JP7148566B2

JP7148566B2 - モータの回転子及びその製造方法

Info

Publication number: JP7148566B2
Application number: JP2020085843A
Authority: JP
Inventors: 皓介杉脇
Original assignee: Shinano Kenshi Co Ltd
Current assignee: Shinano Kenshi Co Ltd
Priority date: 2020-05-15
Filing date: 2020-05-15
Publication date: 2022-10-05
Anticipated expiration: 2040-05-15
Also published as: JP2021180589A; CN113675972A; CN113675972B

Description

本発明は、モータの回転子及びその製造方法に関する。

特許文献１には、回転軸と、複数のティースが放射状に形成されたコア部材と、複数のティース間のスロットに巻線が巻回された巻回部とを備えたモータの回転子が開示されている。特許文献１では、回転軸の先端にＤカット部が形成され、このアンバランスを解消するように、複数のスロットにそれぞれ巻回された巻線は、線径やターン数、又は巻き方等が異なっている。

特開２０１７-０１７９４１号公報

特許文献１のように、巻線の線径やターン数、巻き方等を考慮して巻回作業を行う必要があり、作業が煩雑化する。

そこで本発明は、作業性に優れたモータの回転子及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的は、モータの回転子であって、回転軸と、前記回転軸に固定されたマグネットと、を備え、前記回転軸は、前記マグネットから離れた位置に、前記回転軸の軸心に垂直な断面形状が前記軸心に対して非対称となる非対称断面を画定する切欠部を有し、前記マグネットは、前記軸心の方向に延びた貫通孔と非貫通孔とが形成されており、前記マグネットの重心は、前記軸心に対して前記切欠部が形成された側に位置するように前記貫通孔及び非貫通孔が設定されている、モータの回転子によって達成できる。

また、上記目的は、上記のモータの回転子の製造方法であって、前記マグネットは、一体成形されたマグネットであり、前記マグネットを前記回転軸と共に金型により成型する工程を有した、モータの回転子の製造方法によっても達成できる。

作業性に優れたモータの回転子及びその製造方法を提供できる。

図１Ａ及び図１Ｂは、回転子の説明図である。図２Ａ及び図２Ｂは、回転子の説明図である。図３Ａ及び図３Ｂは、回転子の製造方法の説明図である。

図１Ａ、図１Ｂ、図２Ａ、及び図２Ｂは、回転子１の説明図である。図１Ｂは、図１ＡのＡ－Ａ断面図である。図２Ｂは、図２ＡのＢ－Ｂ断面図である。回転子１は、インナーロータ型のモータに用いられ、回転軸１０及びマグネット２０を備えている。回転軸１０及びマグネット２０は互いに一体に形成されている。回転軸１０は、例えば金属製であるがこれに限定されない。回転軸１０は基端部１１及び先端部１２を有している。先端部１２側は、モータの回転動力が外部へと伝達される出力側に相当する。先端部１２には、Ｄカット部であり、断面形状が軸心Ａに対して非対称となる非対称断面を画定する切欠部１３が形成されている。図１Ｂには、回転軸１０のみの重心Ｇ１の位置を示している。切欠部１３により、重心Ｇ１の位置は、軸心Ａに対して切欠部１３とは反対側にずれている。尚、図１Ａは、回転子１を基端部１１側から見た図であり、図２Ａは、回転子１を先端部１２側から見た図である。

マグネット２０は、先端部１２よりも基端部１１に近い位置に設けられている。マグネット２０は、樹脂に磁粉が混入されたプラスチックマグネット製であり、周方向に異なる極性が交互に並んでいる。マグネット２０は、一体成形されたマグネットの一例であり、例えばゴムを使用したラバーマグネットであってもよい。マグネット２０は、軸心Ａの方向で所定の厚みを有した略円板状に形成されている。具体的には、マグネット２０の外面は、上端面２１、下端面２２、及び外周側面２３を有している。上端面２１及び下端面２２は、それぞれ軸心Ａに垂直であり円形状である。上端面２１及び下端面２２は、マグネット２０の厚みに対応した距離だけ軸心Ａの方向に離れて互いに対向している。上端面２１は、第１端面の一例である。下端面２２は、第２端面の一例である。外周側面２３は、円筒状である。換言すれば、図１Ａ及び図２Ａに示すように、外周側面２３は軸心Ａに対して対称形状であり、例えば外周側面２３から径方向外側に突出した部位は設けられていない。

