(57)【要約】【課題】磁気バランスの向上を図ることができ、ひいては回転性能の向上を図ることができるロータを提供すること。【解決手段】ロータ２０は、ロータコア２２にマグネット固定部２２ａが周方向に複数設けられ、マグネット固定部２２ａに一方の磁極のマグネット２３が配置され、ロータコア２２の突極２２ｂが各マグネット２３間に空隙Ｋを以て配置され、突極２２ｂを他方の磁極として機能するように構成される。ロータコア２２は、マグネット固定部２２ａにおける周方向の一方側である第１固定部３１ａとその一方側に隣り合う突極２２ｂにおける周方向の他方側である第１突極部３１ｂとを有する第１のコア部材３１と、マグネット固定部２２ａにおける周方向の他方側である第２固定部３２ａとその他方側に隣り合う突極２２ｂにおける周方向の一方側である第２突極部３２ｂとを有する第２のコア部材３２とが、同一平面状で磁気的に分離するように配設されてなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータコアの外周面にマグネット固定部が周方向に複数設けられ、それらマグネット固定部に一方の磁極のマグネットがそれぞれ配置されるとともに、前記ロータコアに設けられた突極が各マグネット間に空隙を以て配置され、前記突極を他方の磁極として機能するように構成されたロータであって、
前記ロータコアは、軸方向から見て前記マグネット固定部における周方向の一方側である第１固定部と該第１固定部の周方向の一方側に隣り合う前記突極における周方向の他方側である第１突極部とを有する第１のコア部材と、軸方向から見て前記マグネット固定部における周方向の他方側である第２固定部と該第２固定部の周方向の他方側に隣り合う前記突極における周方向の一方側である第２突極部とを有する第２のコア部材とが、同一平面状で磁気的に分離するように配設されて構成されたことを特徴とするロータ。
【請求項２】
請求項１に記載のロータにおいて、
前記第１のコア部材は、前記ロータコアの径方向内側における軸方向の一方側に設けられた第１中央部によって単一の部品とされ、
前記第２のコア部材は、前記ロータコアの径方向内側における軸方向の他方側に設けられた第２中央部によって単一の部品とされたことを特徴とするロータ。
【請求項３】
請求項２に記載のロータにおいて、
前記磁気的に分離する位置に非磁性体が介在されたことを特徴とするロータ。
【請求項４】
請求項１に記載のロータにおいて、
前記第１のコア部材は、前記ロータコアの径方向内側に設けられた第１中央部によって単一の部品とされるとともに全体が軸方向に同一の形状に形成され、
前記第２のコア部材は、前記第２固定部及び前記第２突極部をそれぞれ１つのみ有した複数の部品とされるとともに全体が軸方向に同一の形状に形成され、
前記第１のコア部材と前記第２のコア部材とは、前記磁気的に分離する位置に設けられる非磁性体を介して固定されたことを特徴とするロータ。
【請求項５】
請求項４に記載のロータにおいて、
前記非磁性体は、樹脂材よりなることを特徴とするロータ。
【請求項６】
請求項３又は請求項４に記載のロータにおいて、
前記非磁性体は、エラストマよりなることを特徴とするロータ。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載のロータ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、コンシクエントポール型構造を採用したロータ、及びモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
モータに用いられるロータとしては、例えば特許文献１にて示されているように、ロータコアの外周面の周方向に一方の磁極のマグネットが複数配置され、該コアに一体形成された突極が各マグネット間に空隙を以て配置され、該突極を他方の磁極として機能させる所謂コンシクエントポール型構造のロータが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−３２７１３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、全磁極がマグネットにて構成される通常構成のロータでは、マグネット背面側（マグネット固定部）の磁束が周方向中央部から両側に均等に分離し、ロータの磁気的なバランスが良好となる。これに対して、特許文献１のようなコンシクエントポール型構造のロータでは、突極自身に磁束の強制力（誘導）が無いために、対峙するステータのティースとのその時々の位置関係から、マグネットの背面側の磁束が周方向中央部から両側の突極にバランス良く分離しないで磁気抵抗の小さい突極を通るように多く誘導される。