JP5356790B2 - ロータ及びモータ - Google Patents
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Description
請求項11に記載の発明は、請求項1〜10のうちの何れか一項に記載のロータにおいて、前記筒状磁石は、その軸方向長さが前記ロータコアの軸方向長さよりも長く形成され、前記圧接部は、前記基部の外周縁から軸方向両側に延出形成されてなることを要旨とする。
上記構成によれば、圧接部を圧入した際に、スリットの幅が狭まることで圧接部の圧接力が緩和されるため、過大な圧接力が発生することを防止できる。
また、各磁石ホルダの係合足にそれぞれ形成された第1係合凸部と第1係合凹部とが係合することで、各磁石ホルダがロータコアに固定されるため、例えばネジにより固定する場合に比べ、部品点数の増加を抑えることができる。また、ロータコアに係合凸部又は係合凹部を形成しなくともよいため、ロータコアの形状を簡略化することができる。
上記構成によれば、簡易な構成で確実に筒状磁石を固定することができ、且つ筒状磁石の損傷を防止することができる。
図1に示すように、ブラシレスモータ1は、有底円筒状のハウジング2と、ハウジング2の開口端を覆うエンドフレーム3と、ハウジング2の内周面に固定される略円筒状のステータ4と、ステータ4の内側に配置されるロータ5とを備えている。
(1)ブラシレスモータ1は、ロータコア12の軸方向両端側にそれぞれ配置される一対の第1及び第2磁石ホルダ14,15を備えた。第1磁石ホルダ14は、ロータコア12の軸方向端部に配置される第1基部21、第1基部21の外周縁から軸方向に延出形成され筒状磁石13に径方向に圧接する第1圧接部22、及び第1圧接部22から径方向外側に延び筒状磁石13の軸方向端部と当接する第1当接部23を有してなる。また、第1磁石ホルダ14は、ロータコア12の各係合孔19に挿入され、同第1磁石ホルダ14をロータコア12に固定する複数の第1係合足26を備えた。第2磁石ホルダ15は、第1磁石ホルダ14と同様に構成された第2基部31、第2圧接部32及び第2当接部33を有してなり、ロータコア12の各係合孔19に挿入され、同第2磁石ホルダ15をロータコア12に固定する複数の第2係合足36を備えた。そのため、筒状磁石13の内周面13aに第1及び第2圧接部22,32が圧接するとともに、筒状磁石13の軸方向端部に第1及び第2当接部23,33が当接することで、同筒状磁石13は第1及び第2磁石ホルダ14,15に対して軸方向及び周方向に移動不能に保持される。そして、第1及び第2係合足26,36がロータコア12の各係合孔19にそれぞれ挿入され、第1及び第2磁石ホルダ14,15がロータコア12に対して軸方向及び周方向に移動不能に固定されることで、筒状磁石13がロータコア12に対して軸方向及び周方向に移動不能に固定される。このように、接着剤を用いずに筒状磁石13を保持するため、接着剤と筒状磁石13との熱膨張差などにより接着剤と筒状磁石13とが剥離することがなく、確実に筒状磁石13をロータコア12に固定することができる。また、第1及び第2磁石ホルダ14,15により筒状磁石13がロータコア12に対して軸方向及び周方向に移動不能に固定されるため、従来(特許文献2)に比べ、筒状磁石13を固定するための部品点数を削減できる。加えて、補強円筒のように焼き嵌めする部材がないため、その製造工程が煩雑になること及び製造設備が複雑になることを防止し、簡易な構成で筒状磁石13をロータコア12に固定することができる。この結果、ロータ5の製造コストの低減を図ることができる。さらに、第1及び第2圧接部22,32が筒状磁石13にそれぞれ圧接することで筒状磁石13を周方向に移動不能に保持するため、筒状磁石13に凹部を形成せずともよい。従って、ステータ4から筒状磁石13に伝わるトルクにより同筒状磁石13内に生じる応力が凹部に集中することを防止でき、筒状磁石13の損傷を防止することができる。
以下、本発明を具体化した第2実施形態を図7に従って説明する。
なお、本実施形態と上記第1実施形態との主たる相違点は、第1及び第2磁石ホルダのロータコアに対する固定構造である。このため、説明の便宜上、第1実施形態と同一の部分については同一の符号を付すこととして、その説明を省略する。
