JP6282795B2

JP6282795B2 - モータ

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Publication number: JP6282795B2
Application number: JP2012200129A
Authority: JP
Inventors: 剛士廣川; 敏信篠原; 知佳横川; 良裕内谷
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec Corp
Priority date: 2011-11-10
Filing date: 2012-09-12
Publication date: 2018-02-21
Anticipated expiration: 2032-09-12
Also published as: US20130119808A1; JP2013123365A; CN202940656U; CN103107619B; CN103107619A

Description

本発明は、インナーロータ型のモータに関する。

従来、コイルを有するステータの内側に、マグネットを有する回転部が配置された、いわゆるインナーロータ型のモータが知られている。インナーロータ型のモータの回転部には、例えば、実開平４−２９４６号公報に記載された永久磁石形回転子を、適用することができる。実開平４−２９４６号公報の永久磁石形回転子は、扇形の薄板鋼板を積層して構成した鉄心と、永久磁石とを、円周方向に交互に配置した構造を有している（実用新案登録請求の範囲）。
実開平４−２９４６号公報

実開平４−２９４６号公報の永久磁石形回転子では、鉄心の軸方向の両端面にエンドリングを設け、鉄心およびエンドリングの長穴に通しピンを嵌合させて、通しピンの両端をかしめている（実用新案登録請求の範囲，図１，図２等）。これにより、複数の鉄心が、エンドリングに固定されている。

しかしながら、実開平４−２９４６号公報の構造では、通しピンを嵌合させるための長穴によって、各鉄心の磁気抵抗が大きくなると考えられる。鉄心の磁気抵抗が大きくなると、永久磁石から生じる磁束を、効率よくトルクに変換することが困難となる。

本発明の目的は、周方向に配列された複数のコアピースを有するモータにおいて、各コアピースの磁気抵抗を抑制しつつ、複数のコアピースの径方向外側への飛散を防止できる構造を、提供することである。

本願の例示的な第１の発明は、静止部と、前記静止部に対して回転可能に支持される回転部と、を有し、前記回転部は、上下に伸びる中心軸に沿って配置されるシャフトと、前記中心軸に対して径方向および周方向に広がる環状板と、複数のコアピースに配列される複数のマグネットと、樹脂部と、を有し、前記環状板は非磁性の金属材料製であり、前記複数のコアピースの各々は軸方向に積層された複数の鋼板からなり、前記マグネットの周方向の両端面が磁極面であり、前記複数のマグネットの同極同士が周方向に対向し、前記複数のコアピースと前記マグネットとは、周方向に交互に配列され、前記複数の鋼板の各々は凸部と凹部を備え、コアピース端部の前記鋼板の凸部を除く該鋼板の凸部の少なくとも一部は軸方向に隣接する他の鋼板の凹部に嵌まり、前記環状板は凸部または凹部若しくは第１貫通孔を有し、前記環状板に軸方向に隣接する前記鋼板が有する凸部の少なくとも一部は前記環状板が有する凹部若しくは第１貫通孔に嵌まり、または、前記環状板が有する凸部の少なくとも一部は前記環状板に軸方向に隣接する前記鋼板が有する凹部に嵌まり、前記樹脂部は、前記ロータコアの上側に位置し径方向外側へ広がる上面樹脂部と、前記ロータコアの下側に位置し径方向外側へ広がる下面樹脂部と、前記上面樹脂部の径方向外側の端部と、下面樹脂部の径方向外側の端部とを繋ぎ、前記マグネットの径方向外側の面に接触する外側樹脂部と、前記ロータコアおよび前記マグネットと前記シャフトとの間に介在する内側樹脂部と、をさらに有し、前記複数のコアピース、前記複数のマグネット、及び前記環状板は前記上面樹脂部と前記下面樹脂部との間に配置され、前記内側樹脂部の上端は前記上面樹脂部に接続し、前記内側樹脂部の下端は前記下面樹脂部に接続し、前記複数のコアピース及びマグネットとシャフトとの間に空間が存在し、前記内側樹脂部が前記空間を満たしている、モータである。

本願の例示的な第１発明によれば、複数のコアピースの径方向外側への飛散を、防止できる。また、各コアピースに貫通孔を形成することなく、環状板に複数のコアピースを固定できる。このため、各コアピースにおける磁気抵抗を低減できる。

図１は、第１実施形態に係るモータの斜視図である。図２は、第２実施形態に係るモータの縦断面図である。図３は、第２実施形態に係る回転部の縦断面図である。図４は、第２実施形態に係る回転部の横断面図である。図５は、第２実施形態に係るロータユニットの斜視図である。図６は、第２実施形態に係る環状板、複数のコアピース、および複数のマグネットの斜視図である。図７は、第２実施形態に係る環状板、複数のコアピース、およびマグネットの分解斜視図である。図８は、変形例に係るロータユニットの斜視図である。図９は、変形例に係るロータユニットの斜視図である。図１０は、変形例に係るロータユニットの斜視図である。図１１は、変形例に係る環状板の上面図である。図１２は、変形例に係る回転部の横断面図である。図１３は、変形例に係る回転部の縦断面図である。図１４は、変形例に係る回転部の横断面図である。図１５は、変形例に係る環状板、複数のコアピース、およびマグネットの分解斜視図である。

