JP2009044797A - 電動モータ - Google Patents
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Abstract
【課題】電動モータのロータコアに永久磁石をより強固に固定する。
【解決手段】本電動モータ23のロータ31は、環状のロータコア38と、このロータコア38の周方向Tに間隔Gを隔てて配置された複数のロータマグネット41の永久磁石43とを含んでいる。ロータコア38の周方向Tに隣接する永久磁石43の対向面47間に、非磁性の接着剤48が介在している。これにより、永久磁石43をロータコア38に固定した状態で、永久磁石43同士をも接着剤48により互いに固定できる。その結果、ロータコア38への永久磁石43の固定強度を高めることができる。
【選択図】図5
【解決手段】本電動モータ23のロータ31は、環状のロータコア38と、このロータコア38の周方向Tに間隔Gを隔てて配置された複数のロータマグネット41の永久磁石43とを含んでいる。ロータコア38の周方向Tに隣接する永久磁石43の対向面47間に、非磁性の接着剤48が介在している。これにより、永久磁石43をロータコア38に固定した状態で、永久磁石43同士をも接着剤48により互いに固定できる。その結果、ロータコア38への永久磁石43の固定強度を高めることができる。
【選択図】図5
Description
本発明は、電動モータに関する。
電動モータは、ロータを有する。ロータは、例えば、筒状のロータコアと、ロータコアの外周面に固定された複数の永久磁石とを有している。また、ロータコアの外周面には、複数の突起が形成されている。突起が、互いに隣接する永久磁石の間に配置されている(例えば、特許文献1参照。)。
特開平5−161287号公報
ロータコアに永久磁石をより強固に固定することが要請されている。
そこで、本発明の目的は、ロータコアに永久磁石をより強固に固定できる電動モータを提供することである。
そこで、本発明の目的は、ロータコアに永久磁石をより強固に固定できる電動モータを提供することである。
本発明の電動モータ(23)は、ロータ(31)を備え、このロータは、環状のロータコア(38,60,63,65,76,79,80)と、このロータコアの周方向(T)に間隔(G)を隔てて配置された複数の永久磁石(43,67)とを含み、ロータコアの周方向に隣接する永久磁石の対向面(47)間に、非磁性の接着剤(48)が介在していることを特徴とする。
本発明によれば、例えば、永久磁石をロータコアに固定した状態で、永久磁石同士をも接着剤により互いに固定できるので、ロータコアへの永久磁石の固定強度を高めることができる。しかも、接着剤は非磁性なので、永久磁石からの磁束が当該接着剤を通ることが抑制される。その結果、永久磁石からの磁束が接着剤を通ることに起因した出力トルクの低下が、抑制される。
なお、上記括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素の参照符号を示すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。
本発明の好ましい実施の形態の添付図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、電動モータが、自動車の電動パワーステアリング装置に適用された場合に則して説明する。な、本実施形態の電動モータが、電動パワーステアリング装置以外の装置に適用されてもよい。
図1は、本発明の第1の実施形態の電動モータが適用された電動パワーステアリング装置の概略構成の模式図である。図1を参照して、電動パワーステアリング装置(EPS:Electric Power Steering System)1は、ステアリングホイール等の操舵部材2に連結しているステアリングシャフト3と、ステアリングシャフト3に第1の自在継手4を介して連結された中間シャフト5と、中間シャフト5に第2の自在継手6を介して連結されたピニオンシャフト7と、ピニオンシャフト7の端部近傍に設けられたピニオン歯8に噛み合うラック歯9を有して自動車の左右方向に延びる転舵軸としてのラックバー10とを有している。
図1は、本発明の第1の実施形態の電動モータが適用された電動パワーステアリング装置の概略構成の模式図である。図1を参照して、電動パワーステアリング装置(EPS:Electric Power Steering System)1は、ステアリングホイール等の操舵部材2に連結しているステアリングシャフト3と、ステアリングシャフト3に第1の自在継手4を介して連結された中間シャフト5と、中間シャフト5に第2の自在継手6を介して連結されたピニオンシャフト7と、ピニオンシャフト7の端部近傍に設けられたピニオン歯8に噛み合うラック歯9を有して自動車の左右方向に延びる転舵軸としてのラックバー10とを有している。
