JP6169943B2 - ランデル型モータ - Google Patents
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Description
ランデル型ロータは、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2つのロータコアと、それら2つのロータコアの間に配置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として機能させるロータである。そして、このランデル型ロータにおいて、隣り合う爪状磁極の間に極間補助磁石を配置して、ロータの漏れ磁束を低減させモータ出力の向上を図るようにしている。同様に、各爪状磁極の背面と界磁磁石及び他方の爪状磁極を有するロータコアの外周面との間に背面補助磁石を配置している。
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、ロータコアの回転軸に対する固着力を保持しつつ、界磁磁石の磁束漏れを防ぎ、モータの出力向上を図ることができるランデル型モータを提供することにある。
このモータによれば、界磁磁石の内側への磁束漏れが防止できる。また、スリーブの外径が大きいことから、界磁磁石の磁束がボス部へ流れ難くなり、ボス部からの磁束漏れをより防止でき、モータを薄型にすることができる。
このランデル型モータによれば、ボス部の外径は、軸受の外径より小さくしたことよってケースへの磁束の漏れがさらに防止でき、モータを薄型にすることができる。
このランデル型モータによれば、界磁磁石はスリーブに対して接着されて固定されることから損傷することはない。
図1〜図3に示すように、本実施形態のブラシレスモータMは、ランデル型モータであって、車両エンジンルームに配置される位置制御装置用、詳しくはエンジンに連結されるバルブタイミング可変装置に用いられるモータである。
図3に示すように、筒状フロントハウジング2の内周面にはステータ5が固定されている。ステータ5は、円筒状のステータコア11を有し、そのステータコア11の外周面が筒状フロントハウジング2の内側面に固定されている。図4に示すように、ステータコア11の内側には、軸線方向に沿って形成され、かつ、周方向に等ピッチに配置される複数のティース12が、径方向内側に向かって延出形成されている。各ティース12は、T型のティースであって、その径方向の内周面は、回転軸6の中心軸線Oを中心として同心円の円弧を軸線方向に延出した円弧面である。
図3及び図4に示すように、回転軸6に固着されたロータ7は、ステータ5の内側に配置されている。
(第1ロータコア20)
図6に示すように、第1ロータコア20は、軟磁性材よりなる電磁鋼板にて形成され、エンドプレート3側に配置されている。第1ロータコア20は、円板状の第1コアベース21を有し、その中心位置に貫通穴21aが貫通形成されている。貫通穴21aのエンドプレート3側の外周部には、略円筒状のボス部21eが突出形成されている。本実施形態では、バーリング加工により、貫通穴21aとボス部21eを同時に形成している。ここで、ボス部21eの外径D1は、回転軸6の一側を回転可能に支持する軸受9の外径Da、即ち、エンドプレート3の設けた軸受9を収容固定する軸受保持部3aの内径より短く形成されている。
θ1=(1/2+n)・φ
なお、nは整数であって、本実施形態は、n=0としている。
この時、ロータ7の磁極数は後記するように8、ステータ5のスロット数は12であることから、最小公倍数は24となる。そして、コギングトルクの周期φは、15(=360/24)度となる。
そして、径方向外側面f1において、中心線L1を中心に時計回り方向及び反時計回り方向にそれぞれ7.5度変位した位置ある第1直線L1aと第2直線L1bを周方向の中間位置として一定の幅を有した溝を軸線方向にそれぞれ凹設する。
図6に示すように、第2ロータコア30は、第1ロータコア20と同一材質及び同形状であって、筒状フロントハウジング2側に配置される。第2ロータコア30は、円板状の第2コアベース31を有し、その中心位置に貫通穴31aが貫通形成されている。
なお、nは整数であって、本実施形態は、n=0としている。コギングトルクの周期φは、前記と同様に、15(=360/24)度である。
そして、径方向外側面f2において、中心線L2を中心に時計回り方向及び反時計回り方向にそれぞれ7.5度変位した位置ある第1直線L2aと第2直線L2bを周方向の中間位置として一定の幅を有した溝を軸線方向にそれぞれ凹設する。
図6及び図9に示すように、界磁磁石40は、フェライト磁石よりなる円板状の永久磁石であって、その中央部に貫通穴40aが形成されている。界磁磁石40は、その貫通穴40aに円筒状のスリーブ41が貫挿されている。
図6及び図9に示すように、そして、スリーブ41に対して接着固定された界磁磁石40は、その一方の側面40bが、第1コアベース21の対向面21cと、界磁磁石40の他方の側面40cが、第2コアベース31の対向面31cとそれぞれ密接し、硬化性樹脂よりなる接着剤にて接着固定される。
図6、図8(a)、図9に示すように、第1磁極部24の背面24a(径方向内側の面)であって、第2コアベース31の外周面31d、界磁磁石40の外周面40d、第1基部23の第2ロータコア30側の面23aとで形成される空間には、第1背面補助磁石43が配置されている。
図6、図8(b)、図9に示すように、第2磁極部34の背面34a(径方向内側の面)であって、第1コアベース21の外周面21d、界磁磁石40の外周面40d、第2基部33の第1ロータコア20側の面33aとで形成される空間には、第2背面補助磁石44が配置されている。
図6〜図8に示すように、第1背面補助磁石43が配置された第1爪状磁極22と第2背面補助磁石44が配置された第2爪状磁極32との周方向の間には、第1及び第2極間補助磁石45,46がそれぞれ配置固定されている。第1及び第2極間補助磁石45,46は、本実施形態ではフェライト磁石にて形成されていて、その軸直交方向断面が扇形状の略直方体形状に形成されている。そして、配置固定された状態での第1及び第2極間補助磁石45,46は、その径方向外側面の中心軸線Oを中心とする外径が、第1及び第2磁極部24,34の径方向外側面f1,f2の中心軸線Oを中心とする外径より短くしている。
