JP2020014368A - ブラシレスモータ及びブラシレスモータの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】マグネットの剥がれを防止し、ロータのトルクを増加できるブラシレスモータを提供する。【解決手段】ブラシレスモータ３０は、ロータ３１とステータ３３とを備える。ロータ３１は、２つのユニット７１、７２を備える。各ユニットは、筒状のロータヨーク４９と、ロータヨーク４９に放射状に延びた状態で等間隔に装着された２０個のマグネット４０と、マグネット４０の軸方向１０２の飛散を防止する凸部５６とを備える。２つのユニット７１、７２は、ロータヨーク４９の軸方向１０２の他端同士が当接した状態で軸方向１０２に並んで配置されている。マグネット４０の周方向１０１の寸法Ａは、マグネット４０の径方向１０３の寸法Ｂより短い。寸法Ｂは、マグネット４０の１極当たりのロータヨーク４９の外周面５３の周方向１０１の長さの半分以上である。【選択図】図３

Description

本発明は、軸線周りに回転自在なロータを備えたブラシレスモータ、及び当該ブラシレスモータの製造方法に関する。

ブラシレスモータのロータには、マグネットが装着されている。ロータ外周にマグネットが貼り付けられたＳＰＭ(Surface Permanent Magnet)型のロータでは、ロータの回転時にマグネットに作用する力や、ロータの経年劣化などによって、マグネットがロータ外周から剥がれるおそれがあった。このようなマグネットのロータ外周からの剥がれを防止するために、ロータにマグネットが埋め込まれたＩＰＭ(Interior Permanent Magnet)型のロータ（特許文献１）が採用されるようになった。

また、ブラシレスモータでは、コギングトルクを低減することが求められている。コギングトルクを低減する構成として、特許文献２には、マグネットの１極の外周の曲率半径が、ロータの外周の曲率半径より小さい構成が開示されている。つまり、特許文献２に開示されたロータでは、磁極片２６ｄの外周の曲率半径が、ロータ２６全体の外周の曲率半径より小さい。

特開２００４−２７４８０８号公報 特開２０１５−２１１６２３号公報

しかしながら、ＩＰＭ型のロータであっても、マグネットの軸方向への飛び出しには対応できない。そのため、ＩＰＭ型のロータの多くは、軸方向の両端に、マグネットの飛び出し防止用の蓋などを備えている。

また、ＩＰＭ型のロータでは、ロータの外周部が透磁率の高い磁性体で閉塞されている。つまり、マグネットとロータの外側に位置するステータのコイルとの間に、磁性体がある。そのため、コイルからの磁束の多くがロータの外周部の磁性体を介して循環する。これにより、インダクタンスが増加する。インダクタンスの増加により、ロータの高速域におけるトルクが低下するという課題が生じる。

また、特許文献２に開示された構成（マグネットの１極の外周の曲率半径が、ロータの外周の曲率半径より小さい構成）では、極の周方向の中央部と両端部とで、マグネットとステータとのギャップが相違する。その結果、誘起電圧が低下して、ロータのトルクが低下するという課題が生じる。

本発明は上述された事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、マグネットの剥がれを防止し、且つロータのトルクを増加することができるブラシレスモータを提供することにある。

(1) 本発明に係るブラシレスモータは、軸方向に延びた軸線周りに回転自在なロータと、上記ロータの径方向の外方に位置したステータであって、上記軸線を中心とした同一円周上に隙間を空けて配置されており各々にコイルが巻回された複数のティースを有するステータと、を備える。上記ロータは、２つのユニットを備える。上記ユニットの各々は、複数のマグネットと、上記軸方向に積層された複数の鋼板からなる筒状のロータヨークと、を備える。上記ロータヨークは、その内周面及び外周面の間に、上記軸方向に沿った複数の第１貫通孔を備える。上記第１貫通孔の各々は、上記径方向に沿って上記軸線に対して放射状に延びており、上記ロータの周方向に等間隔に設けられており、且つ上記外周面に開口している。上記マグネットの各々は、上記第１貫通孔に嵌め込まれている。上記複数の鋼板のうち上記軸方向の一端に位置する鋼板は、上記第１貫通孔に嵌め込まれた上記マグネットの上記軸方向への移動を規制する規制部を備える。上記２つのユニットは、上記ロータヨークの上記軸方向の他端同士が当接した状態で上記軸方向に並んで配置されている。下記の式１、式２、及び式３を満たす。
（数１）
Ａ＜Ｂ・・・（式１）
（数２）
Ｂ≧０．５×（（π×Ｃ）／Ｄ）・・・（式２）
（数３）
Ｅ＜Ａ・・・（式３）
但し、Ａは、上記マグネットの上記周方向の寸法であり、Ｂは、上記マグネットの上記径方向の寸法であり、Ｃは、上記ロータヨークの外径であり、Ｄは、上記ロータの磁極数であり、Ｅは、上記第１貫通孔における上記外周面に開口した部分の上記周方向の寸法である。

上記構成によれば、第１貫通孔において外周面に開口があるので、コイルからの磁束がロータの外周部を介して循環することが抑制できる。また、Ｅ（第１貫通孔における外周面に開口した部分の周方向の寸法）が、Ａ（マグネットの周方向の寸法）より短い。そのため、第１貫通孔に嵌め込まれたマグネットが当該開口した部分を介して径方向に沿って第１貫通孔から飛散することを防止できる。

また、上記構成によれば、規制部によって、第１貫通孔に嵌め込まれたマグネットが軸方向に沿って第１貫通孔から飛散することを防止できる。

また、上記構成によれば、式１及び式２が満たされていることにより、マグネットがロータの外周に沿って配置された構成よりも、ロータの外周を通過する磁束数を多くすることができる。これにより、ロータのトルクを増加させることができる。

