JP7064850B2 - ロータおよびモータ - Google Patents

Description

本発明は、マグネットが破損した場合にその飛散を防止できるロータ、および、かかるロータを備えるモータに関する。

ロータ軸の外周側に永久磁石を備えたロータと、ロータに対して回転磁界を発生させる環状のステータと、を備えるモータは特許文献１に記載されている。同文献のモータでは、ロータは永久磁石の外周側に繊維シートを樹脂で固めてなる保護層を備える。保護層はロータが高速回転する際の遠心力によって永久磁石が破損することを抑制する。また、保護層は永久磁石が破損したときに、その飛散を防止する。

特開２００９－１７７０８号公報

モータの製造時などにおいて、ロータの表面をクリーニングするためにウエスで保護層の外周面を周方向に拭くと、保護層に外力が加わり、保護層が永久磁石から剥離してしまうことがある。また、ロータの高速回転と停止とが繰り返されると、保護層が永久磁石から剥離する可能性がある。保護層が永久磁石から剥離すると、保護層が永久磁石に対して相対回転して永久磁石と保護層とが擦れ合う。これにより、保護層を構成している樹脂の一部が、塵埃となり、モータの性能や耐久性に影響を及ぼす場合がある。

以上の問題に鑑みて、本発明の課題は、永久磁石の外周側に設けた保護層が、永久磁石に対して相対回転することを防止或いは抑制できるロータを提供することにある。また、かかるロータを搭載するモータを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のロータは、ロータ軸と、前記ロータ軸の外周側に保持された永久磁石と、繊維シートを樹脂で固めてなる保護層と、を有し、前記ロータ軸は、外周側を向く環状外周面と、前記環状外周面を周方向に延びる環状溝と、を備え、前記永久磁石は、前記環状溝に挿入されており、前記環状外周面において、前記ロータ軸の軸線方向で前記環状溝の一方側に位置する第１環状外周面部分および他方側に位置する第２環状外周面部分の少なくとも一方には、凹部が設けられており、前記永久磁石は、環状であり、前記ロータ軸は、軸部材と、前記軸部材の外周側に保持された筒状部材と、前記筒状部材に固定された環状部材と、を備え、前記筒状部材は、前記軸線方向の一方側から他方側に向かって、大径筒部分、前記大径筒部分よりも外径寸法が小さい中径筒部分、および、中径筒部分よりも外径寸法が小さい小径筒部分をこの順に備え、前記環状部材は、前記軸線方向の一方側から他方側に向かって、前記中径筒部分と同一の外径寸法を備える小径環状部分と、前記小径環状部分よりも外径寸法が大きい大径環状部分と、をこの順に
備え、前記環状部材は、その中心穴に前記小径筒部分の前記中径筒部分とは反対側の端部が挿入された状態で当該筒状部材に固定されており、前記小径筒部分の外周側であって前記中径筒部分と前記小径環状部分との間に区画された凹部は、前記環状溝であり、前記中径筒部分の外周面は、前記第１環状外周面部分であり、前記小径環状部分の外周面は、前記第２環状外周面部分であり、前記保護層は、前記永久磁石、前記第１環状外周面部分および前記第２環状外周面部分の外周側を被い、前記保護層の前記樹脂は、前記凹部に嵌合する凸部を備えることを特徴とする。

本発明では、環状の永久磁石の外周側に繊維シートを樹脂で固めてなる保護層が設けられている。従って、ロータが高速回転する際の遠心力によって永久磁石が破損することを抑制できる。また、永久磁石が破損したときに、保護層により、その飛散を防止できる。ここで、保護層は軸線方向で永久磁石の両側に位置するロータ軸の第１環状外周面部分およびロータ軸の第２環状外周面部分を被っており、保護層の樹脂は第１環状外周面部分およびロータ軸の第２環状外周面部分少なくとも一方に設けられた凹部に嵌合する凸部を備える。これにより、ロータ軸の凹部と、この凹部に嵌合した保護層の樹脂の凸部とは、保護層と永久磁石の相対回転を防止或いは抑制する回り止め機構として機能する。従って、保護層が永久磁石から剥離した場合でも、保護層と永久磁石とが相対回転することが防止或いは抑制される。よって、保護層と永久磁石とが摺れて、保護層の樹脂の一部が塵埃となることが防止或いは抑制される。また、本発明では、保護層の樹脂が備える凸部と、ロータ軸の第１環状外周面部分および第２環状外周面部分少なくとも一方に設けた凹部とによって、回り止め機構が構成されているので、永久磁石が環状であっても、保護層と永久磁石とが相対回転することが防止或いは抑制される。さらに、本発明では、筒状部材の小径筒部分の外周側に環状の永久磁石を配置し、しかる後に、小径筒部分の端部に環状部材を固定することにより、環状溝に環状の永久磁石を挿入した状態を構成できる。

