(57)【要約】【課題】極配向マグネットの磁束漏れを抑制できるブラシレスモータを提供する。【解決手段】本発明に係るモータ部２は、ステータ６と、ロータコア２２と、を有する。ロータコア２２は、ティース１２の径方向内側に配置され、ティースと対向する面に磁極を発生させる極配向であり、かつ周状に設けられたマグネット２３を備える磁性材料からなる。マグネットは、周方向に等間隔でロータコアの軸方向に連なるよう形成され、かつ径方向内側に突出するよう複数の凸部２５が形成されている。複数の凸部とロータコアとが当接されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
径方向内側に沿って形成されたティースを有するステータコアと、該ステータコアに巻装された巻線と、を備えるステータと、
前記ティースの径方向内側に配置された支持体と、
を有するブラシレスモータであって、
前記支持体は、前記ティースの径方向内側に配置され、前記ティースと対向する面に磁極を発生させる極配向であり、かつ周状に設けられたマグネットを備える磁性材料からなり、
前記マグネットは、前記マグネットの周方向に間隔をおいて前記支持体の軸方向に連なるよう形成され、かつ径方向内側に突出され、前記支持体と当接する複数の凸部を有する、
ことを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項２】
前記マグネットは、ボンド磁石であることを特徴とする請求項１に記載のブラシレスモータ。
【請求項３】
前記マグネットは、隣接する前記凸部の間に前記支持体に対して非接触に形成される凹部を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のブラシレスモータ。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のブラシレスモータにおいて、
前記複数の凸部は、３個であることを特徴とするブラシレスモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブラシレスモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ブラシレスモータとして、例えば、モータ軸に回転子コアが固着された回転軸に円筒形磁石（リング磁石）が外嵌固着されたロータが知られている。円筒形磁石は、極異方性磁石等の極配向磁石により円筒形に形成された極配向マグネットである。
極配向マグネットは、ステータとの対向面である外周面にのみＮ極とＳ極の磁極が等間隔に現れるように着磁されており、その外周面においてトルクの発生に最も寄与する磁極中心部分の磁束密度は高くなっている。
よって、例えば、Ｎ極とＳ極の磁極が外周面と内周面共に現れるように着磁されるラジアル配向マグネットと比べて、モータを高トルクにでき、マグネットを小型にすることによりモータの小型化を図ることができる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１４６６１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１のブラシレスモータのロータは、回転軸の回転子コアに極配向マグネットが外嵌固着されることにより、磁性部材である回転子コアに極配向マグネットが接触されている。このため、極配向マグネットの内周部において磁束漏れが発生して有効磁束が減少するおそれがある。
この対策として、極配向マグネットの内周部と接触する部材を非磁性部材にすることにより磁束漏れを抑えることが考えられる。しかし、ブラシレスモータの回転軸に機能上の強度が要求される場合、回転軸に鉄系部材を使用する必要がある。このように、回転軸に鉄系部材を使用した場合に、極配向マグネットを備えたロータにおいて磁束漏れを抑えることが難しいとされていた。
【０００５】
