JP5996270B2 - ロータの製造方法及びモータの製造方法 - Google Patents
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また、マグネットシートの磁束は第1及び第2コアシートの第1及び第2ベース部、第1及び第2延出部、第1及び第2爪状磁極に流れることから、磁束がステータに対して有効に使われモータの出力向上を図ることができる。また、マグネットシートが第1及び第2爪状磁極と離間されていることから、マグネットシートの磁束が第1及び第2爪状磁極に直接流れることを防止できる。
請求項7に記載の発明は、請求項1〜6のいずれか1つに記載のロータの製造方法において、前記マグネットシートの外径は、前記第1及び第2ベース部の外周面の外径と前記第1及び第2延出部の外周面の外径の間にある。
請求項12に記載の発明は、請求項1〜11のいずれか1つに記載のロータの製造方法において、前記第1及び第2延出部の径方向に延びる面には、径方向に沿って磁束整流用のスリットがそれぞれ形成され、その整流用スリットはそれぞれ前記第1及び第2爪状磁極の軸方向に延びる面を軸方向に沿って延出形成されている。
請求項13に記載の発明によれば、第1及び第2爪状磁極の周方向の両側部の磁気抵抗が大きくなり、磁束をステータと対向する方向に誘導でき、モータの出力を向上させることができる。
請求項15に記載の発明は、請求項1〜14のいずれか1つに記載のロータを、複数組重ね合わせて構成したことを特徴とする。
請求項16に記載の発明は、請求項15に記載のロータの製造方法において、前記複数組重ね合わせされた各ロータは、隣接する前記ロータのマグネットシートがそれぞれのN極同士あるいはS極同士が向かい合せとなるように重ね合わされている。
請求項17に記載の発明は、請求項15又は16に記載のロータの製造方法において、前記ロータについて、偶数個重ね合わされている。
請求項18に記載の発明は、請求項1〜17のいずれか1つに記載のロータを備えたモータの製造方法。
以下、本発明の第1実施形態について図1〜図5に従って説明する。
図1に示すように、ブラシレスモータ1のモータケース(図示せず)の内側には、ステータSが固定されている。そのステータSのステータコア2は、鋼板よりなるステータコア片2aを複数積層して形成されている。
第1コアシート5は、軟磁性材よりなる板材としての電磁鋼板にて形成されていて、図2、図5に示すように、第1円板部5aを有している。第1円板部5aの中央部には、回転軸3を貫通する貫通穴5bが貫通形成されている。また、その第1円板部5aの外周面f1aには、径方向に7個の第1支持板部5cが等ピッチに延出形成されている。第1支持板部5cの周方向の両側の側面f1sは、軸方向から見て、回転軸3の中心軸を中心として径方向に延びる放射線とそれぞれ一致するように形成されている。
第2コアシート6は、第1コアシート5と同じ軟磁性材よりなる板材としての電磁鋼板にて形成されていて、第1コアシート5と同一形状であって、図2、図5に示すように、第2円板部6aを有している。第2円板部6aの中央部には、回転軸3を貫通する貫通穴6bが貫通形成されている。また、その第2円板部6aの外周面f2aには、径方向に7個の第2支持板部6cが等ピッチに延出形成されている。第2支持板部6cの周方向の両側の側面f2sは、軸方向から見て、回転軸3の中心軸を中心として径方向に延びる放射線とそれぞれ一致するように形成されている。
ロータ4を構成する第1コアシート5と同じく同形状の第2コアシート6は、軟磁性材よりなる電磁鋼板を打ち抜き加工にて形成されている。そして、ロータ4は、この第1コアシート5と第2コアシート6の間に第1マグネットシート7を挟持して形成される。第1マグネットシート7は、軸方向に磁化され、第1コアシート5側をN極、第2コアシート6側をS極となるように磁化されている。
上記第1実施形態によれば以下の効果を有する。
