JP6536273B2 - ロータ、およびモータ - Google Patents

Description

本発明は、ロータ、およびモータに関する。

従来、ロータシャフトに複数のロータコアが固定されたモータ用のロータが知られる。例えば、特許文献１には、ロータコアの外周に配置されるマグネットが３段積である構成が記載される。

特開２０１０−１４１９９３号公報

上記のようなロータでは、ロータシャフトに各ロータコアを固定する際に、各ロータコアに固定されるマグネット同士が接触して損傷する虞があった。

これに対して、例えば、ロータコア同士の軸方向の間に板部材等を挟み込むことで、ロータコア同士を軸方向に間隔を空けてシャフトに固定し、マグネット同士が衝突することを抑制する方法が考えられる。しかし、この方法では、ロータの部品点数が増加するため、ロータの組立工数が増大する問題があった。

本発明の一つの態様は、上記問題点に鑑みて、複数のロータコアおよび複数のマグネットを備え、組立工数を増大することなく、マグネット同士が接触することを抑制できる構造を有するロータ、およびそのようなロータを備えたモータを提供することを目的の一つとする。

本発明の一つの態様のロータは、上下方向に延びる中心軸に沿って配置されるシャフトと、前記シャフトに固定され、第１上面を有する第１ロータコアと、前記シャフトに固定され、前記第１上面と軸方向に対向する第２下面を有する第２ロータコアと、前記第１ロータコアに固定される第１マグネットと、前記第２ロータコアに固定される第２マグネットと、を備え、前記第１ロータコアおよび前記第２ロータコアは、軸方向に積層される複数の板部材を有し、前記板部材のそれぞれは、軸方向の一方側に突出する凸部と、前記凸部と軸方向に重なり、前記一方側に窪む凹部と、を有し、軸方向に積層されて隣り合う前記板部材において、前記一方側に配置される前記板部材の前記凹部には、軸方向の他方側に配置される前記板部材の前記凸部が嵌め合わされ、前記第１ロータコアは、さらに、前記第１上面から前記第２下面に向かって突出する前記凸部である第１突起部を有し、前記第１ロータコアは、前記第２ロータコアと、少なくとも一部において隙間を介して軸方向に対向する。

本発明の一つの態様のモータは、上記ロータと、前記ロータの径方向外側に配置されるステータと、を備える。

本発明の一つの態様のモータによれば、複数のロータコアおよび複数のマグネットを備え、組立工数を増大することなく、マグネット同士が接触することを抑制できる。

図１は、本実施形態のモータを示す断面図である。 図２は、本実施形態のロータを示す正面図である。 図３は、本実施形態のロータの一部を示す平面図である。 図４は、本実施形態のロータを示す断面図である。 図５は、本実施形態のロータコアの製造工程を示す断面図である。 図６は、本実施形態の他の一例であるロータの一部を示す平面図である。 図７は、本実施形態の他の一例であるロータの一部を示す断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係るモータについて説明する。本明細書では、上下方向に伸びる中心軸Ｊの軸方向における図１の上側を単に「上側」と呼び、下側を単に「下側」と呼ぶ。なお、上下方向は、実際の機器に組み込まれたときの位置関係や方向を示さない。また、中心軸Ｊに平行な方向を「軸方向」と呼び、中心軸Ｊを中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、中心軸Ｊを中心とする周方向を単に「周方向」と呼ぶ。

本明細書において、軸方向に延びる、とは、厳密に軸方向に延びる場合に加えて、軸方向に対して、４５°未満の範囲で傾いた方向に延びる場合も含む。径方向に延びる、とは、厳密に径方向、すなわち、軸方向に対して垂直な方向に延びる場合に加えて、径方向に対して、４５°未満の範囲で傾いた方向に延びる場合も含む。

図１に示すように、モータ１０は、例えば、インナーロータ型のモータである。モータ１０は、各部品を収容可能なハウジング２０と、ロータ３０と、筒状のステータ４０と、ベアリングホルダ５０と、ハウジング２０に保持される下ベアリング６０と、ベアリングホルダ５０に保持される上ベアリング６１と、下側バスバーアッシー７０と、上側バスバーアッシー８０と、端子９２Ａ，９２Ｂと、を備える。

ロータ３０は、中心軸Ｊに沿って配置されるシャフト３１と、第１ロータコア３３Ａと、第２ロータコア３３Ｂと、第３ロータコア３３Ｃと、第１マグネット３４Ａと、第２マグネット３４Ｂと、第３マグネット３４Ｃと、を有する。シャフト３１は、下ベアリング６０および上ベアリング６１によって中心軸Ｊ周りに回転可能に支持される。ロータ３０は、ステータ４０の内側において、ステータ４０に対して回転可能である。

第１ロータコア３３Ａ、第２ロータコア３３Ｂ、および第３ロータコア３３Ｃは、筒状である。第１ロータコア３３Ａと、第２ロータコア３３Ｂと、第３ロータコア３３Ｃとは、軸方向の下側から上側に向かってこの順で並ぶ。第１ロータコア３３Ａの内側面、第２ロータコア３３Ｂの内側面、および第３ロータコア３３Ｃの内側面は、例えば、中心軸Ｊを中心とする円筒状である。第１ロータコア３３Ａ、第２ロータコア３３Ｂ、および第３ロータコア３３Ｃは、シャフト３１に例えば圧入等により嵌め合わされて固定される。なお、第１ロータコア３３Ａ、第２ロータコア３３Ｂ、および第３ロータコア３３Ｃは、他の部材を介して間接的にシャフト３１に固定されてもよい。

第１マグネット３４Ａ、第２マグネット３４Ｂ、および第３マグネット３４Ｃは、例えば、周方向に延びる板状である。第１マグネット３４Ａは、第１ロータコア３３Ａの外側面に固定される。第２マグネット３４Ｂは、第２ロータコア３３Ｂの外側面に固定される。第３マグネット３４Ｃは、第３ロータコア３３Ｃの外側面に固定される。

