JP5220993B2 - モーター - Google Patents

Description

本発明は、モーターに関するもので、詳しくは、多数個のコア片及びマグネットが円周方向に交互に配列されたローターを備えるモーターに関する。

図１ないし図３は、従来の内転型モーターを示した図である。

図１ないし図３に示すように、従来のモーターは、ステーター１０の内部にローター２０が所定の空隙Ｇを有して回転自在に設置された内転型モーターであって、前記ステーター１０とローター２０との電磁気的な相互作用によって、前記ローター２０が回転する。

前記ステーター１０は、リング状に形成されたヨーク１２と、このヨーク１２の内壁に放射状に配置された複数個の歯１４と、これら歯１４に巻線されて外部電源と連結されたコイル１６と、から構成される。

通常、前記ヨーク１２及び歯１４は、多数枚の電気鋼板が積層されてなる。

前記ローター２０は、円筒状のコア２２と、このコア２２の内部に放射状に配列された多数個のマグネット２４と、から構成される。

前記コア２２には、軸方向に前記コア２２の軸中心を貫通する軸ホール２２′が形成される。前記コア２２の軸ホール２２′には、前記ローター２０と一緒に回転する回転軸(図示せず)が設けられる。

通常、前記コア２２も、多数枚の積層された電気鋼板により構成される。

しかしながら、従来のモーターにおいては、図２の矢印で示すように、前記マグネット２４の一部の磁束が、前記コア２２の半径方向に前記マグネット２４と前記コア２２の軸ホール２２′との間に位置した前記コア２２の内周部に漏洩する。そのため、従来のモーターにおいては、この磁束損失によって性能向上に限界が発生するという問題点があった。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、マグネットの磁束漏洩を最小化できるモーターを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明によるモーターは、ステーターと、前記ステーターとの相互作用によって回転するように前記ステーターに対応して配置され、円周方向に多数個のコア片及びマグネットが交互に配列されるローターと、を有して構成されることを特徴とする。

前記モーターは、前記多数個のコア片を一つに連結するコア片結合手段をさらに含むことを特徴とする。

前記コア片結合手段は、前記ローターの軸方向両面にそれぞれ配置される一対のエンドプレートと、前記各コア片に軸方向に挿入され、各端が前記一対のエンドプレートのいずれか一つに結合される多数個のピンと、から構成されることを特徴とする。

前記エンドプレートは、非磁性体であることを特徴とする。

前記エンドプレートは、前記マグネットの軸方向への離脱を防止するために、前記マグネットと接触可能に形成されることを特徴とする。

前記コア片には、前記マグネットの半径方向への離脱を防止するために、前記ローターの円周方向に前記マグネットに向かって突出されたストッパー突起を備えていることを特徴とする。

前記ストッパー突起は、前記ローターの半径方向に前記マグネットの両面にそれぞれ接触するように一対をなして形成され、前記ローターの円周方向に前記コア片の両側面にそれぞれ一対ずつ設けられるとともに、円周方向に隣接した他のストッパー突起と所定間隔を維持していることを特徴とする。

前記コア片は、前記ローターの半径方向に前記ステーターに面した外周部が他の部位よりも軸方向に長く、前記ステーターに面した外周部の軸方向長さが前記ステーターの軸方向長さと同一であることを特徴とする。

前記マグネットの軸方向長さは、前記コア片の軸方向長さと同一であることを特徴とする。

前記マグネットは、円周方向に隣接した各マグネットの同一極性が対向して配置されることを特徴とする。

前記ローターは、鉄粉末冶金方法によって成形されることを特徴とする。

また、上記の目的を達成するために、本発明によるモーターは、ステーターと、該ステーターの内部に回転自在に位置され、多数個のマグネット及び鉄粉末冶金方法によって成形されたコア片が円周方向に交互に配列されるローターとを有し、前記コア片及びマグネットは、前記ローターの半径方向に前記ステーターに面した外周部の軸方向長さが他の部位の軸方向長さより長く、前記ステーターに面した外周部の軸方向長さが前記ステーターの軸方向長さと同一であり、前記マグネットは、円周方向に隣接した各マグネットの同一極性が対向して配置されることを特徴とする。

前記ローターは、その軸方向両面にそれぞれ接する非磁性体からなる一対のエンドプレートと、前記各コア片に軸方向に挿入され、各端が前記一対のエンドプレートのいずれか一つに結合される多数個のピンと、前記マグネットの半径方向への離脱を防止するために、前記ローターの円周方向に前記マグネットに向かって突出されたストッパー突起と、をさらに有することを特徴とする。

本発明のモーターによると、前記マグネットの磁束が円周方向に互いに隣接した各コア片の間で流れないため、前記マグネットの磁束漏洩がなく、同一体積に対するトルクを増加できるという効果がある。

また、本発明のモーターによると、前記マグネットは、円周方向に隣接した各マグネットの同一極性が対向して配置されるため、前記マグネットの磁束が集中し同一体積に対するトルクを向上できるという効果がある。