本発明において、前記永久磁石において前記軸線が位置する側とは反対側を向く外側面と前記第１環状外周面部分との間、および、前記永久磁石の前記外側面と前記第２環状外周面部分との間には、隙間があり、前記保護層の前記樹脂は、前記隙間に浸入した浸入部を備えることが望ましい。樹脂が浸入部を備えれば、保護層の樹脂と永久磁石との接触面積が大きくなる。従って、保護層の永久磁石から剥離や、保護層が永久磁石に対して相対回転することを抑制しやすい。また、このような浸入部を備えれば、保護層が軸線方向に移動することが防止或いは抑制される。ここで、永久磁石の外側面と第１環状外周面部分との間の隙間は、例えば、永久磁石の軸線方向の一方側の端面と外側面とによって構成される環状の角部に面取り部が施されている場合などに、面取り部が第１環状外周面部分と隣り合うことによって形成されるものである。また、永久磁石の外側面と第２環状外周面部分との間の隙間は、例えば、永久磁石の軸線方向の他方側の端面と外側面とによって構成される環状の角部に面取り部が施されている場合などに、面取り部が第２環状外周面部分と隣り合うことによって形成されるものである。

本発明において、前記凹部は、前記第１環状外周面部分および前記第２環状外周面部分の少なくとも一方において前記環状溝の側の縁に設けられた切欠きであり、前記環状溝と連通していることが望ましい。永久磁石が挿入された環状溝と凹部とが連通すれば、保護層の樹脂が、凹部から永久磁石と環状溝との間にも浸入して嵌合した状態となる。これにより、保護層の樹脂は環状溝に達する凸部を備えるものとなるので、回り止めの効果が向上する。

本発明において、前記凹部は、前記第１環状外周面部分および前記第２環状外周面部分の少なくとも一方において前記軸線回りを螺旋に延びる螺旋溝とすることができる。凹部が螺旋溝であれば、切削加工によって凹部を形成しやすい。

本発明において、前記保護層は、前記繊維シートとして、前記軸線方向における前記永久磁石の幅寸法より幅の狭い第１繊維シートと、前記永久磁石の前記幅寸法よりも幅の広い第２繊維シートと、を備え、前記第１繊維シートは、当該第１繊維シート同士が幅方向で部分的に重なるように螺旋状に巻回された状態で前記永久磁石、前記第１環状外周面部分および前記第２環状外周面部分を外周側から被い、前記第２繊維シートは、前記第１の繊維シートの外周側に巻回された状態で前記永久磁石、前記第１環状外周面部分および前
記第２環状外周面部分を外周側から被うことが望ましい。このように構成すると、第１繊維シートにピンホールなどが発生している場合でも、螺旋に巻回された第１繊維シートが部分的に重なっているので、ピンホールを起点として第１繊維シートが裂けることを防止することができる。また、第１繊維シートに第２繊維シートが重ねて巻回されているので、第１繊維シートの幅方向の端部分が露出する度合いが低くなる。これにより、回転時の風圧で気体等が第１繊維シートの内側に入り込む際の入口が狭くなる。よって、保護層が永久磁石から剥離することを防止あるいは抑制できる。また、第２繊維シートの巻回によって、保護層の外周面における凹凸を無くすこともできる。

本発明において、前記繊維シートは、前記樹脂が含浸されたプリプレグからなるものとすることができる。プリプレグを用いれば繊維シートに予め樹脂が含浸されているので、ロータ軸に繊維シートを巻回して、加熱するだけで保護層を形成することができる。また、プリプレグを用いれば、加熱により保護層を設けたときに、永久磁石などとの密着性が高い。よって、保護層が永久磁石から剥離することを抑制できる。

本発明において、前記ロータ軸は、前記軸線方向で前記環状外周面の両側に、前記第１
環状外周面部分および前記第２環状外周面部分よりも外周側に突出する一対の環状の突出部を備えることが望ましい。このようにすれば、繊維シートを一対の環状の突出部の間に巻回することが容易であり、保護層を設けることが容易となる。

次に、本発明のモータは、上記のロータと、前記ロータに対して回転磁界を発生させるステータと、を有することを特徴とする。

本発明のモータでは、ロータが保護層を備えるので、ロータが高速回転する際の遠心力によって永久磁石が破損することを抑制できる。また、永久磁石が破損した場合でも、保護層により、その飛散を防止できる。さらに、保護層の樹脂は、ロータ軸の第１環状外周面部分およびロータ軸の第２環状外周面部分少なくとも一方に設けた凹部と嵌合する凸部を備えるので、保護層が永久磁石から剥離した場合でも、保護層が永久磁石に対して相対回転することが防止或いは抑制される。これにより、保護層の樹脂の一部が塵埃となることが抑制される。よって、この塵埃がモータの性能や耐久性に影響を及ぼすことを防止できる。

