    前記軸受は、前記シャフトの径方向外方に配置され、前記シャフトの上部を支持する上部軸受を有し、
    前記環状部材は、前記空芯コイルと前記上部軸受との軸方向間に配置され、前記上部軸受と軸方向に重なり、
    前記上部軸受と前記環状部材との軸方向距離は、前記ブッシュ突起部の上端と前記下部軸受の上端との軸方向距離よりも小さい、請求項８から１１のいずれか１項に記載のモータ。
  14. 前記ロータの軸方向の磁気中心は、前記バックヨークと前記空芯コイルとで構成されるステータの軸方向の磁気中心と一致する、請求項１から１３のいずれか１項に記載のモータ。
  15. 前記ロータの軸方向の磁気中心は、前記バックヨークと前記空芯コイルとで構成されるステータの軸方向の磁気中心よりも、軸方向上方に位置する、請求項１から１３のいずれか１項に記載のモータ。
  16. 前記バックヨークの径方向外方に配置され、前記バックヨークを囲むケースを更に有する、請求項１から１４のいずれか１項に記載のモータ。
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