(57)【要約】【課題】マグネットを安定した状態で固定することができるロータ及びモータを得る。【解決手段】モータ１２の一部を構成するロータ１０は、回転軸２６と、回転軸２６に固定され、凹溝３６を有するロータコア２８と、ロータコア２８の径方向外側に配置され、ロータコア２８の凹溝３６と係合されることでロータコア２８に対する周方向への変位が規制される凸部４６を有するマグネット構成体３０と、を備えている。また、ロータ１０は、回転軸２６及びロータコア２８の少なくとも一方に固定され、マグネット構成体３０のロータコア２８に対する軸方向への変位を規制する規制部材３２を備えている。【選択図】図２
2018133848.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、
前記回転軸に固定され、ロータコア側係合部を有するロータコアと、
前記ロータコアの径方向外側に配置され、前記ロータコア側係合部と係合されることで前記ロータコアに対する周方向への変位が規制されるマグネット側係合部を有するマグネットと、
前記回転軸及び前記ロータコアの少なくとも一方に固定され、前記マグネットの前記ロータコアに対する軸方向への変位を規制する規制部材と、
を備えたロータ。
【請求項２】
前記マグネットは、径方向への厚み寸法が周方向に沿って同一の寸法に設定されたマグネット本体部と、該マグネット本体部の径方向内側の面から突出する前記マグネット側係合部と、を含んで構成されており、
前記ロータコアの軸方向端面に沿って配置された前記規制部材の径方向外側の端が、前記マグネット本体部と前記マグネット側係合部との境界上又は該境界よりも径方向内側に位置している請求項１記載のロータ。
【請求項３】
前記マグネットは、樹脂材料と磁性粉末を含んで構成されたボンドマグネットを用いて形成されている請求項１又は請求項２記載のロータ。
【請求項４】
前記マグネットは、ステータの磁界を受けることで前記回転軸が回転されるロータマグネット部と、検出部によって磁束が検出されるセンサマグネット部と、を含んで構成されており、
前記ロータマグネット部と前記センサマグネット部とが、一体に形成されている請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のロータ。
【請求項５】
前記ロータコアには、前記回転軸がクリアランスを有して挿通される挿入孔が形成されており、
前記回転軸に圧入された前記規制部材によって、前記ロータコアの前記回転軸に対する軸方向への変位が規制されている請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のロータ。
【請求項６】
磁界を発生させるステータと、
前記ステータが発生する磁界と前記マグネットの磁界によって回転する請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のロータと、
を備えたモータ。
【請求項７】
前記ステータは、板状のステータコア構成板が軸方向に積層されることによって形成された環状のステータコアを含んで構成されており、
前記ロータコアは、前記ステータコアの径方向内側に配置され、かつ前記ステータコア構成板と同じ厚みのロータコア構成板が軸方向に積層されることによって形成されている請求項６記載のモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータ及びモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、ブラシレスＤＣモータの一部を構成するロータ（回転子）が開示されている。このロータは、回転軸に固定されたロータコア（ヨーク）と、ロータコアの外周面に接着剤を介して接合された筒状のマグネットと、を含んで構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１７４７４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、マグネットがロータコア等に接着剤を介して固定される構成では、接着剤の量、放置温度及び放置時間等の接着条件により、マグネットとロータコア等との固定状態にバラつきが生じ易い。
【０００５】
本発明は上記事実を考慮し、マグネットを安定した状態で固定することができるロータ及びモータを得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載のロータは、回転軸と、前記回転軸に固定され、ロータコア側係合部を有するロータコアと、前記ロータコアの径方向外側に配置され、前記ロータコア側係合部と係合されることで前記ロータコアに対する周方向への変位が規制されるマグネット側係合部を有するマグネットと、前記回転軸及び前記ロータコアの少なくとも一方に固定され、前記マグネットの前記ロータコアに対する軸方向への変位を規制する規制部材と、を備えている。
