JP6661239B2 - ロータおよびモータ - Google Patents
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Description
また、マグネットの外周面を覆うマグネットカバーを使わず、マグネットの軸方向両端にマグネットホルダを配置するだけでよいので、モータサイズの大型化を防止できると共にコストの削減が図れる。さらに、マグネットの外周面を覆うマグネットカバーを使わないことから、マグネットの外周面のほぼ全体をステータに向けて露出させることができる。
このため、マグネットの有効磁束が減少してしまうことがない上、マグネットとステータ間のエアギャップを小さくすることができる。また、モータサイズの大型化を防止しつつ、モータ特性の向上が図れる。
また、ロータコアに対しマグネットホルダを確実に固定することができる。この結果、ロータコアへのマグネットの固定力を確実に高めることができる。
また、弾性部材のクッション性により、マグネットの欠けや割れのリスクを低減することができる。即ち、マグネットホルダとマグネットとの間に弾性部材が介在することにより、ロータコアの軸方向両端に配置されたマグネットホルダをカシメ等により締め付けるときに、マグネットに掛かる荷重を緩和することができる。これにより、マグネットの欠けや割れを抑制することが可能になる。
さらに、マグネットホルダとマグネットとの間に弾性部材が介在することにより、モータ回転時のマグネットに掛かる振動や衝撃を抑えることも可能になる(制振効果、減衰効果)。このため、異音の発生やマグネットの損傷リスクを低減することができる。
(減速機付モータ)
図1は、減速機付モータ1の斜視図、図2は、図1のA−A線に沿う断面図、図3は、モータ部におけるステータとロータを軸方向から見た断面図である。
なお、以下の説明において、単に軸方向という場合は、モータ部2の回転軸31の軸方向をいい、単に周方向という場合は、回転軸31の周方向をいい、単に径方向という場合は、回転軸31の径方向をいうものとする。
モータ部2は、軸方向から見た主要部形状が略六角形状のモータケース5と、モータケース5内に収納されている六角筒状のステータ8(図3参照)と、ステータ8の径方向内側に設けられ、ステータ8に対して回転可能に設けられた略円柱状のロータ9(図3参照)と、を備えている。
モータケース5は、例えばアルミダイキャスト等の放熱性の優れた材料で形成されている。図2に示すように、モータケース5は、軸方向に分割可能に構成された第1モータケース6と、第2モータケース7と、からなる。第1モータケース6および第2モータケース7は、それぞれ有底六角筒状に形成されており、それぞれの対向する開口部6a,7aを嵌合させることで、内部空間を有するモータケース5を形成している。なお、第1モータケース6は、底部10が、減速部3のギヤケース40と一体的に形成されている。底部10の径方向略中央には、ロータ9の回転軸31を挿通可能な貫通孔10aが形成されている。
図3に示すように、ステータ8は、ステータコア20と、コイル24と、を有している。ステータコア20は、磁路を形成する正六角形筒状のコア部21と、コア部21から径方向内側に向かって突出する6個のティース22と、を有する。各ティース22は、正六角形筒状のコア部21の角部と角部の間の平坦壁(六角形の辺に相当)の幅方向の中央(六角形の辺の長さの中央)に配置されている。
図4は、ロータの斜視図、図5は、ロータ本体の斜視図、図6は、ロータ本体の分解斜視図、図7は、ロータ本体のマグネットの組み合わせを軸方向からみた図、図8は、ロータ本体のロータコアとマグネットと片方のマグネットホルダの組み合わせを軸方向からみた図、図9は、マグネット単体の軸方向からみた図、図10は、ロータ本体の軸方向からみた図である。
図4に示す回転軸31は、減速部3を構成するウォーム軸44と一体成形されている。図6に示すロータコア32は、複数の金属板を軸方向に積層することにより形成されている。なお、ロータコア32は、複数の金属板を軸方向に積層して形成する場合に限られるものではなく、例えば、軟磁性粉を加圧成形することにより形成してもよい。