以下、本発明の第2実施形態について図6〜図9に従って説明する。
尚、本実施形態のロータは、第1実施形態のロータ4の新たなマグネットシートを追加した点に特徴を有する。従って、説明の便宜上、特徴部分について詳細に説明し共通分については詳細な説明を省略する。
第3コアシート9は、図6、図8において、第2コアシート6の下側に配置され、第1コアシート5と同じは軟磁性材よりなる電磁鋼板にて同じく打ち抜き加工形成され、第1コアシート5と同一形状に形成されている。第3コアシート9は、図9に示すように、第3円板部9aを有している。第3円板部9aの中央部には、回転軸3を貫通する貫通穴9bが貫通形成されている。また、その第3円板部9aの外周面には、径方向に7個の第3支持板部9cが等ピッチに延出形成されている。
第3コアシート9が回転軸3に配置固定される際、第2コアシート6と第3コアシート9は、第2マグネットシート10を挟持固定する。第2マグネットシート10は、第1実施形態の第1マグネットシート7と同一形状及び同一材質からなり、図9に示すように、その中央部には、回転軸3を貫通する貫通穴10aが貫通形成されている。円板状の第2マグネットシート10の外径は、第1〜第3コアシート5,6,9の第1〜第3円板部5a,6a,9aの外径と一致させている。
ロータ8は、第1実施形態のロータ4の第2コアシート6の下側に第2マグネットシート10を配置し、その第2マグネットシート10を第2コアシート6と第3コアシート9とで挟持することによって形成される。
これによって、ロータ8は、第1マグネットシート7のS極と第2マグネットシート10のS極同士が向かい合い。そして、第1マグネットシート7のN極が第1コアシート5に向き、第2マグネットシート10のN極が第3コアシート9に向くことから、軸方向にかかる磁気力をキャンセルでき、ロータ8全体で磁気バランスが平行に保たれる。
(1)本実施形態によれば、ロータ8は、第1コアシート5と第2コアシート6の間に第1マグネットシート7を挟持するとともに、第2コアシート6と第3コアシート9の間に第2マグネットシート10を挟持して形成した。そのため、構造が簡単でトルクに寄与する磁束密度の均一を図ることができ出力向上につながるとともに、組み付け容易となり低コストのブラシレスモータ1が実現できる。
以下、本発明の第3実施形態について図11〜図13に従って説明する。
尚、本実施形態のロータは、第1実施形態のロータ4の第1及び第2コアシート5,6の結合構造に特徴を有する。従って、説明の便宜上、特徴部分について詳細に説明し共通分については詳細な説明を省略する。
ロータ20は、第1コアシート5と第2コアシート6の間に第1マグネットシート7を嵌合する第1環状連結板21を設けた。そして、この第1環状連結板21と第1及び第2コアシート5,6の各第1及び第2支持板部5c,6cとの間でカシメにより、第1及び第2コアシート5,6を連結固定する。
(1)本実施形態によれば、ロータ20は、第1コアシート5と第2コアシート6の間に設けた第1環状連結板21との間でカシメにより第1及び第2コアシート5,6を連結固定したので、簡単な構造で強固に第1及び第2コアシート5,6を連結できる。
また図10に示すように、さらにマグネットシートを増加し、それに伴ってコアシートを増加した多層構造のロータ11に、図14に示すように第2〜第5環状連結板22〜25を設けて実施してもよい。この場合、環状連結板21,22,23,24,25の外径は、コアシート5,6,9,12,13,14の外径より、長さL3だけ短い。
以下、本発明の第4実施形態について図15〜図17に従って説明する。
尚、本実施形態のロータ30は、第1実施形態のロータ4の第1及び第2コアシート5,6に特徴を有する。従って、説明の便宜上、特徴部分について詳細に説明し共通分については詳細な説明を省略する。
ロータ30は、第1コアシート5の各第1支持板部5cの先端部に形成した第1爪状磁極5dを形成するとともに、第2コアシート6の各第2支持板部6cの先端部に形成した第2爪状磁極6dを形成した。