本発明では、ロータが環状の永久磁石の外周側に繊維シートを樹脂で固めてなる保護層を備えるので、ロータが高速回転する際の遠心力によって永久磁石が破損することを抑制できる。また、永久磁石が破損したときに、保護層により、その飛散を防止できる。さらに、保護層の樹脂は、ロータ軸の第１環状外周面部分およびロータ軸の第２環状外周面部分少なくとも一方に設けられた凹部に嵌合する凸部を備える。これにより、凹部と当該凹部に嵌合した樹脂の凸部とが、保護層と永久磁石の相対回転を防止或いは抑制する回り止め機構として機能する。従って、保護層が永久磁石から剥離した場合でも、保護層が永久磁石に対して相対回転することが防止或いは抑制される。また、本発明では、保護層の樹脂が備える凸部と、ロータ軸の第１環状外周面部分および第２環状外周面部分少なくとも一方に設けた凹部とによって、回り止め機構が構成されているので、永久磁石が環状であっても、保護層と永久磁石とが相対回転することが防止或いは抑制される。さらに、本発明では、筒状部材の小径筒部分の外周側に環状の永久磁石を配置し、しかる後に、小径筒部分の端部に環状部材を固定することにより、環状溝に環状の永久磁石を挿入した状態を構成できる。

本発明を適用したモータの構成図である。 本発明を適用したモータのロータの縦断面図である。 保護層を除いたロータの斜視図である。 ヨーク部材および永久磁石の分解斜視図である。 保護層の形成動作のフローチャートである。 第１繊維シートの巻回動作の説明図である。 第２繊維シートの巻回動作の説明図である。 変形例１、変形例２のロータの説明図である。

以下に、図面を参照して、本発明を適用したロータおよびモータについて説明する。

（全体構成）
図１は本発明を適用したモータの構成図である。図１において、モータのロータは軸線と直交して永久磁石を通過する断面で示している。図１に示すように、本例のモータ１は、ロータ３と、ロータ３の外周側に配置された環状のステータ４と、ロータ３およびステータ４を収容するケース５を備える。ロータ３は、ロータ軸７と、ロータ軸７に保持された永久磁石８と、永久磁石８の外周側に設けられた保護層９を備える。ステータ４は、環状のステータコア１１を備える。ステータコア１１は、径方向を内側に向けて突出する６つの突極１１ａを備える。各突極１１ａの先端面は、ロータ３の永久磁石８と所定の間隙を介して対向する。６つの突極１１ａのそれぞれには、コイル１２が巻回されている。

ステータ４は、コイル１２への給電により、ロータ３に対して回転磁界を発生させる。これにより、ロータ３はロータ軸７の軸線Ｌ回りに回転する。以下の説明では、ロータ軸７の軸線Ｌ方向の一方側を第１方向Ｌ１、第１方向Ｌ１とは反対の方向を第２方向Ｌ２とする。

（ロータ）
図２は図１のモータ１のロータ３の縦断面図である。図３はロータ３の斜視図である。図４はヨーク部材および永久磁石８の分解斜視図である。図３および図４では、保護層９を省略して示す。

図２、図３に示すように、ロータ軸７は、外周側を向く環状外周面２１と、環状外周面２１の軸線Ｌ方向の中程を周方向に延びる環状溝２２を備える。従って、環状外周面２１は、ロータ軸７の軸線Ｌ方向で環状溝２２の第１方向Ｌ１の側に位置する第１環状外周面部分２５と、第２方向Ｌ２の側に位置する第２環状外周面部分２６と、を備える。第１環状外周面部分２５には、複数の凹部２７が設けられている。また、ロータ軸７は、軸線Ｌ方向で環状外周面２１の両側に環状外周面２１よりも外周側に突出する一対の環状の突出部２３を備える。

より具体的には、図２に示すように、ロータ軸７は、軸部材３１と、磁性材料からなるヨーク部材３２を備える。図２および図４に示すように、ヨーク部材３２は、軸部材３１の外周側に保持された筒状部材３３と、筒状部材３３に保持された環状部材３４と、を備える。

図２に示すように、軸部材３１は、軸線Ｌ方向の第１方向Ｌ１の側から第２方向Ｌ２の側に向かって、第１小径軸部分３７、第１小径軸部分３７よりも外径寸法の大きい大径軸部分３８、および、第１小径軸部分３７と外径寸法が同一の第２小径軸部分３９をこの順に備える。第１小径軸部分３７および第２小径軸部分３９は、それぞれ軸受（図示せず）等で保持される。ヨーク部材３２（筒状部材３３）は大径軸部分３８の外周側に固定されている。

筒状部材３３は、大径軸部分３８の外周側に嵌合する内径寸法を備える。図４に示すように、筒状部材３３は、軸線Ｌ方向の第１方向Ｌ１の側から第２方向Ｌ２の側に向かって、大径筒部分４１、大径筒部分４１よりも外径寸法が小さい中径筒部分４２、および、中径筒部分４２よりも外径寸法が小さい小径筒部分４３をこの順に備える。小径筒部分４３における中径筒部分４２の側の端縁、すなわち、中径筒部分４２と小径筒部分４３との間で第２方向Ｌ２を向く環状面４４と小径筒部分４３の環状外周面４３ａとの境界部分には、幅の狭い溝４５が全周に亘って設けられている。これにより、小径筒部分４３と中径筒部分４２との境界部分に膨らみが形成されない。

