JP2019068588A - Rotor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータに用いられるロータに関する。 The present invention relates to a rotor used for a motor.
従来のモータには、ロータがステータの外周側に位置する所謂アウタロータ型のモータが存在する。このような従来のモータの一例は、特許文献1に開示される。
As a conventional motor, there is a so-called outer rotor type motor in which a rotor is located on the outer peripheral side of a stator. An example of such a conventional motor is disclosed in
特許文献1の電動機は、回転子が固定子の周囲外方に位置するアウタロータ型である。回転子は、フレームを有する。フレームは、磁性材をプレス加工によって有蓋円筒形の容器状に形成される。
The electric motor of
フレームの周側部の内周面には、マグネットが全周に複数個、N,Sの磁性を交互に異ならせて配列される。マグネットの隣り合う部分からマグネットとフレームとの間にかけては、合成樹脂のモールドが施される。 On the inner circumferential surface of the circumferential side of the frame, a plurality of magnets are arranged all around the circumference, with the magnetic properties of N and S being alternately different. A synthetic resin mold is applied from adjacent portions of the magnet to between the magnet and the frame.
上記特許文献1では、マグネットの外周面から流れる磁束は、当該マグネットに隣り合うマグネットのほうへ向かうにつれて増えてゆくため、隣り合うマグネット同士の間の箇所で磁束量が多くなる。ここで、フレームの径方向幅は一定であるため、隣り合うマグネット同士の間のフレームの箇所で磁束密度が大きくなる。
In
磁性体の特性として、磁束密度が一定以上となると磁気飽和が生じる。上記のように磁束密度が大きくなると、磁気飽和が生じ、磁束が一定以上流れなくなる。これにより、効率およびトルクなどのモータの特性面において不利な状態となる。 As a characteristic of the magnetic substance, magnetic saturation occurs when the magnetic flux density becomes a certain value or more. As described above, when the magnetic flux density is increased, magnetic saturation occurs and the magnetic flux does not flow more than a predetermined amount. This is disadvantageous in terms of the characteristics of the motor such as efficiency and torque.
上記状況に鑑み、本発明は、磁気飽和を防止してモータ特性を向上させることのできるロータを提供することを目的とする。 In view of the above situation, the present invention aims to provide a rotor capable of preventing magnetic saturation and improving motor characteristics.
本発明の例示的なロータは、上下方向に延びる中心軸を中心にステータの外周側を周方向に回転可能なロータであって、複数の磁極が周方向に交互に位置する磁石と、前記磁石の外周側に配置されるロータヨークと、を備え、前記ロータヨークは、少なくとも、径方向の幅が広い幅広部と、前記幅広部よりも径方向の幅が狭い幅狭部と、を備え、前記磁極を構成する磁極部において、前記磁極部の周方向中央部は、前記幅狭部に位置し、前記磁極部の周方向端部は、前記幅広部に位置する。 An exemplary rotor according to the present invention is a rotor capable of circumferentially rotating an outer peripheral side of a stator around a vertically extending central axis, wherein the magnet has a plurality of magnetic poles alternately positioned in the circumferential direction; A rotor yoke disposed on the outer peripheral side of the magnetic pole, and the rotor yoke at least includes a wide portion wide in the radial direction and a narrow portion narrow in the radial direction than the wide portion; In the magnetic pole portion constituting the magnetic pole portion, the circumferential central portion of the magnetic pole portion is located at the narrow width portion, and the circumferential end portion of the magnetic pole portion is located at the wide width portion.
本発明の例示的なロータによれば、磁気飽和を防止してモータ特性を向上させることができる。 The exemplary rotor of the present invention can prevent magnetic saturation to improve motor characteristics.
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、本明細書では、上下方向に延びる中心軸と平行な方向を「軸方向」、中心軸に直交する方向を「径方向」、中心軸を中心とする円弧に沿う方向を「周方向」とそれぞれ称する。但し、これらの方向の定義は、本実施形態に係るモータの使用時の向きを限定することを意図しない。 Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In this specification, a direction parallel to the central axis extending in the vertical direction is "axial direction", a direction perpendicular to the central axis is "radial direction", and a direction along an arc centered on the central axis is "circumferential direction" It is called respectively. However, the definition of these directions is not intended to limit the use direction of the motor according to the present embodiment.
また、以下説明するロータおよびステータに関する実施形態はいずれも、所謂アウタロータ型のモータに含まれる構成についてである。 In addition, all of the embodiments related to the rotor and the stator described below are configurations included in a so-called outer rotor type motor.
