JP5259249B2 - ロータ及びモータ - Google Patents

Description

本発明は、磁石を有するロータ及びそのロータを備えたモータに関するものである。

従来、回転軸を有するロータ本体と、該ロータ本体の外周に配置される円環状のマグネットとを一体固定して構成されるモータのロータが例えば特許文献１に開示されている。
このモータのロータは、マグネットをロータ本体の外周に固定する際に、ロータ本体（特許文献１ではヨーク）の熱膨張によるマグネットの破壊を防止するべく、マグネットとロータ本体の間に間隙を保持した状態でロータ本体に対して固定している。
特開平９−４６９４４号公報

ところで、上記のロータでは、ロータ本体と一体回転可能且つ軸線方向への移動を抑制するように円環状のマグネットを固定するために、一対の側板、皿ばね、及びスナップリングといった複数の部品を用いている。そのため、部品点数の増加を招いており、その部品点数の増加に伴って製造時の取付作業などの作業工程が増えて作業を複雑にさせることにもなっていた。

また、上記構成のロータにおいては、マグネットの固定が皿ばねの軸方向への付勢力に依存しているため、マグネットが周方向に空転する虞があった。更に、マグネットは保護されておらず、マグネットが万一損傷した場合、その破片を飛散させる虞もある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、ロータ本体とマグネットとを固定する際に使用する部品点数を抑えるとともに、その作業工程の簡易化を図ることができ、更にマグネットの空転及び損傷を抑止可能なロータ及びモータを提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、ロータ本体と、該ロータ本体に外嵌されるとともに該ロータ本体の外周に径方向に間隔を置いて配置される円環状のマグネットとを一体固定してなるロータであって、前記ロータ本体には、その外周面から径方向外側に突出する係合凸部が複数設けられるとともに、前記マグネットにはその内周に前記ロータ本体を前記マグネット内周に挿入して前記係合凸部と周方向で係合する係合凹部が設けられ、更に、前記係合凸部及び前記係合凹部の少なくとも一方には軸線に対して傾斜する傾斜面が形成され、前記マグネットの外周には有底筒状のカバー部材が備えられ、該カバー部材には、前記軸線方向に弾性変形可能な弾性手段が設けられ、該弾性手段により前記マグネットの前記軸線方向の一端部を前記軸線方向に押圧し、該マグネットの前記軸線方向の他端部側において前記係合凸部及び前記係合凹部の少なくとも一方に形成された前記傾斜面とその他方とを前記軸線方向に直接押圧接触させて固定したことをその要旨とする。

この発明では、ロータ本体の外周から径方向外側に突出するように設けられる係合凸部と、円環状のマグネットの内周に設けられる係合凹部とにより周方向に係合されるため、例えばマグネットを回転させることで、その回転力が係合凹部からロータ本体の係合凸部に伝達されて一体回転可能となる。更に、係合凸部及び係合凹部の少なくとも一方には軸線に対して傾斜する傾斜面が形成され、マグネットの外周には有底筒状のカバー部材が備えられるとともに、このカバー部材にはその内側に軸線方向に弾性変形可能な弾性手段が設けられる。そして、この弾性手段によりマグネットの軸線方向の一端部が軸線方向に押圧され、マグネットの軸線方向の他端部側において係合凸部及び係合凹部の少なくとも一方に形成された傾斜面とその他方とが軸線方向に直接押圧接触されて固定される。これにより、係合凹部を有するマグネットと係合凸部を有するロータ本体とが軸線方向に押圧接触され、ロータ本体に対するマグネットの軸線方向移動が拘束される。つまり、本発明では、ロータ本体と一体回転可能且つ軸線方向への移動を規制するようにマグネットを固定する際に、接着や他の部品を必要としないため作業を容易とすることができる。また、係合凸部及び係合凹部の少なくとも一方に形成された軸線に対して傾斜する傾斜面とその他方とが弾性手段により押圧されることで、マグネットをがたつきなくロータ本体に対して固定させることができる。また、弾性手段によりマグネットが軸線方向に押圧されることで、傾斜面に沿ってマグネットが自動的に位置決めされるため、例えば係合凸部及び係合凹部をバランス良く配置することで、ロータ本体の軸中心とマグネットの軸中心とを同一、所謂マグネットの中心出しを行うことも可能となる。また、係合凸部と係合凹部との係合により、円環状のマグネットの空転が抑止されるとともに、マグネットの外周にカバー部材が設けられることにより、マグネットが外部から保護されてマグネットの損傷を抑止することができる。