中径筒部分４２は、その環状外周面４２ａの小径筒部分４３の側縁に、複数の切欠き４６を備える。切欠き４６は、中径筒部分４２の環状外周面４２ａと中径筒部分４２と小径筒部分４３との間の環状面４４とが交差する角を小径筒部分４３の側および外周側から切り欠いたものである。本例では、軸線Ｌ回りの等角度間隔で８つの切欠き４６が設けられている。

環状部材３４は、筒状部材３３の小径筒部分４３の外周側に嵌合する内径寸法を備える。環状部材３４は、軸線Ｌ方向の第１方向Ｌ１の側から第２方向Ｌ２の側に向かって、中径筒部分４２と同一の外径寸法の環状外周面５１ａを備える小径環状部分５１と、大径筒部分４１と同一の外径寸法を備える大径環状部分５２と、をこの順に備える。図２に示すように、環状部材３４は、その中心穴に、筒状部材３３の小径筒部分４３の第２方向Ｌ２の端部分（中径筒部分４２とは反対側の端部分）が挿入された状態で筒状部材３３に固定されている。

図３に示すように、環状部材３４が筒状部材３３に固定された状態において、筒状部材３３の小径筒部分４３の外周側であって筒状部材３３の中径筒部分４２と環状部材３４の小径環状部分５１との間に区画された凹部はロータ軸７の環状溝２２である。筒状部材３３の中径筒部分４２の環状外周面４２ａは第１環状外周面部分２５である。中径筒部分４２に設けられた複数の切欠き４６は、第１環状外周面部分２５に設けられた複数の凹部２７であり、第１環状外周面部分２５の環状溝２２の側の縁に形成されている。従って、複数の凹部２７は環状溝２２に連通している。環状部材３４の小径環状部分５１の環状外周面５１ａは、第２環状外周面部分２６である。筒状部材３３の大径筒部分４１および環状部材３４の大径環状部分５２は、ロータ軸７の環状外周面２１の軸線Ｌ方向の両側に設けられた一対の環状の突出部２３である。

図４に示すように、永久磁石８は環状である。永久磁石８は筒状部材３３の小径筒部分４３に嵌合する内径寸法を備える。永久磁石８の径方向の厚みは、径方向における小径筒部分４３の環状外周面４３ａと中径筒部分４２の環状外周面４２ａとの間の距離と略等しい。永久磁石８において、軸線Ｌと反対側を向く外側面５５は、周方向で２極に分極着磁されている。永久磁石８の第１方向Ｌ１の第１環状端面５６と外側面５５とにより構成される環状の角部にはアールが施されている。すなわち、永久磁石８の第１方向Ｌ１の第１環状端面５６と外側面５５とにより構成される環状の角部には環状の第１面取り部５７が設けられている。永久磁石８の第２方向Ｌ２の第２環状端面５８と外側面５５とにより構成される環状の角部にはアールが施されている。すなわち、永久磁石８の第２方向Ｌ２の第２環状端面５８と外側面５５とにより構成される環状の角部には環状の第２面取り部５９が設けられている。

図２、図３に示すように、永久磁石８は、環状溝２２に挿入され、接着剤によりロータ軸７に固定されている。永久磁石８を環状溝２２に固定する際には、筒状部材３３の小径筒部分４３の外周面に接着剤を塗布しておき、小径筒部分４３を永久磁石８の中心穴に挿入する。そして、永久磁石８における第１方向Ｌ１の第１環状端面５６を、中径筒部分４
２と小径筒部分４３との間の環状面４４に当接した状態とする。しかる後に、筒状部材３３の小径筒部分４３の先端に環状部材３４を固定する。これにより、永久磁石８は環状溝２２に挿入された状態でロータ軸７に固定される。

ここで、小径筒部分４３における中径筒部分４２の側の端縁には溝４５が設けられており、小径筒部分４３と中径筒部分４２との境界部分に膨らみが形成されない。従って、永久磁石８における第１方向Ｌ１の側の第１環状端面５６を、中径筒部分４２と小径筒部分４３との間の環状面４４に当接した状態とすることが容易である。

永久磁石８が環状溝２２に固定された状態では、図３に示すように、永久磁石８の外側面５５は、径方向において、第１環状外周面部分２５および第２環状外周面部分２６と略同一の位置にある。すなわち、永久磁石８の径方向の厚みは、環状溝２２の深さ（径方向における小径筒部分４３の環状外周面４３ａと中径筒部分４２の環状外周面４２ａとの間の距離）と略等しい。また、永久磁石８の外側面５５と第１環状外周面部分２５との間、および、永久磁石８の外側面５５と第２環状外周面部分２６との間には、それぞれ環状の隙間７０がある。これらの隙間７０は、永久磁石８が第１面取り部５７おより第２面取り部５９を備えることにより形成された溝ということもできる。

