WO2018062348A1 - ロータユニット及びモータ - Google Patents

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WO2018062348A1
WO2018062348A1 PCT/JP2017/035114 JP2017035114W WO2018062348A1 WO 2018062348 A1 WO2018062348 A1 WO 2018062348A1 JP 2017035114 W JP2017035114 W JP 2017035114W WO 2018062348 A1 WO2018062348 A1 WO 2018062348A1
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rotor
holder
rotor unit
magnets
unit according
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PCT/JP2017/035114
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English (en)
French (fr)
Inventor
真郷 青野
貴之 右田
Original Assignee
日本電産株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets

Definitions

  • the present invention relates to a rotor unit and a motor.
  • Patent Document 1 discloses a rotor of such an electric motor that includes a rotor cover that fits over an outer surface of a magnet and an end cap that defines an anti-rotation mechanism.
  • the above-described conventional rotor includes an end cap as a separate part. By connecting the end caps, the rotor cover is prevented from idling with respect to the rotor.
  • an end cap which increases the number of parts.
  • An object of the present invention is to prevent the rotor cover from slipping with respect to the holder when the motor rotates while adopting a simple configuration with fewer parts.
  • An exemplary first invention of the present invention is a rotor unit used in a motor, and includes an annular rotor core surrounding a central axis extending in the vertical direction, and a plurality of magnets arranged in a circumferential direction on the outer periphery of the rotor core.
  • a holder that holds the upper ends of the plurality of magnets with respect to the rotor core, and a rotor cover that houses the rotor core, the plurality of magnets, and the holder.
  • the rotor cover includes a cylindrical portion that surrounds the outer circumferences of the plurality of magnets, a bottom surface portion that holds the lower ends of the plurality of magnets, and a hole or a notch that penetrates the bottom surface portion in the vertical direction.
  • the holder includes a partition portion disposed between the magnets adjacent in the circumferential direction, and a convex portion that fits into the hole or the notch.
  • the rotor cover can be prevented from idling with respect to the holder during rotation of the motor with a simple configuration with reduced parts.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a motor.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the rotor unit.
  • FIG. 3 is a perspective view from the bottom side in a state where the rotor core, the magnet, and the holder are combined.
  • FIG. 4 is a perspective view from the upper surface side in a state where the rotor core, the magnet, and the holder are combined.
  • FIG. 5 is a perspective view from the bottom side of the rotor unit.
  • FIG. 6 is a perspective view from the upper surface side of the rotor unit.
  • FIG. 7 is an enlarged view of the vicinity of the convex portion.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the vicinity of the convex portion.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a motor.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the rotor unit.
  • FIG. 3 is a perspective view from the bottom side in a state where the rotor core, the magnet
  • FIG. 9 is a perspective view from the bottom side in a state where the rotor core, the magnet, and the holder are combined in the modified rotor unit.
  • FIG. 10 is an enlarged view of the vicinity of the convex portion of the rotor unit according to the modification.
  • FIG. 11 is a perspective view from the bottom surface side in a state where the convex portions of the rotor unit of the modification are thermally welded.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of a portion where a convex portion of a rotor unit according to a modification is thermally welded.
  • FIG. 13 is a perspective view from the bottom side of the rotor unit according to the modification.
  • Embodiments of the present invention are characterized by the configuration of a rotor unit (also simply referred to as “rotor” or “rotor”) used in a motor (also referred to as “rotating electrical machine”).
  • a description will be given focusing on the rotor unit which is a characteristic part.
  • upward direction” or “upper side” and “downward direction” or “lower side” are defined and described with respect to the central axis of rotation of the motor.
  • the “downward direction” or “lower side” is not necessarily positioned below the gravity direction with respect to the “upward direction” or “upper side”, and is arranged in an arbitrary direction.
  • the upper surface of each component such as the rotor unit may be referred to as an “upper surface” and the lower surface may be referred to as a “bottom surface”.
  • the relative rotation of the holder and the rotor cover without rotating in synchronization with the circumferential direction is referred to as “idling”.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a motor 1 of the present embodiment.
  • the motor 1 includes a shaft 101, a rotor unit 10, a stator 102, a housing 103, a bearing holder 104, a first bearing 105, a second bearing 106, an insulator 107, a coil 108, and the like.
  • the shaft 101 and the rotor unit 10 are integrated.
  • the shaft 101 has a cylindrical shape with a central axis J extending in one direction as a center.
  • the rotor unit 10 is in the middle of the shaft 101.
  • the rotor unit 10 is rotatable with respect to the stator 102.
  • the stator 102 is disposed so as to surround the rotor unit 10 in the axial direction.
  • the stator 102 has a coil 108 formed by winding a conductor around an insulator 107.
  • the housing 103 is fitted and arranged with the outer peripheral surface of the stator 102 and constitutes the motor 1.
  • the shaft 101, the rotor unit 10, the stator 102, the bearing holder 104, the first bearing 105, the second bearing 106, the insulator 107, and Each component including the coil 108 is accommodated.
  • the housing 103 is substantially cylindrical.
  • the bearing holder 104 supports the second bearing 106 disposed above the rotor unit 10 and the stator 102.
  • the bearing holder 104 is disposed on the upper side of the rotor unit 10 and the stator 102 and fits into the housing 103.
  • the bearing holder 104 has a through hole at a position including the central axis J.
  • a shaft 101 is disposed in the through hole of the bearing holder 104.
  • the first bearing 105 is disposed at the bottom of the housing 103 and supports one of the shafts 101.