<1.第1実施形態>
まず、本発明の第1実施形態に係るロータおよびステータについて説明する。図1は、第1実施形態に係るロータ1およびステータ2の構成を示す上方からの斜視図である。図2は、ロータ1およびステータ2の構成を示す下方からの斜視図である。図3は、ロータ1およびステータ2を軸方向に視た平面断面図である。
<1. First embodiment>
First, a rotor and a stator according to a first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a perspective view from above showing the configuration of the
ロータ1は、中心軸Cを中心にステータ2の外周側を周方向に回転可能である。従って、ロータ1およびステータ2を含んだモータは、アウタロータ型である。
The
ステータ2は、ステータコア21と、インシュレータ22と、コイル23と、を有する。
The
ステータコア21は、磁性鋼板を軸方向に積層して構成される。ステータコア21は、コアバック211と、ティース212と、を有する。コアバック211は、軸方向に延びる円筒形状である。ティース212は、コアバック211の外周面から径方向外側へ複数突出する。ティース212は、径方向に延びる基部212Aと、基部212Aの径方向外側端部から周方向両側へ拡がる拡大部212Bと、を有する。すなわち、ティース212は、軸方向から視た平面断面で略T字状を有する。
The
インシュレータ22は、絶縁材から形成され、上インシュレータと下インシュレータから構成される。上インシュレータと下インシュレータは、ステータコア21を上下から挟み込む。インシュレータ22は、基部212Aの上下面および周方向両側面を覆いつつ、拡大部212Bの径方向内側面を覆う。
The
コイル23は、各基部212Aの外周に、インシュレータ22を介して導線を巻き回して構成される。すなわち、コイル23は、ティース212の個数と同じ数だけ配置される。
The
ロータ1は、天板フレーム11と、ロータコア12と、複数の磁石13と、を有する。
The
天板フレーム11は、円板状であり、炭素鋼等により形成される。ロータコア12は、天板フレーム11の下方に配置される。ロータコア12は、径方向内側が開口した軸方向に延びる略円筒形状を有する。ロータコア12は、磁性鋼板を軸方向に積層して構成され、ロータヨークに相当する。
The
複数の磁石13は、ロータコア12の内周面に沿って周方向に配置される。磁石13の外周面および磁石13の内周面は、ともに中心軸Cを中心とした円弧状である。ロータコア12の内周面は、中心軸Cを中心とした円状である。磁石13の外周面の周方向全体は、ロータコア12の内周面に接触する。磁石13は、ロータコア12の内周面に接着剤等によって固定される。
The plurality of
天板フレーム1の径方向中央部には孔部111が形成される。孔部111に軸方向に延びる不図示のシャフトが直接、あるいは、別部品を介して間接的に固定される。上記シャフトは、ステータコア21の径方向中央部に設けられる軸方向に延びる貫通孔21A内部を通される。上記シャフトは、不図示の軸受部によって周方向に回転可能に保持される。コイル23に電流が供給されることにより、コイル23による磁界と磁石13による磁界との相互作用によってロータ1はステータ2の外周側を回転する。このようにして、モータは駆動される。
A
周方向に隣り合う磁石13の間には、隙間SPが設けられる。各磁石13の径方向外側はN極、S極のいずれかに着磁され、径方向内側は径方向外側と逆の磁極に着磁される。図3に示す磁極は、各磁石13の径方向外側に着磁された磁極を示す。このように、磁石13の径方向外側の磁極は、周方向に交互に配置される。各磁石13は、磁極を構成する磁極部に相当する。
A gap SP is provided between the
図3には、周方向に隣り合う3つの磁石13を、代表的に磁極部13A,13B,13Cとして示している。磁極部13Aの周方向一方側に磁極部13Bが隣接し、磁極部13Aの周方向他方側に磁極部13Cが隣接する。
In FIG. 3, three
ロータコア12の径方向幅は、磁極部13Aの周方向中央部の位置から磁極部13Aの周方向一方側端部および周方向他方側端部へ向かうにつれて、漸次広くなる。これは、磁極部13B,13Cとロータコア12の関係についても同様である。これにより、ロータコア12には、径方向幅が広い幅広部121と、径方向幅が狭い幅狭部122とが形成される。幅広部121は、磁極部13A〜13Cのうち隣り合う磁極部同士の間の箇所に配置される。幅狭部122は、磁極部13A〜13Cの各周方向中央位置の箇所に配置される。磁極部13A〜13C以外の磁極部とロータコア12の関係についても同様であるので、幅広部121および幅狭部122が周方向に並んで形成される。
The radial width of the
図3には、磁束Mを示す。ロータコア12において、隣り合う磁極部のうち一方から他方へ向けて流れる磁束Mは、隣り合う磁極部同士の間の箇所で多くなるが、この箇所に幅広部121が配置されるので、磁束密度は低減される。従って、磁気飽和が生じることが防止され、磁石による磁束をより有効に利用できる。これにより、ロータ1を含んだモータの特性を向上させることができる。
The magnetic flux M is shown in FIG. In the
すなわち、本実施形態に係るロータは、上下方向に延びる中心軸(C)を中心にステータ(2)の外周側を周方向に回転可能なロータ(1)であって、複数の磁極が周方向に交互に位置する磁石(13)と、前記磁石の外周側に配置されるロータヨーク(12)と、
を備える。前記ロータヨーク(12)は、少なくとも、径方向の幅が広い幅広部(121)と、前記幅広部よりも径方向の幅が狭い幅狭部(122)と、を備える。前記磁極を構成する磁極部(13A〜13C等)において、前記磁極部の周方向中央部は、前記幅狭部に位置し、前記磁極部の周方向端部は、前記幅広部に位置する。
That is, the rotor according to the present embodiment is a rotor (1) capable of circumferentially rotating the outer peripheral side of the stator (2) about a central axis (C) extending in the vertical direction, and a plurality of magnetic poles are circumferential Magnets (13) alternately located on the outer surface of the rotor, and a rotor yoke (12) disposed on the outer peripheral side of the magnets;
Equipped with The rotor yoke (12) includes at least a wide portion (121) having a wide radial width and a narrow portion (122) having a smaller radial width than the wide portion. In the magnetic pole parts (13A to 13C etc.) constituting the magnetic pole, the circumferential center part of the magnetic pole part is located at the narrow width part, and the circumferential end part of the magnetic pole part is located at the wide width part.