また、本発明のモーターによると、前記ローターの半径方向に前記コアのステーターに面した周部が他の部位よりも軸方向に長く、かつ、前記ステーターと同一であるため、同一体積に対するトルクを増加するとともに、製造原価を節減できるという効果がある。

以下、本発明によるモーターの実施の形態を図面に基づいて説明する。

本発明によるモーターには、多数の実施形態があり得るが、以下、最も好ましい実施形態について説明する。ただ、モーターをなす基本的な構造は、前述した従来技術と同一であるので、その詳細な説明を省略する。

図４は、本発明の一実施形態によるモーターを示した斜視図で、図５は、本発明の一実施形態によるモーターのローターを示した分解斜視図で、図６は、図４のＣ-Ｃ線断面図で、図７は、図４のＤ-Ｄ線断面図で、図８は、図６のＥ-Ｅ線断面図である。

図４ないし図８に示すように、本発明の一実施形態によるモーターは、ステーター５０の内部にローター６０が回転自在に設置された内転型モーターであり、前記ローター６０が前記ステーター５０との電磁気的な相互作用によって回転するように、多数個のコア片６２及びマグネット６４が円周方向に交互に配列される。ここで、前記一つのローター６０は、多数個のコア片６２の組合せからなり、この組合せをコア６０′と記す。

前記コア６０′は、モーターの大きさが一定である条件で前記ステーター５０との対向面が広いほど、すなわち、有効磁束面積が広いほど磁気抵抗が最小化される。

したがって、前記コア片６２は、前記ローター６０の半径方向に前記ステーター５０に面する外周部の軸方向長さ６２Ｌが、前記ステーター５０の軸方向長さと同一に形成されるとよい。

また、前記コア片６２は、有効磁束面積を最大化するとともに、製造原価を節減するために、前記ローター６０の半径方向に前記ステーター５０に面した外周部の軸方向長さが、他の部位の軸方向長さより長く形成されるとよい。

前記コア片６２は、軸中心に形成されて回転軸が軸設される軸ホール６０″を前記コア６０′に備えるように、所定の形状に形成される。

一方、前記コア片６２には、前記マグネット６４の半径方向への離脱を防止するために、前記ローター６０の円周方向に前記マグネット６４に向かって突出したストッパー突起６１が設けられている。

前記ストッパー突起６１は、前記ローター６０の半径方向に前記マグネット６４の両面にそれぞれ接するように、前記ローター６０の半径方向に前記コア片６２の両端にそれぞれ設けられている。

また、前記ストッパー突起６１は、前記ローター６０の円周方向に前記コア片６２の両側面にそれぞれ設けられている。このとき、前記ストッパー突起６１は、前記マグネット６４の磁束が前記ローター６０の円周方向に互いに隣接した各コア片６２の間で流れないように、前記ローター６０の円周方向に隣接したストッパー突起６１と所定間隔を維持する必要がある。そのため、前記ストッパー突起６１の間には、スロット６２′が形成される。

前記コア６０′は、その形状を容易に設計できるように、各コア片６２を鉄粉末冶金方法によって成形するとよい。

一方、前記コア６０′の多数個のコア片６２は、後述するコア片結合手段によって一つに結合される。

前記コア片結合手段は、前記ローター６０の軸方向に前記コア６０′の両面にそれぞれ接する一対のエンドプレート７０、７１と、前記各コア片６２に軸方向に挿入されて各端が前記一対のエンドプレート７０、７１のいずれか一つに結合される多数個のピン７２と、から構成される。

前記エンドプレート７０、７１は、前記マグネット６４の磁束が前記エンドプレート７０、７１を通して漏洩しないように、非磁性体からなることが好ましい。

前記エンドプレート７０、７１は、前記回転軸が通過するようにリング状に形成される。

前記エンドプレート７０、７１は、前記マグネット６４の軸方向への離脱を防止するために、前記マグネット６４と接触可能な大きさで形成される。

すなわち、リング状に形成された前記エンドプレート７０、７１の外径７０Ｄ，７１Ｄは、前記ローター６０の半径方向に対向する各マグネット６４の間の長さ６４Ｌより大きく形成される。

前記多数個のピン７２は、磁性体または非磁性体からなる。

前記エンドプレート７０、７１及び多数個のピン７２は、材質が互いに同一である場合、前記多数個のコア片６２及びマグネット６４からなるローター６０内にモールドされる。

また、前記エンドプレート７０、７１及び前記多数個のピン７２は、接着及び熔接などの方法で互いに結合される。

前記マグネット６４は、前記ローター６０の全体的な形状均衡のために、軸方向長さが前記コア片６２と同一に形成される。すなわち、前記マグネット６４は、前記コア片６２と同様に、前記ローター６０の半径方向に前記ステーター５０に面した外周部の軸方向長さが他の部位よりも相対的に長く、かつ、前記ステーター５０と同一に形成される。