上記実施形態によれば、第1コアシート5に第1爪状磁極5dを形成するとともに、第2コアシート6に第2爪状磁極6dを形成したことにより、第1マグネットシート7の磁束漏れを低減させるとともに、第1マグネットシート7の磁束をより有効に利用され、モータ出力の向上を図ることができる。
以下、本発明の第5実施形態について図19〜図21に従って説明する。
尚、本実施形態のロータは、第4実施形態のロータ30を2つ重ね合わせたロータである点に特徴を有する。従って、説明の便宜上、特徴部分について詳細に説明し共通分については詳細な説明を省略する。
上部ロータ41は、第4実施形態のロータ30と同じ構成であって、第1爪状磁極5dを備えた第1コアシート5、第2爪状磁極6dを備えた第2コアシート6及び第1マグネットシート7を有している。
ロータ40は、同一形状の上部ロータ41と下部ロータ42を重ね合せタンデム構造にて形成されていることから、小型で高出力のモータを形成することができる。
次に、上記のように構成した第5実施形態は、第4実施形態の効果に加えて以下に記載する。
なお、本実施形態のロータ40を、図22に示すように、2つ重ね合わせたタンデム型のロータ45にして実施してもよい。これによって、さらに、小型で高出力のモータを簡単に組み立てることができる。
以下、本発明の第6実施形態について図23〜図25に従って説明する。
尚、本実施形態のロータ50は、第4実施形態のロータ30(図15参照)の第1マグネットシート7の外周に環状のマグネット配置した点に特徴を有する。従って、説明の便宜上、特徴部分について詳細に説明し共通分については詳細な説明を省略する。
ロータ50は、第1マグネットシート7の外周面と、第1及び第2爪状磁極5d,6dの内周面との間に、環状補助磁石51を配設した。そして、環状補助磁石51は、周方向に磁極の向きが異なる領域を等間隔に複数分割し、その各領域が第1爪状磁極5dの磁極と第2爪状磁極6dの磁極に対して同一となるように配置した。
次に、上記のように構成した第6実施形態は、第4実施形態の効果に加えて以下に記載する。
また、図26に示すように、環状補助磁石51を、第1爪状磁極5d及び第2爪状磁極6dの先端面5e,6eと面一になるようにして実施してもよい。この場合、環状補助磁石51は、周方向であって、第1支持板部5cに対応する位置に同第1支持板部5cを嵌合する第1嵌合部51aが形成され、第2支持板部6cに対応する位置に同第2支持板部6cを嵌合する第2嵌合部51bが形成されている。
尚、本実施形態のロータ50では、第1マグネットシート7の外周面と第1及び第2爪状磁極5d,6dの内周面との間に、1つの環状補助磁石51を配置したが、図27に示すように、環状補助磁石51の外側に環状の非磁性体よりなる非磁性板52を配置して実施してもよい。この場合、環状補助磁石51の外径は、非磁性板52を嵌合させる分だけ小さく。
また、第6実施形態においても、図28に示すように、図22で示した多層構造のロータ45の各第1マグネットシート7の外周に環状補助磁石51を配置してもよい。勿論、環状補助磁石51に代えて非磁性体の環状円板を配置してもよい。
(第7実施形態)
以下、本発明の第7実施形態について図31〜図33に従って説明する。
第1マグネットシート7は、軸方向に磁化され、第1コアシート5側をN極、第2コアシート6側をS極となるように磁化されている。
本実施形態によれば、第1及び第2支持板部5c,6cとステータSとのエアギャップEGを、第1マグネットシート7の厚さL2よりも小さくしたので、第1及び第2支持板部5c,6cの先端部での磁束漏れを防止でき、モータ1の出力を向上させることができる。
反対に、エアギャップEGを第1マグネットシート7の厚さL2よりも小さくしたことのみを、第1実施形態に加えて実施してもよい。
