JP6640621B2 - 電動機用ロータ、およびブラシレスモータ - Google Patents

Description

本発明は、電動機用ロータ、およびこの電動機用ロータを備えたブラシレスモータに関するものである。

従来から、電動機として、巻線が巻回されたティースを有するステータと、ステータの径方向内側に回転自在に設けられたロータと、を備え、巻線への通電制御を行うことによりロータを回転駆動させるブラシレスモータが知られている。

この種のブラシレスモータのロータは、回転軸と、この回転軸に外嵌固定される略円柱状のロータコアと、ロータコアに設けられたマグネットとを有している。
マグネットをロータに配置する方式としては、磁性体よりなるロータコアにスリットを複数形成し、スリット内にマグネットを配置するマグネット埋込方式（ＩＰＭ：Ｉｎｔｅｒｉｏｒ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）が知られている。

また、近年では、ＩＰＭモータの中でも、ロータコア内に径方向に沿うようにマグネットを配置し、マグネットに磁気異方性の強い形状を持たせることによって大きなリラクタンストルクを発生させるＰＭＲ（Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ）モータが知られている。

このＰＭＲモータは、マグネットの周方向に磁束を発生させてマグネット間のロータコアを磁化させている。したがって、磁気効率よくロータコアを磁化させるためには、マグネットの径方向への磁束の漏洩を抑制することが要求される。

ところで、回転シャフトとロータコアの固着方法として、一般的には圧入が用いられている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３−１０２５９７号公報

しかしながら、上述の従来技術にあっては、回転シャフトをロータコアの中心孔に圧入することで、回転シャフトとロータコアとを結合した場合、高い結合強度を維持することができるものの、圧入孔の周囲でロータコアの複数の磁極部を構成する膨出部同志が周方向に連結した形状になるので、ロータコアの内周部での磁束の漏れを低減できないという課題がある。

本発明は、上記事情を考慮し、漏れ磁束を大幅に低減できると共に、ロータコアを強固に回転シャフトに保持することのできる電動機用ロータ、およびこの電動機用ロータを備えたブラシレスモータを提供するものである。

本発明の電動機用ロータは、回転シャフトと、前記回転シャフトの外周面を被覆するように形成された非磁性体と、前記回転シャフトの外周に、前記非磁性体を介して連結されており、前記回転シャフトの軸方向および径方向に延びる複数のスリットが前記回転シャフトの周方向に沿って並んで形成されているロータコアと、前記複数のスリットに設けられた複数のマグネットと、を備え、前記ロータコアは、前記軸方向および前記径方向に延び、前記回転シャフトの外周面に放射状に配置されている複数の分割コアと、前記分割コアの軸方向の少なくとも一端に配置されたサイドコアプレートと、を備え、各前記分割コアの間に、前記スリットが形成されており、前記サイドコアプレートは、各前記分割コアに係合され、該分割コアと同形状の複数のコア片本体と、前記複数のコア片本体の前記径方向の外周部をそれぞれ連結する連結部と、を備え、前記分割コア、および前記サイドコアプレートの内周面側が前記回転シャフトの外周面との間に間隔があくように形成されており、前記分割コア、および前記サイドコアプレートの内周側には、前記ロータコアが前記非磁性体から前記径方向の外側への離脱を抑制するための凸部が設けられている一方、前記非磁性体には、前記凸部を受け入れ、該凸部と係合する溝部が設けられており、前記凸部、および前記溝部は、径方向内側に向かうに従って僅かに末広がりとなるように形成されており、前記非磁性体は、前記ロータコアの前記軸方向の両端面よりも前記軸方向の外側に突出する突出部を有し、各前記突出部は、前記ロータコアの前記軸方向の両端面の一部を覆うように前記径方向の外側に張り出した一対の径方向張り出し部を有し、前記ロータコアの前記軸方向の端面において、前記一対の径方向張り出し部のうち一方のみ、前記スリットを避けて前記径方向に延在していることを特徴とする。

上記のように、非磁性体を介して回転シャフトとロータコアとを連結し、さらに、回転シャフト外周面とロータコアの内周面との間に間隔をあけることにより、ロータコアの内周部での漏れ磁束を大幅に低減できる。
また、ロータコアに径方向外側への抜けを防止するための凸部を設ける一方、非磁性体に凸部と係合する溝部を設けることにより、回転シャフトにロータコアを強固に保持できる。さらに、非磁性体によってマグネットの径方向内側端の位置を規制することができるので、ロータコアの外周面に発生する磁束の量を、ロータコアの全周にわたって均一化できる。
また、回転シャフトとロータコアとの間に非磁性体を介在させることにより、回転シャフトの径を小さくすることができる。例えば、シャフト径が小さい場合にもロータコアを確実に保持できるので、シャフト径が小さい場合に好適である。
また、非磁性体に径方向張り出し部を設けた場合であっても、各スリットへのマグネットの挿入口を確保することができる。

上記電動機用ロータにおいて、前記ロータコアは、鋼板材を前記軸方向に複数積層して構成されており、前記サイドコアプレートは、積層された前記鋼板材のうち前記軸方向の端部に配置された１枚または複数枚の鋼板材からなることを特徴とする。

上記のように構成することで、軸方向の端部に位置するサイドコアプレート以外に、互いに分離した分割コアを周方向に繋ぐ部分（連結部）を持たないので、漏れ磁束を最小限にすることができる。