(2) 本発明に係るブラシレスモータは、上記内周面によって区画された第２貫通孔に挿入されることで上記ロータヨークと嵌合するシャフトを更に備える。上記内周面は、上記径方向に突出し且つ上記軸方向に延びた凸部を備える。上記シャフトは、上記ロータヨークと嵌合した状態において上記凸部と嵌合する溝を備える。上記凸部は、所定の隣り合う２つの上記マグネットの上記周方向の中間位置から角度θだけオフセットされている。上記角度θは、上記軸方向に視て、上記中間位置と上記軸線とを通る仮想線と、上記凸部の上記周方向の中心と上記軸線とを通る仮想線とがなす角度であって、下記の式４を満たす。
（数４）
θ（単位：度）＝３６０／（Ｄ及びＦの最小公倍数×４）・・・（式４）
但し、Ｆは、上記ティースの数である。

上記構成によれば、２つのユニットのうちの一方において発生する交流の位相と、２つのユニットのうちの他方において発生する交流の位置とが、２×θ度ずれる。これにより、コギングトルクの低減を抑制することができる。

(3) 上記シャフトは、上記第２貫通孔に挿入された状態で上記内周面と当接する外面を備える。上記外面及び上記内周面は、しまりばめの状態で嵌合している。上記溝及び上記凸部は、中間ばめの状態で嵌合している。

上記構成によれば、外面及び内周面がしまりばめの状態で嵌合しているため、シャフトとロータとを強固に固定することができる。また、上記構成によれば、溝及び凸部が中間ばめの状態で嵌合しているため、溝及び凸部が隙間ばめの状態で嵌合している構成よりも、溝及び凸部の嵌合によってロータを周方向に正確に位置決めできる。また、上記構成によれば、溝及び凸部が中間ばめの状態で嵌合しているため、溝及び凸部がしまりばめの状態で嵌合している構成よりも、溝及び凸部の嵌合が容易である。

(4) 上記シャフトは、上記ロータヨークと嵌合した状態において、少なくとも上記ロータヨークの上記軸方向の一端から他端に亘って上記内周面と当接する第１部分と、上記第１部分の上記軸方向の一端または他端の少なくとも一方と連続しており、上記第２貫通孔に挿入された状態において上記内周面と離間する第２部分と、を備える。上記溝は、上記第１部分に位置する第１溝と、上記第１溝と連続しており、上記第２部分に位置する第２溝と、を備える。

(5) (4)に記載のブラシレスモータの製造方法は、上記２つのユニットの一方である第１ユニットの上記凸部と上記第２溝とを嵌合させて、上記第１ユニットを上記シャフトに対して上記周方向に位置決めする第１位置決め工程と、上記第１ユニットの上記凸部と上記第１溝とを嵌合させ、且つ、上記第１ユニットの上記内周面と上記シャフトの上記外面とを嵌合させる第１嵌合工程と、上記２つのユニットの他方である第２ユニットの上記ロータヨークの上記軸方向の他端と上記第１ユニットの上記ロータヨークの上記軸方向の他端とが上記軸方向に対向した状態で、上記第２ユニットの上記凸部と上記第２溝とを嵌合させて、上記第２ユニットを上記シャフトに対して上記周方向に位置決めする第２位置決め工程と、上記第２ユニットの上記凸部と上記第１溝とを嵌合させ、上記第２ユニットの上記内周面と上記シャフトの上記外面と嵌合させ、且つ、上記第２ユニットの上記ロータヨークの上記軸方向の他端と上記第１ユニットの上記ロータヨークの上記軸方向の他端とを当接させる第２嵌合工程と、を含む。

(4)の構成のブラシレスモータを、(5)の方法によって製造することにより、以下の効果を奏する。

第１位置決め工程において、外面及び内周面を当接させない状態で、凸部と第２溝とを中間ばめの状態で嵌合させることによって、しまりばめの状態とすることなく、第１ユニットをシャフトに対して周方向に位置決めすることができる。つまり、第１ユニットのシャフトに対する位置決めが容易である。その後、第１嵌合工程において、第１ユニットとシャフトとをしまりばめの状態で嵌合することができる。

同様に、第２位置決め工程において、しまりばめの状態とすることなく、第２ユニットをシャフトに対して周方向に位置決めすることができる。その後、第２嵌合工程において、第２ユニットとシャフトとをしまりばめの状態で嵌合することができる。

また、第２位置決め工程において、第１ユニット及び第２ユニットのロータヨークの軸方向の他端同士を当接させることにより、規制部を備えた鋼板が軸方向の両端に位置する状態とすることができる。これにより、第１貫通孔に嵌め込まれたマグネットが軸方向に沿って第１貫通孔から飛散することを防止できる。

また、第２位置決め工程において、第１ユニット及び第２ユニットのロータヨークの軸方向の他端同士を当接させることにより、第１ユニット及び第２ユニットは軸方向に逆向きとなっている。そして、この状態において、第１ユニット及び第２ユニットの凸部は、それぞれ溝と嵌合している。第１ユニット及び第２ユニットを前述のように配置することにより、第１ユニットにおいて発生する交流の位相と、第２ユニットにおいて発生する交流の位置とを、２×θ度ずれた状態とすることができる。

本発明に係るブラシレスモータよれば、マグネットの剥がれを防止し、且つロータのトルクを増加することができる。

図１は、ブラシレスモータ３０及びコントローラ３７の構成を示した模式図である。 図２は、ロータ３１とシャフト３２とステータ３３の図１におけるＩＩ−ＩＩ断面を示す断面図である。 図３は、ロータ３１の斜視図である。 図４は、ロータ３１の平面図である。 図５は、ロータ３１及びシャフト３２の斜視図である。 図６は、シャフト３２の斜視図である。 図７は、変形例におけるロータ３１の斜視図である。