以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、本願では、モータの中心軸に沿う方向を「軸方向」と称する。また、モータの中心軸に直交する方向を「径方向」と称する。また、モータの中心軸を中心とする円弧に沿う方向を「周方向」と称する。また、軸方向の一方側を「上」、他方側を「下」として、各部の形状や位置関係を説明する。ただし、これは、あくまで説明の便宜のために上下を定義したものであって、本発明に係るモータの使用時の向きを限定するものではない。

＜１．第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係るモータ１Ａの斜視図である。モータ１Ａは、図１において二点鎖線で描かれた静止部２Ａと、図１において実線で描かれた回転部３Ａと、を有する。回転部３Ａは、静止部２Ａに対して、回転可能に支持されている。

回転部３Ａは、シャフト３１Ａ、環状板５２Ａ、複数のコアピース５３Ａ、および複数のマグネット５４Ａを有している。シャフト３１Ａは、上下に伸びる中心軸９Ａに沿って配置されている。環状板５２Ａは、中心軸９Ａに対して径方向および周方向に広がっている。複数のコアピース５３Ａは、ロータコアを構成している。複数のマグネット５４Ａは、周方向に配列されている。

このモータ１Ａでは、マグネット５４Ａの周方向の両端面が、磁極面となっている。そして、複数のマグネット５４Ａの同極同士が、周方向に対向している。また、複数のコアピース５３Ａと複数のマグネット５４Ａとは、周方向に交互に配列されている。

環状板５２Ａと各コアピース５３Ａとは、固定部３２１Ａにおいて固定されている。固定部３２１Ａは、環状板５２Ａとコアピース５３Ａとの一方に設けられた凹部と他方に設けられた凸部との嵌め合わせ、または、環状板５２Ａに設けられた第１貫通孔とコアピース５３Ａに設けられた凸部との嵌め合わせにより、形成されている。固定部３２１Ａによって、複数のコアピース５３Ａの径方向外側への飛散が、防止されている。

また、このモータ１Ａでは、各コアピース５３Ａに貫通孔を形成することなく、環状板５２Ａに複数のコアピース５３Ａが固定されている。このため、各コアピース５３Ａにおける磁気抵抗が、低減されている。

＜２．第２実施形態＞
＜２−１．モータの全体構成＞
続いて、本発明の第２実施形態について説明する。

本実施形態のモータ１は、例えば、自動車に搭載され、操舵装置の駆動力を発生させるために使用される。ただし、本発明のモータは、他の用途に使用されるものであってもよい。例えば、本発明のモータは、自動車の他の部位、例えばエンジン冷却用ファンの駆動源として使用されるものであってもよい。また、本発明のモータは、産業用機械、家電製品、ＯＡ機器、医療機器等に搭載され、各種の駆動力を発生させるものであってもよい。

図２は、第２実施形態に係るモータ１の縦断面図である。図２に示すように、モータ１は、静止部２と回転部３とを、有している。静止部２は、駆動対象となる装置の枠体に、固定される。回転部３は、静止部２に対して、回転可能に支持される。

本実施形態の静止部２は、ハウジング２１、蓋部２２、ステータユニット２３、下軸受部２４、および上軸受部２５を、有している。

ハウジング２１は、略円筒状の側壁２１２と、側壁の下部を塞ぐ底部２１３とを、有している。蓋部２２は、ハウジング２１の上部の開口を覆っている。ステータユニット２３および後述するロータユニット３２は、ハウジング２１と蓋部２２とに囲まれた内部空間に、収容されている。ハウジング２１の底部２１３の中央には、下軸受部２４を配置するための凹部２１１が、設けられている。また、蓋部２２の中央には、上軸受部２５を配置するための円孔２２１が、設けられている。

ステータユニット２３は、駆動電流に応じて磁束を発生させる電機子である。ステータユニット２３は、ステータコア４１、インシュレータ４２、およびコイル４３を有する。ステータコア４１は、例えば、複数の鋼板が軸方向に積層された積層鋼板により形成されている。ステータコア４１は、円環状のコアバック４１１と、コアバック４１１から径方向内側へ向けて突出した複数本のティース４１２と、を有する。コアバック４１１は、ハウジング２１の側壁２１２の内周面に、固定されている。各ティース４１２は、周方向に略等間隔に配列されている。

