WO2019123950A1 - ロータおよびモータ - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a rotor and a motor.
- Patent Document 1 discloses a structure in which a shaft and a rotor core are key-fitted.
- An object of one aspect of the present invention is to provide a rotor capable of suppressing variation in coaxiality between a rotor core and a shaft.
- a rotor according to one aspect of the present invention is a rotor used for an inner rotor type motor, and is supported by a shaft centered on a vertically extending central axis, a rotor core fixed to the shaft, and the rotor core And a rotor magnet.
- the rotor core is provided with a central hole into which the shaft is press-fitted and a plurality of through holes axially penetrating and aligned along the circumferential direction.
- the inner circumferential surface of the central hole is provided with a plurality of fitting convex portions that protrude inward in the radial direction along the circumferential direction and contact the shaft at a tip end surface.
- the plurality of fitting projections include high surface pressure fitting projections and low surface pressure fitting projections arranged alternately in the circumferential direction.
- at least one of the shape and the arrangement of the through holes is different from each other in the radial direction outer side of the high surface pressure fitting convex portion and the radial direction outer side of the low surface pressure fitting convex portion.
- the surface pressure at the tip end surface of the high surface pressure fitting convex portion is larger than the surface pressure at the tip surface of the low surface pressure fitting convex portion.
- FIG. 1 is a schematic cross-sectional view along the central axis of the motor of the first embodiment.
- FIG. 2 is a plan view of the rotor core of the first embodiment.
- FIG. 3 is a plan view of a rotor core of a modification applicable to the motor of the above-described embodiment.
- FIG. 4 is a plan view of the rotor core of the second embodiment.
- FIG. 5 is a plan view of a rotor core according to a third embodiment.
- FIG. 6 is a plan view of the rotor core of the fourth embodiment.
- the Z axis is shown as appropriate.
- the Z-axis direction of each drawing is a direction parallel to the axial direction of the central axis J shown in FIG. Further, in the following description, the positive side (+ Z side) in the Z-axis direction is referred to as "upper side”, and the negative side (-Z side) in the Z-axis direction is referred to as "lower side”. Note that the upper and lower sides are directions used merely for the purpose of explanation, and do not limit the actual positional relationship or direction.
- a direction (Z-axis direction) parallel to the central axis J is simply referred to as “axial direction” or “vertical direction”, and a radial direction centered on the central axis J is simply referred to as “radial direction”.
- the circumferential direction around the central axis J that is, around the axis of the central axis J, is simply referred to as “circumferential direction”.
- plane view means a state viewed from the axial direction.
- FIG. 1 is a schematic sectional view taken along the central axis J of the motor 1 of the first embodiment.
- the motor 1 includes a rotor 3, a stator 10, a housing 2, a bearing holder 5, an upper bearing 6A, and a lower bearing 6B.
- the motor 1 of the present embodiment is an inner rotor type motor in which the rotor 3 is disposed radially inside the stator 10.
- the housing 2 is in the form of a cylinder that opens upward.
- the housing 2 accommodates the rotor 3, the stator 10 and the bearing holder 5.
- the housing 2 has a cylindrical portion 2a and a bottom 2b.
- the cylindrical portion 2 a surrounds the stator 10 from the outer side in the radial direction.
- the bottom 2b is located at the lower end of the cylindrical portion 2a.
- a lower bearing holding portion 2c for holding the lower bearing 6B is provided at the center of the bottom portion 2b in plan view.
- the bearing holder 5 is located above the stator 10.
- the bearing holder 5 is held on the inner peripheral surface of the housing 2.
- the bearing holder 5 holds the upper bearing 6A in the upper bearing holding portion 5a.
- the stator 10 is annularly disposed around the central axis J.
- the stator 10 is located radially outward of the rotor 3.
- the stator 10 is radially opposed to the rotor 3 via a gap.
- the stator 10 is fixed to the inner circumferential surface of the housing 2.
- the stator 10 has an annular stator core 11, a pair of insulators 14 mounted on the stator core 11 in the vertical direction, and a coil 13 mounted on the stator core 11 via the insulators 14.
- the rotor 3 is used for an inner rotor type motor 1.
- the rotor 3 rotates around a central axis J extending in the vertical direction.
- the rotor 3 has a shaft 3a, a plurality of rotor cores 30, and a plurality of rotor magnets 3b.
- the shaft 3a extends in the vertical direction around a central axis J extending in the vertical direction (axial direction).
- the shaft 3a has a circular cross-sectional shape orthogonal to the central axis J.
- the shaft 3a is rotatably supported around the central axis J by the upper bearing 6A and the lower bearing 6B.
