JP6046515B2 - ロータ、及びモータ - Google Patents

Description

本発明は、ロータ、及びモータに関するものである。

モータのロータとしては、コアベースの外周部に複数の爪状磁極をそれぞれ有して組み合わされる２つのロータコアと、それらの間に配置され軸方向に磁化された界磁磁石とを備え、各爪状磁極を交互に異なる磁極に機能させるいわゆる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

しかしながら、上記のようなロータでは、界磁磁石がコアベースに直接挟まれる構成であるため、例えば、界磁磁石を挟みつつ両コアベースの軸方向の外側の距離が一定となるように回転軸と圧入固定する際等に、各部材の軸方向の寸法誤差により、界磁磁石とコアベース間に隙間ができたり、界磁磁石に大きな圧力が掛かるという虞があった。その結果、界磁磁石がコアベース間でがたついたり、界磁磁石が割れるといった虞があった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、各部材の軸方向の寸法精度を高精度としなくても、界磁磁石のがたつきを抑制することができるとともに、界磁磁石の割れを抑制す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硬質の界磁磁石とを備えたロータであって、前記界磁磁石と前記コアベースとの軸方向の間には、軸方向から見て前記界磁磁石と同形状の弾性部材が挟持される。

同構成によれば、界磁磁石とコアベースとの軸方向の間に弾性部材が挟持されるため、例えば、各部材の軸方向の寸法精度を高精度としなくても、界磁磁石のがたつきを抑制することができるとともに、界磁磁石の割れを抑制することができる。

上記ロータにおいて、前記弾性部材は、弾性を有する磁性体であることが好ましい。
同構成によれば、弾性部材は弾性を有する磁性体であるため、例えば非磁性体のものに比べて、界磁磁石とコアベース間の磁気抵抗を小さくすることができ、ひいてはモータ効率の低下を回避することができる。

上記ロータにおいて、前記弾性部材は、弾性を有し軸方向に磁化された磁石であることが好ましい。
同構成によれば、弾性部材は弾性を有し軸方向に磁化された磁石であるため、界磁磁石からの磁束に弾性部材からの磁束を重畳させてモータ効率を向上させることができる。

上記ロータにおいて、前記弾性部材は、前記界磁磁石と両コアベースとの軸方向の間にそれぞれ設けられることが好ましい。
同構成によれば、弾性部材は、界磁磁石と両コアベースとの軸方向の間にそれぞれ設けられるため、界磁磁石に硬いコアベースが押圧接触することが回避され、界磁磁石の割れをより抑制することができる。

上記課題を解決するモータは、上記ロータと、回転磁界を発生するステータとを備える。
同構成によれば、モータにおいて、上記効果を得ることができる。

本発明のロータ、及びモータでは、各部材の軸方向の寸法精度を高精度としなくても、界磁磁石のがたつきを抑制することができるとともに、界磁磁石の割れを抑制することができる。

一実施形態におけるモータの断面図。 同形態におけるモータの一部断面斜視図。 別例におけるロータの断面図。

以下、モータの一実施形態を図１及び図２に従って説明する。
図１に示すように、モータとしてのブラシレスモータ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。

図１に示すように、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（本実施形態では１２個）の集中巻用ティースとしてのティース１７ａを有する電機子コア１７と、電機子コア１７のティース１７ａにインシュレータ１８を介して巻回される巻線１９とを備えている。ステータ１６は、外部の制御回路Ｓから巻線１９に駆動電流が供給されることで回転磁界を発生する。

図１に示すように、ブラシレスモータ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２３，２４により回転可能に支持されている。

図１及び図２に示すように、ロータ２１は、前記回転軸２２が圧入されることで互いの軸方向の間隔が保持されつつ回転軸２２に固定される第１及び第２ロータコア３１，３２と、第１ロータコア３１と第２ロータコア３２との軸方向の間に介在される界磁磁石としての環状磁石３３及び弾性部材としてのゴム磁石３４とを備える。

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５つ）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して形成されている。

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して形成されている。そして、第１及び第２ロータコア３１，３２は、その中央孔に回転軸２２が圧入されるとともに、第１及び第２コアベース３１ａ，３２ａの軸方向の外側（相反する側）の距離が予め設定された一定の距離となるように回転軸２２に対して圧入固定される。この際、第２ロータコア３２は、各第２爪状磁極３２ｂが周方向に隣り合う第１爪状磁極３１ｂ間に配置されるようにして、且つ第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及びゴム磁石３４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ている。

環状磁石３３は、フェライト磁石やネオジム磁石等の硬質な磁石であって、中央孔が形成された円環状に形成され、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。即ち、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５つの第１爪状磁極３１ｂと、Ｓ極となる５つの第２爪状磁極３２ｂとが周方向に交互に配置されており、極数が１０極（極対数が５個）となる。すなわち、本実施形態では、ロータ２１の極数が「１０」に設定され、ステータ１６のティース１７ａの数が「１２」に設定されている。

又、ゴム磁石３４は、弾性を有し軸方向に磁化された磁石であって、前記環状磁石３３と厚さのみが異なる円盤状に形成され、本実施形態では環状磁石３３と第１コアベース３１ａとの軸方向の間に挟持されている。尚、ゴム磁石３４の磁化される方向は、環状磁石３３と同じである。

