JP6167197B2 - ロータ及びモータ - Google Patents
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Description
上記記載のロータにおいて、前記補助磁石の異性質部は、前記背面磁石部における極の周方向中央に設けられている。
上記課題を解決するロータは、略円盤状の第1コアベースの外周部に、等間隔に複数の第1爪状磁極が径方向外側に突出されるとともに軸方向に延出形成された第1ロータコアと、略円盤状の第2コアベースの外周部に、等間隔に複数の第2爪状磁極が径方向外側に突出されるとともに軸方向に延出形成され、前記各第2爪状磁極がそれぞれ対応する前記第1ロータコアの各第1爪状磁極間に配置された第2ロータコアと、前記第1コアベースと第2コアベースとの軸方向の間に配置され、前記軸方向に磁化されることで、前記第1爪状磁極を第1の磁極として機能させ、前記第2爪状磁極を第2の磁極として機能させる界磁磁石と、前記第1及び第2爪状磁極の背面に配置されるとともに前記第1及び第2の磁極と同極性が径方向外側となるように磁化された背面磁石部と、該背面磁石部から径方向外側に延出して前記第1爪状磁極と前記第2爪状磁極との周方向の間に配置されるとともに前記第1及び第2爪状磁極と同じ極となるように磁化された極間磁石部とが一体形成されて前記各爪状磁極と径方向及び周方向に当接する補助磁石と、を備え、前記補助磁石は、円環状に一体構成されるものであり、異方性磁石部と、この異方性磁石部と磁気特性の異なる異性質部とを有しており、前記補助磁石の異性質部は、前記補助磁石の前記極間磁石部における径方向内側に設けられている。
また、上記の各ロータの構成では、前記補助磁石の異性質部は、前記補助磁石の径方向内側に設けられることで、径方向外側に空隙等の異性質部を設けていないため径方向外側の形状変化を抑えることができる。
この構成では、前記補助磁石の異性質部として等方性磁石を採用することで、補助磁石の内部応力を緩和させて割れの発生を抑えつつ、異性質部を空隙とした場合と比較して発生する磁力を高めることができる。
この構成では、前記補助磁石の異性質部は、空隙であるため、補助磁石の内部応力が空隙により確実に緩和されて割れの発生をより抑えることができる。
この構成では、前記異方性磁石部は極異方性磁石で構成されるため、ラジアル配向の異方性磁石と比較して最大磁束密度を高くすることができる。
以下、本発明を具体化した第1実施形態を図面に従って説明する。
図1に示すように、モータ1のモータケース2は、有底筒状に形成された筒状ハウジング3と、該筒状ハウジング3のフロント側(図1中、左側)の開口部を閉塞するフロントエンドプレート4とを有している。また、筒状ハウジング3のリア側(図1中、右側)の端部には、回路基板等の電源回路を収容した回路収容ボックス5が取り付けられている。筒状ハウジング3の内周面にはステータ6が固定されている。ステータ6は、径方向内側に延びる複数のティースを有する電機子コア7と、電機子コア7のティースに巻装されたセグメントコンダクタ(SC)巻線8とを有する。モータ1のロータ11は回転軸12を有し、ステータ6の内側に配置されている。回転軸12は非磁性体の金属シャフトであって、筒状ハウジング3の底部3a及びフロントエンドプレート4に支持された軸受13,14により回転可能に支持されている。
本実施形態のモータ1のロータ11は、各爪状磁極21b,22bの周方向間に配置される極間磁石部25b,26bと、第1及び第2爪状磁極21b,22bの背面に配置される背面磁石部25a,26aとが一体形成されてなる周方向分割部25,26を有する補助磁石24を備える。このように極間磁石部25b,26bと背面磁石部25a,26aでなる補助磁石24を備えることで、空隙からの漏れ磁束を抑えてロータの高出力化に寄与することができるようになっている。更に、補助磁石24の周方向分割部25,26は、各極間磁石部25b,26bと背面磁石部25a,26aとが一体形成されているため部品点数を抑えることができるようになっている。
(1)第1及び第2爪状磁極21b,22bとの周方向の間に配置される極間磁石部25b,26bと、第1及び第2爪状磁極21b,22bの背面に配置される背面磁石部25a,26aとが一体形成されて各爪状磁極21b,22bと径方向及び周方向に当接する補助磁石24を備える。このように、極間磁石部25b,26bと背面磁石部25a,26aとを一体形成してなる補助磁石24を設けることで、部品点数を抑えつつ漏れ磁束を抑えることができる。