- the rotor core 30 is fixed to the outer peripheral surface of the shaft 3a.
- the rotor 3 of the present embodiment is provided with two rotor cores (first rotor core 30A and second rotor core 30B) aligned in the axial direction.
- the first rotor core 30A and the second rotor core 30B have the same shape. In the present specification, when the first rotor core 30A and the second rotor core 30B are not distinguished from one another, these are simply referred to as the rotor core 30.
- the rotor magnets 3b are fixed to the outer peripheral surfaces of the first rotor core 30A and the second rotor core 30B, respectively. That is, the rotor magnet 3 b is supported by the rotor core 30.
- the first rotor core 30A and the second rotor core 30B are fixed to the shaft 3a in a state where the magnetic poles of the rotor magnet 3b are shifted in the circumferential direction. That is, the first rotor core 30A and the second rotor core 30B are arranged to be mutually offset in the rotational direction at a predetermined skew angle. Thereby, the cogging torque of the motor 1 can be reduced.
- the rotor 3 exemplifies the case of having two rotor cores 30.
- the rotor 3 may have three or more rotor cores disposed with a skew angle.
- the rotor core 30 is configured by laminating a plurality of electromagnetic steel plates 39 along the axial direction.
- the plurality of electromagnetic steel plates 39 have the same shape. Therefore, the shape of the rotor core 30 viewed from the axial direction matches the shape viewed from the axial direction of each of the electromagnetic steel plates 39.
- FIG. 2 is a plan view of the rotor core 30 according to the first embodiment.
- the rotor core 30 extends in a uniform cross section along the axial direction.
- the rotor core 30 has a substantially polygonal outer shape when viewed in the axial direction.
- the rotor core 30 is octagonal when viewed in the axial direction. That is, the rotor core 30 of the present embodiment is an octagonal prism.
- the rotor core 30 has eight holding surfaces 30 a facing radially outward.
- the eight holding surfaces 30 a constitute the outer peripheral surface of the rotor core 30.
- the holding surfaces 30a are arranged along the circumferential direction.
- the holding surface 30a is a surface orthogonal to the radial direction.
- the rotor magnet 3b is fixed to the holding surface 30a via an adhesive or the like.
- the rotor magnet 3b may be fixed by a cylindrical rotor cover. Therefore, eight rotor magnets 3b are provided in the rotor 3 of the present embodiment.
- the eight rotor magnets 3b are arranged alternately in the magnetic pole direction along the circumferential direction.
- the number of holding surfaces 30a of the rotor core 30 and the number of rotor magnets 3b provided on the rotor 3 are an example, and the present invention is not limited to this embodiment.
- the rotor core 30 is provided with a plurality of through holes 35.
- the rotor core 30 is provided with four through holes 35.
- the through hole 35 penetrates in the axial direction.
- the plurality of through holes 35 are arranged at equal intervals along the circumferential direction.
- the inside of the through hole 35 is a cavity.
- the rotor core 30 is provided with a central hole 31 located at the center in plan view.
- the central hole 31 penetrates in the axial direction.
- the central hole 31 is substantially circular around the central axis J.
- the shaft 3 a is press-fitted into the central hole 31.
- a plurality of fitting projections 32 are provided on the inner peripheral surface of the central hole 31.
- eight fitting convex portions 32 are provided on the inner peripheral surface of the central hole 31.
- the number of fitting projections 32 matches the number of rotor magnets 3b.
- one rotor magnet 3 b is provided on the radial outside of one fitting protrusion 32.
- the inner circumferential surface of the central hole means a surface which constitutes the central hole in the rotor core.
- the plurality of fitting projections 32 are arranged at equal intervals along the circumferential direction.
- the fitting convex portion 32 protrudes radially inward.
- the fitting convex portion 32 has a tip surface 32 a facing inward in the radial direction.
- the tip end surface 32a has an arc shape centering on the central axis J, and extends uniformly along the axial direction.
- the fitting convex portion 32 contacts the shaft 3a at the tip end surface 32a.
- the plurality of fitting protrusions 32 include a high surface pressure fitting protrusion 32A and a low surface pressure fitting protrusion 32B.
- the high surface pressure fitting convex portions 32A and the low surface pressure fitting convex portions 32B are alternately arranged in the circumferential direction.
- the high surface pressure fitting convex portion 32A and the low surface pressure fitting convex portion 32B have the same shape. That is, the high surface pressure fitting convex portion 32A and the low surface pressure fitting convex portion 32B have the same projecting height and the same width dimension in the circumferential direction.