請求項２に記載の発明は、ロータ本体と、該ロータ本体の外周に配置される円環状のマグネットとを一体固定してなるロータであって、前記ロータ本体には、その外周面から径方向外側に突出する係合凸部が複数設けられるとともに、前記マグネットにはその内周に前記ロータ本体を前記マグネット内周に挿入して前記係合凸部と周方向で係合する係合凹部が設けられ、更に、前記係合凸部及び前記係合凹部の少なくとも一方には軸線に対して傾斜する傾斜面が形成され、前記マグネットの外周には有底筒状のカバー部材が備えられ、該カバー部材には、前記軸線方向に弾性変形可能な弾性手段が設けられ、該弾性手段により前記マグネットを前記軸線方向に押圧し、前記係合凸部及び前記係合凹部の少なくとも一方に形成された前記傾斜面とその他方とを前記軸線方向に押圧接触させて固定し、前記マグネットは、前記軸線方向の端部に、前記軸線に対して傾斜するとともに前記弾性手段からの弾性力を受ける受圧面を有し、前記受圧面は、前記マグネットの内周側に設けられるものであり、前記ロータ本体には、前記マグネットの前記受圧面が形成された前記軸線方向の端部側の外周に、前記受圧面とは反対に傾斜する受圧面を有し、前記弾性手段は、前記マグネットの受圧面及び前記ロータ本体の受圧面をともに押さえるように形成されたことをその要旨とする。
この発明では、ロータ本体の外周から径方向外側に突出するように設けられる係合凸部と、円環状のマグネットの内周に設けられる係合凹部とにより周方向に係合されるため、例えばマグネットを回転させることで、その回転力が係合凹部からロータ本体の係合凸部に伝達されて一体回転可能となる。更に、係合凸部及び係合凹部の少なくとも一方には軸線に対して傾斜する傾斜面が形成され、マグネットの外周には有底筒状のカバー部材が備えられるとともに、このカバー部材にはその内側に軸線方向に弾性変形可能な弾性手段が設けられる。そして、この弾性手段によりマグネットが軸線方向に押圧され、係合凸部及び係合凹部の少なくとも一方に形成された傾斜面とその他方とが軸線方向に押圧接触されて固定される。これにより、係合凹部を有するマグネットと係合凸部を有するロータ本体とが軸線方向に押圧接触され、ロータ本体に対するマグネットの軸線方向移動が拘束される。つまり、本発明では、ロータ本体と一体回転可能且つ軸線方向への移動を規制するようにマグネットを固定する際に、接着や他の部品を必要としないため作業を容易とすることができる。また、係合凸部及び係合凹部の少なくとも一方に形成された軸線に対して傾斜する傾斜面とその他方とが弾性手段により押圧されることで、マグネットをがたつきなくロータ本体に対して固定させることができる。また、弾性手段によりマグネットが軸線方向に押圧されることで、傾斜面に沿ってマグネットが自動的に位置決めされるため、例えば係合凸部及び係合凹部をバランス良く配置することで、ロータ本体の軸中心とマグネットの軸中心とを同一、所謂マグネットの中心出しを行うことも可能となる。また、係合凸部と係合凹部との係合により、円環状のマグネットの空転が抑止されるとともに、マグネットの外周にカバー部材が設けられることにより、マグネットが外部から保護されてマグネットの損傷を抑止することができる。
また、マグネットは、軸線方向の端部に、前記軸線に対して傾斜するとともに前記弾性手段からの弾性力を受ける受圧面が有される。つまり、軸線に対して傾斜される受圧面が弾性手段により押圧されることで、軸線方向だけでなく径方向に対しても弾性手段の押圧力がかかり、マグネットが傾くこと抑制されマグネットの径方向位置を安定して保持させることができる。
また、マグネットの受圧面は、マグネットの内周側に設けられ、ロータ本体には、マグネットの受圧面が形成された軸線方向の端部側の外周に、受圧面とは反対に傾斜する受圧面が有され、弾性手段は、マグネットの受圧面及びロータ本体の受圧面をともに押さえるように形成される。つまり、マグネットの受圧面及びロータ本体の受圧面を利用することで、径方向に対する弾性手段の押圧力が増加され、マグネットが傾くことがより抑制される。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のロータにおいて、前記弾性手段は、前記カバー部材の一部の切り起こしにて形成される弾性片よりなることをその要旨とする。
この発明では、弾性手段は、カバー部材の一部の切り起こしにて形成される弾性片よりなるため、他の部品を必要とせず部材点数をより抑えることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載のロータにおいて、前記係合凸部及び前記係合凹部は、それぞれ周方向等間隔に設けられたことをその要旨とする。
この発明では、係合凸部及び係合凹部は、それぞれ周方向等間隔に設けられる。これにより、係合凸部及び係合凹部がバランス良く配置されることとなるため、弾性手段の軸線方向への押圧力によって係合凸部及び係合凹部の少なくとも一方に形成される傾斜面にかかる力を同等することができる。そのため、マグネットは弾性手段により押圧されることで、傾斜面に沿って加圧されて自動的に軸方向及び径方向の位置決めがなされ、ロータ本体の軸中心とマグネットの軸中心とを同一、所謂マグネットの中心出しを行うことが可能となる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載のロータにおいて、前記カバー部材には、その内周側の一部に径方向内側に突出する押圧部が前記軸線方向に沿って形成され、該押圧部により前記マグネットが圧入固定されたことをその要旨とする。

