JP2016034216A - ロータ及びモータ - Google Patents

Abstract

【課題】ロータコアに固定することにより生じるカバーのひずみを抑制することができると共に構成部品の点数を削減する。
【解決手段】ロータ１４は、ロータコア２８と、ロータコア２８に固定されたマグネット３０と、ロータコア２８に固定されたカバー３２と、を備えている。ロータコア２８の軸方向の端部には、被係合孔４６が形成されている。カバー３２は、ロータコア２８の軸方向一方側の端面に沿って延在すると共に被係合孔４６と軸方向に係合する係合突起部５４が形成された軸方向対向部を備えている。またカバー３２は、ロータコア２８及びマグネット３０の径方向外側に配置されていると共にロータコア２８及びマグネット３０の少なくとも一部と径方向にオーバーラップして配置された径方向対向部５０を備えている。
【選択図】図３

Description

本発明は、ロータ及びモータに関する。

下記特許文献１〜特許文献３には、ロータコア（回転子コア）と、ロータコアの外周部に沿って設けられたマグネットと、当該マグネットを径方向外側から覆うカバー（磁石カバー、径外部カバー、ロータケース）と、を備えたロータが開示されている。これらの文献に記載された構成によれば、マグネット及びロータコアがカバーに覆われていることによって、マグネットの飛散やマグネットのロータコアからの脱落が抑制されており、またマグネットがロータコアにより強固に固定されるようになっている。

特開２０１４−５０２４４号公報 特開２０１４−８７０９２号公報 特開２０１４−１１７１３１号公報

しかしながら、上記特許文献１及び特許文献２に記載されたロータでは、カバーが回転軸に圧入されることによって、ロータコアに対するカバーの位置が定まる構成とされている。そのため、回転軸への圧入によるひずみがカバーに生じ易い。また、上記特許文献３に記載されたロータでは、リベットを用いることによってカバーをロータコアに固定する構成とされているため、当該ロータを構成する部品の点数が多くなる。

本発明は上記事実を考慮し、ロータコアに固定することにより生じるカバーのひずみを抑制することができると共に構成部品の点数を削減することができるロータ及びモータを得ることが目的である。

請求項１記載のロータは、回転軸に固定され、軸方向の端部に被係合部が形成されたロータコアと、前記ロータコアに固定されたマグネットと、前記ロータコアの軸方向一方側の端面に沿って延在すると共に前記被係合部と軸方向に係合する係合部が形成された軸方向対向部と、前記ロータコア及び前記マグネットの径方向外側に配置されていると共に、前記ロータコア及び前記マグネットの少なくとも一部と径方向にオーバーラップして配置された径方向対向部と、を有し、前記係合部が前記被係合部に係合されることによって前記ロータコアに固定されるカバーと、を備えている。

請求項１記載のロータによれば、マグネットを外周部に備えたロータコアが回転軸に固定されることによって、当該ロータコア及びマグネットが回転軸と共に一体回転することが可能となっている。

ここで、本ロータでは、カバーの軸方向対向部に形成された係合部をロータコアに形成された被係合部に係合させることによって、カバーをロータコアに固定することができる。すなわち、本ロータでは、カバーをロータコアに固定するための別部品を設けることなく、即ち、構成部品の点数を増加させることなくカバーをロータコアに固定することができる。また、カバーがロータコアに固定された状態では、当該カバーの径方向対向部がロータコア及びマグネットの少なくとも一部と径方向にオーバーラップして配置されていることにより、マグネットのロータコアからの脱落を抑制することができる。

また、本ロータでは、カバーの係合部をロータコアの被係合部に軸方向に係合させることによってカバーをロータコアに固定する構成とされている。これにより、カバーを回転軸に圧入せずとも、回転軸に対して一体回転可能とすることができるため、軸方向対向部におけるひずみの発生を抑制することができる。

請求項２記載のロータは、請求項１記載のロータにおいて、前記ロータコアには、複数の前記被係合部が形成されていると共に、複数の前記被係合部が周方向に沿って等間隔に配置されており、前記カバーには、複数の前記被係合部にそれぞれ係合する複数の前記係合部が形成されている。

請求項２記載のロータによれば、カバーとロータコアとを複数箇所で係合させることによって、カバーとロータコアとをより強固に固定することができる。また、被係合部及び係合部を周方向に沿って等間隔に配置することにより、係合による軸方向対向部のひずみを周方向に分散させることができる。