第１マグネット３４Ａ、第２マグネット３４Ｂ、および第３マグネット３４Ｃは、それぞれ周方向に沿って複数設けられる。なお、第１マグネット３４Ａ、第２マグネット３４Ｂ、および第３マグネット３４Ｃは、それぞれ単一部材であってもよい。この場合、第１マグネット３４Ａ、第２マグネット３４Ｂ、および第３マグネット３４Ｃは、例えば、円環状である。

ステータ４０は、ロータ３０と隙間を介して径方向に対向する。ステータ４０は、例えば、ロータ３０の径方向外側に配置される。ステータ４０は、ステータコア４０ａと、複数のコイル４３と、複数のインシュレータ４４と、を有する。ステータコア４０ａは、例えば、複数の電磁鋼板が積層されて構成される。ステータコア４０ａは、周方向に延びる環状のコアバック４１と、コアバック４１から径方向に延びる複数のティース４２と、を有する。すなわち、ステータ４０は、コアバック４１と、ティース４２と、を備える。

コアバック４１は、例えば、中心軸Ｊを中心とした円環状である。コアバック４１の外周面は、ハウジング２０の内周面に例えば圧入等により固定される。この実施形態では、複数のティース４２は、コアバック４１の内側面から径方向内側に延びる。複数のティース４２は、周方向に沿って等間隔に配置される。

コイル４３は、インシュレータ４４を介してティース４２に巻き回された導電線４３ａよりなる。コイル４３は、各ティース４２に配置される。コイル４３は、導電線４３ａの端部であるコイル端４３ｂを有する。コイル端４３ｂは、コイル４３のティース４２に巻き回された部分から上側に延びる。インシュレータ４４の少なくとも一部は、ティース４２とコイル４３との間に配置される。インシュレータ４４は、ティース４２の少なくとも一部を覆う。

下側バスバーアッシー７０は、略円筒状である。下側バスバーアッシー７０は、ステータ４０の上側に配置される。下側バスバーアッシー７０は、中性点バスバー９０と、中性点バスバー９０を保持する略円筒状の下側バスバーホルダ７１と、を有する。すなわち、モータ１０は、中性点バスバー９０と、下側バスバーホルダ７１と、を備える。

下側バスバーホルダ７１は、例えば、絶縁性を有する樹脂製である。下側バスバーホルダ７１は、インシュレータ４４に固定される。中性点バスバー９０は、コイル４３と電気的に接続される。より詳細には、中性点バスバー９０は、コイル端４３ｂと接続される。これにより、中性点バスバー９０は、ステータ４０と電気的に接続される。中性点バスバー９０は、複数のコイル端４３ｂを中性点として繋ぐ。

上側バスバーアッシー８０は、略円筒状である。上側バスバーアッシー８０は、下側バスバーアッシー７０の上側に配置される。上側バスバーアッシー８０は、相用バスバー９１と、相用バスバー９１を保持する上側バスバーホルダ８１と、を有する。すなわち、モータ１０は、相用バスバー９１と、上側バスバーホルダ８１と、を備える。

上側バスバーホルダ８１は、略円筒状であり、例えば、絶縁性を有する樹脂製である。上側バスバーホルダ８１は、ハウジング２０に固定される。相用バスバー９１は、コイル４３と電気的に接続される。より詳細には、相用バスバー９１は、コイル端４３ｂと接続される。相用バスバー９１は、端子９２Ａ，９２Ｂと接続される。これにより、相用バスバー９１は、ステータ４０と電気的に接続される。

端子９２Ａ，９２Ｂは、上側に延びる板状の部材である。端子９２Ａ，９２Ｂの上側の端部は、ハウジング２０の上側の端部よりも上側に配置される。端子９２Ａ，９２Ｂは、図示しない外部電源と接続される。

ロータ３０について、さらに詳細に説明する。図４においては、説明のために各突起部の周方向位置を適宜異ならせて示す場合がある。

各ロータコアの構成および各マグネットの構成は、シャフト３１に対する配置が異なる点を除いて、同様である。そのため、以下の説明においては、代表して第１ロータコア３３Ａおよび第１マグネット３４Ａについてのみ説明する場合がある。

図２に示すように、第１マグネット３４Ａは、径方向外側がＮ極となる第１マグネット３４ＡＮと、径方向外側がＳ極となる第１マグネット３４ＡＳと、を含む。第２マグネット３４Ｂは、径方向外側がＮ極となる第２マグネット３４ＢＮと、径方向外側がＳ極となる第２マグネット３４ＢＳと、を含む。第３マグネット３４Ｃは、径方向外側がＮ極となる第３マグネット３４ＣＮと、径方向外側がＳ極となる第３マグネット３４ＣＳと、を含む。

第１マグネット３４ＡＮと第１マグネット３４ＡＳとは、周方向に沿って交互に設けられる。第２マグネット３４ＢＮと第２マグネット３４ＢＳとは、周方向に沿って交互に設けられる。第３マグネット３４ＣＮと第３マグネット３４ＣＳとは、周方向に沿って交互に設けられる。すなわち、第１マグネット３４Ａの磁極と第２マグネット３４Ｂの磁極と第３マグネット３４Ｃの磁極とは、それぞれＮ極とＳ極とを有し、Ｎ極とＳ極とは、周方向に沿って交互に設けられる。

第１マグネット３４ＡＮ，３４ＡＳ、第２マグネット３４ＢＮ，３４ＢＳ、および第３マグネット３４ＣＮ，３４ＣＳは、例えば、それぞれ３つずつ設けられる。すなわち、第１マグネット３４Ａ、第２マグネット３４Ｂ、および第３マグネット３４Ｃのそれぞれにおいて、周方向に並ぶ極数は、例えば、６極である。マグネットにおける周方向に並ぶ極数は、特に限定されない。

第１マグネット３４ＡＮと第２マグネット３４ＢＮとは、軸方向に一部重なる。第２マグネット３４ＢＮと第３マグネット３４ＣＮとは、軸方向に一部重なる。

第２マグネット３４ＢＮの周方向の中心である第２中心ＣＢは、周方向において、第１マグネット３４ＡＮの周方向の中心である第１中心ＣＡに対して一方側にずれる。第３マグネット３４ＣＮの周方向の中心である第３中心ＣＣは、周方向において、第２中心ＣＢに対して一方側にずれる。すなわち、第１マグネット３４ＡのＮ極の中心と、第２マグネット３４ＢのＮ極の中心とは、周方向において異なる位置にある。第２マグネット３４ＢのＮ極の中心と、第３マグネット３４ＣのＮ極の中心とは、周方向において異なる位置にある。