下端面２２には、所定の深さの凹部２４が形成されている。凹部２４は、図２Ａに示すように回転軸１０を中心とした略円形状である。また、マグネット２０には、回転軸１０を中心とした所定の円周上に複数の非貫通孔２５、小径貫通孔２６、及び大径貫通孔２７が略等角度間隔で形成されている。このようにしてマグネット２０は軽量化されている。非貫通孔２５、小径貫通孔２６、及び大径貫通孔２７は、凹部２４の底部から上端面２１側に軸心Ａの方向に延びており、小径貫通孔２６及び大径貫通孔２７はマグネット２０を軸心Ａの方向に貫通しているが、非貫通孔２５はマグネット２０を貫通していない。即ち、非貫通孔２５は上端面２１にまで延びていない。

非貫通孔２５、小径貫通孔２６、及び大径貫通孔２７のそれぞれの軸心Ａの方向から見た形状は、図１Ａ及び図２Ａに示すように、マグネット２０の周方向に延びた長孔状である。非貫通孔２５、小径貫通孔２６、及び大径貫通孔２７のそれぞれは、図１Ｂ及び図２Ｂに示すように、凹部２４側から上端面２１側にかけて内径が徐々に小さくなるテーパー状に形成されている。小径貫通孔２６は、大径貫通孔２７よりも内径が小さく形成されている。詳細には、図１Ａ及び図２Ａに示すように、マグネット２０の周方向での長さは、小径貫通孔２６は大径貫通孔２７よりも短く、小径貫通孔２６のマグネット２０の径方向での幅は、小径貫通孔２６は大径貫通孔２７よりも狭い。

図１Ａに示すように、マグネット２０の周方向に、２つの小径貫通孔２６、２つの大径貫通孔２７、２つの非貫通孔２５、２つの大径貫通孔２７が形成されている。また、軸心Ａに対して切欠部１３側に２つの小径貫通孔２６が形成されている。軸心Ａを介して２つの小径貫通孔２６とは反対側に、２つの非貫通孔２５が形成されている。図１Ｂにはマグネット２０の重心Ｇ２の位置を示している。これらの非貫通孔２５、小径貫通孔２６、及び大径貫通孔２７により、重心Ｇ２の位置は軸心Ａに対して切欠部１３側にずれている。回転軸１０の重心Ｇ１の位置とマグネット２０の重心Ｇ２の位置により、回転子１の重心位置は軸心Ａ上又は軸心Ａの近傍に位置するように調整されている。

マグネット２０には、図１Ｂ及び図２Ｂに示すように軸心Ａに垂直な方向から見て、上端面２１又は下端面２２の軸心Ａに対して非対称となる位置から突出した突出部は設けられていない。また、図１Ａ及び図２Ａに示すように軸心Ａの方向から見て、外周側面２３から軸心Ａに対して非対称となる位置から突出した突出部は設けられておらず、軸心Ａに対して対称な形状である。即ち、非貫通孔２５、小径貫通孔２６、及び大径貫通孔２７によるマグネット２０の内部の形状によって、回転軸１０の重心Ｇ１に対してバランスをとれるように重心Ｇ２の位置が設定されている。このため、マグネット２０の製造に用いられる金型を一度設計すると、同様のマグネット２０を低コストで大量に製造することができ、製造時の作業性に優れている。

また、例えばマグネット２０の外周面の軸心Ａに対して非対称となる位置にバランスウェイトを塗布するような作業は不要であるため、このような観点からも製造時の作業性に優れている。更に、上端面２１や、下端面２２、外周側面２３から突出した部位は設けられていないため、取り扱い性にも優れている。また、マグネット２０に複数の非貫通孔２５、小径貫通孔２６、及び大径貫通孔２７が形成されているため、マグネット２０の表面積を確保することができ、放熱性が向上している。

次に、回転子１の製造方法について説明する。図３Ａ及び図３Ｂは、回転子１の製造方法の説明図である。予め用意した回転軸１０を固定型４０及び可動型５０内に設置する。具体的には、固定型４０の保持孔４１内に回転軸１０を設置し、可動型５０の挿入孔５２内に回転軸１０が挿入されるように、可動型５０を固定型４０に接近させる。ここで、固定型４０には、マグネット２０の下端面２２、凹部２４、非貫通孔２５、及び小径貫通孔２６にそれぞれ対応した上端面４２、凸部４４、低突出部４５、及び小径高突出部４６が形成されている。尚、図３Ａ及び図３Ｂには示されていないが、マグネット２０の大径貫通孔２７に対応した大径高突出部も形成されている。可動型５０には、マグネット２０の上端面２１に対応した下端面５１が形成されている。可動型５０の下端面５１が固定型４０の高突出部４６の先端に接するまで可動型５０を固定型４０に接近させる。