つまり、突極部分での磁束の方向性や磁束量が成り行きとなるためにロータが磁気的にアンバランスとなり、このことがモータのトルクの低下や振動の増加等の回転性能の悪化に繋がっている。又、特許文献１のようなコンシクエントポール型構造のロータでは、前記通常構成のロータに比べて、突極比が小さくなる傾向にある。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、磁気バランスの向上を図ることができ、ひいては回転性能の向上を図ることができるロータ、及びモータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明では、ロータコアの外周面にマグネット固定部が周方向に複数設けられ、それらマグネット固定部に一方の磁極のマグネットがそれぞれ配置されるとともに、前記ロータコアに設けられた突極が各マグネット間に空隙を以て配置され、前記突極を他方の磁極として機能するように構成されたロータであって、前記ロータコアは、軸方向から見て前記マグネット固定部における周方向の一方側である第１固定部と該第１固定部の周方向の一方側に隣り合う前記突極における周方向の他方側である第１突極部とを有する第１のコア部材と、軸方向から見て前記マグネット固定部における周方向の他方側である第２固定部と該第２固定部の周方向の他方側に隣り合う前記突極における周方向の一方側である第２突極部とを有する第２のコア部材とが、同一平面状で磁気的に分離するように配設されて構成されたことを要旨とする。
【０００７】
同構成によれば、第１のコア部材は、マグネット固定部における周方向の一方側である第１固定部と該第１固定部の周方向の一方側に隣り合う突極における周方向の他方側である第１突極部とを有する。又、第２のコア部材は、マグネット固定部における周方向の他方側である第２固定部と該第２固定部の周方向の他方側に隣り合う突極における周方向の一方側である第２突極部とを有する。そして、第１のコア部材と第２のコア部材とが同一平面状で磁気的に分離するように配設されてロータコアが構成されるため、例えば、第１固定部から第２突極部に磁束が流れたり、第２固定部から第１突極部に磁束が流れるといったことが抑制されることになり、磁束の流れの偏りを抑えることができる。言い換えると、第１固定部から第１突極部に磁束が理想的に流れ、第２固定部から第２突極部に磁束が理想的に流れるようにすることができ、磁束の流れを理想的なものとすることができる。このことから、ロータの磁気バランスの向上、ひいてはトルク特性や振動特性等の回転特性の向上を図ることが可能となる。又、突極比を１に近づけて高トルク化を図ることができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のロータにおいて、前記第１のコア部材は、前記ロータコアの径方向内側における軸方向の一方側に設けられた第１中央部によって単一の部品とされ、前記第２のコア部材は、前記ロータコアの径方向内側における軸方向の他方側に設けられた第２中央部によって単一の部品とされたことを要旨とする。
【０００９】
同構成によれば、第１のコア部材と第２のコア部材がそれぞれ単一の部品となるため、部品管理を容易としたり組み付け性を良好とすることができる。
請求項３に記載の発明では、請求項２に記載のロータにおいて、前記磁気的に分離する位置に非磁性体が介在されたことを要旨とする。
【００１０】
同構成によれば、磁気的に分離する位置に非磁性体が介在されるため、単に隙間によって磁気的に分離させた構成に比べて、剛性が高くなる。
請求項４に記載の発明では、請求項１に記載のロータにおいて、前記第１のコア部材は、前記ロータコアの径方向内側に設けられた第１中央部によって単一の部品とされるとともに全体が軸方向に同一の形状に形成され、前記第２のコア部材は、前記第２固定部及び前記第２突極部をそれぞれ１つのみ有した複数の部品とされるとともに全体が軸方向に同一の形状に形成され、前記第１のコア部材と前記第２のコア部材とは、前記磁気的に分離する位置に設けられる非磁性体を介して固定されたことを要旨とする。
【００１１】
同構成によれば、第１のコア部材は、単一の部品となるため、部品管理を容易としたり組み付け性を良好とすることができる。又、第１のコア部材及び第２のコア部材は、全体が軸方向に同一の形状に形成されるため、製造が容易となり、特にコアシートを積層して製造することが容易となる。
【００１２】
請求項５に記載の発明では、請求項４に記載のロータにおいて、前記非磁性体は、樹脂材よりなることを要旨とする。