以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。なお、本実施形態は本発明の一例にすぎず、本発明の要旨を変更しない範囲で適宜変更され得る。

［ブラシレスモータ３０の概略構成］
図１に示されるように、ブラシレスモータ３０は、ロータ３１、シャフト３２、ステータ３３、及びハウジング３６などを備えている。ハウジング３６は、ロータ３１、シャフト３２、及びステータ３３を内部に収容している。ブラシレスモータ３０は、ハーネス３８によって、電力を供給するコントローラ３７と電気的に接続されている。コントローラ３７は、ステータ３３のコイル３９と電気的に接続されている。コントローラ３７から供給された電圧は、コイル３９へ印加される。コントローラ３７は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相の電圧をそれぞれ印加する。これにより、ロータ３１が回転する。

［ステータ３３］
図１及び図２に示されるように、ステータ３３は、ステータコア４２と、インシュレータ４５と、コイル３９とを備えている。ステータ３３は、概ね筒状の外形であるステータコア４２にコイル３９が巻回されたものである。ステータコア４２は、平面視の形状が図２に示される形状である鋼板が軸方向１０２（図１参照）に複数枚積層され、カシメによって相互に結合されることにより一体にされている。なお、軸方向１０２は、図２において紙面に垂直な方向である。

ステータコア４２は、外周側にコアヨーク４３を有している。コアヨーク４３から円筒の中心へ突出されたティース４４が、ロータ３１の周方向１０１に均等に隔てられて２０個配置されている。つまり、ティース４４は、軸方向１０２に延びた仮想的な軸線１０４（図１に一点鎖線で示されている。）を中心とした同一円周上に隙間を空けて配置されている。なお、ティース４４の数は、２０個に限らない。

図１に示されるインシュレータ４５は、軸方向１０２におけるステータコア４２の一方側に配置される部材と他方側に配置される部材とで構成されている。これら２つの部材はそれぞれ一体成形されている。そして、これら２つの部材が２０個のティース４４の各々を挟むように接続される。これにより、インシュレータ４５は、各ティース４４を外嵌した状態となる。なお、図２において、インシュレータ４５の図示は省略されている。

図１に示されるように、各ティース４４には、インシュレータ４５を介してコイル３９が巻回されている。図２に示されるように、各ティース４４の突出先端部は、ティース４４の他の部分よりも周方向１０１の長さが長い幅広部５９を形成している。これにより、巻回されるコイル３９がティース４４の先端部側から外れてしまうことを防止できる。図１に示されるように、コイル３９は、コントローラ３７と電気的に接続されており、コントローラ３７から与えられた電圧に基づく磁界を生じさせる。

［ロータ３１］
図１及び図２に示されるように、ロータ３１は、ステータ３３の内側に設けられている。換言すると、ステータ３３は、ロータ３１の径方向１０３（図１参照）の外方に位置している。径方向１０３は、ロータ３１を軸方向１０２に視た状態において、軸線１０４から放射状に延びる方向である。

図３に示されるように、ロータ３１は、２つのユニット（第１ユニット７１及び第２ユニット７２）を備えている。第１ユニット７１及び第２ユニット７２は、同構成である。そのため、以下では、第１ユニット７１の構成が説明される一方、第２ユニット７２の構成は、原則省略され、必要に応じて説明される。

図２及び図４に示されるように、第１ユニット７１は、ロータヨーク４９と２０個のマグネット４０とで構成されている。なお、マグネット４０の数は２０個に限らない。

図３に示されるように、ロータヨーク４９は、概ね筒状の外形である。ロータヨーク４９は、略リング形状の鋼板４１が軸方向１０２に複数枚（図３ではｎ枚）積層され、カシメによって相互に結合されることにより一体にされている。なお、ｎは２以上の自然数である。つまり、鋼板４１の枚数は任意である。

図２に示されるように、ロータヨーク４９の外周面５３は、ステータコア４２のティース４４と隙間を空けて径方向１０３に対向している。

ロータヨーク４９は、１個の貫通孔５４（図１参照、第２貫通孔の一例）と、２０個の貫通孔５０（第１貫通孔の一例）と、２０個の貫通孔５１とを備えている。貫通孔５４、５０、５１は、軸方向１０２に沿ってロータヨーク４９を貫通した孔である。なお、貫通孔５０の数は２０個に限らず、貫通孔５１の数は２０個に限らない。

図１に示される貫通孔５４は、ロータヨーク４９の中心に設けられている。貫通孔５４は、ロータヨーク４９の内周面５５によって区画されている。貫通孔５４の中心は、軸線１０４と一致している。図１及び図５に示されるように、軸方向１０２に延びるシャフト３２が、貫通孔５４に挿入されている。シャフト３２が貫通孔５４に挿入された状態において、シャフト３２とロータヨーク４９とは嵌合されて一体回転可能である。

図１に示されるように、シャフト３２は、ベアリング５２を介してハウジング３６に回転自在に支持されている。これにより、ロータ３１は、軸線１０４周りに回転可能である。なお、シャフト３２のより詳細な構成は、後述される。

図２に示されるように、貫通孔５０は、ロータヨーク４９の外周面５３と内周面５５との間に位置している。２０個の貫通孔５０は、ロータヨーク４９を軸方向１０２に視た場合に、軸線１０４から径方向１０３へ放射状に延びており、周方向１０１において等間隔に設けられている。また、貫通孔５０は、外周面５３に開口している。当該開口は、ロータヨーク４９において軸線１０４に沿って延びており、当該開口の両端は、ロータヨーク４９の軸線１０４の両端面に至っている。つまり、貫通孔５０は、外周面５３から軸線１０４へ向けて径方向１０３へ凹んだ凹みを構成する空間である。