このような構成によれば、磁石による磁束量が大きくなる、磁極部間の周方向位置において、ロータヨークの径方向幅を広くすることにより、磁束密度を低減し、磁気飽和が起こることを防止する。従って、磁石による磁束をより有効に利用でき、モータ特性を向上できる。 According to such a configuration, the magnetic flux density is reduced and the occurrence of magnetic saturation is prevented by widening the radial width of the rotor yoke at circumferential positions between the magnetic pole portions where the amount of magnetic flux by the magnet becomes large. . Therefore, the magnetic flux from the magnet can be used more effectively, and the motor characteristics can be improved.
また、前記ロータヨークは、複数の鋼板を積層したロータコア(12)である。ロータコアは、プレスによる打ち抜きによって形成した鋼板を軸方向に積層して構成するので、幅広部と幅狭部を備える形状は容易に成形できる。 The rotor yoke is a rotor core (12) in which a plurality of steel plates are stacked. The rotor core is formed by axially laminating steel plates formed by punching using a press, so that the shape including the wide portion and the narrow portion can be easily formed.
また、前記幅広部(121)の外周面は、前記幅狭部(122)の外周面よりも径方向外側へ突出する。これにより、磁石の外周面と、ロータヨークの内周面をともに簡易な形状とし、磁石とロータヨークとの接触の精度を容易に向上できる。また、ロータヨークの外周面が突出する形状であるため、磁束の集中する箇所で磁束密度を低減できる。 Further, the outer circumferential surface of the wide portion (121) protrudes radially outward from the outer circumferential surface of the narrow portion (122). As a result, both the outer peripheral surface of the magnet and the inner peripheral surface of the rotor yoke can be simplified in shape, and the accuracy of contact between the magnet and the rotor yoke can be easily improved. Further, since the outer peripheral surface of the rotor yoke protrudes, it is possible to reduce the magnetic flux density at the location where the magnetic flux is concentrated.
なお、天板フレーム11は、複数のリベットRによってロータコア12に固定される。リベットRは、天板フレーム11とロータコア12を軸方向に貫通する。リベットRは、各磁石13の周方向中央位置に配置される。すなわち、ロータ(1)は、前記ロータヨーク(12)に軸方向から挿入された固定部材(R)を更に備え、前記固定部材は、前記磁極部(13A〜13C等)の周方向中央位置に配置される。
The
これにより、磁極部の周方向中央位置の箇所は磁束が少ないため、固定部材が磁束の流れに与える影響を抑制できる。 Thereby, since the magnetic flux is small at the circumferentially central position of the magnetic pole portion, the influence of the fixing member on the flow of the magnetic flux can be suppressed.
<2.第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態に係るロータおよびステータについて説明する。図4は、第2実施形態に係るロータ3およびステータ2の構成を示す上方からの斜視図である。図5は、ロータ3およびステータ2の構成を示す下方からの斜視図である。本実施形態におけるステータは、第1実施形態と同様のステータ2である。
<2. Second embodiment>
Next, a rotor and a stator according to a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is a perspective view from above showing the configuration of the
ロータ3は、フレーム31と、ロータコア12と、磁石13と、を有する。ロータコア12および磁石13の構成は、第1実施形態と同様である。
The
フレーム31は、蓋部311と、複数の壁部312と、を有する。蓋部311は、天面を有する略円筒形状であり、上記天面の径方向中央には軸方向に貫通する孔部311Aが形成される。
The
壁部312は、蓋部311の下面から下方へ向けて突出し、周方向に間隔を空けて配置される。すなわち、周方向に隣り合う壁部312同士の間には、スリットSLが設けられる。
The
蓋部311の厚みと壁部312の厚みは同じで一定であればよいので、フレーム31は、例えば、炭素鋼等の鉄板に対して絞り加工を行うことで成形することが可能であり、成形は容易となる。
The thickness of the
蓋部311は、ロータコア12を上方から覆い、ロータコア12の上面に載置される。孔部311Aには、不図示のシャフトが固定される。ロータコア12には、先述したように、幅広部121と、幅狭部122と、が形成される。壁部312は、幅狭部122を径方向外側から覆う位置に配置される。従って、幅広部121は、周方向に隣り合う壁部312の間に配置される。すなわち、幅広部121は、スリットSLを介して径方向外側へ露出する。ロータコア12は、フレーム3に例えば接着剤により固定される。
The
このように本実施形態のロータ(3)は、ロータコア(12)の径方向外側の少なくとも一部を覆うフレーム(31)を更に備える。これにより、フレームにシャフトを固定することが可能となる。 Thus, the rotor (3) of the present embodiment further includes a frame (31) covering at least a part of the radially outer side of the rotor core (12). This makes it possible to fix the shaft to the frame.