そこで、この発明は、極配向マグネットの磁束漏れを抑制できるブラシレスモータを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明に係るブラシレスモータは、径方向内側に沿って形成されたティースを有するステータコアと、該ステータコアに巻装された巻線と、を備えるステータと、前記ティースの径方向内側に配置された支持体と、を有するブラシレスモータであって、前記支持体は、前記ティースの径方向内側に配置され、前記ティースと対向する面に磁極を発生させる極配向であり、かつ周状に設けられたマグネットを備える磁性材料からなり、前記マグネットは、前記マグネットの周方向に間隔をおいて前記支持体の軸方向に連なるよう形成され、かつ径方向内側に突出され、前記支持体と当接する複数の凸部を有する、ことを特徴とする。
【０００７】
本発明に係るブラシレスモータにおいて、前記マグネットは、ボンド磁石であることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係るブラシレスモータにおいて、前記マグネットは、隣接する前記凸部の間に前記支持体に対して非接触に形成される凹部を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明に係るブラシレスモータにおいて、前記複数の凸部は、３個であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、マグネットの周方向に間隔をおいて複数の凸部を形成した。これにより、極配向マグネットの磁束漏れを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る第１実施形態における減速機付きモータを示す断面図。
【図２】図１のII−II線に沿う断面図。
【図３】図２のIII部を拡大した断面図。
【図４】第１実施形態におけるロータの磁束の流れを説明する概念図。
【図５】第１実施形態におけるマグネットの有効磁束を説明するグラフ。
【図６】（ａ）は、第１実施形態におけるマグネットをロータコアに嵌入する例を説明する側面図、（ｂ）は、第１実施形態におけるマグネットをロータコアの途中まで嵌入した状態を説明する側面図。
【図７】（ａ）は、第１実施形態におけるマグネットをロータコアに外嵌固着した状態を説明する側面図、（ｂ）は、第１実施形態におけるマグネットをロータコアに外嵌固着した状態を説明する正面図。
【図８】本発明に係る第２実施形態におけるモータ部を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明の実施形態に係るブラシレスモータについて、図面を参照して説明をする。実施形態においてはブラシレスモータをモータ部として減速機付きモータに適用する例について説明するが、ブラシレスモータを他のモータに適用することも可能である。
（第１実施形態）
（減速機付きモータ）
図１は、第１実施形態における減速機付きモータ１を示す断面図である。
図１に示すように、減速機付きモータ１は、モータ部２と、モータ部２の回転を減速して出力する減速部３と、を備えている。
なお、以下の説明において、単に軸方向という場合は、モータ部２のシャフト２１の回転軸線方向をいい、単に周方向という場合は、シャフト２１の周方向をいい、単に径方向という場合は、シャフト２１の径方向をいうものとする。
【００１３】
モータ部２は、モータケース５と、モータケース５内に収納されている略円筒状のステータ６と、ステータ６の径方向内側に設けられ、ステータ６に対して回転可能に設けられたロータ８と、を備えている。モータ部２は、ステータ６に電力を供給する際にブラシを必要としない、いわゆるブラシレスモータである。
【００１４】
（ステータ）
図２は、図１のII−II線に沿う断面図である。
図２に示すように、ステータ６は、ステータコア１０と、コイル（巻線）１４とを備えている。ステータコア１０は、径方向に沿う断面形状が略円形となる筒状のコア部１１と、コア部１１から径方向内側に沿って形成された複数（例えば、第１実施形態では９つ）のティース１２と、が一体成形されている。
ステータコア１０は、複数の金属板を軸方向に積層することにより形成されている。なお、ステータコア１０は、複数の金属板を軸方向に積層して形成する場合に限られるものではなく、例えば、軟磁性粉を加圧成形することにより形成してもよい。