・上記第1実施形態では、補助磁石の周方向分割部25,26を別体で構成したが、背面磁石部と極間磁石部とを環状で一体的に構成(一体成形)してもよい。例えば、図9に示すように、各爪状磁極21b,22bと当接する周方向分割部25,26を環状で一体的に構成してもよい。このような構成とすることで、より部品点数を抑えることができる。
次に、本発明を具体化した第2実施形態を図面に従って説明する。なお、本実施形態では、上記実施形態と比較して補助磁石の構成が異なるため、主にこの点について述べる。また、第1実施形態と同一部材について同一符号を付して説明の一部又は全部を割愛する。
本実施形態の補助磁石31は、周方向分割部32が極対数の個数で周方向等角度に分割される。このため、各周方向分割部32は第1ロータコアの爪状磁極か第2ロータコアの爪状磁極と径方向に当接し、各爪状磁極21b,22bで保持されることとなる。
(5)周方向分割部32は、極対数の個数で周方向等角度に分割されることで、各周方向分割部32は必然的に第1ロータコア21の爪状磁極21bか第2ロータコア22の爪状磁極22bで保持されることとなり、これによりロータ回転時にロータコア21,22から周方向分割部32(補助磁石31)が抜けることを抑えることができる。
・上記第2実施形態では、特に言及していないが、例えば図7及び図8に示すように、界磁磁石としての環状磁石23を周方向分割部32(補助磁石35)と径方向において一体化してもよい。周方向分割部32個々と一体化させる場合、前記環状磁石23を周方向に分割した扇状磁石23aと周方向分割部32とを一体化させ、これらを周方向に環状に配置する構成とする。このような構成とすることで、補助磁石35は、径方向において前記環状磁石23と一体化されるため、部品点数を更に抑えることができる。また、ロータ回転時における極間磁石部32aの抜けをより確実に抑えることができる。
次に、本発明を具体化した第3実施形態を図面に従って説明する。なお、本実施形態では、上記実施形態と比較して補助磁石の構成が異なるため、主にこの点について述べる。また、第1実施形態又は第2実施形態と同一部材について同一符号を付し、説明の一部又は全部を割愛する。
異方性磁石部42は、極異方配向とされる極異方性磁石で構成される。異方性磁石部42は、環状を成し、背面磁石部42aと極間磁石部42bとを有する。
本実施形態の補助磁石41は、略円環状の異方性磁石部42に加えて、この異方性磁石部42と磁気特性(収縮率)の異なる異性質部43を備える。ここで、焼成や焼結時において異方性磁石部42の磁化され易い結晶方位(磁化容易軸方向)と磁化困難な方位(磁化困難軸方向)とで収縮率が異なる。このため、円環状の補助磁石の一部に異方性磁石部を用いると、内部応力が蓄積されて補助磁石が割れる虞がある。そこで、前述のように収縮率の異なる異性質部43によって異方性磁石部42の磁化容易軸方向と磁化困難軸方向とで異なる収縮率の違いを吸収することが可能となっている。
(7)補助磁石41は、円環状に一体構成されるものであり、異方性磁石部42と、この異方性磁石部と磁気特性の異なる異性質部とを有する。ここで、異方性磁石部42は、焼成や焼結時に、磁化され易い結晶方位(磁化容易軸方向)と磁化困難な方位(磁化困難軸方向)とで収縮率が異なる。このため、円環状の補助磁石41の一部に異方性磁石部42を用いると、内部応力が蓄積されて補助磁石41が割れる虞がある。このため、異方性磁石部42と磁気特性の異なる異性質部43を補助磁石41に備えることで、この異性質部43と異方性磁石部42とでの収縮率の差を利用して内部応力の集中を緩和させることができ、補助磁石41の割れを抑えることができる。
尚、上記第3実施形態は、以下のように変更してもよい。
次に、本発明を具体化した第3実施形態を図面に従って説明する。なお、第1実施形態と同一部材について同一符号を付して説明の一部又は全部を割愛する。
図16に示すように、補助磁石51は、軸方向において分割された複数の軸方向分割部52〜54を備え、これら軸方向分割部52〜54を軸方向に連続して隣接させて構成される。軸方向分割部52〜54は、補助磁石51を軸方向において3分割したものであり、軸方向中央の中央分割部52と、この中央分割部52の軸方向両側に位置する両側分割部53,54とを有する。