図２及び図４に示されるように、貫通孔５０は、中央部５０１と、外周面５３側の端部５０２と、内周面５５側の端部５０３とで構成されている。

図４に示されるように、中央部５０１の周方向１０１の寸法は、マグネット４０の周方向１０１の寸法Ａと略同一であり、中央部５０１の径方向１０３の寸法は、マグネット４０の径方向１０３の寸法Ｂと略同一である。

端部５０２（貫通孔５０における外周面５３に開口した部分）の周方向１０１の寸法Ｅは、マグネット４０の周方向１０１の寸法Ａより短い。つまり、後述する式３が満たされている。

端部５０３の周方向１０１の寸法は、内周面５５に近づくにしたがって短くなっている。

図３に示されるように、ｎ枚の鋼板４１のうち、軸方向１０２の一端に位置する鋼板４１１は、凸部５６（規制部の一例）を備えている。凸部５６は、貫通孔５０の中央部５０１を区画する面５０４から、貫通孔５０を構成する空間へ向けて突出している。なお、図３では、１つの貫通孔５０について、２つの凸部５６が設けられているが、１つの貫通孔５０に設けられる凸部５６の数は、２つに限らない。また、凸部５６の貫通孔５０における位置や形状は、図３に示された位置や形状に限らない。

図２及び図４に示されるように、貫通孔５１は、周方向１０１に隣り合う２つの貫通孔５０の端部５０３の間に設けられている。

マグネット４０は永久磁石である。本実施形態において、マグネット４０は、直方体形状であり、周方向１０１の寸法がＡ（図４参照）、径方向１０３の寸法がＢ（図４参照）、軸方向１０２の寸法がＧ（図３参照）である。寸法Ｇは、寸法Ａ及び寸法Ｂより長く、ロータヨーク４９の軸方向１０２の長さと概ね同一である。詳細には、寸法Ｇは、軸方向１０２に積層されたｎー１枚の鋼板４１の厚み（軸方向１０２と長さ）と同一である。マグネット４０の各寸法は、下記の式１、式２、式３を満たしている。
（数１）
Ａ＜Ｂ・・・（式１）
（数２）
Ｂ≧０．５×（（π×Ｃ）／Ｄ）・・・（式２）
（数３）
Ｅ＜Ａ・・・（式３）

式２において、Ｃは、図４に示すように、ロータヨーク４９の外径である。また、Ｄは、ロータ３１の磁極数である。つまり、式２は、寸法Ｂが１極当たりのロータヨーク４９の外周面５３の周方向１０１の長さの半分以上であることを示している。なお、本実施形態において、ロータ３１の磁極数は、ロータ３１が備えるマグネット４０の数と同一、つまり２０である。もちろん、ロータ３１の磁極数は、備えるマグネット４０の数や配置などによって、２０以外の値もとり得る。

図２〜図４に示されるように、２０個のマグネット４０は、それぞれ貫通孔５０に嵌め込まれている。各マグネット４０は、周方向１０１に隣り合う２つのマグネット４０においてＮ極同士またはＳ極同士が周方向１０１に対向するような向きで、貫通孔５０に嵌め込まれる。つまり、所定のマグネット４０が、Ｎ極が周方向１０１の一方を向き且つＳ極が周方向１０１の他方を向くような配置である場合、所定のマグネット４０の周方向１０１における両隣りのマグネット４０は、所定のマグネット４０と逆向きの配置（Ｓ極が周方向１０１の一方を向き且つＮ極が周方向１０１の他方を向くような配置）とされる。各マグネット４０は、接着剤などにより、ロータヨーク４９に固定されている。

上述したように、鋼板４１１の貫通孔５０には凸部５６が設けられている。そのため、マグネット４０は、鋼板４１１の貫通孔５０に挿入できない。よって、マグネット４０は、ｎ枚の鋼板４１のうち、鋼板４１１を除くｎー１枚の鋼板４１に設けられた貫通孔５０に嵌め込まれる。ここで、上述したように、マグネット４０の軸方向１０２の寸法Ｇは、軸方向１０２に積層されたｎー１枚の鋼板４１の厚み（軸方向１０２と長さ）と同一である。そのため、マグネット４０が貫通孔５０に嵌め込まれた状態において、マグネット４０の軸方向１０２の一端は鋼板４１２の軸方向１０２の一端と面一となっており、マグネット４０の軸方向１０２の他端は鋼板４１ｎの軸方向１０２の他端と面一となっている。

ロータヨーク４９の内周面５５に、凸部５７が設けられている。凸部５７は、内周面５５から径方向１０３に突出している。図３に示されるように、凸部５７は、内周面５５の軸方向１０２の一端から他端に亘って、軸方向１０２に延びている。

図４に示されるように、凸部５７は、周方向１０１に隣り合う２つのマグネット４０の周方向１０１の中間位置５８から角度θだけオフセットされている。

中間位置５８は、周方向１０１に隣り合う２つのマグネット４０の各々からの周方向１０１の距離が等しい位置である。

角度θは、ロータヨーク４９を軸方向１０２に視た場合に、中間位置５８と軸線１０４とを通る仮想線６１と、凸部５７の周方向１０１の中心６０と軸線１０４とを通る仮想線６２とがなす角度である。ここで、中心６０は、周方向１０１における凸部５７の一端及び他端からの周方向１０１の距離が等しい位置である。そして、角度θは、下記の式４を満たしている。
（数４）
θ（単位：度）＝３６０／（Ｄ及びＦの最小公倍数×４）・・・（式４）

式４において、Ｆは、ティース４４の数である。本実施形態において、Ｄ（ロータ３１の磁極数）は２０であり、Ｆ（ティース４４の数）は２０である。よって、ＤとＦの最小公倍数は２０である。したがって、θ＝３６０／（２０×４）＝４．５（度）である。もちろん、θは、Ｄ及びＦの値に応じて４．５以外の値もとり得る。