ピニオンシャフト7およびラックバー10によりラックアンドピニオン機構からなるステアリングギヤ11が構成されている。ラックバー10は、車体12に固定されるラックハウジング13内に図示しない複数の軸受を介して直線往復自在に支持されている。ラックバー10には、一対のタイロッド14が結合されている。各タイロッド14は対応するナックルアーム15を介して対応する転舵輪16に連結されている。
操舵部材2が操作されてステアリングシャフト3が回転されると、この回転がピニオン歯8およびラック歯9によって、自動車の左右方向に沿ってのラックバー10の直線運動に変換される。これにより、転舵輪16の転舵が達成される。
図1を参照して、ステアリングシャフト3は、操舵部材2に連なる入力軸17と、ピニオンシャフト7に連なる出力軸18とに分割されている。これら入力軸17および出力軸18はトーションバー19を介して同一の軸線上で互いに連結されている。入力軸17に操舵トルクが入力されたときに、トーションバー19が弾性ねじり変形し、これにより、入力軸17および出力軸18が相対回転するようになっている。
図1を参照して、ステアリングシャフト3は、操舵部材2に連なる入力軸17と、ピニオンシャフト7に連なる出力軸18とに分割されている。これら入力軸17および出力軸18はトーションバー19を介して同一の軸線上で互いに連結されている。入力軸17に操舵トルクが入力されたときに、トーションバー19が弾性ねじり変形し、これにより、入力軸17および出力軸18が相対回転するようになっている。
トーションバー19を介する入力軸17および出力軸18の間の相対回転変位量により操舵トルクを検出するトルクセンサ20が設けられている。また、車速を検出するための車速センサ21が設けられている。また、制御装置としてのECU(Electronic Control Unit :電子制御ユニット)22が設けられている。また、操舵補助力を発生させるための電動モータ23と、この電動モータ23の出力回転を減速する減速機24とが設けられている。
トルクセンサ20および車速センサ21からの検出信号が、ECU22に入力されるようになっている。ECU22では、トルク検出結果や車速検出結果等に基づいて、操舵補助用の電動モータ23を制御する。電動モータ23の出力回転が減速機24を介して減速されてピニオンシャフト7に伝達され、ラックバー10の直線運動に変換されて、操舵が補助されるようになっている。
図2は、本発明の第1の実施形態の電動モータ23の概略構成の断面図である。図3は、図2のIII−III断面図である。図2,図3を参照して、電動モータ23は、モータハウジング27と、このモータハウジング27に軸受28,29を介して回動自在に支持された出力軸30と、この出力軸30に同行回転するように設けられた環状のロータ31と、このロータ31を取り囲むようにしてモータハウジング27内に固定された環状のステータ32とを有している。また、電動モータ23は、インナーロータタイプのブラシレスモータである。
モータハウジング27は、筒部材33と、この筒部材33の両端を覆う一対の端部材34,35とを有している。モータハウジング27の内部に、ロータ31およびステータ32が収容されている。出力軸30とロータ31とステータ32とは、互いに同心に配置されている。ロータ31の外周面36とステータ32の内周面37とが、ロータ31の径方向に関する所定間隔を隔てて、ロータ31の径方向に互いに対向している。
図4は、図2のロータ31および出力軸30の側面図である。図3、図4を参照して、ロータ31は、出力軸30と同行回転するように設けられた単一の環状のロータコア38と、このロータコア38の外周面39の固定部40に固定された複数のロータマグネット41と、これらの複数のロータマグネット41を覆う筒状の保護部材42とを有している。保護部材42は、合成樹脂部材、ステンレス鋼等の非磁性体により形成されている。なお、保護部材42は図4では省略されている。
ロータコア38の外周面39は、単一の円筒面により形成されている。外周面39には、複数のロータマグネット41がそれぞれ固定された複数の固定部40が設けられている。各固定部40は、部分円筒面により形成されている。複数の固定部40は、当該ロータコア38の周方向T(以下、単に周方向Tともいう。)に所定間隔を隔てて配置されている。
図5は、図3のロータ31およびステータ32の拡大図である。図6は、図5のVI−VI線に沿う断面図である。図5、図6を参照して、各ロータマグネット41は、当該ロータマグネット41と同じ基本形状を有する永久磁石43と、この永久磁石43の表面の一部を覆う被膜44とを有している。
図3,図4を参照して、複数のロータマグネット41は、例えばロータコア38の周方向Tに間隔Gを隔てて配置されており、ロータコア38の周方向Tに均等に並んで列をなして配置されている。このような列をなす複数のロータマグネット41が、ロータコア38の軸方向S(以下、単に軸方向Sともいう。)に、複数段、例えば2段に並んで、積み重ねられている。各ロータマグネット41は、S極およびN極の磁極を有する。S極およびN極のうちの予め定められた一方の磁極が、ロータコア38の径方向R(以下、単に径方向Rともいう。)の外方に配置されている。ロータ31の外周面39においては、S極とN極とが、ロータ31の周方向に交互に並んでいる。