図16に示すように、各両側分割部53,54は、1つの背面磁石部53b,54bと、この背面磁石部53b,54bの周方向両側において径方向外側に延出する極間磁石部53a,54aとが一体形成された周方向分割体55をそれぞれ極対数と同数個有する。
本実施形態の補助磁石51は、軸方向において分割された複数の軸方向分割部52〜54を、軸方向に連続して隣接させて構成される。軸方向分割部52〜54は、それぞれ背面磁石部52b,53b,54bと、極間磁石部52a,53a,54aとを有する。このような構成とすることで、補助磁石51を周方向に分割した場合と比較して周方向における隙間等の発生を抑え、軸方向分割部52〜54の極間磁石部52a,53a,54a及び背面磁石部52b,53b,54bが磁気抵抗となることを抑えることができる。
(11)補助磁石51は、軸方向において分割された複数の軸方向分割部52〜54を、軸方向に連続して隣接させて構成され、軸方向分割部52〜54は、それぞれ背面磁石部52b,53b,54bと、前記極間磁石部52a,53a,54aとを有する。このように軸方向に分割することで、極間磁石部52a,53a,54a及び背面磁石部52b,53b,54bが磁気抵抗となることを抑えることができる。
・上記第4実施形態では、補助磁石51を軸方向に3分割した軸方向分割部52〜54にて構成したが、これに限らない。例えば図17に示すように、軸方向において2分割された軸方向分割部56,57を、軸方向に連続して隣接させて補助磁石51を構成してもよい。具体的には、補助磁石51の軸方向分割部56,57は、極間磁石部56a,57aと背面磁石部56b,57bを有する。軸方向分割部56,57の極間磁石部56a,57aと背面磁石部56b,57bとは、それぞれの軸方向分割部56,57において円環状に一体形成される。このような構成とすることで、同一形状の軸方向分割部56,57となる。またこのような2分割の軸方向分割部56,57を金型成形する際に、金型の型抜きを容易とすることができる。金型も同様に1種類で前記軸方向分割部56,57を成形することができる。また、軸方向分割部56,57のそれぞれに第1実施形態の環状磁石23を軸方向に分割した分割体23bを一体形成してもよい。このように、環状磁石23と一体化されることで部品点数が抑えられる。
・上記各実施形態では、界磁磁石として1つの環状磁石23を用いたが、複数に分割した永久磁石を回転軸12の周囲で第1及び第2コアベース21a,22aの軸方向間に配置する構成を採用してもよい。
・上記各実施形態では、ステータ6のティースへの巻線の巻回方法について特に言及していないが、集中巻や分布巻を用いてもよい。
(付記1)略円盤状の第1コアベースの外周部に、等間隔に複数の第1爪状磁極が径方向外側に突出されるとともに軸方向に延出形成された第1ロータコアと、略円盤状の第2コアベースの外周部に、等間隔に複数の第2爪状磁極が径方向外側に突出されるとともに軸方向に延出形成され、前記各第2爪状磁極がそれぞれ対応する前記第1ロータコアの各第1爪状磁極間に配置された第2ロータコアと、前記第1コアベースと第2コアベースとの軸方向の間に配置され、前記軸方向に磁化されることで、前記第1爪状磁極を第1の磁極として機能させ、前記第2爪状磁極を第2の磁極として機能させる界磁磁石と、前記第1爪状磁極と前記第2爪状磁極との周方向の間に配置されるとともに前記第1及び第2爪状磁極と同じ極となるように磁化された極間磁石部と、前記第1及び第2爪状磁極の背面に配置されるとともに前記第1及び第2の磁極と同極性が径方向外側となるように磁化された背面磁石部とが一体形成されて前記各爪状磁極と径方向及び周方向に当接する補助磁石と、を備えたロータ。
この構成では、補助磁石は、前記界磁磁石によって第1及び第2の磁極として機能される前記各爪状磁極と同一方向の磁化方向を有する。これにより、爪状磁極外表面の磁束を高めることができる。
この構成では、各周方向分割部は、それぞれの前記極間磁石部が他の周方向分割部の極間磁石部と隣接する。即ち、補助磁石の周方向分割部は、極間磁石部で分割されることとなるため、周方向分割部の背面磁石部を爪状磁極で覆うことができる。これにより、極間磁石部の離間を抑えることができる。
この構成では、周方向分割部は、極対数の個数で周方向等角度に分割されることで、各周方向分割部は必然的に第1ロータコアの爪状磁極か第2ロータコアの爪状磁極で保持されることとなり、これによりロータ回転時にロータコアから周方向分割部(補助磁石)が抜けることを抑えることができる。