【００１５】
ティース１２は、コア部１１の内周面１１ａから径方向に沿って内側に突出するティース本体１２ａと、ティース本体１２ａの径方向内側端から周方向に沿って形成された鍔部１２ｂと、が一体成形されたものである。鍔部１２ｂは、ティース本体１２ａから周方向両側に沿って形成されている。そして、周方向で隣り合う鍔部１２ｂの間に、スロット１６が形成されている。
【００１６】
また、コア部１１の内周面１１ａ、及びティース１２は、樹脂製のインシュレータ１７によって覆われている。このインシュレータ１７の上から各ティース１２にコイル１４が巻装（巻回）されている。各コイル１４は、電源からの給電により、ロータ８を回転させるための磁界を生成する。
【００１７】
（ロータ）
ロータ８は、ステータ６の径方向内側に微小隙間を介して回転自在に設けられている。ロータ８は、減速部３を構成するウォーム軸３３（図１参照）と一体成形されたシャフト２１と、シャフト２１に外嵌固定された円筒状のロータコア（支持体）２２と、ロータコア２２の外周面に設けられたマグネット２３と、を備えている。
ロータコア２２は、ティース１２の径方向内側に配置されている。ロータコア２２は、シャフト２１に外嵌固定された状態においてシャフト２１を軸心Ｃ１とする円筒状の部材である。ロータコア２２は、複数の金属板を軸方向に積層することにより形成される磁性部材である。なお、ロータコア２２は、複数の金属板を軸方向に積層して形成する場合に限られるものではなく、例えば、軟磁性粉を加圧成形することにより形成してもよい。ロータコア２２は、磁性を備えた材料で形成されることにより機能上の強度を備えている。
【００１８】
また、ロータコア２２の径方向略中央には、軸方向に貫通する貫通孔が形成された取付部２２ａが備えられている。この取付部２２ａに、シャフト２１が圧入されている。なお、取付部２２ａに対してシャフト２１を挿入とし、接着剤等を用いてシャフト２１にロータコア２２を外嵌固定してもよい。シャフト２１は、鉄系の磁性材料で形成されることにより機能上の強度を備えている。
【００１９】
さらに、ロータコア２２の外周面２２ｂには、マグネット２３が外嵌固着されている。すなわち、マグネット２３は、ロータコア２２の外周面２２ｂの全周にわたり周状に形成されている。マグネット２３は、極異方性磁石等の極配向磁石により円筒状（リング状）に形成された極配向マグネットである。マグネット２３は、ティース１２の径方向内側に配置されることにより、ティース１２と対向する面に磁極が発生して磁束が矢印Ａ方向に流れる。
【００２０】
マグネット２３は、磁粉と樹脂が結合したプラスチック・ボンド系のボンド磁石である。ボンド磁石は、フェライト磁石などの磁石を砕いてゴムやプラスチックに練り込んだ柔軟性のある磁石である。例えば、ネオジム磁石やサマリウム鉄窒素磁石を用いたボンド磁石は、通常の焼結型フェライト磁石と比較して磁力が強く、複雑な形状に加工でき、特に、小型モータ等に適用される。
【００２１】
図３は、図２のIII部を拡大した断面図である。
図３に示すように、マグネット２３は、内周面２３ａに形成された複数の凸部（ブリッジ部）２５と、隣接する凸部２５の間に形成された凹部２６と、を有する。複数の凸部２５は、マグネット２３の内周面２３ａにおいて周方向へ向けて等間隔に配置されている。複数の凸部２５は、ロータコア２２の外周面２２ｂに当接した状態において、外周面２２ｂに沿って軸方向に連なるよう形成されている。実施形態においては、複数の凸部２５として３つの個数を例に説明するが、複数の凸部２５を他の個数に選択することも可能である。
また、複数の凸部２５をマグネット２３の内周面２３ａにおいて周方向へ向けて等間隔に配置する例について説明するが、複数の凸部２５を等間隔に配置しないことも可能である。
【００２２】
凸部２５は、マグネット２３の内周面２３ａからロータコア２２の外周面２２ｂに向けて径方向内側に突出されている。凸部２５は、幅寸法が一定に形成され、先端面２５ａがロータコア２２の外周面２２ｂに倣うように形成されている。
