(57)【要約】【課題】騒音を抑制しつつ駆動トルクを確保したモータの回転子を提供することを課題とする。【解決手段】所定の軸心周りに回転可能に支持される鉄心と、前記鉄心の外周側に配列され、周方向で交互に異なる極性が外側を向いた複数の永久磁石と、前記鉄心と共に複数の前記永久磁石を覆う、磁性体のカバーと、を備え、前記カバーは、前記軸心の方向の前記鉄心の端部に位置する基部と、前記基部から前記軸心の方向に延び、複数の前記永久磁石のうち隣接する２つの前記永久磁石の外面の隣接する端部同士を前記鉄心側に押えつける第１押え部と、前記基部から前記軸心の方向に延び、複数の前記永久磁石のうち隣接する２つの前記永久磁石の外面の隣接する端部同士を前記鉄心側に押えつける第２押え部と、を含み、複数の前記永久磁石の各外面の周方向での中心部は、前記カバーから露出している、モータの回転子。【選択図】図３
2017085731.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の軸心周りに回転可能に支持される鉄心と、
前記鉄心の外周側に配列され、周方向で交互に異なる極性が外側を向いた複数の永久磁石と、
前記鉄心と共に複数の前記永久磁石を覆う、磁性体のカバーと、を備え、
前記カバーは、
前記軸心の方向の前記鉄心の端部に位置する基部と、
前記基部から前記軸心の方向に延び、複数の前記永久磁石のうち隣接する２つの前記永久磁石の外面の隣接する端部同士を前記鉄心側に押えつける第１押え部と、
前記基部から前記軸心の方向に延び、複数の前記永久磁石のうち隣接する２つの前記永久磁石の外面の隣接する端部同士を前記鉄心側に押えつける第２押え部と、を含み、
複数の前記永久磁石の各外面の周方向での中心部は、前記カバーから露出している、モータの回転子。
【請求項２】
前記第１押え部は、弾性復元力により、複数の前記永久磁石のうち隣接する２つの前記永久磁石の外面の隣接する端部同士を前記鉄心側に押えつけ、
前記第２押え部は、弾性復元力により、複数の前記永久磁石のうち隣接する２つの前記永久磁石の外面の隣接する端部同士を前記鉄心側に押えつける、請求項１のモータの回転子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの回転子に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータの回転子には、鉄心の外周面に配置された複数の永久磁石の飛散を防止するために、非磁性体のカバーを備えたものが知られている。特許文献１では、回転子の周方向での磁束密度分布を正弦波に近づけるために、非磁性体のカバーの代わりに磁性体のカバーを用いることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開昭６４−５０６６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような回転子は、回転時の騒音が抑制されていることが好ましく、このような騒音は、回転子のコギングトルクに依存する。例えば特許文献１のように、磁性体のカバーを用いることにより、このようなコギングトルクが低下して騒音が抑制されると考えられる。
【０００５】
しかしながら、磁性体のカバーにより複数の永久磁石の外面の全てを覆うと、駆動トルクを確保することができない可能性がある。
【０００６】
そこで本発明は、騒音を抑制しつつ駆動トルクを確保したモータの回転子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】