  • the second bearing 106 is disposed on the upper side of the rotor unit 10 and supports the other side of the shaft 101.
  • the first bearing 105 and the second bearing 106 support the shaft 101 so that the rotor unit 10 can rotate with respect to the stator 102.
  • the first bearing 105 and the second bearing 106 are ball bearings that relatively rotate the outer ring and the inner ring via a sphere.
  • other types of bearings such as a slide bearing or a fluid bearing may be used as the first bearing 105 and the second bearing 106.
  • the motor 1 gave the example which has the 1st bearing 105 and the 2nd bearing 106, it is good also as a structure which has at least 1 bearing, such as a structure which has one bearing.
  • the insulator 107 is disposed between the stator 102 and the conductive wire constituting the coil 108, and insulates the stator 102 from the conductive wire of the coil 108.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the rotor unit 10 of the present embodiment.
  • FIG. 3 is a perspective view from the bottom surface side of the rotor unit 10 in which the rotor core 12, the magnet 13, and the holder 11 are combined.
  • FIG. 4 is a perspective view from the upper surface side of the rotor unit 10 in a state where the rotor core 12, the magnet 13, and the holder 11 are combined.
  • FIG. 5 is a perspective view from the bottom side of the rotor unit 10.
  • FIG. 6 is a perspective view from the upper surface side of the rotor unit 10.
  • the rotor unit 10 includes a holder 11, a rotor core 12, a magnet 13, and a rotor cover 14.
  • the holder 11 is disposed on the upper side with respect to the rotor cover 14.
  • the holder 11 includes a connecting part 111 and a partition part 112.
  • the holder 11 is a resin member.
  • the holder 11 holds the upper end of the magnet 13 so that the plurality of magnets 13 are not detached from the rotor core 12.
  • the connecting portion 111 has an annular shape that connects and holds the upper ends of the plurality of partition portions 112.
  • the connecting portion 111 has a holder opening 111a at a portion including the central axis J.
  • An outer peripheral corner 111c on the upper surface side of the connecting portion 111 has a rounded shape extending toward the outer surface.
  • the partition 112 extends from the connecting portion 111 downward in a substantially vertical direction, and is arranged between the plurality of magnets 13 adjacent in the circumferential direction when assembled as the rotor unit 10.
  • a convex portion 113 is provided on the bottom side of one of the plurality of partition portions 112.
  • the cross section of the partition portion 112 in a plane perpendicular to the central axis J extends from the radially outer side toward the radially inner side, and is a middle portion with respect to the radially outer end and the radially inner end.
  • the circumferential length of is shortened. This structure makes it difficult for the holder 11 to come off from the rotor core 12 in the circumferential direction.
  • the bottom surface side of the holder 11 is opened because the magnet 13 is inserted in the assembly process.
  • FIG. 7 is an enlarged view of the vicinity of the convex portion 113.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the vicinity of the convex portion 113.
  • the protrusion 113 is located near the end of the innermost circumference on the inner side in the radial direction on the bottom surface side of the partition 112 extending radially inward when viewed from the upper surface. Be placed.
  • the convex portion 113 is thicker than the axial thickness of the bottom surface portion 142 of the rotor cover 14.
  • the protrusion 113 protrudes downward by about 0.4 mm from the bottom surface of the partition 112.
  • the convex 113 is, for example, a columnar shape.
  • the convex portion 113 does not necessarily have a columnar shape, and may have a polygonal column shape or the like.
  • the convex portion 113 is inserted into the hole 142b of the rotor cover 14, but may have a shape in which the tip portion is narrower than the root portion so that it can be easily inserted into the hole 142b.
  • the convex portion 113 is formed in a columnar shape or a polygonal column shape, it is possible to suppress the convex portion 113 from being easily detached from the hole 142b.
  • the rotor core 12 is a substantially regular polygonal columnar and annular portion such as an octagon surrounding the central axis J, which is disposed in the central portion of the rotor unit 10, and is a metal made of laminated steel plates in which electromagnetic steel plates are laminated in the axial direction. It is a made member.
  • the rotor core 12 has a second through hole 122 into which the shaft 101 is inserted at a portion including the central axis J.
  • a plurality of first through holes 121 extending in a cylindrical shape in the vertical direction parallel to the central axis J are provided on the outer side in the radial direction than the second through holes 122 of the rotor core 12.
  • Magnets 13 are arranged in contact with the rotor core 12 on the respective outer peripheral surfaces of the rotor core 12.
  • the magnet 13 has an inner peripheral plane in contact with the rotor core 12 and an outer peripheral curved surface in which a cross section perpendicular to the central axis J is curved in an arc shape.
  • the magnet 13 is a permanent magnet.
  • the radially outer curved surface of the magnet 13 faces the stator 102 of the motor 1.
  • the plurality of magnets 13 are arranged in the circumferential direction on the outer periphery of the rotor core 12 so that the N-pole magnetic pole surface and the S-pole magnetic pole surface are alternately arranged in the circumferential direction.
  • the magnet 13 is assembled by being press-fitted between a pair of adjacent partition portions 112.
  • the rotor cover 14 has a cylindrical portion 141 and a bottom surface portion 142, and has a cylindrical shape having an open portion 14a opened to the upper surface side in a state before assembly (see FIG. 5).
  • the rotor cover 14 is made of a nonmagnetic metal such as iron or aluminum.
  • the rotor cover 14 is formed by, for example, pressing.
  • the rotor cover 14 accommodates the rotor core 12, the plurality of magnets 13, and the holder 11.
