JP4739700B2

JP4739700B2 - モータのロータ

Info

Publication number: JP4739700B2
Application number: JP2004196070A
Authority: JP
Inventors: 宏展吉岡
Original assignee: 日本電産テクノモータホールディングス株式会社
Priority date: 2004-07-01
Filing date: 2004-07-01
Publication date: 2011-08-03
Anticipated expiration: 2024-07-01
Also published as: JP2006020425A

Description

本発明は、モータにおけるロータに関するものである。

従来、ステータ（固定子）やロータ（回転子）のコアは、鋼板よりなるコア板を打ち抜きつつ積層して製造している（例えば、特許文献１参照）。

また、従来の本出願人のロータの製造方法について、図７に基づいて説明する。

図７に示すように、ロータのコア板１００は、リング状のコアバック１０２の外周部から略二等辺三角形状のポールピース１０４が放射状に複数突出し、この鋼板よりなるコア板１００を打ち抜きつつ積層して、ロータコア１０６を製造する。

この製造したロータコア１０６における各ポールピース１０４の間にマグネット１０８をそれぞれ挿入し、ロータコア１０６の中心部にシャフトを配した状態で、これらロータコア１０６、マグネット１０８、シャフトをモールド樹脂によって一体成型して、ロータを製造している。

このようなロータは、例えばブラシレス直流モータを使ったダイレクト駆動の洗濯機などに使用されるモータに用いられるものであり、マグネット１０８として安価なフェライト磁石を使い多極化できるため、高いトルクを得ることができ、マグネット１０８によるマグネットトルクとポールピース１０４によるレラクタンストルクの両方を得ることができる。
特開２００２−２４７７８８公報

上記構成のロータにおいては、図７の拡大図に示すように、隣接するＳ極用ポールピース１０４とＮ極用ポールピース１０４との間がコアバッグ１０２によって連結されているため、Ｎ極のスロットからＳ極のスロットへ磁束漏れが発生する。そのため、磁気特性が低下して、モータの回転トルクを充分に得られないという問題点がある。

そこで、本発明は上記問題点に鑑み、隣接するＮ極用スロットからＳ極用スロットへ磁束漏れがないモータのロータを提供するものである。

請求項１に係る発明は、回転軸を中心として複数のポールピースが等間隔に放射状に配され、前記隣接するポールピースの間のスロットにマグネットが配され、前記放射状に配された複数のポールピースとマグネットとをモールド樹脂によって一体にモールド成形されているモータのロータにおいて、前記各ポールピースはそれぞれ分割され、形状は二等辺三角形状であり、前記各ポールピースの内周側の基部の両側からくさび部が周方向に突出し、このくさび部は前記マグネットを支持する突起が突出しており、前記モールド成形するときに前記各ポールピースのくさび部及びその内径部が、モールド樹脂でリング状に一体に連結する連結部を形成し、かつ、ポールピース及びマグネットの一側面をモールド樹脂により覆い、前記連結部と一体に成形することにより、前記各ポールピースとマグネットとがモールド樹脂で保持されていることを特徴とするモータのロータである。

(削除)

請求項２に係るモータは、前記モータは、ブラシレスモータであることを特徴とする請求項１記載のモータのロータである。

請求項１に係る発明のモータのロータであると、ポールピースはそれぞれ分割されているため、スロット同士の繋がりがなく、Ｓ極とＮ極の間で磁束漏れが起こることがなく、モータ性能を高めることができる。また、ポールピースの基部にくさび部が突出し、これらくさび部が一体に連結されるようにモールドされているため、遠心力によって分割したポールピースが抜脱することがない。

また、請求項１に係る発明のモータのロータであると、ポールピースが二等辺三角形状であるため、スロットを矩形に形成することができ、四角柱のマグネットを挿入することができる。

さらに、請求項１に係る発明のモータのロータであると、ポールピースのくさび部にマグネットを支持する突起が突出しているため、この突起によってマグネットを安定してスロット内部に収納することができる。

以下、本発明の一実施形態におけるロータ１０について図１〜図６に基づいて説明する。

本実施形態のモータは、洗濯機などに用いられるダイレクト駆動用のブラシレスモータであって、例えば、ブラシレス直流モータ、ブラシレス同期モータ、ブラシレスサーボモータに用いられるロータである。

（１）ロータ１０の構造
ロータ１０の構造について図１〜図６に基づいてその製造方法と共に説明する。

（１−１）第１工程
第１工程においては、分割されたポールピース１２を形成する。図１に示すように、帯状の鋼板２６から１列で１０個のポールピース板１４を打ち抜き、かしめ部１６によって加締めつつ積層することにより、ポールピース１２が形成される。このポールピース１２は、平面形状が二等辺三角形であり、内周側の基部、すなわち、根本の両側からくさび部１８、１８が突出している。このくさび部１８の外周側の位置には、マグネット２０を支持するための突起２２、２２が突出している。二等辺三角形のポールピース１２の外周側の両端部からはマグネット２０を保持するための保持部２４、２４がそれぞれ突出している。

上記のように、一枚の鋼板２６において、二等辺三角形状のポールピース板１４を互いに相対向するように互い違いに配することにより、一枚の鋼板２６からポールピース板１４を１０枚効率良く打ち抜くことができ、無駄な部分を少なくすることができる。従来はリング状に配されたポールピースを打ち抜く構造であったため、無駄な部分が多く発生したが、本実施形態では鋼板を効率よく使用することができる。

（１−２）第２工程
第２工程では、ポールピース板１４を積層したポールピース１２を２０個、図２に示すように回転軸を中心として放射状に金型内部に収納する。この場合に、くさび部１８が内周側になるように収納する。

