(57)【要約】【課題】動作時のマグネットの抜けを防止するとともに、鉄損により生じた熱を効率良く外部に排出することができるロータ及びモータを提供する。【解決手段】回転シャフト５と、回転シャフト５の周囲にモールド樹脂３１を介して接続されたロータコアユニット２５と、ロータコアユニット２５内に挿入されたマグネット３０と、ロータコアユニット２５の端面２５ａにて、ロータコアユニット２５及び回転シャフト５を接続するように配置された熱伝達プレート４０と、を具備する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転シャフトと、
前記回転シャフトの周囲に樹脂モールドを介して固定されたロータコアユニットと、
前記ロータコアユニット内に挿入されたマグネットと、
前記ロータコアユニットの端面にて、前記ロータコアユニット及び前記回転シャフトに接触するように配置された熱伝達プレートと、
を備えたことを特徴とするロータ。
【請求項２】
前記熱伝達プレートは、前記ロータコアユニットの一方側に配置され、
前記熱伝達プレートと反対側に位置する前記ロータコアユニットの他方側には、前記ロータコアユニットの回転を検出するエンコーダが配置される
ことを特徴とする請求項１に記載のロータ。
【請求項３】
前記熱伝達プレートは、前記回転シャフトを回転自在に軸支する軸受に接触されることを特徴とする請求項１又は２の何れか１項に記載のロータ。
【請求項４】
前記ロータコアユニットは、前記回転シャフトの周方向にスリットを介して一定の間隔で配置された複数のコアプレートを有し、
前記スリット内に前記マグネットが挿入されることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のロータ。
【請求項５】
前記熱伝達プレートは、前記マグネットの軸方向端部を受け入れる逃げ部を有することを特徴とする請求項４に記載のロータ。
【請求項６】
請求項１〜請求項５の何れか１項に記載のロータと、
前記ロータの回転シャフトを回転自在に支持するとともに、前記ロータの周囲を取り囲むように形成されたブラケット及びステータと、
を備えたことを特徴とするモータ。
【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ものである。
【背景技術】
【０００２】
ブラシレスモータの中には、例えば、ステータハウジング内のステータに、回転軸に外嵌固定される略円柱状のロータコアと、ロータコア内に設けられたマグネットと、を備えたロータが設置されている（例えば、特許文献１参照）。
この種のロータは、磁性体よりなるロータコア内にスリットを複数形成し、スリットにマグネットを配置するマグネット埋込方式（ＩＰＭ：Ｉｎｔｅｒｉｏｒ  ＰｅｒｍＡｎｅｎｔ  ＭＡｇｎｅｔ）が採用されている。
【０００３】
具体的には、上記ロータは、回転シャフトの外周面を被覆するように形成された樹脂モールドと、樹脂モールドを介して連結されかつ回転シャフトの軸方向および径方向に延びる複数のコアプレートが周方向に沿って並ぶロータコアユニットと、コアプレート間のスリット内に挿入された複数のマグネットと、を具備している。
上記ロータコアユニットには、回転シャフトの周方向に間隔をおいて配置された複数のコアプレートを、各端部で連結するサイドコアプレートを有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−１６９４０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に示されるブラシレスモータでは、回転シャフトとロータコアユニットを樹脂モールドにより組み付けた後に、マグネットをロータコアユニットのリア側から挿入して組付ける。
しかしながら、上記ブラシレスモータでは、ロータコアユニットのリア側に位置するコア端部が開放された状態にあり、動作時にマグネットが抜けてしまう可能性があった。
【０００６】
また、上記ブラシレスモータでは、ロータコアユニットのコアプレートと回転シャフトとが樹脂モールドで接合されている。このため、鉄損により生じた熱がロータコアにたまり易く、放熱する箇所が空気層のみとなるので、熱の逃げ場が無い。その結果、上記ブラシレスモータでは、ロータの動作効率が悪化する可能性があった。
【０００７】