また、本実施形態のロータ(3)では、ロータヨークは、複数の鋼板を積層したロータコア(12)であり、ロータはフレーム(31)を更に備える。前記フレーム(31)は、前記ロータコアを軸方向一方側から覆う蓋部(311)と、前記蓋部から軸方向他方側に突出して周方向に並ぶ複数の壁部(312)と、を有し、前記ロータコアの前記幅広部(121)が、隣り合う前記壁部の間に配置される。 Further, in the rotor (3) of the present embodiment, the rotor yoke is a rotor core (12) in which a plurality of steel plates are stacked, and the rotor further includes a frame (31). The frame (31) has a lid portion (311) covering the rotor core from one side in the axial direction, and a plurality of wall portions (312) projecting from the lid portion to the other side in the axial direction and aligned in the circumferential direction The wide portion (121) of the rotor core is disposed between the adjacent wall portions.
これにより、フレーム自体の作成は容易であり、フレームにシャフトを固定でき、フレームとロータコアの固定が壁部により容易となる。また、壁部の間においてロータコアの外周面が突出するので、なるべく突出させることで磁気回路特性を向上できる。また、壁部によって、ロータコアのフレームに対する周方向の位置決めが容易である。 Thus, the frame itself can be easily produced, the shaft can be fixed to the frame, and the frame and the rotor core can be easily fixed by the wall. Further, since the outer peripheral surface of the rotor core protrudes between the wall portions, the magnetic circuit characteristics can be improved by protruding as much as possible. Also, the wall portion facilitates the circumferential positioning of the rotor core with respect to the frame.
また、幅広部(121)は、隣り合う磁極部(13A,13B等)の周方向端部間の位置に周方向に向かうにつれて漸次径方向幅が広くなる。 Further, the wide width portion (121) gradually widens in radial direction width toward the circumferential direction at positions between circumferential end portions of adjacent magnetic pole portions (13A, 13B, etc.).
<3.第3実施形態>
次に、本発明の第3実施形態に係るロータおよびステータについて説明する。図6は、第3実施形態に係るロータ4およびステータ2の構成を示す上方からの斜視図である。図7は、ロータ4およびステータ2の構成を示す下方からの斜視図である。図8は、ロータ4およびステータ2を軸方向に視た平面断面図である。本実施形態におけるステータは、第1実施形態のステータ2と同様である。
<3. Third embodiment>
Next, a rotor and a stator according to a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a perspective view from above showing the configuration of the rotor 4 and the
ロータ4は、フレーム41と、ロータコア42と、複数の磁石43と、を有する。フレーム41は、第2実施形態のフレーム31と同様の構成であり、蓋部411と複数の壁部412とを有する。
The rotor 4 has a
複数の磁石43は、ロータコア42の内周面に沿って周方向に間隔を空けて配置される。磁石43の外周面および磁石43の内周面は、ともに中心軸Cを中心とした円弧状である。ロータコア42の内周面は、中心軸Cを中心とした円状である。磁石43の外周面の周方向全体は、ロータコア42の内周面に接触する。磁石43は、ロータコア42の内周面に接着剤等によって固定される。
The plurality of
ロータコア42は、径方向幅が広い幅広部421と、径方向幅が狭い幅狭部422と、を有する。幅広部421は、径方向幅が周方向に一定である。幅狭部422も、径方向幅が周方向に一定である。幅広部421の外周面は、幅狭部422の外周面よりも径方向外側へ突出する。
The
磁極部としての磁石43の周方向端部は、幅広部421に位置する。また、磁石43の周方向中央部は、幅狭部422に位置する。これにより、周方向に隣り合う磁石43同士の間の箇所で磁束量は大きくなるが、幅広部を構成することで磁束密度を低減することができる。従って、磁気飽和が生じることを防止し、モータ特性を向上させることができる。
The circumferential end of the
また、フレーム41の蓋部411は、ロータコア42を上方から覆う。ロータコア42の外周面には、径方向内側へ凹む凹部42Aが形成される。凹部42Aは、周方向に隣り合う幅広部421に挟まれて配置され、幅狭部422により形成される。壁部412は、凹部42A内に配置される。すなわち、幅広部421は、隣り合う壁部412の間に配置される。壁部412は、ロータコア42に接着剤等により固定される。
Further, the
このような本実施形態によっても、第2実施形態と同様に、フレーム41自体の作成は容易であり、フレーム41にシャフトを固定でき、フレーム41とロータコア42の固定が壁部412により容易となる。また、壁部412の間においてロータコア42の外周面が突出するので、なるべく突出させることで磁気回路特性を向上できる。また、壁部412によって、ロータコア42のフレーム41に対する周方向の位置決めが容易となる。
Also in this embodiment, as in the second embodiment, the
<4.第4実施形態>