請求項３記載のロータは、請求項１又は請求項２記載のロータにおいて、一の前記カバーの前記係合部が、前記ロータコアの軸方向一方側の端部に形成された前記被係合部に係合されており、他の前記カバーの前記係合部が、前記ロータコアの軸方向他方側の端部に形成された前記被係合部に係合されており、一の前記カバーと他の前記カバーとが同一の部品とされている。

請求項３記載のロータによれば、互いに異なる構成の一対のカバーをロータコアの軸方向一方側の端部及び軸方向他方側の端部に固定することによってマグネットのロータコアからの脱落を抑制した場合に比して、一対のカバーを同一部品とすることで管理部品の点数を削減することができる。

請求項４記載のロータは、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のロータにおいて、前記ロータコアは、軸方向一方側に凸状に形成された凸状部と、軸方向他方側が開放された凹状部と、を有する複数のコアシートを軸方向に積層させると共に、一の前記コアシートの前記凸状部を他の前記コアシートの前記凹状部に係合させて複数の前記コアシートを一体化させることによって形成されており、前記軸方向対向部には、前記ロータコアの軸方向一方側の端部に配置された前記コアシートの前記凸状部を避ける逃げ孔又は逃げ凹部が形成されている。

請求項４記載のロータによれば、ロータコアを複数のコアシートによる積層構造とすることにより、渦電流損などによる磁気損失を低減することができる。また、コアシートの凸状部を避ける逃げ孔又は逃げ凹部を軸方向対向部に形成することにより、軸方向対向部とロータコアの軸方向の端面とのクリアランスをより狭くすることが可能となる。これにより、ロータの短軸化を図ることができる。

請求項５記載のモータは、回転磁界を発生するステータと、前記ステータの径方向内側に配置され、前記ステータが界磁する前記回転磁界によって回転する請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のロータと、を備えている。

請求項５記載のモータによれば、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のロータを含んで構成されていることにより、当該モータの構成部品の点数を削減することができる。

本実施形態のモータを模式的に示す側面図である。 本実施形態のロータを軸方向一方側から見た平面図である。 図２に示された３−３線に沿って切断したロータの断面を示す側断面図である。 カバーを示す斜視図である。 ロータコアに形成された被係合孔とカバーに設けられた係合突起部との係合部を拡大して示す拡大側断面図である。 コアシートに形成された凸状部と凹状部との係合状態、並びに、コアシートに形成された凸状部がカバーに形成された逃げ孔内に配置された状態を示す拡大側断面図である。

図１〜図６を用いて、本発明の実施形態に係るロータ及びモータについて説明する。なお、図中に適宜示す矢印Ｚ方向、矢印Ｒ方向及び矢印Ｃ方向は、ロータ及びモータの軸方向、径方向及び周方向をそれぞれ示すものとする。また以下、単に軸方向、径方向、周方向を示す場合は、特に断りのない限り、ロータ及びモータの軸方向、径方向、周方向を示すものとする。

図１に示されるように、本実施形態のモータ１０は、回転磁界を発生するステータ１２と、ステータ１２の径方向内側に配置され、当該ステータ１２が界磁する回転磁界によって回転するロータ１４と、を備えている。

ステータ１２は、磁性材料を用いて形成されていると共に径方向内側に向けて延びる複数のティース部１６を有するステータコア１８と、各々のティース部１６の回りに導電性の巻線２０が巻回されることによって形成された複数のコイル２２と、を含んで構成されている。また、コイル２２を形成する巻線２０の端末部は、制御回路２４に接続されており、巻線２０（コイル２２）への通電が制御回路２４によって制御されることによって、ステータ１２が回転磁界を発生させるようになっている。

ロータ１４は、回転軸２６と、回転軸２６に固定されたロータコア２８と、ロータコア２８に固定されたマグネット３０と、ロータコア２８に固定された一対のカバー３２と、を含んで構成されている。

回転軸２６は、鋼材等を用いて棒状に形成されており、この回転軸２６は図示しないモータハウジングに固定された２つのベアリング３４によって軸支されている。

図２及び図３に示されるように、ロータコア２８は、鋼板材等の磁性材料を用いて形成された複数のコアシート３６が軸方向に積層されて、当該複数のコアシート３６が一体化されることによって構成されている。