反対に、第1実施形態の第1支持板部5c及び第2支持板部6cに、スリットSL1,SL2のみを加えて実施してもよい。勿論、この場合、エアギャップEGを第1マグネットシート7の厚さL2よりも小さくしたこと、この第1マグネットシート7の外径を、第1及び第2円板部5a,6aの外径よりも大きく、第1及び第2支持板部5c,6cの外径よりも小さくしたことの、2つの中のいずれか1つ又は2つを組み合わせてその第1実施形態を実施してもよい。
以下、本発明の第8実施形態について図34〜図36に従って説明する。
尚、本実施形態のロータは、第4実施形態のロータ30の第1コアシート5、第2コアシート6、第1マグネットシート7に特徴を有する。従って、説明の便宜上、特徴部分について詳細に説明し共通分については詳細な説明を省略する。
第1マグネットシート7は、軸方向に磁化され、第1爪状磁極5dをN極、第2爪状磁極6dをS極となるように磁化されている。
本実施形態によれば、第1及び第2爪状磁極5d,6dとステータSとのエアギャップEGを、第1マグネットシート7の厚さL2よりも小さくしたので、第1及び第2爪状磁極5d,6dの先端部での磁束漏れを防止でき、モータ1の出力を向上させることができる。
反対に、エアギャップEGを第1マグネットシート7の厚さL2よりも小さくしたことのみを、第4実施形態に加えて実施してもよい。
さらに、本実施形態を、図18に示すロータ30や、第5実施形態で示すロータ40や、図22、図28〜図29に示すロータ45や、第6実施形態で示すロータ50に応用してもよい。
・上記各実施形態では、第1及び第2支持板部5c,6cを7個形成したが、これに限定されるものではなく、適宜その数を変更して実施してもよい。
・上記実施形態において、図10、図14に示すロータ11や、図22、図27、図28に示すロータ45の重ね合わせの数は、モータの出力に応じて適宜変更して実施してもよい。
Claims (18)
- 軟磁性材の板材を打ち抜きにより、径方向に延びる第1延出部が等間隔に形成される第1コアシートと、
軟磁性材の板材を打ち抜きにより、径方向に延びる第2延出部が等間隔に形成される第2コアシートと、
前記第1コアシートと前記第2コアシートの間に挟持され、軸方向に磁化されて、前記第1コアシートの第1延出部に第1の磁極を、前記第2コアシートの第2延出部に第2の磁極をそれぞれ発生させるマグネットシートとを備え、
前記第1コアシートは、回転軸に固着する第1ベース部の外周面から等間隔に径方向にそれぞれ延出形成された第1延出部の先端部に、第1爪状磁極を軸方向であって前記第2コアシートに向かってそれぞれ形成したものであり、
前記第2コアシートは、前記回転軸に固着する第2ベース部の外周面から等間隔に径方向にそれぞれ延出形成された第2延出部の先端部に、第2爪状磁極を軸方向であって前記第1コアシートに向かってそれぞれ形成したものであり、
前記マグネットシートは、その外周面が前記第1及び第2爪状磁極の内周面に対して径方向において離間されており、該マグネットシートの外周面と該第1及び第2爪状磁極の内周面との間には、環状補助磁石が配置され、該環状補助磁石は、その径方向において前記マグネットシートの外周面と前記第1及び第2爪状磁極の内周面とで係止されているロータの製造方法であって、
前記第1コアシートおよび前記第2コアシートは、前記打ち抜きにより、切断面が塑性変形することを特徴とするロータの製造方法。 - 請求項1に記載のロータの製造方法において、
前記第1コアシートの第1延出部と前記第2コアシートの第2延出部は、軸方向から見て、基端から先端にわたって周方向に離間していることを特徴とするロータの製造方法。 - 請求項2に記載のロータの製造方法において、
前記第1コアシートの第1延出部と前記第2コアシートの第2延出部の軸方向から見た周方向に離間した間隔は、前記コアシートの厚さ以上であることを特徴とするロータの製造方法。 - 請求項1〜3のいずれか1に記載のロータの製造方法において、