インシュレータ４２は、絶縁体である樹脂からなり、ティース４１２に取り付けられている。各ティース４１２は、径方向内側の端面が露出した状態で、インシュレータ４２に覆われている。また、コイル４３は、インシュレータ４２に巻かれた導線により、構成されている。インシュレータ４２は、ティース４１２とコイル４３との間に介在することによって、ティース４１２とコイル４３とが電気的に短絡することを、防止している。なお、ティース４１２とコイル４３との絶縁に関しては、インシュレータ４２を使用せず、ティース４１２の表面に絶縁塗装を施す構成を採用してもよい。

下軸受部２４および上軸受部２５は、ハウジング２１および蓋部２２と、回転部３側のシャフト３１との間に配置されている。本実施形態の下軸受部２４および上軸受部２５には、球体を介して外輪と内輪とを相対回転させるボールベアリングが、使用されている。ただし、ボールベアリングに代えて、すべり軸受や流体軸受等の他方式の軸受が、使用されていてもよい。

下軸受部２４の外輪２４１は、ハウジング２１の凹部２１１内に配置されて、ハウジング２１に固定されている。また、上軸受部２５の外輪２５１は、蓋部２２の円孔２２１内に配置されて、蓋部２２に固定されている。一方、下軸受部２４および上軸受部２５の内輪２４２，２５２は、シャフト３１に固定されている。これにより、シャフト３１は、ハウジング２１および蓋部２２に対して、回転可能に支持されている。

図３は、回転部３の縦断面図である。図４は、回転部３の横断面図である。なお、図２および図３に示された回転部３の断面は、図４中のＡ−Ａ断面に相当する。図２〜図４に示すように、本実施形態の回転部３は、シャフト３１とロータユニット３２とを、有している。

シャフト３１は、中心軸９に沿って伸びる柱状の金属部材である。シャフト３１は、上述した下軸受部２４および上軸受部２５に支持されつつ、中心軸９を中心として回転する。また、図２に示すように、シャフト３１は、蓋部２２より上方に突出した頭部３１１を有する。頭部３１１は、ギア等の動力伝達機構を介して、自動車の操舵装置等に連結される。

ロータユニット３２は、ステータユニット２３の径方向内側に配置されて、シャフト３１とともに回転する。本実施形態のロータユニット３２は、円筒部材５１、環状板５２、複数のコアピース５３、複数のマグネット５４、および樹脂モールド部５５を有する。ロータユニット３２の各部の詳細な構造については、後述する。

このようなモータ１において、静止部２のコイル４３に駆動電流を与えると、ステータコア４１の複数のティース４１２に、径方向の磁束が生じる。そして、ティース４１２とマグネット５４との間の磁束の作用により、周方向のトルクが発生する。その結果、静止部２に対して回転部３が、中心軸９を中心として回転する。

＜２−２．ロータユニットについて＞
図５は、ロータユニット３２の斜視図である。図６は、円筒部材５１と樹脂モールド部５５とを省略したロータユニット３２の斜視図である。図７は、環状板５２、複数のコアピース５３、およびマグネット５４の分解斜視図である。以下では、図３〜図７を参照しつつ、ロータユニット３２のより詳細な構造について、説明する。

円筒部材５１は、軸方向に円筒状に伸びる金属製の部材である。図３〜図５に示すように、円筒部材５１は、シャフト３１の外周面に取り付けられている。円筒部材５１の内側に、シャフト３１が圧入されている。

環状板５２は、円筒部材５１の径方向外側において、径方向および周方向に略円板状に広がっている。環状板５２は、中央に円孔５２０を有し、当該円孔５２０に円筒部材５１が挿入されている。また、環状板５２は、円孔５２０の径方向外側に、複数の第１貫通孔５２１と、複数の第２貫通孔５２２とを有する。環状板５２の材料には、例えば、非磁性の金属であるアルミニウム、アルミニウム合金、オーステナイト系ステンレス鋼、または銅合金が、使用される。

複数のコアピース５３は、環状板５２の上側および下側において、それぞれ周方向に等間隔に配列されている。各コアピース５３は、略扇形の鋼板５３０が軸方向に積層された積層鋼板により形成されている。鋼板５３０の素材としては、電磁鋼板を用いている。環状板５２の外周面と、コアピース５３の外周面とは、略同一の径方向位置に配置されている。鋼板５３０の各々は凸部５３１Bを備え、該凸部５３１Bの裏側は凹部になっている。鋼板の凸部５３１Bは軸方向に隣接する隣の鋼板の凹部に圧入され嵌まっている。この構造によって、複数の鋼板５３０が互いに締結され、コアピース５３を構成している。凸部を凹部に圧入して嵌めることにより二つの部材が結び付けられた結合構造を、以下、かしめ部、と呼ぶ。鋼板の凸部５３１Bはプレス加工によって形成されている。このため、鋼板の凸部５３１Bの逆側には凹部が位置している。凸部や凹部を備えた鋼板を、切削加工にて作ることも出来る。その場合は、凸部の逆側を凹部にする必要は無く、凸部と凹部は任意の場所に配置できる。