図２に示すように、保護層９は、軸線Ｌ方向で一対の環状の突出部２３の間に設けられている。従って、永久磁石８、ロータ軸７の第１環状外周面部分２５および第２環状外周面部分２６は、保護層９によって外周側から被われている。保護層９は、繊維シート６１が、エポキシ樹脂やフェノール樹脂などといった熱硬化性の樹脂６２で固められたものである。

保護層９において、繊維シート６１は、永久磁石８、第１環状外周面部分２５および第２環状外周面部分２６を外周側から被っている。保護層９の樹脂６２は、第１環状外周面部分２５の凹部２７に嵌合する凸部６２ａを備える。また、保護層９の樹脂６２は、永久磁石８の外側面５５と第１環状外周面部分２５との間、および、永久磁石８の外側面５５と第２環状外周面部分２６との間には環状の隙間７０に浸入した浸入部６２ｂを備える。

（保護層の形成方法）
図５は保護層９の形成動作のフローチャートである。図６（ａ）は保護層９を形成するのに用いたプリプレグの説明図であり、図６（ｂ）は第１繊維シート６１Ａをロータ軸７に巻き始めた状態を示す説明図であり、図６（ｃ）は第１繊維シート６１Ａがロータ軸７に巻回された状態を示す説明図である。図６（ｂ）、図６（ｃ）では、軸部材３１を省略して示す。図７（ａ）は第２繊維シート６１Ｂをロータ軸７に巻き始めた状態を示す説明図であり、図７（ｂ）は第２繊維シート６１Ｂがロータ軸７に巻回された状態を示す説明図である。

保護層９は、繊維シート６１として、軸線Ｌ方向における永久磁石８の幅寸法より幅寸法の狭い第１繊維シート６１Ａと、永久磁石８の幅寸法よりも幅寸法の広い第２繊維シート６１Ｂと、を備える。第１繊維シート６１Ａおよび第２繊維シート６１Ｂは、それぞれカーボンプリプレグである。カーボンプリプレグでは炭素繊維シートに熱硬化性の樹脂６２が含浸されている。図６（ａ）に示すように、第１繊維シート６１Ａ（炭素繊維シート）において炭素繊維６１ｃは一方向に引き揃えている。また、第２繊維シート６１Ｂ（炭素繊維シート）においても、炭素繊維は一方向に引き揃えている。なお、第１繊維シート６１Ａ、第２繊維シート６１Ｂとして、横方向に延びた炭素繊維と縦方向に延びた炭素繊維とを織ったものが用いられていてもよい。

保護層９の形成方法では、図３に示すように、ロータ軸７（ヨーク部材３２）の環状外
周面２１の環状溝２２に永久磁石８を挿入して固定した状態とする。その後、図５に示すように、第１繊維シート６１Ａをロータ軸７に巻回する第１繊維シート巻回工程ＳＴ１と、第２繊維シート６１Ｂを第１繊維シート６１Ａの上からロータ軸７に巻回する第２繊維シート巻回工程ＳＴ２と、第１繊維シート６１Ａおよび第２繊維シート６１Ｂが巻回されたロータ軸７を加熱する熱硬化工程ＳＴ３と、を行う。

第１繊維シート巻回工程ＳＴ１では、図６（ｂ）に示すように、軸線Ｌ方向の第１方向Ｌ１の側に位置する突出部２３から、第１環状外周面部分２５、永久磁石８の外側面５５、および、第２環状外周面部分２６に沿って、第１繊維シート６１Ａを螺旋状に巻回する。第１繊維シート６１Ａを巻回する方向は、ロータ軸７の回転方向と反対の方向とする。ここで、第１繊維シート６１Ａを螺旋状に巻回する際には、第１繊維シート６１Ａ同士を軸線Ｌ方向で部分的に重なった状態とする。本例では、軸線Ｌ方向に対して斜めに交差するように第１繊維シート６１Ａを１周巻回した後に、２周目以降を巻回する際は、新たに巻回する第１繊維シート６１Ａの幅方向の半分を、既に巻回してある第１繊維シート６１Ａの幅方向の半分に重ねた状態とする。これにより、永久磁石８の外周側では、第１繊維シート６１Ａは２層に巻回された状態となる。

そして、図６（ｃ）に示すように、第１繊維シート６１Ａが第２環状外周面部分２６における第２方向Ｌ２の側の突出部２３の側の端まで達したら、第１繊維シート６１Ａを第２方向Ｌ２の側の突出部２３に沿って１周巻回する。ここで、第１繊維シート６１Ａを巻回する方向は、ロータ軸７の回転方向と反対の方向なので、第１繊維シート６１Ａは、ロータ軸７の回転方向と反対方向に巻き終りの端部が向いている。

次に、第２繊維シート巻回工程ＳＴ２では、図７（ａ）に示すように、ロータ軸７に巻回された第１繊維シート６１Ａの外周側に、第２繊維シート６１Ｂを所定回数、例えば、５層分巻回する。第２繊維シート６１Ｂを巻回する方向も、第１繊維シート６１Ａと同様に、ロータ軸７の回転方向と反対の方向とする。ここで、第２繊維シート６１Ｂの幅寸法は、永久磁石８の軸線Ｌ方向よりも広く、軸線Ｌ方向における一対の突出部２３の間隔と略等しい。従って、第１繊維シート６１Ａの外周面に第２繊維シート６１Ｂを巻回する際には、第２繊維シート６１Ｂが軸線Ｌ方向に対して略直交するようにする。