上記電動機用ロータにおいて、積層された前記鋼板材間は、それぞれ積層面に形成された突起、および該突起と係合可能な凹部により、互いに連結されていることを特徴とする。

上記のように構成することで、所定形状にプレス加工した鋼板材を所定枚数積層するだけで、ロータコアを安価に製造することができる。また、鋼板材の積層枚数を調節することで、モータ仕様に容易に対応させることができる。

上記電動機用ロータにおいて、各前記分割コアには、前記周方向で隣接する前記分割コアと対向する２つの側面のうちの少なくとも何れか一方で、且つ前記径方向の外側端に、前記周方向に沿って突出形成されたマグネット案内突起が設けられていることを特徴とする。

上記のように、分割コアの側面で且つ径方向の外側端に、周方向に沿ってマグネット案内突起を突出形成することにより、このマグネット案内突起に沿わしながら各スリットにマグネットを挿入できる。つまり、マグネット案内突起を利用して各スリットにマグネットを容易に挿入でき、マグネットの組み付け性を向上できる。
また、マグネット案内突起がスリット側に突出することになるので、マグネット案内突起によって、マグネットの径方向外側への飛出しを防止できる。このため、分割コアによるマグネットの保持力を、さらに向上できる。

上記電動機用ロータにおいて、前記マグネット案内突起は、前記ロータコアを前記軸方向から見た前記連結部の投影面内に設けられていることを特徴とする。

上記のように構成することで、各スリットにマグネットを軸方向に沿って挿入する際に、マグネット案内突起に引っ掛からずに挿入をスムーズに行うことができる。

上記電動機用ロータにおいて、前記ロータコアの前記軸方向の端面において、前記一対の径方向張り出し部のうちの他方は、前記スリットの一部を覆う位置まで前記径方向に延在していることを特徴とする。

上記のように構成することで、径方向張り出し部にマグネットの軸方向の端部を当接させるだけでマグネットの軸方向の位置決めを行うことができる。また、径方向張り出し部が、マグネットの軸方向への飛出しを防止する役割も果たすので、信頼性の高い電動機用ロータを提供できる。

上記電動機用ロータにおいて、前記他方の前記径方向張り出し部は、前記ロータコアの前記軸方向の端部から突出した前記マグネットの前記軸方向の端部を位置決めするための位置決め凹部を各前記スリットに対応して複数有していることを特徴とする。

上記のように構成することで、マグネットの位置決めを容易、且つより正確に行うことができる。

上記電動機用ロータにおいて、前記分割コアと前記サイドコアプレートは、これら分割コアおよびサイドコアプレートの何れか一方に形成された係合突起と、他方に形成され、前記係合突起と係合可能な係合凹部と、により互いに連結されており、前記径方向張り出し部は、少なくとも前記係合突起および前記係合凹部の一部を覆うように形成されていることを特徴とする。

上記のように構成することで、係合突起および係合凹部によって、分割コアとサイドコアプレートとを容易、且つ確実に連結できる。
また、非磁性体の径方向張り出し部が、少なくとも係合突起および係合凹部の一部を覆うように形成されているので、非磁性体とロータコアとの固定力を向上させることができる。

上記電動機用ロータにおいて、前記分割コアと前記サイドコアプレートは、前記分割コアに形成された係合突起と、前記サイドコアプレートに形成され、前記係合突起が嵌合可能な係合孔と、により互いに連結されており、前記径方向張り出し部は、少なくとも前記係合突起および前記係合孔の一部を覆うように形成されていることを特徴とする。

上記のように構成することで、係合突起および係合孔によって、分割コアとサイドコアプレートとを容易、且つ確実に連結できる。
また、サイドコアプレートの係合孔に係合突起を嵌合させるように構成することで、分割コアとサイドコアプレートとを連結させた際に、サイドコアプレートの表面に凹凸が形成されることなく、サイドコアプレートの表面を平坦な面にすることができる。平坦な面とすることができる分、電動機用ロータの組み付け性を向上できると共に、電動機用ロータの小型化を図ることができる。
さらに、非磁性体の径方向張り出し部が、少なくとも係合突起および係合孔の一部を覆うように形成されているので、非磁性体とロータコアとの固定力を向上させることができる。

上記電動機用ロータにおいて、前記マグネットの前記軸方向の長さは、前記ロータコアの前記軸方向の長さよりも長く設定されており、前記ロータコアの前記軸方向の両端から、前記マグネットの前記軸方向の両端がそれぞれ突出していることを特徴とする。

上記のように構成することで、サイドコアプレートの連結部の内周側にマグネットの両端を通すことができる。このため、サイドコアプレートの連結部によって、マグネットの径方向外側への飛び出しをより確実に防止することができる。

上記電動機用ロータにおいて、前記ロータコアを、前記軸方向に複数段重ねて構成されていることを特徴とする。

上記のように構成することで、モータの仕様に応じて、ロータコア全体の軸方向の長さを自由に設定することができる。

本発明のブラシレスモータは、上記電動機用ロータと、前記電動機用ロータを回転可能に支持するモータケースと、前記モータケース内に固定され、電流が供給される巻線が巻回されているステータと、を備えたことを特徴とする。

