(57)【要約】【課題】モータの性能の低下を防いだ、複数の分割部材を円筒形状に連結して形成されたロータコアにコイルを巻いたロータを提供する。【解決手段】本体部１１は、円弧状に凹むように湾曲した凹面部１１ａと、凹面部１１ａに対向して円弧状に突出するように湾曲した凸面部１１ｂとを有している。ピン１３は、凸面部１１ｂから凹面部１１ａに向かって、本体部１１の厚さΔｄの１／３の位置よりも凹面部１１ａ側の領域Ｒ内に設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形状のロータコアと、
該ロータコアに巻かれたコイルと
を備えるロータであって、
前記ロータコアは、周方向に分割した複数の分割部材を備え、
各分割部材は、
前記ロータコアの軸方向に延びる固定部材と、
前記ロータコアの端面に配置される支持部材と
を互いに連結することにより、前記ロータコアの半径方向外側へ向かう移動が規制され、
前記固定部材は、前記コイルから発生する磁束が前記ロータコア内を通る経路からずれた領域に設けられるロータ。
【請求項２】
前記分割部材は、湾曲した板形状の本体部を備え、
前記本体部は、
凹むように湾曲した凹面部と、
該凹面部と対向して突出するように湾曲した凸面部と
を備え、
前記固定部材は、前記凸面部から前記凹面部に向かって、前記凹面部と前記凸面部との間の距離である前記本体部の厚さの１／３の位置よりも前記凹面部側に設けられている、請求項１に記載のロータ。
【請求項３】
前記固定部材は、前記ロータコアの外面に接するように設けられている、請求項１に記載のロータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ロータに係り、特に、円筒形状を周方向に分割した複数の部材を連結して形成されたロータコアにコイルが巻かれたロータに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的なモータは、ステータと、回転可能なロータとを備え、ステータにはコイルが巻かれ、ロータには磁石が設けられている。このようなモータのロータは、円筒形状のロータコアを有している。ロータコアは、環状の電磁鋼鈑を積層するか、あるいは、円筒形状をその周方向に分割した複数の部材（分割部材）を連結することにより形成される。
【０００３】
特許文献１には、複数の分割部材を円筒形状に連結して形成されたロータコアを有するロータが記載されている。このようなロータコアを形成する際、円環板形状の支持部材上に周方向に等間隔に複数のスプリングピンを設けたものを準備し、各分割部材にスプリングピンが挿入可能な孔を設け、この孔にスプリングピンを挿入することにより、分割部材が支持部材上に精度よく円筒形状に配置できるので、寸法精度の高い円筒形状のロータコアを得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１５０４７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
複数の分割部材からなるロータが回転すると、ロータコアを構成する各分割部材には、回転による遠心力がかかり、ロータコアから分割部材が抜けてしまうおそれがある。特許文献１に記載された技術を利用して、複数のスプリングピンが設けられた円環板形状の支持部材と、分割部材に設けられた孔とによって、分割部材の移動を規制してロータコアからの抜けを防止することができるが、ロータにコイルが巻かれている構成のモータにこの構成を適用しようとすると、コイルから発生する磁束が各分割部材を通る際にスプリングピンによって阻害されてしまい、モータの性能が低下してしまうといった問題点があった。
【０００６】
この発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、モータの性能の低下を防いだ、複数の分割部材を円筒形状に連結して形成されたロータコアにコイルを巻いたロータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係るロータは、円筒形状のロータコアと、ロータコアに巻かれたコイルとを備えるロータであって、ロータコアは、周方向に分割した複数の分割部材を備え、分割部材は、ロータコアの軸方向に延びる固定部材と、ロータコアの端面に配置される支持部材とを互いに連結することにより、ロータコアの半径方向外側へ向かう移動が規制され、固定部材は、コイルから発生する磁束がロータコア内を通る経路からずれた領域に設けられる。
