(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層鋼板製の回転子または固定子に設けられた軸方向の溝穴に、射出成形によりボンド磁石が充填された埋込磁石型モータであって、
前記溝穴の内部に、前記ボンド磁石に係合して前記軸方向の抜けを防止する段部を備え、
前記回転子または前記固定子を成す前記軸方向における一端側の鋼板には、前記溝穴より小さい、前記ボンド磁石の射出成形用のゲート穴が設けられると共に、前記軸方向における他端側の鋼板には、前記溝穴より小さい、当該射出成形用のエア抜き穴が設けられ、
前記段部は、前記ゲート穴と、前記エア抜き穴と、前記一端側の鋼板と前記他端側の鋼板の間に挟まれた鋼板に設けられた前記溝穴とにより構成されることを特徴とする埋込磁石型モータ。
【請求項２】
前記段部は、前記回転子または前記固定子を成す両端の鋼板と、その間に挟まれた鋼板のうちの少なくとも１枚以上の鋼板とに設けられた形状の異なる前記溝穴により構成されることを特徴とする請求項１記載の埋込磁石型モータ。
【請求項３】
前記両端の鋼板、または前記両端の鋼板の間に挟まれた鋼板のうちの少なくとも１枚以上の鋼板に設けられた前記溝穴は、その周縁部に凹凸形状を有することを特徴とする請求項２記載の埋込磁石型モータ。
【請求項４】
前記段部は、大きさまたは形状の異なる前記溝穴を設けた鋼板が１枚ずつまたは複数枚ずつ交互に積層されて多段形状に構成されることを特徴とする請求項１記載の埋込磁石型モータ。
【請求項５】
前記段部は、前記溝穴の位置を周方向にずらして鋼板を積層することにより構成されることを特徴とする請求項１記載の埋込磁石型モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、積層鋼板製の回転子または固定子の溝穴に埋め込まれたボンド磁石の抜け止め構造を有する埋込磁石型モータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
磁石を回転子または固定子の溝穴へ埋め込む構造のモータにおいて、ボンド磁石を射出成形にて充填した場合、ボンド磁石の熱収縮、モータ動作時の振動、およびモータに加わる振動等により、溝穴に埋め込まれたボンド磁石が抜け落ちてしまうことが懸念される。そのため、従来より、カバーで溝穴の開口を塞いだり、特許文献１に開示されているようにボンド磁石の一端部が溝穴の縁に掛止する形状に成形したりして、ボンド磁石の抜け止め構造を設けていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１３６８８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の抜け止め構造は以上のように構成されているので、カバーとその固定部材（リベットなど）が必要になったり、回転子の外側でボンド磁石の掛止形状を成形するために複雑な金型構造が必要になったりする課題があった。
【０００５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、簡易な構成で、積層鋼板製の回転子または固定子に射出成形されたボンド磁石の抜け止めを実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る埋込磁石型モータは、積層鋼板製の回転子または固定子に設けられた軸方向の溝穴に、射出成形によりボンド磁石が充填されたものであって、溝穴の内部に、ボンド磁石に係合して軸方向の抜けを防止する段部を備え、回転子または固定子を成す軸方向における一端側の鋼板には、溝穴より小さい、ボンド磁石の射出成形用のゲート穴が設けられると共に、軸方向における他端側の鋼板には、溝穴より小さい、射出成形用のエア抜き穴が設けられ、段部は、ゲート穴と、エア抜き穴と、一端側の鋼板と他端側の鋼板の間に挟まれた鋼板に設けられた溝穴とにより構成されるものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、溝穴の内部に、ボンド磁石に係合して軸方向の抜けを防止する段部を備え、回転子または固定子を成す軸方向における一端側の鋼板には、溝穴より小さい、ボンド磁石の射出成形用のゲート穴が設けられると共に、軸方向における他端側の鋼板には、溝穴より小さい、射出成形用のエア抜き穴が設けられ、段部は、ゲート穴と、エア抜き穴と、一端側の鋼板と他端側の鋼板の間に挟まれた鋼板に設けられた溝穴とにより構成されるようにしたので、簡易な構成でボンド磁石の抜け止めを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１に係る埋込磁石型モータの構成を示す縦断面図である。