具体的には、コアシート３６は、軸方向視で円形状（円板状）に形成されており、このコアシート３６の軸心部には、回転軸２６が圧入される回転軸圧入孔３８が形成されている。また、図３及び図６に示されるように、コアシート３６において回転軸圧入孔３８よりも径方向外側に部位には、軸方向一方側に凸状に形成された凸状部４０が形成されている。この凸状部４０は、パンチ等をコアシート３６を形成する鋼板材に押圧することによって形成されており、これにより、凸状部４０と反対側には、軸方向他方側が開放された凹状部４２が形成されている。また、本実施形態では、４つの凸状部４０及び凹状部４２が形成されており、４つの凸状部４０及び凹状部４２は周方向に沿って等間隔に配置されている。そして、一のコアシート３６の凸状部４０を、当該一のコアシート３６と軸方向一方側に隣合って配置された他のコアシート３６の凹状部４２に係合させることによって複数のコアシート３６が一体化されて、ロータコア２８が形成されている。

また、図３及び図５に示されるように、コアシート３６において一の凸状部４０と他の凸状部４０との周方向の中間部には、円形の貫通孔４４が形成されている。また、本実施形態では、４つの貫通孔４４が形成されており、この４つの貫通孔４４は、周方向に沿って等間隔に配列されている。また、複数のコアシート３６が一体化された状態において、軸方向一方側の端部に配置された数枚のコアシート３６の貫通孔４４は、後述するカバー３２に形成された係合突起部５４が係合する被係合部としての被係合孔４６とされている。さらに、軸方向他方側の端部に配置された数枚のコアシート３６の貫通孔４４も同様に、カバー３２に形成された係合突起部５４が係合する被係合部としての被係合孔４６とされている。なお、貫通孔４４は、必ずしも軸方向に貫通していなくてもよい、すなわち、軸方向に窪んだ凹部であってもよい。

また、図３に示されるように、ロータコア２８の外周部には、複数のマグネット３０が設けられており、この複数のマグネット３０は、周方向に沿って等間隔に配置された状態で接着剤等を用いてロータコア２８の外周面に固定されている。

図３及び図４に示されるように、カバー３２はステンレス鋼板等の非磁性材料を用いて形成されており、このカバー３２は、ロータコア２８の軸方向一方側又は他方側の端面に沿って延在する軸方向対向部４８と、軸方向対向部４８の径方向外側の端部から軸方向に屈曲して延びる径方向対向部５０と、を備えている。

軸方向対向部４８の軸心部には、回転軸２６（図３参照）が挿通（遊挿）される円形の挿通孔５２が形成されている。また、軸方向対向部４８において挿通孔５２よりも径方向外側に部位には、軸方向に向けて（ロータコア２８側に向けて）突出する係合部としての４つの係合突起部５４が形成されており、４つの係合突起部５４は、ロータコア２８に形成された被係合孔４６と径方向の同位置でかつ周方向に沿って等間隔に配置されている。そして、図５に示されるように、軸方向対向部４８に形成された４つの係合突起部５４が、ロータコア２８に形成された４つの被係合孔４６にそれぞれ軸方向に係合（圧入）されることによって、カバー３２がロータ１４に固定されるようになっている。

また、図４及び図６に示されるように、軸方向対向部４８には、４つの逃げ孔５６が形成されており、４つの逃げ孔５６は、ロータコア２８の軸方向一方側の端部に配置されたコアシート３６の凸状部４０と径方向の同位置でかつ周方向に沿って等間隔に配置されている。さらに、逃げ孔５６の内径はコアシート３６の凸状部４０の外径よりも大きな内径とされている。これにより、図６に示されるように、カバー３２をロータ１４に固定する際に、軸方向対向部４８において係合突起部５４が形成されていない部位と軸方向一方側の端部に配置されたコアシート３６とを密着させることが可能となっている。

図３及び図４に示されるように、径方向対向部５０は、ロータコア２８及びマグネット３０の径方向外側においてマグネット３０の軸方向の端部に沿って配置されている。これにより、ロータコア２８及びマグネット３０の軸方向の端部と軸方向対向部４８とが径方向にオーバーラップして配置されている。