［シャフト３２］
図６に示されるように、シャフト３２は、軸方向１０２に延びた概ね円柱形状の部材である。

シャフト３２は、第１部分８１と、第２部分８２と、第３部分８３とで構成されている。第１部分８１及び第２部分８２は、シャフト３２の軸方向１０２の中央部に位置している。第３部分８３は、シャフト３２の軸方向１０２の両端部に位置している。

第１部分８１の直径は、第２部分８２及び第３部分８３より長い。第１部分８１の軸方向１０２の一端は、第２部分８２と繋がっている。第１部分８１の軸方向１０２の他端は、第３部分８３と繋がっている。

第２部分８２の直径は、第１部分８１より短く且つ第３部分８３より長い。また、第２部分８２の直径は、ロータヨーク４９の貫通孔５４の内径より短い。第２部分８２の軸方向１０２の一端は、第３部分８３と繋がっている。第２部分８２の軸方向１０２の他端は、第１部分８１の軸方向１０２の一端と繋がっている。

第３部分８３は、第１部分８１及び第２部分８２より直径が短い。第３部分８３は、ベアリング５２を介してハウジング３６に回転自在に支持されている。

なお、シャフト３２は、棒形状であればよく、円柱形状以外の形状、例えば四角柱形状であってもよい。また、例えば、シャフト３２は、第１部分８１及び第３部分８３が円柱形状である一方で、第２部分８２が四角柱であるような形状であってもよい。第１部分８１の形状は、貫通孔５４の形状に応じて決定されることは言うまでもない。また、第２部分８２は、その形状にかかわらず、貫通孔５４に挿入された状態において内周面５５から離間している。

シャフト３２は、軸方向１０２に延びる溝８４を備えている。溝８４は、シャフト３２の外面３４から径方向１０３に凹んでいる。溝８４は、第１部分８１に設けられた第１溝８４１と、第２部分８２に設けられた第２溝８４２とを備えている。

第１溝８４１は、第１部分８１の軸方向１０２の一端から他端に亘って延びている。第２溝８４２は、第２部分８２の軸方向１０２の一端から他端に亘って延びている。第１溝８４１の軸方向１０２の一端は、第２溝８４２の軸方向１０２の他端と繋がっている。以上より、溝８４は、第１部分８１の軸方向１０２の他端（第１部分８１と第３部分８３との境界部分）から、第２部分８２の軸方向１０２の一端（第２部分８２と第３部分８３との境界部分）に亘って連続して延びている。

図５に示されるように、シャフト３２が貫通孔５４に挿入された状態において、シャフト３２とロータヨーク４９とは嵌合している。詳細には、シャフト３２の第１部分８１の外面３４とロータヨーク４９の内周面５５とは、当接しており、しまりばめの状態で嵌合している。外面３４と内周面５５とがしまりばめの状態で嵌合している場合、第１部分８１の直径の公差によって決まる当該直径の最小許容寸法は、ロータヨーク４９の貫通孔５４の内径の公差によって決まる当該内径の最大許容寸法より大きい。すなわち、第１部分８１の直径は、ロータヨーク４９の貫通孔５４の内径より長い。

ここで、第１部分８１は、ロータヨーク４９より軸方向１０２に長い。そのため、シャフト３２が貫通孔５４に挿入された状態において、第１部分８１の軸方向１０２の一端部及び他端部は、貫通孔５４の外に位置している。一方、第１部分８１の軸方向１０２の一端部及び他端部を除いた部分の外面３４が、貫通孔５４の内にあって内周面５５と当接している。

また、シャフト３２が貫通孔５４に挿入された状態において、シャフト３２の第１溝８４１とロータヨーク４９の凸部５７とは、中間ばめの状態で嵌合している。第１溝８４１と凸部５７とが中間ばめの状態で嵌合している場合、第１溝８４１の周方向１０１の長さの公差によって決まる第１溝８４１の当該長さの最大許容寸法は、凸部５７の周方向１０１の長さの公差によって決まる凸部５７の当該長さの最小許容寸法より大きい。また、当該場合、第１溝８４１の当該長さの最小許容寸法は、凸部５７の当該長さの最大許容寸法より小さい。

［第１ユニット７１及び第２ユニット７２の配置］
図５に示されるように、シャフト３２が貫通孔５４に挿入された状態において、ロータ３１の第１ユニット７１及び第２ユニット７２は、互いに軸方向１０２に当接している。詳細には、第１ユニット７１及び第２ユニット７２は、軸方向１０２の他端同士が当接した状態で、軸方向１０２に並んで配置されている。つまり、第１ユニット７１及び第２ユニット７２の各々の軸方向１０２の他端に設けられた鋼板４１ｎは、第１ユニット７１及び第２ユニット７２が互いに当接して形成されたロータ３１において、互いに当接している。一方、第１ユニット７１及び第２ユニット７２の各々の軸方向１０２の一端に設けられた鋼板４１１は、第１ユニット７１及び第２ユニット７２が互いに当接して形成されたロータ３１において、軸方向１０２の両端に位置している。

［ブラシレスモータ３０の製造方法］
以下、ブラシレスモータ３０の製造方法が説明される。

最初に、図３に示される第１ユニット７１の貫通孔５４に図６に示されるシャフト３２が挿入される。このとき、シャフト３２は、軸方向１０２の一端８５（図６参照）を先頭として、貫通孔５４に挿入される。また、このとき、第１ユニット７１は、鋼板４１１（図３参照）をシャフト３２に向けている。