- the through hole 35 is disposed only on the radially outer side of the low surface pressure fitting convex portion 32B. Therefore, the rotor core 30 has high rigidity on the radial outside of the high surface pressure fitting convex portion 32A, and low rigidity on the radial outside of the low surface pressure fitting convex 32B.
- a through hole 35 is provided radially outward of the low surface pressure fitting projection 32B. That is, the low surface pressure fitting convex portion 32B and the through hole 35 overlap in the radial direction. Thereby, when the shaft 3a is press-fitted into the central hole 31, the low surface pressure fitting convex portion 32B is easily elastically deformed outward in the radial direction.
- the through hole 35 is not provided on the radial outside of the high surface pressure fitting convex portion 32A. Therefore, when the shaft 3a is press-fitted into the central hole 31, the high surface pressure fitting convex portion 32A is less likely to be elastically deformed radially outward as compared with the low surface pressure fitting convex portion 32B.
- the surface pressure at the tip surface 32a of the high surface pressure fitting convex portion 32A is higher than the surface pressure at the tip surface 32a of the low surface pressure fitting convex portion 32B.
- the high surface pressure fitting convex portions 32A are provided on the inner peripheral surface of the central hole 31 at equal intervals in the circumferential direction.
- the tip surface 32a of the high surface pressure fitting convex portion 32A contacts the outer peripheral surface of the shaft 3a with high surface pressure, so that the rotor core 30 can be firmly fixed to the shaft 3a.
- the low surface pressure fitting convex portion 32B is provided on the inner peripheral surface of the central hole 31.
- the low surface pressure fitting projections 32B are arranged at equal intervals in the circumferential direction.
- the low surface pressure fitting convex portion 32B contacts the outer peripheral surface of the shaft 3a with a lower surface pressure than the high surface pressure fitting convex portion 32A.
- the low surface pressure fitting convex portion 32B guides the outer peripheral surface of the shaft 3a when press-fitting the shaft 3a into the central hole 31 to increase the coaxiality of the shaft 3a with respect to the central hole 31. That is, according to the present embodiment, it is possible to suppress the variation in coaxiality between the rotor core 30 and the shaft 3a.
- the high surface pressure fitting convex portions 32A and the low surface pressure fitting convex portions 32B are alternately arranged along the circumferential direction.
- the rotor core 30 is firmly fixed to the shaft 3a in the high surface pressure fitting convex portion 32A, and variation in the degree of coaxiality between the rotor core 30 and the shaft 3a in the low surface pressure fitting convex portion 32B can be suppressed.
- the through hole 35 is not provided radially outside the high surface pressure fitting convex portion 32A, and the through hole 35 is provided radially outside the low surface pressure fitting convex portion 32B.
- the pattern of the through holes 35 provided in the rotor core 30 is not limited to the present embodiment.
- at least one of the shape and the arrangement of the through holes 35 is different from each other in the radial direction outer side of the high surface pressure fitting convex portion and the radial direction outer side of the low surface pressure fitting convex portion.
- the surface pressure at the tip end surface 32a of the pressure fitting convex portion 32A may be larger than the surface pressure at the tip end surface 32a of the low surface pressure fitting convex portion 32B.
- the inside of the through hole 35 is a cavity. Therefore, as compared with the case where the resin material or the like is filled in the through hole 35, the low surface pressure fitting convex portion 32B located on the inner side in the radial direction of the through hole 35 can be easily deformed.
- the inside of the through hole 35 may be filled with a resin material or the like which is more easily elastically deformed than the material forming the rotor core 30. In such a case, due to the difference in elastic modulus between the material of the rotor core 30 and the material filled in the through hole 35, the fitting convex portion 32 is easily deformed radially outward.
- FIG. 3 is a plan view of a rotor core 130 of a modified example that can be adopted for the motor 1 of the above-described embodiment.
- the rotor magnet 103 b fixed to the outer peripheral surface 130 a of the rotor core 130 is illustrated by a two-dot chain line.
- symbol is attached
- the modified rotor core 130 extends in the axial direction with a uniform cross section.
- the rotor core 130 is circular around the central axis J when viewed in the axial direction. That is, in the present embodiment, the rotor core 130 is cylindrical.
- the rotor core 130 has an outer circumferential surface 130 a facing radially outward.
- the rotor magnet 103 b is fixed to the outer peripheral surface 130 a via an adhesive or the like.
- the rotor magnet 103b may be fixed by a cylindrical rotor cover.
- the rotor magnet 103b of this modification is annular.
- a plurality of N poles and S poles are alternately arranged and magnetized along the circumferential direction. That is, the rotor magnet 103b has an annular shape in which the magnetic poles are arranged along the circumferential direction.