【０００７】
請求項１記載のロータによれば、ロータコアが回転軸に固定されている。また、ロータコアの径方向外側には、マグネットが配置されており、このマグネットのマグネット側係合部は、ロータコアのロータコア側係合部に係合されている。これにより、マグネットのロータコアに対する周方向への変位が規制されている。また、回転軸及びロータコアの少なくとも一方には、規制部材が固定されている。そして、回転軸に固定された規制部材によって、マグネットのロータコアに対する軸方向への変位が規制されている。このように、請求項１記載のロータによれば、ロータコアのロータコア側係合部、マグネットのマグネット側係合部及び規制部材によってマグネットをロータコアに機械的に固定することができる。その結果、マグネットを安定した状態でロータコアに固定することができる。
【０００８】
請求項２記載のロータは、請求項１記載のロータにおいて、前記マグネットは、径方向への厚み寸法が周方向に沿って同一の寸法に設定されたマグネット本体部と、該マグネット本体部の径方向内側の面から突出する前記マグネット側係合部と、を含んで構成されており、前記ロータコアの軸方向端面に沿って配置された前記規制部材の径方向外側の端が、前記マグネット本体部と前記マグネット側係合部との境界上又は該境界よりも径方向内側に位置している。
【０００９】
請求項２記載のロータによれば、規制部材の径方向外側の端が、マグネットのマグネット本体部とマグネット側係合部との境界上又は当該境界よりも径方向内側に位置している。このように、規制部材とマグネットのマグネット本体部とが、軸方向に重ならない構成とすることで、マグネット本体部の磁束が規制部材側へ漏れ出すことを抑制することができる。
【００１０】
請求項３記載のロータは、請求項１又は請求項２記載のロータにおいて、前記マグネットは、樹脂材料と磁性粉末を含んで構成されたボンドマグネットを用いて形成されている。
【００１１】
請求項３記載のロータによれば、マグネットが、ボンドマグネットを用いて形成されていることにより、マグネットの軽量化を図ることができる。これにより、ロータの軽量化を図ることができる。
【００１２】
請求項４記載のロータは、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のロータにおいて、前記マグネットは、ステータの磁界を受けることで前記回転軸が回転されるロータマグネット部と、検出部によって磁束が検出されるセンサマグネット部と、を含んで構成されており、前記ロータマグネット部と前記センサマグネット部とが、一体に形成されている。
【００１３】
請求項４記載のロータのマグネットによれば、ロータマグネット部とセンサマグネット部とが一体に形成された構成とすることにより、マグネットをロータコアに固定する際等にロータマグネット部とセンサマグネット部との位相がずれることを防止又は抑制することができる。
【００１４】
請求項５記載のロータは、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のロータにおいて、前記ロータコアには、前記回転軸がクリアランスを有して挿通される挿入孔が形成されており、前記回転軸に圧入された前記規制部材によって、前記ロータコアの前記回転軸に対する軸方向への変位が規制されている。
【００１５】
請求項５記載のロータによれば、回転軸をロータコアの挿通孔に挿入して、規制部材を回転軸に圧入する（回転軸を規制部材に圧入する）ことで、ロータコアを回転軸に圧入することなく固定することができる。
【００１６】
請求項６記載のモータは、磁界を発生させるステータと、前記ステータが発生する磁界と前記マグネットの磁界によって回転する請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のロータと、を備えている。
【００１７】
請求項６記載のモータによれば、マグネットが安定した状態でロータ本体に固定された請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のロータを含んで構成されていることにより、モータの信頼性を高めることができる。
【００１８】
請求項７記載のモータは、請求項６記載のモータにおいて、前記ステータは、板状のステータコア構成板が軸方向に積層されることによって形成された環状のステータコアを含んで構成されており、前記ロータコアは、前記ステータコアの径方向内側に配置され、かつ前記ステータコア構成板と同じ厚みのロータコア構成板が軸方向に積層されることによって形成されている。
【００１９】