第１実施形態では、凸部２５の幅寸法を一定に形成する例について説明するが、凸部２５の形状は、これに限らない。凸部２５の他の形状として、例えば、凸部２５を基端から先端に向けて先細りに形成することも可能である。
【００２３】
マグネット２３の内周面２３ａ、及び隣接する凸部２５により、隣接する凸部２５間に凹部２６が形成されている。すなわち、凹部２６の底部が、マグネット２３の内周面２３ａで形成される。凹部２６の底部（すなわち、マグネット２３の内周面２３ａ）が、ロータコア２２の外周面２２ｂに対して径方向外側に一定の間隔をおいて、外周面２２ｂに沿って凹状湾曲に形成されている。
【００２４】
マグネット２３の複数の凸部２５がロータコア２２に嵌入され、複数の凸部２５の先端面２５ａがロータコア２２の外周面２２ｂに接触する。複数の凸部２５が接着剤４１（図７（ｂ）参照）等によりロータコア２２の外周面２２ｂに固着されている。これにより、複数の凸部２５とロータコア２２とが一体化（当接）されている。
この状態において、マグネット２３の凹部２６が、ロータコア２２の外周面２２ｂに対して非接触に配置されている。凹部２６とロータコア２２の外周面２２ｂとの間に空間２８が湾曲状に形成されている。
【００２５】
（減速部）
図１に戻って、減速部３は、モータケース５が取り付けられているギヤケース３１と、ギヤケース３１内に収納されるウォーム減速機構３２と、を備えている。ウォーム減速機構３２は、ウォーム軸３３と、ウォーム軸３３に噛合されるウォームホイール３４と、により構成されている。ウォーム軸３３は、モータ部２のシャフト２１と同軸上に配置されている。そして、ウォーム軸３３は、両端がギヤケース３１に設けられた軸受３６，３７を介して回転自在に支持されている。
【００２６】
ウォーム軸３３のモータ部２側の端部は、軸受３６を介してギヤケース３１の開口部に至るまで突出している。この突出したウォーム軸３３の端部とモータ部２のシャフト２１との端部が接合され、ウォーム軸３３とシャフト２１とが一体化されている。なお、ウォーム軸３３とシャフト２１は、１つの母材からウォーム軸部分と回転軸部分とを成形することにより一体として形成してもよい。
【００２７】
ウォーム軸３３に噛合されるウォームホイール３４には、このウォームホイール３４の径方向中央に出力軸３８が設けられている。出力軸３８は、ウォームホイール３４の回転軸方向と同軸上に配置されており、ギヤケース３１の軸受ボス（図示せず）を介してギヤケース３１の外部に突出している。出力軸３８の突出した先端には、不図示の電装品と接続可能なスプラインが形成されている。
【００２８】
電装品としては、例えば、サンルーフ、パワーウインドウ、パワーシート等が挙げられる。すなわち、第１実施形態の減速機付きモータ１は、ブラシレスサンルーフモータ、ブラシレスパワーウインドウモータ、及びブラシレスパワーシートモータに適用され、加えて、その他のブラシレスモータ全般に適用することも可能である。
ここで、ロータコア２２及びシャフト２１は、磁性を備えた材料で形成されることにより、電装品を駆動する際に必要な機能上の強度を備えている。
【００２９】
（ロータの磁束）
図４は、第１実施形態におけるロータ８の磁束の流れを説明する概念図である。図４において、マグネット２３の磁束の流れを矢印Ａで示す。
図４に示すように、マグネット２３は、内周面２３ａに複数の凸部２５が形成されている。よって、マグネット２３の凹部２６とロータコア２２の外周面２２ｂとの間に空間２８が湾曲状に形成されている。これにより、極配向に着磁したマグネット２３の磁束の流れを空間２８で遮断することができる。したがって、極配向に着磁したマグネット２３の磁束漏れを低減するように抑制でき、磁石使用量に対する磁束量を増やすことができる。
【００３０】
図５は、第１実施形態におけるマグネット２３の１ｇ当たりの有効磁束を説明するグラフである。図５において、縦軸に１グラム当たりの有効磁束μｗｂ／ｇを示す。
