JP2009278773A - ロータ、及びモータ - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で、永久磁石のスリット部からの脱落（軸方向の移動）や、がたつきを抑制することができるロータを提供する。
【解決手段】ロータ１は、周方向に複数のスリット部２ａが形成された略円筒形状のロータコア２と、スリット部２ａにそれぞれ挿入される永久磁石３とを備える。ロータコア２におけるスリット部２ａの径方向内側には収容部２ｂが形成され、収容部２ｂには、永久磁石３を径方向外側に弾性付勢するためのスプリング４が収容される。
【選択図】図４

Description

本発明は、ロータコア内に永久磁石が収容保持されるロータ、及びモータに関するものである。

従来、回転磁界を発生可能なステータを備えたモータのロータとしては、略円筒形状のロータコアに周方向に複数のスリット部が形成され、各スリット部にそれぞれ永久磁石が挿入されて保持されたものがある（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に開示されたロータでは、ロータコアの軸方向端部に、回転軸に固定するための固定部と永久磁石と当接する磁石当接部と該磁石当接部を永久磁石に弾性付勢するための弾性付勢部とを備えた固定プレートが設けられることで、永久磁石のスリット部からの脱落（軸方向の移動）や、がたつきが抑制される。
特開２００５−１３０６８８号公報

しかしながら、上記のようなロータにおける固定プレートは、回転軸に固定するための固定部を、弾性付勢部等と共に高精度に製造する必要があり、その製造が困難（歩留まりが悪い）であるという問題があり、ひいてはコストが高くなってしまう原因となっていた。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、簡単な構成で、永久磁石のスリット部からの脱落（軸方向の移動）や、がたつきを抑制す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。

請求項１に記載の発明では、周方向に複数のスリット部が形成された略円筒形状のロータコアと、前記スリット部にそれぞれ挿入される永久磁石とを備えたロータであって、前記ロータコアにおける前記スリット部の径方向内側には収容部が形成され、前記収容部には、前記永久磁石を径方向外側に弾性付勢する弾性部材が収容された。

同構成によれば、永久磁石は、ロータコアにおけるスリット部の径方向内側に形成された収容部に収容された弾性部材にて径方向外側に弾性付勢されるため、スリット部からの脱落（軸方向の移動）や、がたつきが抑制される。しかも、弾性部材は、永久磁石を径方向外側に弾性付勢することで自身も収容部からの脱落（軸方向の移動）が抑制されるため、回転軸と圧入固定する等の特に特別な高精度を要する固定構造が必要なく、簡単な構成で容易に設けることができる。

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、前記弾性部材は、前記永久磁石と軸方向に沿って長く当接して径方向外側に弾性付勢する。
同構成によれば、弾性部材は、永久磁石と軸方向に沿って長く当接して径方向外側に弾性付勢するため、永久磁石の軸方向の移動に対する摩擦が大きくなり、その移動がより抑制される。

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、前記弾性部材は、前記収容部の径方向内側部に当接して支持される支持部と、前記永久磁石と軸方向に沿って長く当接する当接部と、前記支持部及び前記当接部を連結する弾性部とを備えた棒材を曲げた形状のスプリングである。

同構成によれば、弾性部材は、前記収容部の径方向内側部に当接して支持される支持部と、前記永久磁石と軸方向に沿って長く当接する当接部と、前記支持部及び前記当接部を連結する弾性部とを備えた棒材を曲げた形状のスプリングであるため、製造が容易で安価に得ることができる。

請求項４に記載の発明では、請求項３に記載のロータにおいて、前記当接部の前記弾性部に連結されない側端部には、前記永久磁石の軸方向の一端面と当接すべく径方向外側に延びる当接片が形成された。

同構成によれば、当接部の弾性部に連結されない側端部には、永久磁石の軸方向の一端面と当接すべく径方向外側に延びる当接片が形成されるため、永久磁石の軸方向の一方の移動が更に強固に抑制される。又、当接片が永久磁石の軸方向の一端面に当接するため、例えば、永久磁石の軸方向の移動を規制した状態でスプリングを前記収容部に挿入する際（スプリングの組み付け時）の軸方向の位置決めを容易に行うことができる。

請求項５に記載の発明では、請求項３又は４に記載のロータにおいて、前記スプリングは、周方向に隣り合う前記支持部の前記弾性部に連結されない側端部同士を連結する連結部を備えた。

同構成によれば、スプリングは、周方向に隣り合う支持部の弾性部に連結されない側端部同士を連結する連結部を備えるため、永久磁石毎に１つのスプリングを設けるものに比べて、部品点数を少なくすることができ、その組み付け数をも少なくすることができる。

