WO2018179736A1 - ロータ及びロータを備えたモータ - Google Patents
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- H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
Definitions
- the present invention relates to a motor, and relates to a rotor provided in the motor.
- a conventional rotating electric machine is disclosed in Patent Document 1.
- the rotating electrical machine includes a plurality of protrusions protruding on the inner periphery of the yoke and equally spaced in the circumferential direction, and between the two protrusions formed in an arc shape and arranged in the circumferential direction. Are arranged between the magnet and the protrusion, and an elastic body that fixes the magnet between the protrusions.
- the yoke has a protrusion, and an elastic body is disposed between the protrusion and the magnet.
- the magnets are positioned by the protrusions provided on the inner circumference of the yoke, and are arranged at equal intervals in the yoke.
- Patent Document 1 is a stator of a DC motor, and a magnet and a yoke do not rotate. On the other hand, in the brushless DC motor, the magnet and the yoke rotate. Therefore, in the magnet fixing structure of Patent Document 1, there is a possibility that the magnet is not sufficiently fixed to the yoke.
- an object of the present invention is to provide a rotor that suppresses the movement of a magnet and can stably drive a motor over a long period of time regardless of operating conditions and environments.
- An exemplary rotor of the present invention includes a cylindrical frame that extends along a central axis and has an opening at least on one side in the axial direction, a plurality of magnets disposed inside the frame, and each of the magnets And an elastic member for applying an elastic force, and a plurality of protrusions arranged in the circumferential direction on the inner peripheral surface of the frame, the protrusions being radially inward from the inner peripheral surface of the frame
- Each of the magnets is disposed between the adjacent protrusions, and the elastic member is elastically deformed and attached between at least one of circumferential end portions of the magnet and the protrusions, The elastic member is in contact with at least a part of the circumferential side surface and at least a part of the radial side surface of the magnet.
- the exemplary rotor of the present invention suppresses the movement of the magnet regardless of the operating conditions and environment, and enables stable motor driving over a long period of time.
- FIG. 1 is a perspective view of an example of a motor.
- FIG. 2 is an exploded perspective view of the motor.
- FIG. 3 is a cross-sectional view of the motor.
- FIG. 4 is a perspective view of the rotor.
- FIG. 5 is an exploded perspective view of the rotor.
- FIG. 6 is an enlarged plan view in which the protrusions are enlarged.
- FIG. 7 is a perspective view of the elastic member.
- FIG. 8 is an enlarged perspective view in which the first protrusion of the elastic member disposed between the protrusion and the magnet is enlarged.
- FIG. 9 is an enlarged perspective view in which the second protrusion of the elastic member disposed between the protrusion and the magnet is enlarged.
- FIG. 10 is a diagram showing elastic deformation of the elastic member.
- FIG. 10 is a diagram showing elastic deformation of the elastic member.
- FIG. 11 is an enlarged view of an elastic member used in another example of the rotor according to the present embodiment.
- FIG. 12 is an exploded perspective view of another example of the rotor according to the present invention.
- FIG. 13 is an exploded perspective view of still another example of the rotor according to the present invention.
- FIG. 14 is an exploded perspective view of still another example of the rotor according to the present invention.
- FIG. 1 is a perspective view of an example of a motor.
- FIG. 2 is an exploded perspective view of the motor.
- FIG. 3 is a cross-sectional view of the motor.
- the axial direction, the radial direction, and the circumferential direction are set in order to describe the shape and relative position of each part.
- the direction in which the central axis Ax extends is defined as the axial direction.
- the direction orthogonal to the central axis Ax is defined as the radial direction.
- the circumferential direction is defined as a tangential direction of a circle centered on the central axis Ax.
- the axial direction is set as follows with reference to FIG. That is, in FIG. 3, the direction toward the left in the axial direction is defined as a first axial direction Sp1, and the direction toward the right is defined as a second axial direction Sp2. Further, the clockwise direction in the circumferential direction Cd when the motor A is viewed in the axial direction from the second axial direction Sp2 side is defined as a first circumferential direction Cp1, and the counterclockwise direction is defined as a second circumferential direction Cp2. Note that “left direction”, “right direction”, “clockwise direction”, and “counterclockwise direction” in this document are set for explanation. Therefore, these directions do not limit the direction when the motor A is actually used.
- the motor A includes a stator 1, a rotor 2, a shaft 20, a first bearing 71, and a second bearing 72.
- a first bearing 71 and a second bearing 72 are attached to the shaft 20 apart in the axial direction.
- the shaft 20 is supported by the stator 1 via the first bearing 71 and the second bearing 72.
- the rotor 2 is disposed outside the stator 1.
- the motor A according to the present embodiment is an outer rotor type brushless DC motor in which the rotor 2 is attached to the outside of the stator 1.
- the motor A includes a rotor 2, a shaft 20 fixed to the rotor 2, and a stator 1 that rotatably supports the shaft 20 and faces the magnet 4 of the rotor 2 in the radial direction.
- the stator 1 includes a stator core 11, an insulator 12, and a winding 13. As shown in FIG. 3, the stator 1 is fixed with a first bearing 71 and a second bearing 72 that rotatably support the shaft 20.
- the stator core 11 has conductivity. As shown in FIG. 2, the stator core 11 includes an annular core back portion 110 and a teeth portion 111.
- the core back part 110 has an annular shape extending in the axial direction.
- the teeth portion 111 projects radially inward from the inner peripheral surface of the core back portion 110.
- the insulator 12 covers the stator 11.
- the insulator 12 is a resin molded body.
- the insulator 12 covers at least both end surfaces in the axial direction and both side surfaces in the circumferential direction in the tooth portion 111. Further, the insulator 12 covers at least both end surfaces in the axial direction in the core back portion 110.
- a winding 13 is formed by winding a conductive wire around the tooth portion 111 covered with the insulator 12.
- the insulator 12 insulates the stator core 11 and the winding 13 from each other.
- the insulator 12 is a resin molded body, but is not limited thereto. The structure which can insulate the stator core 11 and the coil
- stator core 11 the radial outer peripheral surface of the tooth portion 111 is exposed without being covered with the insulator 12, but may be covered with the insulator 12.
- stator core 11 is set as the structure which laminated
- the stator core 11 may be a single member such as powder firing or casting.
- the stator core 11 may be divided into divided cores including one tooth portion 111, or may be formed by winding a belt-like member in an annular shape.
- the windings 13 are disposed on each of the tooth portions 111 of the stator core 11.
- the windings 13 provided in the stator 1 are divided into three systems (hereinafter referred to as three phases) according to the timing at which current is supplied. These three phases are referred to as a U phase, a V phase, and a W phase, respectively. That is, the stator 1 includes three U-phase windings, three V-phase windings, and three W-phase windings. In the following description, the windings of the respective phases are collectively described as the windings 13.
- FIG. 4 is a perspective view of the rotor.
- FIG. 5 is an exploded perspective view of the rotor.
- the rotor 2 includes a frame 3, a magnet 4, an elastic member 5, and a protrusion 6.
- the rotor 2 is fixed to the shaft 20. That is, the rotor 2 fixed to the shaft 20 is rotatably supported with respect to the stator 1 via the first bearing 71 and the second bearing 72.
- the frame 3 is a housing of the rotor 2. As shown in FIGS. 4 and 5, the frame 3 according to the present embodiment includes a cover 31 and a rotor core 21 fixed inside the cover 31.
- the cover 31 includes a cover tube portion 311 and a bottom portion 312.
- the cover cylinder portion 311 has a cylindrical shape extending in the axial direction.
- the bottom portion 312 closes the end portion of the cover cylinder portion 311 on the first axial direction Sp1 side in the axial direction.
- the bottom 312 is a flat plate that extends radially inward from one end of the cover cylinder portion 311 on the first axial direction Sp1 side.
- the frame (cover 31) includes a bottom portion 312 that closes an end portion on the other axial side (first axial direction Sp1 side). Further, the cover 31 has an opening 310 at the end opposite to the bottom 312 in the axial direction. That is, the frame 3 has a cylindrical shape that extends along the central axis Ax and has an opening 310 on at least one axial direction side (second axial direction Sp2 side).
- the cover 31 includes a step 32, a gap 33, and a through hole 34.
- the step 32 protrudes radially inward from the inner peripheral surface of the cover 31.
- the gap 33 is provided in the step portion 32.
- the gap 33 is a recess in which a part of the step portion 32 in the circumferential direction is recessed in the axial direction.
- the through hole 34 is provided following the gap 33 of the cover 31. That is, the cover 31 is provided with a gap 33 in a part of the step portion 32.
- the cover 31 is provided with a through hole 34 that penetrates the gap 33 and then the inner surface and the outer surface of the cover 31.
- six gaps 33 and through holes 34 are provided. And the clearance gap 33 and the through-hole 34 are provided at equal intervals in the circumferential direction, respectively.
- the gap 33 and the through hole 34 are provided at a position overlapping the protrusion 6 provided on the inner peripheral surface of the frame 3 in the axial direction.
- the details of the positions of the gap 33 and the through hole 34 and the protrusion 6 will be described later.
- the cover 31 and the rotor core 21 are separate bodies, but the present invention is not limited to this.
- the cover 31 and the rotor core 21 may be formed of the same member.
- the bottom 312 is provided with a shaft hole 313 penetrating in the axial direction at the center.
- the shaft 20 is fixed to the shaft hole 313.
- the cover 31, that is, the frame 3 is supported so as to be rotatable with respect to the stator 1 together with the shaft 20.
- the rotor core 21 includes a rotor core cylinder part 210.
- the rotor core cylinder part 210 has a cylindrical shape extending in the axial direction.
- Examples of the rotor core 21 include, but are not limited to, those formed by sintering a magnetic powder.
- the rotor core 21 is inserted into the cover 31 through the opening 310 and is fixed to the inner peripheral surface of the cover 31.
- the rotor core 21 is fixed by press-fitting, bonding, welding or the like to the cover 31.
- a protrusion 6 is provided on the inner peripheral surface of the rotor core 21.
- the protrusion 6 is formed of the same member as the rotor core 21. Details of the protrusion 6 will be described later. That is, the frame 3 includes a cylindrical rotor core 21 formed of a magnetic material on the inner surface, and the protrusion 6 protrudes radially inward from the inner peripheral surface of the rotor core 32.
- the protrusion 6 protrudes radially inward from the inner peripheral surface of the rotor core 21 and extends in the axial direction. That is, the protrusion 6 protrudes radially inward from the inner peripheral surface of the frame (rotor core 21).
- the protrusion 6 protrudes radially inward from the inner peripheral surface of the frame (rotor core 21).
- six protrusions 6 are provided on the inner peripheral surface of the rotor core 21.
- the six protrusions 6 are arranged at equal intervals in the circumferential direction. That is, a plurality (six) of the protrusions 6 are arranged side by side in the circumferential direction on the inner peripheral surface of the frame 3 (rotor core 21).
- FIG. 6 is an enlarged plan view in which the protrusion is enlarged.
- the force acting on the magnet 4 from the first flat plate portion 51 and the second flat plate portion 52 of the elastic member 5 is indicated by an arrow line.
- the protruding portion 6 includes a column portion 61 and an extending portion 62.
- the column portion 61 extends inward in the circumferential direction from the inner peripheral surface of the rotor core 21.
- the column part 61 includes a first peripheral end 611 and a second peripheral end 612.
- the first peripheral end 611 and the second peripheral end 612 are provided at both ends of the column portion 61 in the circumferential direction.
- the first peripheral end portion 611 and the second peripheral end portion 612 of the column portion 61 have an inclination that is separated toward the radially outer side.
- the extending portion 62 is provided at the distal end on the radially inner side of the column portion 61.
- the extending portion 62 protrudes on both sides in the circumferential direction and extends in the axial direction together with the column portion 61.
- the extending part 62 includes a contact part 621 and a hook part 622.
- the contact portion 621 faces the radially outer side of the extending portion 62, that is, faces the inner peripheral surface of the rotor core cylinder portion 210.
- the hook portion 622 is provided on the end portion side on the first circumferential direction Cp1 side.
- the hook portion 622 is adjacent to the contact portion 621.
- a bent portion 522 (described later) of the elastic member 5 is in contact with the hook portion 622.