  • the cylindrical portion 141 has a cylindrical shape with the central axis J as the center. When the rotor unit 10 is assembled, the cylindrical portion 141 surrounds the entire outer periphery of the plurality of magnets 13 and partially overlaps the connecting portion 111 of the holder 11. ing.
  • the bottom surface portion 142 is disposed at the lower end of the cylindrical portion 141 and has an annular shape. In a state where the rotor unit 10 is assembled, the bottom surface portion 142 covers a portion of the bottom surface side of the holder 11 that is opened for inserting the magnet 13 in the assembly process. Accordingly, the bottom surface portion 142 holds the lower end of the magnet 13 on the bottom surface side.
  • the rotor cover 14 has an opening 142 a in the bottom surface portion 142. The second through hole 122 and the first through hole 121 of the rotor core 12 are exposed from the opening of the opening 142a.
  • the rotor cover 14 has a hole 142b that penetrates the bottom surface portion 142 at a radially inner position near the opening 142a of the bottom surface portion 142.
  • the convex portion 113 of the partition portion 112 is inserted into the hole 142b, and the hole 142b and the convex portion 113 are fitted.
  • the hole 142 b is disposed on the radially inner side than the cylindrical portion 141.
  • the rotor cover 14 idles in the circumferential direction with respect to the holder 11, the rotor core 12, and the magnet 13 by fitting the convex portion 113 of the holder 11 and the hole 142 b of the rotor cover 14. Can be prevented.
  • the rotor cover 14 may be made of a nonmagnetic resin or the like instead of the nonmagnetic metal.
  • the convex part 113 of the holder 11 and the hole 142b of the rotor cover 14 is mentioned as an example, the convex part 113 of the holder 11 and the rotor cover 14 of FIG. It is good also as a structure which has two or more pairs of hole 142b.
  • the rotor cover 14 idles with respect to the holder 11. It can prevent more effectively.
  • the end portion on the upper surface side of the cylindrical portion 141 of the rotor cover 14 is a bent portion 141a that is bent radially inward along the rounded corner portion 111c of the connecting portion 111 (see FIG. 8). Thereby, the rotor cover 14 can be prevented from coming off from the holder 11 and the rotor core 12 in the axial direction.
  • the cylinder portion 141 of the rotor cover 14 covers the entire outer peripheral portion of the magnet 13 in order to prevent fragments of the magnet 13 from scattering from the rotor unit 10 even when the magnet 13 is broken.
  • the cylindrical portion 141 may have a shape that covers a part of the outer peripheral portion of the magnet 13.
  • the material cost of the cylindrical portion 141 can be reduced.
  • the rotor core 12 is reduced in weight, and power consumption can be reduced.
  • the cylindrical portion 141 of the rotor cover 14 may be bent inward in the circumferential direction so as to cover the connecting portion 111 of the holder 11.
  • the upper surface portion continuous from the cylindrical portion 141 of the rotor cover 14 has a shape that further enters the inner side in the circumferential direction.
  • the upper surface portion of the rotor cover 14 may be shaped to be caulked and fitted into a plurality of notches 111b (see FIG. 4) on the inner peripheral surface of the coupling portion 111 of the holder 11.
  • the rotor core 12 is disposed inside the mold. And resin is inject
  • the holder 11 is insert-molded into a shape having a plurality of partition portions 112.
  • the holder 11 is formed such that the dimension in the axial direction of the partition 112 is longer than the dimension in the axial direction of the magnet 13.
  • both the molding of the holder 11 and the fixing of the rotor core 12 and the holder 11 are performed. Therefore, the manufacturing process of the rotor core 12 and the holder 11 is shortened compared with the case where the molding of the holder 11 and the fixing of the rotor core 12 and the holder 11 are performed in separate processes.
  • the magnet 13 is inserted and arranged from the bottom side between a pair of adjacent partition portions 112. Thereby, the magnet 13 is held by the holder 11. If insert molding including the magnet 13 is performed, it is necessary to fix the rotor core 12 and the magnet 13 at least temporarily by a method such as bonding the magnet 13 to the rotor core 12 before insert molding. On the other hand, in the present embodiment, the magnet 13 is positioned by using the holder 11 which has been hardened upon completion of molding. Therefore, compared with the case where insert molding including the magnet 13 is performed, the plurality of magnets 13 can be positioned relatively easily and accurately.
  • the holder 11 is not necessarily produced by insert molding, and may be molded separately from the rotor core 12.
  • the rotor unit of the present invention is not limited to the above embodiment, and includes various forms that can be considered from the above embodiment.
  • the rotor unit of the present invention may have the following modified configuration.
  • the same name or reference code may be attached
  • FIG. 9 is a perspective view from the bottom surface side in a state where the rotor core 12, the magnet 13, and the holder 11 are combined in the rotor unit 10 a of a modified example according to the present invention.
  • FIG. 10 is an enlarged view of the vicinity of the convex portion of the rotor unit 10a.
  • the protrusion 113 a is longer in the axial direction than the protrusion 113 compared to the rotor unit 10 of the embodiment.
  • the convex portion 113a of the holder 11 is solidified after being heated and melted after being inserted into the hole 142b of the rotor cover 14, whereby the holder 11 and the rotor cover 14 are welded by the convex portion 113a. .
  • FIG. 11 is a perspective view from the bottom side of the rotor unit 10a in a state in which the convex portion 113a of the rotor unit 10a is thermally welded.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of the rotor unit 10a in a state where the protrusion 113a of the rotor unit 10a is thermally welded.