請求項６に記載の発明では、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のロータにおいて、前記収容部の径方向外側端部は、前記スリット部の周方向における中心部に連通した。
同構成によれば、収容部の径方向外側端部は、スリット部の周方向における中心部に連通されるため、弾性部材は、永久磁石の周方向における中心部に当接することになり、永久磁石をバランス良く弾性付勢することができる。

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項に記載のロータと、前記ロータの外側において回転磁界を発生可能なステータとを備えたモータを要旨とする。
同構成によれば、モータにおいて、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の発明の効果を得ることができる。

請求項１〜６に記載の発明によれば、簡単な構成で、永久磁石のスリット部からの脱落（軸方向の移動）や、がたつきを抑制することができるロータを提供することができる。
又、請求項７に記載の発明によれば、簡単な構成で、永久磁石のスリット部からの脱落（軸方向の移動）や、がたつきを抑制することができるモータを提供することができる。

以下、本発明を具体化した一実施の形態を図１〜図４に従って説明する。図１及び図２に示すように、モータにおけるロータ１は、ロータコア２と、複数（本実施の形態では１０個）の永久磁石３と、弾性部材としてのスプリング４とを備える。尚、ロータ１は、回転磁界を発生可能な略円筒形状の図示しないステータの内側において、回転可能に支持されることになる。

ロータコア２は、図２に示すように、略円盤状の多数枚のコアシート１１が軸方向に積層されることで略円筒形状に形成されている。このロータコア２には、図１〜図３に示すように、周方向に複数（１０個）のスリット部２ａが形成されている。本実施の形態のスリット部２ａは、径方向外側端部がロータコア２の外周の近傍で同外周に沿った円弧形状に形成されている。そして、スリット部２ａには、図１に示すように、そのスリット部２ａと略同形状の永久磁石３がそれぞれ挿入される。尚、本実施の形態のロータ１は、前述したように永久磁石３が挿入されるスリット部２ａの径方向外側端部がロータコア２の外周の近傍で同外周に沿った円弧形状に形成されることで、リラクタンストルクを利用しない所謂表面磁石型（ＳＰＭ）用のものとされている。

又、ロータコア２における各スリット部２ａの径方向内側にはそれぞれ収容部２ｂが形成されている。詳しくは、収容部２ｂは、図３に示すように、スリット部２ａの周方向における中心部のみに連通する外側細部２ｃと、該外側細部２ｃの径方向内側で周方向に幅広とされた中央部２ｄと、該中央部２ｄの径方向内側で前記外側細部２ｃと同様に周方向に幅が狭くされた内側細部２ｅとを備える。

そして、収容部２ｂには、前記永久磁石３を径方向外側に弾性付勢するためのスプリング４が収容保持される。スプリング４は、図１、図２及び図４に示すように、金属製の棒材を曲げた形状のものである。スプリング４は、図４に示すように、内側細部２ｅ内で径方向内側端部に軸方向に沿って長く（ロータコア２の長さの約３／４）当接して支持される支持部４ａと、外側細部２ｃ内で永久磁石３と軸方向に沿って長く（永久磁石３の長さの約３／４）当接する当接部４ｂと、支持部４ａ及び当接部４ｂを連結する弾性部４ｃとを備える。弾性部４ｃは、湾曲した形状に形成され、組み付けられた状態で、前記支持部４ａが収容部２ｂ（内側細部２ｅ）の径方向内側端部に圧接するように、且つ、前記当接部４ｂが永久磁石３に圧接するように設定されている。又、本実施の形態の弾性部４ｃは、組み付けられた状態で、図４に示すように、収容部２ｂ（中央部２ｄ）から軸方向（外部）に突出しないように設定されている。

又、スプリング４における当接部４ｂの弾性部４ｃに連結されない側（図４中、上側）端部には、収容部２ｂ（外側細部２ｃ）から軸方向に突出した位置で永久磁石３の軸方向の一端面（図４中、上端面）と当接すべく径方向外側に延びる当接片４ｄが形成されている。又、本実施の形態のスプリング４は、収容部２ｂ（内側細部２ｅ）から軸方向に突出した位置で、周方向に隣り合う支持部４ａの弾性部４ｃに連結されない側（図４中、上側）端部同士を連結する連結部４ｅ（図２参照）を備え、支持部４ａ、当接部４ｂ、弾性部４ｃ及び当接片４ｄをそれぞれ一対ずつ有した部品とされている。即ち、本実施の形態では、１０個の永久磁石３に対して、スプリング４の部品数が５個とされている（図２参照）。

