JP5306706B2 - 磁石付ロータ - Google Patents

Description

本発明は、磁石付ロータに関するものである。

従来、モータ（ブラシ付モータ及びブラシレスモータ）のロータには、その外周面にＮ極、Ｓ極のセグメントに分かれた磁石（以下、セグメント磁石という）を周方向に固着させた、所謂、磁石付ロータが知られている（特許文献１）。この種の磁石付ロータは、一般に、円筒形状の樹脂製のホルダに予め複数のセグメント磁石を位置決め固定し、複数のセグメント磁石を位置決め固定した樹脂ホルダを円柱状のロータコアに嵌合固着させて、各セグメント磁石を精度良く配設していた。

つまり、円筒形状の樹脂製のホルダは、その一側に位置決め用の環状の規制片を設けるとともに、軸線方向に延出形成された保持溝が等間隔に周方向に形成されている。そして、各保持溝にセグメント磁石を嵌合して接着剤で固着する。このとき、保持溝に嵌合された各セグメント磁石の一側は、規制片に当接した状態で固定されている。これによって、各セグメント磁石は、円筒形状のホルダに対して、周方向及び軸方向に位置決め固定される。そして、セグメント磁石を位置決め固定した円筒形状のホルダは、ロータコアに嵌合される。このとき、ロータコアの一側外周面に、規制用フランジが一体形成されていて、円筒形状のホルダをロータコアに嵌合させる際、規制用フランジと円筒形状のホルダが当接して、ホルダがロータコアに対して軸線方向の位置決めが確保されている。
特開２００３−９４３９号公報

ところで、上記構成の磁石付ロータは、樹脂ホルダにセグメント磁石を接着剤で固着し、その樹脂ホルダを、ロータコアに嵌合固着することから、ロータコアに加え、樹脂ホルダが必要になり、部品点数の増加を招いていた。そのため、部品管理コストや組み付けコストが高くなるという問題があった。

そこで、樹脂ホルダを廃止して直接ロータコアにセグメント磁石を配設することが考えられる。しかし、各セグメント磁石の位置決めを補償するために、各セグメント磁石の一側をロータコアに形成した規制用フランジに当接しなければならないことから、該セグメント磁石の一側から当接した規制フランジを介して磁気漏れが生じるという問題があった。

従って、この磁気漏れした分の磁気が損失となり、モータの効率が悪くなる問題があった。
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであって、その目的は、セグメント磁石の位置決め、及び磁気漏れを抑制することができる磁石付ロータを提供することにある。

請求項１に記載の発明では、円柱形状のロータコアの外周面に複数の磁石を固定した磁石付ロータであって、前記ロータコアは、円柱形状をなし磁性材からなるコア本体と、前記コア本体の一側外周面に径方向に延出しコア本体より大径となる磁性材からなるフランジ部とを有し、前記コア本体の外周面に、軸線方向に沿って凹設して形成した保持溝を周方向に複数等間隔に設け、前記各保持溝に磁石を嵌合固着させるとともに前記磁石の一側を前記フランジ部に当接させ、さらに、前記フランジ部の外周面に、前記嵌合固着し且つ前記当接した前記各磁石の一側のそれぞれ対応する位置に開放溝を凹設した。

この構成によれば、ロータコアはコア本体とフランジ部とを有し、コア本体の外周面に保持溝が形成されている。このため、磁石を保持溝に嵌着させるとともにフランジ部に磁石を当接させるだけで位置決めをして固定することができる。従って、部品点数を増やすことなく磁石の位置決めすることができる。その結果、部品管理コストや組み付けコストを削減することができる。

さらに、開放溝が形成されているので、フランジ側における磁石の軸方向端部からフランジ部を介して磁気漏れすることを抑制することができる。
請求項２に記載の発明では、前記開放溝の深さは、当該開放溝の底部が、固着された前記磁石の径方向の中央部より内径側の位置となるように形成されている。