上記のように構成することで、漏れ磁束の少ない高性能のブラシレスモータを得ることができる。

本発明によれば、ロータコアの内周部における漏れ磁束を大幅に低減できると共に、ロータコアを強固に回転シャフトに保持することができる。

本発明の実施形態におけるブラシレスモータの縦断面図である。 本発明の実施形態における電動機用ロータの側面図である。 本発明の実施形態におけるロータを軸方向一方側から見た斜視図である。 本発明の実施形態におけるロータを軸方向他方側から見た斜視図である。 本発明の実施形態におけるロータの分解斜視図および組立斜視図である。 本発明の実施形態におけるロータを構成するコアユニットの分解斜視図および組立斜視図である。 本発明の実施形態におけるロータを構成するロータコアの分解斜視図および組立斜視図である。 本発明の実施形態におけるロータコアを構成する分割コアのマグネット案内突起の説明図で、（ａ）はサイドコアプレートを外した状態の斜視図、（ｂ）はサイドコアプレートを付けてマグネット案内突起とサイドコアプレートの連結部の大きさの関係が分かるようにした状態を示す斜視図である。 本発明の実施形態におけるロータコアと回転シャフトの関係を示す斜視図である。 本発明の実施形態におけるロータコアと回転シャフトの関係を示す軸方向の断面図で、（ａ）はモールド樹脂を充填する前の状態を示す図、（ｂ）はモールド樹脂を充填した後の状態を示す図である。 本発明の実施形態における回転シャフトと分割コアの突部とモールド樹脂の関係を示す要部拡大断面図である。 本発明の実施形態における回転シャフトとロータコアとをモールド樹脂で結合した状態を示す図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）の矢印Ｅ１方向から見た正面図、（ｃ）は（ａ）の矢印Ｅ２方向から見た正面図である。 図１２に示した状態の組立品にマグネットを挿入してロータを完成させようようとしている状態を示す斜視図である。 図１３と反対側から見た斜視図である。 本発明の実施形態の変形例におけるサイドコアプレートの斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（ブラシレスモータ）
図１は、実施形態に係るブラシレスモータの縦断面図である。
図１に示すように、このブラシレスモータ１は、いわゆるインナーロータ式のモータであって、ステータハウジング（モータケース）２に圧入されたステータ３と、ステータ３の径方向内側にステータハウジング２に対して回転自在に配置されたロータ４と、を備えている。

ステータハウジング２は筒状に形成されており、筒状部分の内周にステータ３が圧入されている。ステータハウジング２の一方側（図１の右端側）からは、ロータ４の回転シャフト５の一端が露出している。
なお、以下の説明では、回転シャフト５の突出側（図１の右側）を一方側と称し、その反対側（図１の左側）を他方側と称して説明する。また、以下の説明では、回転シャフト５の軸方向を単に軸方向、回転シャフト５の径方向を単に径方向、回転シャフト５の回転方向を周方向と称して説明する。

ステータハウジング２の一方側は、略円盤状に形成されている第１ブラケット６で塞がれている。第１ブラケット６の径方向中央部には、第１軸受支持孔７が形成されている。この第１軸受支持孔７に、回転シャフト５を支持する第１軸受８が圧入固定されている。

ステータ３は、略円筒状のステータコア１０を有している。ステータコア１０の外周面は、ステータハウジング２の内周面に、例えば圧入等によって固定されている。ステータコア１０には、径方向内側に向かって複数のティース１４が周方向に等間隔で突設されている。ティース１４には、インシュレータ１１を介してコイル１２が巻回されている。なお、ステータコア１０は複数枚の鋼板材を積層状に重ねて構成されている。

各ティース１４に巻回されているコイル１２の端末部は、ステータハウジング２の他方側に向かって引き出され、ここに配置されているプリント基板１３に接続されている。
プリント基板１３は、コイル１２の各端末部を適宜結線し、外部からの電力をコイル１２に供給するためのものであって、所定のコイル１２の端末部が接続される導電性の配線パターンが印刷されている。

プリント基板１３は、ターミナル（不図示）の一端側に接続され、ターミナルの他端側はステータハウジング２の外周部に設けられた電源コネクタ２０の内部に露出している。
プリント基板１３の他方側には、ステータハウジング２の他方側を塞ぐ第２ブラケット１５が設けられている。第２ブラケット１５は略円盤状に形成されており、中央部には第２軸受支持孔１６が形成されている。第２軸受支持孔１６には、回転シャフト５の他方側の端部を回転自在に支持する第２軸受１７が圧入固定されている。なお、回転シャフト５の他方側の端部は、第２ブラケット１５に固定された第３ブラケット１９によって覆われている。

なお、詳細な説明を省略するが、このブラシレスモータ１は、ロータ４の回転位置検出用の例えば磁気式エンコーダ２１を有している。なお、ロータ４の回転位置検出用の検出手段を光学式で構成してもよい。

（ロータ）
図２は、ブラシレスモータ１に適用される電動機用のロータ４の側面図、図３は、ロータ４を軸方向一方側から見た斜視図、図４は、ロータ４を軸方向他方側から見た斜視図、図５は、ロータ４の分解斜視図および組立斜視図である。
図２〜図５に示すように、電動機用のロータ４は、金属製の回転シャフト５と、磁性体よりなり回転シャフト５の外周に固定されたロータコア２５（２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ）と、ロータコア２５内に周方向に沿って所定間隔で放射状に配置された複数のマグネット４０と、回転シャフト５とロータコア２５を結合するために回転シャフト５とロータコア２５の間に充填固化されたモールド樹脂（非磁性体）５０と、を有している。なお、回転シャフト５は、例えば、アルミ焼結材やＳＵＳ３０４などの非磁性体で構成してもよいし、磁性体である鉄等で構成してもよい。