請求項７記載のモータによれば、ステータコアを構成するステータコア構成板及びロータコアを構成するロータコア構成板を同じ厚みとすることにより、同じ素材である板材からステータコア構成板及びロータコア構成板を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】モータを径方向に沿って切断した断面を模式的に示す断面図である。
【図２】図１に示された２−２線に沿って切断したモータを模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１を用いて本発明の実施形態に係るロータを備えたモータについて説明する。なお、図中に適宜示す矢印Ｚ方向、矢印Ｒ方向及び矢印Ｃ方向は、モータの回転軸（ロータ）の回転軸方向、回転径方向及び回転周方向をそれぞれ示すものとする。また以下、単に軸方向、径方向、周方向を示す場合は、特に断りのない限り、回転軸（ロータ）の回転軸方向、回転径方向、回転周方向を示すものとする。
【００２２】
図１及び図２に示されるように、本実施形態に係るロータ１０を備えたモータ１２は、インナロータタイプのブラシレスモータであり、このモータ１２は、回転磁界を発生させるステータ１４と、ステータ１４の回転磁界を受けて回転するロータ１０と、ロータ１０の回転数や回転角度を検出するための検出部１６（ホールＩＣ等）と、を備えている。
【００２３】
図２に示されるように、ステータ１４は、径方向へ延びると共に周方向へ等間隔に配置された複数のティース部１８を備えたステータコア２０と、各々のティース部１８の回りに巻線が巻回されることによって形成された複数のコイル部２２と、を含んで構成されている。そして、コイル部２２を形成する巻線への通電が切替えられることで、回転磁界がステータ１４の回りに生じるようになっている。また、本実施形態では、ステータコア２０は、厚みがＴとされた鋼板材が打抜かれること等によって形成された複数のステータコア構成板２４が軸方向に積層されて一体化されることによって形成されている。なお、複数のステータコア構成板２４は、かしめ等により一体化されている。
【００２４】
ロータ１０は、回転軸２６に固定されたロータコア２８と、ロータコア２８の外周部に固定されたマグネットとしてのマグネット構成体３０と、回転軸２６に固定されることで、ロータコア２８及びマグネット構成体３０の回転軸２６に対する軸方向への変位を規制する一対の規制部材３２と、を含んで構成されている。
【００２５】
図１及び図２に示されるように、ロータコア２８は、厚肉の円筒状に形成されている。ロータコア２８の軸心部には、回転軸２６がクリアランスを有して挿入される（回転軸２６が遊挿される）挿入孔３４が形成されている。ロータコア２８の外周部には、ロータコア側係合部としての２つの凹溝３６が形成されている。この２つの凹溝３６は、径方向外側が開放されていると共に軸方向に延びる角溝状に形成されている。また、２つの凹溝３６は、周方向に沿って等間隔に配置されている。ここで、本実施形態のロータコア２８は、ステータコア２０と同じ素材である厚みがＴとされた鋼板材が打抜かれること等によって形成された複数のロータコア構成板３８が軸方向に積層されて一体化されることによって形成されている。なお、複数のロータコア構成板３８は、複数のステータコア構成板２４と同様にかしめ等により一体化されている。
【００２６】
図２に示されるように、マグネット構成体３０は、磁性粉末と樹脂材料との混合材が金型内に射出され後に冷却されることによって形成されたロータマグネット部４０とセンサマグネット部４２とが軸方向に接合されることにより形成されている。なお、本実施形態では、着磁工程を経ることによって、ロータマグネット部４０及びセンサマグネット部４２の周方向に沿ってＮ極とＳ極とが交互に着磁されている。
【００２７】
ロータマグネット部４０は、径方向への厚み寸法が周方向に沿って同一の寸法に設定されていると共に軸方向への寸法がロータコア２８の軸方向への寸法とほぼ同じ寸法に設定されたマグネット本体部としてのロータマグネット本体部４４を備えている。このロータマグネット本体部４４の内径は、ロータコア２８の外径（凹溝３６が形成されていない部分の外径）とほぼ同じ内径に設定されている。また、ロータマグネット部４０は、ロータマグネット本体部４４の径方向内側の面から径方向内側へ向けて突出するマグネット側係合部としての２つの凸部４６を備えている。この２つの凸部４６は、ロータコア２８に形成された凹溝３６に対応する矩形ブロック状に形成されていると共に周方向に沿って等間隔に配置されている。そして、２つの凸部４６がロータコア２８の２つの凹溝３６にそれぞれ係合されることで、マグネット構成体３０のロータコア２８に対する周方向への変位が規制されるようになっている。
【００２８】