この発明では、カバー部材には、その内周側の一部に径方向内側に突出する押圧部が軸線方向に沿って形成され、マグネットはカバー部材の内周に圧入固定される。つまり、圧入されることでマグネットが径方向に傾くことが抑制される上、全周ではなく内周側の一部に押圧部を形成してカバー部材に対してマグネットが圧入固定されるため、比較的容易に圧入が可能となる。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載のロータと、該ロータの外周側に対向配置されるステータとを備えたことをその要旨とする。
この発明では、請求項１〜５のいずれか１項に記載の効果と同様の効果を奏することができるモータを提供することができる。

従って、上記記載の発明によれば、ロータ本体とマグネットとを固定する際に使用する部品点数を抑えるとともに、その作業工程の簡易化を図ることができ、更にマグネットの空転及び損傷を抑止可能なロータ及びモータを提供することができる。

以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。
図１は、本実施形態のモータ１の概略構成を示している。モータ１は、ハウジング部材２の内周に固定された円筒状のステータ３と、該ステータ３の内周側に回転可能に設けられるロータ４とを備えている。ステータ３は、図示しないがステータコアのティースに巻線が巻回され、該巻線に駆動電流が供給されることにより、ロータ４を回転させるための回転磁界が発生するように構成されている。

ロータ４は、図示しない回転軸を有するロータ本体５と、そのロータ本体５の外周に設けられるリングマグネット６と、そのリングマグネット６の外周に設けられるマグネット保護用の有底円筒状のカバー部材７とから構成されている。尚、図１では、ロータ本体５とリングマグネット６との径方向間隔、及び、リングマグネット６とカバー部材７との径方向間隔を誇張して図示しているが、実際は僅かな間隔である。

ロータ本体５は、図１及び図２に示すように、軸線Ｌ方向に沿って略円柱状とされる本体部５ａと、本体部５ａの基端側（図１では下側）の外周面から径方向外側に延出するフランジ部５ｂと、本体部５ａとフランジ部５ｂとの間の角部に周方向等間隔に複数（本実施形態では４個）設けられる係合凸部５ｃとから構成されている。