各コアピース５３の環状板５２に接する面、すなわち、環状板５２の上側に配置された各コアピース５３の下面、および、環状板５２の下側に配置された各コアピース５３の上面には、それぞれ、一対の凸部５３１が設けられている。この凸部５３１は、コアピース５３を構成する鋼板５３０の各々が持つ鋼板の凸部５３１Bの内、環状板５２に隣接する鋼板５３０の凸部である。本実施形態では、各コアピース５３が、複数の鋼板５３０を固定するためのかしめ部を、２箇所に有している。当該かしめ部によって、各コアピース５３の端面に、一対の凸部５３１が形成されている。なお、各コアピース５３の端面に形成される凸部５３１の数は、１つであってもよく、３つ以上であってもよい。

一方、図７に示すように、環状板５２の複数の第１貫通孔５２１は、周方向に等間隔に配列されている。各コアピース５３の凸部５３１は、環状板５２の第１貫通孔５２１に、圧入されている。これにより、環状板５２に対して各コアピース５３が固定されるとともに、各コアピース５３が、周方向および径方向に位置決めされている。モータ１を駆動させると、コアピース５３に遠心力が掛かるが、上述した凸部５３１と貫通孔５２１との嵌め合わせによって、コアピース５３の径方向外側への飛散が防止される。

仮に、環状板とコアピースとを、軸方向に貫くピンで固定しようとすると、コアピースに、ピンを挿入するための貫通孔を形成する必要がある。そうすると、当該貫通孔によって、各コアピースの磁気抵抗が増大する。しかしながら、上述のような凸部５３１の嵌め合わせによって、環状板５２にコアピース５３を固定すれば、各コアピース５３に貫通孔を形成する必要はない。したがって、各コアピース５３の磁気抵抗を低減できる。

また、本実施形態では、環状板５２の各第１貫通孔５２１に、上側に配置されたコアピース５３の凸部５３１と、下側に配置されたコアピース５３の凸部５３１と、の双方が圧入されてかしめ部を構成している。すなわち、環状板５２は第１貫通孔５２１を有し、コアピース５３を構成する鋼板５３０は凸部５３１Ｂを有し、その内この環状板５２に軸方向に隣接する鋼板５３０が有する凸部５３１が第１貫通孔５２１に圧入にて嵌められている。また、上下のコアピース５３を固定するために、共通の第１貫通孔５２１が使用されている。これにより、環状板５２に形成される第１貫通孔５２１の数を減らしている。その結果、第１貫通孔５２１による環状板５２の剛性の低下が、緩和されている。なお、第１貫通孔５２１に換えて凹部を環状板５２に形成し、そこにコアピース５３の凸部５３１を嵌めても良い。また、環状板５２の側に凸部を設け、コアピースには凹部を設け、この二つを嵌め合わせても良い。

複数のマグネット５４は、周方向に等間隔に配列されている。各マグネット５４は、周方向の両端面が磁極面となっている。複数のマグネット５４は、同極の磁極面同士が周方向に対向するように配置されている。また、図４に示すように、複数のコアピース５３と複数のマグネット５４とは、平面視において、周方向に交互に配列されている。各コアピース５３は、その両側に配置されたマグネット５４により磁化される。その結果、コアピース５３の径方向外側の面が、磁極面となる。つまり、マグネット５４から生じる磁束は、コアピース５３を通って、コアピース５３の径方向外側へ延びる。

上述の通り、各コアピース５３は、積層鋼板により形成されている。積層鋼板を構成する各鋼板５３０の表面は、絶縁被膜で覆われている。これにより、各コアピース５３における渦電流損が低減されている。また、本実施形態では、ロータコアが、上下２段に配置された複数のコアピース５３により、構成されている。そして、上段のコアピース５３と下段のコアピース５３との間に、環状板５２が配置されている。環状板５２は、非磁性体で形成されていることが好ましい。この環状板５２によって、ロータコアにおける渦電流損が、さらに抑制されている。

また、複数のコアピース５３を軸方向に多段に配置すれば、ロータコアの軸方向の寸法を、容易に拡大できる。したがって、ロータコア内の磁路を拡大し、モータ１のトルクをより高めることができる。

図７に示すように、環状板５２の複数の第２貫通孔５２２は、周方向に等間隔に配列されている。本実施形態では、各マグネット５４が、環状板５２の第２貫通孔５２２を通って、軸方向に伸びている。このようにすれば、環状板５２の上下に別個のマグネットを配置する場合より、マグネット５４の個数を削減できる。したがって、マグネット５４の加工費や、ロータユニット３２の組立工数が削減できる。

また、コアピース５３は、マグネット５４の径方向外側において周方向に突出する一対の外側爪部５３２と、マグネット５４の径方向内側において周方向に突出する一対の内側爪部５３３と、を有している。マグネット５４は、隣り合うコアピース５３の間に配置され、コアピース５３の周方向の端面、外側爪部５３２の径方向内側の面、および内側爪部５３３の径方向外側の面に、接触している。すなわち、マグネット５４の周方向の両端部は、外側爪部５３２および内側爪部５３３と、径方向に重なっている。