次に、本発明の第4実施形態に係るロータおよびステータについて説明する。図9は、第4実施形態に係るロータ5およびステータ2の構成を示す上方からの斜視図である。図10は、ロータ5およびステータ2の構成を示す下方からの斜視図である。図11は、ロータ5およびステータ2を軸方向に視た平面断面図である。本実施形態におけるステータは、第1実施形態のステータ2と同様である。
<4. Fourth embodiment>
Next, a rotor and a stator according to a fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 9 is a perspective view from above showing the configuration of the rotor 5 and the
ロータ5は、中心軸Cを中心にステータ2の外周側を周方向に回転可能である。従って、ロータ5およびステータ2を含んだモータは、アウタロータ型である。
The rotor 5 can rotate around the central axis C in the circumferential direction on the outer circumferential side of the
ロータ5は、天板フレーム51と、ロータコア52と、複数の磁石53と、を有する。
The rotor 5 has a
天板フレーム51は、円板状であり、炭素鋼等により形成される。ロータコア52は、天板フレーム51の下方に配置される。ロータコア52は、径方向内側が開口した軸方向に延びる略円筒形状を有する。ロータコア52は、磁性鋼板を軸方向に積層して構成され、ロータヨークに相当する。
The
複数の磁石53は、ロータコア52の内周面に沿って周方向に配置される。磁石53の内周面は、中心軸Cを中心とした円弧状である。磁石53の外周面は、磁石53の周方向中央位置から周方向一方側端部および周方向他方側端部にそれぞれ向かうにつれて径方向位置が径方向内側に位置する。
The plurality of
ロータコア52の内周面は、磁石53の外周面の周方向全体と接触する。磁石53は、ロータコア52の内周面に接着剤等によって固定される。ロータコア52の外周面は、中心軸Cを中心とする円状である。
The inner circumferential surface of the
天板フレーム51の径方向中央部には孔部511が形成される。孔部511に軸方向に延びる不図示のシャフトが固定される。
A
周方向に隣り合う磁石53の間には、隙間SPが設けられる。各磁石53の径方向外側はN極、S極のいずれかに着磁され、径方向内側は径方向外側と逆の磁極に着磁される。図11に示す磁極は、各磁石53の径方向外側に着磁された磁極を示す。このように、磁石53の径方向外側の磁極は、周方向に交互に配置される。各磁石53は、磁極を構成する磁極部に相当する。
A gap SP is provided between the
図11には、周方向に隣り合う磁石53を、代表的に磁極部53A,53Bとして示している。
In FIG. 11, the
磁極部53Aの外周面は、磁極部53Aの周方向中央位置から周方向一方端部に向かうにつれて径方向位置が径方向内側に位置する。磁極部53Bの外周面は、磁極部53Bの周方向中央位置から周方向他方端部に向かうにつれて径方向位置が径方向内側に位置する。これにより、磁極部53Aの周方向端部と磁極部53Bの周方向端部が位置する箇所において、ロータコア52の径方向幅は広くなり、径方向幅が広い幅広部521が形成される。また、磁極部53A,53Bの各周方向中央位置の箇所では、ロータコア52の径方向幅が狭くなり、幅狭部522が形成される。磁極部53A,53B以外の磁極部とロータコア12の関係についても同様であるので、幅広部521および幅狭部522が周方向に並んで形成される。
The outer circumferential surface of the
図11には、磁束Mを示す。ロータコア52において、隣り合う磁極部のうち一方から他方へ向けて流れる磁束Mは、隣り合う磁極部同士の間の箇所で多くなるが、この箇所に幅広部521が配置されるので、磁束密度は低減される。従って、磁気飽和が生じることが防止され、磁石による磁束をより有効に利用できる。これにより、ロータ5を含んだモータの特性を向上させることができる。
The magnetic flux M is shown in FIG. In the
すなわち、本実施形態に係るロータは、上下方向に延びる中心軸(C)を中心にステータ(2)の外周側を周方向に回転可能なロータ(5)であって、複数の磁極が周方向に交互に位置する磁石(53)と、前記磁石の外周側に配置されるロータヨーク(52)と、
を備える。前記ロータヨーク(52)は、少なくとも、径方向の幅が広い幅広部(521)と、前記幅広部よりも径方向の幅が狭い幅狭部(522)と、を備える。前記磁極を構成する磁極部(53A,53B等)において、前記磁極部の周方向中央部は、前記幅狭部に位置し、前記磁極部の周方向端部は、前記幅広部に位置する。
That is, the rotor according to the present embodiment is a rotor (5) capable of circumferentially rotating the outer peripheral side of the stator (2) around a central axis (C) extending in the vertical direction, and a plurality of magnetic poles are circumferential Magnets (53) alternately located on the outer surface of the magnet, and a rotor yoke (52) disposed on the outer peripheral side of the magnets;
Equipped with The rotor yoke (52) includes at least a wide portion (521) having a wider radial direction and a narrow portion (522) having a narrower radial direction than the wide portion. In the magnetic pole parts (53A, 53B, etc.) constituting the magnetic pole, the circumferential central part of the magnetic pole part is located at the narrow width part, and the circumferential end part of the magnetic pole part is located at the wide width part.