図５に示すように、比較例のマグネットは磁石１ｇ当たりの有効磁束が小さい。比較例のマグネットは、マグネットの内周面に凸部及び凹部が形成されていない点で実施形態のマグネットと異なる。すなわち、比較例のマグネットは、内周面の全域がロータコア２２の外周面２２ｂの全域に接触されている。このため、マグネット２３の磁束がロータコア２２側に漏れてしまい磁石１ｇ当たりの有効磁束が小さくなる。
【００３１】
これに対して、実施形態のマグネット２３は、内周面２３ａに複数の凸部２５及び複数の凹部２６が形成されている。マグネット２３の凹部２６とロータコア２２の外周面２２ｂとの間に空間２８が形成され、空間２８により磁束の流れを遮断するようにした。これにより、実施形態のマグネット２３は、磁束漏れを低減するように抑制することにより、磁石１ｇ当たりの有効磁束を比較例に比べて大きく確保できる。
【００３２】
図３に戻って、マグネット２３がロータコア２２の外周面２２ｂに接触する領域は、マグネット２３の磁束漏れを抑える観点から考慮すると、なるべく少ない方が望ましい。一方、マグネット２３をロータコア２２に取り付けた状態において、マグネット２３の外周面２３ｂ（図２参照）とシャフト２１との同軸度を確保する必要がある。
この観点から、マグネット２３に備える複数の凸部２５を、例えば３個に設定することが好ましい。複数の凸部２５を３個に設定することにより、マグネット２３の外周面２３ｂとシャフト２１との同軸度を確保した状態において、マグネット２３の磁束漏れを好適に抑えることができる。なお、複数の凸部２５の個数は３個に限定するものではない。
【００３３】
以上説明したように、第１実施形態のモータ部２によれば、ロータコア２２及びシャフト２１は、磁性を備えた材料で形成されることにより、電装品を駆動する際に必要な機能上の強度を備えることができる。加えて、マグネット２３の内周面２３ａに複数の凸部２５を設けることにより、磁束漏れを低減するように抑制して、磁石使用量に対する磁束量を増やすことができる。
【００３４】
（マグネットの組付け手順）
図６（ａ）は、第１実施形態におけるマグネット２３をロータコア２２に嵌入する例を説明する側面図である。図６（ｂ）は、第１実施形態におけるマグネット２３をロータコア２２の途中まで嵌入した状態を説明する側面図である。
図６（ａ）に示すように、ロータコア２２の外周面２２ｂに接着剤４１を塗布する。この状態において、ロータコア２２の外周面２２ｂにマグネット２３の複数の凸部２５（図３参照）を矢印Ｂの如く嵌入する。
【００３５】
図６（ｂ）に示すように、マグネット２３の複数の凸部２５をロータコア２２の外周面２２ｂに矢印Ｂの如く嵌入することにより、マグネット２３の端面２３ｃが接着剤４１に当接する。この状態で、マグネット２３を継続して矢印Ｂ方向へさらに嵌入する。
ここで、マグネット２３の凹部２６とロータコア２２の外周面２２ｂとにより複数の空間２８（図３参照）が形成されている。よって、複数の空間２８に接着剤４１を受け入れることができる。これにより、ロータコア２２の外周面２２ｂに塗布した接着剤４１をマグネット２３の端面２３ｃで削ぎ落すことを抑制できる。
【００３６】
図７（ａ）は、第１実施形態におけるマグネット２３をロータコア２２に外嵌固着した状態を説明する側面図である。図７（ｂ）は、第１実施形態におけるマグネット２３をロータコア２２に外嵌固着した状態を説明する正面図である。
図７（ａ）に示すように、マグネット２３をロータコア２２の外周面２２ｂの組付位置まで嵌入する。
【００３７】
図７（ｂ）に示すように、マグネット２３がロータコア２２の外周面２２ｂの組付位置まで嵌入される。この状態において、ロータコア２２の外周面２２ｂに塗布した接着剤４１が複数の空間２８に受け入れられている。マグネット２３の複数の凸部２５の先端面２５ａがロータコア２２の外周面２２ｂに接触した状態で、接着剤４１により固着される。また、マグネット２３の複数の凹部２６に受け入れられた接着剤４１により、複数の凹部２６がロータコア２２の外周面２２ｂに固着される。
【００３８】
よって、マグネット２３がロータコア２２の外周面２２ｂに接着剤４１により、接着強度が高い状態で外嵌固着される。これにより、ロータコア２２の外周面２２ｂに対するマグネット２３の接着強度を高くした状態に、ロータコア２２の外周面２２ｂにマグネット２３を容易に組み付けることができる。
