JP5977144B2 - ロータ及びモータ - Google Patents

Description

本発明は、ロータ及びロータを備えるモータに関する。

モータに使用されるロータとしては、周方向に複数の爪状磁極をそれぞれ有して組み合わされるロータコアを備え、それらの間に界磁磁石を配置して各爪状磁極を交互に異なる磁極に機能させる所謂永久磁石界磁のランデル型構造のロータがある（例えば、特許文献１参照）。

実開平５−４３７４９号公報

ところで、上記のようなロータでは、ロータコア間に設けられる界磁磁石と爪状磁極との径方向間において、空隙を有して磁束短絡を防止している。しかしながら、この空隙により径方向に界磁磁石が移動してがたつく虞がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、界磁磁石のがたつきを抑えることができるロータ及びモータを提供することにある。

上記課題を解決するロータは、それぞれ略円板状のコアベースの外周部に、等間隔に複数の爪状磁極が径方向外側に突出されるとともに軸方向に延出形成され、互いのコアベースが対向されつつ爪状磁極が周方向に交互に配置された第１及び第２ロータコアと、前記コアベース同士の軸方向の間に配置され、前記軸方向に磁化されることで、第１ロータコアの前記爪状磁極を第１の磁極として機能させ、前記第２ロータコアの前記爪状磁極を第２の磁極として機能させる界磁磁石と、を備えたロータであって、前記第１ロータコア及び第２ロータコアの爪状磁極と前記界磁磁石との間に前記界磁磁石を径方向において位置決めする非磁性部を備えており、前記界磁磁石は、回転軸の外径よりも広い挿通孔を有して環状を成し、該回転軸が前記挿通孔の内側面との間に空隙を有した状態で挿通されているとともに、前記界磁磁石は、前記非磁性部と径方向に当接して径方向における位置決めがされている。

この構成によれば、爪状磁極と界磁磁石との間に界磁磁石を径方向において位置決めする非磁性部を備えるため、磁束の短絡を抑え界磁磁石を径方向において位置決め固定でき、界磁磁石のがたつきを抑えることができる。
また、界磁磁石の挿通孔は回転軸の外径よりも広いため、回転軸を圧入することなく界磁磁石を非磁性部により位置決め固定することができる。

上記ロータにおいて、前記非磁性部は、ゴム材料で構成されることが好ましい。
この構成によれば、非磁性部はゴム材料で構成されるため、非磁性部を爪状磁極と界磁磁石と間において両部材に圧接することが可能となり、界磁磁石の周方向への位置ずれを防止することができる。

上記ロータにおいて、前記非磁性部は、前記爪状磁極と係合する係合突起を備えることが好ましい。

この構成によれば、非磁性部は係合突起により爪状磁極と係合するため、非磁性部の回転方向（周方向）への位置ずれが抑えられる。これにより、非磁性部により位置決め固定される非磁性部の周方向の位置ずれを抑えることができる。

上記ロータにおいて、前記界磁磁石は円板状を成し、前記非磁性部は環状を成すように構成されることが好ましい。
この構成によれば、非磁性部が環状を成して円板状の界磁磁石と全周に亘って径方向において当接することができるため、より確実に界磁磁石の位置ずれを抑えることができる。

上記課題を解決するモータは、上記いずれかの構成のロータを備える。
この構成によれば、上記いずれかの効果と同様の効果を奏することができる。

本発明のロータ及びモータによれば、界磁磁石のがたつきを抑えることができる。

実施形態におけるモータの断面図である。 同上におけるロータの断面斜視図である。 同上におけるロータの分解斜視図である。 別例におけるロータの断面図である。 （ａ）は別例における非磁性部の斜視図であり、（ｂ）は非磁性部の組み付け状態を説明するための説明図である。 （ａ）は別例における非磁性部の斜視図であり、（ｂ）は非磁性部の組み付け状態を説明するための説明図である。 （ａ）は別例における非磁性部の斜視図であり、（ｂ）は非磁性部の組み付け状態を説明するための説明図である。

以下、ロータを備えたモータの一実施形態について説明する。
図１に示すように、モータ１１のモータケース１２は、有底筒状に形成された筒状ハウジング１３と、該筒状ハウジング１３のフロント側（図１中、左側）の開口部を閉塞するフロントエンドプレート１４とを有している。また、筒状ハウジング１３のリア側（図１中、右側）の端部には、回路基板等の電源回路を収容した回路収容ボックス１５が取り付けられている。筒状ハウジング１３の内周面にはステータ１６が固定されている。ステータ１６は、径方向内側に延びる複数のティースを有する電機子コア１７と、電機子コア１７のティースに巻装されたセグメントコンダクタ（ＳＣ）巻線１８とを有する。モータ１１のロータ２１は回転軸２２を有し、ステータ１６の内側に配置されている。回転軸２２は非磁性体の金属シャフトであって、筒状ハウジング１３の底部１３ａ及びフロントエンドプレート１４に支持された軸受２４，２５により回転可能に支持されている。