センサマグネット部４２は、内径及び外径がロータマグネット部４０のロータマグネット本体部４４の内径及び外径にそれぞれ対応する寸法の環状に形成されている。このセンサマグネット部４２は、ロータマグネット部４０のロータマグネット本体部４４における軸方向一方側の端面に接着剤を介して接合されている。
【００２９】
図２に示されるように、規制部材３２は、回転軸２６が圧入される筒状のボス部４８と、ボス部４８におけるロータコア２８側の端部から径方向外側に向けて当該ロータコア２８の軸方向端面に沿って延びる円板状の円板部５０と、を備えている。円板部５０の径方向への寸法（直径）は、ロータマグネット本体部４４の内径と同じ又はやや小さい寸法に設定されている。なお、円板部５０の径方向内側の部分におけるボス部４８との境界部は湾曲されている。これにより、回転軸２６が規制部材３２に圧入される際のかじりが抑制されている。
【００３０】
そして、一対の規制部材３２が、軸方向一方側及び他方側から回転軸２６に圧入されて、当該一対の規制部材３２の円板部５０の間にロータコア２８が配置されることで、当該ロータコア２８の回転軸２６に対する軸方向への変位が規制されている。また、一対の規制部材３２の円板部５０とロータコア２８との間の摩擦力によって、ロータコア２８の回転軸２６に対する周方向への変位が規制されている。
【００３１】
また、一対の規制部材３２が、軸方向一方側及び他方側から回転軸２６に圧入されて、当該一対の規制部材３２の円板部５０の間にロータマグネット部４０の凸部４６が配置されることで、マグネット構成体３０のロータコア２８に対する軸方向への変位が規制されている。
【００３２】
次に、本実施形態のロータ１０の組立工程について説明する。
【００３３】
先ず、一方の規制部材３２を回転軸２６に圧入させる。次いで、ロータコア２８の挿入孔３４に回転軸２６を挿入させることで、一方の規制部材３２の円板部５０にロータコア２８の軸方向の一方側の端面を当接させる。次いで、マグネット構成体３０に回転軸２６を挿入させながら、マグネット構成体３０のロータマグネット部４０の凸部４６をロータコア２８の凹溝３６に係合させる。そして、最後に、他方の規制部材３２を回転軸２６に圧入させて、当該他方の規制部材３２の円板部をロータコア２８の軸方向の他方側の端面に当接させる。以上の工程を経て、ロータ１０が製造される。なお、マグネット構成体３０のロータマグネット部４０の凸部４６をロータコア２８の凹溝３６に係合させた後に、ロータコア２８の挿入孔３４に回転軸２６を挿入させてもよい。
【００３４】
（本実施形態の作用並びに効果）
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。
【００３５】
本実施形態のロータ１０を備えたモータ１２によれば、ステータ１４の一部を形成するコイル部２２へ通電がなされると、ステータ１４の回りに回転磁界が生じる。この回転磁界とマグネット構成体３０のロータマグネット部４０の磁界によって、ロータ１０が回転する。また、ロータ１０が回転すると、マグネット構成体３０のセンサマグネット部４２と検出部１６との間の磁束が変化する。そして、この磁束の変化が検出部１６に検出されることで、ロータ１０の回転数や回転角度を算出することができる。
【００３６】
ここで、本実施形態では、ロータコア２８の凹溝３６、マグネット構成体３０の凸部４６及び一対の規制部材３２によってマグネット構成体３０をロータコア２８に機械的に固定することができる。その結果、接着剤を用いてマグネット構成体３０をロータコア２８に固定した場合に比べて、マグネット構成体３０を安定した状態でロータコア２８に固定することができる。
【００３７】
また、本実施形態では、規制部材３２の円板部５０の径方向への寸法が、ロータマグネット本体部４４の内径と同じ又はやや小さい寸法に設定されている。これにより、規制部材３２の円板部５０の径方向外側の端５０Ａが、マグネット構成体３０（ロータマグネット部４０）のロータマグネット本体部４４と凸部４６との境界４５上又は当該境界４５よりも径方向内側に位置している。このように、規制部材３２の円板部５０とマグネット構成体３０のロータマグネット本体部４４とが、軸方向に重ならない構成とすることで、ロータマグネット本体部４４の磁束が規制部材３２側へ漏れ出すことを抑制することができる。
【００３８】
さらに、本実施形態では、マグネット構成体３０がボンドマグネットを用いて形成されていることにより、当該マグネット構成体３０の軽量化を図ることができる。これにより、ロータ１０及びモータ１２の軽量化を図ることができる。
【００３９】
また、本実施形態では、ロータマグネット部４０とセンサマグネット部４２とが一体化されたマグネット構成体３０とすることにより、マグネット構成体３０をロータコア２８に固定する際等にロータマグネット部４０とセンサマグネット部４２との位相がずれることを防止又は抑制することができる。