  • the convex portion 113 a subjected to the heat welding process covers at least a part of the hole 142 b and the bottom surface portion 142 of the rotor cover 14. Thereby, the holder 11 and the rotor cover 14 are firmly fixed by heat welding, and the rotor cover 14 can be more effectively prevented from idling with respect to the holder 11.
  • the holder 11 and the rotor cover 14 can be fixed so as not to move in the axial direction by the convex portion 113a subjected to the heat welding process. Therefore, unlike the rotor unit 10 of the embodiment, the bent portion 141a (see FIG. 8) of the rotor cover 14 that prevents the holder 11 from being detached from the rotor cover 14 is unnecessary. Thereby, in the manufacturing process, the process which bends the cylinder part 141 of the rotor cover 14 to radial inside becomes unnecessary, and a part of manufacturing process can be simplified.
  • the convex portion 113a subjected to the heat welding process has a shape that covers the whole hole 142b so that the rotor cover 14 does not idle with respect to the holder 11, the rotor core 12, and the magnet 13.
  • a shape that covers part of the hole 142b and the bottom surface portion 142 of the rotor cover 14 also has a certain effect in preventing idling.
  • FIG. 13 is a perspective view from the bottom surface side in a state where the rotor core 12, the magnet 13, and the holder 11 are combined in the rotor unit 10 b according to a modified example of the present invention.
  • the bottom surface 142 of the rotor cover 14 of the rotor unit 10b has a notch 142c instead of the hole 142b.
  • the rotor cover 14 has a notch 142c in the annular bottom surface 142 that extends radially outward from the end on the central axis side.
  • the convex portion 113 of the bottom surface portion 142 of the partition portion 112 is inserted into the notch 142c.
  • the bottom surface portion 142 is in contact with both sides in the circumferential direction of the convex portion 113 inserted into the notch 142c.
  • the outer periphery of the rotor core 12 may be polygonal as in the embodiment, but may be cylindrical. Further, the number of magnets 13 can be arbitrarily changed, and the number of partition portions 112 is appropriately changed according to the number of magnets 13.
  • the motor of the present invention is mainly used as a motor for automobiles.
  • it is used for a brake motor, an electric power steering motor, and the like.
  • it can utilize for various uses besides the object for motor vehicles.
  • it may be used for an electric assist bicycle, an electric motorcycle, a home appliance, an OA device, a medical device, and the like.
  • the rotor unit and motor of the present invention can constitute a generator with the same structure.