以上説明した一のカバーの係合突起部５４が、ロータコア２８の軸方向一方側の端部に形成された被係合孔４６に係合され、また他のカバー３２の係合突起部５４が、ロータコア２８の軸方向他方側の端部に形成された被係合孔４６に係合されることによって、一対のカバー３２がロータコア２８に固定されている。また、一対のカバー３２がロータコア２８に固定された状態において、一のカバー３２の径方向対向部５０の軸方向他方側の端と他のカバー３２の径方向対向部５０の軸方向一方側の端とは離間している。

（本実施形態の作用並びに効果）
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。

図１に示されるように、本実施形態のモータ１０によれば、ステータ１２の一部を構成するコイル２２に制御回路２４を介して通電がなされると、ステータ１２が回転磁界を発生させてロータ１４が回転する。

ここで、図３に示されるように、本実施形態のロータ１４では、カバー３２の軸方向対向部４８に形成された係合突起部５４をロータコア２８に形成された被係合孔４６に係合させることによって、カバー３２をロータコア２８に固定することができる。すなわち、本ロータ１４では、カバー３２をロータコア２８に固定するための別部品を設けることなく、即ち、構成部品の点数を増加させることなくカバー３２をロータコア２８に固定することができる。

また、カバー３２がロータコア２８に固定された状態では、当該カバー３２の径方向対向部５０がロータコア２８及びマグネット３０の軸方向の端部と径方向にオーバーラップして配置されている。これにより、マグネット３０のロータコア２８からの脱落を抑制することができる。

さらに、本ロータ１４では、カバー３２の係合突起部５４をロータコア２８の被係合孔４６に軸方向に係合させることによってカバー３２をロータコア２８に固定する構成とされている。これにより、カバー３２を回転軸２６に圧入せずとも、回転軸２６に対して一体回転可能とすることができるため、軸方向対向部４８におけるひずみの発生を抑制することができる。

また、図２に示されるように、本実施形態では、カバー３２とロータコア２８とを複数箇所で係合させる（複数の係合突起部５４を複数の被係合孔４６へそれぞれ係合させる）ことによって、カバー３２とロータコア２８とをより強固に固定することができる。また、被係合孔４６及び係合突起部５４を周方向に沿って等間隔に配置することにより、係合による軸方向対向部４８のひずみを周方向に分散させることができる。

また、図３に示されるように、本実施形態では、同一の部品である一対のカバー３２をロータコア２８に固定することによってマグネット３０のロータコア２８からの脱落を抑制している。そのため、互いに異なる構成の一対のカバーをロータコア２８の軸方向一方側の端部及び軸方向他方側の端部に固定することによってマグネット３０のロータコア２８からの脱落を抑制した場合に比して、一対のカバー３１を同一部品とすることで管理部品の点数を削減することができる。

さらに、本実施形態では、ロータコア２８が複数のコアシート３６による積層構造とされていることにより、渦電流損などによる磁気損失を低減することができる。また、コアシート３６の凸状部４０を避ける逃げ孔５６をカバー３２の軸方向対向部４８に形成することにより、軸方向対向部４８とロータコア２８の軸方向の端面（軸方向一方側の端部に配置されたコアシート３６）とのクリアランスをより狭くすることが可能となる（密着させることが可能となる）。これにより、ロータ１４の短軸化を図ることができる。

また、本実施形態のモータ１０によれば、上記構成のロータ１４を含んで構成されていることにより、モータ１０の構成部品の点数を削減することができる。

なお、本実施形態では、ロータコア２８が複数のコアシート３６による積層構造とされている例について説明してきたが、本発明はこれに限定されない。ロータコア２８を複数のコアシート３６による積層構造とするか否かについては、ロータコアの製造工程等を考慮して適宜設定すればよい。

また、本実施形態では、コアシート３６の凸状部４０を避ける逃げ孔５６をカバー３２の軸方向対向部４８に形成した例について説明してきたが、本発明はこれに限定されず、例えば、上記逃げ孔５６を軸方向対向部４８に形成しない構成とすることもできる。逃げ孔５６を軸方向対向部４８に形成するか否かについては、ロータ１４の軸方向への寸法や係合突起部５４と被係合孔４６との係合代等を考慮して適宜設置すればよい。また、上記逃げ孔５６に代えて、凸状部４０を避ける逃げ凹部を軸方向対向部に形成することもできる。