各係合凸部５ｃは、フランジ部５ｂから軸線Ｌに対して傾斜する傾斜面５ｄを有している。また各係合凸部５ｃは、図１及び図３に示すように、円筒状をなすリングマグネット６の基端部６ａ側で各係合凸部５ｃに対応して周方向等間隔に複数設けられる各係合凹部６ｂに軸線Ｌ方向に挿入されて、各係合凸部５ｃと各係合凹部６ｂとが周方向に係合されるようになっている。尚、係合凹部６ｂには前記傾斜面５ｄと軸線Ｌ方向で面接触する傾斜面６ｃが形成されている。このことにより、回転磁界を受けて回転されるリングマグネット６の係合凹部６ｂがロータ本体５の係合凸部５ｃと周方向で係合され、リングマグネット６の回転力が係合凹部６ｂからロータ本体５の係合凸部５ｃに伝達されて一体回転されることとなる。

カバー部材７には、図１及び図４に示すように、その底部７ａに底部７ａの一部が切り起こされて弾性手段としての弾性片１０が周方向等間隔に複数（本実施形態では４個）形成されており、この弾性片１０は基端から先端にかけて湾曲形状をなし、各弾性片１０によりカバー部材７の内周に配置されたリングマグネット６の端部６ｄを軸線Ｌ方向に押圧するようになっている。この場合、各弾性片１０は、リングマグネット６の端部を軸線Ｌ方向にそれぞれ等しい力で押圧することで、傾斜面５ｄと傾斜面６ｃとが面接触し、ロータ本体５の係合凸部５ｃの傾斜面５ｄに沿ってリングマグネット６が軸線Ｌ方向（図１では下方向）に所定位置まで加圧される。そのため、ロータ本体５の軸中心とリングマグネット６の軸中心とが一致、所謂リングマグネット６の中心出しが行われる。また、前述したリングマグネット６の傾斜面６ｃとロータ本体５の傾斜面５ｄとが当接して係合するとともに弾性片１０によりリングマグネット６が軸線Ｌ方向に加圧されるため、リングマグネット６の軸線Ｌ方向への移動が拘束される。

即ち、上述の構成により、リングマグネット６とロータ本体５とを一体回転且つ軸線L方向への移動を規制させる際に、リングマグネット６とロータ本体５を接着する必要もなく、また多くの部品も必要としないようにし、その作業工程の簡易化を図っている。

カバー部材７には、その開口部７ｂ先端を折曲させてロータ本体５のフランジ部５ｂを反挿入方向（底部７ａ側）に係止する係止片７ｃが形成され、ロータ本体５の脱落が防止されるようになっている。

次に、本実施の形態の特徴的な作用効果を記載する。
（１）ロータ本体５の外周から径方向外側に突出するように設けられる係合凸部５ｃと、円環状のリングマグネット６の内周に設けられる係合凹部６ｂとにより周方向に係合されるため、例えばリングマグネット６を回転させることで、その回転力が係合凹部６ｂからロータ本体５の係合凸部５ｃに伝達されて一体回転可能となる。そして、係合凸部５ｃ及び係合凹部６ｂの両方には軸線Ｌに対して傾斜する傾斜面５ｄ、６ｃが形成され、カバー部材７にはその内側に軸線Ｌ方向に弾性変形可能な弾性片１０が設けられ、弾性片１０によりリングマグネット６を軸線Ｌ方向に押圧し、係合凸部５ｃの傾斜面５ｄと係合凹部６ｂの傾斜面６ｃとが軸線Ｌ方向に面接触されて固定される。これにより、係合凹部６ｂを有するリングマグネット６と係合凸部５ｃを有するロータ本体５とが軸線Ｌ方向に押圧接触され、ロータ本体５に対するリングマグネット６の軸線Ｌ方向移動が拘束される。つまり、本実施形態では、ロータ本体５と一体回転可能且つ軸線方向への移動を規制するようにリングマグネット６を固定する際に、接着や他の部品を必要としないため作業を容易とすることができる。また、係合凸部５ｃ及び係合凹部６ｂの両方に形成された軸線に対して傾斜する傾斜面５ｄ、６ｃが弾性片１０により押圧されることで、リングマグネット６をがたつきなくロータ本体５に対して固定させることができる。更に、当然であるが、係合凸部５ｃと係合凹部６ｂとの係合により、円環状のリングマグネット６の空転が抑止されるとともに、リングマグネット６の外周にカバー部材７が設けられることにより、リングマグネット６が外部から保護されてリングマグネット６の損傷を抑止することができる。