（１−３）第３工程
第３工程においては、図３に示すように、金型内部に放射状の２０個のポールピースの間に形成された２０個のスロット２８に２０個のマグネット２０をそれぞれ挿入する。マグネット２０は、断面形状が略長方形の棒体である。この場合に、図３に示すように、マグネット２０は、突起２２と保持部２４とによってスロット２８に保持され、また、各ポールピース１２がＮ極とＳ極に交互に励磁されるようにする。なお、図３におけるマグネット２０のハッチング部分は、Ｓ極の位置を表しており、そのハッチングの位置によってスロット２８に配されるマグネット２０の方向が異なっていることを示している。

（１−４）第４工程
第４工程においては、上記のようにして金型内部に配された２０個のポールピース１２と２０個のマグネット２０とを、モールド樹脂によって一体にモールド成形してフレーム４０を製造する。この場合に、回転軸３０を配するフレーム４０の中心部分には回転軸３０を固定するための金属製であって、円柱状の固定部材３６を配し、ポールピース１２とマグネット２０と共に一体成形する。このモールド成形する際に、図５に示すように、ロータ１０の中央部分には円筒形の空洞部３４が設けられるように成し、この円筒形の空洞部３４の左側のフレーム４０に固定部材３６をモールドする。

そして、このモールド成形する際に、放射状の２０個のポールピース１２のくさび部１８を、図４に示すようにリング状に一体に連結する連結部３８をモールド樹脂で形成する。

（１−５）第５工程
モールド成形が終了すると、回転軸３０を固定部材３６に挿入してロータ１０の組み立てが完了する。

（２）ポールピース１２のくさび部１８の構造とその作用
くさび部１８の構造を図６に基づいて更に詳しく説明する。

くさび部１８の形状は、内周側が回転軸を中心とした同心円になる円弧状であり、外周側が、断面矩形状のマグネット２０を支持するために径方向に対してθ°傾斜した三角形状である。また、くさび部１８の外周側の寸法をＬとする。この場合に寸法Ｌは、くさび部１８の端部から突起２２までの距離とする。このように突起２２までの距離とするのは、突起２２の部分ではモールド樹脂による保持が少なくなるため、安全を考慮してこの突起２２からくさび部１８までの寸法をＬとする。遠心力をＦ１とし、ロータ１０の質量をＭとし、半径をＲとし、ロータ１０の最高回転数をＮとした場合に、

Ｆ１＝ＭＲ（２π／Ｎ）^２・・・（１）

となる。

くさび部１８の外周側は径方向に対してθ°傾斜しているため、くさび部１８に掛かる力Ｆ２は、

Ｆ２＝Ｆ１／ｃｏｓθ ・・・（２）

となる。

一方、くさび部１８の積層方向の厚さをｈとし、このくさび部１８の単位面積当たりの許容圧力をＰとした場合に、

Ｆ２＜２ＬｈＰ・・・（３）

となるようにする必要がある。

以上の関係から、寸法Ｌは

Ｌ＞ＭＲ（２π／Ｎ）^２／２Ｐｈｃｏｓθ ・・・（４）

となるので、この（４）式の関係を具備するようにくさび部１８を設計すればよい。

ポールピース１２のくさび部１８は、上記したようにモールド樹脂によるリング状の連結部３８によって一体成形されているため、ロータ１０が高速で回転しても、このくさび部の位置で保持され、遠心力によってポールピース１２が外方に抜脱することがない。

また、各ポールピース１２は分割されており繋がりを持たないため、隣接するＳ極とＮ極のスロット間で磁束が漏れることがなく、モータ性能を高めることが可能である。そして、このモータ性能が高くなった分だけ、ポールピース１２の積層厚ｈを低減することができ、モータの小型化を計ることができる。

本発明は、マグネットをモールド樹脂によって埋設したロータに好適であり、特にブラシレス直流モータ、ブラシレス同期モータ、ブラシレスサーボモータのロータに好適である。

本発明の一実施形態を示す鋼板におけるポールピース板の平面図である。ポールピース板を打ち抜く前の鋼板の平面図であり、（ａ）はポールピースを放射状に配した平面図であり、（ｂ）はポールピースの側面図である。放射状に配したポールピースにマグネットを挿入した状態の平面図である。モールド成形を施したロータの平面図である。ロータの半縦断面図である。ポールピースの構造を示す拡大図である。背景技術におけるポールピースにマグネットを挿入した状態の平面図である。

１０ロータ
１２ポールピース
１４ポールピース板
１６かしめ部
１８くさび部
２０マグネット
２２突起
２４保持部
２６鋼板
２８スロット
３０回転軸
３４空洞部
３６固定部材

Claims

回転軸を中心として複数のポールピースが等間隔に放射状に配され、
前記隣接するポールピースの間のスロットにマグネットが配され、
前記放射状に配された複数のポールピースとマグネットとをモールド樹脂によって一体にモールド成形されているモータのロータにおいて、
前記各ポールピースはそれぞれ分割され、形状は二等辺三角形状であり、
前記各ポールピースの内周側の基部の両側からくさび部が周方向に突出し、
このくさび部は前記マグネットを支持する突起が突出しており、
前記モールド成形するときに前記各ポールピースのくさび部及びその内径部が、モールド樹脂でリング状に一体に連結する連結部を形成し、かつ、ポールピース及びマグネットの一側面をモールド樹脂により覆い、前記連結部と一体に成形することにより、
前記各ポールピースとマグネットとがモールド樹脂で保持されている
ことを特徴とするモータのロータ。
前記モータは、ブラシレスモータである
ことを特徴とする請求項１記載のモータのロータ。