さらに、本実施形態では、同一の部品である一対のカバー３２をロータコア２８に固定した例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、互いに異なる構成の一対のカバーをロータコア２８に固定してもよし、単一のカバー３２をロータコア２８に固定してもよい。

また、本実施形態では、カバー３２とロータコア２８とを複数箇所で係合させた例について説明したが、本発明はこれに限定されず、カバー３２とロータコア２８とを一箇所で係合させることもできる。カバー３２とロータコア２８とを一箇所で係合させるか複数個所で係合させるかについては、係合後の軸方向対向部に生じる歪のレベルなどを考慮して適宜設定すればよい。

さらに、本実施形態では、軸方向に突出する係合突起部５４を被係合孔４６に係合させることによってカバー３２をロータコア２８に固定した例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記係合突起部５４と同様の構成の被係合部をロータコアに形成すると共に、上記被係合孔４６と同様の構成（貫通孔）の係合部をカバーに形成して、カバーに形成された係合部をロータコアに形成された被係合部に係合させることによって、カバーをロータコアに固定することもできる。

また、本実施形態では、マグネット３０をロータコア２８の外周面に固定する表面磁石型（ＳＰＭＳｕｒｆａｃｅ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）としたが、本発明はこれに限定されず、マグネット３０をロータコア２８の内部に埋設した埋込磁石型（ＩＰＭ：Ｉｎｔｅｒｉｏｒ ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）とすることもできる。すなわち、表面磁石型の場合は、一対のカバー３２における軸方向対向部４８と径方向対向部５０とによって、マグネット３０がロータコア２８から脱落してしまうのを抑制することができる。また、埋込磁石型の場合は、一対のカバー３２における軸方向対向部４８によって、マグネット３０がロータコア２８から脱落してしまうのを抑制することができる。

さらに、本実施形態では、ロータコア２８を積層構造とした例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、圧粉磁心によってロータコアが構成されていてもよい。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、その主旨を逸脱しない範囲内において上記以外にも種々変形して実施することが可能であることは勿論である。

１０…モータ，１２…ステータ，１４…ロータ，２６…回転軸，２８…ロータコア，３０…マグネット，３２…カバー，３６…コアシート，４０…凸状部，４２…凹状部，４６…被係合孔（被係合部），４８…軸方向対向部，５０…径方向対向部，５４…係合突起部（係合部），５６…逃げ孔

Claims (5)

1. 回転軸に固定され、軸方向の端部に被係合部が形成されたロータコアと、
   前記ロータコアに固定されたマグネットと、
   前記ロータコアの軸方向一方側の端面に沿って延在すると共に前記被係合部と軸方向に係合する係合部が形成された軸方向対向部と、前記ロータコア及び前記マグネットの径方向外側に配置されていると共に、前記ロータコア及び前記マグネットの少なくとも一部と径方向にオーバーラップして配置された径方向対向部と、を有し、前記係合部が前記被係合部に係合されることによって前記ロータコアに固定されるカバーと、
   を備えたロータ。
2. 前記ロータコアには、複数の前記被係合部が形成されていると共に、複数の前記被係合部が周方向に沿って等間隔に配置されており、
   前記カバーには、複数の前記被係合部にそれぞれ係合する複数の前記係合部が形成されている請求項１記載のロータ。
3. 一の前記カバーの前記係合部が、前記ロータコアの軸方向一方側の端部に形成された前記被係合部に係合されており、
   他の前記カバーの前記係合部が、前記ロータコアの軸方向他方側の端部に形成された前記被係合部に係合されており、
   一の前記カバーと他の前記カバーとが同一の部品とされている請求項１又は請求項２記載のロータ。
4. 前記ロータコアは、軸方向一方側に凸状に形成された凸状部と、軸方向他方側が開放された凹状部と、を有する複数のコアシートを軸方向に積層させると共に、一の前記コアシートの前記凸状部を他の前記コアシートの前記凹状部に係合させて複数の前記コアシートを一体化させることによって形成されており、
   前記軸方向対向部には、前記ロータコアの軸方向一方側の端部に配置された前記コアシートの前記凸状部を避ける逃げ孔又は逃げ凹部が形成されている請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のロータ。
5. 回転磁界を発生するステータと、
   前記ステータの径方向内側に配置され、前記ステータが界磁する前記回転磁界によって回転する請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のロータと、
   を備えたモータ。