第１マグネット３４Ａと第２マグネット３４Ｂと第３マグネット３４Ｃとは、互いにスキューが施されて配置される。これにより、モータ１０のトルクリップルおよびコギングトルク等を低減できる。

第２ロータコア３３Ｂは、第１ロータコア３３Ａの上側に配置される。第３ロータコア３３Ｃは、第２ロータコア３３Ｂの上側に配置される。第１ロータコア３３Ａは、第２ロータコア３３Ｂと、少なくとも一部において隙間ＤＰ１を介して軸方向に対向する。第３ロータコア３３Ｃは、第２ロータコア３３Ｂと、少なくとも一部において隙間ＤＰ２を介して軸方向に対向する。

図３に示すように、第１ロータコア３３Ａの平面視外形は、略正六角形状である。第１ロータコア３３Ａの径方向と直交する各側面には、第１マグネット３４Ａがそれぞれ固定される。なお、第１ロータコア３３Ａの平面視外形は、特に上記の形状に限定されず、例えば、円形状であってもよい。

図４に示すように、第１ロータコア３３Ａは、第１ロータコア３３Ａの上面である第１上面３３Ａａと、第１ロータコア３３Ａの下面である第１下面３３Ａｂと、を有する。第２ロータコア３３Ｂは、第２ロータコア３３Ｂの上面である第２上面３３Ｂａと、第２ロータコア３３Ｂの下面である第２下面３３Ｂｂと、を有する。第３ロータコア３３Ｃは、第３ロータコア３３Ｃの上面である第３上面３３Ｃａと、第３ロータコア３３Ｃの下面である第３下面３３Ｃｂと、を有する。

第２下面３３Ｂｂは、第１上面３３Ａａと軸方向に対向する。第２上面３３Ｂａは、第３ロータコア３３Ｃと軸方向に対向する。第３下面３３Ｃｂは、第２上面３３Ｂａと軸方向に対向する。

図３に示すように、第１ロータコア３３Ａは、第１上面３３Ａａに軸方向に貫通しない第１穴部３８ａを有する。第１穴部３８ａは、第１上面３３Ａａから下側に窪む。なお、第１穴部３８ａは、第１ロータコア３３Ａを軸方向に貫通してもよい。第１穴部３８ａの平面視外形は、例えば、円形状である。

第１ロータコア３３Ａは、複数の第１穴部３８ａを有する。複数の第１穴部３８ａは、周方向に沿って等間隔に並ぶ。図３では、第１穴部３８ａの数は、例えば、６つである。第１穴部３８ａは、例えば、第１ロータコア３３Ａをシャフト３１に固定する際に、第１ロータコア３３Ａの周方向の位置決めに用いられる治具が取り付けられる。

図４に示すように、第１ロータコア３３Ａ、第２ロータコア３３Ｂ、および第３ロータコア３３Ｃは、軸方向に積層される複数の板部材３８を有する。板部材３８は、電磁鋼板である。図３に示すように、板部材３８の平面視外形は、第１ロータコア３３Ａの平面視外形と同じである。すなわち、この実施形態では、板部材３８の平面視外形は、略正六角形状である。なお、板部材３８の平面視外形は、第１ロータコア３３Ａの平面視外形に合わせて、変更される。

図４に示すように、第１ロータコア３３Ａ、第２ロータコア３３Ｂおよび第３ロータコア３３Ｃにおいて、板部材３８のそれぞれは、軸方向の一方側に突出する凸部３７と、凸部３７と軸方向に重なり、軸方向の一方側に窪む凹部３６と、を有する。より詳細には、第１ロータコア３３Ａを構成する板部材３８は、板部材３８の上面から上側に突出する凸部３７と、凸部３７と軸方向に重なり、板部材３８の上面から下側に窪む凹部３６と、を有する。各板部材３８は、例えば、凸部３７と凹部３６とをそれぞれ複数ずつ有する。第２ロータコア３３Ｂおよび第３ロータコア３３Ｃにおいて、各ロータコアを構成する板部材３８は、例えば、第１ロータコア３３Ａを構成する板部材３８と上下逆向きに配置される。

図３では、凸部３７の平面視外形は、径方向に長い矩形状である。図４では、凸部３７の断面形状は、突出する側（第１ロータコア３３Ａにおいては上側）の端部の角が面取りされた略矩形状である。なお、凸部３７の平面視外形は、特に限定されず、例えば、円形状であっても、楕円形状であっても、多角形状であってもよい。凸部３７の軸方向と直交する断面形状は、特に限定されず、例えば、半円形状、半楕円形状、であっても、多角形状であってもよい。

凹部３６の平面視外形は、好ましくは凸部３７の平面視外形と同じである。凹部３６の内部の軸方向と直交する断面形状は、好ましくは凸部３７の断面形状と同じである。凹部３６の軸方向の寸法は、好ましくは、凸部３７の軸方向の寸法と同じである。

軸方向に積層されて隣り合う板部材３８において、軸方向の一方側に配置される板部材３８の凹部３６には、軸方向の他方側に配置される板部材３８の凸部３７が嵌め合わされる。これにより軸方向に積層されて隣り合う板部材３８同士が互いに固定される。凸部３７と凹部３６とは、例えば、板部材３８の一部がプレス加工等によってカシメられることで作られる。