この構成によれば、フランジ部の壁面に当接した各磁石の一側面は、フランジ部に形成された開放溝によって、その中央部より外径側が露出されている。また、磁石は、厚み方向にＮ極とＳ極が形成され磁石の半分の厚みで磁極が分かれている。このため、フランジ側における磁石の軸方向端部からフランジ部を介して磁気漏れするのをより抑制することができる。

請求項３に記載の発明では、前記コア本体の外周面に凹設した保持溝の深さは、前記磁石の径方向の厚さの半分以下で形成されている。
この構成によれば、ロータコアの保持溝の深さは、磁石の径方向の厚さの半分以下で形成されている。また、磁石は、厚み方向にＮ極とＳ極が形成され磁石の半分の厚みで磁極が分かれている。このため、磁石の周方向暗部である、保持溝の壁部を介して磁気漏れすることを抑制することができる。さらに、保持溝を深く形成せずに済み、安価に形成することができる。

請求項４に記載の発明では、前記磁石が嵌合固着された前記コア本体及び前記磁石の一側が当接した前記フランジ部の外側を覆うカバーが設けられ、前記カバーには、前記ロータコアの外周面に装着される磁石間に嵌入される突出部が設けられた。

この構成によれば、磁気漏れを抑制するとともに磁石をより強固に固定することができる。
請求項５に記載の発明では、前記ロータコアは、前記保持溝及び前記開放溝を含め、鍛造により一体形成される。

この構成によれば、保持溝及び開放溝などの複雑な形状を安価に形成できるとともに、磁気変動に基づく磁石付ロータのロス（渦電流損等）を低減することができる。
請求項６に記載の発明では、前記ロータコアは、前記コア本体を形成するための第１コアシートと、前記フランジ部を形成するための第２コアシートとをそれぞれ所定の枚数重ね合わせ、互いに固着して形成される。

この構成によれば、ロータコアは、第１コアシートと第２コアシートをそれぞれ所定の枚数重ね合わせて互いに固着することで形成される。このため、コア本体の外周面に形成された保持溝と、コア本体の一側外周面に形成されたフランジ部と、フランジ部の外周面に形成された開放溝との複雑な構造を備えるロータコアを、第１コアシートと第２コアシートを重ね合わせて互いに固着するだけで、容易に形成することができる。

本発明によれば、セグメント磁石の位置決め、及び磁気漏れの抑制を図ることができる磁石付ロータを提供することができる。

（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した第一実施形態を図１〜図７に従って説明する。
図１に示すように、磁石付ロータ９は、回転軸１０を一体形成するロータコア１１と、ロータコア１１の外周面に固着された複数のセグメント磁石１２と、セグメント磁石１２の欠落を防止するカバー２１（図６参照）を備えている。

図２に示すように、ロータコア１１は、円柱体であって、その円柱体の側面部の中心に回転軸１０が延出形成されている。また、その円柱体本体の一側に大径の大径部が形成されている。本実施形態では、コア本体としての円柱体本体を円柱部１３とし、一側に形成した大径部をフランジ部１４とする。このフランジ部１４は、本実施形態では、円柱部１３の外周面１５より、セグメント磁石１２の厚みｄ１（図１参照）だけ大径になっている。

図３に示すように、ロータコア１１の円柱部１３の外周面１５には、軸線方向に沿って凹設された保持溝１６が等間隔に周方向に複数個（本実施形態では８個）設けられている。各保持溝の深さｄ２は、セグメント磁石１２の厚みｄ１の半分の深さに設定されている。また、各保持溝１６の溝幅ｄ３は、セグメント磁石１２の短辺の長さｄ４（図１参照）と一致させている。さらに、各保持溝１６の軸線方向の長さ（円柱部１３の軸線方向の長さ）は、セグメント磁石１２の長辺の長さｄ５（図１参照）と一致させている。

また、図４に示すように、ロータコア１１のフランジ部１４の外周面には、軸線方向に沿って凹設して形成された開放溝１７が等間隔に周方向に複数個（本実施形態では８個）設けられている。各開放溝１７は、それぞれ対応する保持溝１６と軸線方向において相対向するように形成されている。各開放溝１７の深さｄ６は、セグメント磁石１２の厚みｄ１の半分の深さに設定されている。また、各開放溝１７の溝幅ｄ７は、セグメント磁石１２の短辺の長さｄ４より短くしている。

