JP5997654B2 - モータ用ロータ、アウターロータ型モータおよびファンモータ - Google Patents

Description

本発明は、ロータマグネットを保持する構造に特徴のあるモータ用ロータ、アウターロータ型モータおよびファンモータに関する。

アウターロータ型（外転ロータ型）のモータのロータ（回転子）の構造において、マグネットホルダに複数の磁石が固定された構造が知られている。例えば、特許文献１には、上下の円盤をリブで連結し、片側の円盤の外径をロータヨーク内径より大きくして、この部分をロータヨークの端面の突き当てることにより軸方向の位置決めするマグネットホルダが開示されている。また、特許文献２には、１つのリング状の部材にリブを設け、マグネットを固定する構造が記載されている。

特開２００５−２６１１７７号公報 特開２００６−１４１１５５号公報

特許文献１や特許文献２に記載の構造は、組み立て性およびマグネットの位置精度の点で問題があった。このような背景において、本発明は、アウターロータ型のモータのロータにおいて、ロータの組み立てが容易であり、且つ、高い精度でマグネットの取り付け位置を決めることができる構造を提供することを目的とする。

本発明は、ロータヨークと、第１の環状部材と前記第１の環状部材と軸方向において離間した第２の環状部材と前記第１の環状部材と前記第２の環状部材とを繋ぐ複数の支柱を有し前記ロータヨークの内側に取り付けられたマグネットホルダと、前記マグネットホルダに取り付けられた複数のマグネットとを備え、前記マグネットホルダは、樹脂で一体に成形されており、前記複数のマグネットは、湾曲した略板状の形状を有し、前記複数のマグネットのそれぞれは、前記マグネットホルダの前記第１および第２の環状部材と前記複数の支柱の周方向で隣接する２つの支柱により形成される空間に保持されており、前記第１の環状部材には、鍔部と前記マグネットを軸方向にスライドさせて前記マグネットホルダに装着するための切り欠き部が設けられていることを特徴とするモータ用ロータである。

本発明によれば、第１の環状部材に設けられた切り欠き部からマグネットを軸方向にスライドさせながら挿入することで、マグネットをマグネットホルダに装着することができ、マグネットの装着作業が容易となる。また、マグネットが第１および第２の環状部材と複数の支柱の周方向で隣接する２つの支柱により形成される空間に保持され、また、第１の環状部材に設けられた鍔部がロータヨークの縁と接触することで、マグネットの位置決め精度を高くすることができる。なお、軸方向というのは、当該モータ用ロータの回転軸の延在方向のことである。これは、他の説明においても同じである。

本発明は、前記複数の支柱は、前記マグネットが内側に倒れこまないようにガイド部を備える形態を含む。この形態によれば、第１の環状部材の切り欠き部から軸方向に沿って挿入したマグネットがガイド部によって挿入の案内をする。このため、マグネットはマグネットホルダに対しスムーズに装着できる。また、マグネットがガイド部によって内側から支えられるので、マグネットホルダが内側に倒れこまない（外れない）構造が得られる。なお、内側というのは、マグネットがマグネットホルダに保持された状態におけるマグネットホルダの軸中心の側のことをいう。また、外側というのは、マグネットがマグネットホルダに保持された状態におけるマグネットホルダの軸中心から離れる側のことをいう。

本発明は、前記第２の環状部材は、前記マグネットの外側と接触する部分にストッパが設けられている形態を含む。この形態によれば、マグネットホルダの切り欠き部から挿入したマグネットの先端の部分がマグネットホルダから外側に外れない構造が得られる。

本発明は、前記マグネットは、軸方向に対して対称な構造を有する形態を含む。この形態によれば、軸方向におけるマグネットの方向を反転させてもマグネットをマグネットホルダに装着することができる。このため、マグネットのマグネットホルダへの装着作業の作業効率を高めることができる。

本発明は、前記第１の環状部材の内側に前記マグネットの外側が接触している形態を含む。この形態によれば、切り欠き部から挿入したマグネットの手前側の端の部分が第１の環状部材の内側に接触することで、マグネットがマグネットホルダから外側に外れない構造が得られる。