- the protrusion 6 includes a column part 61 that extends radially inward from the inner surface of the frame (rotor core 21), and an extending part 62 that extends from the radially inner end of the column part 61 to both sides in the circumferential direction.
- the plurality of magnets 4 are arranged in the circumferential direction on the inner peripheral surface of the rotor core 21.
- the rotor 2 includes six magnets 4.
- the magnet 4 is fixed to a portion adjacent to the circumferential direction of the protrusion 6 on the inner peripheral surface of the rotor core cylindrical portion 210 of the rotor core 21.
- the rotor 2 includes an N pole and an S pole as a pair of magnetic poles and six pairs of magnetic poles. That is, a plurality (six) of magnets 4 are arranged inside the frame.
- the magnets 4 are disposed between the adjacent protrusions 6.
- the magnet 4 includes an outer surface 41, an inner surface 42, a first peripheral side surface 43, a second peripheral side surface 44, a first shaft side surface 45, and a second shaft side surface 46.
- the outer side surface 41 is a curved surface having the same curvature as the inner peripheral surface of the rotor core cylindrical portion 210 of the rotor core 21. That is, when the magnet 4 is attached to the rotor core 21, the outer side surface 41 is in contact with the inner peripheral surface of the rotor core cylindrical portion 210.
- the inner side surface 42 is a surface that faces radially inward when attached to the rotor core 21. As shown in FIG. 3 and the like, the inner side surface 42 faces the outer peripheral surface of the stator 1, that is, the outer peripheral surface of the tooth portion 111 of the stator core 11 in the radial direction.
- the first circumferential side surface 43 is located at the second circumferential direction Cp2 side end when the magnet 4 is attached to the rotor core 21. Further, the second circumferential side surface 44 is located at the end portion on the first circumferential direction Cp1 side when the magnet 4 is attached to the rotor core 21. As shown in FIG. 6, the first peripheral side surface 43 faces the first peripheral end 611 of the column part 61 of the protrusion 6. Further, the second peripheral side surface 44 is in contact with the second peripheral end portion 612 of the column portion 61 of the protruding portion 6. In addition, the 1st flat plate part 51 which the elastic member 5 mentions later contacts the 1st surrounding side surface 43.
- the first shaft side surface 45 is located at the end portion on the first axial direction Sp1 side when the magnet 4 is attached to the rotor core 21.
- the second shaft side surface 46 is located at the end portion on the second axial direction Sp2 side when the magnet 4 is attached to the rotor core 21. That is, when the magnet 4 is attached to the frame 3, the first shaft side surface 45 contacts the step portion 32. As a result, the magnet 4 is positioned in the axial direction.
- the second axial side surface 46 has an end surface on the second axial direction Sp 2 side of the rotor core cylindrical portion 210 of the rotor core 21 and the second axial direction Sp 2 side of the cover cylindrical portion 311 of the cover 31. It becomes the same surface as the end face.
- the magnet 4 demonstrates the 1st surrounding side surface 43, the 2nd surrounding side surface 44, the 1st axial side surface 45, and the 2nd axial side surface 46 on the basis of the state attached to the rotor core 21.
- the magnet 4 has a shape that can be attached to the rotor core 21 even if the first circumferential side surface 43 and the second circumferential side surface 44 are interchanged and the magnet 4 is reversed in the direction in which the first axial side surface 45 and the second axial side surface 46 are interchanged. There can be.
- the first peripheral side surface 43, the second peripheral side surface 44, the first shaft side surface 45, and the second shaft side surface 46 are set according to the attachment state.
- FIG. 7 is a perspective view of the elastic member. As shown in FIGS. 4, 6, and the like, the elastic member 5 is disposed between the protruding portion 6 and the magnet 4 when the magnet 4 is attached to the rotor core 21. Is disposed between the protrusion 6 and the magnet 4 in a state of being elastically deformed.
- the elastic member 5 includes a first flat plate portion 51, a second flat plate portion 52, and a curved portion 53.
- the first flat plate portion 51 has a rectangular plate shape.
- the 2nd flat plate part 52 is rectangular plate shape.
- the first flat plate portion 51 and the second flat plate portion 52 have the same length in the longitudinal direction, and have a shape in which portions corresponding to the long sides of the rectangle are connected by a curved portion 53.
- the elastic member 5 connects the first flat plate portion 51 and the second flat plate portion 52 at the curved portion 53.
- the elastic member 5 is formed, for example, by cutting and bending a plate material having elasticity such as a sheet metal.
- the elastic member 5 is elastically deformable in a direction in which the first flat plate portion 51 and the second flat plate member 52 are opened and closed.
- the elastic member 5 includes a first protrusion 511, a second protrusion 521, and a bent part 522.
- the first protruding portion 511 protrudes from the one end portion in the longitudinal direction of the first flat plate portion 51 to the second flat plate portion 52 side.
- the first projecting portion 511 is provided at the end of the first flat plate portion 51 on the second axial direction Sp ⁇ b> 2 side when the elastic member 5 is attached to the frame 3.
- the first projecting portion 511 is in axial contact with the second shaft side surface 46 of the magnet 4. That is, the elastic member 5 includes a first protrusion 511 that contacts an end surface (second shaft side surface 46) in the axial direction of the magnet 4 at an end portion on at least one side in the axial direction (second axial direction Sp2 side).
- the bent portion 522 is connected to the side opposite to the side connected to the curved portion 53 of the second flat surface portion 52.
- the bent portion 522 extends in a direction bent to the opposite side to the first flat plate portion 51.
- the bent portion 522 comes into contact with the hook portion 622 of the extending portion 62 of the projecting portion 6 to suppress the displacement of the elastic member 5.
- the bent portion 522 may be omitted if the elastic member 5 is not easily displaced, or if the displacement does not affect the fixation of the magnet 4.
- the second projecting portion 521 is provided at the other end portion in the longitudinal direction of the second flat plate portion 52.
- the second protruding portion 521 has a shape in which a part of the other end portion of the second flat plate portion 52 is bent to the opposite side of the first flat plate portion 51.
- the second protruding portion 521 can be elastically deformed with respect to the first flat plate portion 51.
- the first flat plate portion 52 may be provided with a first protrusion
- the first flat plate portion 51 may be provided with a second protrusion.
- the second projecting portion 521 is provided at an end portion on the first axial direction Sp ⁇ b> 1 side of the second flat plate portion 52 when the elastic member 5 is attached to the frame 3.
- the second projecting portion 521 is in axial contact with the end surface of the protruding portion 6 on the first axial direction Sp1 side. That is, the elastic member 5 includes a second protrusion 521 that contacts the end surface of the protrusion 6 in the axial direction at least at the other end (first axial direction Sp1 side) in the axial direction.
- the 2nd protrusion part 521 has a part extended in the same direction as the bending part 522, it is not limited to this.
- the structure which can push the 1st axial side surface 45 of the magnet 4 to an axial direction is employable widely.
- the other end of the first flat plate portion 51 and the second flat plate portion 52 that is, the end portion provided with the second projecting portion 521, has an inclined portion 54 whose width becomes narrower toward the curved portion 53 toward the tip.
- the inclined portion 54 has an inclined surface that approaches the curved portion 53 as it proceeds to the distal end in the longitudinal direction.
- the inclined part 54 is not limited to the shape shown in FIG. That is, at least one of the elastic members 5 in the axial direction (on the first axial direction Sp1 side) includes the inclined portion 54 that becomes narrower toward the tip.
- FIG. 8 is an enlarged perspective view in which the first protrusion of the elastic member disposed between the protrusion and the magnet is enlarged.
- FIG. 9 is an enlarged perspective view in which the second protrusion of the elastic member disposed between the protrusion and the magnet is enlarged.
- FIG. 8 is a perspective view of the protrusion 6 viewed from the second axial direction Sp2 side.
- FIG. 9 is a perspective view of the protrusion 6 viewed from the first axial direction Sp1 side.
- the rotor core 21 is inserted from the opening 310 of the cover 31.
- the insertion distal end side of the rotor core 21, that is, the distal end side on the first axial direction Sp1 side in FIG. As a result, the rotor core 21 is positioned in the axial direction inside the cover 31.
- a concave portion (not shown) provided on the inner peripheral surface of the cover 31 and a convex portion (not shown) provided on the outer peripheral surface of the rotor core 21 are fitted. Thereby, the circumferential positioning of the rotor core 21 with respect to the cover 31 is performed. That is, by fitting the convex portion into the concave portion, the protrusion 6 provided on the inner peripheral surface of the rotor core 21 overlaps the gap 33 and the through hole 34 provided in the cover 31 in the axial direction.
- the cover 31 is provided with a concave portion and the rotor core 21 is provided with a convex portion.
- the present invention is not limited thereto, and the cover 31 may be provided with a convex portion and the rotor core 21 may be provided with a concave portion.
- a convex part may be formed in the axial direction edge part of the rotor core 21, and it may fit in a clearance gap and may perform positioning in the circumferential direction.
- the cover 31 and the rotor core 21 are fixed by welding.
- the fixing method is not limited to welding.
- the magnet 4 is arrange
- FIG. The magnet 4 is inserted from the opening 310 into the cover 31 and the interior of the rotor core 21 disposed inside the cover 31 with the first shaft side surface 45 side in the back. Then, the first shaft side surface 45 comes into contact with the step portion 32, and the magnet 4 is positioned in the axial direction with respect to the cover 31 and the rotor core 21.
- the outer surface 41 of the magnet 4 faces the inner peripheral surface of the rotor core cylindrical portion 210.
- at least one of the circumferential surfaces of the inner surface 42 of the magnet 4 on the first circumferential direction Cp1 side and the second circumferential direction Cp2 side faces the contact portion 621 of the extending portion 62 in the radial direction. That is, when the magnet 4 is disposed between the protrusions 6 adjacent to each other in the circumferential direction, at least one end portion in the circumferential direction of the inner peripheral surface 42 of the magnet 4 overlaps the extending portion 62 in the radial direction. This restricts the magnet 4 from moving inward in the circumferential direction. In other words, the extending portion 62 restricts the movement of the magnet 4 in the circumferential direction.
- the elastic member 5 is attached from the opening 310 side.
- the elastic member 5 is disposed between the first peripheral side surface 43 of the magnet 4 and the protrusion 6 that faces the first peripheral side surface 43 in the circumferential direction.
- FIG. 10 is a diagram showing elastic deformation of the elastic member.
- the state before elastic deformation is shown on the left side
- the state after elastic deformation is shown on the right side.
- the first flat plate portion 51 and the second flat plate portion 52 form an angle ⁇ 1.
- the first flat plate portion 51 and the second flat plate portion 52 are deformed so as to open the opposite sides of the curved portion 53.
- the first flat plate portion 51 and the second flat plate portion 52 form an angle ⁇ 2.
- the 1st flat plate part 51 and the 2nd flat plate part 52 output an elastic force in the direction which mutually approaches.
- the magnet 4 is disposed between the first circumferential side surface 43 on the second circumferential direction Cp2 side and the protrusion 6. That is, the elastic member 5 is elastically deformed and attached between at least one of the circumferential end portions of the magnet 4 (second circumferential direction Cp2) and the protruding portion 6.
- the elastic member 5 is disposed between the side surface (first circumferential side surface 43) on one side in the circumferential direction of the magnet 4 and the protrusion 6.
- the elastic member 5 is inserted from the end on the second axial direction Sp2 side between the magnet 4 and the protrusion 6.
- the first flat plate portion 51 is inserted between the first peripheral side surface 43 of the magnet 4 and the first peripheral end portion 611 of the column portion 61 of the protrusion 6.
- the second flat plate portion 52 is inserted between the end portion on the second circumferential direction Cp2 side of the inner side surface 42 of the magnet 4 and the contact portion 621.
- the bent portion 522 moves while being in contact with the hook portion 622 on the surface. Thereby, the bent portion 522 serves as a guide when the elastic member 5 is attached.
- the elastic member 5 is inserted between the magnet 4 and the protruding portion 6 from the second protruding portion 521 side.
- the tip of the elastic member 5 on the second protruding portion 521 side includes the inclined portion 54. Thereby, insertion between the magnet 4 and the projection part 6 is easy.
- the second protrusion 521 is bent to the opposite side of the first flat plate portion 51 with respect to the second flat plate portion 52.
- the second projecting portion 521 is elastically deformed toward the first plane portion 51 side.