ここで、第２繊維シート６１Ｂは、図７（ｂ）に示すように、その外周面が、径方向で、一対の突出部２３の環状外周面２３ａと同じ位置になるまで巻回される。第２繊維シート６１Ｂを巻回する方向は、ロータ軸７の回転方向と反対の方向なので、第２繊維シート６１Ｂは、ロータ軸７の回転方向と反対方向に巻き終りの端部が向いている。

次に、熱硬化工程ＳＴ３では、第１繊維シート６１Ａおよび第２繊維シート６１Ｂを加熱しながら、ヨーク部材３２に対して真空引きを行うことにより脱気し、第１繊維シート６１Ａと第２繊維シート６１Ｂとを密着させる。また、第１繊維シート６１Ａおよび第２繊維シート６１Ｂに含浸されていた樹脂６２を熱硬化させ、第１繊維シート６１Ａおよび第２繊維シート６１Ｂを樹脂６２で固める。これにより、一対の突出部２３の間に保護層９が形成される。

ここで、第１繊維シート６１Ａおよび第２繊維シート６１Ｂに含浸されていた樹脂６２を熱硬化させる際に、第１繊維シート６１Ａおよび第２繊維シート６１Ｂに含浸されていた樹脂６２は溶融して、第１環状外周面部分２５の凹部２７に浸入した状態となる。また、溶融した樹脂６２は、永久磁石８の外側面５５と第１環状外周面部分２５との間の隙間７０、および、永久磁石８の外側面５５と第２環状外周面部分２６との間の隙間７０に浸入した状態となる。その後、樹脂６２が硬化すると、図３に示すように、保護層９の樹脂６２は、凹部２７に嵌合する凸部６２ａを備えるものとなる。また、保護層９の樹脂６２
は、隙間７０の形状に対応した環状の浸入部６２ｂを備えるものとなる。

（作用効果）
本例では、永久磁石８の外周側に繊維シート６１（第１繊維シート６１Ａおよび第２繊維シート６１Ｂ）を樹脂６２で固めてなる保護層９が設けられている。また、この保護層９は、永久磁石８、ロータ軸７の第１環状外周面部分２５およびロータ軸７の第２環状外周面部分２６を外周側から被う。従って、ロータ３が高速回転する際の遠心力によって永久磁石８が破損することを抑制できる。また、永久磁石８が破損したときに、保護層９により、その飛散を防止できる。

ここで、本例では、永久磁石８が環状である。従って、モータ１の製造時などに、ロータ３の表面をクリーニングするためにウエスで保護層９の外周面を周方向に拭くと、保護層９に外力が加わり、保護層９が永久磁石８から剥離しやすい。また、ロータ３の高速回転と停止とが繰り返されたときに、保護層９が永久磁石８から剥離する可能性があり、保護層９が永久磁石８に対して相対回転する可能性がある。これに対して、本例では、保護層９の樹脂６２の凸部６２ａと、ロータ軸７の第１環状外周面部分２５に設けた凹部２７（切欠き４６）とが回り止め機構８１を構成している（図２参照）。よって、保護層９が永久磁石８から剥離した場合でも、保護層９と永久磁石８とが相対回転することが防止或いは抑制される。これにより、保護層９と永久磁石８とが摺れて保護層９の樹脂６２の一部が塵埃となることが抑制される。また、保護層９と永久磁石８とが相対回転してロータ３から異音が発生することを防止或いは抑制できる。

また、本例では、永久磁石８の外側面５５と第１環状外周面部分２５との間、および、永久磁石８の外側面５５と第２環状外周面部分２６との間には、隙間７０があり、保護層９の樹脂６２は、この隙間７０に浸入した浸入部６２ｂを備える。ここで、保護層９は、浸入部６２ｂを備えることによって、樹脂６２と永久磁石８との接触面積が大きくなる。従って、保護層９の永久磁石８からの剥離や、保護層９が永久磁石８に対して相対回転することを抑制しやすい。また、保護層９が浸入部６２ｂを備えるので、保護層９が軸線Ｌ方向に移動することが防止或いは抑制される。

また、本例では、第１環状外周面部分２５に設けられた凹部２７は、環状溝２２の側の縁に設けられた切欠き４６である。従って、凹部２７（切欠き４６）と永久磁石８が挿入された環状溝２２とは連通している。これにより、保護層９の樹脂６２は、凹部２７から永久磁石８と環状溝２２との間にも浸入して嵌合した状態となる。従って、保護層９の樹脂６２は環状溝２２に達する凸部６２ａを備えるものとなる。よって、樹脂６２の凸部６２ａと凹部２７とによる回り止めの効果が向上する。