本発明は、軸方向において、前記マグネットの端部が前記第２の環状部材と前記ストッパに接触している形態を含む。この形態によれば、切り欠き部から挿入したマグネットの先端の部分が第２の環状部材とストッパに接触することで位置が決まる構造が得られる。

また、本発明は、ロータヨークと、第１の環状部材と前記第１の環状部材と軸方向において離間した第２環状部材と前記第１の環状部材と前記第２の環状部材とを繋ぐ複数の支柱を有し前記ロータヨークの内側に取り付けられたマグネットホルダと、前記マグネットホルダに取り付けられた複数のマグネットとを備え、前記マグネットホルダは、樹脂で一体に成形されており、前記複数のマグネットは、湾曲した略板状の形状を有し、前記複数のマグネットのそれぞれは、前記マグネットホルダの前記第１および第２の環状部材と前記複数の支柱の周方向で隣接する２つの支柱により形成される空間に保持されており、前記第１の環状部材には、鍔部と前記マグネットを軸方向にスライドさせて前記マグネットホルダに装着するための切り欠き部が設けられており、前記複数の支柱は、前記マグネットの内側に倒れこまないようにガイド部を有し、前記第２の環状部材は、前記マグネットと接触する部分にストッパが設けられ、前記第１の環状部材の内側に前記マグネットの外側が接触し、軸方向において、前記マグネットの端部が前記第２の環状部材と前記ストッパに接触していることを特徴とするモータ用ロータである。

この発明によれば、切り欠き部から挿入されたマグネットは、ガイド部によって案内されて内側に外れないように押さえられ、ストッパによって挿入した先端の部分が外側に外れないように押さえられ、第１の環状部材の内側によって挿入した手前の部分が外側に外れないように押さえられ、第２の環状部材によって挿入した先端の部分がそれ以上先の方向に動かないように押さえられる。この構造では、マグネットがマグネットホルダに装着されている状態において、マグネットを切り欠き部から引き出す方向以外への移動が制限される。このため、マグネット装着後は、マグネットの位置ずれはほとんどなく、マグネットホルダへのマグネットの装着作業が行い易く、更にマグネットホルダに対するマグネットの位置決め精度を高くできる。

次に、本発明のアウターロータ型モータは、上記本発明のモータ用ロータと、該モータ用ロータの内側に配置されたステータとを備えることを特徴とするアウターロータ型モータである。

次に、本発明のファンモータは、上記本発明のアウターロータ型モータと、前記モータ用ロータに取り付けられた羽根とを備えることを特徴とするファンモータである。

本発明によれば、アウターロータ型のモータのロータにおいて、ロータの組み立てが容易であり、且つ、高い精度でマグネットの取り付け位置を決めることができる構造が得られる。

マグネットを取り付けたマグネットホルダの斜視図（Ａ）および（Ｂ）である。 マグネットを取り付けたマグネットホルダの下面図（Ａ）、側面図（Ｂ）および側断面図（Ｃ）である。 ロータの側面図（Ａ）、下面図（Ｂ）および側断面図（Ｃ）である。 ファンモータの側断面図である。

（マグネットホルダの構造）
図１および図２には、マグネット１００を取り付けたマグネットホルダ２００が示されている。ここで、図２（Ｂ）の下の方向から見た様子が図２（Ａ）に示されている。また、図２（Ｂ）のＡ−Ａの線で切断した断面が図２（Ｃ）に示されている。後述するように、マグネット１００が取り付けられたマグネットホルダ２００は、ロータヨークと共にロータを構成する。マグネットホルダ２００の内側には、後述するステータが配置され、このステータに対して、マグネットホルダ２００を含むロータが回転する。

