JPWO2018180692A1 - ロータ、及びモータ - Google Patents

Abstract

ロータは、中心軸に対して径方向に拡がる磁性鋼板が軸方向に複数積層されるロータコアと、前記ロータコアに設けられる複数のマグネットと、を有する。前記磁性鋼板は、前記中心軸の径方向外側に位置するベース部と、前記ベース部の径方向外側に空隙部を介して離隔し、周方向に所定間隔で配置される複数の片状部と、を有する。複数の前記マグネットは、前記空隙部に位置して周方向に所定間隔で配置され、軸方向に垂直な断面において、前記マグネットの周方向の中央部における径方向の長さを中央部長さとし、前記マグネットの周方向の端部における径方向の長さを端部長さとして、前記中央部長さと前記端部長さとは互いに平行な方向の長さであり、前記中央部長さが前記端部長さよりも長い。

Description

本発明は、ロータ、及びモータに関する。

従来、励磁コイルを有する環状のステータの径方向内側に位置し、ロータコアの内部にマグネットを設けた所謂ＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）構造のロータを配置したモータが広く知られている。マグネットは、複数が周方向に所定の間隔で並べて配置される。

このモータは、周方向に隣り合うマグネット同士の間に位置する金属部材（磁性鋼板）の領域において、マグネットの磁束を有効活用することができないことが懸念された。そこで、ロータとステータとの間において磁束を円滑に流すための構造が提案され、そのモータに係る技術が特許文献１及び２に開示されている。

特許文献１に記載された従来の回転電機の回転子は、回転子鉄心と、回転子鉄心の外周面に周方向に配設された複数の永久磁石と、複数の永久磁石各々の外周面に配設された外周鉄心とを備える。周方向に隣り合う永久磁石と外周鉄心との組の間の開口部には、永久磁石及び外周鉄心を固定するためのくさび状部材が設置される。この構成により、永久磁石の周方向両側の領域で磁束の漏れを抑制することができ、且つ永久磁石及び外周鉄心が抜けないようにすることができる。

特許文献２に記載された従来の同期電動機の回転子は、内側鉄心部と、内側鉄心部の径方向外側に周方向に配置される複数の永久磁石と、複数の永久磁石各々の径方向外側に配置される外周鉄心部と、内側鉄心部と外周鉄心部とを各永久磁石の周方向端部において連結する連結部及び外周薄肉部と、を備える。連結部が設けられていない永久磁石の周方向端部の一端側には非磁性材料の固定部品が挿入される。この構成により、回転子の変形を抑制することができる。

特開２００５−３３３７６２号公報 特開２０１２−０８５４３４号公報

しかしながら、特許文献１に記載された従来の回転電機の回転子、及び特許文献２に記載された従来の同期電動機の回転子は、永久磁石が直方体形状で構成される。これにより、くさび状部材或いは固定部材を用いているものの、ロータの回転時に、永久磁石が周方向に位置ずれを起こし易いという懸念が十分に解消されていないことが課題であった。また、くさび部材を追加で設ける必要があり、部品点数が多くなってしまう。

本発明は、上記の点に鑑みなされたものであり、マグネットの位置ずれを防止し、且つ十分な磁束を得ることが可能なロータ、及びモータを提供することを目的とする。

本発明の例示的なロータは、中心軸に対して径方向に拡がる磁性鋼板が軸方向に複数積層されるロータコアと、前記ロータコアに取り付けられる複数のマグネットと、を有し、前記磁性鋼板は、前記中心軸の径方向外側に位置するベース部と、前記ベース部の径方向外側に空隙部を介して離隔して配置され、周方向に所定間隔で配置される複数の片状部と、を有し、複数の前記マグネットは、前記空隙部に位置して周方向に所定間隔で配置され、軸方向に垂直な断面において、前記マグネットの周方向の中央部における径方向の長さを中央部長さとし、前記マグネットの周方向の端部における径方向の長さを端部長さとして、前記中央部長さと前記端部長さとは互いに平行な方向の長さであり、前記中央部長さが、前記端部長さよりも長い。

本発明の例示的なモータは、上記構成のロータを有する。

本発明の例示的なロータ、及びモータによれば、マグネットの位置ずれを防止し、且つ十分な磁束を得ることが可能である。

図１は、本発明の第１実施形態に係るモータの平面図である。 図２は、本発明の第１実施形態に係るモータのロータの斜視図である。 図３は、本発明の第１実施形態に係るモータのロータコア及びマグネットの斜視図である。 図４は、本発明の第１実施形態に係るモータのロータコア及びマグネットの平面図である。 図５は、本発明の第１実施形態に係るマグネット及び磁性鋼板の片状部を示す平面図である。 図６は、本発明の第１実施形態に係るマグネット及び磁性鋼板の片状部の第１変形例の平面図である。 図７は、本発明の第１実施形態に係るマグネット及び磁性鋼板の片状部の第２変形例の平面図である。 図８は、本発明の第１実施形態に係るマグネット及び磁性鋼板の片状部の第３変形例の平面図である。 図９は、本発明の第１実施形態に係るマグネット及び磁性鋼板の片状部の第４変形例の平面図である。 図１０は、本発明の第２実施形態に係るモータのロータコア及びマグネットの斜視図である。 図１１は、本発明の第２実施形態に係るモータのロータコア及びマグネットの平面図である。 図１２は、本発明の第３実施形態に係るモータのロータコアの斜視図である。 図１３は、本発明の第３実施形態に係るモータのロータコアを上方から見た横端面図である。 図１４は、本発明の第３実施形態に係るモータのロータコアを下方から見た横端面図である。 図１５は、本発明の第３実施形態に係るモータのロータコアの変形例の斜視図である。 図１６は、本発明の第４実施形態に係るモータのロータコアの斜視図である。 図１７は、本発明の第４実施形態に係るモータのロータコアを上方から見た横端面図である。 図１８は、本発明の第４実施形態に係るモータのロータコアの変形例の斜視図である。