【００４０】
さらに、本実施形態では、前述のロータ１０の組立工程で説明したように、ロータコア２８を回転軸２６に圧入することなく当該回転軸２６に固定することができる。これにより、ロータコア２８を回転軸２６に固定することによって両者の間に生じる凝着摩耗やロータコア２８に生じる歪を小さくすることができる。これにより、当該歪によってロータコア２８の鉄損の増加を抑制することができる。
【００４１】
また、本実施形態では、ステータコア２０を構成するステータコア構成板２４及びロータコア２８を構成するロータコア構成板３８を同じ厚みＴとすることにより、同じ素材である板材からステータコア構成板２４及びロータコア構成板３８を形成することができる。すなわち、単一の板材からステータコア構成板２４及びロータコア構成板３８の両方を形成することができる。これにより、ステータコア構成板２４及びロータコア構成板３８をそれぞれ別々の板材から形成した場合に比べて、板材における不要な部分の量を少なくすることができる。
【００４２】
なお、本実施形態では、同じ厚みのステータコア構成板２４及びロータコア構成板３８を用いてステータコア２０及びロータコア２８を形成した例について説明したが、本発明はこれに限定されない。ステータコア２０及びロータコア２８のそれぞれを構成する素材は、モータ１２の出力、体格、コスト及び使用環境等を考慮して適宜選択すればよい。
【００４３】
また、本実施形態では、ロータコア２８を回転軸２６に圧入させない例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、積層されたロータコア構成板３８の軸心部に回転軸２６を圧入させることで、積層されたロータコア構成板３８が一体化されてロータコア２８が形成されるようにしてもよい。また、当該構成では、一対の規制部材３２を回転軸２６に圧入することなくロータコア２８にかしめ等により固定してもよいし、一対の規制部材３２を回転軸２６に圧入すると共にロータコア２８にかしめ等により固定してもよい。
【００４４】
さらに、本実施形態では、ロータマグネット部４０とセンサマグネット部４２とが一体化されたマグネット構成体３０を用いてロータ１０を構成した例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、センサマグネット部４２が不要な構成では、ロータマグネット部４０に対応するマグネットとしてのリングマグネットを用いてロータを構成してもよい。
【００４５】
また、本実施形態では、マグネット構成体３０がボンドマグネットを用いて形成されている例について説明したが、本発明はこれに限定されない。マグネット構成体３０が、セラミックス等を用いて形成されていてもよい。
【００４６】
さらに、本実施形態では、規制部材３２の円板部５０とマグネット構成体３０のロータマグネット本体部４４とが、軸方向に重ならない構成とした例について説明したが、本発明はこれに限定されない。規制部材３２の円板部５０とマグネット構成体３０のロータマグネット本体部４４とを軸方向に重ねる構成とするか否かについては、ロータ１０内の磁束を考慮して適宜設定すればよい。
【００４７】
また、本実施形態では、マグネット構成体３０の２つの凸部４６がロータコア２８の２つの凹溝３６にそれぞれ係合されることで、マグネット構成体３０のロータコア２８に対する周方向への変位を規制した例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、マグネット構成体３０に凹溝を設けると共にロータコア２８に凸部を設けて、ロータコア２８の凸部がマグネット構成体３０の凹溝に係合されることで、マグネット構成体３０のロータコア２８に対する周方向への変位を規制してもよい。
【００４８】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、その主旨を逸脱しない範囲内において上記以外にも種々変形して実施することが可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００４９】
１０…ロータ、１２…モータ、１４…ステータ、１６…検出部、２０…ステータコア、２４…ステータコア構成板、２６…回転軸、２８…ロータコア、３０…マグネット構成体（マグネット）、３２…規制部材、３４…挿入孔、３６…凹溝（ロータコア側係合部）、３８…ロータコア構成板、４０…ロータマグネット部、４２…センサマグネット部、４４…ロータマグネット本体部（マグネット本体部）、４５…境界、４６…凸部（マグネット側係合部）、５０Ａ…端
【図１】
2018133848.tif 000003
【図２】
2018133848.tif 000004