- the magnetic poles of the N pole and the S pole of the rotor magnet 103b may be spirally magnetized, respectively. By magnetizing in this manner, the cogging torque of the motor can be reduced.
- FIG. 4 is a plan view of the rotor core 230 of the second embodiment.
- the rotor core 230 is provided with a central hole 31 into which the shaft 3a is press-fitted and a plurality of (eight in the present embodiment) through holes 235 arranged along the circumferential direction.
- a plurality of (eight in the present embodiment) fitting projections 232 are provided on the inner circumferential surface of the central hole 31 so as to protrude radially inward.
- the fitting convex portion 232 contacts the shaft 3 a at the tip end surface 232 a facing inward in the radial direction.
- the plurality of fitting projections 232 include a high surface pressure fitting projection 232A and a low surface pressure fitting projection 232B.
- the high surface pressure fitting convex portions 232A and the low surface pressure fitting convex portions 232B are alternately arranged in the circumferential direction.
- the high surface pressure fitting convex portion 232A and the low surface pressure fitting convex portion 232B have the same shape.
- the plurality of through holes 235 axially penetrate the rotor core 230.
- the plurality of through holes 235 are arranged at equal intervals along the circumferential direction.
- the plurality of through holes 235 includes a first through hole 235A and a second through hole 235B.
- the first through holes 235A and the second through holes 235B are alternately arranged along the circumferential direction.
- the width dimension in the radial direction of the first through hole 235A is smaller than that of the second through hole 235B.
- the second through hole 235B has a larger cross-sectional area orthogonal to the central axis J than the first through hole 235A.
- the first through hole 235A has an inner end 235Aa which is a radially inner end, and an outer end 235Ab which is a radially outer end.
- the second through hole 235B has an inner end 235Ba which is a radially inner end, and an outer end 235Bb which is a radially outer end.
- the inner end portions 235Aa, 235Ba and the outer end portions 235Ab, 235Bb are radially opposed.
- the radial end positions of the outer end portions 235Ab and 235Bb of the first through holes 235A and the second through holes 235B coincide with each other.
- the inner end portion 235Aa of the first through hole 235A is located radially outward of the inner end portion 235Ba of the second through hole 235B. That is, the distance between the second through hole 235B and the central axis J is smaller than that of the first through hole 235A.
- the first through holes 235A are located radially outward of the high surface pressure fitting convex portion 232A.
- the second through holes 235B are located radially outward of the low surface pressure fitting convex portion 232B.
- the distance between the first through hole 235A and the central axis J is larger than the distance between the second through hole 235B and the central axis J.
- the high surface pressure fitting convex portion 232A is located radially inward of the first through hole 235A
- the low surface pressure fitting convex portion 232B is positioned radially inward of the second through hole 235B. Therefore, the rotor core 230 has high rigidity in the radial direction outside of the high surface pressure fitting convex portion 232A and low rigidity in the radial direction outer side of the low surface pressure fitting convex portion 232B.
- the surface pressure at the tip end surface 232a of the high surface pressure fitting convex portion 232A is higher than the surface pressure at the tip end surface 232a of the low surface pressure fitting convex portion 232B.
- the cross-sectional area orthogonal to the central axis J is larger than the 1st through-hole 235A of the 2nd through-hole 235B of this embodiment.
- the rotor core 230 is firmly fixed to the shaft 3a by the high surface pressure fitting convex portion 232A, and the outer peripheral surface of the shaft 3a is guided by the low surface pressure fitting convex portion 232B.
- the coaxiality of the shaft 3 a with respect to the hole 31 can be increased.
- the number of the fitting convex portions 232 and the number of the through holes 235 coincide with each other. Therefore, regardless of whether the high surface pressure fitting convex portion 232A or the low surface pressure fitting convex portion 232B, the through holes 235 are provided on the radial outside of all the fitting convex portions 232. Thereby, the through hole 235 can absorb the deformation of the rotor core 230 when the shaft 3 a is press-fit into the central hole 31. For this reason, the deformation of the rotor core 230 at the radially outer side of the through hole 235 is suppressed. As a result, the deformation of the holding surface 30a of the rotor core 230 can be suppressed, and the certainty of holding the rotor magnet 3b on the holding surface 30a can be enhanced.
- FIG. 5 is a plan view of the rotor core 330 according to the third embodiment.
- the rotor core 330 is provided with a central hole 31 into which the shaft 3a is press-fitted and a plurality of (eight in the present embodiment) through holes 335 arranged along the circumferential direction.
- a plurality of (eight in the present embodiment) fitting projections 332 are provided on the inner peripheral surface of the central hole 31 so as to protrude radially inward.