これにより、コアピース５３に対してマグネット５４が固定されるとともに、各マグネット５４が径方向および周方向に位置決めされている。モータ１を駆動させると、マグネット５４に遠心力が掛かるが、上述した外側爪部５３２との接触によって、マグネット５４の径方向外側への飛散が防止される。

樹脂モールド部５５は、円筒部材５１、環状板５２、複数のコアピース５３、および複数のマグネット５４の周囲に、インサート成型により形成されている。図３〜図５に示すように、樹脂モールド部５５は、内側樹脂部５５１、上面樹脂部５５２、下面樹脂部５５３、および外側樹脂部５５４を有している。

内側樹脂部５５１は、コアピース５３およびマグネット５４の径方向内側、かつ、円筒部材５１の径方向外側に、形成されている。このモータ１では、複数のコアピース５３が径方向内側において繋がっておらず、それに代えて、非磁性の内側樹脂部５５１が、複数のコアピース５３および複数のマグネット５４の径方向内側の領域を、満たしている。これにより、コアピース５３およびマグネット５４から径方向内側への磁束の漏れが、抑制されている。このため、マグネット５４から得られる磁束は、効率よくステータユニット２３側へ向かう。したがって、より効率よくトルクを発生させることができる。

内側樹脂部５５１の内周面は、円筒部材５１の外周面に、接触している。円筒部材５１の外周面の直径は、シャフト３１の外周面の直径より、大きい。したがって、シャフト３１の外周面に内側樹脂部を接触させるより、円筒部材５１の外周面に内側樹脂部５５１を接触させる方が、金属と樹脂との接触面積が広くなる。したがって、円筒部材５１に対して内側樹脂部５５１が強固に固定される。なお、円筒部材５１の外周面に凹凸を設けることによって、円筒部材５１と内側樹脂部５５１との接触面積を、さらに増大させるようにしてもよい。

上面樹脂部５５２は、内側樹脂部５５１の上端部から径方向外側へ広がっている。下面樹脂部５５３は、内側樹脂部５５１の下端部から径方向外側へ広がっている。複数のコアピース５３および複数のマグネット５４は、上面樹脂部５５２と下面樹脂部５５３との間に、配置されている。これにより、コアピース５３およびマグネット５４の上方または下方への抜けが、防止されている。

外側樹脂部５５４は、複数のコアピース５３および複数のマグネット５４の径方向外側において、筒状に広がっている。外側樹脂部５５４の上端部は、上面樹脂部５５２の径方向外側の端縁部と、繋がっている。外側樹脂部５５４の下端部は、下面樹脂部５５３の径方向外側の端縁部と、繋がっている。また、外側樹脂部５５４の径方向内側の面は、コアピース５３およびマグネット５４の径方向外側の面に、接触している。

ここで、外側樹脂部５５４の厚みは、上側樹脂部５５２および内側樹脂部５５１よりも薄い。外側樹脂部が薄ければ薄いほど、コアピース５３とティース４１２との距離が縮まり、磁束が、効率よくコアピース５３からティース４１２へ向かう。

樹脂モールド部５５を成型するときには、まず、一対の金型によって形成される空洞に、円筒部材５１、環状板５２、複数のコアピース５３、および複数のマグネット５４を配置する。金型の内部における複数のコアピース５３の位置は、環状板５２によって定められる。また、金型の内部における複数のマグネット５４の位置は、複数のコアピース５３によって定められる。このため、金型自体に、個々のコアピース５３や個々のマグネット５４を位置決めするための構造を、設ける必要はない。

次に、金型内の空洞に、溶融樹脂を流入させる。溶融樹脂は、円筒部材５１、環状板５２、複数のコアピース５３、および複数のマグネット５４の表面に沿って広がる。その後、溶融樹脂を硬化させる。これにより、内側樹脂部５５１、上面樹脂部５５２、下面樹脂部５５３、および外側樹脂部５５４を有する樹脂モールド部５５が、成型される。

インサート成型時には、溶融樹脂の圧力によって、各部材に圧力が掛かる。特に、複数のコアピース５３および複数のマグネット５４は、径方向内側と径方向外側との双方に溶融樹脂が充填されるため、これらの溶融樹脂から径方向の圧力を受けやすい。しかしながら、複数のコアピース５３は、環状板５２の第１貫通孔５２１に凸部５３１を圧入することによって、径方向の位置が固定されている。したがって、溶融樹脂から圧力を受けたときにも、コアピース５３の径方向の位置ずれは、生じにくい。

また、マグネット５４は、コアピース５３の外側爪部５３２と内側爪部５３３とによって、径方向の位置が固定されている。マグネット５４が、径方向内側に充填される溶融樹脂によって、径方向外側への圧力を受けたとしても、マグネット５４の径方向外側への位置ずれは、外側爪部５３２により防止される。また、マグネット５４が、径方向外側に充填される溶融樹脂によって、径方向内側への圧力を受けたとしても、マグネット５４の径方向内側への位置ずれは、内側爪部５３３により防止される。