図3,図4を参照して、複数のロータマグネット41は、例えばロータコア38の周方向Tに間隔Gを隔てて配置されており、ロータコア38の周方向Tに均等に並んで列をなして配置されている。このような列をなす複数のロータマグネット41が、ロータコア38の軸方向S(以下、単に軸方向Sともいう。)に、複数段、例えば2段に並んで、積み重ねられている。各ロータマグネット41は、S極およびN極の磁極を有する。S極およびN極のうちの予め定められた一方の磁極が、ロータコア38の径方向R(以下、単に径方向Rともいう。)の外方に配置されている。ロータ31の外周面39においては、S極とN極とが、ロータ31の周方向に交互に並んでいる。
また、一方の列をなす複数のロータマグネット41の磁極と、他方の列をなす複数のロータマグネット41の磁極とは、ロータコア38の周方向Tに互いに所定距離G1(外周面に沿う距離として図示した。)でずれて配置されている。ロータ31のロータマグネット41には、いわゆるスキューが施されている。
図7は、図2のロータマグネット41の斜視図である。図5,図7を参照して、ロータマグネット41は、湾曲した板状をなしている。各ロータマグネット41は、ロータコア38の径方向Rに沿って互いに対向する第1および第2の主面45,46と、ロータコア38の周方向Tに沿って互いに対向する一対の対向面47とを有している。
図7は、図2のロータマグネット41の斜視図である。図5,図7を参照して、ロータマグネット41は、湾曲した板状をなしている。各ロータマグネット41は、ロータコア38の径方向Rに沿って互いに対向する第1および第2の主面45,46と、ロータコア38の周方向Tに沿って互いに対向する一対の対向面47とを有している。
第1の主面45は、ロータコア38の外周面39の固定部40にロータコア38の径方向Rに沿って対向しており、凹湾曲面により形成されている。第2の主面46は、ステータ32の内周面37に対向しており、凸湾曲面としての部分円筒面により形成されている。周方向Tに互いに隣接する2つのロータマグネット41の対向面47同士が、周方向Tに関して、所定間隔Gを隔てて互いに対向している。
図4,図5を参照して、本実施形態では、ロータコア38の周方向Tに隣接するロータマグネット41の永久磁石43間に、非磁性の接着剤48が介在している。より具体的には、ロータコア38の外周面39と、2つのロータマグネット41の対向面47とにより、凹条49が区画されている。この凹条49が、接着剤48により満たされている。
接着剤48は、エポキシ系接着剤からなる。接着剤48は、2つのロータマグネット41の対向面47同士を互いに固定している。これとともに、接着剤48は、ロータコア38の外周面39と、2つのロータマグネット41の相対向する対向面47とを互いに固定している。これにより、接着剤48は、ロータコア38の周方向Tに関するロータマグネット41の相対移動を規制する規制部材として機能する。
接着剤48は、エポキシ系接着剤からなる。接着剤48は、2つのロータマグネット41の対向面47同士を互いに固定している。これとともに、接着剤48は、ロータコア38の外周面39と、2つのロータマグネット41の相対向する対向面47とを互いに固定している。これにより、接着剤48は、ロータコア38の周方向Tに関するロータマグネット41の相対移動を規制する規制部材として機能する。
ところで、ロータマグネット同士が周方向Tに互いに相対移動すると、出力トルクが低下する。これに対して、本実施形態では、規制部材としての接着剤48により、筒状の保護部材42内における周方向Tに関するロータマグネット41の相対移動が規制される。その結果、ロータマグネット41の相対移動に起因した出力トルクの低下の発生が防止される。
図6,図7を参照して、また、各ロータマグネット41は、ロータコア38の軸方向Sに沿って互いに対向する第1および第2の端面50,51を有している。第1および第2の端面50,51は、平面により形成されている。第1の端面50は、第2の端面51よりも、ロータコア38の軸方向Sの外方に位置している。ロータコア38の軸方向Sに互いに隣接する2つのロータマグネット41の第2の端面51同士が、ロータコア38の軸方向Sに互いに対向して、互いに接している。
各ロータマグネット41の被膜44は、防錆用の塗料の被膜を含んでいる。ロータマグネット41の第2の主面46と、第1の端面50とは、塗装面とされており、被膜44により形成されている。ロータマグネット41の残りの面、すなわち、第1の主面45と、一対の対向面47と、第2の端面51とは、永久磁石43により形成されており、被膜44により覆われていない非塗装面とされている。