以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。本書では、モータの回転軸が延びる方向を単に「軸方向」と呼び、モータの回転軸を中心として回転軸と直交する方向（軸方向に垂直な方向）を単に「径方向」と呼び、モータの回転軸を中心とする円弧に沿う方向を単に「周方向」と呼ぶ。ロータコアの中心軸は、モータの回転軸に一致する。また、本書では、説明の便宜上、軸方向を上下方向とし、図１の紙面奥行き方向をロータコア、ロータ、モータの上下方向として各部の形状や位置関係を説明する。なお、この上下方向の定義がモータの使用時の向きを限定するものではない。また、本書では、径方向に平行な端面図を「横端面図」と呼ぶ。また、本書で用いる「平行」、「垂直」は、厳密な意味で平行、垂直を表すものではなく、略平行、略垂直を含む。

＜１．第１実施形態＞



＜１−１．モータの全体構成＞



本発明の例示的な第１実施形態に係るモータの全体構成について説明する。図１は、本発明の実施形態に係るモータの平面図である。図１に示すモータ１は、ステータ２と、ロータ３と、を有する。

ステータ２は、例えば、軸方向に延びる円筒形状である。ステータ２は、ロータ３の径方向外側に所定の隙間を設けて配置される。ステータ２は、ステータコア２１と、インシュレータ２２と、コイル２３と、を有する。

ステータコア２１は、軸方向に延びる筒形状である。ステータコア２１は、複数枚の磁性鋼板を軸方向に積層して形成される。ステータコア２１は、コアバック２１ａと、ティース（図示略）と、を有する。コアバック２１ａは、円環形状である。ティースは、コアバック２１ａの内周面から径方向内側に延びる。複数のティースは、周方向に所定間隔で設けられる。

インシュレータ２２は、ティースの外面を囲んで設けられる。インシュレータ２２は、ステータコア２１とコイル２３との間に配置される。インシュレータ２２は、例えば、合成樹脂等の絶縁部材で構成される。コイル２３は、インシュレータ２２の外周に導線が巻き回されて形成される。

ロータ３は、軸方向に延びる円筒形状である。ロータ３は、ステータ２の径方向内側に所定の隙間を設けて配置される。ロータ３は、シャフト３１と、ロータコア４０と、マグネット３２と、空間部３３若しくは、樹脂部３４と、を有する。空間部３３は、柱部３３ａと、外周部３３ｂと、を有する。

シャフト３１は、モータ１の回転軸である。シャフト３１は、上下方向に延びる円柱形状である。シャフト３１は、ロータ３の上方及び下方に設けられた上軸受及び下軸受（ともに図示略）に挿入されて回転可能に支持される。ロータ３は、上下方向に延びるシャフト３１を中心に回転する。

ロータコア４０は、軸方向に延びる円筒形状である。ロータコア４０の径方向中心部に位置する孔部４１ｄに、シャフト３１が挿入される。ロータコア４０の中心軸は、モータ１のシャフト３１に一致する。ロータコア４０は、例えば複数枚の磁性鋼板を軸方向に積層して構成される。ロータコア４０については、その詳細を後述する。

マグネット３２は、ロータコア４０の外縁部の径方向内側に配置される。マグネット３２は、複数が周方向に所定の間隔で並べて配置される。マグネット３２は、例えば８個設けられる。マグネット３２の軸方向長さは、ロータコア４０の軸方向長さに概ね一致する。マグネット３２は、ロータコア４０に取り付けられる。マグネット３２については、その詳細を後述する。

柱部３３ａは、周方向に隣り合うマグネット３２同士の間に設けられる。例えば、マグネット３２が８個である場合、柱部３３ａは、８箇所に設けられる。柱部３３ａは、軸方向に垂直な断面が略台形形状で、軸方向に延びる四角柱形状の空間である。柱部３３ａは、ロータコア４０を軸方向に貫通する。柱部３３ａを設けることで、ロータ３において、マグネット３２の磁束をより有効活用することが可能である。

外周部３３ｂは、柱部３３ａの径方向外側に設けられる。外周部３３ｂは、８箇所に設けられる。外周部３３ｂは、軸方向に垂直な断面が略半円形状で、軸方向に延びる空間である。

樹脂部３４は、空間部３３に設けられる。ロータ３の外縁部において、樹脂部３４は、ロータコア４０の外側面と、ロータコア４０の径方向外側に配置される金型（図示略）の内周面と、で囲まれた空間部３３に合成樹脂、接着剤等を流し込んで設けられる。これにより、樹脂部３４が、マグネット３２及び後述する磁性鋼板４１の片状部４１ｃを、ベース部４１ａの径方向外側に固定させる。よって、互いに離隔するベース部４１ａと片状部４１ｃとを、漏れ磁束が生じる虞がある鉄材を用いることなく強固に固定することができる。そして、樹脂部３４がフラックスバリアとしての役割を果たす。

＜１−２．ロータコア及びマグネットの詳細な構成＞



続いて、ロータコア４０及びマグネット３２の詳細な構成について説明する。図２は、本発明の第１実施形態に係るモータ１のロータ３の斜視図である。図３は、本発明の第１実施形態に係るモータ１のロータコア４０及びマグネット３２の斜視図である。図４は、本発明の第１実施形態に係るモータ１のロータコア４０及びマグネット３２の平面図である。図５は、本発明の第１実施形態に係るマグネット３２及び磁性鋼板４１の片状部４１ｃを示す平面図である。