(7)第1磁石ホルダ14の第1係合足42に第2係合凸部43aを形成し、第2磁石ホルダ15の第2係合足45に第2係合凸部46aを形成するとともに、ロータコア12の各係合孔19に第2係合凹部41a,41bを形成した。そして、第1及び第2磁石ホルダ14,15を第1及び第2係合足42,45がそれぞれ各係合孔19に挿入され、第2係合凸部43a,46aと第2係合凹部41a,41bとが互いに係合することでロータコア12に対し軸方向及び周方向に移動不能に固定されるようにした。そのため、例えばネジにより第1及び第2磁石ホルダ14,15を固定する場合に比べ、部品点数の増加を抑えることができる。また、第1磁石ホルダ14と第2磁石ホルダ15とを同一形状としたため、ロータ5の製造コストの削減を図ることができる。
以下、本発明を具体化した第3実施形態を図8に従って説明する。
なお、本実施形態と上記第1実施形態との主たる相違点は、第1及び第2磁石ホルダのロータコアに対する固定構造である。このため、説明の便宜上、第1実施形態と同一の部分については同一の符号を付すこととして、その説明を省略する。
本実施形態では、第1及び第2磁石ホルダ14,15は、熱可塑性樹脂材料により構成されている。第1磁石ホルダ14の各第1係合足51は、各係合孔19の軸方向長さの略半分の長さにそれぞれ形成されるとともに、第2磁石ホルダ15の各第2係合足52は、各係合孔19の軸方向長さの略半分の長さにそれぞれ形成されている。そして、各第1係合足51の先端には軸方向に突出する凸円弧状の突出面51aがそれぞれ形成され、各第2係合足52の先端には、突出面51aと面接触する凹円弧状の凹面52aがそれぞれ形成されている。
(8)係合孔19をロータコア12の軸方向に沿って貫通形成した。そして、第1及び第2磁石ホルダ14,15を熱可塑性樹脂材料により構成し、各第1係合足51の突出面51aと各第2係合足52の凹面52aとをそれぞれ超音波溶着することで、第1及び第2磁石ホルダ14,15をロータコア12に対し軸方向及び周方向に移動不能に固定するようにした。そのため、例えばネジにより第1及び第2磁石ホルダ14,15を固定する場合に比べ、部品点数の増加を抑えることができる。また、ロータコア12に係合凸部又は係合凹部を形成しなくともよいため、ロータコア12の形状を簡略化することができる。さらに、例えば第1及び第2係合足51,52に係合凸部を形成する場合に比べ、第1及び第2磁石ホルダ14,15の形状を簡略化することができる。
以下、本発明を具体化した第4実施形態を図9及び図10に従って説明する。
なお、本実施形態と上記第1実施形態との主たる相違点は、第1及び第2磁石ホルダのロータコアに対する固定構造である。このため、説明の便宜上、第1実施形態と同一の部分については同一の符号を付すこととして、その説明を省略する。
図10に示すように、第1磁石ホルダ14の各第1係合足61の外周面は、係合孔19と同形の軸方向視略台形状に形成されている。そして、第1磁石ホルダ14の各第1係合足61における径方向外側壁部62には、径方向外側、即ち各第1係合足61の軸方向と直交する方向に突出する係合爪62aがそれぞれ軸方向に沿って複数(本実施形態では3つ)形成されている。また、第1磁石ホルダ14の各第1係合足61における径方向内側壁部63には、径方向内側、即ち各第1係合足61の軸方向と直交する方向に突出する係合爪63aがそれぞれ軸方向に沿って複数(本実施形態では3つ)形成されている。なお、各係合爪62a,63aは、各第1係合足61の先端から基端側に向かうにつれて突出量が大きくなるテーパ状にそれぞれ形成されている。従って、各第1係合足61の径方向長さは、各係合孔19の径方向長さよりも長くなっている。なお、図10(b)では、係合爪63aの図示を一部省略している。