第１ロータコア３３Ａは、第１上面３３Ａａから第２下面３３Ｂｂに向かって突出する凸部３７である第１突起部３７Ａａを有する。そのため、第１ロータコア３３Ａと第２ロータコア３３Ｂとを順にシャフト３１に嵌め合わせて固定する際、第１ロータコア３３Ａと第２ロータコア３３Ｂとを互いに軸方向に近づけた場合に、第１突起部３７Ａａが第２下面３３Ｂｂと接触して第１上面３３Ａａと第２下面３３Ｂｂとの軸方向の間に隙間ＤＰ１が設けられやすい。これにより、第１マグネット３４Ａと第２マグネット３４Ｂとを軸方向に間隔を空けて配置することができる。したがって、第１マグネット３４Ａと第２マグネット３４Ｂとが接触して第１マグネット３４Ａおよび第２マグネット３４Ｂが損傷することを抑制できる。

第１突起部３７Ａａは、例えば、軸方向に隣り合う板部材３８同士を固定する際にプレス加工によるカシメ作業等によって作られる。そのため、第１上面３３Ａａと第２下面３３Ｂｂとの軸方向の間に間隔を空けるための別部材を配置する必要がない。これにより、ロータ３０の部品点数が増加することを抑制でき、ロータ３０の組立工数が増加することを抑制できる。したがって、ロータ３０の製造コストが増大することを抑制できる。

なお、ロータコアを構成する板部材の枚数を増やすことでロータコアの軸方向の寸法をマグネットよりも大きくし、軸方向に対向するマグネット同士が互いに接触することを抑制する方法が考えられる。この場合、ロータコアを構成する板部材の枚数が、ステータコアを構成する板部材の枚数よりも多くなりやすい。

ロータコアを構成する板部材とステータコアを構成する板部材とは、例えば、帯状の電磁鋼板を打ち抜いて製造される。この際、ロータコアを構成する板部材と、ステータコアを構成する板部材とを、帯状の電磁鋼板から同時に打ち抜いて製造する方法がある。この方法によれば、ロータコアを構成する板部材とステータコアを構成する板部材とを同時に製造できるため、各板部材の製造が簡便である。

この打ち抜き方法を用いた場合において、ロータコアを構成する板部材の枚数を増やしてマグネット同士の衝突を抑制する方法を採用すると、ロータコアを構成する板部材の枚数がステータコアを構成する板部材の枚数よりも多くなりやすい。そのため、ステータコアを構成する板部材が余り、無駄になる問題がある。

これに対して、本実施形態によれば、板部材３８の枚数を変えることなく、第１マグネット３４Ａと第２マグネット３４Ｂとが衝突することを抑制できる。そのため、板部材３８とステータコア４０ａを構成する板部材とを、帯状の電磁鋼板から同時に打ち抜いて製造する方法を用いた場合に、打ち抜いたステータコア４０ａの板部材が無駄になることを抑制できる。

第１突起部３７Ａａは、第２下面３３Ｂｂと接触する。そのため、第１上面３３Ａａと第２下面３３Ｂｂとの軸方向の間に、第１突起部３７Ａａの軸方向の寸法の分だけ隙間ＤＰ１を設けることができる。これにより、より確実に隙間ＤＰ１を設けることができ、第１マグネット３４Ａと第２マグネット３４Ｂとが接触して第１マグネット３４Ａおよび第２マグネット３４Ｂが損傷することを抑制できる。

また、隙間ＤＰ１の軸方向の寸法を、第１突起部３７Ａａの軸方向の寸法と同じにできるため、第１突起部３７Ａａの軸方向の寸法を調整することで、隙間ＤＰ１の軸方向の寸法を調整することができる。また、第１突起部３７Ａａが第２下面３３Ｂｂと接触することで、第１ロータコア３３Ａと第２ロータコア３３Ｂとの軸方向の相対位置が決まる。

この実施形態において、凸部３７の平面視外形は、矩形状であり、第１突起部３７Ａａの平面視外形は、矩形状である。プレス加工によるカシメで凸部３７を作る場合において、凸部３７の平面視外形を矩形状とすると、凸部３７の平面視外形が円形状の場合に比べて、凸部３７の軸方向の寸法を大きくしやすい。そのため、隙間ＤＰ１の軸方向の寸法を十分に確保しやすい。

第１突起部３７Ａａの上側の端面である第１突起部先端面３７Ａｂは、第２下面３３Ｂｂと平行である。そのため、第１突起部３７Ａａを第２下面３３Ｂｂに対して安定して接触させることができる。

図３に示すように、第１ロータコア３３Ａは、複数の第１突起部３７Ａａを有する。複数の第１突起部３７Ａａは、周方向に沿って等間隔に配置される。そのため、第１突起部３７Ａａが第２下面３３Ｂｂと接触する場合、第１突起部３７Ａａによって第２ロータコア３３Ｂを安定して支持できる。また、隙間ＤＰ１の軸方向の寸法を均一にしやすい。

図３では、第１ロータコア３３Ａは、例えば、３つの第１突起部３７Ａａを有する。第１突起部３７Ａａの数は、２つ以下であってもよいし、４つ以上であってもよい。第１突起部３７Ａａは、周方向に隣り合う第１穴部３８ａ同士の間に配置される。第１突起部３７Ａａの少なくとも一部は、第１穴部３８ａと同じ径方向位置にある。第１突起部３７Ａａは、径方向に延びる。第１ロータコア３３Ａの第１下面３３Ａｂには、第１下面３３Ａｂから上側に窪む凹部３６が配置される。なお、第１突起部３７Ａａおよび第１突起部３７Ａａの少なくとも一部は、上記配置でなくてもよい。

図４に示すように、第２ロータコア３３Ｂは、第２下面３３Ｂｂから第１上面３３Ａａに向かって突出する凸部３７である第２突起部３７Ｂａを有する。

例えば、図４において、第１突起部３７Ａａが下向きに突出する場合、第１ロータコア３３Ａと第２ロータコア３３Ｂと第３ロータコア３３Ｃとを合わせた全体の軸方向の寸法が、第１突起部３７Ａａの軸方向の寸法の分だけ大きくなる。

これに対して、本実施形態では、第１突起部３７Ａａと第２突起部３７Ｂａとは互いに逆向きに突出する。そのため、第１突起部３７Ａａと第２突起部３７Ｂａとを軸方向と直交する方向にずらして配置することで、第１ロータコア３３Ａと第２ロータコア３３Ｂと第３ロータコア３３Ｃとを合わせた全体の軸方向の寸法が大きくなることを抑制できる。また、第１ロータコア３３Ａの下側に他の部材を取り付ける場合に、第１突起部３７Ａａが邪魔となることがない。