マグネットホルダ２００は、樹脂による一体成形品であり、軸方向で離間した円環部２０１と円環部２０２、円環部２０１と円環部２０２を繋ぐ複数の支柱２０３により構成されている。この例においては、支柱２０３は８本である。円環部２０１は、鍔部２０１ａを有しているとともに、マグネット１００を軸方向からスライドさせて装着するための切り欠き部２０１ｂが設けられている。これに対し、円環部２０２には、鍔部２０１ａや切り欠き部２０１ｂのようなものは設けられていない。円環部２０２には、装着したマグネット１００の先端が外側に倒れないようにするストッパ２０２ａが設けられている。ストッパ２０２ａは、軸方向に延在した断面が爪状の部分が円環状に延在した構造を有している。支柱２０３の軸中心側には、軸中心の方向に突出し、軸方向から見て略Ｔ型の形状を有し、その略Ｔ字型の形状が軸方向に延在した構造を有するガイド２０３ａが設けられている。ガイド２０３ａの上記略Ｔ型の形状の部分は、その周方向に延在した部分がマグネット１００の縁の部分に内側から接触し、装着されたマグネットが内側に倒れこまないようにマグネットを内側から支える。

この例において、８個のマグネット１００がマグネットホルダ２００に取り付けられている。マグネット１００は、マグネットホルダ２００の軸中心側に向いた面がＮまたはＳ極、外側の面の極が軸側の面と異なる極性となるように着磁された湾曲した略板状の永久磁石である。８個のマグネット１００は、周方向に沿って極性が交互に反転する状態となるように配置されている。また、マグネットの外側の上下の縁の部分は、面取りされ、面取り部１００ａとされている。なお、マグネット１００の数は、８個に限定されない。面取り部１００ａが軸方向で離れた２辺の縁の部分に形成されることで、マグネット１００の軸方向に対する対称性が確保されている。

マグネット１００のそれぞれは、円環部２０１，２０２および周方向で隣接する２本の支柱２０３で囲まれる厚みのある略矩形状の空間に保持されている。すなわち、マグネット１００は、その端部を切り欠き部２０１ｂの部分に合わせ、軸方向にスライドさせるように切り欠き部２０１ｂから挿入することで、マグネットホルダ２００に装着されている。この状態において、マグネット１００の軸方向に延在した両端の縁の部分は、周方向で隣接する２本の支柱２０３ａの側面に接触し、またガイド２０３ａによって内側（軸中心側）に倒れこまないように保持される。

また、切り欠き部２０１ｂに挿入されたマグネット１００は、その先端の部分が円環部２０２に接触し、それ以上マグネット１００を軸方向に押し込むことができない状態とされている。この状態において、面取り部１００ａがストッパ２０２ａに接触すると共にマグネット１００の挿入方向における手前側の端部の外周部分が円環部２０１（鍔部２０１ａ）の内側の部分に接触する。マグネット１００は、挿入方向におけるその先端の部分が円環部２０２に接触することで、円環部２０２の方向への動きが規制され、またストッパ２０２ａと鍔部２０１ａにより、外側（軸中心から離れる方向）への動きが規制され、またガイド２０３ａにより、内側（軸中心の方向）への動きが規制されている。なお、マグネット１００とマグネットホルダ２００の接触部分の少なくとも一部には、接着剤が塗布されており、接着剤によって上記の保持構造が固定化されている。

（ロータ）
図３には、ロータ４００が示されている。ここで、図３（Ａ）を下の方向から見た状態が図３（Ｂ）に示され、Ａ−Ａの線で切断した断面の状態が図３（Ｃ）に示されている。

ロータ３００は、マグネット１００を装着したマグネットホルダ２００（図１および図２参照）、軸固定部材３０１、ロータヨーク３０２およびシャフト３１０を有している。ロータヨーク３０２は、磁性材料により構成されたカップ形状を有しており、その底面に当たる部分の中央に孔が設けられ、軸固定部材３０１が固定されている。軸固定部材３０１は、回転軸であるシャフト３１０と結合している。シャフト３１０は、ロータヨーク３０２の回転中心に位置し、シャフト３１０を軸としてロータ３００が回転する。ロータヨーク３０２の円筒部分の内側には、マグネット１００を保持したマグネットホルダ２００が接着剤により固定されている。