（２）係合凸部５ｃ及び係合凹部６ｂは、それぞれ周方向等間隔に設けられる。これにより、係合凸部５ｃ及び係合凹部６ｂがバランス良く配置されることとなるため、弾性片１０の軸線Ｌ方向への押圧力によって係合凸部５ｃ及び係合凹部６ｂの両方に形成される傾斜面５ｄ、６ｃにかかる力を同等することができる。そのため、リングマグネット６は弾性片１０により押圧されることで、傾斜面５ｄに沿って加圧されて自動的にその位置決めがなされ、ロータ本体５の軸中心とリングマグネット６の軸中心とを同一、所謂リングマグネット６の中心出しを行うことが可能となる。

（３）カバー部材の一部の切り起こしにて形成される弾性片より弾性手段が構成される。そのため、弾性手段を構成する上で他の部品を必要とせず部材点数をより抑えることができる。

尚、本発明の実施の形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、カバー部材７とリングマグネット６の径方向間隔を僅かに設けているが、カバー部材７に対してリングマグネット６を圧入固定してもよい。具体的には、図５（ａ）（ｂ）に示すように、カバー部材７の内周側で径方向内側に突出する押圧部２０が複数（図５（ａ）（ｂ）では周方向９０度間隔に４つ）設けられている。このような構成にすることで、リングマグネット６が径方向に傾くことが抑制される。しかもこの場合、全周ではなく内周側の一部に押圧部２０が形成されてカバー部材７に対してリングマグネット６が圧入固定されるため、比較的容易に圧入が可能となる。

・上記実施形態では、軸線Ｌ方向に弾性変形する弾性手段として周方向に複数の弾性片１０を設けているが、全周にわたって環状の弾性手段を設けてもよく、要はリングマグネット６を少なくとも軸線Ｌ方向に押圧できればよい。

・上記実施形態では、弾性片１０によりリングマグネット６の端部６ｄを軸線Ｌ方向に押圧しているが、これに限らない。例えば、図６に示すように、リングマグネット６の端部６ｄに軸線Ｌ（図１参照）方向に対して傾斜させたテーパ状の受圧面６ｅを形成して、その受圧面６ｅを弾性片２１にて押圧させることで、その受圧面６ｅ側の端部６ｄが径方向内側又は径方向外側に傾くことを抑制できる。

また、上述の構成に加え、図７に示すように、リングマグネット６の受圧面６ｅが形成された軸線Ｌ（図１参照）方向の端部側の外周に軸線Ｌ方向に対して傾斜する受圧面５ｅを形成し、弾性片１０を受圧面６ｅ及び受圧面５ｅを押さえるように形成してもよい。このような構成にすることで、ロータ本体５の受圧面５ｅ及びリングマグネット６の受圧面６ｅを利用することで、径方向に対する弾性片１０の押圧力が増加され、リングマグネット６が傾くことがより抑制される。

・上記実施形態では、係合凸部５ｃ及び係合凹部６ｂの両方に傾斜面５ｄ、６ｃを形成したが、これに限らず、係合凸部５ｃ及び係合凹部６ｂのいずれか一方のみに傾斜面に形成し、他方と軸線Ｌ方向で接触するようにしてもよい。