第２ロータコア３３Ｂの第２上面３３Ｂａには、第２上面３３Ｂａから下側に窪む凹部３６が配置される。第２突起部３７Ｂａの形状および配置等のその他の構成は、第１突起部３７Ａａの構成と同様である。なお、第２突起部３７Ｂａの構成は、第１突起部３７Ａａの構成と異なっていてもよい。

第３ロータコア３３Ｃは、第３下面３３Ｃｂから第２上面３３Ｂａに向かって突出する凸部３７である第３突起部３７Ｃａを有する。第３突起部３７Ｃａは、第２上面３３Ｂａと接触する。第３下面３３Ｃｂと第２上面３３Ｂａとの軸方向の間には、隙間ＤＰ２が設けられる。

第３ロータコア３３Ｃの第３上面３３Ｃａには、第３上面３３Ｃａから下側に窪む凹部３６が配置される。第３突起部３７Ｃａの形状および配置等のその他の構成は、第１突起部３７Ａａの構成と同様である。なお、第３突起部３７Ｃａの構成は、第１突起部３７Ａａの構成と異なっていてもよい。

この実施形態において、第１ロータコア３３Ａにおける第１マグネット３４Ａに対する凸部３７および凹部３６の相対的な位置と、第２ロータコア３３Ｂにおける第２マグネット３４Ｂに対する凸部３７および凹部３６の相対的な位置と、第３ロータコア３３Ｃにおける第３マグネット３４Ｃに対する凸部３７および凹部３６の相対的な位置とは、同じである。

この場合、例えば、第１マグネット３４Ａと、第２マグネット３４Ｂと、第３マグネット３４Ｃとを周方向において同じ位置に配置すると、各突起部同士、あるいは突起部と凹部３６とが干渉する虞がある。

具体的には、例えば、第１マグネット３４Ａと第２マグネット３４Ｂとが周方向において同じ位置にあると、第１突起部３７Ａａと第２突起部３７Ｂａとが軸方向に対向し、隙間ＤＰ１の軸方向の寸法が大きくなる。そのため、必要以上にロータ３０が軸方向に大型化する虞がある。

また、例えば、第２マグネット３４Ｂと第３マグネット３４Ｃとが周方向において同じ位置にあると、第２上面３３Ｂａに配置される凹部３６と第３突起部３７Ｃａとが軸方向に対向する。この場合、第３突起部３７Ｃａが凹部３６に嵌め合わされ、隙間ＤＰ２が設けられない虞がある。

これに対して、本実施形態によれば、各マグネットはスキューが施されて配置されるため、各ロータコア間において、各突起部を含む凸部３７の周方向位置および凹部３６の周方向位置がずれる。これにより、上記のような干渉が生じることを抑制できる。具体的には、例えば、図３に二点鎖線で示すように、第２突起部３７Ｂａの周方向位置が、第１突起部３７Ａａに対してスキューを施された角度分だけ周方向にずれて、第１突起部３７Ａａと第２突起部３７Ｂａとが軸方向に対向することを抑制できる。図示は省略するが、第２上面３３Ｂａに配置される凹部３６と第３突起部３７Ｃａとが軸方向に対向することも抑制できる。

したがって、各マグネット間にスキューを施すことで、各ロータコアの構造を同様としつつ、隙間ＤＰ１，ＤＰ２を設けることができる。これにより、各ロータコアを同じ製造方法を用いて製造できるため、ロータ３０の製造コストを低減できる。

例えば、第１突起部３７Ａａの少なくとも一部が第１穴部３８ａと径方向において同じ位置にある場合において、第１マグネット３４Ａと第２マグネット３４Ｂとの間にスキューが施されると、第２突起部３７Ｂａが第１穴部３８ａと軸方向に重なる虞がある。この場合、第１穴部３８ａに第２突起部３７Ｂａの全体が嵌ると、隙間ＤＰ１が設けられない問題があった。

これに対して、各突起部を径方向に延びる形状とする場合、各突起部の径方向の寸法を第１穴部３８ａの直径よりも大きくすることができる。そのため、第２突起部３７Ｂａと第１穴部３８ａとが軸方向に重なった場合であっても、第２突起部３７Ｂａが第１穴部３８ａ内に嵌まることを抑制できる。したがって、隙間ＤＰ１が設けられないことを抑制できる。

また、各マグネット間にスキューが施される場合、各マグネット間に隙間ＤＰ１，ＤＰ２が設けられることで、各マグネットから放出される磁束が各マグネット同士の間に流れることを抑制できる。これにより、各マグネットから放出される磁束が無駄になることを抑制でき、各マグネットから放出される磁束がステータコア４０ａに流れやすい。したがって、モータ１０のトルクを向上できる。このように、本実施形態による各マグネット間に隙間ＤＰ１，ＤＰ２を設けることができる効果は、各マグネット間にスキューが施される場合に特に有用である。

図３および図５に示すように、第１ロータコア３３Ａは、第２穴部３８ｂを有する。図５に示すように、第２穴部３８ｂは、第１下面３３Ａｂに配置される。第２穴部３８ｂは、第１ロータコア３３Ａを軸方向に貫通する。そのため、図３に示すように、第２穴部３８ｂは、第１上面３３Ａａに開口する。

第２穴部３８ｂの径方向位置は、第１下面３３Ａｂに配置される凹部３６の径方向位置と同じである。第１ロータコア３３Ａは、少なくとも第１突起部３７Ａａの数と同じ数だけ第２穴部３８ｂを有する。すなわち、図３では、第１ロータコア３３Ａは、３つの第２穴部３８ｂを有する。第２穴部３８ｂは、周方向において、各第１突起部３７Ａａ同士の間の中央に配置される。複数の第２穴部３８ｂは、周方向に沿って等間隔に配置される。