図7〜図9に示すように、セグメント型のマグネット33A,33Bは、例えばフェライト磁石よりなり、それぞれが軸方向断面扇形に形成されている。ここでは、マグネット33A,33Bは4個であるから、それぞれが中心角θ=90°の扇形に形成されている。マグネット33A,33Bは、共に円弧面よりなる内径面33cから外径面33dに向けて着磁されており、図7に示すように、ロータコア32の外周面に円環状に並べて配置したとき、外径面33dの磁極が周方向に交互に逆極性で並ぶように設定されている。つまり、マグネット33A,33Bは、逆極性に着磁されたものが2種類用意されており、ロータコア32の外周面に周方向に沿って交互に配列されている。従って、マグネット33A,33Bの組立体を有するロータ本体9Aは、4極の磁極を持つ。
マグネットホルダ34A,34Bは、金属板にプレス加工を施して形成されたものである。材料としては、安価な磁性材料を用いてもよいし、非磁性材料を用いてもよい。マグネットホルダ34A,34Bは、環状の固定部36と、固定部36の外周部から径方向外側に向かって延びる4つのアーム(連結部)37と、各アーム37の先端に設けられた押さえ部38と、が一体成形されたものである。
図1および図2に戻り、減速部3は、モータケース5が取り付けられているギヤケース40と、ギヤケース40内に収納されるウォーム減速機構41と、を備えている。ギヤケース40は、例えばアルミダイキャスト等の放熱性の優れた材料により形成されている。ギヤケース40は、内部にウォーム減速機構41を収容しており、第1モータケース6と一体化されている。
次に減速機付モータ1の動作について説明する。
減速機付モータ1は、コントローラ部4からモータ部2の各コイル24に電力が供給されると、ステータ8(ティース22)に所定の磁界が形成され、この磁界とロータ9のマグネット33との間で磁気的な吸引力や反発力が生じ、これにより、ロータ9が継続的に回転する。ロータ9が回転すると、回転軸31と一体化されたウォーム軸44が回転し、さらにウォーム軸44に噛合されているウォームホイールが回転して、ウォームホイールに連結された出力軸48が回転し、所望の電装品が駆動される。
図13は、マグネットホルダ(Magホルダ)の有り無しの違いによるコギング特性の違いを示す図で、(a)はコギング解析結果を示す図、(b)はホルダ無しの場合の次数成分分析結果を示す図、(c)はホルダ有りの場合の次数成分分析結果を示す図である。また、図14は、ゴムワッシャ39によるマグネット33A,33Bの寸法誤差の吸収作用を説明するための縦断面図で、(a)は一対のマグネットホルダ34A,34Bを固定するカシメピン(固定ピン)30の先端30bをカシメた後(カシメ部30cを形成した後)の状態を示す断面図、(b)はその要部拡大断面図である。また、図15は、ゴムワッシャの径方向の位置決め作用を説明するための縦断面図で、(a)は一対のマグネットホルダを固定するカシメピンの端部をカシメる前の状態を示す断面図、(b)はその要部拡大断面図である。また、図16は、マグネット33A,33Bに対するマグネットホルダ34A,34Bの爪部38aの位置の有用性を説明するための斜視図である。
また、マグネットホルダ34Bとマグネット33A,33Bとの間にゴムワッシャ39が介在することにより、モータ回転時のマグネット33A,33Bに掛かる振動や衝撃を抑えることも可能になる(制振効果、減衰効果)。このため、異音の発生やマグネット33A,33Bの損傷リスクを低減することができる。
次に、ロータ9の組み立て方法について説明する。
ここでは、まず、ロータ本体9Aを組み立てる。即ち、ロータコア32の外周にマグネット33A,33Bを配置すると共に、ロータコア32の軸方向両端部にマグネットホルダ34A,34Bを配置する。その際、一方(ウォーム側)のマグネットホルダ34Bとマグネット33A,33Bの軸方向端面との間にゴムワッシャ39を配置する。
次に、図18に基づいて、第2実施形態について説明する。
図18は、第2実施形態におけるロータ本体の構成図で、(a)は斜視図、(b)は側面図、(c)は縦断面図である。なお、第1実施形態と同一態様には、同一符号を付して説明を省略する(以下の実施形態についても同様)。
従って、上述の第2実施形態のように、両側にゴムワッシャ39を配置した場合、より衝撃吸収性を高めることができる。
次に、図19および図20に基づいて、第2実施形態について説明する。
図19は、第3実施形態におけるロータ本体の構成図で、(a)は斜視図、(b)は側面図、(c)は縦断面図、(d)は(c)の部分拡大図、図20は、第3実施形態におけるロータ本体の分解斜視図である。
マグネットホルダ134A,134Bは、樹脂の成形体により構成されたものである。これらマグネットホルダ134A,134Bは、環状の固定部136と、固定部136の外周部から径方向外側に向かって延びる4つのアーム状の押さえ部138と、各アーム状の押さえ部138の先端に設けられた爪部138aと、マグネット33A,33B側に位置する内面に突設された固定ピン130と、を一体に有する。