(10)第1係合足61の径方向外側壁部62に、第1係合足61の軸方向と直交する方向に突出した係合爪62aを形成するとともに、その径方向内側壁部63に第1係合足61の軸方向と直交する方向に突出した係合爪63aを形成した。また、第2磁石ホルダ15を第1磁石ホルダ14と同一形状に構成した。そして、第1及び第2磁石ホルダ14,15は、各第1及び各第2係合足61,65が係合孔19にそれぞれ圧入され、係合爪62a,63aが同係合孔19の内側面に圧接することで、ロータコア12に対し軸方向及び周方向に移動不能に固定されるようにした。そのため、例えばネジにより第1及び第2磁石ホルダ14,15を固定する場合に比べ、部品点数の増加を抑えることができる。また、ロータコア12に係合凸部又は係合凹部を形成しなくともよいため、ロータコア12の形状を簡略化することができる。さらに、第1磁石ホルダ14と第2磁石ホルダ15とを同一形状としたため、製造コストの削減を図ることができる。
以下、本発明を具体化した第5実施形態を図11〜図13に従って説明する。
なお、本実施形態と上記第1実施形態との主たる相違点は、第1及び第2磁石ホルダのロータコアに対する固定構造である。このため、説明の便宜上、第1実施形態と同一の部分については同一の符号を付すこととして、その説明を省略する。
図12(a),(b)に示すように、第1磁石ホルダ14は、第1基部21、第1圧接部22、第1当接部23及び第1挟持部24のみから構成されており、上記第1実施形態と異なり第1係合足を有していない。そして、第1基部21には、軸方向に貫通した挿入孔71が複数(本実施形態では、4つ)形成されている。各挿入孔71は周方向に等角度間隔に形成されている。
(11)第2磁石ホルダ15に第2係合足72を形成するとともに、該第2係合足72の先端に突起部73を形成した。第1磁石ホルダ14の第1基部21に突起部73が挿入される挿入孔71を形成した。そして、第1及び第2磁石ホルダ14,15は、第2係合足72が係合孔19に挿入されるとともに突起部73が挿入孔71に挿入された状態で該突起部73を熱溶着により第1基部21に接合することでロータコア12に対し軸方向及び周方向に移動不能に固定されるようにした。そのため、例えばネジにより第1及び第2磁石ホルダ14,15を固定する場合に比べ、部品点数の増加を抑えることができる。また、ロータコア12に係合凸部又は係合凹部を形成しなくともよいため、ロータコアの形状を簡略化することができる。
以下、本発明を具体化した第6実施形態を図14〜図16に従って説明する。
なお、説明の便宜上、第1実施形態と同一の部分については同一の符号を付すこととして、その説明を省略する。
(12)係合孔83,84をロータコア82の周方向に延びる円環状に形成した。第1磁石ホルダ14の第1係合足91を係合孔83と同形の環状に形成するとともに、径方向、即ち各第1係合足91の軸方向と直交する方向に突出した係合爪92a,93aを形成した。また、第2磁石ホルダ15を第1磁石ホルダ14と同一形状に構成した。そして、第1及び第2磁石ホルダ14,15は、各第1及び各第2係合足91,95が係合孔83,84にそれぞれ圧入され、係合爪92a,93aが同係合孔83,84の内周面にそれぞれ圧接することで、ロータコア82に対し軸方向及び周方向に移動不能に固定されるようにした。そのため、例えばネジにより第1及び第2磁石ホルダ14,15を固定する場合に比べ、部品点数の増加を抑えることができる。また、ロータコア82に係合凸部又は係合凹部を形成しなくともよいため、ロータコア82の形状を簡略化することができる。さらに、第1磁石ホルダ14と第2磁石ホルダ15とを同一形状としたため、製造コストの削減を図ることができる。
以下、本発明を具体化した第4実施形態を図17〜図19に従って説明する。
なお、説明の便宜上、第1実施形態と同一の部分については同一の符号を付すこととして、その説明を省略する。
(13)第1磁石ホルダ14の第1係合足111に、外径が係合孔105の小径部105bの内径よりも大径となるように径方向外側、即ち各第1係合足111の軸方向と直交する方向に突出した係合爪114を形成した。また、第2磁石ホルダ15を第1磁石ホルダ14と同一形状に構成した。そして、第1及び第2磁石ホルダ14,15は、第1及び第2係合足111,116が係合孔105,106に圧入され、係合爪114が同係合孔105,106の内周面に圧接することで、コア部103に対し軸方向及び周方向に移動不能に固定されるようにした。そのため、例えばネジにより第1及び第2磁石ホルダ14,15を固定する場合に比べ、部品点数の増加を抑えることができる。また、コア部103に係合凸部又は係合凹部を形成しなくともよいため、ロータコア12の形状を簡略化することができる。さらに、第1磁石ホルダ14と第2磁石ホルダ15とを同一形状としたため、ロータ5の製造コストの削減を図ることができる。