【図２】実施の形態１に係る埋込磁石型モータの回転子の構成を示し、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）はＡＡ線で切断した断面図である。
【図３】従来の抜け止め構造の例を示す断面図である。
【図４】ボンド磁石を射出成形する金型構造を示す断面図であり、図の右半分が本実施の形態１の金型構造、左半分が図３（ｂ）の従来例の金型構造である。
【図５】この発明の実施の形態２に係る埋込磁石型モータの回転子の構成を示し、図５（ａ）は平面図、図５（ｂ）はＢＢ線で切断した断面図である。
【図６】実施の形態２に係る埋込磁石型モータの回転子の変形例を示し、図６（ａ）は平面図、図６（ｂ）はＣＣ線で切断した断面図である。
【図７】実施の形態２に係る埋込磁石型モータの回転子の変形例を示し、図７（ａ）は平面図、図７（ｂ）はＤＤ線で切断した断面図である。
【図８】この発明の実施の形態３に係る埋込磁石型モータの回転子の構成を示し、図８（ａ）は平面図、図８（ｂ）はＥＥ線で切断した断面図である。
【図９】この発明の実施の形態４に係る埋込磁石型モータの回転子の構成を示し、図９（ａ）は平面図、図９（ｂ）はＦＦ線で切断した断面図、図９（ｃ）はＧＧ線で切断した断面図である。
【図１０】この発明の実施の形態５に係る埋込磁石型モータの回転子の構成を示す断面図である。
【図１１】実施の形態５に係る埋込磁石型モータの回転子の変形例を示す断面図である。
【図１２】実施の形態５に係る埋込磁石型モータの回転子の変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１に示す埋込磁石型モータは、ケース１とハウジング２の内部に、２個の軸受け３により回転自在に支持されたシャフト４と、シャフト４に固定された回転子５と、回転子５を囲むように配設された固定子６とを備えている。
【００１０】
回転子５および固定子６は、多数枚の鋼板を軸方向Ｘに積層して作製されている。積層鋼板製の回転子５または固定子６のいずれか一方には軸方向Ｘに連通した溝穴７が設けられており、その溝穴７にボンド磁石８（ネオジム等の磁性粉末を混ぜた樹脂）が射出成形にて充填される。
なお、図１では、回転子５と固定子６の両方に溝穴７とボンド磁石８を設けた例を示したが、回転子５と固定子６のいずれか一方に溝穴７とボンド磁石８を設ける構成であってもよい。
【００１１】
以下では、回転子５に溝穴７とボンド磁石８を設けた構成を例にして本発明を説明する。
固定子６に絶縁体のボビン１０が装着されてコイル線９が巻回され、このコイル線９の端部がコネクタ１１のターミナル１２に接続されている。コネクタ１１はモータ制御装置（不図示）などに接続されて電源供給を受ける。シャフト４にはセンサマグネット１５が固定されており、センサ基板１３上のセンサ１４でセンサマグネット１５の磁極を読み取り、回転子５の回転位置を検出する。モータ制御装置（不図示）は、回転子５の回転位置に基づいてコイル線９への通電を制御して固定子６に回転磁界を発生させ、ボンド磁石８との磁気作用によって回転子５を回転させる。
なお、図１ではセンサ基板１３、センサ１４、およびセンサマグネット１５を備えたタイプのモータを例示したが、モータの種類はこれに限定されるものではなく、例えばセンサレスモータであってもかまわない。
【００１２】
次に、ボンド磁石８の軸方向Ｘの抜け止め構造を説明する。