図５に示すように、第２穴部３８ｂの大きさは、凸部３７を、第２穴部３８ｂと凸部３７との間の少なくとも一部に隙間が設けられた状態で、収容可能な大きさである。

各ロータコアの製造方法として、図５に示すようにして、板部材３８を上側から順次積層して複数のロータコアを軸方向に重ねて製造する方法がある。この製造方法によれば、例えばプレス等によって打ち抜いて製造した板部材３８が同じ箇所に積み上げられることによって、複数のロータコアをまとめて製造できる。そのため、ロータコアの生産性を向上できる。

この製造方法を用いた場合においては、軸方向に重ねて製造された複数のロータコアが、１つずつのロータコアにそれぞれ分離される。そして、各ロータコアにマグネットが固定された後、各ロータコアが順次シャフト３１に嵌め合わされて固定される。

上記ロータコアの製造方法において、積層される板部材３８は、凸部３７が下向きの状態で積層される。１つのロータコアにおいては、上側に重ねられる板部材３８の凸部３７が、すでに下側に配置された他の板部材３８の凹部３６に嵌まる。これにより、凹部３６と凸部３７とが嵌め合わされ、軸方向に隣り合って積層された板部材３８同士が固定される。

上述したようにして所定枚数の板部材３８が積層されて固定されると、１つのロータコアが完成する。例えば、図５においては、所定枚数の板部材３８が積層されて第１ロータコア３３Ａが形成された状態を示している。なお、図５における第１ロータコア３３Ａの上下の向きは、図４における第１ロータコア３３Ａの上下の向きと逆向きである。

第１ロータコア３３Ａが形成された後、第１ロータコア３３Ａの上側からさらに板部材３８を積層し、第１ロータコア３３Ａの上側に次のロータコア、すなわち図５では第２ロータコア３３Ｂを重ねて製造する。このとき、第１下面３３Ａｂの凹部３６に、第２突起部３７Ｂａである凸部３７が嵌ると、第１ロータコア３３Ａと第２ロータコア３３Ｂとが固定され、複数のロータコアを製造した後に各ロータコアを分離できない。そのため、第２ロータコア３３Ｂを構成する板部材３８は、第１ロータコア３３Ａを構成する板部材３８に対して周方向にずらした状態で積層する必要がある。

ここで、本実施形態の各ロータコアは、それぞれ突起部を有する。そのため、第２突起部３７Ｂａである凸部３７が、周方向にずれて第１下面３３Ａｂに接触すると、第１ロータコア３３Ａと第２ロータコア３３Ｂとの間に隙間が生じる。この場合、積層されて製造される際の、第１ロータコア３３Ａと第２ロータコア３３Ｂとを合わせた軸方向の寸法が大きくなる。各ロータコア同士の軸方向の隙間は、軸方向に重ねて製造されるロータコア同士の間にそれぞれ生じるため、積層されるロータコアの数が多くなる程、積層されて製造される際の複数のロータコア全体の軸方向の寸法が大きくなる。したがって、上記ロータコアの製造方法を用いた際に、まとめて積層できるロータコアの数が少なくなり、生産性が低下する問題がある。

これに対して、本実施形態によれば、第２穴部３８ｂが設けられるため、第２ロータコア３３Ｂを構成する板部材３８の凸部３７を、周方向位置を第２穴部３８ｂに合わせてずらすことで、第２穴部３８ｂ内に、第２突起部３７Ｂａである凸部３７が収容される。これにより、第１下面３３Ａｂと第２下面３３Ｂｂとが接触した状態で、第１ロータコア３３Ａと第２ロータコア３３Ｂとを積層して製造できる。また、第２穴部３８ｂの大きさは、凸部３７を、第２穴部３８ｂと凸部３７との間の少なくとも一部に隙間が設けられた状態で、収容可能な大きさであるため、第１ロータコア３３Ａと第２ロータコア３３Ｂとが固定されることがない。

したがって、軸方向に隣り合って積層されるロータコア同士が固定されることなく、積層されて製造される際の複数のロータコア全体の軸方向の寸法が大きくなることを抑制できる。その結果、まとめて積層できるロータコアの数が少なくなることを抑制できる。これにより、生産性を低下することなく本実施形態のロータコアを製造することができる。

また、上記ロータコアの製造方法を用いて複数のロータコアを製造する際において、第２突起部３７Ｂａである凸部３７を有する板部材３８を第１ロータコア３３Ａ上に重ねる場合、第２突起部３７Ｂａが第１下面３３Ａｂと接触すると、第２突起部３７Ｂａの先端面が、板部材３８の重み等によって潰れる虞がある。

これに対して、第２穴部３８ｂ内に第２突起部３７Ｂａである凸部３７が収容されることで、第２突起部３７Ｂａの先端面が、第１下面３３Ａｂと接触しない。そのため、第２突起部３７Ｂａの先端面が、板部材３８の重み等によって潰れることを抑制できる。

例えば、第２突起部３７Ｂａが複数設けられる場合に、第２突起部３７Ｂａの先端面が潰れると、各第２突起部３７Ｂａの軸方向の寸法が互いにばらつきやすく、第１ロータコア３３Ａと第２ロータコア３３Ｂとの間の隙間ＤＰを安定して設けられない虞がある。

これに対して、この実施形態では、第２突起部３７Ｂａの先端面が潰れることを抑制できるため、各第２突起部３７Ｂａの軸方向の寸法がばらつくことを抑制できる。したがって、第１ロータコア３３Ａと第２ロータコア３３Ｂとの間の隙間ＤＰをより安定して設けることができる。

図３の例では、各第２穴部３８ｂは、各第１突起部３７Ａａに対して周方向に６０°ずれて配置される。そのため、第２ロータコア３３Ｂを構成する板部材３８は、第１ロータコア３３Ａを構成する板部材３８に対して、周方向に６０°ずれて積層される。

図３に示すように、第２穴部３８ｂの平面視外形は、好ましくは凸部３７の平面視外形と同じである。すなわち、第２穴部３８ｂの平面視外形は、ここでは、矩形状である。第２穴部３８ｂは、第１ロータコア３３Ａを軸方向に貫通しなくてもよい。この場合、第２穴部３８ｂは、第１下面３３Ａｂに開口する。