分割部材は、湾曲した板形状の本体部を備え、本体部は、凹むように湾曲した凹面部と、凹面部と対向して突出するように湾曲した凸面部とを備え、固定部材は、凸面部から凹面部に向かって、凹面部と凸面部との間の距離である本体部の厚さの１／３の位置よりも凹面部側に設けられていてもよい。
固定部材は、ロータコアの外面に接するように設けられていていてもよい。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、ロータコアを構成する各分割部材は、ロータコアの軸方向に延びる固定部材と、ロータコアの端面に配置される支持部材とを互いに連結することにより、ロータコアの半径方向外側へ向かう移動が規制され、固定部材は、コイルから発生する磁束がロータコア内を通る経路からずれた領域に設けられていることにより、コイルから発生する磁束が固定部材によって阻害されないので、モータの性能の低下を防ぎながらロータコアからの分割部材の抜けを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１に係るロータの平面図である。
【図２】実施の形態１に係るロータのロータコアを構成する分割部材の平面図である。
【図３】実施の形態１に係るロータのロータコアを構成する分割部材の変形例の平面図である。
【図４】実施の形態１に係るロータのロータコアで用いられる支持部材の変形例の平面図及びその使用方法を説明するための断面図である。
【図５】実施の形態２に係るロータの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１に示されるように、ロータ１は、複数の分割部材２を円周方向に配置して構成された円筒形状のロータコア３を有している。各分割部材２は、湾曲した板形状の本体部１１と、ロータコア３の外面３ｂから突出するように形成されコイル４が巻かれる巻回部１２とを備えている。各本体部１１には、ロータコア３の軸方向に延びるように、固定部材であるピン１３が設けられている。ロータコア３の端面３ａには、円環形状の支持部材であるリング部材１４が配置されている。リング部材１４には、周方向に複数の孔１５が形成され、各孔１５にピン１３が挿入することで、各ピン１３とリング部材１４とが連結している。
【００１１】
図２に示されるように、本体部１１は、円弧状に凹むように湾曲した凹面部１１ａと、凹面部１１ａに対向して円弧状に突出するように湾曲した凸面部１１ｂとを有している。複数の本体部１１からロータコア３（図１参照）を形成すると、凹面部１１ａはロータコア３の内面の一部を構成し、凸面部１１ｂはロータコア３の外面３ｂ（図１参照）を構成する。このため、凹面部１１ａが湾曲する円弧の中心Ｏと、凸面部１１ｂが湾曲する円弧の中心Ｏとは一致する。この中心Ｏを通り、凹面部１１ａ及び凸面部１１ｂの両方と交差する仮想的な直線Ｌを描き、直線Ｌと凹面部１１ａ及び凸面部１１ｂとの交点Ｘ１及びＸ２間の距離を、本体部１１の厚さΔｄと定義する。
【００１２】
ピン１３は、凸面部１１ｂから凹面部１１ａに向かって、本体部１１の厚さΔｄの１／３の位置よりも凹面部１１ａ側の領域Ｒ（図２の斜線部分）内に設けられている。ロータ１（図１参照）を有するモータが稼働するとコイル４から磁束が発生するが、この磁束は、図２の一点鎖線の矢印で示されるように、巻回部１２から本体部１１に向かって流れた後、両隣の本体部１１のコイル４に向かって流れるように２つの方向に分かれて両隣の本体部１１に向かって流れていく。このため、凸面部１１ｂから凹面部１１ａに向かって、本体部１１の厚さΔｄの１／３の位置よりも凹面部１１ａ側の領域Ｒは、コイル４から発生する磁束がロータコア３（図１参照）内を通る経路からずれた領域となる。すなわち、この領域Ｒは、領域Ｒ以外の領域と比べて、単位体積当たりを流れる磁束の量が少ない領域である。