  • the motor of the present invention can also be used as a generator used in automobiles, electrically assisted bicycles, wind power generation, and the like.
  • the present invention can be used as, for example, a rotor unit for a motor or a motor.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)

Abstract

上下方向に延びる中心軸を包囲する環状のロータコアと、前記ロータコアの外周において周方向に配列された複数のマグネットと、前記ロータコアに対して複数の前記マグネットの上端を保持するホルダと、前記ロータコア、複数の前記マグネット、及び前記ホルダを収容するロータカバーと、を備え、前記ロータカバーは、複数の前記マグネットの外周を包囲する筒部と、複数の前記マグネットの下端を保持する底面部と、前記底面部を上下方向に貫通する孔または切欠と、を有し、前記ホルダは、周方向に隣り合う前記マグネットの間に配置される仕切部と、前記孔または前記切欠と嵌合する凸部を有する、ロータユニットを用いる。

Description

ロータユニット及びモータ
　本発明は、ロータユニット及びモータに関する。
　従来から、永久磁石を備えた回転子と固定子とを備える電気モータがある。特許文献１には、このような電気モータの回転子において、磁石の外面を覆って嵌まる回転子カバーと、回転防止機構を定める端部キャップを含む構成のものが開示されている。
特表２０１５－５１１１１０号公報
　上記従来の構成の回転子には、端部キャップを別部品として含んでいる。端部キャップを連結させることで、回転子カバーが回転子に対して空転することを防止している。しかしながら、このような従来の構成では、端部キャップが必要であるため部品が増加してしまう。
　本発明の目的は、部品を減らした簡易な構成を採用しつつ、モータの回転時に、ホルダに対してロータカバーが空転してしまうことを防止することである。
　本発明の例示的な第１発明は、モータに用いられるロータユニットであって、上下方向に延びる中心軸を包囲する環状のロータコアと、前記ロータコアの外周において周方向に配列された複数のマグネットと、前記ロータコアに対して複数の前記マグネットの上端を保持するホルダと、前記ロータコア、複数の前記マグネット、及び前記ホルダを収容するロータカバーと、を備える。前記ロータカバーは、複数の前記マグネットの外周を包囲する筒部と、複数の前記マグネットの下端を保持する底面部と、前記底面部を上下方向に貫通する孔または切欠と、を有する。前記ホルダは、周方向に隣り合う前記マグネットの間に配置される仕切部と、前記孔または前記切欠と嵌合する凸部を有する。
　上記本発明の例示的な第１発明のロータユニットによれば、部品を減らした簡易な構成で、モータの回転時に、ホルダに対してロータカバーが空転してしまうことを防止できる。
図１は、モータの断面図である。 図２は、ロータユニットの分解斜視図である。 図３は、ロータコア、マグネット、及びホルダを組み合わせた状態の底面側からの斜視図である。 図４は、ロータコア、マグネット、及びホルダを組み合わせた状態の上面側からの斜視図である。 図５は、ロータユニットの底面側からの斜視図である。 図６は、ロータユニットの上面側からの斜視図である。 図７は、凸部近傍の拡大図である。 図８は、凸部近傍の断面図である。 図９は、変形例のロータユニットにおいてロータコア、マグネット、及びホルダを組み合わせた状態の底面側からの斜視図である。 図１０は、変形例のロータユニットの凸部近傍の拡大図である。 図１１は、変形例のロータユニットの凸部が熱溶着された状態の底面側からの斜視図である。 図１２は、変形例のロータユニットの凸部が熱溶着された部分の断面図である。 図１３は、変形例のロータユニットの底面側からの斜視図である。
　以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。ただし、以下で説明する実施形態はあくまで本発明の一例であって、本発明の技術的範囲を限定的に解釈させるものではない。なお、各図面において、同一の構成要素には同一の符号を付しており、その説明を省略する場合がある。
　本発明の実施形態は、モータ（「回転電機」とも呼ばれる）に用いられるロータユニット（単に「ロータ」または「回転子」とも呼ばれる）の構成に特徴がある。実施形態では、特徴部分であるロータユニットを中心に説明する。
　本明細書では、モータの回転の中心軸に対して「上方向」または「上側」、及び「下方向」または「下側」を便宜的に定義して説明する。ただし、必ずしも「下方向」または「下側」が、「上方向」または「上側」に対して重力方向の下側に位置するとは限らず、任意の向きで配置される。また、ロータユニットなどの各構成の上側の面を「上面」と称し、下側の面を「底面」と称することがある。また、本明細書では、ロータユニットにおいて、ホルダとロータカバーとが周方向に同期して回転せず、相対回転することを「空転」と呼ぶ。
　＜１．実施形態＞
　図１は、本実施形態のモータ１の断面図である。図１に示されるように、モータ１は、シャフト１０１、ロータユニット１０、ステータ１０２、ハウジング１０３、ベアリングホルダ１０４、第１ベアリング１０５、第２ベアリング１０６、インシュレータ１０７、及びコイル１０８などを含む。シャフト１０１とロータユニット１０とは一体構成である。
　シャフト１０１は一方向に延びる中心軸Jを中心とした円柱状である。ロータユニット１０は、シャフト１０１の途中位置にある。ロータユニット１０は、ステータ１０２に対して回転可能である。
　ステータ１０２は、ロータユニット１０を軸方向に囲み配置される。ステータ１０２は、インシュレータ１０７に導線が巻回されて構成されたコイル１０８を有する。
　ハウジング１０３は、ステータ１０２の外周面と嵌合し配置され、モータ１を構成する、シャフト１０１、ロータユニット１０、ステータ１０２、ベアリングホルダ１０４、第１ベアリング１０５、第２ベアリング１０６、インシュレータ１０７、及びコイル１０８を含む各構成を収容する。ハウジング１０３は、略円筒状である。
　ベアリングホルダ１０４は、ロータユニット１０及びステータ１０２の上側に配置された第２ベアリング１０６を支持する。ベアリングホルダ１０４は、ロータユニット１０及びステータ１０２の上側に配置され、ハウジング１０３に嵌合する。ベアリングホルダ１０４は、中心軸Jを含む位置に貫通孔を有している。ベアリングホルダ１０４の貫通孔には、シャフト１０１が配置される。