この構成では、各周方向分割部はそれぞれの前記背面磁石部が他の周方向分割部の背面磁石部と隣接することで、分割位置が各爪状磁極の背面である背面磁石部となる。この背面磁石部は、概ね径方向に磁化されるものであるため、周方向分割部間の分割位置が磁気抵抗となることを抑えることができる。これにより、モータの高出力化に寄与できる。
この構成では、補助磁石は、径方向において前記界磁磁石と一体化されるため、部品点数を更に抑えることができる。また、ロータ回転時における極間磁石部の抜けをより確実に抑えることができる。
この構成では、補助磁石は、軸方向において2分割された前記軸方向分割部を、軸方向に連続して隣接させて構成することで、各軸方向分割部を金型成形する際に、金型の型抜きを容易とすることができる。
Claims (7)
- 略円盤状の第1コアベースの外周部に、等間隔に複数の第1爪状磁極が径方向外側に突出されるとともに軸方向に延出形成された第1ロータコアと、
略円盤状の第2コアベースの外周部に、等間隔に複数の第2爪状磁極が径方向外側に突出されるとともに軸方向に延出形成され、前記各第2爪状磁極がそれぞれ対応する前記第1ロータコアの各第1爪状磁極間に配置された第2ロータコアと、
前記第1コアベースと第2コアベースとの軸方向の間に配置され、前記軸方向に磁化されることで、前記第1爪状磁極を第1の磁極として機能させ、前記第2爪状磁極を第2の磁極として機能させる界磁磁石と、
前記第1及び第2爪状磁極の背面に配置されるとともに前記第1及び第2の磁極と同極性が径方向外側となるように磁化された背面磁石部と、該背面磁石部から径方向外側に延出して前記第1爪状磁極と前記第2爪状磁極との周方向の間に配置されるとともに前記第1及び第2爪状磁極と同じ極となるように磁化された極間磁石部とが一体形成されて前記各爪状磁極と径方向及び周方向に当接する補助磁石と、
を備え、
前記補助磁石は、円環状に一体構成されるものであり、異方性磁石部と、この異方性磁石部と磁気特性の異なる異性質部とを有しており、
前記補助磁石の異性質部は、前記補助磁石の前記背面磁石部における径方向内側に設けられていることを特徴とするロータ。 - 請求項1に記載のロータにおいて、
前記補助磁石の異性質部は、前記背面磁石部における極の周方向中央に設けられていることを特徴とするロータ。 - 略円盤状の第1コアベースの外周部に、等間隔に複数の第1爪状磁極が径方向外側に突出されるとともに軸方向に延出形成された第1ロータコアと、
略円盤状の第2コアベースの外周部に、等間隔に複数の第2爪状磁極が径方向外側に突出されるとともに軸方向に延出形成され、前記各第2爪状磁極がそれぞれ対応する前記第1ロータコアの各第1爪状磁極間に配置された第2ロータコアと、
前記第1コアベースと第2コアベースとの軸方向の間に配置され、前記軸方向に磁化されることで、前記第1爪状磁極を第1の磁極として機能させ、前記第2爪状磁極を第2の磁極として機能させる界磁磁石と、
前記第1及び第2爪状磁極の背面に配置されるとともに前記第1及び第2の磁極と同極性が径方向外側となるように磁化された背面磁石部と、該背面磁石部から径方向外側に延出して前記第1爪状磁極と前記第2爪状磁極との周方向の間に配置されるとともに前記第1及び第2爪状磁極と同じ極となるように磁化された極間磁石部とが一体形成されて前記各爪状磁極と径方向及び周方向に当接する補助磁石と、
を備え、
前記補助磁石は、円環状に一体構成されるものであり、異方性磁石部と、この異方性磁石部と磁気特性の異なる異性質部とを有しており、
前記補助磁石の異性質部は、前記補助磁石の前記極間磁石部における径方向内側に設けられていることを特徴とするロータ。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載のロータにおいて、
前記補助磁石の異性質部は、等方性磁石であることを特徴とするロータ。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載のロータにおいて、
前記補助磁石の異性質部は、空隙であることを特徴とするロータ。 - 請求項1〜5のいずれか一項に記載のロータにおいて、
前記異方性磁石部は極異方性磁石で構成されることを特徴とするロータ。 - 請求項1〜6のいずれか一項に記載のロータを備えたことを特徴とするモータ。
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