図２及び図３に示すように、ロータ２１は、第１及び第２ロータコア３１，３２と、界磁磁石としての環状磁石３３とを備える。なお、図２中の実線で示す矢印は環状磁石３３の磁化方向（Ｓ極からＮ極向き）を示している。

図２及び図３に示すように、第１ロータコア３１は、略円板状の第１コアベース３１ａの外周部に、等間隔に複数（本実施形態では１２個）の第１爪状磁極３１ｂが径方向外側に突出されるとともに軸方向に延出形成されている。

図２及び図３に示すように、第２ロータコア３２は、第１ロータコア３１と同形状であって、略円板状の第２コアベース３２ａの外周部に、等間隔に複数の第２爪状磁極３２ｂが径方向外側に突出されるとともに軸方向に延出形成されている。そして、第２ロータコア３２は、前記各第２爪状磁極３２ｂがそれぞれ対応する各第１爪状磁極３１ｂ間に配置されるようにして、第１コアベース３１ａと第２コアベース３２ａとの軸方向の間に環状磁石３３が配置（挟持）されるようにして第１ロータコア３１に対して組み付けられる。

図２及び図３に示すように、環状磁石３３は、その外径が第１及び第２コアベース３１ａ，３２ａの外径と略同じに設定され、第１爪状磁極３１ｂを第１の磁極（本実施形態ではＮ極）として機能させ、第２爪状磁極３２ｂを第２の磁極（本実施形態ではＳ極）として機能させるように、軸方向に磁化されている。従って、本実施形態のロータ２１は、界磁磁石としての環状磁石３３を用いた所謂ランデル型構造のロータである。ロータ２１は、Ｎ極となる第１爪状磁極３１ｂと、Ｓ極となる第２爪状磁極３２ｂとが周方向に交互に配置されており、磁極数が２４極（極対数が１２個）となる。

また、環状磁石３３は、その中心に前記回転軸２２を挿通する挿通孔３３ａを有し、この挿通孔３３ａはその内径ｒ２が前記回転軸２２の外径ｒ１よりも長く設定されている。また環状磁石３３は前述したようにその外径が第１及び第２コアベース３１ａ，３２ａの外径と略同じに設定され、環状磁石３３の外周面３３ｂと爪状磁極３１ｂ，３２ｂの内面３１ｃ，３２ｃとの間に非磁性体（本実施形態でゴム材料）からなる円環状の非磁性部３４が設けられる。このため、環状磁石３３は径方向において前記非磁性部３４と当接することとなるため、径方向に挟持された状態となり環状磁石３３が径方向に移動することが抑えられる。

上記のように構成されたモータ１１は、回路収容ボックス１５内の電源回路を介してセグメントコンダクタ（ＳＣ）巻線１８に３相の駆動電流が供給されると、ステータ１６でロータ２１を回転させるための磁界が発生され、ロータ２１が回転駆動される。

次に、上記構成のモータ１１の作用を説明する。
本実施形態のモータ１１は、ロータ２１を構成する第１及び第２ロータコア３１，３２の爪状磁極３１ｂ，３２ｂと、界磁磁石としての環状磁石３３との径方向間において爪状磁極３１ｂ，３２ｂ及び環状磁石３３と径方向に当接する非磁性部３４を備える。この非磁性部３４は、環状磁石３３と爪状磁極３１ｂ，３２ｂとの間において圧接（圧縮）されるため、環状磁石３３には過度な負荷を与えることなく、環状磁石３３を径方向外側から挟持するように環状磁石３３の位置決めされている。このとき、非磁性部３４は非磁性体であるゴム材料で構成されるため、非磁性部３４を介して磁束が短絡されることが抑えられている。

次に、本実施形態の効果を記載する。
（１）爪状磁極３１ｂ，３２ｂと環状磁石３３との間に環状磁石３３を径方向において位置決めする非磁性部３４を備えるため、磁束の短絡を抑え環状磁石３３を径方向において位置決め固定でき、環状磁石３３のがたつきを抑えることができる。

（２）非磁性部３４はゴム材料で構成されるため、非磁性部３４を爪状磁極３１ｂ，３２ｂと環状磁石３３と間において両部材に圧接することが可能となり、環状磁石３３の周方向への位置ずれを防止することができる。

（３）環状磁石３３の挿通孔３３ａはその内径ｒ２が回転軸２２の外径ｒ１よりも広いため、回転軸２２を圧入することなく環状磁石３３を非磁性部３４により位置決め固定することができる。

（４）非磁性部３４が環状を成して円板状の環状磁石３３と全周に亘って径方向において当接することができるため、より確実に環状磁石３３の位置ずれを抑えることができる。また非磁性部３４は、環状を成すため、例えば界磁磁石としての環状磁石３３が万一割れたとしても、その磁石３３の飛散を抑えることができる。また、非磁性部３４は前述したようにゴム材料で構成されるため、圧接して非磁性部３４の密閉性を高めて磁石３３の飛散をより抑えることができる。