このスプリング４は、まず前記スリット部２ａに永久磁石３を挿入してその軸方向の移動を規制した状態、例えば、永久磁石３の軸方向の他端面（図４中、下端面）をロータコア２の端面と揃えて支持した状態で、上記した配置となるように収容部２ｂ内に挿入されて組み付けられる。尚、このとき、スプリング４の当接片４ｄが永久磁石３の軸方向の一端面に当接するまで、スプリング４（支持部４ａ、当接部４ｂ、及び弾性部４ｃ）を収容部２ｂ内に挿入する。そして、前記ロータコア２の中心孔２ｆには、回転軸５（図１参照）が圧入され、その回転軸５が（ステータの内側において）回転可能に支持されることになる。

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）永久磁石３は、ロータコア２におけるスリット部２ａの径方向内側に形成された収容部２ｂに収容されたスプリング４（その当接部４ｂ）にて径方向外側に弾性付勢されるため、スリット部２ａからの脱落（軸方向の移動）や、がたつきが抑制される。しかも、スプリング４は、永久磁石３を径方向外側に弾性付勢することで自身も（支持部４ａが収容部２ｂの径方向内側端部と圧接して）収容部２ｂからの脱落（軸方向の移動）が抑制されるため、回転軸５と圧入固定する等の特に特別な高精度を要する固定構造が必要なく、簡単な構成で容易に設けることができる。

（２）スプリング４は、その当接部４ｂが永久磁石３と軸方向に沿って長く当接して該永久磁石３を径方向外側に弾性付勢するため、永久磁石３の軸方向の移動に対する摩擦が大きくなり、その移動がより抑制される。

（３）スプリング４は、収容部２ｂの径方向内側部に当接して支持される支持部４ａと、永久磁石３と軸方向に沿って長く当接する当接部４ｂと、支持部４ａ及び当接部４ｂを連結する弾性部４ｃとを備えた金属製の棒材を曲げた形状のものであるため、製造が容易で安価に得ることができる。

（４）当接部４ｂの弾性部４ｃに連結されない側端部には、永久磁石３の軸方向の一端面と当接すべく径方向外側に延びる当接片４ｄが形成されるため、永久磁石３の軸方向の一方の移動が更に強固に抑制される。又、当接片４ｄが永久磁石３の軸方向の一端面に当接するため、例えば、永久磁石３の軸方向の移動を規制した状態でスプリング４を収容部２ｂに挿入する際（スプリング４の組み付け時）の軸方向の位置決めを容易に行うことができる。

（５）スプリング４は、周方向に隣り合う支持部４ａの弾性部４ｃに連結されない側端部同士を連結する連結部４ｅを備えるため、永久磁石３毎に１つのスプリング（弾性部材）を設けるものに比べて、部品点数を少なくすることができ、その組み付け数をも少なくすることができる。

（６）収容部２ｂの径方向外側端部（外側細部２ｃ）は、スリット部２ａの周方向における中心部のみに連通されるため、スプリング４の当接部４ｂは、永久磁石３の周方向における中心部のみに当接することになり、永久磁石３をバランス良く弾性付勢することができる。また、当該中心部は、磁束密度が低い部分であるため、磁気損失もほとんどない。

上記実施の形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施の形態では、弾性部材を、棒材を曲げた形状のスプリング４としたが、これに限定されず、他の弾性部材に変更してもよい。例えば、ゴム材や圧縮コイルばね等の弾性部材を収容部の径方向内側端部と永久磁石との間に圧縮させた状態で介在させるようにしてもよい。

・上記実施の形態では、スプリング４（弾性部材）は、永久磁石３と軸方向に沿って長く（永久磁石３の長さの約３／４）当接して該永久磁石３を径方向外側に弾性付勢するとしたが、これに限定されず、軸直交方向（周方向）に沿って長く当接して永久磁石を弾性付勢するようにしてもよい。又、永久磁石の複数箇所に当接して弾性付勢するようにしてもよい。尚、これらの場合、勿論、収容部２ｂの径方向外側端部（外側細部２ｃ）の形状を変更する必要がある。

又、当接部４ｂが永久磁石３の軸方向全体に当接して弾性付勢するようにしてもよく、この場合、上記実施の形態と同様の弾性部４ｃとすると、該弾性部４ｃが収容部２ｂから軸方向（外部）に突出する構成となる。