- the fitting protrusion 332 is in contact with the shaft 3 a at the tip end surface 332 a facing inward in the radial direction.
- the plurality of fitting protrusions 332 include a high surface pressure fitting protrusion 332A and a low surface pressure fitting protrusion 332B.
- the high surface pressure fitting convex portions 332A and the low surface pressure fitting convex portions 332B are alternately arranged in the circumferential direction.
- the high surface pressure fitting convex portion 332A and the low surface pressure fitting convex portion 332B have the same shape.
- the plurality of through holes 335 axially penetrate the rotor core 330.
- the plurality of through holes 335 are arranged at equal intervals along the circumferential direction.
- the plurality of through holes 335 include a first through hole 335A and a second through hole 335B.
- the first through holes 335A and the second through holes 335B are alternately arranged along the circumferential direction.
- the first through holes 335A and the second through holes 335B have the same shape when viewed from the axial direction. Therefore, the first through holes 335A and the second through holes 335B have the same cross-sectional area orthogonal to the central axis J.
- the first through holes 335A are located radially outward of the high surface pressure fitting convex portion 332A.
- the second through holes 335B are located radially outward of the low surface pressure fitting convex portion 332B.
- the distance between the first through hole 335A and the central axis J is larger than the distance between the second through hole 335B and the central axis J. Therefore, the rotor core 330 has high rigidity on the radial outside of the high surface pressure fitting convex portion 332A and low rigidity on the radial outside of the low surface pressure fitting convex portion 332B.
- the surface pressure at the tip end surface 332a of the high surface pressure fitting convex portion 332A is higher than the surface pressure at the tip surface 332a of the low surface pressure fitting convex portion 332B.
- the rotor core 330 is firmly fixed to the shaft 3a by the high surface pressure fitting convex portion 332A, and the outer peripheral surface of the shaft 3a is guided by the low surface pressure fitting convex portion 332B.
- the coaxiality of the shaft 3 a with respect to the hole 31 can be increased.
- FIG. 6 is a plan view of a rotor core 430 according to the fourth embodiment.
- the rotor core 430 is provided with a central hole 31 into which the shaft 3a is press-fitted and a plurality of (16 in the present embodiment) through holes 435 arranged along the circumferential direction.
- a plurality of (16 in the present embodiment) fitting projections 432 are provided on the inner peripheral surface of the central hole 31 so as to protrude radially inward.
- the fitting convex portion 432 contacts the shaft 3 a at a tip end surface 432 a facing inward in the radial direction.
- the plurality of fitting protrusions 432 include a high surface pressure fitting protrusion 432A and a low surface pressure fitting protrusion 432B.
- the high surface pressure fitting convex portions 432A and the low surface pressure fitting convex portions 432B are alternately arranged in the circumferential direction.
- the high surface pressure fitting convex portion 432A and the low surface pressure fitting convex portion 432B have the same shape.
- the plurality of through holes 435 penetrate the rotor core 430 in the axial direction.
- the plurality of through holes 435 are arranged along the circumferential direction.
- the plurality of through holes 435 include a first through hole 435A and a second through hole 435B.
- the first through holes 435A and the second through holes 435B are alternately arranged along the circumferential direction.
- the first through hole 435A has a substantially isosceles triangle shape in which the width dimension along the circumferential direction becomes narrower as it goes radially inward as viewed from the axial direction.
- the second through hole 435B has a substantially isosceles trapezoidal shape in which the width dimension along the circumferential direction becomes narrower as it goes radially outward as viewed from the axial direction.
- the first through holes 435A are located radially outward of the high surface pressure fitting convex portion 432A.
- the second through holes 435B are located radially outward of the low surface pressure fitting convex portions 432B.
- the rotor core 430 has a column portion 437 provided between two through holes 435 aligned along the circumferential direction. That is, the pillar portion 437 is located between the first through hole 435A and the second through hole 435B. The pillar portion 437 divides the first through hole 435A and the second through hole 435B.
- the column 437 extends in the axial direction in a uniform cross-sectional shape. The pillars 437 extend linearly along the radial direction.
- the pillar portion 437 has an outer end 437a which is a radially outer end, and an inner end 437b which is a radially inner end.
- the inner end portions 437b of the pair of column portions 437 are provided on the radial outside of the high surface pressure fitting convex portion 432A. That is, the inner end 437b is located radially outward of the high surface pressure fitting convex portion 432A.
- the pair of column portions 437 extend in the direction of being separated from each other in the radial direction from the inner side in the radial direction of the high surface pressure fitting convex portion 432A.
- the outer end 437a is located radially outward of the low surface pressure fitting projection 432B.
