(57)【要約】      （修正有）【課題】延伸板における渦電流の発生を抑制し、モータのトルクをより効果的に向上する。【解決手段】モータ１０は、ロータ３０と、ロータを回転可能に収容しているステータ２０を備えている。ロータ及びステータの一方には、ロータ及びステータの他方に対向する永久磁石２２，２４が設けられている。ロータ及びステータの他方には、ロータ及びステータの一方に対向するコア４０及びそのコアを励磁するコイル６０が設けられている。コアの少なくとも一方の軸方向端面には、軸方向に延伸する延伸板５４が設けられている。延伸板は、磁化容易方向が軸方向に伸びる磁気異方性を示す構造を有する。【選択図】図１
2009171699.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータと、ロータを回転可能に収容しているステータを備え、
ロータ及びステータの一方には、ロータ及びステータの他方に対向する永久磁石が設けられており、
ロータ及びステータの他方には、ロータ及びステータの一方に対向するコア及びそのコアを励磁するコイルが設けられており、
前記コアの少なくとも一方の軸方向端面には、ロータ及びステータの一方に対向して軸方向に延伸する延伸板が設けられており、
前記延伸板は、磁化容易方向が軸方向に伸びる磁気異方性を示す構造を有することを特徴とするモータ。
【請求項２】
前記延伸板には、一又は複数の軸方向に伸びる非磁性部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
【請求項３】
前記非磁性部は、軸方向に伸びるスリットであることを特徴とする請求項２に記載のモータ。
【請求項４】
前記延伸板は、磁気異方性材料で形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１、２にモータが開示されている。これらのモータは、ステータと、ステータに対して回転可能に支持されているロータを備えている。ステータには、ロータに対向する永久磁石が設けられており、ロータには、ステータに対向するコア及びそのコアを励磁するコイルが設けられている。コアの軸方向端面には、ロータ及びステータの一方に対向して軸方向に延伸する延伸板が形成されている。
特許文献１、２に記載の構造によると、コイルの周回長を長くすることなく、コアと永久磁石との対向面積を拡大することができるので、モータのトルクを有意に向上させることが可能となる。
【０００３】
【特許文献１】特開平２−８７９５０号公報
【特許文献２】特開昭６３−５６１３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１、２に記載の構造では、延伸板における磁束の向きが変化しやすく、延伸板において渦電流が発生しやすい。延伸板で渦電流が発生すれば、それに伴うエネルギー損失（渦電流損）が生じてしまう。モータのトルクをより効果的に向上するためには、延伸板における渦電流の発生を抑制することが重要である。
本発明は、上記の課題を解決する。本発明は、延伸板における渦電流の発生を抑制し、モータのトルクをより効果的に向上する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のモータは、ステータと、ステータに対して回転可能に支持されているロータを備えている。ロータ及びステータの一方には、ロータ及びステータの他方に対向する永久磁石が設けられている。ロータ及びステータの他方には、ロータ及びステータの一方に対向するコア及びそのコアを励磁するコイルが設けられている。前記コアの少なくとも一方の軸方向端面には、ロータ及びステータの一方に対向して軸方向に延伸する延伸板が設けられている。そして、前記磁性板は、磁化容易方向が軸方向に伸びる磁気異方性を示す構造を有する。
ここで、軸方向とはロータの回転軸に平行な方向を意味し、周方向とはロータの回転軸を中心に周回する方向を意味する。
【０００６】
上記した構造によると、延伸板における磁束の流れが軸方向に安定することから、延伸板における渦電流の発生が抑制される。渦電流の発生に伴う無用なエネルギー損失が防止されることから、モータのトルクをより効果的に向上させることが可能となる。
【０００７】
上記したモータを具現化する場合、前記した延伸板に、一又は複数の軸方向に伸びる非磁性部を形成することが好ましい。
軸方向に伸びる非磁性部を延伸板に形成すると、延伸板は全体として磁化容易方向が軸方向に伸びる磁気異方性を示すようになる。この形態によると、特別な材料を用いることなく、延伸板に磁気異方性を付与することができる。
【０００８】
上記した延伸板に形成する非磁性部は、軸方向に伸びるスリット（空隙）であることが好ましい。