・上記各実施形態では、第1圧接部22を軸方向におけるロータコア12の反対側に延出形成したが、これに限らない。例えば、図20に示すように、第1磁石ホルダ14の第1圧接部121を軸方向両側に延出形成してもよい。このようにすることで、第1圧接部が軸方向一方側にのみ延出形成される場合に比べ、第1圧接部121が筒状磁石13を圧接する面積が増大し、より強固に筒状磁石13を固定することができる。また、軸方向におけるロータコア12側に延出形成された部分が薄肉部13cとともに筒状磁石13の薄肉でない部分に圧接するため、第1圧接部が薄肉部13cのみに圧接する場合に比べ、薄肉部13cに加わる応力を低減してその損傷を防止することができる。同様に第2磁石ホルダ15の第2圧接部を軸方向両側に延出形成してもよい。
・上記第1実施形態では、各係合孔19を軸方向略台形筒状に形成するとともに、各第1及び各第2係合足26,36を軸方向視略台形筒状に形成したが、これに限らず、例えば各係合孔19、各第1及び各第2係合足26,36は軸方向視円形筒状等、どのような形状にしてもよいでもよい。上記第2〜第4実施形態においても同様に、各第1係合足42,51,61及び各第2係合足45,52,65を軸方向視円形筒状等にしてもよい。また、上記第5実施形態において、第2係合足72を円柱形状以外の形状にしてもよい。さらに、第6実施形態において、第1及び第2係合足91,95を円環状でなく、多角形環状にしてもよい。なお、この場合には、係合孔83,84を第1及び第2係合足91,95に倣った形状にする。さらにまた、上記第7実施形態において、例えば各第1係合足111及び第2係合足116を軸方向視略台形筒状に形成する等、どのような形状に形成してもよい。
Claims (13)
- シャフトと、
前記シャフトの外周に固定されるロータコアと、
前記ロータコアの外周に配置され周方向に交互に異なる磁極配置とされた筒状磁石とを備えたロータであって、
前記ロータコアには軸方向両側に開口する係合孔が形成されるとともに、該ロータコアの軸方向両端側にはそれぞれ磁石ホルダが配置され、
前記各磁石ホルダは、前記ロータコアの軸方向端部に配置される基部、前記基部の外周縁から軸方向に延出形成され前記筒状磁石に径方向に圧接する圧接部及び前記圧接部から径方向外側に延び前記筒状磁石の軸方向端部と当接する当接部をそれぞれ有するとともに、前記各磁石ホルダの少なくとも一方には前記基部から軸方向における前記ロータコア側に延び前記係合孔に挿入されて前記各磁石ホルダを前記ロータコアに対して軸方向及び周方向に移動不能に固定する係合足が形成され、
前記筒状磁石は、該筒状磁石の内周面又は外周面に前記圧接部が圧接するとともに該筒状磁石の軸方向端部に前記当接部が当接することで前記各磁石ホルダにより前記ロータコアに対して軸方向及び周方向に移動不能に保持され、
前記各磁石ホルダの各圧接部は、その外周面が軸方向視多角形状にそれぞれ形成され、
前記筒状磁石の内径は、前記圧接部に対する外接円の直径よりも小さく、且つ前記圧接部に対する内接円の直径よりも大きく形成されたことを特徴とするロータ。 - 前記各磁石ホルダは、前記係合足をそれぞれ有してなり、
前記係合孔及び前記各磁石ホルダの係合足の何れか一方には第2係合凸部が形成されるとともに、その他方には前記第2係合凸部と係合する第2係合凹部が形成され、
前記各磁石ホルダは、前記係合足がそれぞれ前記係合孔に挿入され、前記第2係合凸部と前記第2係合凹部とが互いに係合することで前記ロータコアに対し軸方向及び周方向に移動不能に固定されることを特徴とする請求項1に記載のロータ。 - 前記係合孔は、前記ロータコアの軸方向に沿って貫通形成され、
前記各磁石ホルダは前記係合足をそれぞれ有してなるとともに、熱可塑性樹脂材料により構成され、前記係合足の先端同士が超音波溶着されることで、前記ロータコアに対し軸方向及び周方向に移動不能に固定されることを特徴とする請求項1に記載のロータ。 - 前記各磁石ホルダのうちの何れか一方の前記係合足における先端には軸方向に突出する突出面が形成されるとともに、その他方の前記係合足における先端には前記突出面と面接触する凹面が形成されたことを特徴とする請求項3に記載のロータ。