（ロータコア）
ロータコア２５は、同一形状のコアユニット（ロータコア２５）２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃを、軸方向に１段または複数段（本例では３段）に連結することで構成されている。なお以下の説明では、説明を分かり易くするために、各ロータコア２５Ａ〜２５Ｃを重ねたものをロータコア２５とし、各ロータコア２５Ａ〜２５Ｃ単体を、それぞれコアユニット２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃとして、それぞれ区別して説明する。しかしながら、ロータコア２５は、少なくとも１つ以上で構成されていればよく、１つで構成されたものも、複数段で構成されたものも、全体としてはロータコア２５として機能する。

図６は、コアユニット２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃの分解斜視図および組立斜視図、ロータコア２５の分解斜視図および組立斜視図である。
図６、図７に示すように、ロータコア２５は、ステータ３側の磁極（ティース）に対面して磁気的に結合されるロータ側の磁極部を成す複数の分割コア３２を有している。また、ロータコア２５は、分割コア（磁極）３２間に位置して径方向および軸方向に延びる複数のスリット２８を有している。これら複数のスリット２８は、回転シャフト５を中心にして周方向に所定間隔で放射状に配置されている。

ロータコア２５は、磁性体である電磁鋼板（鋼板材）を軸方向に複数積層して構成されている。積層された電磁鋼板間は、それぞれ積層面に形成された凹凸部３５（凸部３５ａおよび凹部３５ｂ）の係合により互いに連結されている。凹凸部３５は、例えば電磁鋼板にプレス加工を施すことにより形成される。

各コアユニット２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃは、周方向に所定間隔で配列された、軸方向から見て扇形の複数の分割コア３２と、連結部材としてのサイドコアプレート３０と、から構成されている。サイドコアプレート３０は、積層された鋼板材のうち軸方向両端部にそれぞれ配置された１枚の電磁鋼板からなる。ここでは、ロータコア２５の外周部の磁束の回り込み防止のために、サイドコアプレート３０は、強度的に必要な最小枚数である１枚の電磁鋼板で構成されている。分割コア３２とサイドコアプレート３０の結合も、両者の重ね合わせ面に形成された凹凸部３５（凸部３５ａおよび凹部３５ｂ）の係合により行われている。この凹凸部３５も、例えば電磁鋼板にプレス加工を施すことにより形成される。

（分割コア）
図６に示すように、分割コア３２は、それぞれロータ側の磁極部を成す部分として互いに分離して設けられており、周方向に隣接するもの同士の間にスリット２８を確保し、且つ、図１０に示すように、それぞれの内周端と回転シャフト５の外周との間に空隙部３４を確保した状態で、周方向に所定間隔で配列されている。

図８は、ロータコア２５における分割コア３２のマグネット案内突起３２ｂの説明図で、（ａ）はサイドコアプレート３０を外した状態のロータコア２５の斜視図、（ｂ）はサイドコアプレート３０を付けてマグネット案内突起３２ｂとサイドコアプレート３０の連結部３０ｂの大きさの関係が分かるようにした状態を示すロータコア２５の斜視図である。図１０は、ロータコア２５と回転シャフト５の関係を示す軸方向の断面図で、（ａ）はモールド樹脂（非磁性体）５０を充填する前の状態を示す図、（ｂ）はモールド樹脂（非磁性体）５０を充填した後の状態を示す図である。
図８（ａ）および図１０（ａ）に示すように、軸方向から見て扇形を成した各分割コア３２は、周方向幅の狭くなった各内周端の周方向の両側に凸部３２ａを有している。凸部３２ａは、ダブテール突起状となるように、径方向内側に向かうに従って僅かに末広がりとなるように形成されている。なお、各分割コア３２の内周端面は、回転シャフト５の中心を通る分割コア３２の周方向幅の中心線に対して垂直な平面として形成されている。これは、内周端面からの漏れ磁束を減らす上で有効となる。

また、各分割コア３２は、周方向幅の広くなった外周端の周方向の両側に、軸方向に沿ってマグネット４０をスリット２８に挿入する際にその挿入を案内するマグネット案内突起３２ｂを有している。マグネット案内突起３２ｂは、分割コア３２の両側面３２ｃにおける外周端から周方向に沿って突出形成されている。そして、スリット２８を挟んで対向するマグネット案内突起３２ｂ間の幅は、マグネット案内突起３２ｂよりも内周側に配置されるマグネット４０の外周端の周方向の幅よりも小さく設定されている。

また、図８（ｂ）に示すように、マグネット案内突起３２ｂは、ロータコア２５を軸方向から見た時に、サイドコアプレート３０の連結部３０ｂ（後述）の投影面内に収まる大きさに形成されている。

（サイドコアプレート）
図６に示すように、サイドコアプレート３０は、周方向に配列された複数の分割コア３２の外周端を周方向に連結する連結部材としての役目を果たす。サイドコアプレート３０は、分割コア３２の軸方向の両端に配置固定されている。
各サイドコアプレート３０は、分割コア３２と軸方向に重なる分割コア相当部（コア片本体）３０ａと、スリット２８を跨ぐ位置に配されて周方向に隣接する分割コア相当部３０ａの外周端同士を繋ぐことで、互いに分離して設けられた分割コア３２の外周端を周方向に連結する円弧状の連結部３０ｂとを、一枚のプレート上に一体に有している。そして、分割コア相当部（コア片本体）３０ａに、分割コア３２とサイドコアプレート３０とを結合するための凹凸部３５（凸部３５ａおよび凹部３５ｂ）が、例えばボス加工によって形成されている。