（ファンモータ）
図４には、ファンモータ４００が示されている。ファンモータ４００は、軸流ファンとモータが一体化した構造を有している。ファンモータ４００は、樹脂製の筐体４０１を有している。筐体４０１には、軸方向の空気の流れ口となる開口４０２が設けられている。筐体４０１は、その中心の部分に筒状のベース部４０３を有している。ベース部４０３の内側には、軸受４０４，４０５が取り付けられ、軸受４０４，４０５によりシャフト３１０が回転自在な状態で保持されている。軸受４０４，４０５は、転がり軸受でもよいし、滑り軸受でもよい。シャフト３１０は図３を参照して説明したロータ３００の中心に固定されている。ロータヨーク３０２には、軸流を生成するための樹脂製の羽根（インペラ）４０６が固定されている。ロータ３００が回転すると、羽根４０６が同時に回転し、軸方向に空気の流れが生じる。

ベース部４０３の外側には、磁性材料により構成されたステータコア４０７が固定されている。ステータコア４０７は、軸方向から見て、周方向に複数の突極を備えた構造を有している（図示省略）。これは、通常のアウターロータ型のモータにおけるステータコアの構造と同じである。ステータコア４０７の上記突極には、マグネットワイヤが巻回され、ステータコイル４０８が構成されている。ステータコア４０７の外周（突極）とマグネットホルダ２００およびマグネット１００との間には、ロータ３００の回転が阻害されないように隙間が設けられている。

（ロータの組立方法１）
まず、軸側の面がＮ極に着磁されたマグネット（セグメント磁石）１００を４個、軸側の面がＳ極に着磁されたマグネット１００を４個用意する。そして、周方向に沿って極性が交互に反転するように、８個のマグネット１００をマグネットホルダ２００に装着する。この際、マグネット１００を面取り部１００ａが外側になるようにして切り欠き部２０１ｂの部分から軸方向に沿って挿入する。また、マグネット１００の挿入した先の部分の端部を円環部２０２に接触させ、面取り部１００ａの部分がストッパ２０２ａに接触するようにする。なお、マグネットホルダ２００にマグネット１００を取り付ける際、マグネットホルダ２００と接触する部分に接着剤を付けたマグネット１００を取り付けてもよい。

また、マグネットホルダ２００にマグネット１００を取り付ける工程とは別工程において、ロータヨーク３０２の中央に軸固定部材３０１とシャフト３１０を取り付け、さらにロータヨーク３０２に羽根４０６を取り付ける。この時、ロータヨーク３０２を樹脂モールドして羽根４０６を形成してもよい。そして、マグネット１００を装着したマグネットホルダ２００の外側に接着剤を塗布し、それを円環部２０２の側からロータヨーク３０２の内側に挿入する。この際、円環部２０１の鍔部２０１ａをロータヨーク３０２の縁に接触させる。こうして、マグネット１００を装着したマグネットホルダ２００がロータヨーク３０２の内側に固定され、図３に示すロータ３００が得られる。

（ロータの組立方法２）
マグネットホルダ２００の外側の面に接着剤を塗布し、円環部２０２の側からロータヨーク３０２の内側に挿入する。この際、円環部２０１の鍔部２０１ａをロータヨーク３０２の縁に接触させる。次に、軸側がＮ極またはＳ極に着磁されたセグメント磁石をＮ、Ｓ、Ｎ、Ｓ・・・となるように、マグネットホルダ２００に装着する。この際、面取り部１００ａの部分や外側の面に接着剤を塗布したマグネット１００を切り欠き部２０１ｂから挿入し、マグネット１００の端部を円環部２０２に接触させる。