この形態によると、比較的に簡単に、延伸板に上記した磁気異方性を付与することができる。また、延伸板が軸方向に沿って電気的に分割されるため、延伸板における渦電流の発生が強く抑制される。
【０００９】
前記した延伸板は、磁気異方性材料で形成されていることも好ましい。
延伸板を磁気異方性材料で形成すれば、上記した非磁性部を必ずしも設けることなく、延伸板に上記した磁気異方性を付与することができる。なお、磁気異方性材料で形成した延伸板には、前記した非磁性部（例えばスリット）をさらに形成することも可能である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、コアの軸方向端面に延伸板を設けたモータのトルクをより効果的に向上することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の好適な実施形態を列記する。
（形態１）  コアは、磁性材料からなる磁性板を積層して形成することが好ましい。この場合、軸方向の端面に位置する端部磁性板に延伸板を一体に形成することが好ましい。
（形態２）上記のように、端部磁性板に延伸板を一体に形成する場合、先ずは延伸板となる部分と共に端部磁性板を平板状に成形し、次いで延伸板となる部分を軸方向に折り曲げ加工して成形することが好ましい。この場合、延伸板を周方向に湾曲する折り曲げ線で折り曲げることになるが、延伸板にスリットが形成されている形態によると、折り曲げ部における歪みの発生が抑制される。
（形態３）
本発明に係る構造は、直流モータに採用することもできるし、ブラシレスモータに採用することもできる。直流モータに採用する場合は、ステータに永久磁石を設けるとともに、ロータにコア及びコイルからなる電機子を設けるとよい。ブラシレスモータに採用する場合は、ロータに永久磁石を設けるとともに、ステータにコア及びコイルからなる電機子を設けるとよい。
【実施例】
【００１２】
本発明を一実施例であるモータ１０について、図面を参照しながら説明する。図１は、モータ１０の構成を示す縦断面図である。図２は、図１中のII−II線におけるモータ１０の横断面図である。
モータ１０は、直流モータであり、例えば燃料ポンプのインペラを回転させるモータとして採用することができる。モータ１０は、ステータ２０とロータ３０を備えている。ステータ２０は、円筒形状を有しており、その内部にロータ３０を収容している。ロータ３０は、軸受１８によって支持されており、ステータ２０に対して回転可能となっている。
【００１３】
ステータ２０は、ロータ３０に対向する２つの永久磁石２２、２４を有している。２つの永久磁石２２、２４は、ロータ３０を挟んで対向する位置に固定されている。一方の永久磁石２２は、そのＳ極がロータ３０に対向するように固定されており、他方の永久磁石２４は、そのＮ極がロータ３０に対向するように固定されている。２つの永久磁石２２、２４は、ステータ２０内に静磁場を発生する界磁である。また、ステータ２０には、ブラシ２６が設けられている。ブラシ２６は、ロータ３０に向けて付勢されており、後述するロータ３０の整流子３２に当接している。
【００１４】
ロータ３０は、シャフト３４と、シャフト３４に固着されたコア４０と、コア４０を励磁する複数のコイル６０と、各コイル６０への通電方向を切り替える整流子３２と、樹脂ボディ３６を備えている。
シャフト３４は、前記した軸受１８によって支持されており、ロータ３０の回転軸となっている。即ち、シャフト３４の中心軸がロータ３０の回転軸である。シャフト３４はモータ１０の出力軸であり、その一端（図１の下端）がステータ２０から突出している。
本明細書では、ロータ３０の回転軸（シャフト３４の中心軸）に平行な方向を単に「軸方向」といい、ロータ３０の回転軸に垂直に交わる方向を単に「径方向」といい、ロータ３０の回転軸を中心に周回する方向を単に「周方向」をいうことがある。
【００１５】
コア４０は、磁性材料（例えば電磁鋼）からなる磁性板を積層して構成されており、全体としてシャフト３４と同軸の円柱形状を有している。図２に示すように、コア４０には軸方向に伸びる複数の溝４２が形成され、それにより、径方向に伸びる複数の突極４４が構成されている。本実施例のコア４０には、８本の溝４２によって８本の突極４４が構成されている。各突極４４には、溝４２を通って周回するコイル６０がそれぞれ巻かれており、各突極４４が個別に磁化されるようになっている。各突極４４の径方向外側に位置する外周面４６は、ステータ２０の永久磁石２２、２４に一定の間隔を保って対向する。
【００１６】