図２（ａ）は回転子５の平面図、図２（ｂ）は回転子５をＡＡ線で切断した断面図である。回転子５は、シャフト４を挿通する穴のあいた円盤状の鋼板５−１〜５−ｎ（ｎは任意の数）を軸方向Ｘに積層して成る。この積層鋼板のうち、一端側の鋼板５−１に射出成形用のゲート穴を設けて、このゲート穴を溝穴７−１にする。また、他端側の鋼板５−ｎに射出成形用のエア抜き穴を設けて、このエア抜き穴を溝穴７−ｎにする。射出成形時、ボンド磁石８を射出する金型のゲートをゲート穴（溝穴７−１）に連通させ、溝穴７のエアを抜く金型のエア抜きをエア抜き穴（溝穴７−２）に連通させる。
【００１３】
両端の鋼板５−１，５−ｎの間に挟まれた鋼板５−２〜５−ｍ（ｍ＝ｎ−１）には、溝穴７−１，７−ｎより大きな溝穴７−２〜７−ｍを設け、これら溝穴７−１〜７−ｎを軸方向Ｘに連通させて図１の溝穴７を構成している。回転子５の上端側において小さい溝穴７−１と大きい溝穴７−２とで段部２０を形成すると共に、下端側において小さい溝穴７−ｎと大きい溝穴７−ｍとで段部２０を形成することにより、上下の段部２０でボンド磁石８を係合でき、軸方向Ｘの抜けを防止できる。
なお、ボンド磁石８の配置および形状等は任意でよく、図２の例に限定されるものではない。
【００１４】
ここで、本実施の形態１の抜け止め構造の効果を説明するために、図３に従来の抜け止め構造の例を示す。
図３（ａ）の従来例では、リベット１００を使用して回転子５ａの上面と下面にカバー１０１を取り付けて溝穴７の上下開口を塞ぎ、溝穴７に埋め込んだボンド磁石８の軸方向Ｘの抜けを防止する。この構成の場合、別部品であるカバー１０１、およびそのカバー１０１を固定する構造（リベット１０１など）が必要となる。
一方、本実施の形態１では、ボンド磁石８を埋め込む溝穴７の内部に抜け止め用の段部２０を形成しているので、別部品が不要である。
【００１５】
図３（ｂ）の従来例では、ボンド磁石８の上端に掛止部１０２を一体的に設けて溝穴７の縁に掛止することにより、溝穴７に埋め込んだボンド磁石８の軸方向Ｘ下側への抜けを防止する。この掛止部１０２による抜け止め構造を実現する場合、掛止部１０２を金型で成形するため、図４の「従来例」に示すような凹部１０３を設けた金型構造が必要となる。
このように、従来は抜け止め用の掛止部１０２を回転子５の外に形成するために複雑な金型構造が必要であったのに対し、本実施の形態１では積層鋼板で作られた回転子５の溝穴７の内部に積層鋼板自体で抜け止め用の段部２０を形成しているので、図４の「本発明」に示すような比較的簡易な金型構造にてボンド磁石８を射出成形できる。
【００１６】
また、従来の射出成形品では、金型と成形部（ボンド磁石８および掛止部１０２）との境界部分にバリが発生しやすい傾向にあるが、本実施の形態１では金型と成形部（ボンド磁石８）との境界部分が、ゲート穴である溝穴７−１とエア抜き穴である溝穴７−ｎしかないため、発生するバリが少なく、またその処理と対策も容易である。
【００１７】
以上より、実施の形態１によれば、積層鋼板製の回転子５に設けられた軸方向Ｘの溝穴７に、射出成形によりボンド磁石８が充填された埋込磁石型モータにおいて、ボンド磁石８に係合して軸方向Ｘの抜けを防止する段部２０を溝穴７の内部に設けたので、簡易な構成でボンド磁石８の抜け止めを実現することができる。
【００１８】
また、実施の形態１によれば、積層鋼板のうちの一端側の鋼板５−１に、ボンド磁石８の射出成形用のゲート穴（溝穴７−１）を設けると共に、他端側の鋼板５−ｎには当該射出成形用のエア抜き穴（溝穴７−ｎ）を設けて、これらゲート穴（溝穴７−１）と、エア抜き穴（溝穴７−ｎ）と、両端の鋼板５−１，５−ｎの間に挟まれた鋼板５−２〜５−ｍに設けられた溝穴７−２〜７−ｍとにより段部２０を構成するようにしたので、射出成形で発生するバリが少なく、またその処理と対策も容易である。
【００１９】
実施の形態２．
図５および図６は、本実施の形態２に係る埋込磁石型モータの回転子５の構成を示し、図５（ａ）および図６（ａ）は平面図、図５（ｂ）および図６（ｂ）は回転子５をＢＢ線およびＣＣ線で切断した断面図である。なお、図５および図６において、図１および図２と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
【００２０】