図６に示されるシャフト３２の図３に示される第１ユニット７１への挿入過程において、第２部分８２が貫通孔５４に挿入されている一方で、第１部分８１が貫通孔５４に挿入されていない状態となる。当該状態において、シャフト３２の第２溝８４２が、第１ユニット７１の凸部５７と嵌合する。この嵌合によって、第１ユニット７１がシャフト３２に対して周方向１０１に位置決めされる。なお、この嵌合は、中間ばめの状態でなされる。一方、上述したように、第２部分８２の直径は、ロータヨーク４９の貫通孔５４の内径より短い。これにより、第２部分８２の外面３４と内周面５５とが当接していない状態で、第２溝８４２と凸部５７とを中間ばめの状態で嵌合させることができるため、当該嵌合が容易であり、第２溝８４２と凸部５７とが嵌合した状態においてシャフト３２の軸方向１０２の移動が容易である。

以上のようにして、第１ユニット７１をシャフト３２に対して周方向１０１に位置決めする工程が、第１位置決め工程である。

次に、シャフト３２が第１ユニット７１の貫通孔５４に更に挿入される。これにより、第２部分８２に加えて第１部分８１が貫通孔５４に挿入された状態となる。

上記状態において、シャフト３２の第１溝８４１が、凸部５７と嵌合する。ここで、第１溝８４１は第２溝８４２と連続している。そのため、シャフト３２の第１ユニット７１への挿入過程において、凸部５７が第２溝８４２のみと嵌合した状態から、凸部５７が第１溝８４１及び第２溝８４２の双方と嵌合した状態へ連続して状態遷移が行われる。なお、第１溝８４１と凸部５７との嵌合は、第２溝８４２と凸部５７との嵌合と同様に、中間ばめの状態でなされる。

また、上記状態において、第１部分８１の外面３４が、内周面５５と当接し嵌合する。これにより、第１ユニット７１がシャフト３２に固定される。なお、この嵌合は、しまりばめの状態でなされる。シャフト３２は、第１ユニット７１と第２部分８２との間の軸方向１０２の距離が第２ユニット７２の軸方向１０２の長さ以上となる位置まで、第１ユニット７１へ挿入される。外面３４と内周面５５とがしまりばめの状態で嵌合されるため、第１ユニット７１はシャフト３２に対して周方向１０１へ移動しない。

以上のようにして、第１ユニット７１がシャフト３２に固定される工程が、第１嵌合工程である。

次に、第１位置決め工程及び第１嵌合工程において第１ユニット７１に挿入されたシャフト３２が、図３に示される第２ユニット７２の貫通孔５４に挿入される。このとき、シャフト３２は、一端８５（図６参照）を先頭として、貫通孔５４に挿入される。また、このとき、第２ユニット７２は、鋼板４１ｎをシャフト３２に向けている。一方、このとき、シャフト３２が挿入されている第１ユニット７１は、鋼板４１ｎを一端８５に向けている。つまり、このとき、第１ユニット７１の鋼板４１ｎ（第１ユニット７１のロータヨーク４９の軸方向１０２の他端）と、第２ユニット７２の鋼板４１ｎ（第２ユニット７２のロータヨーク４９の軸方向１０２の他端）とが、軸方向１０２に対向している。

シャフト３２の第２ユニット７２への挿入過程において、第２部分８２が貫通孔５４に挿入されている一方で、第１部分８１が貫通孔５４に挿入されていない状態となる。当該状態において、シャフト３２の第２溝８４２が、第２ユニット７２の凸部５７と嵌合する。この嵌合によって、第２ユニット７２がシャフト３２に対して周方向１０１に位置決めされる。なお、この嵌合は、中間ばめの状態でなされる。一方、上述したように、第２部分８２の直径は、ロータヨーク４９の貫通孔５４の内径より短い。これにより、第２部分８２の外面３４と内周面５５とが当接していない状態で、第２溝８４２と凸部５７とを中間ばめの状態で嵌合させることができるため、当該嵌合が容易であり、第２溝８４２と凸部５７とが嵌合した状態においてシャフト３２の軸方向１０２の移動が容易である。

以上のようにして、第２ユニット７２をシャフト３２に対して周方向１０１に位置決めする工程が、第２位置決め工程である。

次に、シャフト３２が第２ユニット７２の貫通孔５４に更に挿入される。これにより、第２部分８２に加えて第１部分８１が貫通孔５４に挿入された状態となる。

上記状態において、シャフト３２の第１溝８４１が、凸部５７と嵌合する。ここで、第１溝８４１は第２溝８４２と連続している。そのため、シャフト３２の第２ユニット７２への挿入過程において、凸部５７が第２溝８４２とのみ嵌合した状態から、凸部５７が第１溝８４１及び第２溝８４２の双方と嵌合した状態へ連続して状態遷移が行われる。なお、第１溝８４１と凸部５７との嵌合は、第２溝８４２と凸部５７との嵌合と同様に、中間ばめの状態でなされる。

また、上記状態において、第１部分８１の外面３４が、内周面５５と当接し嵌合する。これにより、第２ユニット７２がシャフト３２に固定される。なお、この嵌合は、しまりばめの状態でなされる。シャフト３２は、第１ユニット７１の鋼板４１ｎ（第１ユニット７１のロータヨーク４９の軸方向１０２の他端）と、第２ユニット７２の鋼板４１ｎ（第２ユニット７２のロータヨーク４９の軸方向１０２の他端）とが、当接する位置まで、第２ユニット７２へ挿入される。外面３４と内周面５５とがしまりばめの状態で嵌合されるため、第２ユニット７２はシャフト３２に対して周方向１０１へ移動しない。