図１に示すように、コア４０の軸方向の両端部には、端部磁性板５０がそれぞれ設けられている。端部磁性板５０には、ステータ２０に対向して軸方向に延伸する複数の延伸板５４が、ステータ２０に対向する外周縁５２に設けられている。即ち、端部磁性板５０を平面視した輪郭形状は図２に示すコア４０の断面形状に等しく、その８箇所の外周縁５２のそれぞれに延伸板５４が設けられている。それぞれの延伸板５４は、周方向に湾曲する円弧面であり、他の磁性板と共にコア４０の外周面４６を構成している。この構造により、コア４０の外周面４６における軸方向寸法は、コア４０のコイル６０が巻かれている部位における軸方向寸法よりも、長くなっている。なお、永久磁石２２、２４の軸方向寸法は、コア４０の外周面４６における軸方向寸法よりも長い。
【００１７】
図３は、端部磁性板５０の延伸板５４を径方向外側から観察した図である。図１、図３に示すように、延伸板５４には軸方向に伸びるスリット（空隙）５６が形成され、延伸板５４は軸方向に伸びる複数の延伸片５８に分割されている。本実施例では、各延伸板５４に３本のスリット５６が形成され、各延伸板５４が軸方向に伸びる４つの延伸片５８に分割されている。延伸板５４に非磁性部であるスリット５６が形成されていると、延伸板５４は全体として磁化容易方向が軸方向に伸びる磁気異方性を示す。この構造により、延伸板５４は軸方向に磁化しやすく、延伸板５４では磁束の流れが軸方向に安定する。ここで、延伸板５４に形成するスリット５６の数は３本に限定されない。各延伸板５４に、１本以上のスリット５６を形成すればよい。
【００１８】
次に、モータ１０の動作について説明する。モータ１０の基本動作については従来の直流モータと同様である。即ち、ステータ２０に設けられたブラシ２６及びロータ３０に設けられた整流子３２によって、ロータ３０に設けられた複数のコイル６０にはロータ３０の回転位置に応じて選択的に通電が行われる。その結果、コア４０の８本の突極４４はロータ３０の回転位置に応じて選択的に励磁され、ステータ２０の永久磁石２２、２４と反発、吸引することによって、ロータ３０が回転する。
【００１９】
図４、図５は、モータ１０の動作時における延伸板５４での磁束の流れ（図中の実線矢印Ｍ）を示している。図４に示すように、永久磁石２４からの磁束は、延伸板５４によって広範囲から収束される。それにより、モータ１０は比較的に大きなトルクを発生することができる。また、延伸板５４にはスリット５６が形成され、延伸板５４は全体として軸方向に磁化しやすい磁気異方性を有している。それにより、図５に示すように、延伸板５４では磁束が軸方向に沿って流れ、周方向に流れることが防止される。延伸板５４における磁束の流れが軸方向に安定することから、延伸板５４における渦電流（図中の破線矢印Ｅ）の発生が抑制される。延伸板５４における渦電流の発生が抑制されることにより、無用なエネルギー損失（いわゆる鉄損）が防止され、モータ１０のトルクは効果的に向上する。
【００２０】
ここで、端部磁性板５０の製造方法について説明する。端部磁性板５０は、例えば板材をプレス加工して製造することもできるし、粉末材料を加圧成形して製造することもできる（いわゆる圧粉磁性体である）。本実施例では、製造効率が比較的に高いことから、プレス加工によって製造している。即ち、図６に示すように、先ず、端部磁性板５０を延伸板５４の部分と共に平板材料からプレス加工によって打ち抜く。このとき、スリット５６についても、このプレス加工時に同時に形成する。次いで、図６中の破線Ｆで示す折り曲げ線において、延伸板５４の部分をプレス加工によって略９０度に折り曲げる。図６に示すように、このときの折り曲げ線Ｆは周方向に湾曲する円弧となることから、折り曲げ部では周方向に沿って歪量に差が生じる。従って、例えば延伸板５４にスリット５６が形成されていない場合は、周方向の両端側において歪量が大きくなり、材料の盛り上がり等が生じてしまう。折り曲げ部に盛り上がりが生じれば、端部磁性板５０と他の磁性板との間に隙間が生じてしまい、そのことがモータ１０のトルク低下の要因になり得る。また、歪量の大きな部位では磁気特性が低下（磁気抵抗が増大）してしまい、そのこともトルク低下の要因になり得る。
それに対して、本実施例の延伸板５４は、スリット５６によって複数の延伸片５８に分割されている。それにより、折り曲げ部における歪量の低減及びその不均等が緩和され、上記のような問題の発生が防止される。
【００２１】
以上のように、本実施例のモータ１０では、コア４０の軸方向端面に延伸板５４が形成されているので、コイル６０の周回長を比較的に短く維持されたまま、コア４０と永久磁石２２、２４との対向面積が大きく確保されている。そして、その延伸板５４には非磁性部であるスリット５６が軸方向に伸び、延伸板５４において磁束が軸方向に流れやすくなっているので、延伸板５４における渦電流の発生が防止される。これらの構造により、本実施例のモータ１０は、その出力トルクが有意に向上されている。
【００２２】
上記したモータ１０において、延伸板５４に形成するスリット５６の形状は、様々に変更することができる。図７に示すように、例えばスリット５６をＶ字形状とすることができる。あるいは、スリット５６は波線状とすることも可能であり、全体として軸方向に伸びていればよい。