（マグネット）
図１３は、図１２に示した状態の組立品にマグネット４０を挿入してロータ４を完成させようようとしている状態を示す斜視図、図１４は、図１３と反対側から見た斜視図である。
図１３、図１４に示すように、マグネット４０は、軸方向から見た断面が長方形のブロック状に形成されたセグメント型のネオジム等からなる永久磁石である。マグネット４０は、ロータコア２５の各スリット２８に、軸方向から挿入されている。マグネット４０は、回転シャフト５の周方向にそれぞれ着磁されており、周方向に隣り合う各スリット２８間で同一の磁極が対面するように配置されている。そして、隣り合うマグネット４０の発生する磁力線により、周方向に並ぶ各マグネット４０間の分割コア３２（磁極部）が交互に異極性に磁化されるようになっている。これにより、ロータ４は効率的にモータトルクを発生できるようになる。

マグネット４０の長さは、ロータコア２５の軸方向の長さよりも僅かに長く設定されている。スリット２８に収容されたマグネット４０は、図２〜図４に示すように、各コアユニット２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃのサイドコアプレート３０の連結部３０ｂの内周側において軸方向に通されている。マグネット４０の軸方向の両端は、ロータコア２５の軸方向の両端に位置するサイドコアプレート３０の連結部３０ｂの内周側において軸方向に通されることで、ロータコア２５の軸方向の両端面からそれぞれ軸方向外方への突出量が同じとなるように僅かに突出している。

（モールド樹脂）
非磁性体であるモールド樹脂（非磁性体）５０は、ロータコア２５と回転シャフト５との間に充填されている。詳述すると、モールド樹脂５０は、図１０（ｂ）に示すように、ロータコア２５の内周端と回転シャフト５の外周との間の空隙部３４と各分割コア３２の内周端の凸部３２ａとを覆い、且つスリット２８の内周端を規定する位置まで充填されている。これにより、モールド樹脂５０によって、ロータコア２５と回転シャフト５とが一体に結合されている。

ここで、図１０（ｂ）、図１１に示すように、モールド樹脂５０は、各分割コア３２の内周端の凸部３２ａを埋設するように形成されているので、結果的にモールド樹脂５０には、凸部３２ａを受け入れ、この凸部３２ａと係合する溝部５０ａが係合された形になる。したがって、溝部５０ａは、ダブテール溝状に形成される。このようにダブテール溝状の溝部５０ａに、各分割コア３２のダブテール突起状の凸部３２ａが係合するので、モールド樹脂５０から各分割コア３２（ロータコア２５）が径方向外側へ離脱することが抑制される。

なお、凸部３２ａ、および溝部５０ａの末広がり角度θは、溝部５０ａからの凸部３２ａの径方向外側への抜けが防止できる角度であればよく、できる限り０°に近いことが望ましい。０°に近いということは、その分、凸部３２ａ、および溝部５０ａは、ストレート形状（断面矩形状）に近づくことになる。このため、周方向で隣接する凸部３２ａの間の距離が長くなり、凸部３２ａを介した磁束の漏れを極力抑えることができる。

また、図２〜図５に示すように、モールド樹脂５０は、ロータコア２５の軸方向の両端面よりも軸方向外方に突出する突出部５５，５６を有している。各突出部５５，５６には、それぞれロータコア２５の軸方向の両端面の一部を覆うように径方向外方に張り出したフランジ状の径方向張り出し部５１，５２を有している。

図３、図５、図１２（ａ）、図１２（ｂ）、図１３に示すように、２つの径方向張り出し部５１，５２のうち、一方側の径方向張り出し部５１は、スリット２８の一部を覆う位置まで、ロータコア２５の軸方向の端面の径方向に延在している。特に、この一方側の径方向張り出し部５１は、ロータコア２５の軸方向の端部から突出したマグネット４０の軸方向の端部を位置決めするための位置決め凹部５３を各スリット２８に対応して複数有している。
また、図４、図１２（ｃ）、図１４に示すように、他方側の径方向張り出し部５２は、スリット２８を避けて、ロータコア２５の軸方向の端面の径方向に延在している。

分割コア３２とサイドコアプレート３０は、両者の重ね合わせ面に形成された凹凸部３５の係合により互いに連結されており、一方側および他方側の径方向張り出し部５１，５２は、少なくともサイドコアプレート３０の凹凸部３５（凸部３５ａまたは凹部３５ｂ）の一部を覆うように設けられている。

（ロータの組立）
次にロータ４の組立手順について述べる。
ロータ４を組み立てる場合は、まず、図６に示すように、必要個数の分割コア３２を用意する。各分割コア３２は、所定形状にプレス加工した電磁鋼板を所定枚数積層することで構成する。また、必要個数の分割コア３２を周方向に所定間隔で配列しながら、複数の分割コア３２を挟むように軸方向両端にサイドコアプレート３０を積層し、分割コア３２とサイドコアプレート３０とを結合する。こうすることで、コアユニット２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃが完成する。このように組み立てることで、各コアユニット２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃの分割コア３２間には、マグネット４０を挿入するためのスリット２８が確保される。

次に、図７に示すように、必要個数のコアユニット２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃを軸方向に段積み状に連結してロータコア２５を組み立てる。そして、図９に示すように、組み立てたロータコア２５の中心の空間に回転シャフト５を挿入し、これらを所定の位置関係を保ちながら、モールド樹脂５０を射出成形するための金型（不図示）にセットする。