このような構成によれば、磁石による磁束量が大きくなる、磁極部間の周方向位置において、ロータヨークの径方向幅を広くすることにより、磁束密度を低減し、磁気飽和が起こることを防止する。従って、磁石による磁束をより有効に利用でき、モータ特性を向上できる。 According to such a configuration, the magnetic flux density is reduced and the occurrence of magnetic saturation is prevented by widening the radial width of the rotor yoke at circumferential positions between the magnetic pole portions where the amount of magnetic flux by the magnet becomes large. . Therefore, the magnetic flux from the magnet can be used more effectively, and the motor characteristics can be improved.
また、前記ロータヨークは、複数の鋼板を積層したロータコア(52)である。ロータコアは、プレスによる打ち抜きによって形成した鋼板を軸方向に積層して構成するので、幅広部と幅狭部を備える形状は容易に成形できる。 The rotor yoke is a rotor core (52) in which a plurality of steel plates are stacked. The rotor core is formed by axially laminating steel plates formed by punching using a press, so that the shape including the wide portion and the narrow portion can be easily formed.
また、前記磁石(53)の外周面は、前記磁極部の周方向中央位置から周方向端部に向かうにつれて径方向位置が径方向内側に位置し、前記ロータヨーク(52)の内周面は、前記磁石の外周面の周方向全体と接触する。 The outer peripheral surface of the magnet (53) is positioned radially inward in the radial direction from the circumferential center position of the magnetic pole portion toward the circumferential end, and the inner peripheral surface of the rotor yoke (52) is It contacts with the whole peripheral direction of the peripheral face of the magnet.
これにより、磁極部の周方向中央位置から周方向に離れるにつれて、ロータヨークの径方向幅を漸次広くすることができる。 Thus, the radial width of the rotor yoke can be gradually increased as it is separated from the circumferential center position of the magnetic pole portion in the circumferential direction.
また、前記ロータヨーク(52)の外周面は、中心軸を中心とする円弧形状である。これにより、ロータ外径を大きくならないようにすることができる。 Further, the outer peripheral surface of the rotor yoke (52) has an arc shape centered on the central axis. Thereby, the rotor outer diameter can be prevented from increasing.
なお、天板フレーム51は、複数のリベットRによってロータコア52に固定される。リベットRは、天板フレーム51とロータコア52を軸方向に貫通する。リベットRは、各磁石53の周方向中央位置に配置される。すなわち、ロータ(5)は、前記ロータヨーク(52)に軸方向から挿入された固定部材(R)を更に備え、前記固定部材は、前記磁極部(53A,53B等)の周方向中央位置に配置される。
The
これにより、磁極部の周方向中央位置の箇所は磁束が少ないため、固定部材が磁束の流れに与える影響を抑制できる。 Thereby, since the magnetic flux is small at the circumferentially central position of the magnetic pole portion, the influence of the fixing member on the flow of the magnetic flux can be suppressed.
<5.第5実施形態>
次に、本発明の第5実施形態に係るロータおよびステータについて説明する。図12は、第4実施形態に係るロータ6およびステータ2の構成を示す上方からの斜視図である。図13は、ロータ6およびステータ2の構成を示す下方からの斜視図である。本実施形態におけるステータは、第1実施形態のステータ2と同様である。
<5. Fifth embodiment>
Next, a rotor and a stator according to a fifth embodiment of the present invention will be described. FIG. 12 is a perspective view from above showing the configuration of the rotor 6 and the
ロータ6は、フレーム61と、ロータコア52と、複数の磁石53と、を有する。ロータコア52および磁石53については、第4実施形態と同様である。
The rotor 6 has a
フレーム61は、天面部611と、壁部612と、を有する。天面部611は、円板状である。壁部612は、天面部611の外縁全周から下方へ向けて突出して形成される。すなわち、壁部612は、周方向に帯状に延びる。
The
天面部611は、ロータコア52を上方から覆う。壁部612の内周面は、中心軸Cを中心とする円形状であり、ロータコア52の外周面と周方向全体にわたって接触する。ロータコア52の外周面は、壁部612の内周面と例えば接着剤により固定される。
The
天面部611の径方向中央には孔部611Aが形成される。孔部611Aに不図示のシャフトが固定される。
A
フレーム61は、例えば炭素鋼等の鉄板に対して絞り加工を行うことで成形することが可能であり、成形は容易となる。
The
なお、本実施形態でも、ロータコア52が幅広部521を有するので、磁気飽和を防止して、モータ特性を向上できることは第4実施形態と同様である。
Also in the present embodiment, since the
<6.フレームのロータコアへの固定について>
なお、以上説明した実施形態のうち、フレームを用いる実施形態、すなわち第2、第3、および第5実施形態については、次のようにフレームをロータコアへ固定してもよい。
<6. About Fixing Frame to Rotor Core>
Among the embodiments described above, in the embodiments using the frame, that is, the second, third and fifth embodiments, the frame may be fixed to the rotor core as follows.