そこで、本発明は、動作時のマグネットの抜けを防止するとともに、鉄損により生じた熱を効率良く外部に排出することができるロータ及びモータを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明のロータでは、回転シャフトと、前記回転シャフトの周囲に樹脂モールドを介して固定されたロータコアユニットと、前記ロータコアユニット内に挿入されたマグネットと、前記ロータコアユニットの端面にて、前記ロータコアユニット及び前記回転シャフトに接触するように配置された熱伝達プレートと、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
上記のように、ロータコアユニットの端面位置に、該ロータコアユニット及び回転シャフトを接続する熱伝達プレートを配置した。
これにより、ロータコアユニットで生じた熱は、熱伝達プレートを通じて回転シャフトに伝達され、該回転シャフトを経由して外部に速やかに排出できる。
また、本発明では、ロータコアユニットの端面に熱伝達プレートを配置したので、該熱伝達プレートにより、動作時にロータコアユニット内に挿入されたマグネットが抜け落ちることを防止でき、装置の信頼性を向上させることができる。
【００１０】
本発明のロータでは、前記熱伝達プレートは、前記ロータコアユニットの一方側に配置され、前記熱伝達プレートと反対側に位置する前記ロータコアユニットの他方側には、前記ロータコアユニットの回転を検出するエンコーダが配置されることを特徴とする。
【００１１】
上記のように構成することで、熱伝達プレートを通じてロータコアユニットの一方側から熱を排出することができる。このため、ロータコアユニットの他方側に位置するエンコーダに、動作時に生じる熱の影響が及ぶことを防止できる。
【００１２】
本発明のロータでは、前記熱伝達プレートは、前記回転シャフトを回転自在に軸支する軸受に接触されることを特徴とする。
【００１３】
上記のように構成することで、熱伝達プレートが、回転シャフトを回転自在に軸支する軸受に接触配置される。このため、軸受を介して回転シャフトを回転自在に支持するステータに、動作時に発生した熱を伝達することができ、効率的な熱排出が可能となる。
【００１４】
本発明のロータでは、記ロータコアユニットは、前記回転シャフトの周方向にスリットを介して一定の間隔で配置された複数のコアプレートを有し、前記スリット内に前記マグネットが挿入されることを特徴とする。
【００１５】
上記のように構成することで、ロータコアユニットの端面に配置した熱伝達プレートにより、ロータコアユニットのスリット内に挿入したマグネットが動作時に抜け落ちることが防止できる。
【００１６】
本発明のロータでは、前記熱伝達プレートは、前記マグネットの軸方向端部を受け入れる逃げ部を有することを特徴とする。
【００１７】
上記のように、逃げ部を形成することにより、ロータの軸長をできる限り短く設定することができる。
【００１８】
本発明のモータでは、上記の何れかに記載のロータと、前記ロータの回転シャフトを回転自在に支持するとともに、前記ロータの周囲を取り囲むように形成されたブラケット及びステータと、を備えたことを特徴とする。
【００１９】
上記のように構成することで、ロータコアユニット内のマグネットで生じた熱を、熱伝達プレートを通じて回転シャフトに伝達した後、この回転シャフト、軸受、ブラケット及びステータを通じて速やかに外部に排出することができる。これにより、熱による動作効率の低下を防止することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、ロータコアユニットで生じた熱を、熱伝達プレートを通じて回転シャフトに伝達することができ、該回転シャフトを経由して外部に速やかに排出することができる。
また、ロータコアユニットの端面に配置した熱伝達プレートにより、ロータコアユニット内に挿入されたマグネットが動作時に抜け落ちることを防止できる。その結果、装置の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態におけるブラシレスモータの外観を示す斜視図である。
【図２】図１を回転シャフトの中心軸に沿って切断した縦断面図である。
【図３】図１のステータを示す斜視図である。
【図４】図１のロータを示す斜視図である。
【図５】図４に示すロータの分解斜視図である。
【図６】実施形態に係るブラシレスモータの熱移動を測定した実験結果を示す図である。
【図７】比較例に係るブラシレスモータの熱移動を測定した実験結果を示す図である。
【図８】実施形態の変形例に係る熱伝達プレートを示す斜視図である。