そして、本実施形態では、回転軸１０、円柱部１３及びフランジ部１４を有したロータコア１１は、図５に示すように、鍛造にて一体形成されている。
ロータコア１１の円柱部１３に形成された各保持溝１６には、セグメント磁石１２が嵌合固着されている。各セグメント磁石１２は、その一側がフランジ部１４の壁面に当接し、それ以上フランジ部１４側に移動しないように規制されることによって、ロータコア１１に対して位置決め固定される。従って、ロータコア１１に固着される各セグメント磁石１２は、軸線方向及び周方向に精度良く位置決め固定される。

また、フランジ部１４の壁面に当接した各セグメント磁石１２の一側面１２ａ（図６参照）は、フランジ部１４に形成された開放溝１７によって、その一部が露出されている。従って、セグメント磁石１２の一側からの磁束がフランジ部１４を介して磁気漏れするのが抑制されるようになっている。

そして、セグメント磁石１２は、厚み方向にＮ極とＳ極が形成されセグメント磁石１２の半分の厚みで磁極が分かれている。
図６に示すように、カバー２１は、ロータコア１１、即ちセグメント磁石１２を嵌合固着した円柱部１３とフランジ部１４を被覆する。カバー２１は材質が非磁性材であり、予め設定された厚みｄ１０の円筒形状をなす。カバー２１の円柱部１３と対応する位置には、図７に示すように、各保持溝１６に嵌合固着されたセグメント磁石１２間に形成された空間にそれぞれ嵌入する突出部としての凸部２２が凹設形成されている。この凸部２２により、カバー２１の周方向への回動を規制している。

カバー２１は、フランジ部１４側開口端には、固定爪２３が４箇所折り曲げ形成されていて、フランジ部１４の外側面に当接させている。そして、前記凸部２２と固定爪２３とで協働してフランジ部１４を狭持して構成し、カバー２１の軸線方向の移動の規制するようにしている。

このように形成された円筒形状のカバー２１は、ロータコア１１に対し円柱部１３側から貫挿し、各凸部２２がそれぞれのセグメント磁石１２間に形成された空間に嵌合されながら貫挿される。そして、フランジ部１４まで貫挿が済むと、固定爪２３を折り曲げて、ロータコア１１へのカバー２１の取付は完了する。従って、各保持溝１６に嵌合固着されたセグメント磁石１２は、カバー２１によって外周面が押圧支持されるため、接着剤を用いなくてロータコア１１に対して確実に支持固定される。

次に、上記実施の形態の特徴的な作用効果を以下に記載する。
（１）本実施形態では、ロータコア１１に、フランジ部１４と保持溝１６を形成した。従って、フランジ部１４と保持溝１６に、セグメント磁石１２を嵌合させるだけで、セグメント磁石１２をロータコア１１に対して位置決め固定することができる。従って、樹脂部品（ホルダ）を用いずに、即ち部品点数を増やすことなくセグメント磁石１２の位置決め固定することができる。その結果、部品管理コストや組み付けコストが高くならず、セグメント磁石１２の位置決め固定することができる。

（２）本実施形態では、カバー２１でロータコア１１の外周面に装着してセグメント磁石１２を固定するようにした。従って、磁石付ロータ９は、セグメント磁石１２をロータコア１１に接着剤を用いずに固定することができる。

（３）本実施形態では、開放溝１７が形成されているため、フランジ部１４側におけるセグメント磁石１２の軸方向端部からフランジ部１４を介して磁気漏れすることを抑制することができる。

（４）本実施形態では、フランジ部１４の壁面に当接した各セグメント磁石１２の一側面は、フランジ部１４に形成された開放溝１７によって、その中央部より外径側が露出されている。また、セグメント磁石１２は、厚み方向にＮ極とＳ極が形成されセグメント磁石１２の半分の厚みで磁極が分かれている。このため、セグメント磁石１２の一側からの磁束がフランジ部１４を介して磁気漏れするのをより抑制することができる。