また、前記マグネット６４は、円周方向に隣接した各マグネット６４の同一極性が互いに対向して配置される。この場合、前記マグネット６４の磁束が前記コア片６２に集中するため、同一体積に対するトルクが増加する。

前記マグネット６４は、前記コア６０′の成形時、前記コア６０′の金型に挿入されることで前記コア６０′と一体化される。

また、前記マグネット６４は、前記コア片６２と接着などの方法で結合される。

以下、上記のように構成される本発明によるモーターの作用を説明する。

前記ステーター５０に電源が印加されると、前記マグネット６４の磁束が前記ステーター５０とコア６０′との間で流れ、前記ローター６０が回転する。

このとき、前記マグネット６４は、前記ローター６０の円周方向に隣接した各マグネット６４の同一極性が互いに対向して配置されるため、各コア片６２における前記マグネット６４の磁束の方向が一定になり、前記マグネット６４の磁束が集中する。

また、前記マグネット６４の磁束は、前記ローター６０の円周方向に互いに隣接した各コア片６２の間で流れないため、前記マグネット６４の磁束漏洩が発生しない。

したがって、前記ローター６０のトルクを最大化できる。

次に、本発明の他の実施形態を図９に基づいて説明する。本発明の他の実施形態によるモーターの基本的な構造は、図４ないし図８に基づいて説明した本発明の実施形態によるモーターと同一であるため、それに対する詳細な説明を省略する。

図９は、本発明の他の実施形態によるモーターを示した側断面図である。

図９に示したモーターは、ステーター１００の外部にローター１１０が回転自在に配置される外転型モーターである。

すなわち、前記ローター１１０は、多数個のコア片１１２とマグネット１１４とが交互に配列されてリング状に形成される。

このとき、前記コア片１１２は、前記ローター１１０の半径方向に前記コア片１１２のステーター１００に面した内周部が他の部位より軸方向に長く、かつ、前記ステーター１００と同一に形成される。

特に、前記コア片１１２は、鉄粉末冶金方法によって成形され、前記ローター１１０の円周方向に隣接した他のコア片１１２と所定間隔だけ離隔される。

前記マグネット１１４は、前記ローター１１０の円周方向に隣接した各マグネット１１４の同一極性が互いに対向して配置される。

従来のモーターを示した斜視図である。 図１のＡ-Ａ線断面図である。 図１のＢ-Ｂ線断面図である。 本発明の一実施形態によるモーターを示した斜視図である。 本発明の一実施形態によるモーターのローターを示した分解斜視図である。 図４のＣ-Ｃ線断面図である。 図４のＤ-Ｄ線断面図である。 図６のＥ-Ｅ線断面図である。 本発明の他の実施形態によるモーターを示した断面図である。

符号の説明

５０ ステーター
６０ ローター
６２ コア片
６４ マグネット
７０ エンドプレート
７２ ピン

Claims (10)

1. ステーターと、
   前記ステーターとの相互作用によって回転するように前記ステーターに対応して配置され、円周方向に多数個のコア片及びマグネットが交互に配列されるローターと、を有して構成されるモーターにおいて、
   前記コア片は、前記ローターの半径方向に前記ステーターに面した外周部が他の部位よりも軸方向に長く、前記ステーターに面した外周部の軸方向長さが前記ステーターの軸方向長さと同一であることを特徴とするモーター。
2. 前記モーターは、前記多数個のコア片を一つに連結するコア片結合手段をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のモーター。
3. 前記コア片結合手段は、前記ローターの軸方向両面にそれぞれ配置される一対のエンドプレートと、
   前記各コア片に軸方向に挿入され、各端が前記一対のエンドプレートのいずれか一つに結合される多数個のピンと、から構成されることを特徴とする、請求項２に記載のモーター。
4. 前記エンドプレートは、非磁性体であることを特徴とする、請求項３に記載のモーター。
5. 前記エンドプレートは、前記マグネットの軸方向への離脱を防止するために、前記マグネットと接触可能に形成されることを特徴とする、請求項３に記載のモーター。
6. 前記コア片には、前記マグネットの半径方向への離脱を防止するために、前記ローターの円周方向に前記マグネットに向かって突出されたストッパー突起を備えていることを特徴とする、請求項１に記載のモーター。
7. 前記ストッパー突起は、前記ローターの半径方向に前記マグネットの両面にそれぞれ接触するように一対をなして形成され、
   前記ローターの円周方向に前記コア片の両側面にそれぞれ一対ずつ設けられるとともに、円周方向に隣接した他のストッパー突起と所定間隔を維持していることを特徴とする、請求項６に記載のモーター。
8. 前記マグネットの軸方向長さは、前記コア片の軸方向長さと同一であることを特徴とする、請求項１に記載のモーター。
9. 前記マグネットは、円周方向に隣接した各マグネットの同一極性が対向して配置されることを特徴とする、請求項１に記載のモーター。
10. 前記ローターは、鉄粉末冶金方法によって成形されることを特徴とする、請求項１に記載のモーター。

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