セットした段階では、図１０（ａ）に示すように、ロータコア２５の各分割コア３２の内周端と回転シャフト５の外周との間に空隙部３４が確保される。次いで、金型内に溶融したモールド用の樹脂材料を充填して、図１０（ｂ）に示すように、空隙部３４と各分割コア３２の内周端の凸部３２ａとを覆い、スリット２８の内周端を規定する位置までモールド樹脂５０を充填する。

その際、図１１に示すように、金型の形状により、モールド樹脂５０によって形成されるスリット２８の内周端面２８ａを、スリット２８の周方向幅の中心と回転シャフト５の軸心とを通る中心線２８Ｌに対し、垂直な平面として形成する。こうすることで、スリット２８の周方向幅の中心線２８Ｌが回転シャフト５の外周と交わる点Ｐにおける回転シャフト５の接線Ａ１に対して、スリット２８の内周端面２８ａ上に引いた線Ａ２とが平行となる。

このように、モールド樹脂５０を成形することによって、図１４に示すような、スリット２８を有するロータコア中間品が完成する。この段階で、モールド樹脂５０の一方側の径方向張り出し部５１は、スリット２８の軸方向の端面の一部を塞ぎ、モールド樹脂５０の他方側の径方向張り出し部５２は、スリット２８を避けた位置に形成されている。

次に、図１３、図１４に示すように、ロータコア中間品の各スリット２８に対して、他方側、つまり、スリット２８を避けるように形成された径方向張り出し部５２側から複数のマグネット４０をそれぞれ挿入する。このとき、分割コア３２の両側面３２ｃにマグネット案内突起３２ｂが設けられているので、このマグネット案内突起３２ｂに沿わせるようにマグネット４０をスリット２８に挿入することで、マグネット４０の挿入が容易になる。また、径方向張り出し部５１に設けられた位置決め凹部５３により挿入されたマグネット４０のロータコア２５の軸方向の両端面からの突出量が同じとなるように軸方向位置が規定される。
以上の工程により、図２〜図４に示すようなロータ４が完成する。

（実施形態の作用効果）
このように、上記の実施形態では、ロータ４の磁極部を成す各分割コア３２が周方向に互いに分離し、各分割コア３２の内周側がモールド樹脂５０を介して回転シャフト５に連結されている。そして、各分割コア３２の内周端と回転シャフト５の外周との間には空隙部３４が確保されているので、各分割コア３２がそれぞれ絶縁された状態で配置されていることになる。このため、ロータコア２５の内周部での漏れ磁束を大幅に低減することができる。

また、充填されたモールド樹脂５０によりロータコア２５と回転シャフト５とを一体に結合しているので、容易に且つ強固にロータコア２５を保持することができる。特に各分割コア３２の内周端の周方向両端の凸部３２ａとモールド樹脂５０の溝部５０ａとを係合させた形になっているので、各分割コア３２（ロータコア２５）の径方向外側への抜けが規制され、ロータコア２５の保持強度を高く維持することができる。

また、モールド樹脂５０の充填の１工程で回転シャフト５とロータコア２５を結合できるので、製造コストの低減が図れる。また、モールド樹脂５０でロータコア２５と回転シャフト５の空隙部３４を埋めているので、回転シャフト５の径を小さくすることができる。例えば、シャフト径が小さい場合にもロータコア２５を確実に保持できるので、シャフト径が小さい場合に有効性を発揮できる。また、モールド樹脂５０をスリット２８の内周端を規定する位置まで充填しているので、モールド樹脂５０でマグネット４０の内周端の位置決めをすることができる。この結果、ロータコア２５の外周面に発生する磁束の量を、ロータコア２５の全周にわたって均一化できる。

また、ロータコア２５を、複数の分割コア３２と、これら分割コア３２の軸方向両端に配置されたサイドコアプレート３０と、により構成している。そして、サイドコアプレート３０を、分割コア３２と軸方向に重なる分割コア相当部（コア片本体）３０ａと、分割コア３２の外周端を周方向に連結する円弧状の連結部３０ｂと、により構成している。このため、分離された分割コア３２を用いながらも一体のロータコア２５を簡単に構成することができる。また、分割コア３２を用いても、ロータコア２５によるマグネット４０の保持力を維持できる。

また、マグネット４０の長さは、ロータコア２５の軸方向の長さよりも僅かに長く設定されている。そして、マグネット４０の両端を、サイドコアプレート３０の連結部３０ｂの内周側に通している。このため、サイドコアプレート３０の連結部３０ｂによってマグネット４０の径方向外方への飛び出しを防止することができる。
さらに、ロータコア２５が、電磁鋼板を軸方向に複数積層して構成されており、サイドコアプレート３０が、積層された電磁鋼板のうち、軸方向両端に配された１枚の電磁鋼板からなる。このため、軸方向の端部に位置するサイドコアプレート３０以外に、互いに分離した分割コア３２を周方向に繋ぐ部分（連結部３０ｂ）を持たないことになり、漏れ磁束を最小限にすることができる。

また、積層された鋼板材間は、それぞれ積層面に形成された凹凸部３５（凸部３５ａと凹部３５ｂ）の係合により互いに連結されているので、所定形状にプレス加工した電磁鋼板を所定枚数積層するだけで、ロータコア２５を安価に製造することができる。また、電磁鋼板の積層枚数を調節することで、モータ仕様に容易に対応させることができる。