- 前記各磁石ホルダは、前記係合足をそれぞれ有してなり、
前記各磁石ホルダの係合足には、該係合足の軸方向と直交する方向に突出した係合爪が形成され、
前記各磁石ホルダは、それぞれの前記係合足が前記係合孔に圧入され、前記係合爪が前記係合孔の内周面に圧接することで、前記ロータコアに対し軸方向及び周方向に移動不能に固定されることを特徴とする請求項1に記載のロータ。 - 前記係合孔は、前記ロータコアの軸方向に沿って貫通形成され、
前記各磁石ホルダの何れか一方は前記係合足を有するとともに、該係合足の先端には突起部が形成され、
前記各磁石ホルダの何れか他方の基部には前記突起部が挿入される挿入孔が形成され、
前記各磁石ホルダは、前記係合足が前記係合孔に挿入され、前記突起部が前記挿入孔に挿入された状態で該突起部が前記基部に溶着されることで前記ロータコアに対し軸方向及び周方向に移動不能に固定されることを特徴とする請求項1に記載のロータ。 - シャフトと、
前記シャフトの外周に固定されるロータコアと、
前記ロータコアの外周に配置され周方向に交互に異なる磁極配置とされた筒状磁石とを備えたロータであって、
前記ロータコアには軸方向両側に開口する係合孔が形成されるとともに、該ロータコアの軸方向両端側にはそれぞれ磁石ホルダが配置され、
前記各磁石ホルダは、前記ロータコアの軸方向端部に配置される基部、前記基部の外周縁から軸方向に延出形成され前記筒状磁石に径方向に圧接する圧接部及び前記圧接部から径方向外側に延び前記筒状磁石の軸方向端部と当接する当接部をそれぞれ有するとともに、前記各磁石ホルダの少なくとも一方には前記基部から軸方向における前記ロータコア側に延び前記係合孔に挿入されて前記各磁石ホルダを前記ロータコアに対して軸方向及び周方向に移動不能に固定する係合足が形成され、
前記筒状磁石は、該筒状磁石の内周面又は外周面に前記圧接部が圧接するとともに該筒状磁石の軸方向端部に前記当接部が当接することで前記各磁石ホルダにより前記ロータコアに対して軸方向及び周方向に移動不能に保持され、
前記係合孔は、前記ロータコアの軸方向に沿って貫通形成され、
前記各磁石ホルダは、前記係合足をそれぞれ有してなり、
前記各磁石ホルダの何れか一方の係合足には第1係合凸部が形成されるとともに、その他方の係合足には前記第1係合凸部と係合する第1係合凹部が形成され、
前記係合孔には、突出部が形成され、
前記各磁石ホルダの係合足は、前記第1係合凸部と前記第1係合凹部とが係合することで前記突出部に係合する凹部が構成されるように形成され、
前記各磁石ホルダは、前記係合足がそれぞれ前記係合孔に挿入され、前記第1係合凸部と前記第1係合凹部とが互いに係合するとともに、前記凹部が前記突出部に係合することで前記ロータコアに対し軸方向及び周方向に移動不能に固定されることを特徴とするロータ。 - 前記筒状磁石は、その内周面が軸方向視楕円形状に形成され、
前記圧接部は、その外周面が前記筒状磁石の内周面よりも大きな寸法の同形の軸方向視楕円形状に形成されたことを特徴とする請求項7に記載のロータ。 - 前記当接部には、軸方向における前記筒状磁石の中央側に延び、前記圧接部との間に前記筒状磁石を挟みこむ挟持部が形成されたことを特徴とする請求項1〜8のうちの何れか一項に記載のロータ。
- 前記筒状磁石の軸方向両端には、その外径が軸方向中央側の外径よりも小径の薄肉部が形成され、
前記筒状磁石は、前記各薄肉部が前記圧接部と前記挟持部との間にて挟持されることを特徴とする請求項9に記載のロータ。 - 前記筒状磁石は、その軸方向長さが前記ロータコアの軸方向長さよりも長く形成され、
前記圧接部は、前記基部の外周縁から軸方向両側に延出形成されてなることを特徴とする請求項1〜10のうちの何れか一項に記載のロータ。 - 前記圧接部には、径方向に開口するスリットが形成されたことを特徴とする請求項1〜11のうちの何れか一項に記載のロータ。
- 請求項1〜12のうちの何れか一項に記載のロータと、
前記ロータの外側に配置され回転磁界を発生するステータと
を備えたことを特徴とするモータ。
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