上記目的は、所定の軸心周りに回転可能に支持される鉄心と、前記鉄心の外周側に配列され、周方向で交互に異なる極性が外側を向いた複数の永久磁石と、前記鉄心と共に複数の前記永久磁石を覆う、磁性体のカバーと、を備え、前記カバーは、前記軸心の方向の前記鉄心の端部に位置する基部と、前記基部から前記軸心の方向に延び、複数の前記永久磁石のうち隣接する２つの前記永久磁石の外面の隣接する端部同士を前記鉄心側に押えつける第１押え部と、前記基部から前記軸心の方向に延び、複数の前記永久磁石のうち隣接する２つの前記永久磁石の外面の隣接する端部同士を前記鉄心側に押えつける第２押え部と、を含み、複数の前記永久磁石の各外面の周方向での中心部は、前記カバーから露出している、モータの回転子によって達成できる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、騒音を抑制しつつ駆動トルクを確保したモータの回転子を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１Ａ及び１Ｂは、本実施例に係るモータの回転子の外観図である。
【図２】図２は、比較例の回転子の外観図である。
【図３】図３Ａ及び３Ｂは、それぞれ本実施例及び比較例の回転子の磁束線図である。
【図４】図４は、本実施例と比較例の回転子を回転させた時の磁束密度の変化を示したグラフである。
【図５】図５は、本実施例と比較例の回転子の逆起電圧を示したグラフである。
【図６】図６は、本実施例と比較例の回転子のコギングトルクを示したグラフである。
【図７】図７は、変形例の回転子の外観図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１Ａ及び１Ｂは、本実施例に係るモータの回転子Ｒの外観図である。回転子Ｒは、鉄心１０、永久磁石３０ａ〜３０ｄ、及びカバー５０を含む。鉄心１０は、中心に孔１１が形成された略円筒形である。孔１１には、鉄心１０を回転可能に支持する軸が挿入される。鉄心１０は、外周面１４と、孔１１が延びた軸心の方向での上面１６ａ及び下面１６ｂとを含む。鉄心１０の外周面１４からは、突部１８が等角度間隔で径方向外側に突出している。図１Ａ及び１Ｂではカバー５０により覆われているが、突部１８は軸心方向に延びて形成されている。これら突部１８は、永久磁石３０ａ〜３０ｄのそれぞれの側面に当接して位置決めする。従って、永久磁石３０ａ〜３０ｄの間には、周方向で同じ距離の間隔を空けられている。尚、永久磁石３０ａ〜３０ｄは接着剤により外周面１４に固定されている。
【００１１】
永久磁石３０ａ〜３０ｄの外面は、周方向で互いに異なる極性が交互に並ぶように着磁されている。例えば、永久磁石３０ａ及び３０ｃの外面及び内面は、それぞれＮ極及びＳ極に着磁されており、永久磁石３０ｂ及び３０ｄの外面及び内面は、それぞれＳ極及びＮ極に着磁されている。従って、本実施例では永久磁石３０ａ〜３０ｄの外面は、それぞれＮ極、Ｓ極、Ｎ極、Ｓ極に着磁されている。永久磁石３０ａ〜３０ｄは、全体で外面が円柱の外周面となるように、それぞれ一定の曲率で湾曲して形成されている。永久磁石３０ａ〜３０ｄの内面が鉄心１０の外周面に固定されている。
【００１２】
カバー５０は、回転子Ｒの回転中に鉄心１０から永久磁石３０ａ〜３０ｄの飛散を防止するために取り付けられている。カバー５０は、磁性材料により形成された磁性体であり、例えば電磁鋼板をプレス加工によって成形したものである。カバー５０は、鉄心１０の下面１６ｂを部分的に覆う基部５２ａ〜５２ｄと、基部５２ａ〜５２ｄのそれぞれから略垂直に折れ曲がって永久磁石３０ａ〜３０ｄの外面を部分的に覆う押え部５３ａ〜５３ｄとを含む。鉄心１０の下面１６ｂは、軸心の方向の端部の一例である。