【００１３】
ピン１３は、単位体積当たりを流れる磁束の量が少ない領域である領域Ｒ内に設けられているので、コイル４から発生する磁束のうち、ピン１３によって阻害される磁束の量をできる限り少なくすることができる。この結果、ピン１３によって磁束が阻害されることに起因するモータの性能の低下をできる限り防ぐことができる。
【００１４】
次に、図１に基づいて、ピン１３及びリング部材１４によってロータコア３から分割部材２が抜けてしまうのを防止する原理について説明する。ロータ１が回転すると、各分割部材２には、ロータコア３の半径方向外側に向かう遠心力が加えられる。しかしながら、各本体部１１に設けられたピン１３がそれぞれ、ロータコア３の端面３ａに配置されたリング部材１４の孔１５に挿入されることにより、ピン１３とリング部材１４とが連結しているので、遠心力によって各分割部材２がロータコア３の半径方向外側に向かって移動しようとしても、リング部材１４がピン１３を介して当該移動を規制する。この結果、各分割部材２がロータコア３の半径方向外側に向かって動くことを防ぐことができるので、ロータ１の回転中にロータコア３から分割部材２が抜けてしまうのを防止できる。
【００１５】
このように、ロータコア３を構成する各分割部材２は、ロータコア３の軸方向に延びるピン１３と、ロータコア３の端面３ａに配置されるリング部材１４とを互いに連結することにより、ロータコア３の半径方向外側へ向かう移動が規制され、ピン１３は、コイル４から発生する磁束がロータコア３内を通る経路からずれた領域Ｒに設けられていることにより、コイル４から発生する磁束がピン１３によって阻害されないので、モータの性能の低下を防ぎながらロータコア３からの分割部材２の抜けを防止することができる。
【００１６】
実施の形態１では、凸面部１１ｂから凹面部１１ａに向かって、本体部１１の厚さΔｄの１／３の位置よりも凹面部１１ａ側の領域Ｒを、コイル４から発生する磁束がロータコア３内を通る経路からずれた領域としていたが、この領域に限定するものではない。凹面部１１ａに近くなればなるほど単位体積当たりを流れる磁束の量が少なくなるので、凸面部１１ｂから凹面部１１ａに向かって、本体部１１の厚さΔｄの１／２の位置よりも凹面部１１ａ側の領域がさらに好ましく、本体部１１の厚さΔｄの２／３の位置よりも凹面部１１ａ側の領域が最も好ましい。凸面部１１ｂから凹面部１１ａに向かって、本体部１１の厚さΔｄの少なくとも１／３の位置よりも凹面部１１ａ側の領域にピン１３を設ければ、実施の形態１に係る発明と同様の効果を得ることができるので、図３に示されるように、凹面部１１ａから突出する突出部１７を形成し、突出部１７にピン１３を設けてもよい。ピン１３が設けられる部分のみを凹面部１１ａから突出させていることにより、コイル４から発生する磁束の流れは、図２の一点鎖線の矢印で示された流れと同じになり、磁束の経路の長さに変化はないので、モータの性能の低下を防ぐことができる。
【００１７】
実施の形態１では、支持部材として、円環形状のリング部材１４を用いていたが、この形状に限定するものではない。例えば、図４（ａ）に示されるように、隣り合う２つのピン１３が挿入される２つの孔１５が形成された円弧状の支持部材１６であってもよい。支持部材１６でロータコア３の半径方向外側に向かう分割部材２の移動を規制するには、図４（ｂ）に示されるように、２つの支持部材１６を、それぞれの一方の孔１５が重なるように配置して、重なった２つの孔１５に１つのピン１３を挿入する。ピン１３ごとにこのような配置とすることで、隣り合う分割部材２同士が連結されるので、結果としてロータコア３の半径方向外側に向かう分割部材２の移動が規制される。尚、１つの支持部材１６に形成する孔１５の数は２つに限定するものではなく、３つ以上でもよい。
【００１８】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２に係るロータの構成を示す。尚、実施の形態２において、図１〜４の参照符号と同一の符号は、同一又は同様な構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。