第2の端面51の非塗装面は、例えば、塗装により形成された被膜44を塗装後に除去することにより形成されている。これにより、被膜44が確実に除去され且つ平坦な第2の端面51を確実に得ることができる。
ところで、ロータマグネットの第2の端面が塗装面とされる場合には、軸方向に互いに隣接する2つのロータマグネットの第2の端面の近傍において、ロータからステータへの磁束が減少する傾向にある。その結果、出力トルクが低下していた。
ところで、ロータマグネットの第2の端面が塗装面とされる場合には、軸方向に互いに隣接する2つのロータマグネットの第2の端面の近傍において、ロータからステータへの磁束が減少する傾向にある。その結果、出力トルクが低下していた。
図6を参照して、本実施形態では、ロータマグネット41の第2の端面51が非塗装面とされているので、塗装面とされる場合に比較して、ロータコア38の軸方向Sに関して互いに隣接する一対のロータマグネット41の永久磁石43同士が互いにより一層近接することができる。その結果、ロータマグネット41の第2の端面51の近傍においてロータからステータへの磁束が減少することが抑制される。ひいては、出力トルクを向上させることができる。この効果は、少なくとも一方のロータマグネット41の第2の端面51が非塗装面とされる場合に得ることができる。
また、より好ましくは、各ロータマグネット41の第2の端面51が非塗装面とされている。これにより、軸方向Sに互いに隣接する一対のロータマグネット41の永久磁石43同士を互いに密着させることができる。その結果、出力トルクをより一層向上させることができる。
図5を参照して、ロータマグネット41の第1の主面45とロータコア38の外周面39の固定部40とは、ロータコア38の周方向Tに関して互いに離隔した二箇所で互いに接している。これとともに、この2箇所の間においては、第1の主面45と固定部40との径方向Rの間隔が広くされている。
図5を参照して、ロータマグネット41の第1の主面45とロータコア38の外周面39の固定部40とは、ロータコア38の周方向Tに関して互いに離隔した二箇所で互いに接している。これとともに、この2箇所の間においては、第1の主面45と固定部40との径方向Rの間隔が広くされている。
具体的には、ロータコア38の固定部40は、円筒面により形成されている。一方で、ロータマグネット41の第1の主面45は、ロータコア38の周方向Tに関する両端部52と、中間部53とを有している。両端部52は、凹湾曲面としての円筒面に形成され、この円筒面の曲率半径R1は、ロータコア38の外周面39の固定部40の曲率半径R0と等しくされている(R1=R0)。中間部53は、凹部をなし、凹湾曲面としての円筒面に形成されている。この円筒面の曲率半径R2は、ロータコア38の外周面39の固定部40の曲率半径R0よりも小さくされている(R2<R0)。
図5を参照して、ロータマグネット41の第1の主面45の各端部52の少なくとも一部が、ロータコア38の外周面39の固定部40に接している。これとともに、第1の主面45の残りの部分が、接着剤54を介してロータコア38の外周面39の固定部40に固定されている。これにより、ロータマグネット41とロータコア38とを安定した状態で固定することができる。また、ロータマグネット41とロータコア38とを径方向Rに精度良く位置決めできるので、ロータマグネット41とステータ32とが互いに干渉することや、電動モータ23の個体ごとの出力トルクのばらつきが大きくなることの発生を抑制できる。
接着剤54は、中間部53に設けられた凹部を満たすことにより、ロータコア38とロータマグネット41とをより一層確実に固定することができる。なお、図示しないが、中間部53に設けられた凹部内の少なくとも一部が空隙とされる場合も考えられる。
図2を参照して、本実施形態では、ロータコア38と、出力軸30とは、単一部材としての粉末成形体により一体に形成されている。粉末成形体は、軟磁性体の多数の磁性粉を含んでいる。粉末成形体は、材料粉末が圧縮されて予め定める形状に形成されてなり、例えば焼結体からなる。上述の材料粉末は、磁性粉の集合体であり、必要に応じてバインダーを含んでもよい。なお、ロータコア38と、出力軸30とは、単一部材としての金属部材、例えば切削加工された鋼により一体に形成されていてもよい。
図2を参照して、本実施形態では、ロータコア38と、出力軸30とは、単一部材としての粉末成形体により一体に形成されている。粉末成形体は、軟磁性体の多数の磁性粉を含んでいる。粉末成形体は、材料粉末が圧縮されて予め定める形状に形成されてなり、例えば焼結体からなる。上述の材料粉末は、磁性粉の集合体であり、必要に応じてバインダーを含んでもよい。なお、ロータコア38と、出力軸30とは、単一部材としての金属部材、例えば切削加工された鋼により一体に形成されていてもよい。
このように、ロータコア38と出力軸30とを単一部材により一体に形成することにより、部品点数を削減できる結果、製造コストを低減できる。また、ロータコア38と出力軸30とを互いに機械的に締結する場合に比較して、電動モータ23の信頼性を高めることができる。