図５では、回転子５を成す積層鋼板において、上下端の鋼板５−１，５−ｎの溝穴７−１，７−ｎを、その間に挟まれた鋼板５−２〜５−ｍの溝穴７−２〜７−ｍより小さくして、溝穴７の内部に段部２０を形成している。溝穴７−１〜７−ｎに射出成形したボンド磁石８を２箇所の段部２０で係合することにより、軸方向Ｘの抜けを防止できる。
【００２１】
図６では、回転子５を成す積層鋼板において、上下端の鋼板５−１，５−ｎの溝穴７−１，７−ｎを、その間に挟まれた鋼板５−２〜５−ｍの溝穴７−２〜７−ｍより大きくして、溝穴７の内部に段部２０を形成している。図６の構成の場合も図５と同様に、溝穴７−１〜７−ｎに射出成形したボンド磁石８を２箇所の段部２０で係合することにより、軸方向Ｘの抜けを防止できる。
【００２２】
以上より、実施の形態２によれば、ボンド磁石８の抜けを防止する段部２０が、積層鋼板を成す両端の鋼板５−１，５−ｎとその間に挟まれた鋼板５−２〜５−ｍとで大きさの異なる溝穴７−１，７−ｎと７−２〜７−ｍにより構成されるようにした。このため、回転子５を構成する積層鋼板の中で溝穴の形状が異なるのは上下端合計２枚分のみであり、また上下端の鋼板とその間の鋼板とで溝穴の形状の差異は僅かであるため、抜け止め構造がない場合と比べて図５および図６の方が回転子５へ充填できる磁石容積の差が小さい。回転子５へ充填する磁石量が変るとモータ特性が変化するが、抜け止め構造を付加しても磁石量の変化は小さいのでモータ特性への影響および跳ね返りも小さい。
【００２３】
なお、図５および図６の例では、上下端の溝穴７−１，７−ｎの大きさを変えたが、これに限定されるものではなく、例えば間に挟まれる鋼板５−２〜５−ｍのうちの少なくとも１枚の溝穴の大きさを変えることによって抜け止め構造を実現してもよい。
【００２４】
また、図５および図６の例では、溝穴７−１〜７−ｎの大きさを変えたが、形状を変えることによって抜け止め構造を実現してもよい。
例えば図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、上下端の鋼板５−１，５−ｎの溝穴７−１，７−ｎの周縁部に１個以上（図７（ａ）では３個）の凸部を設けて、この凸部を段部２０とする。上下の段部２０でボンド磁石８を係合することにより、軸方向Ｘの抜けを防止できる。図７の例でも抜け止め構造がない場合とある場合とで磁石容積の差が小さいので、モータ特性への影響および跳ね返りが小さい。
【００２５】
なお、図７の例では溝穴７−１，７−ｎの周縁部から内側に凸部を突設したが、反対に、周縁部を切り欠いて凹部を形成してもよい。また、凸部を上下端の鋼板５−１，５−ｎの溝穴７−１，７−ｎに形成せず、その間に挟まれる鋼板５−２〜５−ｍのうちの少なくとも１枚の溝穴に形成してもよい。
【００２６】
実施の形態３．
図８は、本実施の形態３に係る埋込磁石型モータの回転子５の構成を示し、図８（ａ）は平面図、図８（ｂ）は回転子５をＥＥ線で切断した断面図である。なお、図８において、図１および図２と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
【００２７】
本実施の形態３では、溝穴が大きい鋼板と小さい鋼板の２種類を用意し、交互に積層して回転子５を構成する。図８の例では、上から奇数番目の鋼板５−１，５−３，・・・の溝穴７−１，７−３，・・・を小さくし、上から偶数番目の鋼板５−２，５−４，・・・の溝穴７−２，７−４，・・・を大きくしている。奇数番目と偶数番目の溝穴の大きさの違いにより複数の段部２０が構成されて、溝穴７の内部が多段形状になるので、ボンド磁石８を係合する強度が大きく、信頼性の高い抜け止め構造を実現できる。
【００２８】
図８の例では溝穴の大きさを鋼板１枚ずつ交互に変えることによって抜け止め構造を実現したが、数枚ずつ交互に変えてもよい。また、溝穴の大きさを大小２種類にしたが、３種類以上であってもよい。さらに、溝穴の形状を鋼板１枚ずつ交互に変えて段部２０を構成してもよい。
【００２９】
以上より、実施の形態３によれば、大きさの異なる溝穴７−１，７−３，・・・と７−２，７−４，・・・を設けた鋼板５−１，５−３，・・・と５−２，５−４，・・・を交互に積層することにより、ボンド磁石８の抜けを防止する段部２０が多段形状に構成されるようにした。溝穴７−１〜７−ｎから成る溝７の内部が多段形状になってボンド磁石８との係合部分が多くなるため、より強度が大きく信頼性の高い抜け止め構造を実現できる。