- the elastic member 5 is viewed in the insertion direction, the second protrusion 521 overlaps with the gap between the magnet 4 and the protrusion 6. Thereby, the elastic member 5 can be inserted between the magnet 4 and the projection part 6 from the 2nd protrusion part 521 side.
- the second protrusion 521 is pressed toward the contact portion 621 of the protrusion 6.
- the elastic member 5 is moved from the second axial direction Sp2 side to the first axial direction Sp1 side. And if the 2nd protrusion part 521 exceeds the 1st axial side surface 43 of the magnet 4, the elastic deformation of the 2nd protrusion part 521 pressed by the contact part 621 will return to the original. Thereby, the 2nd protrusion part 521 overlaps with the extending part 62 of the projection part 6 in the axial direction. That is, the second projecting portion 521 is in contact with the end surface of the extending portion 62 on the first axial direction Sp1 side.
- the first protrusion 511 is formed before the elastic member 5 is inserted. When the elastic member 5 is moved from the second axial direction Sp ⁇ b> 2 side to the first axial direction Sp ⁇ b> 1 side, the first protruding portion 511 is in contact with the second axial side surface 46 of the magnet 4.
- the first protruding portion 511 provided at the end portion on one side is in contact with the second shaft side surface 46 of the magnet 4. Further, the second projecting portion 521 of the elastic member 5 comes into contact with the end surface of the protruding portion 6 on the first axial direction Sp1 side. Thereby, even if the force which moves to the 2nd axial direction Sp2 side acts on the magnet 4, the movement to the 2nd axial direction Sp2 side of the magnet 4 is restrict
- the elastic member 5 is disposed between the end portion of the magnet 4 on the second circumferential direction Cp2 side and the protruding portion 6.
- the bending portion 53 contacts the first peripheral end 611 at the first fulcrum FL1.
- the bending portion 53 contacts the contact portion 621 at the second fulcrum FL2.
- the tip of the first flat plate portion 51 opposite to the curved portion 53 is in contact with the first peripheral side surface 43 of the magnet 4 at the action point AP1.
- the distal end side of the second flat plate portion 52 opposite to the curved portion 53 is in contact with the second circumferential direction Cp2 side of the inner side surface of the magnet 4 at the second action point AP2. That is, the elastic member 5 contacts at least a part of the circumferential side surface (first circumferential side surface 43) of the magnet 4 and at least a part of the radial side surface (inner side surface 42).
- FIG. 6 is a plan view
- the contact portions between the elastic member 5 and the magnet 4 and between the elastic member 5 and the protrusion 6 are the first fulcrum FL1, the second fulcrum FL2, the first action point AP1, and the second action point AP2. It is indicated by a point such as an action point AP2.
- the magnet 4, the elastic member 5, and the protrusion 6 have a thickness in the axial direction, that is, the depth direction in FIG. 6, so that the actual contact portion is linear.
- the elastic member 5 of this embodiment shall contact with the magnet 4 and the projection part 6 with a line
- the contact pressure of a contact part can be reduced, a deformation
- the elastic member 5 is attached by being elastically deformed in the direction in which the first flat plate portion 51 and the second flat plate portion 52 are opened. Therefore, the 1st flat plate part 51 pushes the 1st action point AP1 to the 1st circumferential direction Cp1 side by making elastically the 1st fulcrum FL1 into a fulcrum. That is, the elastic member 5 pushes the magnet 4 toward the first circumferential direction Cp1. Moreover, the 2nd flat plate part 52 uses the 2nd fulcrum FL2 as a fulcrum by an elastic force, and pushes the 2nd action point AP2 to radial direction outer side. That is, the elastic member 5 pushes the magnet 4 outward in the radial direction. In the rotor 2, each of the magnets 4 is provided with an elastic member 5. That is, the elastic member 5 gives an elastic force to each of the magnets.
- the outer surface 41 of the magnet 4 is pressed against the rotor core cylinder portion 210 of the rotor core 21. At this time, the outer surface 41 comes into contact with the inner peripheral surface of the rotor core cylindrical portion 210 of the rotor core 21 on the surface.
- the magnet 4 is pushed by the elastic member 5 in the radially outward direction and the clockwise direction in the circumferential direction.
- the second peripheral side surface 44 of the magnet 4 is in contact with the second peripheral end 612 of the protrusion 6 adjacent to the first peripheral direction Cp1 side.
- the side surface (second circumferential side surface 44) on the other side (first circumferential direction Cp1 side) in the circumferential direction of the magnet 4 is in contact with the protrusion 6 adjacent in the circumferential direction.
- the magnet 4 is fixed to the rotor core 21, that is, the frame 3 to which the rotor core 21 is attached.
- the bent portion 522 comes into contact with the hook portion 622 of the protruding portion 6 on the surface. Thereby, the shift
- the first flat plate portion 51 presses the determined position of the first circumferential side surface 43 of the magnet 4, and the second flat plate portion 52 presses the determined position of the inner side surface 42 of the magnet 4.
- the 1st peripheral end part 611 and the 2nd peripheral end part 612 of the pillar part 61 have the inclination which spaces apart toward radial direction outer side. By having such an inclination, the effect of pressing the magnet 4 against the column portion 61 by the circumferential force acting on the magnet 4 from the elastic member 5 is enhanced.
- the cover 31 of the frame 3 is provided with a gap 33 and a through hole 34 at a position where the projection 6 and the elastic member 5 overlap the first axial direction Sp1 side in the axial direction. That is, when viewed from the radial direction, the frame (cover 31) includes a gap 33 at a portion where the axial position overlaps with the protruding portion 6 and the elastic member 5 on the other axial side (first axial direction Sp1 side). In addition, the frame (cover 31) includes a through hole 34 that extends from the inside of the frame (cover 31) to the outside, following the gap 33. The second protrusion 521 of the elastic member 5 can be operated from the gap 33 and the through hole 34. Thereby, the magnet 4 can be easily removed from the frame 3. Here, the removal of the magnet 4 from the frame 3 will be described.
- the second protruding portion 521 of the elastic member 5 is formed by bending the second flat plate portion 52.
- the second protrusion 521 can be elastically deformed. Tools, jigs and the like are inserted into the frame 3 through the through holes 34. Then, using a tool, a jig, or the like, the second projecting portion 521 is elastically deformed to a position overlapping the gap between the inner surface 42 of the magnet 4 and the contact portion 621 when viewed in the axial direction. As a result, the elastic member 5 is released from the second axial direction Sp2.
- the elastic member 5 is pulled out to the 1st protrusion part 511 side, ie, the 2nd axial direction Sp2, in the state which elastically deformed the 2nd protrusion part 521.
- the elastic member 5 can be easily attached and detached by making the second projecting portion 521 elastically deformable.
- the rotor 2 is rotatably supported by the stator 1 at a position separated in the axial direction via a first bearing 71 and a second bearing 72.
- the first bearing 71 and the second bearing 72 are rolling bearings.
- the first bearing 71 is fixed to the end of the stator 1 on the first axial direction Sp1 side.
- the second bearing 72 is fixed to the end portion of the stator 1 on the second axial direction Sp2 side.
- the rotor 2 according to the present embodiment is fixed by pressing the magnet 4 with the elastic member 5 and pressing it against the frame 3.
- the magnet 4 is unlikely to fall off due to vibration or impact acting on the magnet 4 when the rotor 2 rotates.
- a brushless DC motor to which the magnet 4 is attached can suppress the displacement and dropout of the magnet 4.
- the motor A uses a rotor 2 in which a magnet 4 is fixed to a frame 3 with an elastic member 5. Since the elastic member 5 is formed of a metal, it is difficult to react with an organic chemical substance contained in, for example, a refrigerant or oil. Therefore, it is possible to use it stably for a long time in the part where the chemical substance of this kind flows.
- a usage method of the motor A in the part where the chemical substance of this type flows for example, a motor for a compressor provided in a refrigeration cycle, a fan arranged in a space or apparatus for reaction of a chemical substance, and the like
- Another example is a blower motor.
- the elastic member 5 is disposed between the end portion on one side in the circumferential direction of the magnet 4 and the protrusion 6, and the magnet 4 is pushed by the elastic member 5.
- You may attach the elastic member 5 to the both sides of the circumferential direction.
- the elastic member 5 may be attached to the side where the elastic force can be applied in the same direction as the rotation inertia force of the rotor 2. Good.
- the inertia force in the first circumferential direction Cp1 acts on the magnet 4.
- the elastic member 5 is disposed between the end portion of the magnet 4 in the second circumferential direction Cp ⁇ b> 2 and the protrusion 6. Thereby, the magnet 4 is pressed against the protrusion 6 and the stator core 21 by the inertial force due to the rotation and the elastic force from the elastic member 5. Therefore, it is more firmly fixed.
- FIG. 11 is an enlarged view of an elastic member used in another example of the rotor according to the present embodiment.
- the elastic member 5a shown in FIG. 11 is the same as the elastic member 5 except that the portion pressed by the second elastic member 52a is different. Therefore, in the elastic member 5a, the substantially same part as the elastic member 5 is denoted by the same reference numeral, and detailed description of the same part is omitted.
- the elastic member 5a is disposed at a position where the second flat plate portion 52a pushes the outer surface 41 radially inward. As shown in FIG. 11, the elastic member 5 a is disposed between the end portion of the magnet 4 on the second circumferential direction Cp ⁇ b> 2 side and the protrusion 6.
- the bending portion 53 contacts the first peripheral end 611 at the first fulcrum FL1.
- the curved portion 53 contacts the inner peripheral surface of the stator core 21 at the second fulcrum FL2.
- the tip of the first flat plate portion 51 opposite to the curved portion 53 is in contact with the first peripheral side surface 43 of the magnet 4 at the action point AP1.
- the distal end side of the second flat plate portion 52 opposite to the curved portion 53 is in contact with the second circumferential direction Cp2 side of the outer surface 41 of the magnet 4 at the second action point AP2.
- the magnet 4 This causes the magnet 4 to be pushed in the circumferential direction and radially inward.
- the inner surface of the magnet 4 comes into contact with the contact portion 621 of the extending portion 62 of the protruding portion 6 and is fixed. That is, at least one of the extending portions 63 is in contact with the side surface on the radially inner side 42 of the adjacent magnet 42.
- the bent portion is omitted.
- the second projecting portion 521 may be bent in a direction in contact with the end surface on the first axial direction Sp1 side of the rotor core cylindrical portion 210 of the stator core 21.
- the elastic member 5 includes a first projecting portion 511 extending on the side opposite to the second flat plate portion 52 side on one side of the first flat plate portion 51, and the first flat plate portion 51 on the other side of the second flat plate portion 52.
- a second protrusion 521 bent to the opposite side is provided.
- a projection similar to the first projection 511 may be provided on the other side of the second flat plate portion 52.
- the protruding portion provided on the second flat plate portion is bent after the elastic member is attached.
- the bending direction is the opposite direction to the side facing the first flat plate portion 51.
- a bent protrusion may be provided.
- FIG. 12 is an exploded perspective view of another example of the rotor according to the present invention.
- the rotor core 21b and the protrusion 6b can be separated.
- the other parts are the same as those of the rotor 2 shown in the first embodiment. Therefore, in the rotor 2b, substantially the same parts as the rotor 2 are denoted by the same reference numerals, and detailed description of the same parts is omitted.
- the rotor core cylindrical portion 210 of the rotor core 21b includes an attachment groove 211 extending in the axial direction on the inner peripheral surface.
- the attachment groove 211 is a groove for attaching the protrusion 6b.
- the number of mounting grooves 211 is the same as that of the protrusions 6b, and six are provided in the rotor 2b of the present embodiment.
- the six mounting grooves 211 are arranged at equal intervals in the circumferential direction. When viewed in the axial direction, the mounting groove 211 is narrower on the inner side in the radial direction than on the outer side. By forming in this way, the radial movement of the protrusion 6b can be suppressed.
- the protruding portion 6b includes a pillar portion 61b, an extending portion 62b, and a rib 63 provided on the surface of the pillar portion 61b opposite to the extending portion 62b and extending in the longitudinal direction of the pillar portion 62b. That is, when the protrusion 6b is attached to the rotor core 21b, the rib 63 protrudes radially outward from the surface of the pillar portion 61b facing the inner peripheral surface of the rotor core cylinder portion 210 and extends in the axial direction.