図5を参照して、以上説明したように、本実施形態の電動モータ23は、ロータ31を備えている。このロータ31は、環状のロータコア38と、このロータコア38の周方向Tに間隔Gを隔てて配置された複数の永久磁石43とを含んでいる。ロータコア38の周方向Tに隣接する永久磁石43の対向面47間に、非磁性の接着剤48が介在していることを特徴とする。
図5を参照して、以上説明したように、本実施形態の電動モータ23は、ロータ31を備えている。このロータ31は、環状のロータコア38と、このロータコア38の周方向Tに間隔Gを隔てて配置された複数の永久磁石43とを含んでいる。ロータコア38の周方向Tに隣接する永久磁石43の対向面47間に、非磁性の接着剤48が介在していることを特徴とする。
本実施形態によれば、例えば、ロータマグネット41の永久磁石43をロータコア38に固定した状態で、永久磁石43同士をも接着剤48により互いに固定できる。その結果、ロータコア38への永久磁石43の固定強度を高めることができる。従って、ロータコア38からの永久磁石43の脱落防止をより一層確実に達成できる。
しかも、接着剤48は非磁性なので、永久磁石43からの磁束が当該接着剤48を通ることが抑制される。その結果、永久磁石43からの磁束が、ステータ32以外の部分、例えば当該接着剤48を通ることに起因した出力トルクの低下が、抑制される。換言すれば、永久磁石43からの磁束がステータ32を通り易くなるので、出力トルクが向上する。さらに、接着剤48は、永久磁石43同士の周方向Tの相対移動の規制を、ロータコア38の外周面39が円筒面からなる場合であっても達成できる。従って、ロータコア38の形状を簡素化できる。
しかも、接着剤48は非磁性なので、永久磁石43からの磁束が当該接着剤48を通ることが抑制される。その結果、永久磁石43からの磁束が、ステータ32以外の部分、例えば当該接着剤48を通ることに起因した出力トルクの低下が、抑制される。換言すれば、永久磁石43からの磁束がステータ32を通り易くなるので、出力トルクが向上する。さらに、接着剤48は、永久磁石43同士の周方向Tの相対移動の規制を、ロータコア38の外周面39が円筒面からなる場合であっても達成できる。従って、ロータコア38の形状を簡素化できる。
図2,図3を参照して、本実施形態のロータ31は、以下のロータ31の製造方法により製造することができる。すなわち、ロータ31の製造方法は、ロータコア38および出力軸30を形成し互いに固定する第1の工程と、ロータコア38の外周面39に複数のロータマグネット41を位置決めした状態で接着剤54により固定する第2の工程と、ロータマグネット41の対向面47間に接着剤48を充填する第3の工程と、保護部材42を取り付ける第4の工程とを有している。
図8は、組立途中のロータと製造用治具の斜視図である。図3,図8を参照して、第2の工程では、各ロータマグネット41は、ロータコア38の外周面39に、治具55により位置決めされた状態で接着固定されてなる。治具55は、ロータマグネット41間の凹条49に配置されることによりロータマグネット41同士を周方向Tに位置決めする櫛歯状の複数の位置決め部材56と、これら複数の位置決め部材56を支持する円板状の支持部材57とを有している。支持部材57の中央部には、嵌合孔が形成されている。この嵌合孔に出力軸30が嵌合された状態で、複数の位置決め部材56が出力軸30に同心に配置される。治具55は、各ロータマグネット41がロータコア38に固定されたときに、取り外される。その後、第3の工程で、凹条49に接着剤48が充填される。
治具55を用いることにより、ロータコア38の外周面39が円筒面であっても、ロータマグネット41をロータコア38に容易に位置決めできる。従って、ロータ31の製造コストを低減できる。
また、本実施形態について、以下のような変形例を考えることができる。以下の説明では、上述の実施形態と異なる点を中心に説明する。他の構成については、上述の実施形態と同様であるので、図に同一符号を付して、その説明を省略する。
また、本実施形態について、以下のような変形例を考えることができる。以下の説明では、上述の実施形態と異なる点を中心に説明する。他の構成については、上述の実施形態と同様であるので、図に同一符号を付して、その説明を省略する。
図9は、本発明の第2の実施形態のロータ31とステータ32の要部の断面図である。図9を参照して、第2の実施形態のロータ31は、ロータコア60を有している。本実施形態のロータコア60は、第1の実施形態のロータコア38とは、以下の点で異なり、他の構成については同じとされている。
ロータコア60は、ロータコア本体61と、ロータコア本体61から径方向Rの外方へ向けて突出する複数の突起62とを有している。ロータコア本体61は、上述の第1の実施形態のロータコア38と同じ形状に形成されており、固定部40を形成している。各突起62は、ロータコア60の固定部40間に配置されており、ロータコア本体61に一体に形成されている。