また、サイドコアプレート３０に、分割コア３２を互いに繋ぐ連結部３０ｂが設けられるとともに、各分割コア３２の外周端の周方向の両側にマグネット案内突起３２ｂが設けられているので、各スリット２８へのマグネット４０の挿入が容易になり、マグネット４０の組み付け性の向上が図れる。また、スリット２８を挟んで対向するマグネット案内突起３２ｂ間の幅が、マグネット案内突起３２ｂよりも内周側に配置されるマグネット４０の外周端の周方向の幅よりも小さく設定されているので、マグネット４０の径方向外方への飛び出しを防止するという付加的な効果も有する。

また、マグネット案内突起３２ｂが、ロータコア２５を軸方向から見た時に、サイドコアプレート３０の連結部３０ｂの投影面内に収まる大きさに形成されているので、ロータコア２５のスリット２８にマグネット４０を軸方向に沿って挿入する際に、連結部３０ｂに案内されることでスムーズに挿入することができる。

また、モールド樹脂５０の一対の径方向張り出し部５１，５２のうち他方側の径方向張り出し部５２が、スリット２８を避けてロータコア２５の端面の径方向に延在しているので、モールド樹脂５０の充填後にスリット２８へのマグネット４０の挿入口を確保することができる。

さらに、一方側の径方向張り出し部５１が、スリット２８の一部を覆う位置まで、ロータコア２５の軸方向の端面の径方向に延在しているので、スリット２８に挿入したマグネット４０の軸方向の位置決めを行うことができる。特に、一方側の径方向張り出し部５１には、位置決め凹部５３が設けられているので、マグネット４０の位置決めを容易且つ正確に行うことができる。これに加え、マグネット４０の径方向外側への飛び出しも防止できる。

また、モールド樹脂５０の径方向張り出し部５１，５２が、サイドコアプレート３０と分割コア３２を連結する凹凸部３５の一部を覆うように設けられているので、複数個のコアユニット２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃを連結することで構成されたロータコア２５が再分離してしまうことを抑制しつつ、モールド樹脂５０とロータコア２５の固定力の向上が図れる。
さらに、ロータコア２５は、複数の分割コア３２とサイドコアプレート３０とから構成されるコアユニット２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃを軸方向に複数段重ねて構成されているので、モータの仕様に応じて、コアユニット２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃの段数とロータコア２５の長さを自由に設定することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
例えば、回転シャフト５の外周にローレット加工を施せば、モールド樹脂５０と回転シャフト５の接合強度をより高めることができる。

また、上記実施形態では、回転シャフト５とロータコア２５とを連結する手段として、モールド樹脂５０を用いた場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、モールド樹脂５０に代わってさまざまな非磁性体を用いることが可能である。例えば、アルミニウム等の非磁性金属材の使用も可能である。モールド樹脂５０を用いない場合であっても、ロータコア２５に凸部３２ａを設け、非磁性体に溝部５０ａを設けることにより、両者を確実に連結できる。

さらに、上記実施形態では、凸部３２ａと溝部５０ａの形状がダブテール状である場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、凸部３２ａと溝部５０ａとを係合（嵌合）させた際、凸部３２ａが径方向外側に抜けない形状であればよい。例えば、凸部３２ａがフランジを有する形状で、これに対応するように溝部５０ａを形成してもよい。

また、上記実施形態では、ロータコア２５は分割コア３２により構成されている場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、各分割コア３２が内周側でも連結された一体型のロータコア２５であってもよい。このような場合であっても、ロータコア２５の内周側と回転シャフト５との間に空隙部３４が形成されていれば、回転シャフト５に磁束が漏れてしまうことを防止できる。この結果、ロータコア２５全体としては、漏れ磁束を低減できる。

さらに、上記実施形態では、マグネット案内突起３２ｂは、分割コア３２の両側面３２ｃにおける外周端から周方向に沿って突出形成されている場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、少なくとも分割コア３２の両側面３２ｃのうち、一方の側面３２ｃにマグネット案内突起３２ｂが設けられていればよい。このとき、各スリット２８にマグネット案内突起３２ｂが存在するように設けることが望ましい。

また、上記実施形態では、各コアユニット２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃを構成するサイドコアプレート３０にも、各分割コア３２に形成されている凹凸部３５を形成し、この凹凸部３５を利用して各分割コア３２とサイドコアプレート３０とを連結する場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、図１５に示すように、分割コア３２の凸部３５ａ側で連結されるサイドコアプレート３０において、凹凸部３５に代わって貫通孔６０形成してもよい。

このように、サイドコアプレート３０の貫通孔６０に各分割コア３２の凹凸部３５（凸部３５ａ）を嵌合させることにより、サイドコアプレート３０の表面に凸部が形成されることがない。このため、サイドコアプレート３０の表面を平坦な面にすることができ、組み立てたコアユニット（ロータコア２５）２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃとしてみても、軸方向両端面に凸部が形成されることなく、この分、ロータ４の組み付け性を向上できると共に、ロータ４の小型化を図ることができる。