- the rib 63 is inserted into the mounting groove 211 in the axial direction. Thereby, the projection part 6b is attached to the rotor core 21b.
- the rib 63 has the same shape as the mounting groove 211 when viewed in the axial direction. Further, the protrusion 6 b is used for fixing the magnet 4. Therefore, it is preferable that the protrusion 6b is firmly fixed to the rotor core 21b. Therefore, the rib 63 may be press-fitted into the mounting groove 211.
- the mounting groove 211 and the rib 63 may have an inclination that becomes thinner in the radial direction from the first axial direction Sp1 side toward the second axial direction Sp2 side.
- the protrusion 6b can be inserted only from the first axial direction Sp1 side of the rotor core 21b.
- the protrusion 6b does not move (does not come out) to the second axial direction Sp2 side, that is, the opening 310 side of the cover 31.
- the rib 63 is inserted in the attachment groove 211 from the 1st axial direction Sp1 side of the rotor core 21b, and the projection part 6b is attached to the rotor core 21b.
- the rotor core 21b is inserted into the opening 310 of the cover 31 from the first axial direction Sp1 side and brought into contact with the stepped portion 32.
- the protrusion 6b is prevented from coming off without pressing the rib 63 into the mounting groove 211.
- the structure which the length of the radial direction of the attachment groove 211 and the rib 63 changes is given as prevention of the protrusion part 6b, it is not limited to this.
- a step may be provided, and the circumferential length may change.
- the manufactured rotor core 21b and the protrusion 6b are combined.
- the rotor core and the protrusion are formed integrally, it is possible to accurately form a place that is difficult to manufacture by a simple manufacturing method.
- FIG. 13 is a perspective view of a protrusion used in still another example of the rotor according to the present invention.
- a protrusion 6b1 shown in FIG. 13 may be used instead of the protrusion 6b.
- it is the same as the rotor 2b of 2nd Embodiment except the projection part 6b1. Therefore, in this modification, only the protrusion 6b1 is illustrated and its features will be described.
- the protrusion 6b1 is a laminate in which a plurality of protrusion pieces 64, which are plate members having the same shape as the protrusion 6b, are stacked in the axial direction when viewed from the axial direction.
- the protrusion piece 64 may be laminated after the metal plate is punched by pressing or the like, and the protrusion 6b1 can be easily manufactured.
- the protrusion 6b1 is formed separately from the stator core 21b, and is attached and fixed to the stator core 21b. That is, the protrusion 6b1 can be attached to and detached from the frame (the stator core 21b), and the protrusion 6b1 is a laminated body in which the electromagnetic steel plates 212 are stacked in the axial direction.
- the protrusions 64 are fixed to each other by, for example, forming a caulking part 65 that is pushed out to one side in the stacking direction in a part (here, the pillar part 641) that becomes the pillar 61 of the protrusion 64.
- the caulking portion 65 protrudes on one side and is recessed on the other side. It is fixed by pushing the convex portion of the caulking portion 65 into the concave portion of the caulking portion 65 of the protruding piece 64 adjacent in the stacking direction.
- the caulking portion 65 can be simultaneously formed by press working when the protruding piece 64 is formed from a metal plate. Therefore, by fixing with the caulking portion 65, processes such as welding and welding can be eliminated, and the manufacturing process can be reduced.
- the pillar portion 61 of the protrusion 6b1 includes a caulking portion 65 protruding in the axial direction, and the protrusion 6b1 is a stacked body in which the caulking portion 65 is overlapped in the axial direction.
- FIG. 14 is a perspective view of a rotor core used in still another example of the rotor according to the present invention.
- the rotor 2c shown in FIG. 14 is the same as the rotor 2 of the first embodiment except that the rotor core 21c and the protrusion 6c provided on the rotor core 21c are different. Therefore, in the present embodiment, only the rotor core 21c and the protruding portion 6c are shown and their features will be described.
- the rotor core 21 c is a laminated body in which a plurality of electromagnetic steel plates 212, which are plate members having the same shape as the rotor core 21, are laminated in the axial direction when viewed from the axial direction.
- the electromagnetic steel plate 212 includes a cylindrical piece 213 that becomes the rotor core cylindrical portion 210 when stacked, and a protruding piece 66 that becomes the protruding portion 6c. That is, the protrusion 6c is formed of the same member as the rotor core 21c, and the rotor core 21c including the protrusion 6c is a laminate in which electromagnetic steel plates 212 are stacked in the axial direction.
- the protrusion 6c includes a column part 61c and an extending part 62c.
- the protruding portion 6c is the same as the protruding portion 6b1 except that the protruding portion 6c is formed of the same member as the rotor core 21.
- a current that flows in a vortex in the axial direction and the circumferential direction of the rotor core is generated so as to prevent a change in the magnetic field exerted by the stator.
- the current easily moves in the circumferential direction and the axial direction.
- the eddy current adversely affects the magnetic characteristics of the motor.
- the rotor core 21c by laminating a plurality of electromagnetic steel plates 212, an insulating layer is formed between the electromagnetic steel plates 212 adjacent in the stacking direction. Thereby, an electric current does not flow easily through the electromagnetic steel plates 212 adjacent in the stacking direction.
- the electromagnetic steel plate 212 is manufactured by punching a plate material such as a metal plate by pressing. Therefore, it can be manufactured with a simple apparatus and manufacturing process.
- the caulking portion 67 is formed by extruding a part of the portion (here, the column portion piece 661) that becomes the column portion 61c of the protruding portion piece 66. And a convex part is pushed in and fixed to the recessed part of the caulking part 67 formed in the column part piece 661 of the electromagnetic steel plate 212 adjacent to the lamination direction.