ロータコア60は、ロータコア本体61と、ロータコア本体61から径方向Rの外方へ向けて突出する複数の突起62とを有している。ロータコア本体61は、上述の第1の実施形態のロータコア38と同じ形状に形成されており、固定部40を形成している。各突起62は、ロータコア60の固定部40間に配置されており、ロータコア本体61に一体に形成されている。
固定部40からの各突起62の突出量L1は、ロータマグネット41の対向面47の高さ寸法L2(径方向Rの寸法に相当する。)よりも小さくされている(L1<L2)。各突起62は、その両側にあるロータマグネット41の周方向Tの相対移動を規制しており、第1の実施形態で説明した規制部材として機能する。また、ロータコア60にロータマグネット41を貼り付けるときに、ロータマグネット41用の位置決め部材として各突起62を利用できるので、ロータマグネット41を容易に固定することができ、ひいては、ロータ31の組立作業性を高めることができる。
本実施形態においても、第1の実施形態と同様に、ロータコア60の周方向Tに関する一対のロータマグネット41間に介在する非磁性の接着剤48により、ロータコア60への永久磁石43の固定強度を高めることができる。しかも、永久磁石43からの磁束が、ステータ32以外の部分、例えば接着剤48を通ることに起因した出力トルクの低下が、抑制される。
さらに、接着剤48は、永久磁石43同士の相対移動を規制することができる。その結果、永久磁石同士の相対移動の規制用に設けられた磁性体からなる突起62を小型化することができる。従って、突起62が磁性体で形成されているとしても、永久磁石43からの磁束が突起62を通ることを抑制できるので、出力トルクの低下が抑制される。
図10は、本発明の第3の実施形態のロータ31とステータ32の要部の断面図である。図10を参照して、第3の実施形態のロータ31は、ロータコア63を有している。ロータコア63は、上述のロータコア本体61と、複数の上述の突起64とを有している。本実施形態のロータコア63および突起64は、上述の第2の実施形態の対応するロータコア60および突起62とは、以下の点で異なり、他の構成については同じである。各突起64は、ロータコア本体61とは別体で非磁性体により形成され、ロータコア本体61に接着剤(図示せず)により固定されている。
図10は、本発明の第3の実施形態のロータ31とステータ32の要部の断面図である。図10を参照して、第3の実施形態のロータ31は、ロータコア63を有している。ロータコア63は、上述のロータコア本体61と、複数の上述の突起64とを有している。本実施形態のロータコア63および突起64は、上述の第2の実施形態の対応するロータコア60および突起62とは、以下の点で異なり、他の構成については同じである。各突起64は、ロータコア本体61とは別体で非磁性体により形成され、ロータコア本体61に接着剤(図示せず)により固定されている。
図11は、本発明の第4の実施形態の電動モータ23の断面図である。図12は、図11のロータ31およびステータ32の拡大図である。図11,図12を参照して、第4の実施形態の電動モータ23のロータ31は、単一のロータコア65と、複数のロータマグネット66と、上述の保護部材42とを有している。ロータマグネット66は、永久磁石67と、被膜44とを有している。本実施形態のロータコア65、ロータマグネット66および永久磁石67は、上述の第1の実施形態においてそれぞれ対応するロータコア38、ロータマグネット41および永久磁石43とは、以下の点で異なり、他の構成については同じである。
ロータコア65の外周面39は、ロータコア65の軸方向(図11において紙面垂直方向に相当する。)から見たときに多角形形状をなしている。また、外周面39の各固定部40は、平面により形成されている。各固定部40の間に、上記多角形形状の角部が配置されている。
また、本実施形態では、ロータコア65は、ロータコア65の径方向Rに関する相対的に外方にある環状の外側部分68と、ロータコア65の径方向Rに関する相対的に内方にある環状の内側部分69とを有している。外側部分68と内側部分69とは、互いに別体で形成され、互いに固定されている。
また、本実施形態では、ロータコア65は、ロータコア65の径方向Rに関する相対的に外方にある環状の外側部分68と、ロータコア65の径方向Rに関する相対的に内方にある環状の内側部分69とを有している。外側部分68と内側部分69とは、互いに別体で形成され、互いに固定されている。
図11を参照して、外側部分68は、ロータコア65の外周面39を形成している。外側部分68の内周面は、円筒面により形成されている。外側部分68は、積層鋼板からなる。積層鋼板は、互いに軸方向Sに積層された複数の電磁鋼板を含んでいる。複数の電磁鋼板は、かしめにより互いに固定されている。積層鋼板においてかしめが施されたかしめ部70(一部のみ図示)は、ロータコア65におけるロータマグネット66の第1の主面73に対向する部分に均等に分散して配置されている。かしめ部70の数は、例えば、当該電動モータ23のロータマグネット66の磁極の数(極数)の整数倍の数とされている。図11には、かしめ部70が極数の2倍の数で設けられた場合における、一部のかしめ部70が図示されている。