図14は、フレームFとロータコアRCの模式的な一部縦断面図であり、フレームFをロータコアRCへカシメによって径方向に固定する状態を示す。ロータコアRCの外周面の一部には、径方向内側へ凹んで形成される凹部70が形成される。フレームFには、軸方向に延びる壁部の一部に切り欠きによって切片71が設けられる。そして、切片71が凹部70内へ折り曲げられて収容されることで、フレームFがロータコアRCに固定される。すなわち、凹部70および切片71は、フレームFをロータコアRCに径方向に固定する固定部の一例である。
FIG. 14 is a schematic partial vertical cross-sectional view of the frame F and the rotor core RC, and shows a state in which the frame F is radially fixed to the rotor core RC by caulking. In a part of the outer peripheral surface of the rotor core RC, a
すなわち、第2実施形態であれば、フレーム31の壁部312に上記切片71を設け、ロータコア12に凹部70を設ける。これにより、切片71は、幅狭部122に設けられた凹部70内に収容される。従って、切片71は、磁石13の周方向中央位置に配置される。
That is, in the second embodiment, the
また、第3実施形態であれば、フレーム41の壁部412に上記切片71を設け、ロータコア42に凹部70を設ける。これにより、切片71は、幅狭部422に設けられた凹部70内に収容される。従って、切片71は、磁石43の周方向中央位置に配置される。
In the third embodiment, the
また、第5実施形態であれば、フレーム61の壁部612に上記切片71を設け、ロータコア52に凹部70を設ける。このとき、凹部70は、幅狭部522に設ける。従って、切片71は、磁石53の周方向中央位置に配置される。
In the case of the fifth embodiment, the
すなわち、フレームをロータコアに径方向に固定する固定部(70,71)は、磁極部の周方向中央位置に配置される。これにより、ロータコアにおける磁極部の周方向中央位置の箇所では磁束量は少ないので、固定部が磁束の流れに与える影響を抑制できる。 That is, the fixing portions (70, 71) for fixing the frame in the radial direction to the rotor core are disposed at the circumferential center position of the magnetic pole portion. As a result, since the amount of magnetic flux is small at a circumferentially central position of the magnetic pole portion in the rotor core, the influence of the fixing portion on the flow of magnetic flux can be suppressed.
なお、上記固定部は、他にも例えば、ピン止めを行う固定部であってもよい。 In addition, the said fixing | fixed part may be a fixing | fixed part which performs pinning in addition, for example.
<7.ロータコアにおける磁性鋼板の固定について>
また、以上説明した実施形態において、ロータコアは磁性鋼板を軸方向に積層して構成されるが、軸方向に隣接する磁性鋼板同士は、カシメによって固定してもよい。より具体的には、隣接する磁性鋼板のうち、上方の磁性鋼板における下方に突出する凸部が、他方の磁性鋼板における下方に突出する凸部の内部に収容されて、上下の磁性鋼板が軸方向に固定される。
<7. Fixing of magnetic steel sheet in rotor core>
Further, in the embodiment described above, the rotor core is configured by laminating the magnetic steel plates in the axial direction, but the magnetic steel plates adjacent in the axial direction may be fixed by caulking. More specifically, of the adjacent magnetic steel plates, the downward protruding portion of the upper magnetic steel plate is accommodated in the downward protruding portion of the other magnetic steel plate, and the upper and lower magnetic steel plates are axially It is fixed in the direction.
上記凸部であるカシメ部は、磁石の周方向中央位置に配置される。すなわち、軸方向に隣接する鋼板同士を固定するカシメ部は、磁極部の周方向中央位置に配置される。これにより、ロータコアにおける磁極部の周方向中央位置の箇所では磁束量は少ないので、カシメ部が磁束の流れに与える影響を抑制できる。 The crimped portion, which is the convex portion, is disposed at the circumferential center position of the magnet. That is, the caulking part which fixes steel plates which adjoin axial direction is arrange | positioned in the circumferential direction center position of a magnetic pole part. As a result, since the amount of magnetic flux is small at the circumferential center position of the magnetic pole portion in the rotor core, the influence of the crimped portion on the flow of magnetic flux can be suppressed.
<8.その他>
以上、実施形態を説明したが、本発明の趣旨の範囲内であれば、実施形態は種々の変形が可能である。
<8. Other>
The embodiment has been described above, but various modifications can be made within the scope of the present invention.
例えば、以上説明した実施形態では、磁石は複数であったが、磁石は単一であってもよい。例えば、図15は、先述した図3(第1実施形態)の構成において、磁石を単一に変更した例を示す。 For example, in the embodiment described above, although the magnet was plural, the magnet may be single. For example, FIG. 15 shows an example in which the magnet is changed to a single in the configuration of FIG. 3 (the first embodiment) described above.