以上のようにして、第２ユニット７２がシャフト３２に固定される工程が、第２嵌合工程である。

［本実施形態の作用効果］
本実施形態によれば、貫通孔５０において外周面５３に開口があるので、コイル３９からの磁束がロータ３１の外周部を介して循環することが抑制できる。また、寸法Ｅ（貫通孔５０における外周面５３に開口した部分の周方向１０１の寸法）が寸法Ａ（マグネット４０の周方向１０１の寸法）より短い。そのため、貫通孔５０に嵌め込まれたマグネット４０が当該開口した部分を介して径方向１０３に沿って貫通孔５０から飛散することを防止できる。

また、本実施形態によれば、凸部５６によって、貫通孔５０に嵌め込まれたマグネット４０が軸方向１０２に沿って貫通孔５０から飛散することを防止できる。

また、本実施形態によれば、式１及び式２が満たされていることにより、マグネット４０がロータ３１の外周に沿って配置された構成よりも、ロータ３１の外周を通過する磁束数を多くすることができる。これにより、ロータ３１のトルクを増加させることができる。

また、本実施形態によれば、第１ユニット７１において発生する交流の位相と、第２ユニット７２において発生する交流の位置とが、２×θ度ずれる。これにより、コギングトルクの低減を抑制することができる。

また、本実施形態によれば、外面３４及び内周面５５がしまりばめの状態で嵌合しているため、シャフト３２とロータ３１とを強固に固定することができる。また、本実施形態によれば、溝８４及び凸部５７が中間ばめの状態で嵌合しているため、溝８４及び凸部５７が隙間ばめの状態で嵌合している構成よりも、溝８４及び凸部５７の嵌合によってロータ３１を周方向１０１に正確に位置決めできる。また、本実施形態によれば、溝８４及び凸部５７が中間ばめの状態で嵌合しているため、溝８４及び凸部５７がしまりばめの状態で嵌合している構成よりも、溝８４及び凸部５７の嵌合が容易である。

また、本実施形態によれば、第１位置決め工程において、外面３４及び内周面５５を当接させない状態で、凸部５７と第２溝８４２とを中間ばめの状態で嵌合させることによって、しまりばめの状態とすることなく、第１ユニット７１をシャフト３２に対して周方向１０１に位置決めすることができる。つまり、第１ユニット７１のシャフト３２に対する位置決めが容易である。その後、第１嵌合工程において、第１ユニット７１とシャフト３２とをしまりばめの状態で嵌合することができる。

同様に、第２位置決め工程において、しまりばめの状態とすることなく、第２ユニット７２をシャフト３２に対して周方向１０１に位置決めすることができる。その後、第２嵌合工程において、第２ユニット７２とシャフト３２とをしまりばめの状態で嵌合することができる。

また、第２位置決め工程において、第１ユニット７１及び第２ユニット７２のロータヨーク４９の軸方向１０２の他端同士を当接させることにより、凸部５６を備えた鋼板４１１が軸方向１０２の両端に位置する状態とすることができる。これにより、貫通孔５０に嵌め込まれたマグネット４０が軸方向１０２に沿って貫通孔５０から飛散することを防止できる。

また、第２位置決め工程において、第１ユニット７１及び第２ユニット７２のロータヨーク４９の軸方向１０２の他端同士を当接させることにより、第１ユニット７１及び第２ユニット７２は軸方向１０２に逆向きとなっている。そして、この状態において、第１ユニット７１及び第２ユニット７２の凸部５７は、それぞれ溝８４と嵌合している。第１ユニット７１及び第２ユニット７２を前述のように配置することにより、第１ユニット７１において発生する交流の位相と、第２ユニット７２において発生する交流の位置とを、２×θ度ずれた状態とすることができる。

［変形例］
上記実施形態では、図２〜図４に示されるように、ロータ３１は、ロータヨーク４９の内周面５５に、凸部５７を備えていた。また、図６に示されるように、シャフト３２は、溝８４を備えていた。しかし、図７に示されるように、ロータ３１は、凸部５７を備えていなくてもよい。また、シャフト３２は、溝８４を備えていなくてもよい。この場合、シャフト３２がロータ３１の貫通孔５４に挿入されるとき、第１ユニット７１及び第２ユニット７２の各々は治具などによってシャフト３２に対して周方向１０１に位置決めされる。

上記実施形態では、シャフト３２の溝８４とロータヨーク４９の凸部５７とは、中間ばめの状態で嵌合していた。しかし、溝８４と凸部５７とは、中間ばめ以外、例えば隙間ばめの状態で嵌合していてもよい。

上記実施形態では、シャフト３２は、第１部分８１及び第２部分８２を備えていた。しかし、シャフト３２は、第２部分８２を備えていなくてもよい。この場合、ブラシレスモータ３０の製造過程において、第１位置決め工程及び第２位置決め工程は実行されない。そして、第１ユニット７１のシャフト３２に対する周方向１０１の位置決めは、第１嵌合工程において第１溝８４１と凸部５７との嵌合によって実行される。また、第２ユニット７２のシャフト３２に対する周方向１０１の位置決めは、第２嵌合工程において第１溝８４１と凸部５７との嵌合によって実行される。

上記実施形態では、第２部分８２は、軸方向１０２における第１部分８１の片側にのみ設けられていた。しかし、第２部分８２は、軸方向１０２における第１部分８１の両側に設けられていてもよい。この場合、ブラシレスモータ３０の製造過程において、シャフト３２は、軸方向１０２の一端８５または他端８６（図６参照）の何れを先頭として、第１ユニット７１及び第２ユニット７２の貫通孔５４に挿入されてもよい。

上記実施形態では、鋼板４１１が凸部５６を備えていることによって、貫通孔５０に嵌め込まれたマグネット４０の軸方向１０２への移動が規制されていた。しかし、マグネット４０の軸方向１０２への移動を規制するものは、凸部５６に限らない。例えば、鋼板４１１が、他の鋼板４１２〜４１ｎが備える貫通孔５０より小さい貫通孔を備えていてもよい。また、例えば、鋼板４１１が、貫通孔５０を備えていなくてもよい。