図２、図３及び図４に示すロータコア４０は、磁性鋼板４１を有する。磁性鋼板４１は、ロータコア４０の中心軸に対して径方向に拡がる。ロータコア４０は、磁性鋼板４１が軸方向に複数積層されて構成される。複数の磁性鋼板４１は、例えばかしめ、接着などによって互いが固定される。

＜１−２−１．磁性鋼板の構成＞



図４に示す磁性鋼板４１は、ベース部４１ａと、空隙部４１ｂと、片状部４１ｃと、を有する。

ベース部４１ａは、中心軸より径方向外側に位置する。ベース部４１ａは、外形が略八角形状である。ベース部４１ａは、その径方向中心部に、シャフト３１が軸方向に貫通する孔部４１ｄを有する。

空隙部４１ｂは、ベース部４１ａの外縁部４１ｗの８箇所の辺各々の径方向外側に設けられる。空隙部４１ｂは、ベース部４１ａと、片状部４１ｃと、の間の隙間として構成される。８箇所の空隙部４１ｂ各々に、１個ずつマグネット３２が位置する。

片状部４１ｃは、ベース部４１ａの径方向外側に、空隙部４１ｂを介して離隔して配置される。片状部４１ｃは、複数が周方向に所定間隔で配置される。片状部４１ｃは、ベース部４１ａの外縁部４１ｗの８箇所の辺各々の径方向外側に、例えば８個設けられる。

図４及び図５に示すように、片状部４１ｃは、外周面４１ｅと、片状部内側面４１ｆと、２つの片状部周端面４１ｇと、を有する。

外周面４１ｅは、ロータコア４０の外周部に近接する。外周面４１ｅは、曲面である。本実施形態において、外周面４１ｅは、軸方向に垂直な断面が、例えば中心がシャフト３１の軸線よりも径方向外側にずれて、ロータ３の半径よりも小さい半径の円弧である。つまり、外周面４１ｅの軸方向に垂直な断面は、ロータ３の同心円よりも曲率が小さい円弧である。

片状部内側面４１ｆは、マグネット３２と対向する。片状部内側面４１ｆは、曲面である。本実施形態において、片状部内側面４１ｆは、軸方向に垂直な断面が、例えば中心がシャフト３１の軸線と一致するロータ３の半径よりも小さい半径の円弧である。つまり、片状部内側面４１ｆの軸方向に垂直な断面は、ロータ３の同心円と曲率が等しいで円弧ある。

２つの片状部周端面４１ｇは、周方向に隣り合う２つの他の片状部４１ｃと対向する。２つの片状部周端面４１ｇは、片状部４１ｃの周方向両端に設けられる。２つの片状部周端面４１ｇは、平面且つ互いに平行である。さらに、片状部周端面４１ｇと、片状部４１ｃの周方向の中央部におけるロータ中心を通り軸方向に延びる断面とは、互いに平行である。

ベース部４１ａは、凹部４１ｈを有する。片状部４１ｃは、周方向に隣り合う他の片状部４１ｃと対向する。凹部４１ｈは、中心軸に対する、周方向に隣り合う片状部４１ｃ同士の間の角度領域において設けられる。よって、凹部４１ｈは、周方向に隣り合う各片状部４１ｃの端部と、中心軸と、で囲まれた扇形状の領域に設けられる。つまり、凹部４１ｈは、ロータ３の柱部３３ａに設けられる。上記角度領域の一例を、図４に二点鎖線で描画した。

凹部４１ｈは、ベース部４１ａの外縁部４１ｗから径方向内側に向かって凹む。ベース部４１ａが多角形である場合、凹部４１ｈは、ベース部４１ａの各頂点から径方向内側に向かって凹む。ベース部４１ａが凹部４１ｈを有することで、周方向に隣り合う他のマグネット３２との間に磁気的な空隙を広く確保することができる。これにより、マグネット３２の周方向の端部からの漏れ磁束の発生を効果的に抑制することができる。また、空隙部４１ｂにマグネット３２を挿入した後、ベース部４１ａの径方向外側に合成樹脂、接着剤等を流し込むと、凹部４１ｈに合成樹脂、接着剤等が浸入する。これにより、片状部４１ｃ及びマグネット３２を強固に固定することができる。

＜１−２−２．マグネットの構成＞



図４及び図５に示すように、マグネット３２は、外側面３２ａと、内側面３２ｂと、２つの周端面３２ｃと、を有する。

外側面３２ａは、磁性鋼板４１の片状部４１ｃと対向する。外側面３２ａは、曲面である。外側面３２ａは、軸方向に垂直な断面が、例えば中心がシャフト３１の軸線と一致するロータ３の半径よりも小さい半径の円弧である。

内側面３２ｂは、磁性鋼板４１のベース部４１ａと対向する。内側面３２ｂは、平面である。内側面３２ｂは、軸方向に垂直な断面が、例えばベース部４１ａの外縁部４１ｗの８箇所の辺に沿う直線である。

２つの周端面３２ｃは、周方向に隣り合う２つの他のマグネット３２と対向する。２つの周端面３２ｃは、平面且つ互いに平行である。すなわち、周端面３２ｃは、マグネット３２の周方向の中央部におけるロータ中心を通り軸方向に延びる断面と平行である。

軸方向に垂直な断面において、マグネット３２の周方向の中央部における径方向の長さを中央部長さＬ１とし、マグネット３２の周方向の端部における径方向の長さを端部長さＬ２とする。そのとき、中央部長さＬ１と端部長さＬ２とは互いに平行な方向の長さである。また、中央部長さＬ１は、端部長さＬ２よりも長い。