- the caulking portion 67 is provided on the column portion piece 661 so that the attachment is easy.
- the pillar piece 661 has a certain length in the circumferential direction. Therefore, even if the caulking portion 67 is formed, the influence of the deformation of the caulking portion 67 hardly occurs on the first peripheral end portion and the second peripheral end portion.
- the width of the circumferential direction becomes large gradually toward a radial direction outer side as a pillar part.
- the present invention is not limited to this.
- the magnet 4 can be pressed against the protruding portion by the circumferential force from the elastic member 5, and a column portion having a shape and size that hardly adversely affects the first peripheral side surface and the second peripheral end portion can be widely used. .
- the present invention can be used as a blower fan such as an air conditioner or a fan, or a motor for driving a compressor.
- caulking part 66 ... projection part piece, 661 ... column part piece, 67 ... caulking part, 71 ... first bearing, 72 ... second bearing, Ax ... center axis, Sp1 ... first axis direction, Sp2 ... second axis direction, Cp1 ... first circumferential direction, Cp2 ... second circumferential direction
Landscapes
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- Power Engineering (AREA)
- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
Abstract
軸方向一方側に開口を有する筒状のフレームと、フレームの内周面に周方向に並んで配置された複数個の突起部と、を備え、突起部は、フレーム内周面から径方向内側に突出し、マグネットは、それぞれ、隣り合う突起部の間に配置され、弾性部材は弾性変形させてマグネットの周方向の端部の少なくとも一方と突起部との間に取り付けられ、弾性部材は、マグネットの周方向側面の少なくとも一部及び、径方向側面の少なくとも一部と接触する。
Description
本発明は、モータに関し、モータに備えられたロータに関する。
従来の回転電機は特許文献1に開示されている。この回転電機は、ヨークの内周に突出し、かつ円周方向に等間隔に設けられた複数個の突起部と、円弧状に形成されるとともに、円周方向に並ぶ2つの前記突起部の間に各々が配置される、前記突起部と同数個の磁石と、前記磁石と前記突起部との間に装着され、前記磁石を前記突起部の間に固定する弾性体と、を備える。
ヨークが突起部を備えており、突起部と磁石との間に弾性体が配置される。これにより、磁石はヨーク内周に設けられた突起部により位置決めされ、ヨーク内に等間隔に配置される。
特許文献1は、直流電動機のステータであり、磁石及びヨークは回転しない。一方で、ブラシレスDCモータでは、磁石及びヨークが回転する。そのため、特許文献1の磁石の固定構造では、ヨークに対する磁石の固定が十分に行われない虞がある。
そこで、本発明は、動作条件や環境にかかわらず、マグネットの移動を抑制し、長期間に渡って安定したモータの駆動を可能とするロ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、中心軸に沿って延びるとともに少なくとも軸方向一方側に開口を有する筒状のフレームと、前記フレームの内側に配置される複数のマグネットと、前記マグネットのそれぞれに対して弾性力を付与する弾性部材と、前記フレームの内周面に周方向に並んで配置された複数個の突起部と、を備え、前記突起部は、前記フレーム内周面から径方向内側に突出し、前記マグネットは、それぞれ、隣り合う前記突起部の間に配置され、前記弾性部材は弾性変形させて前記マグネットの周方向の端部の少なくとも一方と前記突起部との間に取り付けられ、前記弾性部材は、前記マグネットの周方向側面の少なくとも一部及び、径方向側面の少なくとも一部と接触することを特徴とする。
例示的な本発明のロータによれば、動作条件や環境にかかわらず、マグネットの移動を抑制し、長期間に渡って安定したモータの駆動を可能とする。
<1.第1実施形態>
以下に本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。図1は、モータの一例の斜視図である。図2は、モータの分解斜視図である。図3は、モータの断面図である。なお、以下の説明において、各部の形状及び相対的な位置を説明するため、軸方向、径方向及び周方向を設定する。中心軸Axが延びる方向を軸方向とする。中心軸Axに対して直交する方向を径方向とする。さらに、周方向は中心軸Axを中心とする円の接線方向を周方向とする。
以下に本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。図1は、モータの一例の斜視図である。図2は、モータの分解斜視図である。図3は、モータの断面図である。なお、以下の説明において、各部の形状及び相対的な位置を説明するため、軸方向、径方向及び周方向を設定する。中心軸Axが延びる方向を軸方向とする。中心軸Axに対して直交する方向を径方向とする。さらに、周方向は中心軸Axを中心とする円の接線方向を周方向とする。
また、本書では、軸方向について、図3を参照して以下のとおり設定する。すなわち、図3において、軸方向左側に向かう方向を第1軸方向Sp1とし、右側に向かう方向を第2軸方向Sp2とする。また、モータAを第2軸方向Sp2側から軸方向に見たときの周方向Cdにおける、右回り方向を第1周方向Cp1とし、左回り方向を第2周方向Cp2とする。なお、本書における「左方向」、「右方向」、「右回り方向」及び「左回り方向」は、説明のために設定したものである。そのため、これらの方向は、モータAを実際に使用するときの向きを限定するものではない。
<1.1 モータの構成>
図3に示すように、本実施形態にかかるモータAは、ステータ1と、ロータ2と、シャフト20と、第1軸受71と、第2軸受72とを備える。シャフト20には、第1軸受71と第2軸受72が軸方向に離れて取り付けられる。そして、シャフト20が、第1軸受71及び第2軸受72を介して、ステータ1に支持される。ロータ2は、ステータ1の外部に配置される。すなわち、本実施形態にかかるモータAは、ステータ1の外側にロータ2が取り付けられたアウターロータ型のブラシレスDCモータである。すなわち、モータAは、ロータ2と、ロータ2に固定されたシャフト20と、シャフト20を回転可能に支持し、ロータ2のマグネット4と径方向に対向するステータ1とを備える。
図3に示すように、本実施形態にかかるモータAは、ステータ1と、ロータ2と、シャフト20と、第1軸受71と、第2軸受72とを備える。シャフト20には、第1軸受71と第2軸受72が軸方向に離れて取り付けられる。そして、シャフト20が、第1軸受71及び第2軸受72を介して、ステータ1に支持される。ロータ2は、ステータ1の外部に配置される。すなわち、本実施形態にかかるモータAは、ステータ1の外側にロータ2が取り付けられたアウターロータ型のブラシレスDCモータである。すなわち、モータAは、ロータ2と、ロータ2に固定されたシャフト20と、シャフト20を回転可能に支持し、ロータ2のマグネット4と径方向に対向するステータ1とを備える。
<1.2 ステータの構成>
図1、図2及び図3に示すように、ステータ1は、ステータコア11と、絶縁体12と、巻線13とを備える。また、図3に示すように、ステータ1は、シャフト20を回転可能に支持する、第1軸受71及び第2軸受72が固定される。
図1、図2及び図3に示すように、ステータ1は、ステータコア11と、絶縁体12と、巻線13とを備える。また、図3に示すように、ステータ1は、シャフト20を回転可能に支持する、第1軸受71及び第2軸受72が固定される。
ステータコア11は導電性を有する。図2に示すように、ステータコア11は、環状のコアバック部110と、ティース部111とを備える。コアバック部110は、軸方向に延びる環状である。ティース部111は、コアバック部110の内周面から径方向内側に突出する。
絶縁体12は、ステータ11を覆う。絶縁体12は、樹脂の成形体である。絶縁体12は、ティース部111において、少なくとも軸方向の両端面及び周方向の両側面を覆う。また、絶縁体12は、コアバック部110において、少なくとも軸方向の両端面を覆う。
絶縁体12で覆われたティース部111に導線を巻きつけて巻線13が形成される。絶縁体12によって、ステータコア11と巻線13とが絶縁される。なお、本実施形態において、絶縁体12は、樹脂の成型体であるが、これに限定されない。ステータコア11と巻線13とを絶縁することができる構成を広く採用できる。
絶縁体12で覆われたティース部111に導線を巻きつけて巻線13が形成される。絶縁体12によって、ステータコア11と巻線13とが絶縁される。なお、本実施形態において、絶縁体12は、樹脂の成型体であるが、これに限定されない。ステータコア11と巻線13とを絶縁することができる構成を広く採用できる。
ステータコア11において、ティース部111の径方向の外周面は、絶縁体12で被覆されずに露出するが、絶縁体12で被覆されてもよい。なお、ステータコア11は、電磁鋼板を積層した構造とするが、これに限定されない。例えば、ステータコア11として、紛体の焼成、鋳造等、単一の部材であってもよい。また、ステータコア11は、ティース部111を1個含む分割コアに分割可能であってもよいし、帯状の部材を環状に巻いて形成されてもよい。
巻線13は、ステータコア11のティース部111のそれぞれに配置される。そして、ステータ1に備えられた巻線13は、電流が供給されるタイミングによって3系統(以下、3相とする)に分けられる。この3相を、それぞれ、U相、V相、W相とする。つまり、ステータ1は、3個のU相巻線、3個のV相巻線及び3個のW相巻線を備える。なお、以下の説明において、各相の巻線をまとめて単に巻線13として説明する。
<1.3 ロータの構成>
ロータ2は、ステータ1の外部に配置される。ロータ2の詳細について、図面を参照して説明する。図4は、ロータの斜視図である。図5は、ロータの分解斜視図である。図4に示すように、ロータ2は、フレーム3と、マグネット4と、弾性部材5と、突起部6とを備える。図3に示すとおり、ロータ2はシャフト20に固定される。すなわち、シャフト20に固定されるロータ2は、第1軸受71及び第2軸受72を介して、ステータ1に対して回転可能に支持される。
ロータ2は、ステータ1の外部に配置される。ロータ2の詳細について、図面を参照して説明する。図4は、ロータの斜視図である。図5は、ロータの分解斜視図である。図4に示すように、ロータ2は、フレーム3と、マグネット4と、弾性部材5と、突起部6とを備える。図3に示すとおり、ロータ2はシャフト20に固定される。すなわち、シャフト20に固定されるロータ2は、第1軸受71及び第2軸受72を介して、ステータ1に対して回転可能に支持される。
<1.3.1 フレーム>
フレーム3は、ロータ2の筐体である。図4、図5に示すとおり、本実施形態にかかるフレーム3は、カバー31と、カバー31の内部に固定されるロータコア21とを備える。カバー31は、カバー筒部311と、底部312とを備える。カバー筒部311は、軸方向に延びる筒形である。底部312は、カバー筒部311の軸方向の第1軸方向Sp1側の端部を閉塞する。換言すると、底部312は、カバー筒部311の第1軸方向Sp1側の一方側の端部から径方向内側に延びる平板である。すなわち、フレーム(カバー31)は、軸方向の他方側(第1軸方向Sp1側)の端部を閉塞した底部312を備える。また、カバー31は、軸方向において、底部312と反対側の端部に開口310を有する。すなわち、フレーム3は、中心軸Axに沿って延びるとともに少なくとも軸方向一方側(第2軸方向Sp2側)に開口310を有する筒状である。
フレーム3は、ロータ2の筐体である。図4、図5に示すとおり、本実施形態にかかるフレーム3は、カバー31と、カバー31の内部に固定されるロータコア21とを備える。カバー31は、カバー筒部311と、底部312とを備える。カバー筒部311は、軸方向に延びる筒形である。底部312は、カバー筒部311の軸方向の第1軸方向Sp1側の端部を閉塞する。換言すると、底部312は、カバー筒部311の第1軸方向Sp1側の一方側の端部から径方向内側に延びる平板である。すなわち、フレーム(カバー31)は、軸方向の他方側(第1軸方向Sp1側)の端部を閉塞した底部312を備える。また、カバー31は、軸方向において、底部312と反対側の端部に開口310を有する。すなわち、フレーム3は、中心軸Axに沿って延びるとともに少なくとも軸方向一方側(第2軸方向Sp2側)に開口310を有する筒状である。