前記マグネットシートと当接する側から延出する前記第1及び第2コアシートの第1及び第2延出部の径方向長さは、前記マグネットシートの軸方向の厚さよりも大であることを特徴とするロータの製造方法。 - 請求項1〜4のいずれか1に記載のロータの製造方法において、
前記第1及び第2延出部の各先端の外周面とステータとのエアギャップは、少なくとも前記マグネットシートの軸方向の長さよりも小さいことを特徴とするロータの製造方法。 - 請求項5に記載のロータの製造方法において、
前記第1及び第2延出部の各先端の外周面は、前記ステータの内周面と同心の曲面、又は、前記ステータの内周面に対して異なる曲率の曲面であって、前記エアギャップの最大値は、少なくとも前記マグネットシートの軸方向の長さよりも小さいことを特徴とするロータの製造方法。 - 請求項1〜6のいずれか1つに記載のロータの製造方法において、
前記マグネットシートの外径は、前記第1及び第2ベース部の外周面の外径と前記第1及び第2延出部の外周面の外径の間にあることを特徴とするロータの製造方法。 - 請求項1〜7のいずれか1つに記載のロータの製造方法において、
前記第1及び第2延出部の径方向に延びる面には、径方向に沿って磁束整流用のスリットが形成されていることを特徴とするロータの製造方法。 - 請求項1〜8のいずれか1つに記載のロータの製造方法において、
前記第1及び第2ベース部の外周部、前記第1及び第2延出部の周方向の両側部の少なくともいずれか一方を、押し潰して板厚を薄くしたことを特徴とするロータの製造方法。 - 請求項1〜9のいずれか1つに記載のロータの製造方法において、
前記第1及び第2爪状磁極の外周面とステータとのエアギャップは、少なくとも前記マグネットシートの軸方向の長さよりも小さいことを特徴とするロータの製造方法。 - 請求項10に記載のロータの製造方法において、
前記第1及び第2爪状磁極の外周面は、前記ステータの内周面と同心の曲面、又は、前記ステータの内周面に対して異なる曲率の曲面であって、前記エアギャップの最大値は、少なくとも前記マグネットシートの軸方向の長さよりも小さいことを特徴とするロータの製造方法。 - 請求項1〜11のいずれか1つに記載のロータの製造方法において、
前記第1及び第2延出部の径方向に延びる面には、径方向に沿って磁束整流用のスリットがそれぞれ形成され、その整流用スリットはそれぞれ前記第1及び第2爪状磁極の軸方向に延びる面を軸方向に沿って延出形成されていることを特徴とするロータの製造方法。 - 請求項1〜12のいずれか1つに記載のロータの製造方法において、
前記第1及び第2爪状磁極の周方向の両側部を、押し潰して板厚を薄くしたことを特徴とするロータの製造方法。 - 請求項1〜13のいずれか1つに記載のロータの製造方法において、
前記第2コアシートの反第1コアシート側には、前記第1延出部が等間隔に形成される前記第1コアシートと同一形状の第3コアシートが配置されるとともに、その第3コアシートと前記第2コアシートの間に挟持され、前記第3コアシートの第3延出部に前記第1延出部と同じ第1の磁極を、前記第2コアシートの第2延出部に前記第2の磁極をそれぞれ発生させる第3マグネットシートを設けたことを特徴とするロータの製造方法。 - 請求項1〜14のいずれか1つに記載のロータを、複数組重ね合わせて構成したことを特徴とするロータの製造方法。
- 請求項15に記載のロータの製造方法において、
前記複数組重ね合わせされた各ロータは、隣接する前記ロータのマグネットシートがそれぞれのN極同士あるいはS極同士が向かい合せとなるように重ね合わされていることを特徴とするロータの製造方法。 - 請求項15又は16に記載のロータの製造方法において、
前記ロータについて、偶数個重ね合わされていることを特徴とするロータの製造方法。 - 請求項1〜17のいずれか1つに記載のロータを備えたことを特徴とするモータの製造方法。
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