この構成によれば、軸方向から見たマグネット３２の形状が、周方向の中央部において径方向外側に膨らんだ形状であるので、マグネット３２の周方向における位置ずれを防止することが可能である。さらに、この構成によれば、ロータ３の直径を拡大することなく、マグネット３２の体積を増加させることができる。これにより、磁束量を多くすることが可能である。

さらに、マグネット３２が上記の形状であれば、容易な加工によって、磁束量が多いマグネット３２を得ることができる。また、マグネット３２の２つの周端面３２ｃが互いに平行であるので、それら平面と周方向に隣り合う他のマグネット３２との間に磁気的な空隙を確保することができる。これにより、マグネット３２の周方向の端部からの漏れ磁束の発生を抑制することができ、ロータ３からステータ２に向かって延びる鎖交磁束を有効活用することが可能である。

また、マグネット３２との対向面である片状部内側面４１ｆは、曲面である。そのため、片状部４１ｃとしての鉄材の使用量を削減することができる。これにより、ステータ２の弱め磁束界磁の影響を受けた場合でも、誘起電圧波形が変化することを抑制することができ、ロータ３の回転時に生じるトルク変動であるトルクリップルが大きくなることを抑制することが可能である。特に、弱め磁束制御の進角が高くなると誘起電圧波形に歪が発生し易いが、上記構成によれば、この歪の発生を抑制することができる。

また、片状部４１ｃは、片状部周端面４１ｇが平面であることで、マグネット３２の周端面３２ｃと片状部４１ｃの片状部周端面４１ｇとを面一にすることができる（図５参照）。その結果、周方向に隣り合う他の片状部４１ｃとの間に磁気的な空隙を確保することができる。これにより、マグネット３２の周方向の端部からの漏れ磁束の発生を抑制することができ、ロータ３からステータ２に向かって延びる鎖交磁束を有効活用することができる。

＜１−３−１．マグネット及び磁性鋼板の片状部の変形例＞



軸方向に垂直な断面において、中央部長さＬ１が端部長さＬ２よりも長ければ、マグネット３２及び磁性鋼板４１の片状部４１ｃは、他の構成をとり得る。例えば、以下に示す変形例が考えられる。

図６は、本発明の第１実施形態に係るマグネット３２及び磁性鋼板４１の片状部４１ｃの第１変形例の平面図である。例えば図６に示すように、マグネット３２の両端に設けられる２つの周端面３２ｃは、それぞれ、ロータ中心を通り軸方向に延びる平面であっても良い。この場合、片状部４１ｃの両端に設けられる２つの片状部周端面４１ｇも同様に、ロータ中心を通り軸方向に延びる平面であることが好ましい。これにより、マグネット３２の周端面３２ｃと片状部４１ｃの片状部周端面４１ｇとを面一にすることができる。

図７は、本発明の第１実施形態に係るマグネット３２及び磁性鋼板４１の片状部４１ｃの第２変形例の平面図である。例えば図７に示すように、周端面が存在しない構成であっても良い。すなわち、軸方向に垂直な断面において、マグネット３２は、ロータ３の半径よりも小さい半径の円弧と、この円弧の径方向内側に位置する弦に相当する直線部と、を有する略半円形状で構成される。図７に示すように、片状部４１ｃの両端に設けられる２つの片状部周端面４１ｇは、互いに平行に延びる平面であっても良いし、それぞれがロータ中心を通り軸方向に延びる平面であっても良い。

図８は、本発明の第１実施形態に係るマグネット３２及び磁性鋼板４１の片状部４１ｃの第３変形例の平面図である。例えば図８に示すように、外側面３２ａは、複数の平面が接続された構成であっても良い。外側面３２ａは、例えば３つの平面で構成され、中央部の平面が内側面３２ｂと平行である。外側面３２ａの中央部の平面の両端に設けられる他の二平面は、ともに径方向内側に向かって傾斜して周端面３２ｃに繋がる。すなわち、軸方向に垂直な断面において、マグネット３２は、六角形である。周端面３２ｃは、マグネット３２の周方向の中央部におけるロータ中心を通り軸方向に延びる断面と平行である。

外周面４１ｅ及び片状部内側面４１ｆの各々は、マグネット３２の外側面３２ａと同様に、３つの平面で構成される。２つの片状部周端面４１ｇは、片状部４１ｃの周方向の中央部におけるロータ中心を通り軸方向に延びる断面と平行である。周端面３２ｃと、片状部周端面４１ｇとは、面一である。

図９は、本発明の第１実施形態に係るマグネット３２及び磁性鋼板４１の片状部４１ｃの第４変形例の平面図である。例えば図９に示すように、外側面３２ａが３つの平面で構成され、２つの周端面が存在しない構成であっても良い。マグネット３２は、３平面で構成された外側面３２ａの周方向の両端部が、単一の平面で構成された内側面３２ｂの周方向の両端部に繋がる。すなわち、マグネット３２は、その軸方向に垂直な断面が、四角形である。

外周面４１ｅ及び片状部内側面４１ｆの各々は、マグネット３２の外側面３２ａと同様に、３つの平面で構成される。図９に示すように、２つの片状部周端面４１ｇは、互いに平行に延びる平面であっても良いし、それぞれがロータ中心を通り軸方向に延びる平面であっても良い。