同構成によれば、前記非磁性体は、樹脂材よりなるため、一体成形によって第１のコア部材と前記第２のコア部材とを容易に固定して、容易にロータコアを得ることができる。
【００１３】
請求項６に記載の発明では、請求項３又は請求項４に記載のロータにおいて、前記非磁性体は、エラストマよりなることを要旨とする。
同構成によれば、前記非磁性体は、エラストマよりなるため、ロータで発生する振動を減衰させることができる。
【００１４】
請求項７に記載の発明では、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のロータを備えたことを要旨とする。
同構成によれば、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の発明の効果を有するモータを提供することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、磁気バランスの向上を図ることができ、ひいては回転性能の向上を図ることができるロータ、及びモータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施の形態におけるモータの平面図。
【図２】本実施の形態におけるロータコアの分解斜視図。
【図３】別例におけるロータの平面図。
【図４】別例におけるロータの斜視図。
【図５】別例におけるロータコアの分解一部断面図。
【図６】別例におけるモータの平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を具体化した実施の形態を図１及び図２に従って説明する。
図１は、インナロータ型のブラシレスモータ（以下、単にモータという）Ｍを示す。図１に示すように、モータＭにおけるステータ１０は、円筒部１１ａと円筒部１１ａから径方向内側に延びて周方向に複数（この例では６０個）設けられるティース１１ｂとを有するステータコア１１を備える。ステータコア１１の各ティース１１ｂ間には、ロータ２０を回転させる磁界を発生させるための巻線としてのセグメント巻線１２が挿入されている。
【００１８】
ステータ１０のセグメント巻線１２は、多相（３相）とされている。セグメント巻線１２は、ティース１１ｂ間のスロットを軸方向（紙面直交方向）に貫通するようにスロット内に配置されるスロット挿入部１３ａと、スロットから軸方向に突出するスロット突出部（図示略）とを有する複数のセグメント導体１３を相毎に有している。そして、その相毎のセグメント導体１３同士が、前記スロット突出部同士にて周方向に電気的に接続されて構成される。尚、各セグメント導体１３は、導体板が折り曲げ加工されてなり、略Ｕ字状に形成されており、Ｕ字の平行直線部に相当する一対のスロット挿入部１３ａは、周方向に６個のティース１１ｂを跨いで離間した２つのスロット内にそれぞれ配置されるようになっている。即ち、このステータ１０は、６０スロットで分布巻のものである。
【００１９】
又、モータＭにおいて前記ステータ１０の内側に配置されるロータ２０は、図１に示すように、回転軸２１の外周面に外嵌された略円環状のロータコア２２を有する。そして、ロータコア２２の外周面にはマグネット固定部２２ａが周方向に（等角度間隔に）５つ形成され、それらマグネット固定部２２ａにはＮ極のマグネット２３がそれぞれ（全部で５個）固定されている。又、各マグネット２３間には、ロータコア２２の外周部に設けられた突極２２ｂがそれぞれマグネット２３との各境界部に（本実施の形態では軸方向から見て一定面積の）空隙Ｋを以て配置されている。つまり、各マグネット２３及び突極２２ｂは等角度（３６°）間隔に交互に配置され、ロータ２０は、Ｎ極のマグネット２３に対して突極２２ｂをＳ極として機能させる１０磁極の所謂コンシクエントポール型にて構成されている。
【００２０】
ここで、本実施の形態のロータコア２２は、図１及び図２に示すように、第１のコア部材３１と第２のコア部材３２とが同一平面状で磁気的に分離するように配設されて構成されている。
【００２１】
詳しくは、第１のコア部材３１は、軸方向から見て前記マグネット固定部２２ａにおける周方向の一方側（図１中、時計回り側）である第１固定部３１ａと該第１固定部３１ａの周方向の一方側に隣り合う前記突極２２ｂにおける周方向の他方側（図１中、反時計回り側）である第１突極部３１ｂとを有する。そして、本実施の形態の第１のコア部材３１は、図１及び図２に示すように、ロータコア２２の径方向内側における軸方向の一方側（図１中、紙面手前側であって、図２中、上側）に設けられた第１中央部としての環状の第１圧入部３１ｃによって単一の部品とされている。つまり、本実施の形態の第１のコア部材３１は、環状の第１圧入部３１ｃから前記第１固定部３１ａ及び第１突極部３１ｂを含むブロック３１ｄが放射状に５つ設けられた形状に形成されている。