さらに、本例では、保護層９において、螺旋に巻回された第１繊維シート６１Ａが部分的に重なっている。従って、第１繊維シート６１Ａにピンホールなどが発生している場合でも、ピンホールを起点として第１繊維シート６１Ａが裂けることを防止できる。また、第１繊維シート６１Ａに第２繊維シート６１Ｂが重ねて巻回されている。従って、第１繊維シート６１Ａの幅方向の端部分が露出する度合いが低くなる。これにより、回転時の風圧で気体等が第１繊維シータの内側に入り込む際の入口が狭くなる。よって、保護層９が永久磁石８から剥離することを防止あるいは抑制できる。また、第２繊維シート６１Ｂの巻回によって、保護層９の外周面における凹凸を無くすこともできる。

また、本例では、繊維シート６１（第１繊維シート６１Ａおよび第２繊維シート６１Ｂ）は、樹脂６２が含浸されたプリプレグである。プリプレグを用いれば繊維シート６１に予め樹脂６２が含浸されているので、繊維シート６１（第１繊維シート６１Ａおよび第２繊維シート６１Ｂ）をロータ軸７に巻回した後、加熱するだけで保護層９を形成すること
ができる。また、加熱により保護層９を設けた場合に、保護層９と永久磁石８などとの密着性が高い。よって、保護層９が永久磁石８から剥離することを抑制できる。

さらに、ロータ軸７は、軸線Ｌ方向で環状外周面２１の両側に、第１環状外周面部分２５および第２環状外周面部分２６よりも外周側に突出する一対の環状の突出部２３を備える。従って、繊維シート６１を一対の環状の突出部２３の間に巻回することが容易であり、保護層９を設けることが容易となる。

（変形例）
図８は変形例１のロータ３Ａ、変形例２のロータ３Ｂの説明図である。図８（ａ）は変形例１のロータ３Ａのヨーク部材３２と永久磁石８を示す。図８（ｂ）は変形例２のロータ３Ｂのヨーク部材３２と永久磁石８を示す。図８において、左側半分は断面であり、右側半分は側面である。ロータ３Ａおよびロータ３Ｂは、上記のロータ３に替えて、モータ１のロータとして採用可能である。

図８（ａ）に示すように、変形例１のロータ３Ａでは、ロータ軸７（ヨーク部材３２）に設けられた凹部２７は、第１環状外周面部分２５を軸線Ｌ方向に延びる溝８５である。すなわち、本例の凹部２７（溝８５）は、第１環状外周面部分２５に設けた切欠き４６を、大径筒部分４１まで延設したものである。このような凹部２７を設けた場合、永久磁石８の外周側に設けられる保護層９の樹脂６２は、軸線Ｌ方向に延びてこの溝８５に嵌合するリブ状の凸部６２ａを備えるものとなる。

図８（ｂ）に示すように、変形例２のロータ３Ｂでは、ロータ軸７（ヨーク部材３２）に設けられた凹部２７は、第１環状外周面部分２５において軸線Ｌ回りを螺旋に延びる螺旋溝８６である。このような凹部２７（螺旋溝８６）を設けた場合、永久磁石８の外周側に設けられる保護層９の樹脂６２は、この螺旋溝８６に嵌合する螺旋の凸部６２ａを備えるものとなる。凹部２７が環状溝２２であれば、切削加工によって凹部２７を形成しやすい。

なお、凹部２７は、第１環状外周面部分２５の軸線Ｌ方向の途中位置に形成した穴でもよい。この場合には、保護層９の樹脂６２は、この穴に嵌合する凸部６２ａを備えるものとなる。

また、上記の例では、第１環状外周面部分２５に凹部２７が設けられているが、第１環状外周面部分２５に替えて、第２環状外周面部分２６に凹部２７を設けてもよい。この場合には、保護層９の樹脂６２は、第２環状外周面部分２６に設けた凹部２７に嵌合する凸部６２ａを備えるものとなる。また、第１環状外周面部分２５および第２環状外周面部分２６の双方に凹部２７を設けてもよい。この場合には、保護層９の樹脂６２は、第１環状外周面部分２５に設けた凹部２７に嵌合する凸部６２ａと、第２環状外周面部分２６に設けた凹部２７に嵌合する凸部６２ａと、を備えるものとなる。

また、上記の例では、永久磁石８の外周側に第１繊維シート６１Ａを巻回した後に、第２繊維シート６１Ｂを巻回しているが、第２繊維シート６１Ｂを巻回した後に、第１繊維シート６１Ａを巻回してもよい。すなわち、第２繊維シート巻回工程ＳＴ２の後に、第１繊維シート巻回工程ＳＴ１を行ってもよい。このようにしても、保護層９を形成する熱硬
化工程ＳＴ３において、保護層９の樹脂６２は、第１環状外周面部分２５の凹部２７に嵌合する凸部６２ａを備えるものとなる。