本発明は上述の実施形態に限られず、他の構成を採用することもできる。以下の説明において上記説明と同様の構成については、適宜同一の符号を付す等により説明を省略する場合がある。

第１突起部３７Ａａは、第２下面３３Ｂｂと必ずしも接触しなくてもよい。この場合、第１ロータコア３３Ａと第２ロータコア３３Ｂとは、全体において隙間を介して軸方向に対向する。

第１突起部３７Ａａは、図６に示す構成であってもよい。

図６に示すように、第１突起部１３７Ａａは、軸方向と径方向との両方と直交する方向に延びる。第１突起部１３７Ａａは、径方向において、第１ロータコア１３３Ａの第１穴部３８ａと異なる位置にある。そのため、図示しない第２ロータコアの構成を第１ロータコア１３３Ａの構成と同様とすることで、第１マグネット３４Ａと第２マグネット３４Ｂとの間にスキューが施されても、第２突起部が第１ロータコア１３３Ａの第１穴部３８ａと重なることがない。したがって、第２突起部が第１穴部３８ａに嵌まって隙間ＤＰ１が設けられないことを防止できる。

第１マグネット３４Ａと第２マグネット３４Ｂと第３マグネット３４Ｃとの間には、スキューが施されなくてもよい。この場合、例えば、第１マグネット３４Ａに対する凸部３７および凹部３６の相対位置と、第２マグネット３４Ｂに対する凸部３７および凹部３６の相対位置と、が互いに異なる構成が好ましい。また、第２マグネット３４Ｂに対する凸部３７および凹部３６の相対位置と、第３マグネット３４Ｃに対する凸部３７および凹部３６の相対位置と、が互いに異なる構成が好ましい。

第１マグネット３４Ａと第２マグネット３４Ｂと第３マグネット３４Ｃとの間にスキューが施されない場合、例えば、図７に示す構成を採用してもよい。

図７に示すように、第１ロータコア２３３Ａおよび第２ロータコア２３３Ｂのそれぞれにおいて、板部材２３８は、１つの第１板部材２３８ａと、複数の第２板部材２３８ｂと、を含む。第１板部材２３８ａは、第１ロータコア２３３Ａおよび第２ロータコア２３３Ｂのそれぞれにおいて、各ロータコアを構成する板部材２３８のうち最も上側に配置される板部材２３８である。

第１板部材２３８ａは、第１凸部２３７ａと、第１凹部２３６ａと、を有する。第２板部材２３８ｂは、第２凸部２３７ｂと、第２凹部２３６ｂと、を有する。第１凸部２３７ａの形状および第２凸部２３７ｂの形状は、凸部３７の形状と同様である。第１凹部２３６ａの形状および第２凹部２３６ｂの形状は、凹部３６の形状と同様である。

第１凸部２３７ａの軸方向の寸法は、例えば、第１凹部２３６ａの軸方向の寸法と同じである。第２凸部２３７ｂの軸方向の寸法は、例えば、第２凹部２３６ｂの軸方向の寸法と同じである。第１凸部２３７ａの軸方向の寸法および第１凹部２３６ａの軸方向の寸法は、第２凸部２３７ｂの軸方向の寸法および第２凹部２３６ｂの軸方向の寸法よりも大きい。

軸方向に積層されて隣り合う第２板部材２３８ｂにおいて、上側に配置される第２凹部２３６ｂには、軸方向の下側に配置される第２凸部２３７ｂが嵌め合わされる。

各ロータコアにおいて、第１凹部２３６ａには、第１板部材２３８ａの下側に配置され、第１板部材２３８ａと軸方向に隣り合う第２板部材２３８ｂの第２凸部２３７ｂが嵌め合わされる。第１凹部２３６ａの軸方向の寸法は、第２凸部２３７ｂの軸方向の寸法よりも大きいため、第１凹部２３６ａの底面と第２凸部２３７ｂの上面との軸方向の間には、隙間ＤＰ４が設けられる。

第１ロータコア２３３Ａの下面である第１下面２３３Ａｂ、および第２ロータコア２３３Ｂの下面である第２下面２３３Ｂｂには、第２凹部２３６ｂが配置される。

第１ロータコア２３３Ａにおける第１凸部２３７ａは、第１ロータコア２３３Ａの上面である第１上面２３３Ａａから上側に突出する第１突起部２３７Ａａである。第２ロータコア２３３Ｂにおける第１凸部２３７ａは、第２ロータコア２３３Ｂの上面である第２上面２３３Ｂａから上側に突出する第２突起部２３７Ｂａである。

第１突起部２３７Ａａは、第２下面２３３Ｂｂに配置される第２凹部２３６ｂと軸方向に重なる。第１突起部２３７Ａａの軸方向の寸法Ｌ１は、第２凹部２３６ｂの軸方向の寸法Ｌ２よりも大きい。そのため、第１突起部２３７Ａａが第２下面２３３Ｂｂに配置される第２凹部２３６ｂに嵌め合わされた場合に、寸法Ｌ１と寸法Ｌ２との差分だけ、第１ロータコア２３３Ａと第２ロータコア２３３Ｂとの軸方向の間に隙間ＤＰ３が設けられる。これにより、第１ロータコア２３３Ａと第２ロータコア２３３Ｂとを同じ構成として、各マグネット間にスキューが施されない場合であっても、隙間ＤＰ３を設けることができる。

各マグネット間にスキューが施されない場合であっても、ロータ３０のマグネットとして、それぞれ別部材である第１マグネット３４Ａと第２マグネット３４Ｂと第３マグネット３４Ｃとを用いることは有用である。それは、第１マグネット３４Ａと第２マグネット３４Ｂと第３マグネット３４Ｃとが軸方向に連結された単一部材である場合に比べて、マグネットの渦電流損失を低減できるためである。この場合においても、各マグネット同士が接触すると各マグネットが損傷する虞があるため、本実施形態による各マグネット間に隙間ＤＰ１，ＤＰ２を設けることができる効果は有用である。