【００２３】
上記したモータ１０において、延伸板５４には、スリット５６に代えて図８に示すような軸方向に伸びる非磁性領域５７を形成してもよい。このような非磁性領域５７は、延伸板５４を磁性材料で一様に形成した後に、当該領域を非磁性化させることで形成することができる。延伸板５４を部分的に非磁性化させる処理としては、例えばレーザ照射や浸炭といった熱処理が挙げられる。このような非磁性領域５７を形成すると、延伸板５４は全体として磁化容易方向が軸方向に伸びる磁気異方性を示すようになる。従って、延伸板５４における渦電流の発生が抑制され、それに伴うエネルギー損失が防止される。なお、延伸板５４には、スリット５６と非磁性領域５７を組み合せて形成することも可能である。
あるいは、図９に示すように、端部磁性板５０を、磁気異方性を有する材料で形成することもできる。磁気異方性を有する材料を用いれば、延伸板５４にスリット５６や非磁性領域５７を形成することなく、磁化容易方向が軸方向に伸びる磁気異方性を延伸板５４に付与することができる。従って、延伸板５４における渦電流の発生が抑制され、それに伴うエネルギー損失が防止される。なお、端部磁性板５０を磁気異方性材料で形成した上で、その延伸板５４にスリット５６や非磁性領域５７をさらに形成することもできる。また、磁気異方性材料を用いる場合は、端部磁性板５０の全体を磁気異方性材料で形成する必要はなく、延伸板５４のみを磁気異方性材料で形成すれば足りる。即ち、延伸板５４のみが磁気異方性を有していればよい。
【００２４】
図１０に示すように、本発明によってブラシレスモータ１１０を実現することもできる。ブラシレスモータ１１０を構成する場合は、永久磁石２２、２４をロータ３０に設け、コア４０及びコイル６０からなる電機子をステータ２０に設ければよい。この場合、コア４０の軸方向両端面には、ロータ３０に対向して軸方向に延伸する延伸板５４を、ロータ３０に対向する内周縁５３に設ける。そして、延伸板５４には、先に説明したモータ１０と同様に、スリット５６や非磁性領域５７（図３、７、８参照）といった軸方向に伸びる非磁性部を形成する。あるいは、端部磁性板５０を磁気異方性材料で形成する。即ち、延伸板５４に、全体として、磁化容易方向が軸方向に伸びる磁気異方性を付与する。それにより、ブラシレスモータ１１０のトルクは効果的に向上する。
【００２５】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。
例えば、上記した延伸板５４は、コア４０の軸方向の両端面に必ずしも形成する必要はなく、コア４０の軸方向の片端面のみに形成した場合でも、有意な効果を得ることができる。
上記した実施例では、スリット５６や非磁性領域５７を延伸板５４の軸方向全体に亘って形成したが、スリット５６や非磁性領域５７を延伸板５４の軸方向一部の範囲のみに形成してもよい。また、スリット５６は、延伸板５４の軸方向端部から伸びる切欠状のものに限られず、延伸板５４の軸方向中間部に開口する孔状に形成したものでもよい。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施例のモータの構造を示す断面図。
【図２】図１中のII−II線におけるモータの断面図。
【図３】径方向外側から観察した延伸板を示す図。
【図４】延伸板における磁束の流れを模式的に示す図（周方向から観察した様子）。
【図５】延伸板における磁束の流れを示す図（径方向から観察した様子）。
【図６】半製品状態の端部磁性板（一部）を示す図。
【図７】延伸板に形成するスリットの変形例を示す図。
【図８】スリットに代えて延伸板に非磁性領域を形成した変形例を示す図。
【図９】延伸板を磁気異方性材料で形成した変形例を模式的に示す図。
【図１０】ブラシレスモータの要部の構造を示す図。
【符号の説明】
【００２７】
１０：モータ
１８：軸受
２０：ステータ
２２、２４：永久磁石
２６：ブラシ
３０：ロータ
３２：整流子
３４：シャフト
３６：樹脂ボディ
４０：コア
４４：突極
４６：外周面
５０：端部磁性板
５２：外周縁
５３：内周縁
５４：延伸板
５６：スリット
５７：非磁性領域
５８：延伸片
６０：コイル
１１０：ブラシレスモータ
【図１】
2009171699.tif 000003
【図２】
2009171699.tif 000004
【図３】
2009171699.tif 000005
【図４】
2009171699.tif 000006
【図５】
2009171699.tif 000007
【図６】
2009171699.tif 000008
【図７】
2009171699.tif 000009
【図８】
2009171699.tif 000010
【図９】
2009171699.tif 000011
【図１０】
2009171699.tif 000012