又、図１に示すように、ロータ２１には、略円板状のマグネット固定部材４１を介してセンサ磁石４２が設けられている。詳しくは、マグネット固定部材４１は、中央にボス部４１ａが形成された円板部４１ｂと、該円板部４１ｂの外縁から筒状に延びる筒部４１ｃとを有し、該筒部４１ｃの内周面及び円板部４１ｂの表面に当接するように環状のセンサ磁石４２が固着されている。そして、マグネット固定部材４１は、第１ロータコア３１と近い側で、そのボス部４１ａが回転軸２２に外嵌されて固定されている。

そして、フロントエンドプレート１４において、センサ磁石４２と軸方向に対向する位置には磁気センサとしてのホールＩＣ４３が設けられている。ホールＩＣ４３は、センサ磁石４２に基づくＮ極とＳ極の磁界を感知するとそれぞれＨレベルの検出信号とＬレベルの検出信号とを前記制御回路Ｓに出力する。

次に、上記のように構成されたブラシレスモータ１１の作用について説明する。
制御回路Ｓから巻線１９に３相の駆動電流が供給されると、ステータ１６にて回転磁界が発生され、ロータ２１が回転駆動される。この際、ホールＩＣ４３と対向するセンサ磁石４２が回転することで、ホールＩＣ４３から出力される検出信号のレベルがロータ２１の回転角度（位置）に応じて切り替わり、その検出信号に基づいて制御回路Ｓから巻線１９に最適なタイミングで切り替わる３相の駆動電流が供給される。これにより、良好に回転磁界が発生され、ロータ２１が良好に連続して回転駆動される。

次に、上記実施の形態の特徴的な効果を以下に記載する。
（１）環状磁石３３と第１コアベース３１ａとの軸方向の間にゴム磁石３４が挟持されるため、例えば、各部材の軸方向の寸法精度を高精度としなくても、環状磁石３３のがたつきを抑制することができるとともに、環状磁石３３の割れを抑制することができる。

（２）挟持する弾性部材として弾性を有し軸方向に磁化された磁石であるゴム磁石３４を用いたため、環状磁石３３からの磁束にゴム磁石３４からの磁束を重畳させてモータ効率を向上させることができる。

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、環状磁石３３と第１コアベース３１ａとの軸方向の間にのみゴム磁石３４を挟持させたが、図３に示すように、環状磁石３３と第２コアベース３２ａとの軸方向の間にもゴム磁石３５を挟持させてもよい。このようにすると、環状磁石３３に硬いコアベース（第１及び第２コアベース３１ａ，３２ａ）が押圧接触することが回避され、環状磁石３３の割れをより抑制することができる。尚、この例（図３参照）のゴム磁石３４，３５の外周部には、第１及び第２爪状磁極３１ｂ，３２ｂの径方向外側に突出する部位を覆う外出部が形成されている。

・上記実施形態では、弾性部材としてゴム磁石３４を用いたが、弾性を有する他の部材に変更してもよく、例えば、マグネットシートに変更してもよい。又、例えば、磁性を有する鉄粉等をゴムに混ぜ合わせた磁性ゴム等、弾性を有する（磁石以外の）磁性体に変更してもよい。このようにしても、例えば非磁性体のものに比べて、環状磁石３３とコアベース間の磁気抵抗を小さくすることができ、ひいてはモータ効率の低下を回避することができる。

・上記実施形態では、ロータ２１の極数が「１０」に設定され、ステータ１６のティース１７ａの数が「１２」に設定されたブラシレスモータに具体化したが、ロータ２１の極数やステータ１６のティース１７ａの数は変更してもよい。例えば、ロータ２１の極数が「８」に設定され、ステータ１６のティース１７ａの数が「１２」に設定されたブラシレスモータに具体化してもよい。

・上記実施形態のロータ２１において、第１及び第２爪状磁極３１ｂ，３２ｂの径方向内側（背面）に、その部分の漏れ（短絡）磁束を抑えるべく径方向に磁化された背面補助磁石を設けてもよい。

・上記実施形態のロータ２１において、第１及び第２爪状磁極３１ｂ，３２ｂ同士の周方向の各間に、その部分の漏れ磁束を抑えるべく周方向に磁化された極間磁石を設けてもよい。

１６…ステータ、２１…ロータ、３１…第１ロータコア、３１ａ…第１コアベース（コアベース）、３１ｂ…第１爪状磁極（爪状磁極）、３２…第２ロータコア、３２ａ…第２コアベース（コアベース）、３２ｂ…第２爪状磁極（爪状磁極）、３３…環状磁石（界磁磁石）、３４，３５…ゴム磁石（弾性部材、弾性を有する磁性体及び磁石）。

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硬質の界磁磁石と
   を備えたロータであって、
   前記界磁磁石と前記コアベースとの軸方向の間には、軸方向から見て前記界磁磁石と同形状の弾性部材が挟持された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、
   前記弾性部材は、弾性を有する磁性体であることを特徴とするロータ。
3. 請求項２に記載のロータにおいて、
   前記弾性部材は、弾性を有し軸方向に磁化された磁石であることを特徴とするロータ。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載のロータにおいて、
   前記弾性部材は、前記界磁磁石と両コアベースとの軸方向の間にそれぞれ設けられたことを特徴とするロータ。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のロータと、
   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。