【００１３】
基部５２ａ〜５２ｄは、軸心方向に対して水平であり、全体で略放射状に形成されている。また、基部５２ａ〜５２ｄの中心には孔１１に挿入される軸を逃がすための逃げ穴５１が形成されている。
【００１４】
押え部５３ａ〜５３ｄは、軸心周りに等角度間隔で設けられており、軸心方向に延びている。押え部５３ａ〜５３ｄは、永久磁石３０ａ〜３０ｄの外面に部分的に密着するように、軸心方向から見て一定の曲率で湾曲している。押え部５３ａ〜５３ｄのそれぞれの軸心方向の長さは、鉄心１０及び永久磁石３０ａ〜３０ｄのそれぞれの軸心方向の長さと略同じである。従って、押え部５３ａ〜５３ｄの先端は、上面１６ａを覆ってはいない。
【００１５】
押え部５３ａは、互いに隣接した永久磁石３０ａ及び３０ｂの外面の互いに隣接する端部同士を鉄心１０側に押えつけている。同様に、押え部５３ｂは永久磁石３０ｂ及び３０ｃの外面の端部同士を、押え部５３ｃは永久磁石３０ｃ及び３０ｄの外面の端部同士を、押え部５３ｄは永久磁石３０ｄ及び３０ａの外面の端部同士を、鉄心１０側に押えつけている。
【００１６】
押え部５３ａ〜５３ｄは、弾性復元力により永久磁石３０ａ〜３０ｄを鉄心１０側に押さえつけている。この理由は以下による。押え部５３ａと、押え部５３ａに対向する押え部５３ｃの先端同士の距離は、鉄心１０及び永久磁石３０ａ〜３０ｄを含む直径よりも若干小さく形成されている。このため、押え部５３ａ及び５３ｃ間に永久磁石３０ａ〜３０ｄが接着された鉄心１０が挿入されることにより、押え部５３ａ及び５３ｃの弾性復元力が永久磁石３０ａ〜３０ｄに作用するからである。押え部５３ｂ及び５３ｄも同様である。押え部５３ａ〜５３ｄは、第１及び第２押え部の一例である。
【００１７】
カバー５０は、永久磁石３０ａ〜３０ｄの各外面の周方向での中心部を露出している。換言すれば、押え部５３ａ〜５３ｄのそれぞれの周方向での幅や、間隔、及び位置が、永久磁石３０ａ〜３０ｄの各外面の周方向の中心部を覆わないように設定されている。従って、永久磁石３０ａ〜３０ｄの中心部は、それぞれ、押え部５３ｄ及び５３ａ間、押え部５３ａ及び５３ｂ間、押え部５３ｂ及び５３ｃ間、押え部５３ｃ及び５３ｄ間から露出している。
【００１８】
次に、本実施例の回転子Ｒとは異なる比較例の回転子Ｒｘについて説明する。図２は、本実施例の回転子Ｒとは異なる比較例の回転子Ｒｘの外観図である。尚、同一の構成については同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。回転子Ｒｘのカバー５０ｘは、カバー５０とは異なり、非磁性体である。また、カバー５０ｘの周壁部５３ｘは、永久磁石３０ａ〜３０ｄの外面の全体を覆った円筒状である。
【００１９】
回転子Ｒｘの組立工程では、鉄心１０の外周面１４に接着剤により永久磁石３０ａ〜３０ｄを固定してから、鉄心１０をカバー５０ｘの周壁部５３ｘ内に圧入する必要がある。ここで、周壁部５３ｘは、円筒状であるため、周方向及び径方向には弾性変形がしにくい。このため、カバー５０ｘの径方向の寸法や、鉄心１０の径方向の寸法、永久磁石３０ａ〜３０ｄの厚みの寸法などを精度よく成形しないと、永久磁石３０ａ〜３０ｄが固定された鉄心１０を周壁部５３ｘ内に圧入し難く、又は周壁部５３ｘの内面と永久磁石３０ａ〜３０ｄの外面との間に隙間が生じる可能性がある。
【００２０】