＜２．第２実施形態＞



＜２−１．ロータコアの詳細な構成＞



次に、本発明の例示的な第２実施形態のモータについて説明する。図１０は、本発明の第２実施形態に係るモータのロータコア及びマグネットの斜視図である。図１１は、本発明の第２実施形態に係るモータのロータコア及びマグネットの平面図である。なお、この実施形態の基本的な構成は先に説明した第１実施形態と同じであるので、第１実施形態と共通する構成要素には前と同じ符号または同じ名称を付してその説明を省略する場合がある。

図１０及び図１１に示すロータコア４０は、磁性鋼板４１に加えて、さらに連結磁性鋼板４３を有する。連結磁性鋼板４３は、磁性鋼板４１と同様に、ロータコア４０の中心軸に対して径方向に拡がる。

＜２−１−１．連結磁性鋼板の構成＞



図１１に示す連結磁性鋼板４３は、ベース部４３ａと、空隙部４３ｂと、片状部４３ｃと、接続部４３ｊと、連結部４３ｋと、を有する。ベース部４３ａ、空隙部４３ｂ及び片状部４３ｃは、磁性鋼板４１のベース部４１ａ、空隙部４１ｂ及び片状部４１ｃと外形が同じであり、軸方向に重なる。

ベース部４３ａは、中心軸より径方向外側に位置する。ベース部４３ａは、径方向中心部に、シャフト３１が軸方向に貫通する孔部４３ｄを有する。

ベース部４３ａは、凸部４３ｈを有する。片状部４３ｃは、周方向に隣り合う他の片状部４３ｃと対向する。凸部４３ｈは、中心軸に対する、周方向に隣り合う片状部４３ｃ同士の間の角度領域において設けられる。すなわち、凸部４３ｈは、周方向に隣り合う片状部４３ｃ各々の端部と、中心軸と、で囲まれた扇形状の領域に設けられる。言い換えれば、凸部４３ｈは、ロータ３の柱部３３ａに設けられる。ベース部４３ａが多角形である場合、凸部４３ｈは、ベース部４３ａの頂点各々から径方向外側に向かって突出する。上記角度領域の一例を、図１１に二点鎖線で描画した。

空隙部４３ｂは、ベース部４３ａの外縁部４３ｗの８箇所の辺各々の径方向外側に設けられる。空隙部４３ｂは、ベース部４３ａと、片状部４３ｃと、の間の隙間として構成される。８箇所の空隙部４３ｂ各々に、１個ずつマグネット３２が位置する。

片状部４３ｃは、ベース部４３ａの径方向外側に、空隙部４３ｂを介して離隔して配置される。片状部４３ｃは、複数が周方向に所定間隔で配置される。片状部４３ｃは、ベース部４３ａの外縁部４３ｗの８箇所の辺各々の径方向外側に、例えば８個設けられる。

片状部４３ｃは、外周面４３ｅと、片状部内側面４３ｆと、を有する。片状部４３ｃの周方向の端部は、接続部４３ｊに繋がる。

接続部４３ｊは、周方向に隣り合う片状部４３ｃ同士の間の領域のすべてに配置され、合計８箇所に存在する。接続部４３ｊは、周方向に延びる長板形状である。接続部４３ｊは、周方向に隣り合う片状部４３ｃ同士が繋がる。片状部４３ｃと、接続部４３ｊとは、環状となるように周方向に交互に配置される。

連結部４３ｋは、径方向に離間するベース部４３ａと、接続部４３ｊと、の間の領域に配置される。連結部４３ｋは、周方向に所定間隔で配置される。連結部４３ｋは、周方向に隣り合う空隙部４３ｂの間の領域に配置される。つまり、連結部４３ｋは、ロータ３の柱部３３ａに設けられる。連結部４３ｋは、径方向に延びる長板形状である。連結部４３ｋは、ベース部４３ａと、接続部４３ｊと、を連結する。より詳しく言えば、連結部４３ｋは、凸部４３ｈの径方向先端部と、接続部４３ｊの径方向内縁部と、を連結する。

＜２−１−２．ロータコアの積層構成＞



図１０及び図１１に示すロータコア４０は、軸方向の上端及び下端の各々に例えば１枚の連結磁性鋼板４３が配置される。このとき、磁性鋼板４１の片状部４１ｃと、連結磁性鋼板４３の片状部４３ｃと、が軸方向に重なる。外縁部の一部が揃う位置で、磁性鋼板４１及び連結磁性鋼板４３が積層される。磁性鋼板４１及び連結磁性鋼板４３は、例えば接着によって互いが固定される。

このようにして、第２実施形態のロータコア４０は、接続部４３ｊ及び連結部４３ｋを有さない磁性鋼板４１と、接続部４３ｊ及び連結部４３ｋを有する連結磁性鋼板４３と、が積層されて構成される。この構成によれば、できるだけ少量の鉄材を連結部４３ｋとして用いて、互いに離隔する磁性鋼板４１のベース部４１ａと片状部４１ｃとを固定することができる。これにより、柱部３３ａによる磁気的空隙を広く活用することができ、漏れ磁束の発生を抑制することができる。

なお、連結磁性鋼板４３は、ロータコア４０の軸方向の上端、或いは下端のいずれか一方のみに配置しても良い。また、連結磁性鋼板４３は、ロータコア４０の軸方向の中央部に配置しても良い。

＜３．第３実施形態＞



＜３−１．ロータコアの詳細な構成＞



次に、本発明の例示的な第３実施形態のモータについて説明する。図１２は、本発明の第３実施形態に係るモータのロータコアの斜視図である。図１３は、本発明の第３実施形態に係るモータのロータコアを上方から見た横端面図である。図１４は、本発明の第３実施形態に係るモータのロータコアを下方から見た横端面図である。なお、この実施形態の基本的な構成は先に説明した第１及び第２の実施形態と同じであるので、それらの実施形態と共通する構成要素には前と同じ符号または同じ名称を付してその説明を省略する場合がある。