・上記実施形態では、係合凸部５ｃ、係合凹部６ｂ及び弾性片１０を周方向等間隔に４個設けているが、その個数及びその配置はこれに限らない。

本実施の形態におけるモータの概略構成図である。 同上におけるロータ本体の上面図。 同上におけるリングマグネットの底面図。 同上におけるカバー部材の上面図。 （ａ）（ｂ）は、別例におけるカバー部材の構成を説明するための説明図。 別例におけるロータの断面図。 別例におけるロータの断面図。

符号の説明

１…モータ、３…ステータ、４…ロータ、５…ロータ本体、５ｃ…係合凸部、５ｄ…傾斜面、５ｅ…受圧面、６…リングマグネット（マグネット）、６ｂ…係合凹部、６ｃ…傾斜面、６ｄ…端部、６ｅ…受圧面、７…カバー部材、７ａ…底部、１０，２１…弾性片（弾性手段）、２０…押圧部。

Claims (6)

1. ロータ本体と、該ロータ本体に外嵌されるとともに該ロータ本体の外周に径方向に間隔を置いて配置される円環状のマグネットとを一体固定してなるロータであって、
   前記ロータ本体には、その外周面から径方向外側に突出する係合凸部が複数設けられるとともに、前記マグネットにはその内周に前記ロータ本体を前記マグネット内周に挿入して前記係合凸部と周方向で係合する係合凹部が設けられ、更に、前記係合凸部及び前記係合凹部の少なくとも一方には軸線に対して傾斜する傾斜面が形成され、
   前記マグネットの外周には有底筒状のカバー部材が備えられ、該カバー部材には、前記軸線方向に弾性変形可能な弾性手段が設けられ、該弾性手段により前記マグネットの前記軸線方向の一端部を前記軸線方向に押圧し、該マグネットの前記軸線方向の他端部側において前記係合凸部及び前記係合凹部の少なくとも一方に形成された前記傾斜面とその他方とを前記軸線方向に直接押圧接触させて固定したことを特徴とするロータ。
2. ロータ本体と、該ロータ本体の外周に配置される円環状のマグネットとを一体固定してなるロータであって、
   前記ロータ本体には、その外周面から径方向外側に突出する係合凸部が複数設けられるとともに、前記マグネットにはその内周に前記ロータ本体を前記マグネット内周に挿入して前記係合凸部と周方向で係合する係合凹部が設けられ、更に、前記係合凸部及び前記係合凹部の少なくとも一方には軸線に対して傾斜する傾斜面が形成され、
   前記マグネットの外周には有底筒状のカバー部材が備えられ、該カバー部材には、前記軸線方向に弾性変形可能な弾性手段が設けられ、該弾性手段により前記マグネットを前記軸線方向に押圧し、前記係合凸部及び前記係合凹部の少なくとも一方に形成された前記傾斜面とその他方とを前記軸線方向に押圧接触させて固定し、
   前記マグネットは、前記軸線方向の端部に、前記軸線に対して傾斜するとともに前記弾性手段からの弾性力を受ける受圧面を有し、
   前記受圧面は、前記マグネットの内周側に設けられるものであり、
   前記ロータ本体には、前記マグネットの前記受圧面が形成された前記軸線方向の端部側の外周に、前記受圧面とは反対に傾斜する受圧面を有し、
   前記弾性手段は、前記マグネットの受圧面及び前記ロータ本体の受圧面をともに押さえるように形成されたことを特徴とするロータ。
3. 請求項１又は２に記載のロータにおいて、
   前記弾性手段は、前記カバー部材の一部の切り起こしにて形成される弾性片よりなることを特徴とするロータ。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のロータにおいて、
   前記係合凸部及び前記係合凹部は、それぞれ周方向等間隔に設けられたことを特徴とするロータ。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のロータにおいて、
   前記カバー部材には、その内周側の一部に径方向内側に突出する押圧部が前記軸線方向に沿って形成され、該押圧部により前記マグネットが圧入固定されたことを特徴とするロータ。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のロータと、該ロータの外周側に対向配置されるステータとを備えたことを特徴とするモータ。

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