上記実施形態では、マグネット４０は直方体形状であったが、マグネット４０の形状は直方体に限らない。

３０・・・ブラシレスモータ
３１・・・ロータ
３３・・・ステータ
３９・・・コイル
４０・・・マグネット
４１・・・鋼板
４４・・・ティース
４９・・・ロータヨーク
５０・・・貫通孔（第１貫通孔）
５３・・・外周面
５５・・・内周面
５６・・・凸部（規制部）
７１・・・第１ユニット（ユニット）
７２・・・第２ユニット（ユニット）
１０１・・・周方向
１０２・・・軸方向
１０３・・・径方向
１０４・・・軸線
４１１・・・鋼板
５０４・・・面

Claims (5)

1. 軸方向に延びた軸線周りに回転自在なロータと、
   上記ロータの径方向の外方に位置したステータであって、上記軸線を中心とした同一円周上に隙間を空けて配置されており各々にコイルが巻回された複数のティースを有するステータと、を備え、
   上記ロータは、２つのユニットを備え、
   上記ユニットの各々は、
   複数のマグネットと、
   上記軸方向に積層された複数の鋼板からなる筒状のロータヨークと、を備え、
   上記ロータヨークは、その内周面及び外周面の間に、上記軸方向に沿った複数の第１貫通孔を備え、
   上記第１貫通孔の各々は、上記径方向に沿って上記軸線に対して放射状に延びており、上記ロータの周方向に等間隔に設けられており、且つ上記外周面に開口しており、
   上記マグネットの各々は、上記第１貫通孔に嵌め込まれており、
   上記複数の鋼板のうち上記軸方向の一端に位置する鋼板は、上記第１貫通孔に嵌め込まれた上記マグネットの上記軸方向への移動を規制する規制部を備え、
   上記２つのユニットは、上記ロータヨークの上記軸方向の他端同士が当接した状態で上記軸方向に並んで配置されており、
   下記の式１、式２、及び式３を満たすブラシレスモータ。
   （数１）
   Ａ＜Ｂ・・・（式１）
   （数２）
   Ｂ≧０．５×（（π×Ｃ）／Ｄ）・・・（式２）
   （数３）
   Ｅ＜Ａ・・・（式３）
   但し、
   Ａは、上記マグネットの上記周方向の寸法であり、
   Ｂは、上記マグネットの上記径方向の寸法であり、
   Ｃは、上記ロータヨークの外径であり、
   Ｄは、上記ロータの磁極数であり、
   Ｅは、上記第１貫通孔における上記外周面に開口した部分の上記周方向の寸法である。
2. 上記内周面によって区画された第２貫通孔に挿入されることで上記ロータヨークと嵌合するシャフトを更に備え、
   上記内周面は、上記径方向に突出し且つ上記軸方向に延びた凸部を備え、
   上記シャフトは、上記ロータヨークと嵌合した状態において上記凸部と嵌合する溝を備え、
   上記凸部は、所定の隣り合う２つの上記マグネットの上記周方向の中間位置から角度θだけオフセットされており、
   上記角度θは、上記軸方向に視て、上記中間位置と上記軸線とを通る仮想線と、上記凸部の上記周方向の中心と上記軸線とを通る仮想線とがなす角度であって、下記の式４を満たす請求項１に記載のブラシレスモータ。
   （数４）
   θ（単位：度）＝３６０／（Ｄ及びＦの最小公倍数×４）・・・（式４）
   但し、Ｆは、上記ティースの数である。
3. 上記シャフトは、上記第２貫通孔に挿入された状態で上記内周面と当接する外面を備え、
   上記外面及び上記内周面は、しまりばめの状態で嵌合しており、
   上記溝及び上記凸部は、中間ばめの状態で嵌合している請求項２に記載のブラシレスモータ。
4. 上記シャフトは、
   上記ロータヨークと嵌合した状態において、少なくとも上記ロータヨークの上記軸方向の一端から他端に亘って上記内周面と当接する第１部分と、
   上記第１部分の上記軸方向の一端または他端の少なくとも一方と連続しており、上記第２貫通孔に挿入された状態において上記内周面と離間する第２部分と、を備え、
   上記溝は、
   上記第１部分に位置する第１溝と、
   上記第１溝と連続しており、上記第２部分に位置する第２溝と、を備える請求項３に記載のブラシレスモータ。
5. 請求項４に記載のブラシレスモータの製造方法であって、
   上記２つのユニットの一方である第１ユニットの上記凸部と上記第２溝とを嵌合させて、上記第１ユニットを上記シャフトに対して上記周方向に位置決めする第１位置決め工程と、
   上記第１ユニットの上記凸部と上記第１溝とを嵌合させ、且つ、上記第１ユニットの上記内周面と上記シャフトの上記外面とを嵌合させる第１嵌合工程と、
   上記２つのユニットの他方である第２ユニットの上記ロータヨークの上記軸方向の他端と上記第１ユニットの上記ロータヨークの上記軸方向の他端とが上記軸方向に対向した状態で、上記第２ユニットの上記凸部と上記第２溝とを嵌合させて、上記第２ユニットを上記シャフトに対して上記周方向に位置決めする第２位置決め工程と、
   上記第２ユニットの上記凸部と上記第１溝とを嵌合させ、上記第２ユニットの上記内周面と上記シャフトの上記外面と嵌合させ、且つ、上記第２ユニットの上記ロータヨークの上記軸方向の他端と上記第１ユニットの上記ロータヨークの上記軸方向の他端とを当接させる第２嵌合工程と、を含むブラシレスモータの製造方法。
   

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