（優位性）
切り欠き部２０１ｂおよびガイド２０３ａを利用してマグネット１００を軸方向にスライドさせてマグネットホルダ２００に取り付ける構造としているので、組み立てが行い易く、組立作業の効率を高めることができる。また、マグネット１００をマグネットホルダ２００に取り付けた後で、マグネットホルダ２００をロータヨーク３０２に取り付けることもできるし、マグネットホルダ２００をロータヨーク３０２に取り付けた後で、マグネットホルダ２００にマグネット１００を取り付けることもできる。

マグネット１００は、軸方向で離間した上下の部分に面取り部１００ａが形成されているので、マグネット１００の軸方向の向きを反転させてもマグネット１００をマグネットホルダ２００に取り付けることができる。また、マグネットホルダ２００のストッパ２０２ａの部分にマグネット１００の面取り部１００ａが嵌るので、マグネット１００が外側に外れない構造が得られる。また、ガイド２０３ａがあることで、切り欠き部２０１ｂからのマグネット１００の挿入をスムーズに行うことができ、更に装着したマグネット１００が内側に外れない構造が得られる。また、ストッパ２０２ａとガイド２０３ａがあることで、マグネットホルダ２００へのマグネット１００の取り付けが非常に簡単でありながら、高い精度でマグネット１００の位置が決まり、更にそれを保持することができる。また、マグネットホルダ２００の底辺に鍔部２０１ａを設け、ロータヨーク３０２とマグネットホルダ２００とを結合させた際、ロータヨーク３０２の縁に鍔部２０１ａを接触させることで、ロータ３００におけるマグネット１００の軸方向における位置を決めることができる。

本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本発明の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。例えば、実施形態では、軸流ファンの例を示したが、この形態に限定されず、ラジアル方向に気体を噴出す遠心ファンに本発明を利用することもできる。また、本発明を利用したモータは、図４に示すファンモータ４００以外に、光ディスク等を駆動するブラシレスモータ等に使用することができる。

本発明は、アウターロータ型のモータに利用することができる。

１００…マグネット、１００ａ…面取り部、２００…マグネットホルダ、２０１…円環部、２０１ａ…鍔部、２０１ｂ…切り欠き部、２０２…円環部、２０２ａ…ストッパ、２０３…支柱、２０３ａ…ガイド、３００…ロータ、３０１…軸固定部材、３０２…ロータヨーク、３１０…シャフト、４００…ファンモータ、４０１…筐体、４０２…開口、４０３…ベース部、４０４…軸受、４０５…軸受、４０６…羽根、４０７…ステータコア、４０８…ステータコイル。

Claims (7)

1. 磁性材料で形成されたロータヨークと、
   前記ロータヨークの内側に取り付けられたマグネットホルダと、
   前記マグネットホルダに取り付けられた複数のマグネットと
   を備え、
   前記マグネットホルダは、第１の環状部材と、第２の環状部材と、当該第１の環状部材と当該第２の環状部材とを繋ぐ複数の支柱と、備え、
   前記複数のマグネットのそれぞれは、前記マグネットホルダの前記第１の環状部材と第２の環状部材と周方向において隣接する２つの前記支柱とにより形成される空間に保持されており、
   前記第１の環状部材には、前記ロータヨークの縁に接触する鍔部と、軸方向において前記複数のマグネットそれぞれに対向する切り欠き部が設けられていることを特徴とするモータ用ロータ。
2. 前記複数の支柱は、前記ロータヨークの内側における、前記マグネットの部分を支えるガイドを有することを特徴とする請求項１に記載のモータ用ロータ。
3. 前記第２の環状部材は、前記マグネットと接触する爪状の部分を備えることを特徴とする請求項１または２に記載のモータ用ロータ。
4. 前記マグネットは、軸方向に対して対称な構造を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のモータ用ロータ。
5. 前記第１の環状部材の内側に前記マグネットの外側が接触していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のモータ用ロータ。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載のモータ用ロータと、
   該モータ用ロータの内側に配置されたステータと
   を備えることを特徴とするアウターロータ型モータ。
7. 請求項６に記載のアウターロータ型モータと、
   前記モータ用ロータに取り付けられた羽根と
   を備えることを特徴とするファンモータ。

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