なお、環状板５２の円孔５２０の縁と、円筒部材５１の外周面との間に、溶融樹脂が通るスペースが設けられていてもよい。図３においては、環状板５２の円孔５２０の縁と、円筒部材５１の外周面とは接触している。樹脂ゲート口が、上面樹脂部５５２側に設けられた場合、溶融樹脂は、下面樹脂部５５３および環状板５２の軸方向下側における内側樹脂部５５１にまで行き渡らない虞がある。すなわち、溶融樹脂は、環状板５２によって、環状板５２の軸方向上側から、下側に流れることを遮られ、溶融樹脂はコアピース５３およびマグネット５４の外周面のみしか通れない。この場合、上記外周面において溶融樹脂が通る隙間は小さいので、樹脂の流れが悪くなり、下面樹脂部５５３および環状板５２の軸方向下側における内側樹脂部５５１にまで溶融樹脂が行き渡らない虞がある。したがって、環状板５２の円孔５２０の縁と、円筒部材５１の外周面との間には、溶融樹脂が通るスペースを設けるのが好ましい。

＜３．変形例＞
以上、本発明の例示的な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。

図８は、一変形例に係るロータユニット３２Ｂの斜視図である。図８の例では、複数のマグネット５４Ｂが、上下２段に配置されている。すなわち、図８の複数のマグネット５４Ｂは、環状板５２Ｂの上側において周方向に配列された上段マグネット群５４１Ｂと、環状板５２Ｂの下側において周方向に配列された下段マグネット群５４２Ｂと、を含んでいる。また、コアピース５３Bも、上下２段に配置されており、環状板５２Bの上側において周方向に配列された上段コアピース群５３４Bと、環状板５２Bの下側において周方向に配列された下段コアピース群５３５Bと、を含んでいる。このようにすれば、環状板５２Ｂに、マグネット５４Ｂを通すための貫通孔を設ける必要がない。このため、環状板５２Ｂの剛性をさらに高めることができる。

また、図８の例では、上段マグネット群５４１Ｂと、下段マグネット群５４２Ｂとが、互いに周方向の位置をずらした状態で、配置されている。この状態は、上段コアピース群５３４Ｂと、下段コアピース群５３５Ｂとが、互いに周方向の位置をずらした状態で、配置されている、とも表現できる。このようにすれば、ロータユニット３２Ｂの全体において、周方向の磁束の切り替わりが、なだらかとなる。したがって、トルクリップルやコギングが低減される。

図９は、他の変形例に係るロータユニット３２Ｃの斜視図である。図９の例では、上下のコアピース５３Ｃの間だけではなく、上段に配置されたコアピース５３Ｃの上側や、下段に配置されたコアピース５３Ｃの下側にも、環状板５２Ｃが配置されている。そして、各コアピース５３Ｃが、３枚の環状板５２Ｃのいずれかに対して、固定されている。このように、環状板は、ロータコアの最上部、最下部、または多段に配置されたコアピースの間に配置されて、各コアピースを固定していればよい。

なお、コアピースは、３段以上に配置されていてもよい。例えば、図１０のロータユニット３２Ｄのように、複数のコアピース５３Ｄが、上段、中段、下段の３段に配置されていてもよい。図１０の例では、最上段に配置された複数のコアピース５３Ｄの上側、最下段に配置されたコアピース５３Ｄの下側、および各段の間に、それぞれ環状板５２Ｄが配置されている。そして、各コアピース５３Ｄが、４枚の環状板５２Ｄのいずれかに対して、固定されている。

図１１は、他の変形例に係る環状板５２Ｅの上面図である。図１１では、複数のマグネット５４Ｅが、二点鎖線で示されている。図１１の環状板５２Ｅは、複数の第２貫通孔に代えて、複数の切り欠き５２２Ｅを有している。複数のマグネット５４Ｅは、これらの切り欠き５２２Ｅの内部に配置される。このような形状であっても、環状板５２Ｅを軸方向に貫いて、マグネット５４Ｅを配置することができる。ただし、環状板の剛性をより高める観点においては、上記の実施形態のように、複数の第２貫通孔を設けて、マグネットの径方向内側まで環状板を広げる方が、好ましい。

また、他の変形例として、樹脂モールド部の内側樹脂部を、非磁性の金属に変更してもよい。すなわち、コアピースおよびマグネットの径方向内側、かつ、シャフトの径方向外側に、非磁性の内側金属部を設けてもよい。内側金属部の材料には、例えば、非磁性のステンレスを使用すればよい。非磁性であれば、コアピースおよびマグネットから径方向内側への磁束の漏れを、抑制できる。