１…モータ、３・３Ａ・３Ｂ…ロータ、４…ステータ、５…ケース、７…ロータ軸、８…永久磁石、９…保護層、１１…ステータコア、１１ａ…突極、１２…コイル、２１…環状外周面、２２…環状溝、２３…突出部、２５…第１環状外周面部分、２６…第２環状外周面部分、２７…凹部、３１…軸部材、３２…ヨーク部材、３３…筒状部材、３４…環状部材、３７…小径軸部分、３８…大径軸部分、３９…小径軸部分、４１…大径筒部分、４２…中径筒部分、４３…小径筒部分、４４…環状面、４５…溝、５１…小径環状部分、５２…大径環状部分、５５…外側面、５６…第１環状端面、５７…第１面取り部、５８…第２環状端面、５９…第２面取り部、６１…繊維シート、６１Ａ…第１繊維シート、６１Ｂ…第２繊維シート、６２…保護層の樹脂、６２ａ…樹脂の凸部、６２ｂ…樹脂の浸入部、６１ｃ…炭素繊維、７０…隙間、８１…回り止め機構、８５…溝、８６…螺旋溝、Ｌ…軸線、Ｌ１…第１方向、Ｌ２…第２方向

Claims (8)

1. ロータ軸と、
   前記ロータ軸の外周側に保持された永久磁石と、
   繊維シートを樹脂で固めてなる保護層と、を有し、
   前記ロータ軸は、外周側を向く環状外周面と、前記環状外周面を周方向に延びる環状溝と、を備え、
   前記永久磁石は、前記環状溝に挿入されており、
   前記環状外周面において、前記ロータ軸の軸線方向で前記環状溝の一方側に位置する第１環状外周面部分および他方側に位置する第２環状外周面部分の少なくとも一方には、凹部が設けられており、
   前記永久磁石は、環状であり、
   前記ロータ軸は、軸部材と、前記軸部材の外周側に保持された筒状部材と、前記筒状部材に固定された環状部材と、を備え、
   前記筒状部材は、前記軸線方向の一方側から他方側に向かって、大径筒部分、前記大径筒部分よりも外径寸法が小さい中径筒部分、および、中径筒部分よりも外径寸法が小さい小径筒部分をこの順に備え、
   前記環状部材は、前記軸線方向の一方側から他方側に向かって、前記中径筒部分と同一の外径寸法を備える小径環状部分と、前記小径環状部分よりも外径寸法が大きい大径環状部分と、をこの順に備え、
   前記環状部材は、その中心穴に前記小径筒部分の前記中径筒部分とは反対側の端部が挿入された状態で当該筒状部材に固定されており、
   前記小径筒部分の外周側であって前記中径筒部分と前記小径環状部分との間に区画された凹部は、前記環状溝であり、
   前記中径筒部分の外周面は、前記第１環状外周面部分であり、
   前記小径環状部分の外周面は、前記第２環状外周面部分であり、
   前記保護層は、前記永久磁石、前記第１環状外周面部分および前記第２環状外周面部分の外周側を被い、
   前記保護層の前記樹脂は、前記凹部に嵌合する凸部を備えることを特徴とするロータ。
2. 前記永久磁石において前記軸線が位置する側とは反対側を向く外側面と前記第１環状外周面部分との間、および、前記永久磁石の前記外側面と前記第２環状外周面部分との間に
   は、隙間があり、
   前記保護層の前記樹脂は、前記隙間に浸入した浸入部を備えることを特徴とする請求項１に記載のロータ。
3. 前記凹部は、前記第１環状外周面部分および前記第２環状外周面部分の少なくとも一方において前記環状溝の側の縁に設けられた切欠きであり、前記環状溝と連通していることを特徴とする請求項１または２に記載のロータ。
4. 前記凹部は、前記第１環状外周面部分および前記第２環状外周面部分の少なくとも一方において前記軸線回りを螺旋に延びる螺旋溝であることを特徴とする請求項１または２に記載のロータ。
5. 前記保護層は、前記繊維シートとして、前記軸線方向における前記永久磁石の幅寸法より幅の狭い第１繊維シートと、前記永久磁石の前記幅寸法よりも幅の広い第２繊維シートと、を備え、
   前記第１繊維シートは、当該第１繊維シート同士が幅方向で部分的に重なるように螺旋状に巻回された状態で前記永久磁石、前記第１環状外周面部分および前記第２環状外周面部分を外周側から被い、
   前記第２繊維シートは、前記第１の繊維シートの外周側に巻回された状態で前記永久磁石、前記第１環状外周面部分および前記第２環状外周面部分を外周側から被うことを特徴とする請求項１から４のうちの何れか一項に記載のロータ。
6. 前記繊維シートは、前記樹脂が含浸されたプリプレグからなることを特徴とする請求項１から５のうちのいずれか一項に記載のロータ。
7. 前記ロータ軸は、前記軸線方向で前記環状外周面の両側に、前記第１環状外周面部分および前記第２環状外周面部分よりも外周側に突出する一対の環状の突出部を備えることを特徴とする請求項１から６のうちのいずれか一項に記載のロータ。
8. 請求項１から７のうちの何れか一項に記載のロータと、
   前記ロータに対して回転磁界を発生させるステータと、を有することを特徴とするモータ。

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