カバー31は、段部32と、隙間33と、貫通孔34とを備える。段部32は、カバー31の内周面より、径方向内側に突出する。隙間33は、段部32に備えられる。隙間33は、段部32の周方向の一部を軸方向に凹ませた凹部である。そして、貫通孔34は、カバー31の隙間33と続いて設けられる。すなわち、カバー31には、段部32の一部に隙間33が備えられる。そして、カバー31には、隙間33と続いてカバー31の内面と外面とを貫通する貫通孔34が備えられる。カバー31において、隙間33及び貫通孔34は、6個備えられる。そして、隙間33及び貫通孔34は、それぞれ周方向に等間隔をあけて備えられる。
隙間33及び貫通孔34は、フレーム3の内周面に設けられた突起部6と軸方向に重なる位置に備えられる。なお、隙間33及び貫通孔34と突起部6との位置の詳細については、後述する。なお、本実施形態のロータ2のフレーム3では、カバー31とロータコア21とが別体であるが、これに限定されない。例えば、カバー31とロータコア21とが同一の部材で形成されてよい。
また、底部312は、中央部に軸方向に貫通する軸孔313が備えられる。軸孔313には、シャフト20が固定される。これにより、カバー31、すなわち、フレーム3は、シャフト20とともにステータ1に対して回転可能に支持される。
<1.3.2 ロータコア>
ロータコア21は、ロータコア筒部210を備える。ロータコア筒部210は、軸方向に延びる円筒形状である。ロータコア21は、例えば、磁性紛体を焼結して形成するものを挙げることができるが、これに限定されない。ロータコア21は、開口310からカバー31の内部に挿入され、カバー31の内周面に固定される。なお、ロータコア21の固定は、カバー31に対する圧入、接着、溶接等で行われる。ロータコア21の内周面には、突起部6が備えられる。突起部6は、ロータコア21と同一の部材で形成される。突起部6の詳細については、後述する。すなわち、フレーム3は、内面に磁性体で形成された筒状のロータコア21を備え、突起部6が、ロータコア32の内周面から径方向内側に突出する。
ロータコア21は、ロータコア筒部210を備える。ロータコア筒部210は、軸方向に延びる円筒形状である。ロータコア21は、例えば、磁性紛体を焼結して形成するものを挙げることができるが、これに限定されない。ロータコア21は、開口310からカバー31の内部に挿入され、カバー31の内周面に固定される。なお、ロータコア21の固定は、カバー31に対する圧入、接着、溶接等で行われる。ロータコア21の内周面には、突起部6が備えられる。突起部6は、ロータコア21と同一の部材で形成される。突起部6の詳細については、後述する。すなわち、フレーム3は、内面に磁性体で形成された筒状のロータコア21を備え、突起部6が、ロータコア32の内周面から径方向内側に突出する。
<1.3.3 突起部>
図4、図5に示すとおり、突起部6は、ロータコア21の内周面から径方向内側に突出するとともに、軸方向に延びる。すなわち、突起部6は、フレーム(ロータコア21)内周面から径方向内側に突出する。本実施形態にかかるロータ2において、突起部6は、ロータコア21の内周面に6個備えられる。そして、6個の突起部6は、周方向に等間隔をあけて配置される。すなわち、複数個(6個)の突起部6は、フレーム3(ロータコア21)の内周面に周方向に並んで配置される。
図4、図5に示すとおり、突起部6は、ロータコア21の内周面から径方向内側に突出するとともに、軸方向に延びる。すなわち、突起部6は、フレーム(ロータコア21)内周面から径方向内側に突出する。本実施形態にかかるロータ2において、突起部6は、ロータコア21の内周面に6個備えられる。そして、6個の突起部6は、周方向に等間隔をあけて配置される。すなわち、複数個(6個)の突起部6は、フレーム3(ロータコア21)の内周面に周方向に並んで配置される。
図6は、突起部を拡大した拡大平面図である。図6では、弾性部材5の第1平板部51及び第2平板部52からマグネット4に作用する力を矢線で示す。図6に示すとおり、突起部6は、柱部61と、延伸部62とを備える。柱部61は、ロータコア21の内周面から周方向内側に延びる。柱部61は、第1周端部611と、第2周端部612とを備える。第1周端部611と第2周端部612とは、柱部61の周方向の両端のそれぞれに備えられる。なお、本実施形態の突起部6において、柱部61の第1周端部611及び第2周端部612は、径方向外側に向かって離間する傾斜を有する。
延伸部62は、柱部61の径方向内側の先端に設けられる。延伸部62は、周方向の両側に突出するとともに、柱部61とともに軸方向に延びる。延伸部62は、接触部621と、引っ掛け部622とを備える。接触部621は、延伸部62の径方向外側に向く、すなわち、ロータコア筒部210の内周面と対向する。引っ掛け部622は、第1周方向Cp1側の端部側に設けられる。引っ掛け部622は、接触部621と隣接する。引っ掛け部622には、弾性部材5の後述する折曲部522が接触する。これにより、弾性部材5の移動が制限される。すなわち、突出部6は、フレーム(ロータコア21)の内面から径方向内側に延びる柱部61と、柱部61の径方向内側の端部から周方向の両側に延びる延伸部62と、を備える。
<1.3.4 マグネット>
図4、図5に示すとおり、ロータ2では、複数個のマグネット4は、ロータコア21の内周面に周方向に並べて配置される。例えば、ロータ2は、6個のマグネット4を備える。マグネット4は、ロータコア21のロータコア筒部210の内周面の突起部6の周方向に隣り合う部分に固定される。ロータ2では、N極とS極とを1対の磁極とし、1対の磁極を6個備える。すなわち、複数個(6個)のマグネット4は、フレームの内側に配置される。そして、マグネット4は、それぞれ、隣り合う突起部6の間に配置される。
図4、図5に示すとおり、ロータ2では、複数個のマグネット4は、ロータコア21の内周面に周方向に並べて配置される。例えば、ロータ2は、6個のマグネット4を備える。マグネット4は、ロータコア21のロータコア筒部210の内周面の突起部6の周方向に隣り合う部分に固定される。ロータ2では、N極とS極とを1対の磁極とし、1対の磁極を6個備える。すなわち、複数個(6個)のマグネット4は、フレームの内側に配置される。そして、マグネット4は、それぞれ、隣り合う突起部6の間に配置される。
マグネット4は、外側面41、内側面42、第1周側面43、第2周側面44、第1軸側面45及び第2軸側面46を備える。外側面41は、ロータコア21のロータコア筒部210の内周面と同じ曲率を有する曲面である。すなわち、マグネット4は、ロータコア21に取り付けたとき、外側面41はロータコア筒部210の内周面と面で接触する。内側面42は、ロータコア21に取り付けたとき、径方向内側に向く面である。図3等に示すとおり、内側面42は、ステータ1の外周面、すなわち、ステータコア11のティース部111の外周面と径方向に対向する。
第1周側面43は、マグネット4をロータコア21に取り付けたとき、第2周方向Cp2側端部に位置する。また、第2周側面44は、マグネット4をロータコア21取り付けたとき、第1周方向Cp1側端部に位置する。そして、図6に示すように、第1周側面43は、突出部6の柱部61の第1周端部611と対向する。また、第2周側面44は、突出部6の柱部61の第2周端部612と接触する。なお、第1周側面43には、弾性部材5の後述する第1平板部51が接触する。
第1軸側面45は、マグネット4をロータコア21に取り付けたとき、第1軸方向Sp1側の端部に位置する。また、第2軸側面46は、マグネット4をロータコア21に取り付けたとき、第2軸方向Sp2側の端部に位置する。すなわち、マグネット4を、フレーム3に取り付けたとき、第1軸側面45が、段部32と接触する。これにより、マグネット4の軸方向の位置決めがなされる。また、第2軸側面46は、マグネット4をロータコア21の取り付けたとき、ロータコア21のロータコア筒部210の第2軸方向Sp2側の端面及びカバー31のカバー筒部311の第2軸方向Sp2側の端面と同一の面となる。
なお、マグネット4は、ロータコア21に取り付けた状態を基準として、第1周側面43、第2周側面44、第1軸側面45及び第2軸側面46を説明する。しかしながら、マグネット4は、第1周側面43及び第2周側面44が入れ替わる、及び、第1軸側面45及び第2軸側面46が入れ替わる方向に反転させても、ロータコア21に取り付け可能な形状である場合もある。この場合、取り付け状態に応じて、第1周側面43、第2周側面44、第1軸側面45及び第2軸側面46とする。
<1.3.5 弾性部材>
次に、弾性部材5について図面を参照して説明する。図7は、弾性部材の斜視図である。図4、図6等に示すとおり、弾性部材5は、ロータコア21にマグネット4を取り付けたとき、突出部6とマグネット4との間に配置される、なお、詳細は後述するが、弾性部材5は、弾性変形させた状態で突出部6とマグネット4との間に配置される。
次に、弾性部材5について図面を参照して説明する。図7は、弾性部材の斜視図である。図4、図6等に示すとおり、弾性部材5は、ロータコア21にマグネット4を取り付けたとき、突出部6とマグネット4との間に配置される、なお、詳細は後述するが、弾性部材5は、弾性変形させた状態で突出部6とマグネット4との間に配置される。
弾性部材5は、第1平板部51と、第2平板部52と、湾曲部53とを備える。第1平板部51は、矩形板状である。また、第2平板部52は、矩形板状である。第1平板部51及び第2平板部52は、長手方向の長さが同じであり、矩形の長辺にあたる部分同士を、湾曲部53で連結した形状を有する。弾性部材5は、湾曲部53で第1平板部51及び第2平板部52を連結する。弾性部材5は、例えば、板金等の弾性を有する板材を切断して、曲げることで形成される。弾性部材5は、第1平板部51と第2平板部材52とが開閉する方向に弾性変形可能である。
また、弾性部材5は、第1突出部511と、第2突出部521と、折曲部522とを備える。第1突出部511は、第1平板部51の長手方向の一方側端部から第2平板部52側に突出する。なお、弾性部材5において、第1突出部511は、弾性部材5をフレーム3に取り付けたときの第1平板部51の第2軸方向Sp2側の端部に設けられる。詳細は後述するが、第1突出部511は、マグネット4の第2軸側面46と軸方向に接触する。すなわち、弾性部材5は、軸方向の少なくとも一方側(第2軸方向Sp2側)の端部にマグネット4の軸方向の端面(第2軸側面46)と接触する第1突出部511を備える。
また、折曲部522は、第2平面部52の湾曲部53と連結する辺と反対側の辺と連結される。折曲部522は、第1平板部51と反対側に折れた方向に延びる。折曲部522は、ロータコア21に取り付けられるとき、突起部6の延伸部62の引っ掛け部622と接触して、弾性部材5のずれを抑制する。なお、弾性部材5がずれにくい場合、或いは、ずれが発生しても、マグネット4の固定に影響がない場合、折曲部522を省略してもよい。
第2突出部521は、第2平板部52の長手方向の他方側端部に備えられる。第2突出部521は、第2平板部52の他方側の端部の一部を第1平板部51の反対側に曲げた形状を有する。第2突出部521は、第2平板部52と同様に、第1平板部51に対して弾性変形可能である。なお、第2平板部52に第1突出部を設け、第1平板部51に第2突出部を設けてもよい。
弾性部材5において、第2突出部521は、弾性部材5をフレーム3に取り付けたときの第2平板部52の第1軸方向Sp1側の端部に設けられる。詳細は後述するが、第2突出部521は、突起部6の第1軸方向Sp1側の端面と軸方向に接触する。すなわち、弾性部材5は、軸方向の少なくとも他方側(第1軸方向Sp1側)の端部に突起部6の軸方向の端面と接触する第2突出部521を備える。なお、図7に示すとおり、第2突出部521は、折曲部522と同方向に延びる部分を有するが、これに限定されない。第2突出部521としては、マグネット4の第1軸側面45を軸方向に押すことができる構造を広く採用できる。
また、第1平板部51及び第2平板部52の他方側の端部、すなわち、第2突出部521が備えられる端部は、先端に向かって湾曲部53側に幅が狭くなる傾斜部54を備える。すなわち、傾斜部54は、長手方向先端に進むにつれて湾曲部53に接近する傾斜面を有する。傾斜部54は、先端に向かって細くなる形状であれば、図7に示す形状に限定されない。すなわち、弾性部材5の軸方向の少なくとも一方(第1軸方向Sp1側)は、先端に向かって細くなる傾斜部54を備える。
<1.4 ロータの組み立て>
次に、ロータ2の組み立てについて説明する。図8は、突起部とマグネットとの間に配置された弾性部材の第1突出部を拡大した拡大斜視図である。図9は、突起部とマグネットとの間に配置された弾性部材の第2突出部を拡大した拡大斜視図である。なお、図8は、第2軸方向Sp2側から突起部6を見た斜視図である。また、図9は、第1軸方向Sp1側から突起部6を見た斜視図である。
次に、ロータ2の組み立てについて説明する。図8は、突起部とマグネットとの間に配置された弾性部材の第1突出部を拡大した拡大斜視図である。図9は、突起部とマグネットとの間に配置された弾性部材の第2突出部を拡大した拡大斜視図である。なお、図8は、第2軸方向Sp2側から突起部6を見た斜視図である。また、図9は、第1軸方向Sp1側から突起部6を見た斜視図である。
図5に示すように、カバー31の開口310から、ロータコア21を挿入する。ロータコア21の挿入先端側、すなわち、図3において、第1軸方向Sp1側の先端側が段部32と接触する。これにより、ロータコア21が、カバー31内部における軸方向に位置決めされる。なお、カバー31の内周面に設けられた凹部(不図示)とロータコア21の外周面に設けられた凸部(不図示)とを嵌める。これにより、カバー31に対するロータコア21の周方向の位置決めがなされる。すなわち、凹部に凸部を嵌めることで、ロータコア21の内周面に備えられた突起部6が、カバー31に設けられた隙間33及び貫通孔34と軸方向に重なる。
なお、カバー31に凹部、ロータコア21に凸部を備えるが、これに限定されず、カバー31に凸部、ロータコア21に凹部を備えてもよい。また、カバー31及びロータコア21の両方に凹部を設けるとともに、両凹部に嵌る棒状の部材を取り付けて、位置決めしてもよい。さらには、ロータコア21の軸方向の端部に凸部を形成し、隙間に嵌めて周方向の位置決めを行ってもよい。