図１２は、内側金属部６０を有する回転部の横断面図である。また、図１３は、図１２のＢ−Ｂ位置から見た回転部の縦断面図である。図１２または図１３のように、内側金属部６０Ｆの内部に、溶融樹脂が軸方向上側から下側にまで流れるような隙間６１Ｆを設けてもよい。このような隙間６１Ｆが無ければ、樹脂ゲート口が、上面樹脂部側に設けられた場合、溶融樹脂は、下面樹脂部にまで行き渡らない虞がある。溶融樹脂が、隙間の小さいコアピースおよびマグネットの外周面を通り、溶融樹脂の流れが悪くなるからである。内側金属部６０Ｆの内部に軸方向に伸びる隙間６１Ｆを設けておけば、溶融樹脂を下面樹脂部にまで行き渡らせることができる。なお、隙間６１Ｆは、内側金属部６０Ｆの周囲に設けられていてもよい。

また、図１４は、他の変形例に係る回転部の横断面図である。図１４のように、中心軸に直交する断面において、マグネット５４Ｇの形状が、径方向外側へ向かうにつれて周方向の幅が縮小する台形状となっていてもよい。このような場合、外側爪部を設けなくても、マグネット５４Ｇは、径方向外側へ飛散する虞がない。

また、図１５は、更に他の変形例に係る環状板、複数のコアピース、およびマグネットの分解斜視図である。ロータユニット３２Ｈは、環状板５２Ｈを上下に２枚備え、その間にコアピース５３Ｈが配置される。図中、各コアピース５３Ｈは上面に２つの凹部５２１２をそれぞれ備える。上側の環状板５２Ｈは、図で下側を向く凸部５３１を複数備える。これは、素材となるオーステナイト系ステンレス鋼板に対してプレス加工を加えて形成した凸部であり、上面側には凹部が見える。

凸部５３１はコアピース５３Ｈの凹部５２１２に圧入して嵌め込まれる。コアピース５３Ｈの下面には図示しない凸部が複数ある。この凸部は下側の環状面の凹部５２１１に圧入して嵌め込まれる。これら二つの環状板５２Ｈによってコアピース５３Ｈが相互に締結される。マグネット５４Ｈは、隣接する二つのコアピース５３Ｈ，５３Ｈに挟まれて固定される。コアピース５３Ｈを上側又は下側の環状板５２Ｈに固定した後、マグネット５４Ｈをコアピース５３Ｈ，５３Ｈに挿入する。その後、残る一枚の環状板５３Ｈをコアピースに取り付ける。

この変形例では、コアピース５３Ｈの上下を環状板５２Ｈによって固定する為、強度の高いロータユニットを得る事ができる。なお、下側の環状板５２Ｈの凹部５２１１に替えて、第１貫通孔としても良い。ロータユニットの下側に凸部が現れるのを避ける事ができる。

また、他の変形例として、環状板の第１貫通孔を凹部に変更し、当該凹部にコアピースの凸部を嵌め合わせるようにしてもよい。また、環状板側に凸部を設け、当該凸部を、コアピース側の凹部に嵌め合わせるようにしてもよい。すなわち、環状板と各コアピースとは、これらの一方に設けられた凹部と他方に設けられた凸部との嵌め合わせによって、固定されていてもよい。また、凸部の形状は、円柱状に限らず、矩形状やＶ字状であってもよい。

また、樹脂モールド部は、必ずしも、内側樹脂部、上面樹脂部、下面樹脂部、および外側樹脂部の全てを含んでいなくてもよい。例えば、樹脂モールド部が、内側樹脂部、上面樹脂部、および下面樹脂部のみで構成されていてもよい。

また、他の変形例として、ロータユニットに、樹脂を一切使わなくてもよい。その場合、ロータユニットの上端面、下端面、および、コアバックの外周面を覆うロータカバーを装着してもよい。

また、マグネットの材料は、フェライトであってもよく、ネオジムであってもよい。ただし、近年では、レアアースであるネオジムの価格が高騰し、ネオジムマグネットを使用することが困難となっている。このため、フェライトマグネットを使用しつつ、強い磁力を得たいという技術的要求が高い。この点、上記の実施形態のように、マグネットとコアピースとを周方向に交互に配置すれば、ロータユニットにおけるマグネットの体積比率を、高めることができる。したがって、フェライトマグネットを使用しつつ、強い磁力を得ることが可能となる。

また、マグネットの径方向外側において周方向に突出する外側爪部は、一つのみでもよい。すなわち、マグネットの周方向の両端部のうち少なくとも一端部が、外側爪部と径方向に重なっていればよい。

その他、各部材の細部の形状については、本願の各図に示された形状と、相違していてもよい。また、上記の実施形態や変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。