第１突起部３７Ａａと第２突起部３７Ｂａと第３突起部３７Ｃａとは、それぞれ同じ向きに突出してもよい。この場合、各ロータコアにおけるシャフト３１に固定する向きをそれぞれ同じにできるため、ロータ３０の組み立てが容易である。

ロータコアの数は、２つ以上であれば、特に限定されない。ロータコアの数は、例えば、２つであってもよいし、４つ以上であってもよい。

上記実施形態において示したロータは、マグネットをロータコアの表面に固定するＳＰＭ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）モータに用いられるロータとしたが、これに限らない。本発明が適用されるロータは、例えば、マグネットをロータコアの内部に固定するＩＰＭ（Ｉｎｔｅｒｉｏｒ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）モータに用いられるロータであってもよい。

上記実施形態の各構成は、相互に矛盾しない範囲内において、適宜組み合わせることができる。

１０…モータ、３０，２３０…ロータ、３１…シャフト、３３…ロータコア、３３Ａ，１３３Ａ，２３３Ａ…第１ロータコア、３３Ｂ，２３３Ｂ…第２ロータコア、３３Ｃ…第３ロータコア、３４Ａ，３４ＡＮ，３４ＡＳ…第１マグネット、３４Ｂ，３４ＢＮ，３４ＢＳ…第２マグネット、３４Ｃ，３４ＣＮ，３４ＣＳ…第３マグネット、３６…凹部、３７…凸部、３８，２３８…板部材、３８ａ…第１穴部、３８ｂ…第２穴部、４０…ステータ、３３Ａａ，２３３Ａａ…第１上面、３３Ｂａ，２３３Ｂａ…第２上面、３３Ｂｂ，２３３Ｂｂ…第２下面、３３Ｃｂ…第３下面、３７Ａａ，１３７Ａａ，２３７Ａａ…第１突起部、３７Ｂａ，２３７Ｂａ…第２突起部、３７Ｃａ…第３突起部、２３６ａ…第１凹部（凹部）、２３６ｂ…第２凹部（凹部）、２３７ａ…第１凸部（凸部）、２３７ｂ…第２凸部（凸部）、Ｊ…中心軸、ＤＰ１，ＤＰ２，ＤＰ３…隙間

Claims (11)

1. 上下方向に延びる中心軸に沿って配置されるシャフトと、
   前記シャフトに固定され、第１上面を有する第１ロータコアと、
   前記シャフトに固定され、前記第１上面と軸方向に対向する第２下面を有する第２ロータコアと、
   前記第１ロータコアに固定される第１マグネットと、
   前記第２ロータコアに固定される第２マグネットと、
   を備え、
   前記第１ロータコアおよび前記第２ロータコアは、軸方向に積層される複数の板部材を有し、
   前記板部材のそれぞれは、軸方向の一方側に突出する凸部と、前記凸部と軸方向に重なり、前記一方側に窪む凹部と、を有し、
   軸方向に積層されて隣り合う前記板部材において、前記一方側に配置される前記板部材の前記凹部には、軸方向の他方側に配置される前記板部材の前記凸部が嵌め合わされ、
   前記第１ロータコアは、さらに、前記第１上面から前記第２下面に向かって突出する前記凸部である第１突起部を有し、
   前記第１ロータコアは、前記第２ロータコアと、少なくとも一部において隙間を介して軸方向に対向する、ロータ。
2. 前記第１突起部は、前記第２下面と接触する、請求項１に記載のロータ。
3. 前記第１突起部の上側の端面は、前記第２下面と平行である、請求項１または２に記載のロータ。
4. 前記第１ロータコアは、複数の前記第１突起部を有し、
   複数の前記第１突起部は、周方向に沿って等間隔に配置される、請求項１から３のいずれか一項に記載のロータ。
5. 前記第１マグネットの磁極と前記第２マグネットの磁極とは、それぞれＮ極とＳ極とを有し、
   前記Ｎ極と前記Ｓ極とは、周方向に沿って交互に設けられ、
   前記第１マグネットの前記Ｎ極と、前記第２マグネットの前記Ｎ極とは、軸方向に一部重なり、
   前記第１マグネットの前記Ｎ極の中心と、前記第２マグネットの前記Ｎ極の中心とは、周方向において異なる位置にある、請求項１から４のいずれか一項に記載のロータ。
6. 前記第１ロータコアは、前記第１上面に第１穴部を有し、
   前記第１突起部は、前記第１穴部と異なる径方向位置にある、請求項１から５のいずれか一項に記載のロータ。
7. 前記第２ロータコアは、前記第２下面から前記第１上面に向かって突出する前記凸部である第２突起部を有する、請求項１から６のいずれか一項に記載のロータ。
8. 前記第１突起部は、前記第２下面に配置される前記凹部と軸方向に重なり、
   前記第１突起部の軸方向の寸法は、前記第２下面に配置される前記凹部の軸方向の寸法よりも大きい、請求項１から７のいずれか一項に記載のロータ。
9. 前記第２ロータコアの上側に配置され、少なくとも一部において隙間を介して前記第２ロータコアと軸方向に対向する第３ロータコアと、
   前記第３ロータコアに固定される第３マグネットと、
   を備え、
   前記第２ロータコアは、前記第３ロータコアと軸方向に対向する第２上面を有し、
   前記第３ロータコアは、軸方向に積層される複数の前記板部材を有し、
   前記第３ロータコアは、前記第２上面と対向する第３下面と、前記第３下面から前記第２上面に向かって突出する前記凸部である第３突起部と、を有する、請求項１から８のいずれか一項に記載のロータ。
10. 前記第１ロータコアは、前記凹部が配置される第１下面と、前記第１下面に配置される第２穴部と、を有し、
    前記第２穴部の径方向位置は、前記第１下面に配置される前記凹部の径方向位置と同じであり、
    前記第２穴部の大きさは、前記凸部を、前記第２穴部と前記凸部との間の少なくとも一部に隙間が設けられた状態で、収容可能な大きさである、請求項１から９のいずれか一項に記載のロータ。
11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載のロータと、
    前記ロータの径方向外側に配置されるステータと、
    を備えるモータ。

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