カバー31の内部に配置されたロータコア21に挿入され、位置決めされた後、カバー31とロータコア21とを溶接にて固定する。上述のとおり、固定方法は、溶接に限定されない。その後、ロータコア21の内周面の周方向に隣り合う突起部6の間にマグネット4が配置される。マグネット4は、第1軸側面45側を奥に、開口310から、カバー31及びカバー31の内部に配置されたロータコア21の内部に挿入される。そして、第1軸側面45はが段部32と接触して、マグネット4はカバー31及びロータコア21に対して軸方向に位置決めされる。
マグネット4がロータコア21に取り付けられたとき、マグネット4の外側面41はロータコア筒部210の内周面と対向する。また、マグネット4の内側面42の周方向の第1周方向Cp1側及び第2周方向Cp2側の面の少なくとも一方は、延伸部62の接触部621と径方向に対向する。すなわち、周方向に隣り合う突起部6の間にマグネット4を配置したとき、マグネット4の内周面42の周方向の少なくとも一方の端部が延伸部62と径方向に重なる。これにより、マグネット4は、周方向内側に移動するのを制限される。換言すると、延伸部62は、マグネット4の周方向内側への移動を制限する。
さらに、マグネット4をロータコア21に取り付けたのち、開口310側から弾性部材5を取り付ける。弾性部材5は、マグネット4の第1周側面43と、第1周側面43と周方向に対向する突起部6との間に配置される。
ここで、弾性部材5の取り付け手順について図面を参照して説明する。図10は、弾性部材の弾性変形を示す図である。図10では、左側に弾性変形前の状態を示し、右側に弾性変形後の状態を示す。図10に示すとおり、弾性部材5は、弾性変形前の状態のとき、第1平板部51と第2平板部52とは、角度θ1をなす。そして、第1平板部51と第2平板部52の湾曲部53と反対側を開く方向に変形させる。弾性変形後の状態に示すとおり、第1平板部51と第2平板部52とは、角度θ2をなす。このとき、第1平板部51と第2平板部52とは、互いに近づく方向に弾性力を出力する。
弾性部材5を弾性変形させた状態で、マグネット4の第2周方向Cp2側の第1周側面43と突起部6との間に配置する。すなわち、弾性部材5は弾性変形させてマグネット4の周方向の端部の少なくとも一方(第2周方向Cp2)と突起部6との間に取り付けられる。また、弾性部材5は、マグネット4の周方向の一方側の側面(第1周側面43)と突起部6との間に配置される。
弾性部材5は、マグネット4と突起部6との間の第2軸方向Sp2側の端部から挿入される。なお、第1平板部51は、マグネット4の第1周側面43と、突起部6の柱部61の第1周端部611との間に挿入される。また、第2平板部52は、マグネット4の内側面42の第2周方向Cp2側の端部と接触部621との間に挿入される。また、折曲部522は、引っ掛け部622と面で接触しつつ移動する。これにより、折曲部522は、弾性部材5を取り付けるときのガイドとしての役割を果たす。
また、弾性部材5は、第2突出部521側から、マグネット4と突起部6との間に挿入される。上述のとおり、弾性部材5の第2突出部521側の先端は、傾斜部54を備える。これにより、マグネット4と突起部6の間への挿入が容易である。また、第2突出部521は、第2平板部52に対して第1平板部51と反対側に折り曲げられる。弾性部材5をマグネット4と突起部6との間に挿入するとき、第2突出部521は、第1平面部51側に弾性変形される。弾性部材5を挿入方向に見たとき、第2突出部521がマグネット4と突起部6との間の隙間と重なる。これにより、弾性部材5を、第2突出部521側から、マグネット4と突起部6との間に挿入できる。なお、第2突出部521は、突起部6の接触部621に向かって押し付けられる。
弾性部材5は、第2軸方向Sp2側から第1軸方向Sp1側に移動される。そして、第2突出部521が、マグネット4の第1軸側面43超えると、接触部621に押されていた第2突出部521の弾性変形が元に戻る。これにより、第2突出部521が、突起部6の延伸部62と軸方向に重なる。つまり、第2突出部521は、延伸部62の第1軸方向Sp1側の端面と接触する。一方、第1突出部511は、弾性部材5を挿入する前に、形成されている。弾性部材5が、第2軸方向Sp2側から第1軸方向Sp1側に移動されることで、第1突出部511は、マグネット4の第2軸側面46と接触する。
このように、弾性部材5は、一方側の端部に設けられた第1突出部511がマグネット4の第2軸側面46と接触する。また、弾性部材5の第2突出部521が、突起部6の第1軸方向Sp1側の端面と接触する。これにより、マグネット4に第2軸方向Sp2側に移動させる力が作用しても、マグネット4の第2軸方向Sp2側への移動が制限される。また、マグネット4の第1軸側面45は、カバー31の段部32と接触する。以上のことから、マグネット4の軸方向の移動が制限される。
図6に示すように、弾性部材5がマグネット4の第2周方向Cp2側の端部と突起部6との間に配置される。このとき、湾曲部53は第1支点FL1で第1周端部611と接触する。また、湾曲部53は第2支点FL2で接触部621と接触する。また、第1平板部51の湾曲部53と反対側の先端がマグネット4の第1周側面43と作用点AP1で接触する。また、第2平板部52の湾曲部53と反対側の先端側がマグネット4の内側面の第2周方向Cp2側と第2作用点AP2で接触する。すなわち、弾性部材5は、マグネット4の周方向側面(第1周側面43)の少なくとも一部及び、径方向側面(内側面42)の少なくとも一部と接触する。
なお、図6は、平面図であるため、弾性部材5とマグネット4、弾性部材5と突起部6との接触部分は、第1支点FL1、第2支点FL2、第1作用点AP1及び第2作用点AP2といった点で示される。実際には、マグネット4、弾性部材5及び突起部6は、軸方向、すなわち、図6の奥行方向に厚みを有するため、実際の接触部分は、線状となる。また、本実施形態の弾性部材5は、マグネット4及び突起部6と線で接触するものとするが、面で接触してもよい。面で接触する場合、線で接触する場合に比べて安定して接触させることが可能である。また、接触部分の接触圧力を低減できるため、接触部分の変形等を抑制できる。すなわち、長期間にわたって安定して力を付与させ続けることが可能である。
そして、弾性部材5は、第1平板部51及び第2平板部52を開く方向に弾性変形させて取り付けられる。そのため、第1平板部51は、弾性力で第1支点FL1を支点とし、第1作用点AP1を第1周方向Cp1側に押す。すなわち、弾性部材5は、マグネット4を第1周方向Cp1側に押す。また、第2平板部52は、弾性力で第2支点FL2を支点とし、第2作用点AP2を径方向外側に押す。すなわち、弾性部材5は、マグネット4を径方向外側に押す。ロータ2では、マグネット4のそれぞれに、弾性部材5が備えられる。すなわち、弾性部材5はマグネットのそれぞれに対して弾性力を付与する。
また、マグネット4の外側面41がロータコア21のロータコア筒部210に押し付けられる。このとき、外側面41は、ロータコア21のロータコア筒部210の内周面と面で接触する。また、マグネット4は、弾性部材5によって、径方向外側及び周方向の時計回り方向に押される。マグネット4の第2周側面44は、第1周方向Cp1側に隣り合う突起部6の第2周端部612に接触する。すなわち、マグネット4の周方向の他方側(第1周方向Cp1側)の側面(第2周側面44)は、周方向に隣り合う突起部6と接触する。これにより、マグネット4は、ロータコア21、すなわち、ロータコア21が取り付けられるフレーム3に固定される。
折曲部522が突起部6の引っ掛け部622と面で接触する。これにより、弾性部材5のずれが抑制される。これにより、第1平板部51はマグネット4の第1周側面43の決められた位置を押し、第2平板部52はマグネット4の内側面42の決められた位置を押す。このように、折曲部522を備えることで、弾性部材5の位置ずれを抑制する。
また、本実施形態の突起部6において、柱部61の第1周端部611及び第2周端部612は、径方向外側に向かって離間するする傾斜を有する。このような傾斜を有することで、弾性部材5からマグネット4に対して作用する周方向の力でマグネット4を柱部61に押し付ける効果が高くなる。
フレーム3のカバー31には、突起部6及び弾性部材5の第1軸方向Sp1側と軸方向が重なる位置に、隙間33及び貫通孔34が備えられる。すなわち、フレーム(カバー31)は、径方向から見た際、軸方向の他方側(第1軸方向Sp1側)の突起部6及び弾性部材5と軸方向位置が重なる部分に隙間33を備える。また、フレーム(カバー31)は、フレーム(カバー31)の内部から外部に貫通する貫通孔34を、隙間33に続いて備える。隙間33及び貫通孔34から弾性部材5の第2突出部521を操作することが可能である。これにより、マグネット4をフレーム3から容易に取り外すことができる。ここで、マグネット4のフレーム3からの取り外しについて説明する。
弾性部材5の第2突出部521は、第2平板部52に対して、曲げて形成される。そして、第2突出部521は、弾性変形可能である。貫通孔34を介して、工具、治具等をフレーム3の内部に挿入する。そして、工具、治具等を用いて、第2突出部521を、軸方向から見たとき、マグネット4の内側面42及び接触部621との隙間と重なる位置に弾性変形させる。これにより、弾性部材5の第2軸方向Sp2への抜けとめが解除される。そして、第2突出部521を弾性変形させた状態で、弾性部材5を第1突出部511側、すなわち、第2軸方向Sp2に引き抜く。このように、第2突出部521を弾性変形可能とすることで、弾性部材5の着脱が容易である。
<1.5 軸受の構成>
図3に示すように、ロータ2は、第1軸受71及び第2軸受72を介して、軸方向に離れた位置をステータ1に回転可能に支持される。第1軸受71及び第2軸受72は、転がり軸受である。第1軸受71は、ステータ1の第1軸方向Sp1側の端部に固定される。また、第2軸受72は、ステータ1の第2軸方向Sp2側の端部に固定される。
図3に示すように、ロータ2は、第1軸受71及び第2軸受72を介して、軸方向に離れた位置をステータ1に回転可能に支持される。第1軸受71及び第2軸受72は、転がり軸受である。第1軸受71は、ステータ1の第1軸方向Sp1側の端部に固定される。また、第2軸受72は、ステータ1の第2軸方向Sp2側の端部に固定される。
以上示した、本実施形態にかかるロータ2は、マグネット4を弾性部材5で押えてフレーム3に押し付けて、固定する。このような、ロータ2を備えたモータAでは、ロータ2の回転時にマグネット4に作用する振動や衝撃で、マグネット4が脱落しにくい。本発明にかかるロータ2を用いることで、マグネット4が取り付けられるブラシレスDCモータであっても、マグネット4のずれや脱落を抑制することができる。
また、モータAでは、マグネット4を弾性部材5でフレーム3に固定したロータ2を用いる。弾性部材5は、金属で形成されるため、例えば、冷媒、油脂等に含まれる有機化学物質と反応しにくい。そのため、この手の化学物質が流動する部分で長期間にわたって、安定して使用することが可能である。なお、この手の化学物質が流動する部分でのモータAの使用方法としては、例えば、冷凍サイクルに備えられる圧縮機用モータや、化学物質の反応を行う空間又は装置の内部に配置されるファンまたはブロア用のモータを挙げることができる。
なお、本実施形態では、マグネット4の周方向の一方側の端部と、突起部6との間に、弾性部材5を配置して、弾性部材5でマグネット4を押す。しかしながら、これに限定されず、弾性部材5を周方向の両側に取り付けてもよい。また、弾性部材5をマグネット4の周方向の一方側の端部に設ける場合、ロータ2の回転の慣性力と同じ方向に弾性力を作用させることができる側に、弾性部材5を取り付けてもよい。例えば、ロータ2が第2周方向Cp2に回転する場合、マグネット4には、第1周方向Cp1の慣性力が作用する。この場合において、弾性部材5は、マグネット4の第2周方向Cp2の端部と突起部6との間に配置される。これにより、マグネット4には、回転による慣性力と弾性部材5からの弾性力で突起部6及びステータコア21に押される。そのため、より強固に固定される。
<1.6 変形例>
<1.6.1 変形例1>
本実施形態にかかるロータの変形例について説明する。図11は、本実施形態にかかるロータの他の例に用いられた弾性部材を拡大した図である。図11に示す弾性部材5aは、第2弾性部材52aが押す部分が異なる以外、弾性部材5と同じである。そのため、弾性部材5aでは、弾性部材5と実質上同じ部分には、同じ符号を付すとともに同じ部分の詳細な説明は省略する。
<1.6.1 変形例1>
本実施形態にかかるロータの変形例について説明する。図11は、本実施形態にかかるロータの他の例に用いられた弾性部材を拡大した図である。図11に示す弾性部材5aは、第2弾性部材52aが押す部分が異なる以外、弾性部材5と同じである。そのため、弾性部材5aでは、弾性部材5と実質上同じ部分には、同じ符号を付すとともに同じ部分の詳細な説明は省略する。
図11に示すとおり、弾性部材5aは、第2平板部52aが外側面41を径方向内側に押す位置に配置される。図11に示すように、弾性部材5aがマグネット4の第2周方向Cp2側の端部と突起部6との間に配置される。このとき、湾曲部53は第1支点FL1で第1周端部611と接触する。また、湾曲部53は第2支点FL2でステータコア21の内周面と接触する。また、第1平板部51の湾曲部53と反対側の先端がマグネット4の第1周側面43と作用点AP1で接触する。また、第2平板部52の湾曲部53と反対側の先端側がマグネット4の外側面41の第2周方向Cp2側と第2作用点AP2で接触する。
これにより、マグネット4は周方向及び径方向内側に押される。マグネット4が径方向内側に押されることで、マグネット4の内側面は突起部6の延伸部62の接触部621と接触して、固定される。すなわち、延伸部63の少なくとも一方は、隣り合うマグネット42の径方向内側42の側面と接触する。このような、弾性部材5aを用いた場合でも、ロータ2の回転時のマグネット4のずれを抑制できる。なお、弾性部材5aでは、折曲部を省略する。また、弾性部材5aでは、第2突出部521は、ステータコア21のロータコア筒部210の第1軸方向Sp1側の端面と接触する方向に折り曲げられてもよい。
<1.6.2 変形例2>
弾性部材5は、第1平板部51の一方側に第2平板部52側と対向する側に延びる第1突出部511を備え、第2平板部52の他方側に第1平板部51とは反対側に曲げられた第2突出部521を備える。しかしながらこれに限定されない。例えば、第2平板部52の他方側に、第1突出部511と同様の突出部を備えてもよい。この場合、第2平板部に設けられる突出部は、弾性部材を取り付けた後折り曲げられる。なお折曲方向は、第1平板部51と対向する側と反対方向である。また、第1平板部51の一方側の第2突出部と同様に、曲げられた突出部を備えてもよい。