本発明は、インナーロータ型のモータに利用できる。

１，１Ａモータ
２，２Ａ静止部
３，３Ａ回転部
９，９Ａ中心軸
２１ハウジング
２２蓋部
２３ステータユニット
２４下軸受部
２５上軸受部
３１，３１Ａシャフト
３２，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄ、３２H ロータユニット
３２１Ａ固定部
４１ステータコア
４２インシュレータ
４３コイル
５１円筒部材
５２，５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ，５２Ｄ，５２Ｅ、５２H 環状板
５３，５３Ａ，５３B、５３Ｃ，５３Ｄ、５３H コアピース
５４，５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｅ，５４Ｇ、５４H マグネット
５５樹脂モールド部
５２１第１貫通孔
５２１１環状板の凹部
５２１２コアピースの凹部
５２２第２貫通孔
５２２Ｅ切り欠き
５３０鋼板
５３１凸部
５３２外側爪部
５３３内側爪部
５３４Ｂ上段コアピース群
５３５Ｂ下段コアピース群
５４１Ｂ上段マグネット群
５４２Ｂ下段マグネット群
５５１内側樹脂部
５５２上面樹脂部
５５３下面樹脂部
５５４外側樹脂部

Claims

静止部と、
前記静止部に対して回転可能に支持される回転部と、
を有し、
前記回転部は、
上下に伸びる中心軸に沿って配置されるシャフトと、
前記中心軸に対して径方向および周方向に広がる環状板と、
複数のコアピースに配列される複数のマグネットと、
樹脂部と、
を有し、
前記環状板は非磁性の金属材料製であり、
前記複数のコアピースの各々は軸方向に積層された複数の鋼板からなり、
前記マグネットの周方向の両端面が磁極面であり、
前記複数のマグネットの同極同士が周方向に対向し、
前記複数のコアピースと前記マグネットとは、周方向に交互に配列され、
前記複数の鋼板の各々は凸部と凹部を備え、前記コアピース端部の前記鋼板の凸部を除く該鋼板の凸部の少なくとも一部は軸方向に隣接する他の鋼板の凹部に嵌まり、
前記環状板は凸部または凹部若しくは第１貫通孔を有し、
前記環状板に軸方向に隣接する前記鋼板が有する凸部の少なくとも一部は前記環状板が有する凹部若しくは第１貫通孔に嵌まり、または、前記環状板が有する凸部の少なくとも一部は前記環状板に軸方向に隣接する前記鋼板が有する凹部に嵌まり、
前記樹脂部は、
前記ロータコアの上側に位置し径方向外側へ広がる上面樹脂部と、
前記ロータコアの下側に位置し径方向外側へ広がる下面樹脂部と、
前記上面樹脂部の径方向外側の端部と、下面樹脂部の径方向外側の端部とを繋ぎ、前記マグネットの径方向外側の面に接触する外側樹脂部と、
前記ロータコアおよび前記マグネットと前記シャフトとの間に介在する内側樹脂部と、
をさらに有し、
前記複数のコアピース、前記複数のマグネット、及び前記環状板は前記上面樹脂部と前記下面樹脂部との間に配置され、
前記内側樹脂部の上端は前記上面樹脂部に接続し、前記内側樹脂部の下端は前記下面樹脂部に接続し、
前記複数のコアピース及びマグネットとシャフトとの間に空間が存在し、前記内側樹脂部が前記空間を満たしている、
モータ。
前記外側樹脂部の厚みは、上側樹脂部および内側樹脂部よりも薄い、請求項１のモータ。
前記回転部は、前記シャフトに固定された金属製の円筒部材をさらに有し、
前記円筒部材の外周面と、前記内側樹脂部の内周面とが接触する、
請求項２のモータ。
前記複数のコアピースは、前記環状板の上側において周方向に配列される上段コアピース群と、前記環状板の下側において周方向に配列される下段コアピース群を含む、
請求項１乃至３の何れかのモータ。
前記環状板は、周方向に配列された複数の第２貫通孔を有し、
前記マグネットは、前記第２貫通孔を通って軸方向に伸びる、請求項１乃至４の何れかのモータ。
前記モータは前記環状板を２つ有し、
前記複数のコアピースは、前記２つの環状板の間に配置される、
請求項１乃至３の何れかのモータ。
前記モータは前記環状板を３つ有し、
前記上段コアピース群及び前記下段コアピース群は前記３つの環状板の内の一つの上下にそれぞれ配置され、
前記３つの環状板の内の他の２つは、前記上段コアピース群の上側及び前記下段コアピース群の下側にそれぞれ配置される、
請求項４のモータ。
前記マグネットは、上段マグネット群と下段マグネット群とを含み、
前記上段コアピース群と、前記下段コアピース群とが、互いに周方向の位置をずらした状態で配置されている、
請求項４または７のモータ。
前記コアピースは、前記マグネットの径方向外側において周方向に突出する外側爪部を有し、
前記マグネットの周方向の両端部のうち少なくとも一端部が、前記外側爪部と径方向に重なっている、
請求項１乃至８の何れかのモータ。
前記環状板の外周面と、前記ロータコアの外周面とが、同一の径方向位置に配置されている、
請求項１乃至９の何れかのモータ。