これに対して本実施例の回転子Ｒでは、押え部５３ａ〜５３ｄは互いに離れており、これらの先端部が離れるように弾性変形することは容易である。このため、上述したような寸法のバラつきがあっても、押え部５３ａ〜５３ｄを弾性変形させてこれら押え部５３ａ〜５３ｄの間に永久磁石３０ａ〜３０ｄが固定された鉄心１０を容易に挿入できる。このようにカバー５０の組付性が向上しており、回転子Ｒを簡易に組み立てることができる。
【００２１】
また、上述したように押え部５３ａ〜５３ｄは、永久磁石３０ａ〜３０ｄの端部同士を押えているため、効果的に永久磁石３０ａ〜３０ｄの飛散が防止されている。また、カバー５０ｘは非磁性体であるのに対して、カバー５０は磁性体であるため、カバー５０の方が比較的低コストで製造することができる。
【００２２】
次に、本実施例の回転子Ｒと比較例の回転子Ｒｘの磁気特性の相違について説明する。図３Ａは、本実施例の回転子Ｒの磁束線図であり、図３Ｂは、比較例の回転子Ｒｘの磁束線図である。図３Ａに示すように、回転子Ｒのカバー５０は磁性体であるため、永久磁石３０ａの外面の周方向での一端部から出た磁束線は、押え部５３ａ内を通過して永久磁石３０ｂの外面に向かい、永久磁石３０ａの外面の周方向での他端部から出た磁束線は、押え部５３ｄ内を通過して永久磁石３０ｄの外面に向かう。このように押え部５３ａは、隣接する永久磁石３０ａ及び３０ｂ間の磁路の一部を画定し、押え部５３ｄは、隣接する永久磁石３０ａ及び３０ｄ間の磁路の一部を画定する。同様に、永久磁石３０ｃの外面の周方向での一端部から出た磁束線の一部は、押え部５３ｃ内を通過して永久磁石３０ｄの外面に向かい、永久磁石３０ｃの外面の周方向での他端部から出た磁束線の一部は押え部５３ｂ内を通過して永久磁石３０ｂの外面に向かう。
【００２３】
以上のように押え部５３ａ〜５３ｄは、それぞれ、永久磁石３０ａ及び３０ｂ間の磁路の一部、永久磁石３０ｂ及び３０ｃ間の磁路の一部、永久磁石３０ｃ及び３０ｄ間の磁路の一部、永久磁石３０ａ及び３０ｄ間の磁路の一部を画定する。尚、押え部５３ａ〜５３ｄで覆われている永久磁石３０ａ〜３０ｄの外周面の一部から出る磁束線は、押え部５３ａ〜５３ｄを通過する。
【００２４】
また、永久磁石３０ａ〜３０ｄの各外面の周方向での中心部は、押え部５３ａ〜５３ｄにより覆われておらず露出している。このため、永久磁石３０ａの外面の中心部から出る磁束線の一部は、押え部５３ａ〜５３ｄの何れも通過せずに、永久磁石３０ｂ又は３０ｄの中心部に向かう。同様に、永久磁石３０ｃの外面の中心部から出る磁束線の一部は、押え部５３ａ〜５３ｄの何れも通過せずに、永久磁石３０ｂ又は３０ｄの中心部に向かう。
【００２５】
これに対して、図３Ｂに示すように、非磁性体であるカバー５０ｘは永久磁石３０ａ〜３０ｄの外面の全てを覆っており、永久磁石３０ａ〜３０ｄの磁束線は、カバー５０ｘの影響を受けることなくカバー５０ｘを通過する。
【００２６】
図４は、本実施例の回転子Ｒと比較例の回転子Ｒｘを回転させた時の磁束密度の変化を示したグラフである。線分Ｍ及びＭｘは、それぞれ回転子Ｒ及びＲｘの磁束密度を示している。回転子Ｒの方が回転子Ｒｘよりも磁束密度が若干小さい。この理由は、上述したように、回転子Ｒでは永久磁石３０ａや永久磁石３０ｃの外面から出た磁束線の一部が押え部５３ａ〜５３ｄ内を通過して永久磁石３０ｂや永久磁石３０ｄの外面に向かうため、回転子Ｒｘよりも回転子Ｒの磁束密度が小さいと検出されるからである。
【００２７】