弾性部材5は、第1平板部51の一方側に第2平板部52側と対向する側に延びる第1突出部511を備え、第2平板部52の他方側に第1平板部51とは反対側に曲げられた第2突出部521を備える。しかしながらこれに限定されない。例えば、第2平板部52の他方側に、第1突出部511と同様の突出部を備えてもよい。この場合、第2平板部に設けられる突出部は、弾性部材を取り付けた後折り曲げられる。なお折曲方向は、第1平板部51と対向する側と反対方向である。また、第1平板部51の一方側の第2突出部と同様に、曲げられた突出部を備えてもよい。
<2 第2実施形態>
本発明にかかるロータの他の例について図面を参照して説明する。図12は、本発明にかかるロータの他の例の分解斜視図である。図12に示す、ロータ2bのフレーム3bは、ロータコア21bと突起部6bとが分離可能である。これ以外の部分については、第1実施形態で示すロータ2と同じである。そのため、ロータ2bにおいて、ロータ2と実質上同じ部分には、同じ符号を付すとともに、同じ部分の詳細な説明は省略する。
本発明にかかるロータの他の例について図面を参照して説明する。図12は、本発明にかかるロータの他の例の分解斜視図である。図12に示す、ロータ2bのフレーム3bは、ロータコア21bと突起部6bとが分離可能である。これ以外の部分については、第1実施形態で示すロータ2と同じである。そのため、ロータ2bにおいて、ロータ2と実質上同じ部分には、同じ符号を付すとともに、同じ部分の詳細な説明は省略する。
フレーム3bにおいて、ロータコア21bのロータコア筒部210は、内周面に軸方向に延びる取付溝211を備える。取付溝211は、突起部6bを取り付ける溝である。取付溝211は、突起部6bと同数、本実施形態のロータ2bでは、6個備えられる。そして、6個の取付溝211は、周方向に等間隔に配置される。取付溝211は、軸方向に見たとき、径方向の内側が外側よりも狭い。このように形成することで、突起部6bの径方向の移動を抑制できる。
突起部6bは、柱部61bと、延伸部62bと、柱部61bの延伸部62bと反対側の面に設けられ、柱部62bの長手方向に延びるリブ63を備える。すなわち、リブ63は、突起部6bがロータコア21bに取り付けられるとき、柱部61bのロータコア筒部210の内周面に向く面から径方向外側に突出し、軸方向に延びる。
リブ63は、取付溝211に軸方向に挿入される。これにより、突起部6bがロータコア21bに取り付けられる。なお、リブ63は軸方向に見たとき、取付溝211と同様の形状である。また、突起部6bは、マグネット4の固定に用いられる。そのため、突起部6bは、ロータコア21bに強固に固定されることが好ましい。そのため、リブ63は、取付溝211に圧入されてもよい。
また、取付溝211及びリブ63が、第1軸方向Sp1側から第2軸方向Sp2側に向かって、径方向に薄くなる傾斜を有してもよい。このような傾斜を設けることで、突起部6bは、ロータコア21bの第1軸方向Sp1側からのみ挿入が可能である。換言すると、突起部6bは第2軸方向Sp2側、すなわち、カバー31の開口310側には移動しない(抜けない)。そして、ロータコア21bの第1軸方向Sp1側からリブ63を取付溝211に挿入し、突起部6bをロータコア21bに取り付ける。その後、ロータコア21bを第1軸方向Sp1側から、カバー31の開口310に挿入して、段部32と接触させる。これにより、リブ63を取付溝211に圧入しなくても、突起部6bの抜け止めが行われる。
なお、突起部6bの抜け止めとして、取付溝211及びリブ63の径方向の長さが変化する構成を挙げるがこれに限定されない。例えば、段差を備えてもよいし、周方向の長さが変化してもよい。リブ63を取付溝211に取り付けるときに、第1軸方向Sp1側、すなわち、カバー31の段部32と接触する側からのみ可能とする構成を広く採用することができる。
本実施形態のロータ2bによると、それぞれ製造したロータコア21bと突起部6bとを組み合わせる。これにより、ロータコアと突起部を一体で形成する場合に、製造が困難な場所も、簡単な製造方法で精度よく形成することが可能である。
<2.1 第2実施形態の変形例>
本実施形態のロータの他の例について図面を参照して説明する。図13は、本発明にかかるロータのさらに他の例に用いられる突起部の斜視図である。第2実施形態に示したロータ2bにおいて、突起部6bに替えて、図13に示す突起部6b1を用いてもよい。なお、本変形例では、突起部6b1が異なる以外、第2実施形態のロータ2bと同じである。そのため、本変形例では、突起部6b1のみ図示し、その特徴を説明する。
本実施形態のロータの他の例について図面を参照して説明する。図13は、本発明にかかるロータのさらに他の例に用いられる突起部の斜視図である。第2実施形態に示したロータ2bにおいて、突起部6bに替えて、図13に示す突起部6b1を用いてもよい。なお、本変形例では、突起部6b1が異なる以外、第2実施形態のロータ2bと同じである。そのため、本変形例では、突起部6b1のみ図示し、その特徴を説明する。
図13に示すとおり、突起部6b1は、軸方向から見たとき、突起部6bと同じ形状の板材である突起部片64を複数個、軸方向に積層した積層体である。突起部片64は、金属板をプレス加工等で打ち抜き加工した後に積層すればよく、突起部6b1の製造が容易である。突起部6b1は、突起部6bと同様、ステータコア21bと別体で形成され、ステータコア21bに取り付け、固定される。すなわち、突起部6b1は、フレーム(ステータコア21b)に対して着脱可能であり、突起部6b1は、電磁鋼板212を軸方向に積層した積層体である。
なお、突起部片64同士の固定は、例えば、突起部片64の柱部61となる部分(ここでは、柱部片641)に、積層方向の一方側に押し出したかしめ部65を形成する。かしめ部65は、一方側に突出するとともに他方側は凹む。積層方向の隣の突起部片64のかしめ部65の凹部に、かしめ部65の凸部を押し込むことで、固定される。かしめ部65は、金属板から突起部片64を成形するときのプレス加工で同時に成型できる。そのため、かしめ部65で固定することで、溶接、溶着等の工程を無くすことができ、製造工程を減らすことが可能である。すなわち、突起部6b1の柱部61には、軸方向に突出するかしめ部65を備え、突起部6b1が、かしめ部65を軸方向に重ね合わせた積層体である。
<3.第3実施形態>
本発明にかかるロータのさらに他の例について図面を参照して説明する。図14は、本発明にかかるロータのさらに他の例に用いられるロータコアの斜視図である。図14に示すロータ2cは、ロータコア21c及びロータコア21cに備えられる突起部6cが異なる以外、第1実施形態のロータ2と同じである。そのため、本実施形態では、ロータコア21c及び突起部6cのみ図示し、その特徴を説明する。
本発明にかかるロータのさらに他の例について図面を参照して説明する。図14は、本発明にかかるロータのさらに他の例に用いられるロータコアの斜視図である。図14に示すロータ2cは、ロータコア21c及びロータコア21cに備えられる突起部6cが異なる以外、第1実施形態のロータ2と同じである。そのため、本実施形態では、ロータコア21c及び突起部6cのみ図示し、その特徴を説明する。
図14に示す通り、ロータコア21cは、軸方向から見たとき、ロータコア21と同じ形状の板材である電磁鋼板212を複数個、軸方向に積層した積層体である。電磁鋼板212は、積層したときにロータコア筒部210になる筒状片213と、突起部6cになる突起部片66とを備える。すなわち、突起部6cは、ロータコア21cと同一の部材で形成されており、突起部6cを含むロータコア21cは、電磁鋼板212を軸方向に積層した積層体である。また、突起部6cは、柱部61cと、延伸部62cを備える。なお、突出部6cは、ロータコア21と同一の部材で形成されている以外は、突起部6b1と同じである。
モータが駆動しているとき、ステータが及ぼす磁界の変化を妨げるように、ロータコアの軸方向および周方向を渦状に流れる電流(渦電流)が発生する。例えば、一体で成形されたロータコアを用いた場合、周方向および軸方向に電流が移動しやすい。渦電流によりモータの磁気特性に悪影響を及ぼす。ロータコア21cでは、複数の電磁鋼板212を積層することで、積層方向に隣り合う電磁鋼板212の間に絶縁体の層が形成される。これにより、積層方向に隣り合う電磁鋼板212に電流が流れにくい。これにより、モータの駆動により、磁界が変化しても、軸方向の電流が流れにくくなるため、渦電流の発生を抑制できる。これにより、渦電流によるモータの磁気特性の悪化が低減される。
一方で、電磁鋼板212は金属板等の板材をプレス加工で打ち抜いて製造する。そのため、簡単な装置及び製造工程で、製造が可能である。
積層工程は、突起部片66の柱部61cとなる部分(ここでは、柱部片661)の一部を押し出したかしめ部67を形成する。そして、積層方向の隣の電磁鋼板212の柱部片661に形成されたかしめ部67の凹部に凸部を押し込んで固定する。このように、かしめ部67を柱部片661に設けることで、取付が容易である。また、柱部片661は周方向に一定の長さがある。そのため、かしめ部67を形成しても、第1周端部及び第2周端部にかしめ部67の変形の影響が出にくい。
なお、本実施形態では、柱部として、径方向外側に向かって周方向の幅が漸次大きくなる。しかしながら、これに限定されるものではない。弾性部材5からの周方向の力で、マグネット4を突起部に押し付けることができ、また、第1周側面及び第2周端部に悪影響が出にくい形状及び大きさの柱部を広く採用できる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の趣旨の範囲内であれば、実施形態は種々の変形が可能である。
本発明は、空気調和機、扇風機等の送風ファン、圧縮機を駆動するモータとして用いることができる。
A・・・モータ、1・・・ステータ、11・・・ステータコア、12・・・インシュレータ、13・・・コイル、2・・・ロータ、2b・・・ロータ、2b1・・・ロータ、2c・・・ロータ、20・・・シャフト、21・・・ロータコア、21b・・・ロータコア、21c・・・ロータコア、210・・・ロータコア筒部、211・・・取付溝、212・・・電磁鋼板、213・・・筒状片、3・・・フレーム、31・・・カバー、310・・・開口、311・・・カバー筒部、312・・・底部、32・・・段部、33・・・隙間、34・・・貫通孔、4・・・マグネット、41・・・外側面、42・・・内側面、43・・・第1周側面、44・・・第2周側面、45・・・第1軸側面、46・・・第2軸側面、5・・・弾性部材、51・・・第1平板部、511・・・第1突出部、52・・・第2平板部、521・・・第2突出部、522・・・折曲部、53・・・湾曲部、54・・・傾斜部、6・・・突起部、6b・・・突起部、6b1・・・突起部、6c・・・突起部、61・・・柱部、611・・・第1周端部、612・・・第2周端部、62・・・延伸部、621・・・接触部、622・・・引っ掛け部、63・・・リブ、64・・・突起部片、641・・・柱部片、65・・・かしめ部、66・・・突起部片、661・・・柱部片、67・・・かしめ部、71・・・第1軸受、72・・・第2軸受、Ax・・・中心軸、Sp1・・・第1軸方向、Sp2・・・第2軸方向、Cp1・・・第1周方向、Cp2・・・第2周方向
Claims (13)
- 中心軸に沿って延びるとともに少なくとも軸方向一方側に開口を有する筒状のフレームと、
前記フレームの内側に配置される複数のマグネットと、
前記マグネットのそれぞれに対して弾性力を付与する弾性部材と、
前記フレームの内周面に周方向に並んで配置された複数個の突起部と、を備え、
前記突起部は、前記フレーム内周面から径方向内側に突出し、
前記マグネットは、それぞれ、隣り合う前記突起部の間に配置され、
前記弾性部材は弾性変形させて前記マグネットの周方向の端部の少なくとも一方と前記突起部との間に取り付けられ、
前記弾性部材は、前記マグネットの周方向側面の少なくとも一部及び、径方向側面の少なくとも一部と接触することを特徴とするロータ。 - 前記弾性部材は、前記マグネットの周方向の一方側の側面と前記突起部との間に配置され、
前記マグネットの周方向の他方側の側面は、周方向に隣り合う前記突起部と接触する請求項1に記載のロータ。 - 前記突出部は、
前記フレームの内面から径方向内側に延びる柱部と、
前記柱部の径方向内側の端部から周方向の両側に延びる延伸部と、を備え、
前記延伸部の少なくとも一方は、隣り合う前記マグネットの径方向内側の側面と接触する請求項1又は請求項2に記載のロータ。 - 前記弾性部材は、軸方向の少なくとも一方側の端部に前記マグネットの軸方向の端面と接触する第1突出部を備える請求項1から請求項3のいずれかに記載のロータ。
- 前記弾性部材は、軸方向の少なくとも他方側の端部に前記突起部の軸方向の端面と接触する第2突出部を備える請求項1から請求項4のいずれかに記載のロータ。
- 前記フレームは、軸方向の他方側の端部を閉塞した底部を備え、
前記フレームは、径方向から見た際、軸方向の他方側の前記突起部及び前記弾性部材と軸方向位置が重なる部分に隙間を備えた請求項1から請求項5のいずれかに記載のロータ。 - 前記フレームは、前記フレームの内部から外部に貫通する貫通孔を、前記隙間に続いて備える請求項6に記載のロータ。
- 前記弾性部材の軸方向の少なくとも一方は、先端に向かって細くなる傾斜部を備える請求項1から請求項7のいずれかに記載のロータ。
- 前記フレームは、内面に磁性体で形成された筒状のロータコアを備え、
前記突起部が、前記ロータコアの内周面から径方向内側に突出する請求項1から請求項8のいずれかに記載のロータ。 - 前記突起部は、前記フレームに対して着脱可能であり、
前記突起部は、電磁鋼板を軸方向に積層した積層体である請求項1から請求項9のいずれかに記載のロータ。 - 前記突起部は、前記ロータコアと同一の部材で形成されており、
前記突起部を含むロータコアは、電磁鋼板を軸方向に積層した積層体である請求項9に記載のロータ。 - 前記突起部の柱部には、軸方向に突出するかしめ部を備え、
前記突起部が、前記かしめ部を軸方向に重ね合わせた積層体である請求項10又は請求項11に記載のロータ。 - 請求項1から12のいずれかに記載のロータと、
前記ロータに固定されたシャフトと、
前記シャフトを回転可能に支持し、前記ロータのマグネットと径方向に対向するステータとを備えたモータ。
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