【００３０】
実施の形態４．
図９は、本実施の形態４に係る埋込磁石型モータの回転子５の構成を示し、図９（ａ）は平面図、図９（ｂ）は回転子５をＦＦ線で切断した断面図、図９（ｃ）は回転子５をＧＧ線で切断した断面図である。なお、図９において、図１および図２と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
【００３１】
本実施の形態４では、同じ大きさおよび形状の溝穴７−１〜７−ｎを設けた鋼板５−１〜５−ｎを用意し、上半分の鋼板５−１〜５−ｊと下半分の鋼板５−ｋ〜５−ｎとを周方向にずらして積層して回転子５を構成する。これにより、上半分の溝穴７−１〜７−ｊと下半分の溝穴７−ｋ〜７−ｎとが周方向にずれ、ずれた部分が段部２０になる。
【００３２】
図９の例では、積層鋼板の上半分と下半分を周方向にずらすことによって抜け止め構造を実現したが、鋼板を数枚ずつ（もしくは、１枚ずつ）周方向にずらしてもよい。
【００３３】
以上より、実施の形態４によれば、溝穴７−１〜７−ｎの位置を周方向にずらして鋼板５−１〜５−ｎを積層することにより、ボンド磁石８の抜けを防止する段部２０を構成するようにした。このため、１枚１枚の鋼板は全て同じ形状となるため、打ち抜き用の金型が１種類でよく、費用を抑えることができる。
【００３４】
実施の形態５．
本実施の形態５では、回転子５を成す鋼板５−１〜５−ｎのうちの少なくとも１枚以上の鋼板と他の鋼板とで溝穴７の大きさまたは形状が異なることにより、段部２０を構成して、抜け止め構造を実現する。
図１０〜図１２は、本実施の形態５に係る埋込磁石型モータの回転子５の構成を示す断面図である。なお、図１０〜図１２において、図１および図２と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
【００３５】
図１０の例では、回転子５を成す積層鋼板において、上側の２枚の鋼板５−１，５−２および下側の２枚の鋼板５−ｍ，５−ｎの溝穴７−１，７−２，７−ｍ，７−ｎを、その他の鋼板５−３〜５−ｇの溝穴７−３〜７−ｇより大きくして、溝穴７の内部に段部２０を形成している。
【００３６】
図１１の例では、回転子５を成す積層鋼板において、上下端の鋼板５−１，５−ｎおよびその間に挟まれた鋼板５−ｈの溝穴７−１，７−ｎ，７−ｈを、その他の鋼板５−２〜５−ｇ，５−ｉ〜５−ｍの溝穴７−２〜７−ｇ，７−ｉ〜７−ｍより大きくして、溝穴７の内部に段部２０を形成している。
【００３７】
図１２の例では、回転子５を成す積層鋼板において、１枚の鋼板５−ｈの溝穴７−ｈを、その他の鋼板５−１〜５−ｇ，５−ｉ〜５−ｎの溝穴７−１〜７−ｇ，７−ｉ〜７−ｎより大きくして、溝穴７の内部に段部２０を形成している。
【００３８】
なお、図１０〜図１２の例では、溝穴７の一部の大きさを変えたが、形状を変えることによって抜け止め構造を実現してもよい。また、図１０〜図１２は一例であって、溝穴７のどの部分の大きさまたは形状を変えるかは任意でよい。
【００３９】
以上の実施の形態１〜５では、積層鋼板製の回転子５にボンド磁石８を埋め込む場合の抜け止め構造を説明したが、図１に示したように積層鋼板製の固定子６においても同様の抜け止め構造を適用可能である。
【００４０】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１  ケース、２  ハウジング、３  軸受け、４  シャフト、５  回転子、５−１〜５−ｎ  鋼板、６  固定子、７，７−１〜７−ｎ  溝穴、８  ボンド磁石、９  コイル線、１０  ボビン、１１  コネクタ、１２  ターミナル、１３  センサ基板、１４  センサ、１５  センサマグネット、２０  段部、１００  リベット、１０１  カバー、１０２  掛止部、１０３  凹部。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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