　第１ベアリング１０５は、ハウジング１０３の底部に配置され、シャフト１０１の一方を支持する。第２ベアリング１０６は、ロータユニット１０の上側に配置され、シャフト１０１の他方を支持する。第１ベアリング１０５及び第２ベアリング１０６は、ステータ１０２に対してロータユニット１０が回転可能になるよう、シャフト１０１を支持する。第１ベアリング１０５及び第２ベアリング１０６は、球体を介して外輪と内輪とを相対回転させるボールベアリングである。ただし、ボールベアリングに代えて、すべり軸受または流体軸受などの他の方式の軸受けを第１ベアリング１０５及び第２ベアリング１０６として用いてもよい。なお、モータ１は、第１ベアリング１０５と第２ベアリング１０６とを有する例を挙げたが、１つのベアリングを有する構成など、少なくとも１つのベアリングを有する構成としてもよい。
　インシュレータ１０７は、ステータ１０２とコイル１０８を構成する導線との間に配置され、ステータ１０２とコイル１０８の導線とを絶縁する。
　図２は、本実施形態のロータユニット１０の分解斜視図である。図３は、ロータユニット１０において、ロータコア１２、マグネット１３、及びホルダ１１を組み合わせた状態の底面側からの斜視図である。図４は、ロータユニット１０において、ロータコア１２、マグネット１３、及びホルダ１１を組み合わせた状態の上面側からの斜視図である。図５は、ロータユニット１０の底面側からの斜視図である。図６は、ロータユニット１０の上面側からの斜視図である。
　図２に示されるように、ロータユニット１０は、ホルダ１１、ロータコア１２、マグネット１３、及びロータカバー１４を含んで構成される。図２において、ホルダ１１はロータカバー１４に対して上側に配置されている。
　ホルダ１１は、連結部１１１及び仕切部１１２を含んで構成される。ホルダ１１は樹脂製の部材である。ホルダ１１は、ロータコア１２に対して複数のマグネット１３が外れないよう、マグネット１３の上端を保持する。
　連結部１１１は、複数の仕切部１１２の上端を連結し保持する円環状である。連結部１１１は、中心軸Jを含む部分にホルダ開口部１１１ａを有している。連結部１１１の上面側の外周の角部１１１ｃは、外側面にかけて丸みを帯びた丸み形状になっている。
　仕切部１１２は、連結部１１１から下方向に略垂直に向かって複数延びており、ロータユニット１０として組み立てられた状態では周方向に隣り合う複数のマグネット１３の間にそれぞれ配置される。複数の仕切部１１２のうちの一つの底面側には、凸部１１３がある。仕切部１１２の中心軸Jに対して垂直な面における断面は、径方向外側から径方向内側に向かって延びており、径方向外側の端部と径方向内側の端部に対して、途中部分の周方向長さが短くなっている。この構造により、ホルダ１１がロータコア１２から周方向外側に外れづらくなっている。ホルダ１１の底面側は、組立工程においてマグネット１３が挿入されるため開放されている。
　図７は、凸部１１３の近傍の拡大図である。図８は、凸部１１３の近傍の断面図である。図３、図７及び図８に示されるように、凸部１１３は、上面から見たときに径方向内側に延びる仕切部１１２の底面側において、径方向内側の最内周の端部近傍に配置される。凸部１１３は、ロータカバー１４の底面部１４２の軸方向の厚さよりも厚くなっている。凸部１１３は、例えば、仕切部１１２の底面側の面から０．４ｍｍ程度下方向に突出している。凸部１１３は、例えば円柱状である。ただし、凸部１１３は必ずしも円柱状である必要は無く、多角柱状などであってもよい。また、後述するように、凸部１１３はロータカバー１４の孔１４２ｂに挿入されるが、孔１４２ｂに挿入されやすいように、根元部分に対して先端部分が細くなった形状であってもよい、ただし、凸部１１３を円柱状または多角柱状にすると、孔１４２ｂから凸部１１３が外れやすくなることを抑制することができる。
　ロータコア１２は、ロータユニット１０の中心部に配置された、中心軸Jを包囲する八角形などの略正多角柱状で環状の部分であり、電磁鋼板を軸方向に積層させた積層鋼板からなる金属製の部材である。ロータコア１２は、中心軸Jを含む部分に、シャフト１０１が挿入される第２貫通孔１２２を有している。ロータコア１２の第２貫通孔１２２よりも径方向外側には、中心軸Jに平行な上下方向に円筒状に延びる複数の第１貫通孔１２１がある。ロータコア１２の外周側の各面には、それぞれマグネット１３が、ロータコア１２に接して配置される。
　マグネット１３は、ロータコア１２に接する内周側の平面と、中心軸Jに垂直な断面が円弧状に湾曲した形状となる外周側の湾曲面とを有する。マグネット１３は、永久磁石である。マグネット１３の径方向外側の湾曲面は、モータ１のステータ１０２に対向する。複数のマグネット１３は、Ｎ極の磁極面とＳ極の磁極面とが周方向において交互に並ぶよう、ロータコア１２の外周において周方向に配列される。マグネット１３は、互いに隣り合う一対の仕切部１１２の間に圧入されることで組み立てられる。
　ロータカバー１４は、筒部１４１と底面部１４２とを有し、組立前の状態では上面側に開放された開放部１４ａを有する円筒状である（図５参照）。ロータカバー１４は、鉄、アルミニウム等の非磁性体の金属製である。ロータカバー１４は、例えば、プレス加工等により形成される。ロータカバー１４は、ロータコア１２、複数のマグネット１３、及びホルダ１１を収容する。筒部１４１は、中心軸Jを中心とする円筒状であり、ロータユニット１０が組み立てられた状態では、複数のマグネット１３の外周の全体を包囲し、ホルダ１１の連結部１１１と一部が重なっている。底面部１４２は、筒部１４１の下端に配置され、環状になっている。ロータユニット１０が組み立てられた状態では、底面部１４２は、ホルダ１１の底面側の、組立工程でマグネット１３を挿入するために開放された部分を覆う。これによって底面部１４２はマグネット１３の底面側の下端を保持する。ロータカバー１４は、底面部１４２に開口部１４２ａを有する。開口部１４２ａの開口からは、ロータコア１２の第２貫通孔１２２及び第１貫通孔１２１が露出する。ロータカバー１４は、底面部１４２の開口部１４２ａに近接した径方向内側の位置に、底面部１４２を貫通する孔１４２ｂを有する。ロータユニット１０が組み立てられた状態では、孔１４２ｂには、仕切部１１２の凸部１１３が挿入され、孔１４２ｂと凸部１１３とが嵌合する。底面部１４２において、孔１４２ｂは筒部１４１よりも径方向内側に配置される。このように、ホルダ１１の凸部１１３とロータカバー１４の孔１４２ｂとが嵌合することで、ホルダ１１、ロータコア１２、及びマグネット１３に対して、ロータカバー１４が周方向に空転してしまうことを防止することができる。なお、ロータカバー１４は、非磁性体の金属製に代えて、非磁性体の樹脂等から形成されてもよい。