（５）ロータコア１１の保持溝１６の深さは、セグメント磁石１２の径方向の厚さの半分以下で形成されている。また、セグメント磁石１２は、厚み方向にＮ極とＳ極が形成されセグメント磁石１２の半分の厚みで磁極が分かれている。このため、セグメント磁石１２の周方向暗部である、保持溝１６の壁部を介して磁気漏れすることを抑制することができる。さらに、保持溝１６を深く形成せずに済み、安価に形成することができる。

（６）本実施形態では、カバー２１は、セグメント磁石１２間の位置において、径方向に突出した凸部２２を備えた。従って、磁石付ロータ９は、カバー２１に凸部２２を設けない場合に比べ、より強固にセグメント磁石１２を固定することができる。

（７）本実施形態では、ロータコア１１は、保持溝１６及び開放溝１７を含め、鍛造により一体形成される。このため、保持溝１６及び開放溝１７などの複雑な形状を安価に形成できるとともに、磁気変動に基づく磁石付ロータ９のロス（渦電流損等）を低減することができる。

（第２実施形態）
以下、本発明を具体化した第２実施形態を図８〜図１０に従って説明する。
本実施形態のロータコア５０は、前記第１実施形態のロータコア１１と形成方法が異なる。詳しくは、第１実施形態のロータコア１１は、保持溝１６及び開放溝１７を含め鍛造にて一体形成されている。

一方、本実施形態のロータコア５０は、側面部の中心に回転軸１０を貫通固着する貫通孔５１が形成された円柱体である。そして、図８〜図１０に示すように、ロータコア５０は、略円盤状の第１及び第２コアシート５２，５３を軸方向に多数個積層してお互いに連結固定することによって形成されている。

このため、以下には、ロータコア５０の形成方法のみを説明し、また、前記第１実施形態と同様の構成については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図８は、円柱部１３を形成するための第１コアシート５２を示し、図９はフランジ部１４を形成するための第２コアシート５３を示す。図１０は第１及び第２コアシート５２，５３を軸方向に多数個積層してお互いに連結固定することによって形成されたロータコア５０を示す。

円柱部１３を形成するための第１コアシート５２は、予め設定された厚みｄ２０の鉄板にて形成されている。第１コアシート５２は、円柱部１３の保持溝１６を形成するための凹部１６ａが等間隔に周方向に複数個（本実施形態では８個）設けられている。各凹部１６ａの保持溝の深さｄ２ａは、セグメント磁石１２の厚みｄ１の半分の深さに設定されている。各凹部１６ａの溝幅ｄ３ａは、セグメント磁石１２の短辺の長さｄ４と一致させている。

このように形成された第１コアシート５２を複数枚積層すると、保持溝１６が形成された円柱形状の円柱部１３が形成される。
フランジ部１４を形成するための第２コアシート５３は、予め設定された厚みｄ２１の鉄板にて形成されている。第２コアシート５３は、フランジ部１４の開放溝１７を形成するための凹部１７ａが等間隔に周方向に複数個（本実施形態では８個）設けられている。各凹部１７ａの深さｄ６ａは、セグメント磁石１２の厚さの半分の深さである。また、各凹部１７ａの溝幅ｄ７ａは、セグメント磁石１２の短辺の長さｄ４より短くしている。

このように形成された第２コアシート５３を複数枚積層すると、開放溝１７が形成されたフランジ部１４が形成される。
従って、第１コアシート５２と第２コアシート５３をそれぞれ所定の枚数重ね合わせて互いに固着することによって、ロータコア５０が形成される。

次に、上記実施の形態の特徴的な作用効果を以下に記載する。
（１）本実施形態では、ロータコア１１は、第１コアシート５２と第２コアシート５３をそれぞれ所定の枚数重ね合わせて互いに固着することで形成される。このため、円柱体１３の外周面１５に形成された保持溝１６と、円柱体１３の一側外周面に形成されたフランジ部１４と、フランジ部１４の外周面に形成された開放溝１７との複雑な構造を備えるロータコア１１を、第１コアシート５２と第２コアシート５３を重ね合わせて互いに固着するだけで、容易に形成することができる。