この発明の実施の形態２に係るロータは、実施の形態１に対して、固定部材及び支持部材の構成を変更したものである。
【００１９】
図５に示されるように、ロータ２１は、複数の分割部材２を円周方向に配置して構成された円筒形状のロータコア３を有している。ロータコア３の端面３ａには、円環形状の支持部材であるリング部材２４が配置されている。ロータコア３の外面３ｂ側には、隣り合う分割部材２同士が接する位置に、ロータコア３の軸方向に延びるように、固定部材である板部材２３が設けられている。板部材２３は、ロータコア３の外面３ｂの曲率半径と同じ曲率半径で湾曲しており、外面３ｂに接している。リング部材２４と、各板部材２３の端面２３ａとは、連結部材２５によって連結されている。この連結には、接着剤や溶接、互いに係合する機械的連結装置等、任意の手段を用いてもよい。その他の構成は、実施の形態１と同じである。
【００２０】
実施の形態１で既に説明したように、コイル４から発生する磁束は、ロータコア３内を通る。すると、実施の形態２において、板部材２３は明らかに、コイル４から発生する磁束がロータコア３内を通る経路からずれた領域に配置されていることとなる。このため、コイル４から発生する磁束のうち、板部材２３によって阻害される磁束が存在しないこととなり、板部材２３によって磁束が阻害されることに起因するモータの性能の低下を防ぐことができる。
【００２１】
次に、図５に基づいて、板部材２３及びリング部材２４によってロータコア３から分割部材２が抜けてしまうのを防止する原理について説明する。ロータ２１が回転すると、各分割部材２には、ロータコア３の半径方向外側に向かう遠心力が加えられる。しかしながら、ロータコア３の外面３ｂに接するように設けられた板部材２３はそれぞれ、ロータコア３の端面３ａに配置されたリング部材２４に連結部材２５によって連結されていることにより、リング部材２４に対してその半径方向外側への移動が規制される。リング部材２４はロータコア３の端面３ａに配置されているので、ロータ２１の回転に起因する遠心力の影響は受けない。この結果、遠心力によって各分割部材２がロータコア３の半径方向外側に向かって移動しようとしても、板部材２３が当該移動を規制する。したがって、各分割部材２がロータコア３の半径方向外側に向かって動くことを防ぐことができるので、ロータ２１の回転中にロータコア３から分割部材２が抜けてしまうのを防止できる。
【００２２】
このように、ロータコア３を構成する各分割部材２は、ロータコア３の軸方向に延びる板部材２３と、ロータコア３の端面３ａに配置されるリング部材２４とを連結部材２５によって互いに連結することにより、ロータコア３の半径方向外側へ向かう移動が規制され、板部材２３は、コイル４から発生する磁束がロータコア３内を通る経路からずれた領域に設けられていることにより、コイル４から発生する磁束が板部材２３によって阻害されないので、モータの性能の低下を防ぎながらロータコア３からの分割部材２の抜けを防止することができる。
【００２３】
実施の形態１及び２では、６つの分割部材２からロータコア３が構成されていたが、６つに限定するものではなく、２つ以上の分割部材であればいくつであってもよい。また、ロータ１，２１はそれぞれ、各分割部材２の凸面部１１ｂから突出した巻回部１２にコイル４を巻いたものを組み合わせて形成されたものであるが、この形態に限定するものではない。各分割部材にスロットを形成し、分割部材を組み合わせてからコイルをスロットに挿入して形成したロータであってもよい。
【符号の説明】
【００２４】
１，２１  ロータ、２  分割部材、３  ロータコア、３ａ  （ロータコアの）端面、３ｂ  （ロータコアの）外面、４  コイル、１１  本体部、１１ａ  凹面部、１１ｂ  凸面部、１３  ピン（固定部材）、１４，２４  リング部材（支持部材）、１６  支持部材、２３  板部材（固定部材）。
【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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