　なお、本実施形態のロータユニット１０では、ホルダ１１の凸部１１３と、ロータカバー１４の孔１４２ｂとを一対有する構成を例に挙げているが、ホルダ１１の凸部１１３と、ロータカバー１４の孔１４２ｂとを複数対有する構成としてもよい。例えば、ホルダ１１の凸部１１３と、ロータカバー１４の孔１４２ｂとの組み合わせを、中心軸Jに対して対向するよう二対有する構成とすると、ホルダ１１に対してロータカバー１４が空転することをより効果的に防止することができる。また、ホルダ１１の凸部１１３とロータカバー１４の孔１４２ｂとの組み合わせを、周方向に均等な位置に複数対配置する構成としてもよい。このような構成とすることで、複数の凸部１１３及び孔１４２ｂの組み合わせ部分に対して重量により与えられる力を均等にすることができる。
　ロータカバー１４の筒部１４１の上面側の端部は、連結部１１１の丸み形状の角部１１１ｃに沿って、径方向内側に屈曲した屈曲部１４１ａになっている（図８参照）。これにより、ロータカバー１４が、ホルダ１１及びロータコア１２から軸方向に抜けることを防止できる。
　なお、ロータカバー１４の筒部１４１は、マグネット１３が破損した際にもマグネット１３の破片がロータユニット１０から飛散してしまうことを防止するため、マグネット１３の外周部の全体を覆っている。しかし、マグネット１３が破損すること、またはマグネット１３の破片が飛散することによる影響が小さい場合には、筒部１４１はマグネット１３の外周部の一部を覆う形状であってもよい。筒部１４１がマグネット１３の外周部の一部を覆う構成とした場合には、筒部１４１の材料コスト削減などが可能となる。また、ロータコア１２が軽量化され、消費電力の削減なども可能となる。
　また、ロータカバー１４の筒部１４１は、ホルダ１１の連結部１１１を覆うよう、周方向内側に曲げられてもよい。この場合、この場合、ロータカバー１４の筒部１４１から連続する上面部は、周方向内側にさらに入り込む形状となる。ロータカバー１４の上面部は、ホルダ１１の連結部１１１の内周面の複数の切欠１１１ｂ（図４参照）にかしめられて嵌合する形状としてもよい。
＜ロータユニット１０の製造方法＞
　ロータユニット１０を製造するときには、まず、ロータコア１２を金型の内部に配置する。そして、ロータコア１２が配置された金型の内部に樹脂を射出する。これにより、複数の仕切部１１２を有する形状に、ホルダ１１をインサート成型する。ここでは、仕切部１１２の軸方向の寸法が、マグネット１３の軸方向の寸法よりも長くなるように、ホルダ１１を成形する。インサート成型の製造工程では、ホルダ１１の成型と、ロータコア１２及びホルダ１１の固定との双方が行われる。そのため、ホルダ１１の成型とロータコア１２及びホルダ１１の固定を別々の工程で行う場合と比較して、ロータコア１２及びホルダ１１の製造工程が短縮される。
　続いて、互いに隣り合う一対の仕切部１１２の間に、底面側からマグネット１３を挿入して配置する。これにより、ホルダ１１によってマグネット１３が保持される。仮に、マグネット１３を含めてインサート成型をすると、インサート成型前に、ロータコア１２にマグネット１３を接着させるなどの方法で、ロータコア１２とマグネット１３とを少なくとも一時的に固定する必要がある。これに対し、本実施形態では、成型が完了して硬化したホルダ１１を利用して、マグネット１３の位置決めを行う。そのため、マグネット１３を含めてインサート成型を行う場合と比較して、複数のマグネット１３を、比較的容易に、精度よく位置決めすることができる。
　ただし、ホルダ１１は必ずしもインサート成型で作製されず、ロータコア１２と別に単独で成型されてもよい。
　＜２．変形例＞
　本発明のロータユニットは、上記の実施形態に限定されるものではなく、上記実施形態から考え得る種々の形態をも包含する。例えば、本発明のロータユニットは、以下のような変形例の構成であってもよい。なお、上述の実施形態と同様の構成については同じ名称または参照符号を付し、その説明を省略する場合がある。
　＜２－１．変形例１＞
　図９は、本発明に係る一変形例のロータユニット１０ａにおける、ロータコア１２、マグネット１３、及びホルダ１１を組み合わせた状態の底面側からの斜視図である。図１０は、ロータユニット１０ａの凸部近傍の拡大図である。図９及び図１０に示されるように、ロータユニット１０ａは、実施形態のロータユニット１０と比較して、凸部１１３ａが凸部１１３より軸方向に長い。
　組立工程において、ホルダ１１の凸部１１３ａは、ロータカバー１４の孔１４２ｂに挿入された後に加熱されて融解した後凝固し、これによって、ホルダ１１とロータカバー１４とが凸部１１３ａにより溶着される。
　図１１は、ロータユニット１０ａにおいてロータユニット１０ａの凸部１１３ａが熱溶着された状態の底面側からの斜視図である。図１２は、ロータユニット１０ａにおいてロータユニット１０ａの凸部１１３ａが熱溶着された状態の断面図である。図１１及び図１２に示されるように、熱溶着加工がなされた凸部１１３ａは、孔１４２ｂと、ロータカバー１４の底面部１４２との少なくとも一部を覆う。これにより、熱溶着によってホルダ１１とロータカバー１４とが強固に固定され、ホルダ１１に対してロータカバー１４が空転することをより効果的に防止可能となる。
　また、熱溶着加工がなされた凸部１１３ａにより、ホルダ１１とロータカバー１４とが軸方向に移動しないよう固定することができる。そのため、実施形態のロータユニット１０のように、ホルダ１１がロータカバー１４から抜けないようにする、ロータカバー１４の屈曲部１４１ａ（図８参照）が不要となる。これにより、製造工程において、ロータカバー１４の筒部１４１を径方向内側に屈曲させる加工が不要となり、製造工程の一部を簡易化することができる。
　なお、熱溶着加工がされた凸部１１３ａは、ホルダ１１、ロータコア１２、及びマグネット１３に対して、ロータカバー１４が空転しないよう、孔１４２ｂの全体を覆う形状にすることがより好ましいが、上記のように孔１４２ｂと、ロータカバー１４の底面部１４２との一部を覆う形状でも空転防止に一定の効果がある。
　＜２－２．変形例２＞