【００３９】
また、ロータコア２２の外周面２２ｂに塗布した接着剤４１をマグネット２３の端面２３ｃで削ぎ落さないようにできる。よって、削ぎ落された接着剤がはみ出すおそれがない。これにより、はみ出した接着剤のふき取り工程を不要にできる。さらに、接着剤４１の垂れによる異物や設備の不具合等のリスクを回避することができる。
【００４０】
ここで、比較例として、例えば、複数の凸部２５を備えていないマグネットについて説明する。比較例のように、マグネットに複数の凸部２５を備えていない場合、マグネットの内周面とロータコア２２の外周面２２ｂとの間に接着剤を介在させるクリアランスが必要である。このため、比較例は、ロータコア２２に対するマグネットの同軸度を確保することが難しい。
これに対して、第１実施形態のマグネット２３は、複数の凸部２５を備えることにより、複数の凹部２６に接着剤４１を受け入れることができる。よって、複数の凸部２５をロータコア２２の外周面２２ｂに好適に接触させることが可能になる。これにより、第１実施形態のモータ部２は、ロータコア２２に対するマグネット２３の同軸度を確保できる。
【００４１】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態のモータ部５０について説明する。尚、第２実施形態において第１実施形態のモータ部２と同一、類似部材については各構成部材に同じ符号を付して詳しい説明を省略する。
図８は、第２実施形態におけるモータ部５０を示す断面図である。
図８に示すように、モータ部５０は、第１実施形態のロータ８をロータ５１に代えたものでその他の構成は、第１実施形態のモータ部２と同様のブラシレスモータである。
【００４２】
ロータ５１は、減速部３を構成するウォーム軸３３（図１参照）と一体成形されたシャフト（支持体）５２と、シャフト５２の外周面５２ａに外嵌固着されたマグネット５４と、を備えている。シャフト５２は、ティース１２の径方向内側に配置されている。シャフト５２は、鉄系の磁性材料で形成されることにより機能上の強度を備えている。
マグネット５４は、シャフト５２の外周面５２ａの全周にわたり周状（リング状）に形成され、内周面５４ａに複数の凸部（ブリッジ部）５５が形成されている。複数の凸部５５は、シャフト５２の外周面５２ａに当接するように突出し、外周面５２ａに接触された状態で接着剤４１（図７（ｂ）参照）により固着（一体化）されている。
【００４３】
この状態において、マグネット５４の凹部５６が、シャフト５２の外周面５２ａに対して非接触に配置されている。凹部５６とシャフト５２の外周面５２ａとの間に空間５８が湾曲状に形成されている。すなわち、第２実施形態のモータ部５０は、磁性材料で形成されたシャフト５２の外周面５２ａにマグネット５４の複数の凸部５５が外嵌固着されたもので、その他の構成は、第１実施形態のモータ部２と同様である。
【００４４】
第２実施形態のモータ部５０においても、第１実施形態のモータ部２と同様の効果を得ることができる。すなわち、第２実施形態のモータ部５０によれば、シャフト５２は、磁性を備えた材料で形成されることにより、電装品を駆動する際に必要な機能上の強度を備えることができる。加えて、マグネット５４の内周面５４ａに複数の凸部５５が設けられることにより、磁束漏れを低減するように抑制して、磁石使用量に対する磁束量を増やすことができる。
【００４５】
尚、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
【符号の説明】
【００４６】
１…減速機付きモータ、２，５０…モータ部（ブラシレスモータ）、６…ステータ、１０…ステータコア、１２…ティース、１４…コイル、２１…シャフト、２２…ロータコア（支持体）、２３，５４…マグネット、２５，５５…凸部、２６，５６…凹部、５２…シャフト（支持体）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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