・上記実施の形態では、当接部４ｂの弾性部４ｃに連結されない側端部には、当接片４ｄが形成されるとしたが、これに限定されず、当接片４ｄを備えない（削除した）構成としてもよい。

・上記実施の形態の当接部４ｂが配置される側とは軸方向に反対側のロータコア２の端面にスリット部２ａが形成されていないコアシートを設けてもよい。このようにすると、スリット部２ａが形成されていないコアシートと当接片４ｄとにより永久磁石３が軸方向（両方）に確実に保持される。

・上記実施の形態では、スプリング４は、周方向に隣り合う支持部４ａの弾性部４ｃに連結されない側端部同士を連結する連結部４ｅを備えるとしたが、連結部４ｅを備えない（削除した）構成としてもよい。即ち、永久磁石３毎に１つのスプリング（弾性部材）を設けてもよい。

・上記実施の形態の当接片４ｄ及び連結部４ｅを備えない構成とした場合、支持部４ａ及び当接部４ｂの両端をそれぞれ弾性部４ｃで連結してもよい。このようにすると、両端の弾性部４ｃの弾性力によって永久磁石３を軸方向にバランス良く（対称に）弾性付勢することができる。

・上記実施の形態では、スプリング４は、永久磁石３を径方向外側に弾性付勢することで自身も支持部４ａが収容部２ｂの径方向内側端部と圧接して収容部２ｂからの脱落（軸方向の移動）が抑制されるとしたが、更に支持部４ａを内側細部２ｅに圧入固定する構成としてもよい。このようにすると、スプリング４の収容部２ｂからの脱落（軸方向の移動）が更に抑制される。

・上記実施の形態では、ロータ１は、リラクタンストルクを利用しない所謂表面磁石型（ＳＰＭ）用のものであるとしたが、これに限定されず、スリット部２ａ（永久磁石３）の形状及び配置を変更して、リラクタンストルクを利用する所謂埋込磁石型（ＩＰＭ）用のものに変更してもよい。

・上記実施の形態の収容部２ｂは、外側細部２ｃ、中央部２ｄ及び内側細部２ｅを備えるとしたが、これに限定されず、例えば、外側細部２ｃと内側細部２ｅとを同じ幅で繋いだ形状とする等、他の形状に変更してもよい。

・上記実施の形態では、ロータコア２は、コアシート１１が軸方向に積層されてなるとしたが、これに限定されず、他の方法にて形成されるもの（例えば磁性粉体を焼結した焼結コア）としてもよい。

本実施の形態におけるロータの平面図。 本実施の形態におけるロータの分解斜視図。 本実施の形態におけるロータコアの平面図。 図１におけるＡ−Ａ断面図。

符号の説明

１…ロータ、２…ロータコア、２ａ…スリット部、２ｂ…収容部、３…永久磁石、４…スプリング（弾性部材）、４ａ…支持部、４ｂ…当接部、４ｃ…弾性部、４ｄ…当接片、４ｅ…連結部。

Claims (7)

1. 周方向に複数のスリット部が形成された略円筒形状のロータコアと、
   前記スリット部にそれぞれ挿入される永久磁石と
   を備えたロータであって、
   前記ロータコアにおける前記スリット部の径方向内側には収容部が形成され、
   前記収容部には、前記永久磁石を径方向外側に弾性付勢する弾性部材が収容されたことを特徴とするロータ。
2. 請求項１に記載のロータにおいて、
   前記弾性部材は、前記永久磁石と軸方向に沿って長く当接して径方向外側に弾性付勢することを特徴とするロータ。
3. 請求項２に記載のロータにおいて、
   前記弾性部材は、前記収容部の径方向内側部に当接して支持される支持部と、前記永久磁石と軸方向に沿って長く当接する当接部と、前記支持部及び前記当接部を連結する弾性部とを備えた棒材を曲げた形状のスプリングであることを特徴とするロータ。
4. 請求項３に記載のロータにおいて、
   前記当接部の前記弾性部に連結されない側端部には、前記永久磁石の軸方向の一端面と当接すべく径方向外側に延びる当接片が形成されたことを特徴とするロータ。
5. 請求項３又は４に記載のロータにおいて、
   前記スプリングは、周方向に隣り合う前記支持部の前記弾性部に連結されない側端部同士を連結する連結部を備えたことを特徴とするロータ。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載のロータにおいて、
   前記収容部の径方向外側端部は、前記スリット部の周方向における中心部に連通したことを特徴とするロータ。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載のロータと、
   前記ロータの外側において回転磁界を発生可能なステータと
   を備えたことを特徴とするモータ。

Images