また、マグネットホルダ34A,34B,134A,134Bとマグネット33A,33Bの軸方向端面との間に配置される弾性部材(ゴムワッシャ39)は、円環状であっても部分的であってもよく、その形状は限定されない。つまり、マグネットホルダ34A,34B,134A,134Bの形状に合わせるなど形状は任意に設定することができ、それによりマグネットホルダ34A,34B,134A,134Bやマグネット33A,33Bに対して、面接触や点接触などの接触に関係する設定を選択することができる。
8…ステータ
9…ロータ
9A,9B…ロータ本体
30…カシメピン(固定ピン)
30c…カシメ部
31…回転軸
32,132…ロータコア
32b…カシメ固定用孔(ロータ側貫通孔)
33A,33B…マグネット
33s…平坦部
34A,34B,134A,134B…マグネットホルダ
36,136…固定部
36b,136b…固定部側貫通孔
37…アーム(連結部)
38,138…押さえ部
38a,138a…爪部
39…ゴムワッシャ(弾性部材)
130…固定ピン
130c…熱カシメ部(カシメ部)
132b…固定用溝(ロータ側貫通孔)
Claims (7)
- 回転軸と、
該回転軸に固定されるロータコアと、
該ロータコアの円筒外周面に周方向に並べて円環状に配置される複数の扇状セグメント型のマグネットと、
前記ロータコアの軸方向両端に配置され、前記マグネットを軸方向に挟むことにより、前記マグネットの前記ロータコアからの脱落を防止する一対のマグネットホルダと、
を備え、
前記ロータコアは、軸方向に貫通するロータ側貫通孔を有し、
前記マグネットホルダは、
前記ロータコアの軸方向端部に固定される固定部と、
前記マグネットの軸方向端部を押さえる押さえ部と、
前記固定部と前記押さえ部とを連結する連結部と、
を有し、
前記マグネットの外周面の周方向両端に、ロータ径方向に直交する平面よりなる平坦部が設けられ、
前記マグネットホルダの前記押さえ部に、隣接する前記マグネットの互いに近接した周方向端部の前記平坦部に跨がって当該平坦部を径方向内方に向けて押さえる爪部が設けられており、
前記マグネットホルダの固定部は、前記ロータ側貫通孔に連通する固定部側貫通孔を有し、
前記ロータ側貫通孔および前記固定部側貫通孔に挿入され、前記ロータコアと前記マグネットホルダの固定部とをカシメることによって固定する固定ピンを備え、
前記固定ピンの先端にカシメによって形成されるカシメ部は、一対の前記マグネットホルダのそれぞれに配置されており、
一対の前記マグネットホルダのうち一方の前記マグネットホルダに配置される前記カシメ部と、一対の前記マグネットホルダのうち他方の前記マグネットホルダに配置される前記カシメ部とが、軸方向からみて周方向に交互に配置されている
ことを特徴とするロータ。 - 前記ロータコアの軸方向両端に配置された前記マグネットホルダのうち少なくとも一方のマグネットホルダと円環状に配置される前記複数のマグネットの軸方向端面との間に弾性部材が配置されている
ことを特徴とする請求項1に記載のロータ。 - 前記マグネットの軸方向長さが前記ロータコアの軸方向長さより小さく形成されており、
前記弾性部材は、円環状に形成されており、
前記弾性部材が、前記ロータコアの端面に前記固定部によって固定された前記マグネットホルダと前記マグネットの軸方向端面との間に圧縮状態で挟持されている
ことを特徴とする請求項2に記載のロータ。 - 前記弾性部材の内周が前記ロータコアの外周に嵌合されている
ことを特徴とする請求項3に記載のロータ。 - 前記連結部は、前記固定部から径方向外側に向かって延びる複数のアームからなり、
前記押さえ部は、前記アームの先端に設けられている
ことを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載のロータ。 - 一対の前記マグネットホルダのうち、少なくとも一方のマグネットホルダが樹脂の成形体で構成され、
一対の前記マグネットホルダのうち、樹脂で構成された前記マグネットホルダの固定部に、前記固定ピンが一体に突設されていることを特徴とする請求項1に記載のロータ。 - 請求項1〜請求項6の何れか1項に記載のロータと、
通電されることにより前記ロータに対して磁気的な吸引力や反発力を生じさせ、前記ロータを回転させるステータと、
を備えたことを特徴とするモータ。
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