図１２、図１３及び図１４に示すロータコア４０は、連結磁性鋼板４４、４５を有する。連結磁性鋼板４４、４５は、ロータコア４０の中心軸に対して径方向に拡がる。

＜３−１−１．連結磁性鋼板の構成＞



図１３に示す連結磁性鋼板４４は、ベース部４４ａと、空隙部４４ｂと、片状部４４ｃと、連結部４４ｋと、を有する。ベース部４４ａ及び空隙部４４ｂについては、第１及び第２の実施形態と同様の構成であるので、ここでは説明を省略する。

片状部４４ｃは、外周面４４ｅと、片状部内側面４４ｆと、２つの片状部周端面４４ｇと、を有する。外周面４４ｅ及び片状部内側面４４ｆは、その軸方向に垂直な断面が、例えば中心がシャフト３１の軸線と一致する同心円の円弧である。２つの片状部周端面４４ｇは、平面且つ互いに平行である。すなわち、片状部周端面４４ｇは、片状部４４ｃの周方向の中央部におけるロータ中心を通り軸方向に延びる断面と平行である。

連結部４４ｋは、径方向に関して、ベース部４４ａと、片状部４４ｃと、の間の領域に配置される。連結部４４ｋは、周方向に所定間隔で配置される。連結部４４ｋは、周方向に隣り合う空隙部４４ｂの間の領域に配置される。連結部４４ｋは、片状部４４ｃの周方向の中央部におけるロータ中心を通り軸方向に延びる断面と平行である。連結部４４ｋは、径方向に延びる長板形状である。

連結部４４ｋは、片状部４４ｃの周方向の一方の端部と、ベース部４４ａと、を連結する。より詳しく言えば、図１３において、連結部４４ｋは、時計方向側の空隙部４４ｂの間に配置され、片状部４４ｃの周方向の一方の端部と、ベース部４４ａと、を連結する。図１３に示すように、連結された片状部４４ｃ及び連結部４４ｋは、その軸方向に垂直な断面がＬ字状である。

図１４に示す連結磁性鋼板４５は、ベース部４５ａと、空隙部４５ｂと、片状部４５ｃと、連結部４５ｋと、を有する。連結磁性鋼板４５は、連結磁性鋼板４４の表裏を反対にしただけであって、同じ構造であるので、詳細な説明は省略する。

図１４において、連結磁性鋼板４５の連結部４５ｋは、反時計方向側の空隙部４５ｂの間に配置され、片状部４５ｃの周方向の一方の端部と、ベース部４５ａと、を連結する。図１４に示すように、連結された片状部４５ｃ及び連結部４５ｋは、その軸方向に垂直な断面がＬ字状である。

＜３−１−２．ロータコアの積層構成＞



図１２、図１３及び図１４に示すロータコア４０は、上側の第１積層体４０Ｘと、下側の第２積層体４０Ｙと、が積層される。第１積層体４０Ｘは、片状部４４ｃの周方向の一端側に連結部４４ｋを有する連結磁性鋼板４４が複数積層される。第２積層体４０Ｙは、片状部４５ｃの周方向の他端側に連結部４５ｋを有する連結磁性鋼板４５が複数積層される。

なお、ロータコア４０は、複数の磁性鋼板のうちの少なくとも１枚が片状部４４ｃの周方向の一端側に連結部４４ｋを有する連結磁性鋼板４４であり、複数の磁性鋼板のうちの少なくとも１枚が片状部４５ｃの周方向の他端側に連結部４５ｋを有する連結磁性鋼板４５である構成としても良い。

この構成によれば、ロータ３の回転方向を正転、逆転のいずれに設定した場合であっても、マグネット３２の周方向の位置を好適に保持することが可能である。さらに、連結部４４ｋ、４５ｋとして用いる鉄材が比較的少ないので、漏れ磁束の抑制が期待できる。

また、同じ形状の連結磁性鋼板が複数積層された第１積層体４０Ｘと、第２積層体４０Ｙとを積層することでロータコア４０が形成されるので、ロータ３の形成が容易である。

なお、同じ形状の連結磁性鋼板が複数積層された積層体を、３つ以上用いて積層し、ロータコア４０を構成しても良い。

＜３−２．ロータコアの変形例＞



図１５は、本発明の第３実施形態に係るモータのロータコアの変形例の斜視図である。図１５に示すロータコア４０は、片状部４４ｃの周方向の一端側に連結部４４ｋを有する連結磁性鋼板４４と、片状部４５ｃの周方向の他端側に連結部４５ｋを有する連結磁性鋼板４５と、が交互に積層される。この構成によれば、マグネット３２の周方向の両端部各々が、磁性鋼板１枚毎に周方向において連結部４４ｋ、４５ｋと対向するので、マグネット３２の周方向の位置を好適に保持することが可能である。

＜４．第４実施形態＞



＜４−１．ロータコアの詳細な構成＞



本発明の例示的な第４実施形態のモータについて説明する。図１６は、本発明の第４実施形態に係るモータのロータコアの斜視図である。図１７は、本発明の第４実施形態に係るモータのロータコアを上方から見た横端面図である。なお、この実施形態の基本的な構成は先に説明した第１、第２及び第３の実施形態と同じであるので、それらの実施形態と共通する構成要素には前と同じ符号または同じ名称を付してその説明を省略する場合がある。