【００２２】
又、第２のコア部材３２は、軸方向から見て前記マグネット固定部２２ａにおける周方向の他方側（図１中、反時計回り側）である第２固定部３２ａと該第２固定部３２ａの周方向の他方側に隣り合う前記突極２２ｂにおける周方向の一方側（図１中、時計回り側）である第２突極部３２ｂとを有する。そして、本実施の形態の第２のコア部材３２は、図１及び図２に示すように、ロータコア２２の径方向内側における軸方向の他方側（図１中、紙面奥側であって、図２中、下側）に設けられた第２中央部としての環状の第２圧入部３２ｃによって単一の部品とされている。つまり、本実施の形態の第２のコア部材３２は、環状の第２圧入部３２ｃから前記第２固定部３２ａ及び第２突極部３２ｂを含むブロック３２ｄが放射状に５つ設けられた形状に形成されている。尚、本実施の形態の第１のコア部材３１及び第２のコア部材３２は、磁性粉体を焼結してなる。
【００２３】
そして、第１のコア部材３１と第２のコア部材３２とは、互いのブロック３１ｄ，３２ｄが周方向に僅かな隙間Ｓ（図１参照）を有しつつ交互に配置されるように、且つ前記第１及び第２圧入部３１ｃ，３２ｃが軸方向に重ねられるように配設されてロータコア２２を構成する。尚、この際、第１固定部３１ａと第２固定部３２ａは、前記隙間Ｓを介して並設されて１つの前記マグネット固定部２２ａを構成し、第１突極部３１ｂと第２突極部３２ｂは、前記隙間Ｓを介して並設されて１つの前記突極２２ｂを構成する。又、本実施の形態の第１固定部３１ａと第２固定部３２ａとはその周方向幅が同じに設定され、前記隙間Ｓは前記マグネット固定部２２ａにおける周方向の中央に形成されることになる。又、本実施の形態の第１突極部３１ｂと第２突極部３２ｂとはその周方向幅が同じに設定され、前記隙間Ｓは前記突極２２ｂにおける周方向の中央に形成されることになる。そして、マグネット固定部２２ａ（第１及び第２固定部３１ａ，３２ａ）には、径方向外側が円弧状である略直方体の前記マグネット２３が固着され、前記第１及び第２圧入部３１ｃ，３２ｃには前記回転軸２１が圧入されることになる。
【００２４】
次に、上記実施の形態の特徴的な作用効果を以下に記載する。
（１）第１のコア部材３１は、マグネット固定部２２ａにおける周方向の一方側（図１中、時計回り側）である第１固定部３１ａと該第１固定部３１ａの周方向の一方側に隣り合う前記突極２２ｂにおける周方向の他方側（図１中、反時計回り側）である第１突極部３１ｂとを有する。又、第２のコア部材３２は、マグネット固定部２２ａにおける周方向の他方側（図１中、反時計回り側）である第２固定部３２ａと該第２固定部３２ａの周方向の他方側に隣り合う前記突極２２ｂにおける周方向の一方側（図１中、時計回り側）である第２突極部３２ｂとを有する。そして、第１のコア部材３１と第２のコア部材３２とが同一平面状で磁気的に分離するように配設されてロータコア２２が構成されるため、例えば、第１固定部３１ａから第２突極部３２ｂに磁束が流れたり、第２固定部３２ａから第１突極部３１ｂに磁束が流れるといったことが抑制されることになり、磁束の流れの偏りを抑えることができる。言い換えると、第１固定部３１ａから第１突極部３１ｂに磁束が理想的に流れ、第２固定部３２ａから第２突極部３２ｂに磁束が理想的に流れるようにすることができ、磁束の流れを理想的なものとすることができる。このことから、ロータ２０の磁気バランスの向上、ひいてはトルク特性や振動特性等の回転特性の向上を図ることが可能となる。又、突極比を１に近づけて高トルク化を図ることができる。
【００２５】
（２）第１のコア部材３１と第２のコア部材３２がそれぞれ単一の部品となるため、部品管理を容易としたり組み付け性を良好とすることができる。
上記実施の形態は、以下のように変更してもよい。
【００２６】
・上記実施の形態では、第１のコア部材３１と第２のコア部材３２をそれぞれ単一の部品としたが、これに限定されず、少なくとも一方を複数の部品としてもよく、例えば、図３及び図４に示すように変更してもよい。
【００２７】
詳しくは、この例（図３及び図４参照）の第１のコア部材４１は、上記実施の形態と同様の第１固定部４１ａ及び第１突極部４１ｂ（即ち上記実施の形態のブロック３１ｄと同様のブロック４１ｄ）を有するとともに第１中央部としての環状の第１圧入部４１ｃによって単一の部品とされるとともに全体が軸方向に同一の形状に形成されている。
【００２８】