- the inner end portion 437b of the column portion 437 is provided radially outside the high surface pressure fitting convex portion 432A.
- the pillar portion 437 is stretched, and the deformation of the high surface pressure fitting convex portion 432A is suppressed.
- the outer end portion 437a of the pillar portion 437 is provided on the radially outer side of the low surface pressure fitting convex portion 432B.
- the pillar portion 437 is not stretched.
- the low surface pressure fitting convex portion 432B is easily deformed radially outward as compared with the high surface pressure fitting convex portion 432A.
- the rotor core 430 is firmly fixed to the shaft 3a by the high surface pressure fitting convex portion 432A, and the outer peripheral surface of the shaft 3a is guided by the low surface pressure fitting convex portion 432B.
- the coaxiality of the shaft 3 a with respect to the hole 31 can be increased.
- the cross-sectional area orthogonal to the axial direction of the first through hole 435A is smaller than the cross-sectional area orthogonal to the axial direction than the second through hole 435B.
- the cross sectional area of the first through hole 435A and the cross sectional area of the second through hole 435B may be equal.
- the cross-sectional area of the first through hole 435A may be larger than the cross-sectional area of the second through hole 435B.
- the first through holes 435A when viewed from the axial direction, the first through holes 435A have a substantially isosceles triangular shape, and the second through holes 435B have a substantially isosceles trapezoidal shape.
- the shapes of the first through holes 435A and the second through holes 435B are not limited to this embodiment.
- the width dimension along the circumferential direction becomes narrower as the first through hole 435A goes radially inward
- the width dimension along the circumferential direction becomes narrower as the second through hole 435B goes radially outward.
- the shapes viewed in the axial direction of the first through holes 435A and the second through holes 435B may be congruent shapes.
- the rotors and the motors provided with the rotors of the various embodiments described above and variations thereof are mounted on an electric power steering apparatus. Moreover, these rotors and motors are not limited to the electric power steering device, and may be mounted on any device.
- Low surface pressure fitting convex part, 35, 235, 335, 435 through hole, 130a: outer peripheral surface, 235A, 335A, 435A: first through hole, 235B, 335B, 435B: second through hole, 437: pillar portion, J: central axis