【図９】図８の熱伝達プレートを用いたブラシレスモータの縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の実施形態に係るブラシレスモータについて、図１〜図９を参照して説明をする。
【００２３】
（ブラシレスモータ）
図１は、実施形態に係るマグネット埋込方式（ＩＰＭ）ブラシレスモータの外観図である。図２は、中心線Оに沿って切断した縦断面図である。
図１に示すように、このブラシレスモータ１は、いわゆるインナーロータ式のモータであって、ステータハウジング（モータケース）２に圧入されたステータ３と、ステータ３の径方向内側にステータハウジング２に対して回転自在に配置されたロータ４と、を備えている。
【００２４】
ステータハウジング２は略円筒状に形成されており、円筒状部分の内周にステータ３が圧入されている。ステータハウジング２の一方側（図１の右端側）からは、ロータ４の回転シャフト５の一端が露出している。
なお、以下の説明では、回転シャフト５の突出側（図１の右側）を一方側Ａ１と称し、その反対側（図１の左側）を他方側Ａ２と称して説明する。また、以下の説明では、回転シャフト５の軸方向を単に軸方向（Ｙ１）、回転シャフト５の径方向を単に径方向（Ｙ２）、回転シャフト５の回転方向を周方向（Ｙ３）と称して説明する。
【００２５】
ステータハウジング２の一方側Ａ１は、略円盤状に形成されている第１ブラケット６で塞がれている。第１ブラケット６の径方向（Ｙ２）中央部には、第１軸受支持孔７が形成されている。この第１軸受支持孔７に、回転シャフト５を支持する第１軸受８が固定されている。
【００２６】
図３に示すように、ステータ３は、ステータハウジング２内に略円筒状のステータコア１０を有している。ステータコア１０の外周面は、ステータハウジング２の内周面に、例えば圧入等によって固定されている。
ステータコア１０は、複数枚の鋼板材を積層状に重ねることで構成されている。ステータコア１０は、径方向（Ｙ２）内側に向かって複数のティース１１（図２参照）が等間隔で突設されている。各ティース１１には、コイル部１２が取り付けられている。
コイル部１２は、各ティース１１に装着され、これらティース１１の周囲を被覆するように形成された絶縁性のボビン１２Ａと、各ボビン１２Ａの周囲に、コイル導線１２Ｂを集中巻きすることにより構成されている。
【００２７】
ティース１１に位置するコイル部１２のコイル導線１２Ｂ端末部は、ステータハウジング２の他方側Ａ２に向かって引き出され、ここに配置されているプリント基板１３に接続されている。
プリント基板１３は、コイル部１２の各端末部を適宜結線し、外部からの電力をコイル部１２に供給するためのものである。プリント基板１３は、所定のコイル部１２の端末部が接続される導電性の配線パターンが印刷されている。また、プリント基板１３には、外部電源に電気的に接続された電源用のハーネス（何れも不図示）が接続されている。
プリント基板１３の他方側には、ステータハウジング２の他方側Ａ２を塞ぐ第２ブラケット１５が設けられている。
【００２８】
第２ブラケット１５は、略円盤状に形成されている。第２ブラケット１５の中央部には、第２軸受支持孔１６が形成されている。第２軸受支持孔１６には、回転シャフト５の他方側Ａ２の端部を回転自在に支持する第２軸受１７が圧入固定されている。なお、回転シャフト５の他方側Ａ２の端部は、第２ブラケット１５に固定された第３ブラケット１９によって覆われている。
【００２９】
なお、詳細な説明を省略するが、このブラシレスモータ１は、ロータ４の回転位置検出用の例えば磁気式のエンコーダ２１を有している。また、ロータ４の回転位置検出用の検出手段を、光学式で構成しても良い。
【００３０】
（ロータ）
図４は、ブラシレスモータ１に適用される電動機用のロータ４の側面図である。図５は、図４の分解斜視図である。
図４、図５に示すように、電動機用のロータ４は、金属製の回転シャフト５と、磁性体よりなり回転シャフト５の外周に固定されたロータコアユニット２５（２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ）と、ロータコアユニット２５内に周方向（ハ）に沿って所定間隔で放射状に配置された複数のマグネット３０と、回転シャフト５とロータコアユニット２５を結合するために（回転シャフト５とロータコアユニット２５の間に）充填固化された非磁性体のモールド樹脂３１と、を有している。
なお、回転シャフト５は、例えば、アルミ焼結材やＳＵＳ３０４などの非磁性体で構成しても良いし、磁性体である鉄等で構成しても良い。