図１６及び図１７に示すロータコア４０は、連結磁性鋼板４６を有する。連結磁性鋼板４６は、ロータコア４０の中心軸に対して径方向に拡がる。

＜４−１−１．連結磁性鋼板の構成＞



図１７に示す連結磁性鋼板４６は、ベース部４６ａと、空隙部４６ｂと、片状部４６ｃと、接続部４６ｊと、連結部４６ｋと、を有する。ベース部４６ａ及び空隙部４６ｂについては、第１、第２及び第３の実施形態と同様の構成であるので、ここでは説明を省略する。

片状部４６ｃは、外周面４６ｅと、片状部内側面４６ｆと、単一の片状部周端面４６ｇと、を有する。外周面４６ｅ及び片状部内側面４６ｆは、その軸方向に垂直な断面が、例えば中心がシャフト３１の軸線と一致する同心円の円弧である。

接続部４６ｊは、周方向に隣り合う２つの片状部４６ｃ同士の間の領域に配置され、合計４箇所に存在する。接続部４６ｊは、周方向に延びる長板形状である。接続部４６ｊは、周方向に隣り合う２つの片状部４６ｃ同士が繋がる。周方向に隣り合う２つの片状部４６ｃ同士は、互いの一方の片状部周端面に相当する箇所で、接続部４６ｊに繋がる。単一の片状部周端面４６ｇは、周方向に隣り合う他の片状部４６ｃと対向する。

連結部４６ｋは、径方向に関して、ベース部４６ａと、片状部４６ｃと、の間の領域に配置される。連結部４６ｋは、周方向に所定間隔で配置される。連結部４６ｋは、周方向に隣り合う空隙部４６ｂの間の領域に配置される。連結部４６ｋは、径方向に延びる長板形状である。

連結部４６ｋは、隣り合う２つの片状部４６ｃの接続箇所において、接続された２つの片状部４６ｃの周方向の一方の端部と、ベース部４６ａと、を連結する。図１７に示すように、連結された２つの片状部４６ｃ及び連結部４６ｋは、その軸方向に垂直な断面がＴ字状である。

＜４−１−２．ロータコアの積層構成＞



図１６及び図１７に示すロータコア４０は、上記構成の連結磁性鋼板４６が軸方向に複数積層される。

この構成によれば、ロータ３の回転方向を正転、逆転のいずれに設定した場合であっても、マグネット３２の周方向の位置を好適に保持することが可能である。さらに、連結部４６ｋとして用いる鉄材が比較的少ないので、漏れ磁束の抑制が期待できる。

また、ロータコア４０は、上側の第１積層体４０Ｘと、下側の第２積層体４０Ｙと、が積層される。第１積層体４０Ｘ及び第２積層体４０Ｙはともに、接続部４６ｊ及び連結部４６ｋを重ねて連結磁性鋼板４６が複数積層される。第１積層体４０Ｘと、第２積層体４０Ｙとは、互いに片状部４６ｃ１個分の角度（４５°）で周方向にずれて、積層される。

この構成によれば、同じ形状の連結磁性鋼板４６が複数積層された第１積層体４０Ｘと、第２積層体４０Ｙとを積層することでロータコア４０が形成されるので、ロータ３の形成が容易である。また、製造工程において磁性鋼板を打ち抜く方向と積層する方向とを同一にすることができるので、組立性の良いロータ３を提供することが可能である。

なお、連結磁性鋼板４６が複数積層された積層体を、３つ以上用いて積層し、ロータコア４０を構成しても良い。

＜４−２．ロータコアの変形例＞



図１８は、本発明の第４実施形態に係るモータのロータコアの変形例の斜視図である。図１８に示すロータコア４０は、複数の連結磁性鋼板４６が、１枚ずつ片状部４６ｃ１個分の角度で周方向にずれて、積層される。この構成によれば、マグネット３２の周方向の両端部各々が、磁性鋼板１枚毎に周方向において連結部４６ｋと対向するので、マグネット３２の周方向の位置を好適に保持することが可能である。また、製造工程において磁性鋼板を打ち抜く方向と積層する方向とを同一にすることができるので、組立性の良いロータ３を提供することが可能である。

＜５．その他＞



以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。また、上記実施形態やその変形例は適宜任意に組み合わせることができる。

なお、マグネットの中央部長さが端部長さよりも長い形状であれば、マグネットはいかなる形状であっても良い。例えば、マグネットの外側面と内側面とが共に曲面である形状であっても良い。

本発明は、例えばロータコア、ロータ、モータにおいて利用可能である。また、本発明のモータは、例えば電動パワーステアリング、電動オイルポンプ、ブレーキなどの車載用部品に適用可能である。

１・・モータ、２・・ステータ、３・・ロータ、２１・・ステータコア、２１ａ・・コアバック、２２・・インシュレータ、２３・・コイル、３１・・シャフト、３２・・マグネット、３２ａ・・外側面、３２ｂ・・内側面、３２ｃ・・周端面、３３・・空間部、３３ａ・・柱部、３３ｂ・・外周部、３４・・樹脂部、４０・・ロータコア、４０Ｘ・・第１積層体、４０Ｙ・・第２積層体、４１・・磁性鋼板、４１ａ・・ベース部、４１ｂ・・空隙部、４１ｃ・・片状部、４１ｄ・・孔部、４１ｅ・・外周面、４１ｆ・・片状部内側面、４１ｇ・・片状部周端面、４１ｈ・・凹部、４１ｗ・・外縁部、４３・・連結磁性鋼板、４３ａ・・ベース部、４３ｂ・・空隙部、４３ｃ・・片状部、４３ｄ・・孔部、４３ｅ・・外周面、４３ｆ・・片状部内側面、４３ｇ・・片状部周端面、４３ｈ・・凸部、４３ｊ・・接続部、４３ｋ・・連結部、４３ｗ・・外縁部、４４・・連結磁性鋼板、４４ａ・・ベース部、４４ｂ・・空隙部、４４ｃ・・片状部、４４ｄ・・孔部、４４ｅ・・外周面、４４ｆ・・片状部内側面、４４ｇ・・片状部周端面、４４ｋ・・連結部、４４ｗ・・外縁部、４５・・連結磁性鋼板、４５ａ・・ベース部、４５ｂ・・空隙部、４５ｃ・・片状部、４５ｄ・・孔部、４５ｅ・・外周面、４５ｆ・・片状部内側面、４５ｇ・・片状部周端面、４５ｋ・・連結部、４５ｗ・・外縁部、４６・・連結磁性鋼板、４６ａ・・ベース部、４６ｂ・・空隙部、４６ｃ・・片状部、４６ｄ・・孔部、４６ｅ・・外周面、４６ｆ・・片状部内側面、４６ｇ・・片状部周端面、４６ｊ・・接続部、４６ｋ・・連結部、４６ｗ・・外縁部