次に、固定型４０と可動型５０との間の空間の周辺に、円環状の着磁用マグネット６０を配置する。着磁用マグネット６０は、周方向に異なる極性が交互に並んでいる。次に、射出装置を駆動して、磁性体の粉末を含有する溶融樹脂を、固定型４０、可動型５０、及び着磁用マグネット６０に包囲されたキャビティ内に射出する。着磁用マグネット６０により、射出された溶解樹脂は、硬化する過程で、周方向に異なる極性が交互に並ぶように着磁される。このようにして図３Ａに示すように、回転軸１０をインサート品としてマグネット２０が成形される。溶解樹脂が硬化してマグネット２０が成形された後に、図３Ｂに示すように可動型５０をマグネット２０から離間させて、回転軸１０を固定型４０の保持孔４１から引き抜くことにより、回転子１を製造することができる。ここで、低突出部４５及び高突出部４６はテーパー状である。このため、マグネット２０を固定型４０から容易に離間させることができる。

上記実施例では、回転軸１０に形成される非対称断面の一例としてＤカットを示したがこれに限定されない。上記実施例では、非貫通孔２５、小径貫通孔２６、及び大径貫通孔２７は、下端面２２側から上端面２１側にかけて内径が徐々に小さくなるテーパー形状であるがこれに限定されない。例えばこれらの孔が、上端面２１側から下端面２２側にかけて内径が徐々に小さくなるテーパー形状であってもよい。この場合、図３Ａに示した固定型４０及び可動型５０の位置関係とは反対側にそれぞれ固定型及び可動型を配置すればよい。

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、変形・変更が可能である。

１回転子
１０回転軸
１１基端部
１２先端部
１３切欠部
２０マグネット
２１上端面
２２下端面
２３外周側面
２５非貫通孔
２６小径貫通孔
２７大径貫通孔
４０固定型
５０可動型
６０着磁用マグネット

Claims

モータの回転子であって、
回転軸と、
前記回転軸に固定されたマグネットと、を備え、
前記回転軸は、前記マグネットから離れた位置に、前記回転軸の軸心に垂直な断面形状が前記軸心に対して非対称となる非対称断面を画定する切欠部を有し、
前記マグネットは、前記軸心の方向に延びた貫通孔と非貫通孔とが形成されており、
前記マグネットの重心は、前記軸心に対して前記切欠部が形成された側に位置するように前記貫通孔及び非貫通孔が設定されており、
前記貫通孔は、大径貫通孔、及び前記大径貫通孔よりも内径が小さい小径貫通孔、を含み、
前記小径貫通孔は、前記軸心の方向から見て、前記軸心に対して前記切欠部側に形成され、
前記非貫通孔は、前記軸心の方向から見て、前記軸心に対して前記切欠部とは反対側に形成され、
前記大径貫通孔は、前記軸心の方向から見て、前記軸心周りの周方向で前記小径貫通孔と前記非貫通孔との間に形成されている、モータの回転子。
前記貫通孔及び非貫通孔のうち少なくとも一つは、テーパー形状である、請求項１のモータの回転子。
前記マグネットは、前記軸心に垂直であって前記切欠部とは反対側の第１端面、及び前記軸心に垂直であって前記切欠部側の第２端面を有し、
前記第１端面上には、前記軸心に対して非対称となる位置に突出部は設けられていない、請求項１又は２のモータの回転子。
前記第２端面上には、前記軸心に対して非対称となる位置に突出部は設けられていない、請求項３のモータの回転子。
前記マグネットは、円筒状の外周側面を有し、
前記外周側面は、前記軸心の方向から見て、前記軸心に対して対称形状である、請求項１乃至４の何れかのモータの回転子。
請求項１乃至５の何れかのモータの回転子の製造方法であって、
前記マグネットは、一体成形されたマグネットであり、
前記マグネットを前記回転軸と共に金型により成型する工程を有した、モータの回転子の製造方法。