上記実施の形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施の形態では、フランジ部１４に形成される開放溝１７の深さｄ６は、フランジ部１４の外周からセグメント磁石１２の厚さｄ１の半分の深さで形成されるとしたが、これに限定されず、フランジ部１４の外周からセグメント磁石１２の厚さｄ１の半分より深ければ変更してもよい。

・上記実施の形態では、円柱部１３に形成された保持溝１６の深さｄ２は、セグメント磁石１２の厚さｄ１の半分としたが、これに限定されず、セグメント磁石１２の厚さｄ１の半分以下、且つセグメント磁石１２の角部を面取りされた高さ以上であれば変更してもよい。

・上記実施の形態では、セグメント磁石１２をロータコア１１に接着剤を用いずに固定されていたが、より強固に固定させるために、接着剤を用いてもよい。
・上記実施の形態では、ロータコア１１は、鍛造、又は、第１及び第２コアシート５２，５３が軸方向に積層されてなるとしたが、これに限定されず、他の方法にて形成されるもの（例えば鋳造、焼結など）としてもよい。

・上記実施の形態の磁極数（セグメント磁石１２）の数やカバー２１の固定爪の数等は、他の数に変更してもよい。

磁石付ロータの斜視図である。 ロータコアの斜視図である。 ロータコアの側面図である。 ロータコアの側面図である。 ロータコアの断面図である。 磁石付ロータのカバー装着時の側面図である。 磁石付ロータのカバー装着時の拡大図である。 コアシートの斜視図である。 コアシートの斜視図である。 ロータコアの断面図である。

符号の説明

９…磁石付ロータ、１１，５０…ロータコア、１２…磁石、１４…フランジ部、１５…円柱体の外周面、１６…保持溝、２１…カバー、２３…凸部。

Claims (6)

1. 円柱形状のロータコアの外周面に複数の磁石を固定した磁石付ロータであって、
   前記ロータコアは、円柱形状をなし磁性材からなるコア本体と、前記コア本体の一側外周面に径方向に延出しコア本体より大径となる磁性材からなるフランジ部とを有し、
   前記コア本体の外周面に、軸線方向に沿って凹設して形成した保持溝を周方向に複数等間隔に設け、
   前記各保持溝に磁石を嵌合固着させるとともに前記磁石の一側を前記フランジ部に当接させ、さらに、前記フランジ部の外周面に、前記嵌合固着し且つ前記当接した前記各磁石の一側のそれぞれ対応する位置に開放溝を凹設したことを特徴とする磁石付ロータ。
2. 請求項１に記載の磁石付ロータにおいて、
   前記開放溝の深さは、当該開放溝の底部が、固着された前記磁石の径方向の中央部より内径側の位置となるように形成されている、ことを特徴とする磁石付ロータ。
3. 請求項１又は２に記載の磁石付ロータにおいて、
   前記コア本体の外周面に凹設した保持溝の深さは、
   前記磁石の径方向の厚さの半分以下で形成されていることを特徴とする磁石付ロータ。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の磁石付ロータにおいて、
   前記磁石が嵌合固着された前記コア本体及び前記磁石の一側が当接した前記フランジ部の外側を覆うカバーが設けられ、
   前記カバーには、前記ロータコアの外周面に装着される磁石間に嵌入される突出部が設けられたことを特徴とする磁石付ロータ。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の磁石付ロータにおいて、
   前記ロータコアは、前記保持溝及び前記開放溝を含め、鍛造により一体形成されたことを特徴とする磁石付ロータ。
6. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の磁石付ロータにおいて、
   前記ロータコアは、前記コア本体を形成するための第１コアシートと、前記フランジ部を形成するための第２コアシートとをそれぞれ所定の枚数重ね合わせ、互いに固着して形成されることを特徴とする磁石付ロータ。

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