回転軸6に組み付けられたロータ7には、ロータカバー50が装着されている。
図5に示すように、ロータカバー50は、第1ロータコア20(軸方向外側面)側に配置される第1プレート51と第2ロータコア30(軸方向外側面)側に配置される第2プレート52とからなり、共に非磁性体であって本実施形態では真鍮にて形成されている。
第1プレート51は、円板状の第1ベース部53を有している。第1ベース部53はその中心部に回転軸6が貫通する貫通窓53aが形成されている。一方、第1ベース部53は、中心軸線Oを中心とするその外径が、ロータ7に組み付けられた第1及び第2極間補助磁石45,46の径方向外側面の中心軸線Oを中心とする外径と同じなるように形成されている。
第2プレート52は、円板状の第2ベース部57を有している。第2ベース部57はその中心部に回転軸6が貫通する貫通窓57aが形成されている。一方、第2プレート52は、中心軸線Oを中心とするその外径が、ロータ7に組み付けられた第1及び第2極間補助磁石45,46の径方向外側面の中心軸線Oを中心とする外径と同じなるように形成されている。
界磁磁石40によって、第1ロータコア20の第1爪状磁極22はN極となり、第2ロータコア30の第2爪状磁極32はS極となっている。このとき、第1及び第2コアベース21,31のボス部21e,31eは、軸受保持部2a,3aに収容固定された軸受8,9に対して、軸方向において離間して配置されている。しかも、ボス部21e,31eの外径D1,D2は軸受8,9の外径Da,Dbよりも小さくしている。
しかも、非磁性体で形成したスリーブ41の外径Dsは第1及び第2コアベース21,31に形成したボス部21e,31eの外径D1,D2以上にした。そのため、界磁磁石40の磁束が、ボス部21e,31eを通って漏れ難くなり、即ち、モータケース1へより漏れ難くなることからさらなるブラシレスモータMの出力アップにつながる。
今、ブラシレスモータMにおいて、ステータコア11の各相巻線14,15,16に3相の駆動電流が供給されてステータ5に回転磁界を形成すると、同ステータ5の内側に配置した回転軸6に固着されたロータ7は、その回転磁界に基づいて回転する。
さらに、ロータ7の極数が2×n(但し、nは自然数)に設定されるとともに、ステータ5のティース12の数が3×nに設定されるため、最小公倍数が小さくなり、第1及び第2爪状磁極22,32とティース12とを多く正対させることができる。その結果、ディテントトルクをさらに大きくすることができる。つまり、非駆動時に、車両エンジンルーム内の振動等でロータ7が回転してしまうことを抑えることができる。
(1)本実施形態によれば、第1及び第2背面補助磁石43,44を接着剤にて固定し、動かないようにした。従って、第1及び第2背面補助磁石43,44が動くことによって生じる異音や、損傷は生じない。さらには、第1及び第2背面補助磁石43,44が動くことによって生じる磁束の乱れは生じない。その結果、磁束の乱れが生じないことから、ロータを精度よく回転制御させることができる。
(2)本実施形態によれば、第1及び第2極間補助磁石45,46を接着剤にて固定し、動かないようにした。従って、第1及び第2極間補助磁石45,46が動くことによって生じる異音や、損傷は生じない。さらには、第1及び第2背面補助磁石43,44が動くことによって生じる磁束の乱れは生じない。その結果、磁束の乱れが生じないことから、ロータを精度よく回転制御させることができる。
(3)本実施形態によれば、ロータ7にロータカバー50を設け、そのロータカバー50の各固定部材59が対応する第1及び第2極間補助磁石45,46の径方向外側面を押さえ付けるようにした。従って、回転による遠心力が第1及び第2極間補助磁石45,46に加えられて、万が一、接着剤が剥がれても第1及び第2ロータコア20,30から飛び出すのを防止できる。
(8)本実施形態によれば、非磁性体で形成したスリーブ41を、界磁磁石40の内側に配置したので、同スリーブ41を介して内側への漏れ磁束を防止することができる。
上記実施の形態は、以下のように変更してもよい。
Claims (3)
- 回転軸と、前記回転軸に固定され、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、前記第1ロータコアの爪状磁極を第1の磁極として機能させ、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と、
前記ロータに対向するティースに巻線が巻回されたステータコアと、前記ステータコアを保持する磁性体からなるケースと、前記ケースに固定され前記回転軸を軸支する軸受とを備えたステータと
からなるランデル型モータであって、
前記第1及び第2ロータコアのコアベースは、その中央部にそれぞれ形成した前記回転軸が圧入圧着される貫通穴の爪状磁極とは反対側の周りに、ボス部をそれぞれ形成し、前記ケースは、前記各軸受がそれぞれ対峙する前記ボス部と離間するように、同軸受を保持する軸受保持部をそれぞれ設けており、
前記第1及び第2ロータコアの間であって、前記界磁磁石の内側に非磁性体のスリーブが配置されており、
前記非磁性体のスリーブは、その外径が前記ボス部の外径以上であることを特徴とするランデル型モータ。 - 請求項1に記載のランデル型モータにおいて、
前記各ボス部の外径は、前記軸受の外径より小さいことを特徴とするランデル型モータ。 - 請求項1又は2に記載のランデル型モータにおいて、
前記非磁性体のスリーブは、前記回転軸を圧入し同回転軸に圧着固定され、前記界磁磁石を接着剤にて接着固定したことを特徴とするランデル型モータ。
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