尚、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では特に言及していないが、例えば図５や図６に示すように非磁性部３４に爪状磁極３１ｂ，３２ｂと係合する係合突起を設けてもよい。具体的には図５（ａ）に示すように非磁性部３４の径方向外側面に径方向外側に突出する係合突起３４ａを形成し、図５（ｂ）に示すようにこの係合突起３４ｂと爪状磁極３１ｂ，３２ｂとが径方向に係合する。また、図６（ａ）に示すように非磁性部３４の軸方向端面に軸方向に突出する係合突起３４ｂを形成し、図６（ｂ）に示すように係合突起３４ｂと爪状磁極３１ｂ，３２ｂとが径方向に係合する。前述したように係合突起３４ａ，３４ｂを設けて爪状磁極３１ｂ，３２ｂと径方向において係合させることで非磁性部３４の回り止めをより確実とすることができるため、相対的に環状磁石３３の回り止めをより確実として周方向の位置ずれを抑えることができる。

・上記実施形態では環状磁石３３と非磁性部３４の軸方向における長さを略同一としたが、これに限らない。例えば、図４に示すように、非磁性部３４の軸方向長さＬ２を環状磁石３３の軸方向長さＬ１よりも長くする構成としてもよい。このような構成とすることで、環状磁石を軸方向において前記第１及び第２ロータコアから離間させることができるため、環状磁石の破損を抑えることができる。

・上記実施形態並びに上記各構成では、非磁性部３４を環状としたが、これに限らない。即ち、例えば棒状の非磁性部を周方向に複数設ける構成を採用してもよい。また、非磁性部３４を第１ロータコア３１や第２ロータコア３２や環状磁石３３に一体的に設けてもよい。

・上記実施形態では、非磁性部３４をゴム材料で構成したが、非磁性体であれば適宜変更してもよい。例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）、銅、真鍮等の非磁性金属で構成することができる。ここで、例えば非磁性部３４を非磁性金属で構成する場合、金属製の板材から、係合突起３４ｃ（図７（ａ）（ｂ）参照）を含めて打ち抜き、その打ち抜いた部材を環状に形成することで、図７（ａ）に示すように環状の非磁性部３４を形成することができる。なお、係合突起３４ｃの形状は図７（ｂ）に示すように軽方向視で略半円状を成すような形状や、三角や四角などの多角形状としてもよい。

・上記実施形態では、セグメントコンダクタ（ＳＣ）巻線１８を採用したが、巻線はこれに限らない。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想を以下に追記する。

（イ）前記非磁性部は、前記界磁磁石よりも軸方向長さが長くなるように構成され、
前記界磁磁石は、軸方向において前記第１及び第２ロータコアの間に空隙を有することを特徴とする。

これにより、界磁磁石を軸方向において前記第１及び第２ロータコアから離間させることができるため、界磁磁石の破損を抑えることができる。

１０…モータ、２１…ロータ、２２…回転軸、３１…第１ロータコア、３１ｂ，３２ｂ…爪状磁極、３２…第２ロータコア、３３…界磁磁石としての環状磁石、３３ａ…挿通孔、３４…非磁性部、３４ａ，３４ｂ，３４ｃ…係合突起、ｒ１…外径。

Claims (5)

1. それぞれ略円板状のコアベースの外周部に、等間隔に複数の爪状磁極が径方向外側に突出されるとともに軸方向に延出形成され、互いのコアベースが対向されつつ爪状磁極が周方向に交互に配置された第１及び第２ロータコアと、
   前記コアベース同士の軸方向の間に配置され、前記軸方向に磁化されることで、第１ロータコアの前記爪状磁極を第１の磁極として機能させ、前記第２ロータコアの前記爪状磁極を第２の磁極として機能させる界磁磁石と、
   を備えたロータであって、
   前記第１ロータコア及び第２ロータコアの爪状磁極と前記界磁磁石との間に前記界磁磁石を径方向において位置決めする非磁性部を備えており、
   前記界磁磁石は、回転軸の外径よりも広い挿通孔を有して環状を成し、該回転軸が前記挿通孔の内側面との間に空隙を有した状態で挿通されているとともに、
   前記界磁磁石は、前記非磁性部と径方向に当接して径方向における位置決めがされていることを特徴とするロータ。
2. 請求項１に記載のロータにおいて、
   前記非磁性部は、ゴム材料で構成されることを特徴とするロータ。
3. 請求項１又は２に記載のロータにおいて、
   前記非磁性部は、前記爪状磁極と係合する係合突起を備えたことを特徴とするロータ。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のロータにおいて、
   前記界磁磁石は円板状を成し、前記非磁性部は環状を成すように構成されることを特徴とするロータ。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のロータを備えたことを特徴とするモータ。