なお、複数の電磁鋼板は、溶接により互いに固定されてもよい。溶接はYAGレーザ溶接法によりなされるのが好ましい。また、積層鋼板において溶接がなされた溶接部(図示せず)は、ロータコア65における極間に位置する部分に、例えば、断面多角形形状の角陵の近傍に配置されるのが好ましい。
図13は、ロータ31および出力軸30の模式的な分解斜視図である。図13を参照して、外側部分68は、ロータコア65の軸方向に分割された一対の分割体71,72を有している。各分割体71,72における複数の電磁鋼板は、互いに周方向Tに位置合わせされている。また、一対の分割体71,72は、ロータコア65の周方向Tに互いにずれて配置されている。これにより、各分割体71,72に固定されたロータマグネット66は互いに段スキューが施されるようになっている。各分割体71,72はそれぞれ内側部分69に同心に配置されているとともに、外側部分68および内側部分69は互いに同心に配置されている。
図13は、ロータ31および出力軸30の模式的な分解斜視図である。図13を参照して、外側部分68は、ロータコア65の軸方向に分割された一対の分割体71,72を有している。各分割体71,72における複数の電磁鋼板は、互いに周方向Tに位置合わせされている。また、一対の分割体71,72は、ロータコア65の周方向Tに互いにずれて配置されている。これにより、各分割体71,72に固定されたロータマグネット66は互いに段スキューが施されるようになっている。各分割体71,72はそれぞれ内側部分69に同心に配置されているとともに、外側部分68および内側部分69は互いに同心に配置されている。
内側部分69の外周面は、円筒面により形成されている。内側部分69は、金属部材により形成されており、例えば、上述の粉末成形体でもよいし、炭素鋼でもよいし、ステンレス鋼でもよい。また、外側部分68が、磁性体からなるので、内側部分69は、磁性体でもよいし、非磁性体でもよい。また、内側部分69と、出力軸30とは、同行回転できるように且つ同心に互いに固定されている。出力軸30は、例えば、金属部材の切削加工品からなる。
このように本実施形態では、断面多角形形状のロータコア65を積層鋼板により構成している。多角形形状に打ち抜き加工された複数の電磁鋼板を積層することにより、鋼を切削加工することにより断面多角形形状のロータコアを形成する場合に比べて、断面多角形形状のロータコア65を安価に実現できる。
図14は、図11のロータマグネット66の斜視図である。図14を参照して、各ロータマグネット66は、板状をなし、ロータコア65の軸方向に垂直な断面における断面形状がD字形形状をなしている。各ロータマグネット66の第1の主面73は、平面により形成されている。
図14は、図11のロータマグネット66の斜視図である。図14を参照して、各ロータマグネット66は、板状をなし、ロータコア65の軸方向に垂直な断面における断面形状がD字形形状をなしている。各ロータマグネット66の第1の主面73は、平面により形成されている。
図12を参照して、ロータマグネット66の第1の主面73における周方向Tの両端部とロータコア65の外周面39の固定部40とが互いに接触している。これとともに、第1の主面73における周方向Tの中央部において、ロータマグネット66の第1の主面73とロータコア65の外周面39の固定部40との間の間隔が相対的に広くされている。具体的には、ロータコア65の外周面39の固定部40は、ロータコア65の周方向Tに関する両端部に設けられた一対の平面部74と、周方向Tの中央部に設けられた凹部75とを有している。一対の平面部74は、単一の平面を形成している。一対の平面部74と、ロータマグネット66の第1の主面73とが、互いに接している。
図15は、本発明の第5の実施形態のロータ31とステータ32の要部の断面図である。図15を参照して、第5の実施形態のロータ31は、ロータコア76を有している。本実施形態のロータコア76は、上述の第4の実施形態のロータコア65とは、以下の点で異なり、他の構成については同じである。
ロータコア76は、ロータコア本体77と、ロータコア本体77から径方向Rの外方へ向けて突出した複数の突起78とを有している。ロータコア本体77は、上述の第4の実施形態のロータコア65の外側部分68と同じ形状に形成されている。各突起78は、ロータコア76の外周面39の固定部40間に配置され、ロータコア本体77と一体に形成されている。固定部40からの各突起78の突出量L1は、ロータマグネット66の対向面47の高さ寸法L2(径方向Rの寸法に相当する。)よりも小さくされている(L1<L2)。本実施形態の各突起78は、第2の実施形態の突起62と同じ機能を有している。