Landscapes
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- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
Abstract
インナーロータ型のモータに用いられるロータであって、上下方向に延びる中心軸を中心とするシャフトと、シャフトに固定されたロータコアと、ロータコアに支持されるロータマグネットと、を備える。ロータコアには、シャフトが圧入される中央孔と、軸方向に貫通し周方向に沿って並ぶ複数の貫通孔と、が設けられる。中央孔の内周面には、周方向に沿って並び径方向内側に突出し先端面でシャフトと接触する複数の嵌合凸部が設けられる。複数の嵌合凸部は、周方向に交互に並ぶ高面圧嵌合凸部と低面圧嵌合凸部と、を含む。ロータコアは、貫通孔の形状および配置の少なくとも一方が、高面圧嵌合凸部の径方向外側および低面圧嵌合凸部の径方向外側において互いに異なる。高面圧嵌合凸部の先端面における面圧は、低面圧嵌合凸部の先端面における面圧より大きい。
Description
本発明は、ロータおよびモータに関する。
モータにおいて、互いに固定されたシャフトおよびロータコアを有するロータが知られている。また、シャフトとロータコアとの締結構造としては、キー嵌合により固定される構造および圧入により固定される構造等が知られている。例えば、特許文献1には、シャフトとロータコアとをキー嵌合させる構造が開示されている。
キー嵌合による固定構造を採用する場合、シャフトとロータコアとの嵌合部において、周方向に隙間が設けられる。このため、高速回転中に振動が生じる虞がある。また、ロータコアにシャフトを圧入する固定構造を採用する場合、ロータコアとシャフトとの同軸度にばらつきが生じやすいという問題があった。
本発明の一態様は、本発明の一態様は、ロータコアとシャフトとの同軸度のばらつきを抑制できるロータを提供することを目的の一つとする。
本発明の一態様のロータは、インナーロータ型のモータに用いられるロータであって、上下方向に延びる中心軸を中心とするシャフトと、前記シャフトに固定されたロータコアと、前記ロータコアに支持されるロータマグネットと、を備える。前記ロータコアには、前記シャフトが圧入される中央孔と、軸方向に貫通し周方向に沿って並ぶ複数の貫通孔と、が設けられる。前記中央孔の内周面には、周方向に沿って並び径方向内側に突出し先端面で前記シャフトと接触する複数の嵌合凸部が設けられる。複数の前記嵌合凸部は、周方向に交互に並ぶ高面圧嵌合凸部と低面圧嵌合凸部と、を含む。前記ロータコアは、前記貫通孔の形状および配置の少なくとも一方が、前記高面圧嵌合凸部の径方向外側および前記低面圧嵌合凸部の径方向外側において互いに異なる。前記高面圧嵌合凸部の前記先端面における面圧は、前記低面圧嵌合凸部の前記先端面における面圧より大きい。
本発明の一態様によれば、ロータコアとシャフトとの同軸度のばらつきを抑制できるロータを提供できる。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係るロータおよびモータについて説明する。なお、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせる場合がある。
各図には、適宜Z軸を示す。各図のZ軸方向は、図1に示す中心軸Jの軸方向と平行な方向とする。また、以下の説明においては、Z軸方向の正の側(+Z側)を「上側」と呼び、Z軸方向の負の側(-Z側)を「下側」と呼ぶ。なお、上側および下側とは、単に説明のために用いられる方向であって、実際の位置関係や方向を限定しない。また、特に断りのない限り、中心軸Jに平行な方向(Z軸方向)を単に「軸方向」又は「上下方向」と呼び、中心軸Jを中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、中心軸Jを中心とする周方向、すなわち、中心軸Jの軸周りを単に「周方向」と呼ぶ。さらに、以下の説明において、「平面視」とは、軸方向から見た状態を意味する。
[第1実施形態]
<モータ>
図1は、第1実施形態のモータ1の中心軸Jに沿う断面模式図である。モータ1は、ロータ3と、ステータ10と、ハウジング2と、ベアリングホルダ5と、上側ベアリング6Aと、下側ベアリング6Bと、を有する。本実施形態のモータ1は、ステータ10の径方向内側にロータ3が配置されたインナーロータ型のモータである。
<モータ>
図1は、第1実施形態のモータ1の中心軸Jに沿う断面模式図である。モータ1は、ロータ3と、ステータ10と、ハウジング2と、ベアリングホルダ5と、上側ベアリング6Aと、下側ベアリング6Bと、を有する。本実施形態のモータ1は、ステータ10の径方向内側にロータ3が配置されたインナーロータ型のモータである。
ハウジング2は、上側に開口する筒状である。ハウジング2は、ロータ3、ステータ10およびベアリングホルダ5を収容する。ハウジング2は、筒状部2aと底部2bとを有する。筒状部2aは、ステータ10を径方向外側から囲む。底部2bは、筒状部2aの下端に位置する。底部2bの平面視中央には、下側ベアリング6Bを保持する下側ベアリング保持部2cが設けられる。
ベアリングホルダ5は、ステータ10の上側に位置する。ベアリングホルダ5は、ハウジング2の内周面に保持される。ベアリングホルダ5は、上側ベアリング保持部5aにおいて、上側ベアリング6Aを保持する。
ステータ10は、中心軸J周りに環状に配置される。ステータ10は、ロータ3の径方向外側に位置する。ステータ10は、ロータ3と隙間を介して径方向に対向する。ステータ10は、ハウジング2の内周面に固定される。ステータ10は、環状のステータコア11と、ステータコア11に上下方向から装着された一対のインシュレータ14と、インシュレータ14を介してステータコア11に装着されたコイル13と、を有する。