１…ブラシレスモータ、２…ステータハウジング（モータケース）、３…ステータ、４…ロータ（電動機用ロータ）、５…回転シャフト、１２…コイル（巻線）、２５…ロータコア、２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ…コアユニット（ロータコア）、２８…スリット、３０…サイドコアプレート、３０ａ…分割コア相当部（コア片本体）、３０ｂ…連結部、３２…分割コア、３２ａ…凸部、３２ｂ…マグネット案内突起、３２ｃ…側面、３４…空隙部、３５…凹凸部（突起、係合突起、凹部）、３５ａ…凸部（突起、係合突起）、３５ｂ…凹部（係合凹部）、４０…マグネット、５０…モールド樹脂（非磁性体）、５０ａ…溝部、５１…径方向張り出し部、５２…径方向張り出し部、５３…位置決め凹部、６０…貫通孔（係合孔）

Claims (12)

1. 回転シャフトと、
   前記回転シャフトの外周面を被覆するように形成された非磁性体と、
   前記回転シャフトの外周に、前記非磁性体を介して連結されており、前記回転シャフトの軸方向および径方向に延びる複数のスリットが前記回転シャフトの周方向に沿って並んで形成されているロータコアと、
   前記複数のスリットに設けられた複数のマグネットと、を備え、
   前記ロータコアは、
   前記軸方向および前記径方向に延び、前記回転シャフトの外周面に放射状に配置されている複数の分割コアと、
   前記分割コアの軸方向の少なくとも一端に配置されたサイドコアプレートと、を備え、各前記分割コアの間に、前記スリットが形成されており、
   前記サイドコアプレートは、
   各前記分割コアに係合され、該分割コアと同形状の複数のコア片本体と、
   前記複数のコア片本体の前記径方向の外周部をそれぞれ連結する連結部と、を備え、
   前記分割コア、および前記サイドコアプレートの内周面側が前記回転シャフトの外周面との間に間隔があくように形成されており、
   前記分割コア、および前記サイドコアプレートの内周側には、前記ロータコアが前記非磁性体から前記径方向の外側への離脱を抑制するための凸部が設けられている一方、前記非磁性体には、前記凸部を受け入れ、該凸部と係合する溝部が設けられており、
   前記凸部、および前記溝部は、径方向内側に向かうに従って僅かに末広がりとなるように形成されており、
   前記非磁性体は、前記ロータコアの前記軸方向の両端面よりも前記軸方向の外側に突出する突出部を有し、
   各前記突出部は、前記ロータコアの前記軸方向の両端面の一部を覆うように前記径方向の外側に張り出した一対の径方向張り出し部を有し、
   前記ロータコアの前記軸方向の端面において、前記一対の径方向張り出し部のうち一方のみ、前記スリットを避けて前記径方向に延在していることを特徴とする電動機用ロータ。
2. 前記ロータコアは、鋼板材を前記軸方向に複数積層して構成されており、
   前記サイドコアプレートは、積層された前記鋼板材のうち前記軸方向の端部に配置された１枚または複数枚の鋼板材からなることを特徴とする請求項１に記載の電動機用ロータ。
3. 積層された前記鋼板材間は、それぞれ積層面に形成された突起、および該突起と係合可能な凹部により、互いに連結されていることを特徴とする請求項２に記載の電動機用ロータ。
4. 各前記分割コアには、前記周方向で隣接する前記分割コアと対向する２つの側面のうちの少なくとも何れか一方で、且つ前記径方向の外側端に、前記周方向に沿って突出形成されたマグネット案内突起が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の電動機用ロータ。
5. 前記マグネット案内突起は、前記ロータコアを前記軸方向から見た前記連結部の投影面内に設けられていることを特徴とする請求項４に記載の電動機用ロータ。
6. 前記ロータコアの前記軸方向の端面において、前記一対の径方向張り出し部のうちの他方は、前記スリットの一部を覆う位置まで前記径方向に延在していることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１項に記載の電動機用ロータ。
7. 前記他方の前記径方向張り出し部は、前記ロータコアの前記軸方向の端部から突出した前記マグネットの前記軸方向の端部を位置決めするための位置決め凹部を各前記スリットに対応して複数有していることを特徴とする請求項６に記載の電動機用ロータ。
8. 前記分割コアと前記サイドコアプレートは、
   これら分割コアおよびサイドコアプレートの何れか一方に形成された係合突起と、
   他方に形成され、前記係合突起と係合可能な係合凹部と、により互いに連結されており、
   前記径方向張り出し部は、少なくとも前記係合突起および前記係合凹部の一部を覆うように形成されていることを特徴とする請求項１から請求項７の何れか１項に記載の電動機用ロータ。
9. 前記分割コアと前記サイドコアプレートは、前記分割コアに形成された係合突起と、前記サイドコアプレートに形成され、前記係合突起が嵌合可能な係合孔と、により互いに連結されており、
   前記径方向張り出し部は、少なくとも前記係合突起および前記係合孔の一部を覆うように形成されていることを特徴とする請求項１から請求項７の何れか１項に記載の電動機用ロータ。
10. 前記マグネットの前記軸方向の長さは、前記ロータコアの前記軸方向の長さよりも長く設定されており、
    前記ロータコアの前記軸方向の両端から、前記マグネットの前記軸方向の両端がそれぞれ突出していることを特徴とする請求項１から請求項９の何れか１項に記載の電動機用ロータ。
11. 前記ロータコアを、前記軸方向に複数段重ねて構成されていることを特徴とする請求項１から請求項１０の何れか１項に記載の電動機用ロータ。
12. 請求項１から請求項１１の何れか１項に記載の電動機用ロータと、
    前記電動機用ロータを回転可能に支持するモータケースと、
    前記モータケース内に固定され、電流が供給される巻線が巻回されているステータと、を備えたことを特徴とするブラシレスモータ。

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