図15に示すロータでは、単一の磁石130が設けられる。磁石130は、軸方向から視て円環状である。磁石130は、周方向に並んで配置される複数の磁極部を有する。図15には、代表的に磁極部130A〜130Cを示す。
In the rotor shown in FIG. 15, a
図15に示す磁極は、各磁極部の径方向外側に着磁された磁極を示す。各磁極部の径方向外側と径方向内側は逆の磁極が着磁される。そして、磁極部の径方向外側の磁極は、周方向に交互に配置される。 The magnetic poles shown in FIG. 15 indicate the magnetic poles magnetized radially outward of the respective magnetic pole portions. The opposite magnetic poles are magnetized in the radially outer side and the radially inner side of each magnetic pole portion. And the magnetic pole of the radial direction outer side of a magnetic pole part is alternately arrange | positioned to the circumferential direction.
磁極部の周方向中央部は、ロータコア12の幅狭部122に位置する。磁極部の周方向端部は、ロータコア12の幅広部121に位置する。これにより、ロータコア12における磁極部が隣り合う箇所で磁束量は多くなるが、幅広部121によって磁束密度は低減し、磁気飽和を防止することができる。
The circumferentially central portion of the magnetic pole portion is located at the
また、ロータにロータコアは必ずしも設けなくてもよい。すなわち、先述したロータコア12、42、52の形状を有し、蓋部をさらに有するフレームをロータに設けてもよい。この場合、フレームがロータヨークに相当する。
Further, the rotor core may not necessarily be provided on the rotor. That is, a frame having the shape of the
本発明は、あらゆる機器に搭載されるアウタロータ型のモータに利用することができる。 The present invention can be used for an outer rotor type motor mounted on any device.
1・・・ロータ、11・・・天板フレーム、12・・・ロータコア、121・・・幅広部、122・・・幅狭部、13・・・磁石、13A〜13C・・・磁極部、2・・・ステータ、21・・・ステータコア、211・・・コアバック、212・・・ティース、22・・・インシュレータ、23・・・コイル、3・・・ロータ、31・・・フレーム、311・・・蓋部、312・・・壁部、4・・・ロータ、41・・・フレーム、411・・・蓋部、412・・・壁部、5・・・ロータ、51・・・天板フレーム、52・・・ロータコア、521・・・幅広部、522・・・幅狭部、53・・・磁石、53A、53B・・・磁極部、6・・・ロータ、61・・・フレーム、611・・・天面部、612・・・壁部、70・・・凹部、71・・・切片、130・・・磁石、130A〜130C・・・磁極部、R・・・リベット、SL・・・スリット、C・・・中心軸、M・・・磁束
DESCRIPTION OF
Claims (12)
複数の磁極が周方向に交互に位置する磁石と、
前記磁石の外周側に配置されるロータヨークと、
を備え、
前記ロータヨークは、少なくとも、径方向の幅が広い幅広部と、前記幅広部よりも径方向の幅が狭い幅狭部と、を備え、
前記磁極を構成する磁極部において、
前記磁極部の周方向中央部は、前記幅狭部に位置し、
前記磁極部の周方向端部は、前記幅広部に位置する、ロータ。 A rotor capable of circumferentially rotating an outer peripheral side of a stator about a central axis extending in the vertical direction,
A magnet having a plurality of magnetic poles alternately positioned in the circumferential direction;
A rotor yoke disposed on an outer peripheral side of the magnet;
Equipped with
The rotor yoke includes at least a wide portion having a large radial width, and a narrow portion having a radial width narrower than the wide portion.
In the magnetic pole portion constituting the magnetic pole,
The circumferentially central portion of the magnetic pole portion is located at the narrow portion,
A rotor, wherein a circumferential end of the magnetic pole portion is located at the wide portion.
フレームを更に備え、
前記フレームは、
前記ロータコアを軸方向一方側から覆う蓋部と、
前記蓋部から軸方向他方側に突出して周方向に並ぶ複数の壁部と、を有し、
前記ロータコアの前記幅広部が、隣り合う前記壁部の間に配置される、請求項4に記載のロータ。 The rotor yoke is a rotor core in which a plurality of steel plates are stacked,
Further equipped with a frame,
The frame is
A lid covering the rotor core from one side in the axial direction;
And a plurality of wall portions protruding from the lid portion to the other side in the axial direction and aligned in the circumferential direction,
The rotor according to claim 4, wherein the wide portion of the rotor core is disposed between the adjacent walls.
前記ロータヨークの内周面は、前記磁石の外周面の周方向全体と接触する、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のロータ。 The outer circumferential surface of the magnet is positioned radially inward in the radial direction from the circumferential center position of the magnetic pole portion toward the circumferential end.
The rotor according to any one of claims 1 to 3, wherein the inner circumferential surface of the rotor yoke contacts the entire circumferential direction of the outer circumferential surface of the magnet.
前記固定部材は、前記磁極部の周方向中央位置に配置される、請求項1または請求項2に記載のロータ。 The rotor yoke further includes a fixing member axially inserted into the rotor yoke,
The rotor according to claim 1, wherein the fixing member is disposed at a circumferential center position of the magnetic pole portion.
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