【００３１】
（ロータコア）
ロータコアユニット２５は、同一形状のコアユニット２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃを、軸方向（Ｙ１）に１段または複数段（本例では３段）に連結することで構成されている。
なお、以下の説明では、説明を分かり易くするために、各コアユニット２５Ａ〜２５Ｃを重ねたものをロータコアユニット２５とする。ロータコアユニット２５は、少なくとも１つのコアユニット以上で構成されていればよく、１つで構成されたものも、複数段で構成されたものも、全体としてはロータコアユニット２５として機能する。ロータコアユニット２５は、磁性体である電磁鋼板（鋼板材）を軸方向（Ｙ１）に複数積層して構成されている。
【００３２】
ロータコアユニット２５は、ステータ３側の磁極（ティース）に対面して磁気的に結合されるロータ側の磁極部を成す複数のコアプレート２６を有している。また、ロータコアユニット２５は、コアプレート（磁極）２６間に位置して径方向（Ｙ２）および軸方向（Ｙ１）に延びる複数のスリット２７を有している。これら複数のスリット２７は、回転シャフト５を中心にして周方向（Ｙ３）に所定間隔で放射状に配置されている。これらスリット２７に、それぞれマグネット３０が収納されている。
【００３３】
各コアユニット２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃは、周方向（Ｙ３）に所定間隔で配列された、軸方向（Ｙ１）から見て扇形の複数のコアプレート２６と、連結部材としてのサイドコアプレート２８と、から構成されている。サイドコアプレート２８は、積層された鋼板材のうち軸方向（Ｙ１）両端部にそれぞれ配置された１枚の電磁鋼板からなる。
【００３４】
図４及び図５に示すように、エンコーダ２１と反対側に位置するロータコアユニット２５の一方側Ａ１には、熱伝達プレート４０が配置されている。熱伝達プレート４０では、ロータコアユニット２５で生じた熱を、回転シャフト５を経由して外部に排出する（詳細は後述する）。
【００３５】
（熱伝達プレート）
次に、本発明の実施形態に係る熱伝達プレート４０について、図２、図４及び図５を参照して説明する。
【００３６】
熱伝達プレート４０は、ロータコアユニット２５の端面２５ａ（図５参照）に位置し、ロータコアユニット２５及び回転シャフト５を接続する円盤形状の板状体である。
熱伝達プレート４０は、エンコーダ２１と反対側に位置するロータコアユニット２５の一方側Ａ１に配置されている。熱伝達プレート４０の内周縁部４０Ａは、回転シャフト５の周面に接触されるとともに、隣接する軸受８の内輪８Ａに接触するように位置している（図２参照）。
【００３７】
また、熱伝達プレート４０のロータコアユニット２５側の端面には、マグネット３０に対応する位置に、このマグネット３０の軸方向端部を受け入れる逃げ凹部４０Ｅが形成されている。
【００３８】
以上説明したブラシレスモータ１のロータ４では、ロータコアユニット２５の端面位置に、ロータコアユニット２５及び回転シャフト５を接続する熱伝達プレート４０を配置した。これにより、ロータコアユニット２５で生じた熱は、図２に符号Ｈ１、Ｈ２で示すように熱伝達プレート４０を通じて回転シャフト５に伝達され、回転シャフト５及び回転シャフト５を回転自在に支持する軸受８、ブラケット６及びステータ３を経由して外部に速やかに排出することができる。
【００３９】
このときの本実施形態に係わる、熱伝達プレート４０を有するロータ４からの熱排出状況を調べる実験を行い、その結果を図６にまとめた。また、比較例として、熱伝達プレート４０を有さないロータについても、同様の熱排出状況を示す実験を行い、その結果を図７のようにまとめた。
その結果、本実施形態に係わるロータ４では、図６に示されるベクトルの数から、ロータコアユニット２５で生じた熱が、熱伝達プレート４０、回転シャフト５、軸受８、ブラケット６を経由して外部に速やかに排出できることが確認できた。
これに対して、図７に示される比較例では、軸受付近の熱移動が不十分であり、この箇所で熱が滞留することが確認できた。
【００４０】
また、上記ロータ４では、ロータコアユニット２５の端面２５ａ（図５参照）に熱伝達プレート４０を配置したので、熱伝達プレート４０により、動作時にロータコアユニット２５内に挿入されたマグネット３０が抜け落ちることを防止でき、装置の信頼性を向上させることができる。
【００４１】