又、この例（図３及び図４参照）の第２のコア部材４２は、上記実施の形態と同様の第２固定部４２ａ及び第２突極部４２ｂをそれぞれ１つのみ有した複数の部品とされる（即ち上記実施の形態のブロック３２ｄと同様のブロック毎に部品とされる）とともに全体が軸方向に同一の形状に形成されている。
【００２９】
そして、第１のコア部材４１と第２のコア部材４２とは、同一平面状で磁気的に分離するように、磁気的に分離する位置に設けられる非磁性体４３を介して固定されている。尚、この例（図３及び図４参照）の第１のコア部材４１及び第２のコア部材４２は、それぞれコアシート４１ｅ，４２ｄ（図４参照）を積層してなる。又、この例（図３及び図４参照）の非磁性体４３は、樹脂材よりなり、一体成形することによって第１のコア部材４１と第２のコア部材４２とを固定している。
【００３０】
このようにしても、上記実施の形態の効果（１）と同様の効果を得ることができる。又、このようにすると、第１のコア部材４１は、単一の部品となるため、部品管理を容易としたり組み付け性を良好とすることができる。又、第１のコア部材４１及び第２のコア部材４２は、全体が軸方向に同一の形状に形成されるため、製造が容易となり、特にこの例のようにコアシート４１ｅ，４２ｄを積層して製造することが容易となる。又、非磁性体４３は、樹脂材よりなるため、一体成形によって第１のコア部材４１と第２のコア部材４２とを容易に固定して、容易にロータコア４４を得ることができる。
【００３１】
尚、上記実施の形態（図１及び図２参照）の第１及び第２のコア部材３１，３２は、磁性粉体を焼結してなり、この別例（図３及び図４参照）の第１及び第２のコア部材４１，４２は、コアシート４１ｅ，４２ｄを積層してなるとしたが、それぞれ他の構成や他の製造方法で得られるものとしてもよく、例えば、切削にて得られるものとしてもよい。
【００３２】
・上記実施の形態では、特に言及していないが、図５に示すように、第１及び第２のコア部材３１，３２における第１及び第２圧入部３１ｃ，３２ｃの対向面にそれらの相対回動を規制するための規制部（段差）３１ｅ，３２ｅを設けてもよい。このようにすると、前記隙間Ｓの幅を高精度に維持することができる。
【００３３】
・上記実施の形態のステータ１０は、６０スロットで分布巻のものであるとしたが、これに限定されず、例えば、図６に示すように、１２スロットで集中巻のものに変更してもよい。即ち、この例（図６参照）のステータ５１は、径方向内側に延びるティース５２ａが周方向に１２個設けられたステータコア５２と、前記ティース５２ａに集中巻にて巻装された巻線５３とを備える。このようにしても、上記実施の形態の効果と同様の効果を得ることができる。又、上記実施の形態では、マグネット２３（突極２２ｂ）の数が５個（即ち１０磁極）のモータＭに具体化したが、磁極数が他の数のモータに具体化してもよいし、勿論、磁極数に応じてスロット数を変更してもよい。
【００３４】
・上記実施の形態では、第１のコア部材３１と第２のコア部材３２とを隙間Ｓによって同一平面状で磁気的に分離するようにしたが、磁気的に分離する位置（隙間Ｓの部分）に非磁性体を介在させてもよい。このようにすると、単に隙間Ｓによって磁気的に分離させた構成に比べて、剛性が高くなる。
【００３５】
又、この別例の非磁性体及び、上記別例（図３及び図４参照）における非磁性体４３は、他の非磁性体（非磁性材料）に変更してもよく、例えば、エラストマよりなるものに変更してもよい。非磁性体をエラストマよりなるものとすると、ロータで発生する振動を減衰させることができる。
【００３６】
・上記実施の形態では、第１固定部３１ａと第２固定部３２ａとはその周方向幅が同じに設定されるとしたが、これに限定されず、周方向幅が異なるようにしてもよい。又、上記実施の形態では、第１突極部３１ｂと第２突極部３２ｂとはその周方向幅が同じに設定されるとしたが、これに限定されず、周方向幅が異なるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３７】
２０…ロータ、２２，４４…ロータコア、２２ａ…マグネット固定部、２２ｂ…突極、２３…マグネット、３１，４１…第１のコア部材、３１ａ，４１ａ…第１固定部、３１ｂ，４１ｂ…第１突極部、３１ｃ，４１ｃ…第１圧入部（第１中央部）、３２，４２…第２のコア部材、３２ａ，４２ａ…第２固定部、３２ｂ，４２ｂ…第２突極部、３２ｃ…第２圧入部（第２中央部）、４３…非磁性体、Ｋ…空隙。
【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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