図５は、本実施例の回転子Ｒと比較例の回転子Ｒｘとの逆起電圧を示したグラフである。逆起電圧は、回転子Ｒ及びＲｘがそれぞれ組み込まれたモータにおいて、回転子Ｒ及びＲｘをそれぞれ外力により強制的に回転させた場合に駆動コイルに生じる電圧である。線分Ｖ及びＶｘは、それぞれ回転子Ｒ及びＲｘの逆起電圧を示している。回転子Ｒの方が回転子Ｒｘよりも、逆起電圧の曲線は正弦波に近い形状となっている。
【００２８】
図６は、本実施例の回転子Ｒと比較例の回転子Ｒｘとのコギングトルクを示したグラフである。線分Ｔ及びＴｘは、それぞれ回転子Ｒ及びＲｘのコギングトルクを示している。回転子Ｒの方が回転子Ｒｘよりもコギングトルクが低下している。この理由は、回転子Ｒｘよりも回転子Ｒの磁束密度の方が小さいためと考えられる。このように、回転子Ｒのコギングトルクが抑制されているため、回転子Ｒｘと比較して、回転時の騒音や振動が抑制されている。また、回転子Ｒのカバー５０は、永久磁石３０ａ〜３０ｄの各外面の中心部を露出しているため、この露出した部分を流れる磁束線は、駆動トルクに貢献する。従って、本実施例の回転子Ｒは、騒音を抑制しつつ駆動トルクが確保されている。
【００２９】
次に変形例について説明する。図７は、変形例の回転子Ｒａの外観図である。尚、同一の構成については同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。回転子Ｒａでは、２つの永久磁石３０ａ１及び３０ｂ１が鉄心１０ａの外周面１４に固定されている。鉄心１０ａの外周面１４には、２つの永久磁石３０ａ１及び３０ｂ１を位置決めするための２つの突部１８が設けられている。永久磁石３０ａ１及び３０ｂ１のそれぞれは、上述した永久磁石３０ａ〜３０ｄのそれぞれよりも周方向で幅が大きく形成されている。永久磁石３０ａ１の外面及び内面は、それぞれＮ極及びＳ極に着磁され、永久磁石３０ｂ１の外面及び内面は、それぞれＳ極及びＮ極に着磁されている。従って、永久磁石３０ａ１及び３０ｂ１の外面の極性は、周方向でＮ極、Ｓ極の順となる。
【００３０】
また、カバー５０ａは２つの押え部５３ａ及び５３ｃを有している。押え部５３ａは、永久磁石３０ａ１及び３０ｂ１の外面の端部同士、即ち永久磁石３０ａ１の一端部と永久磁石３０ｂ１の一端部とを鉄心１０ａ側に押さえつけている。押え部５３ｃは、永久磁石３０ａ１の他端部と永久磁石３０ｂ１の他端部とを鉄心１０ａ側に押さえつけている。また、押え部５３ａ及び５３ｃは、永久磁石３０ａ１及び３０ｂ１の各外面の周方向の中心露出している。永久磁石３０ａ１及び３０ｂ１は、複数の永久磁石のうち隣接する２つの永久磁石の一例である。押え部５３ａ及び５３ｃは、第１及び第２押え部の一例である。
【００３１】
このように２つの永久磁石３０ａ１及び３０ｂ１のみが設けられている回転子Ｒａにも、カバー５０ａを採用することにより、回転子Ｒと同様の効果を奏する。
【００３２】
以上のように、カバーの押え部の数は、鉄心に固定される永久磁石の数と同じであることが望ましい。また、押え部の数及び永久磁石の数は、それぞれ２以上であればよい。
【００３３】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００３４】
Ｒ  回転子
１０  鉄心
３０ａ〜３０ｄ  永久磁石
５０  カバー
５２ａ〜５２ｃ  基部
５３ａ〜５３ｄ  押え部
【図１】
2017085731.tif 000003
【図２】
2017085731.tif 000004
【図３】
2017085731.tif 000005
【図４】
2017085731.tif 000006
【図５】
2017085731.tif 000007
【図６】
2017085731.tif 000008
【図７】
2017085731.tif 000009