　図１３は、本発明に係る一変形例のロータユニット１０ｂにおける、ロータコア１２、マグネット１３、及びホルダ１１を組み合わせた状態の底面側からの斜視図である。図１３に示されるように、ロータユニット１０ｂのロータカバー１４の底面部１４２は、孔１４２ｂに代えて、切欠１４２ｃを有している。すなわち、ロータカバー１４は、環状の底面部１４２に、中心軸側の端部から径方向外側に向かう切欠１４２ｃを有している。ロータユニット１０ｂが組み立てられた状態において、切欠１４２ｃには、仕切部１１２の底面部１４２の凸部１１３が挿入される。切欠１４２ｃに挿入された凸部１１３の周方向両側には、底面部１４２が接する。このように、ロータカバー１４が孔１４２ｂに代えて切欠１４２ｃを有する構成にしても、ホルダ１１、ロータコア１２、及びマグネット１３に対して、ロータカバー１４が周方向に空転してしまうことを防止することができる。
　＜２－３．その他の変形例＞
　ロータコア１２の外周は、実施形態のような多角形状であってもよいが、円筒状であってもよい。また、マグネット１３の数は任意に変更可能であり、マグネット１３の数に応じて仕切部１１２の数も適宜変更される。
　＜３．その他＞
　以上、本発明の実施形態及び変形例についての具体的な説明を行った。上記説明では、あくまで一実施形態としての説明であって、本発明の範囲はこの一実施形態に留まらず、当業者が把握可能な範囲にまで広く解釈されるものである。例えば、上記実施形態及び各変形例は、互いに組み合わせて実施することが可能である。
　本発明のモータは、主に自動車用のモータとして用いられる。例えば、ブレーキ用のモータや、電動パワーステアリング用のモータなどに利用される。また、自動車用以外にも種々の用途に利用可能である。例えば、電動アシスト自転車、電動バイク、家電製品、ＯＡ機器、及び医療機器等に利用されてもよい。
　また、本発明のロータユニット及びモータは、同様の構造で発電機を構成することもできる。本発明のモータは、自動車、電動アシスト自転車、風力発電等に利用される発電機としても利用されうる。
　本発明は、例えばモータ用のロータユニット、またはモータとして利用可能である。
１…モータ
１０１…シャフト
１０２…ステータ
１０３…ハウジング
１０４…ベアリングホルダ
１０５…第１ベアリング
１０６…第２ベアリング
１０７…インシュレータ
１０８…コイル
１０、１０ａ、１０ｂ…ロータユニット
１１…ホルダ
　１１１…連結部
　　１１１ａ…ホルダ開口部
　　１１１ｂ…切欠
　　１１１ｃ…角部
　１１２…仕切部
　１１３、１１３ａ…凸部
１２…ロータコア
　１２１…第１貫通孔
　１２２…第２貫通孔
１３…マグネット
１４…ロータカバー
　１４ａ…開放部
　１４１…筒部
　１４２…底面部
　　１４２ａ…開口部
　　１４２ｂ…孔
　　１４２ｃ…切欠

 

Claims (12)

  1. 　上下方向に延びる中心軸を包囲する環状のロータコアと、
    　前記ロータコアの外周において周方向に配列された複数のマグネットと、
    　前記ロータコアに対して複数の前記マグネットの上端を保持するホルダと、
    　前記ロータコア、複数の前記マグネット、及び前記ホルダを収容するロータカバーと、を備え、
    　前記ロータカバーは、
    　　複数の前記マグネットの外周を包囲する筒部と、
    　　複数の前記マグネットの下端を保持する底面部と、
    　　前記底面部を上下方向に貫通する孔または切欠と、
    を有し、
    　前記ホルダは、
    　　周方向に隣り合う前記マグネットの間に配置される仕切部と、
    　　前記孔または前記切欠と嵌合する凸部を有する、
    　ロータユニット。
  2. 　前記ホルダは、前記マグネットの上端を保持する環状の連結部をさらに有する、
    　請求項１に記載のロータユニット。
  3. 　前記孔または前記切欠は、前記筒部よりも径方向内側に配置される、
    　請求項１または請求項２に記載のロータユニット。
  4. 　前記底面部は、複数の前記マグネットの下端を覆う環状であり、
    　前記凸部は、前記仕切部における前記底面部の最内周近傍に配置される、
    　請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のロータユニット。
  5. 　前記凸部は、前記底面部の軸方向の厚さよりも厚い、
    　請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のロータユニット。
  6. 　前記凸部は、前記孔または前記切欠及び前記底面部の双方の少なくとも一部を覆う、
    　請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のロータユニット。
  7. 　前記ホルダは樹脂製であり、
    　前記ロータカバーは金属製である、
    　請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のロータユニット。
  8. 　前記ロータカバーは、前記マグネットの外周部の全体を覆っている、
    　請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のロータユニット。
  9. 　前記ロータカバーは、前記マグネットの外周部の一部を覆っている、
    　請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のロータユニット。
  10. 　前記凸部は柱状である、
    　請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のロータユニット。
  11. 　前記凸部は根元部分が先端よりも細くなった柱状である、
    　請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のロータユニット。
  12. 　請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載のロータユニットを含み、上下方向に延びる中心軸を中心としたシャフトを有するロータと、
    　前記ロータと対向し、複数のコイルを有するステータと、
    　前記ステータに対して前記ロータが回転可能になるよう前記シャフトを支持するベアリングと、
    を備える、
    　モータ。

     
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