また、上記ロータ４では、ロータコアユニット２５の他方側Ａ２にエンコーダ２１を配置し、かつエンコーダ２１と反対側に位置するロータコアユニット２５の一方側Ａ１に熱伝達プレート４０を配置した。
これにより、上記ロータ４では、熱伝達プレート４０を通じてロータコアユニット２５の一方側Ａ１から熱を排出することができるので、反対側に位置するエンコーダ２１に、動作時に生じる熱の影響が及ぶことを防止できる。
【００４２】
また、上記ロータ４では、熱伝達プレート４０が、回転シャフト５を回転自在に軸支する軸受８の内輪８Ａに接触配置されるので、軸受８のローラ８Ｂ，外輪８Ｃを介して外側のブラケット６及びステータ３に、動作時に発生した熱を伝達することができ、効率的な熱排出が可能となる。
【００４３】
また、上記ロータ４のロータコアユニット２５では、回転シャフト５の周方向（ハ）にスリット２８を介して一定の間隔で配置された複数のコアプレート２６を有し、スリット２８内に一方側Ａ１からマグネット３０が挿入されている。
これにより、上記熱伝達プレート４０では、ロータコアユニット２５内に挿入したマグネット３０が動作時に抜け落ちることを防止することができ、装置の信頼性を向上させることが可能となる。
【００４４】
また、上記ロータ４では、熱伝達プレート４０のロータコアユニット２５側の端面に、マグネット３０の軸方向端部を受け入れる逃げ凹部４０Ｅが形成されている。このため、ロータ４のロータコアユニット２５に係る部分の軸長をできる限り短く設定することができる。
【００４５】
（変形例）
本発明の実施形態に係る変形例について、図８及び図９を参照して説明する。
図８及び図９に示される熱伝達プレート４０´が、図５に示される熱伝達プレート４０と構成を異にするのは、外周縁部の形状にある。
【００４６】
すなわち、変形例の熱伝達プレート４０´では、図８に示されるように、その外周縁部４０Ｂに、周方向（ハ）に一定の間隔をおいて複数の凸状部４０Ｃが設けられている。
これら凸状部４０Ｃは、ロータコアユニット２５内に位置するコアプレート２６の各端面に接するように配置されており、凸状部４０Ｃ間の間隙４０Ｄから、マグネット３０の端面３０ａ（図５参照）の一部が臨まれる。すなわち、間隙４０Ｄは、熱伝達プレート４０´におけるマグネット３０の軸方向端部を受け入れる逃げ部として機能する。
【００４７】
また、熱伝達プレート４０´の内周縁部４０Ａは、熱伝達プレート４０と同様に、回転シャフト５の周面に接触されるとともに、隣接する軸受８の内輪８Ａに接触するように位置している。
【００４８】
そして、このような熱伝達プレート４０´では、図９に符号Ｈ１，Ｈ２で示すようにロータコアユニット２５で生じた熱を、回転シャフト５及び回転シャフト５を回転自在に支持する軸受８、ブラケット６及びステータ３を経由して外部に速やかに排出することができる。
これと同時に、上記熱伝達プレート４０´では、凸状部４０Ｃ間の間隙４０Ｄからマグネット３０で生じた熱を逃がすことができるとともに、凸状部４０Ｃを経由してロータコアユニット２５で生じる熱を効率良く外部に伝達できる。
【００４９】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【符号の説明】
【００５０】
１…ブラシレスモータ、３…ステータ、４…ロータ、５…回転シャフト、６…第１ブラケット、１２…コイル部、１２Ａ…ボビン、１２Ｂ…コイル導線、２１…エンコーダ、２５…ロータコアユニット、２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ…コアユニット、２６…コアプレート、２７…スリット、２８…サイドコアプレート、３０…マグネット、４０，４０´…熱伝達プレート、４０Ａ…内周縁部、４０Ｂ…外周縁部、４０Ｃ…凸状部、４０Ｄ…間隙（逃げ部）、４０Ｅ…逃げ凹部（逃げ部）、Ａ１…一方側、Ａ２…他方側
【図１】
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【図２】
2019122196.tif 000004
【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】
2019122196.tif 000009
【図８】
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【図９】
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