Claims (14)

1. 中心軸に対して径方向に拡がる磁性鋼板が軸方向に複数積層されるロータコアと、
   
   
   
   前記ロータコアに取り付けられる複数のマグネットと、
   
   
   
   を有し、
   
   
   
   前記磁性鋼板は、
   
   
   
   前記中心軸の径方向外側に位置するベース部と、
   
   
   
   前記ベース部の径方向外側に空隙部を介して離隔して配置され、周方向に所定間隔で配置される複数の片状部と、
   
   
   
   を有し、
   
   
   
   複数の前記マグネットは、前記空隙部に位置して周方向に所定間隔で配置され、軸方向に垂直な断面において、前記マグネットの周方向の中央部における径方向の長さを中央部長さとし、前記マグネットの周方向の端部における径方向の長さを端部長さとして、前記中央部長さと前記端部長さとは互いに平行な方向の長さであり、前記中央部長さが、前記端部長さよりも長いロータ。
2. 前記マグネットは、
   
   
   
   前記片状部と対向する外側面と、
   
   
   
   前記ベース部と対向する内側面と、
   
   
   
   周方向に隣り合う２つの他の前記マグネットと対向する２つの周端面と、
   
   
   
   を有し、
   
   
   
   前記外側面が曲面であり、前記内側面が平面であり、２つの前記周端面が平面且つ互いに平行である請求項１に記載のロータ。
3. 前記片状部は、
   
   
   
   外周面と、
   
   
   
   前記マグネットと対向する片状部内側面と、
   
   
   
   を有し、
   
   
   
   前記外周面が曲面であり、前記片状部内側が曲面である請求項１または請求項２に記載のロータ。
4. 前記片状部は、周方向に隣り合う２つの他の前記片状部と対向する２つの片状部周端面を有し、
   
   
   
   ２つの前記片状部周端面は平面且つ互いに平行である請求項１から請求項３に記載のロータ。
5. 前記中心軸に対する、周方向に隣り合う前記片状部同士の間の角度領域において、前記ベース部は、外縁部から径方向内側に向かって凹む凹部を有する請求項１から請求項４のいずれかに記載のロータ。
6. 前記マグネット及び前記片状部を前記ベース部の径方向外側に固定させる樹脂部を備える請求項１から請求項５のいずれかに記載のロータ。
7. 複数の前記磁性鋼板が、
   
   
   
   周方向に隣り合う２つの前記片状部同士の間が繋がる接続部と、
   
   
   
   前記ベース部と、前記接続部と、を連結する連結部と、
   
   
   
   を有する請求項１から請求項６のいずれかに記載のロータ。
8. 前記接続部及び前記連結部を重ねて前記磁性鋼板が複数積層された２つの積層体が、互いに前記片状部１個分の角度で周方向にずれて、積層される請求項７に記載のロータ。
9. 複数の前記磁性鋼板が、１枚ずつ前記片状部１個分の角度で周方向にずれて、積層される請求項７に記載のロータ。
10. 複数の前記磁性鋼板のうちの少なくとも１枚が、
    
    
    
    周方向に隣り合う前記片状部同士の間が繋がる接続部と、
    
    
    
    前記ベース部と、前記接続部と、を連結する連結部と、
    
    
    
    を有し、
    
    
    
    前記ロータコアは、前記接続部及び前記連結部を有さない前記磁性鋼板と、前記接続部及び前記連結部を有する前記磁性鋼板と、が積層されて構成される請求項１から請求項６のいずれかに記載のロータ。
11. 前記磁性鋼板は、前記片状部の周方向のいずれか一方の端部と、前記ベース部と、を連結する連結部を有し、
    
    
    
    複数の前記磁性鋼板のうちの少なくとも１枚が前記片状部の周方向の一端側に前記連結部を有し、複数の前記磁性鋼板のうちの少なくとも１枚が前記片状部の周方向の他端側に前記連結部を有する請求項１から請求項６のいずれかに記載のロータ。
12. 前記片状部の周方向の一端側に前記連結部を有する前記磁性鋼板が複数積層された第１積層体と、前記片状部の周方向の他端側に前記連結部を有する前記磁性鋼板が複数積層された第２積層体と、が積層される請求項１１に記載のロータ。
13. 前記片状部の周方向の一端側に前記連結部を有する前記磁性鋼板と、前記片状部の周方向の他端側に前記連結部を有する前記磁性鋼板と、が交互に積層される請求項１１に記載のロータ。
14. 請求項１から請求項１３のいずれかに記載されたロータを備えるモータ。

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