ロータコア76は、ロータコア本体77と、ロータコア本体77から径方向Rの外方へ向けて突出した複数の突起78とを有している。ロータコア本体77は、上述の第4の実施形態のロータコア65の外側部分68と同じ形状に形成されている。各突起78は、ロータコア76の外周面39の固定部40間に配置され、ロータコア本体77と一体に形成されている。固定部40からの各突起78の突出量L1は、ロータマグネット66の対向面47の高さ寸法L2(径方向Rの寸法に相当する。)よりも小さくされている(L1<L2)。本実施形態の各突起78は、第2の実施形態の突起62と同じ機能を有している。
図16は、本発明の第6の実施形態の電動モータ23の断面図である。図16を参照して、第6の実施形態のロータ31は、ロータコア79を有している。本実施形態のロータコア79は、上述の第4の実施形態のロータコア65とは、以下の点で異なり、他の構成については同じである。
ロータコア79と出力軸30とが、単一部材としての上述の粉末成形体により一体に形成されている。なお、ロータコア79と出力軸30とは、単一部材としての磁性体の金属部材、例えば切削加工された鋼により一体に形成されていてもよい。
ロータコア79と出力軸30とが、単一部材としての上述の粉末成形体により一体に形成されている。なお、ロータコア79と出力軸30とは、単一部材としての磁性体の金属部材、例えば切削加工された鋼により一体に形成されていてもよい。
図17は、本発明の第7の実施形態の電動モータ23の断面図である。図17を参照して、第7の実施形態のロータ31は、ロータコア80を有している。本実施形態のロータコア80は、上述の第4の実施形態のロータコア65とは、以下の点で異なり、他の構成については同じである。
ロータコア80は、外側部分68と、内側部分69とを有している。内側部分69と、出力軸30とが、単一部材としての金属部材により一体に形成されている。外側部分68が磁性体からなるので、ロータコア80の内側部分69および出力軸30が一体に形成された金属部材は、磁性体でも非磁性体でもよく、例えば粉末成形体でもよいし、切削加工されてなる炭素鋼でもよい。
ロータコア80は、外側部分68と、内側部分69とを有している。内側部分69と、出力軸30とが、単一部材としての金属部材により一体に形成されている。外側部分68が磁性体からなるので、ロータコア80の内側部分69および出力軸30が一体に形成された金属部材は、磁性体でも非磁性体でもよく、例えば粉末成形体でもよいし、切削加工されてなる炭素鋼でもよい。
また、上述の各実施形態において、接着剤48は、凹条49に満たされていたが、これには限定されず、凹条49の一部において充填されていない場合も考えられる。要は、接着剤48が、周方向Tに互いに隣接する永久磁石43,67の間に介在すればよい。
また、第5の実施形態の突起78を第6および第7の実施形態に適用することも考えられる。また、(1)永久磁石43,67間に接着剤48が介在すること、(2)ロータマグネット41,66の第2の端面51が非塗装面とされること、(3)ロータマグネット41,66の第1の主面45,73を固定部40に周方向Tに離隔した2箇所で接触させつつその間に凹部を形成すること、(4)ロータコア38,60,63,79,80と出力軸30とが、単一部材により一体に形成されることとの上述の(1)〜(4)の少なくともひとつを、アウターロータタイプの電動モータに適用することもできる。その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲内で種々の変更を施すことができる。
また、第5の実施形態の突起78を第6および第7の実施形態に適用することも考えられる。また、(1)永久磁石43,67間に接着剤48が介在すること、(2)ロータマグネット41,66の第2の端面51が非塗装面とされること、(3)ロータマグネット41,66の第1の主面45,73を固定部40に周方向Tに離隔した2箇所で接触させつつその間に凹部を形成すること、(4)ロータコア38,60,63,79,80と出力軸30とが、単一部材により一体に形成されることとの上述の(1)〜(4)の少なくともひとつを、アウターロータタイプの電動モータに適用することもできる。その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲内で種々の変更を施すことができる。
23…電動モータ、31…ロータ、38,60,63,65,76,79,80…ロータコア、43,67…永久磁石、47…対向面、48…接着剤、G…間隔、T…周方向
Claims (1)
- ロータを備え、
このロータは、環状のロータコアと、このロータコアの周方向に間隔を隔てて配置された複数の永久磁石とを含み、
ロータコアの周方向に隣接する永久磁石の対向面間に、非磁性の接着剤が介在していることを特徴とする電動モータ。
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