<ロータ>
ロータ3は、インナーロータ型のモータ1に用いられる。ロータ3は、上下方向に延びる中心軸J周りに回転する。ロータ3は、シャフト3aと、複数のロータコア30と、複数のロータマグネット3bと、を有する。シャフト3aは、上下方向(軸方向)に延びる中心軸Jを中心として上下方向に延びる。シャフト3aは、中心軸Jと直交する断面形状が円形である。シャフト3aは、上側ベアリング6Aと下側ベアリング6Bとによって、中心軸Jの軸周りに回転可能に支持される。
ロータ3は、インナーロータ型のモータ1に用いられる。ロータ3は、上下方向に延びる中心軸J周りに回転する。ロータ3は、シャフト3aと、複数のロータコア30と、複数のロータマグネット3bと、を有する。シャフト3aは、上下方向(軸方向)に延びる中心軸Jを中心として上下方向に延びる。シャフト3aは、中心軸Jと直交する断面形状が円形である。シャフト3aは、上側ベアリング6Aと下側ベアリング6Bとによって、中心軸Jの軸周りに回転可能に支持される。
ロータコア30は、シャフト3aの外周面に固定される。本実施形態のロータ3には、軸方向に沿って並ぶ2つのロータコア(第1のロータコア30Aおよび第2のロータコア30B)が設けられる。第1のロータコア30Aと第2のロータコア30Bとは、同形状である。本明細書において、第1のロータコア30Aと第2のロータコア30Bとを区別しない場合、これらを単にロータコア30と呼ぶ。
第1のロータコア30Aおよび第2のロータコア30Bの外周面には、それぞれロータマグネット3bが固定される。すなわち、ロータマグネット3bは、ロータコア30に支持される。
第1のロータコア30Aと第2のロータコア30Bとは、ロータマグネット3bの磁極を周方向にずらした状態でシャフト3aに固定される。すなわち、第1のロータコア30Aと第2のロータコア30Bとは、所定のスキュー角で互いに回転方向にずらして配置される。これにより、モータ1のコギングトルクを低減できる。 なお、本実施形態において、ロータ3は、2つのロータコア30を有する場合を例示したが、スキュー角を付与されて配置された3以上のロータコアを有していてもよい。
ロータコア30は、複数の電磁鋼板39を軸方向に沿って積層して構成されている。複数の電磁鋼板39は、同形状である。したがって、軸方向から見たロータコア30の形状は、それぞれの電磁鋼板39の軸方向から見た形状と一致する。
図2は、第1実施形態のロータコア30の平面図である。 ロータコア30は、軸方向に沿って一様な断面で延びる。ロータコア30は、軸方向から見て、外形形状が略多角形である。本実施形態において、ロータコア30は、軸方向から見て八角形である。すなわち、本実施形態のロータコア30は、八角形柱である。
ロータコア30は、径方向外側を向く8つの保持面30aを有する。8つの保持面30aは、ロータコア30の外周面を構成する。保持面30aは、周方向に沿って並ぶ。保持面30aは、径方向と直交する面である。保持面30aには、接着剤などを介してそれぞれロータマグネット3bが固定される。また、ロータマグネット3bは、筒状のロータカバーによって固定されていてもよい。したがって、本実施形態のロータ3には、8つのロータマグネット3bが設けられる。8つのロータマグネット3bは、周方向に沿って磁極の向きを交互にして配置される。 なお、ロータコア30の保持面30aの数および、ロータ3に設けられるロータマグネット3bの数は一例であり、本実施形態に限定されない。
ロータコア30には、複数の貫通孔35が設けられる。本実施形態において、ロータコア30には、4つの貫通孔35が設けられる。貫通孔35は、軸方向に貫通する。また、複数の貫通孔35は、周方向に沿って等間隔に並ぶ。貫通孔35の内部は、空洞である。
ロータコア30には、平面視中央に位置する中央孔31が設けられる。中央孔31は、軸方向に貫通する。中央孔31は、中心軸Jを中心とする略円形である。中央孔31には、シャフト3aが圧入される。
中央孔31の内周面には、複数の嵌合凸部32が設けられる。本実施形態において、中央孔31の内周面には、8つの嵌合凸部32が設けられる。嵌合凸部32の数は、ロータマグネット3bの数と、一致する。また、1つの嵌合凸部32の径方向外側には、1つのロータマグネット3bが設けられる。 なお、本明細書において、「中央孔の内周面」とは、ロータコアにおいて中央孔を構成する面を意味する。
複数の嵌合凸部32は、周方向に沿って等間隔に並ぶ。嵌合凸部32は、径方向内側に突出する。嵌合凸部32は、径方向内側を向く先端面32aを有する。先端面32aは、中心軸Jを中心とする円弧形状で、軸方向に沿って一様に延びる。嵌合凸部32は、先端面32aにおいてシャフト3aと接触する。
複数の嵌合凸部32は、高面圧嵌合凸部32Aと低面圧嵌合凸部32Bと、を含む。高面圧嵌合凸部32Aと低面圧嵌合凸部32Bとは、周方向に交互に並ぶ。高面圧嵌合凸部32Aと低面圧嵌合凸部32Bとは、同形状である。すなわち、高面圧嵌合凸部32Aと低面圧嵌合凸部32Bとは、突出高さおよび周方向に沿う幅寸法が同一である。貫通孔35は、低面圧嵌合凸部32Bの径方向外側のみに配置される。このため、ロータコア30は、高面圧嵌合凸部32Aの径方向外側において剛性が高く、低面圧嵌合凸部32Bの径方向外側において剛性が低い。
低面圧嵌合凸部32Bの径方向外側には、貫通孔35が設けられる。すなわち、低面圧嵌合凸部32Bと貫通孔35とは、径方向において重なる。これにより、中央孔31にシャフト3aを圧入する際に、低面圧嵌合凸部32Bが径方向外側に弾性変形しやすくなる。
一方で、高面圧嵌合凸部32Aの径方向外側には、貫通孔35が設けられていない。このため、中央孔31にシャフト3aを圧入する際に、高面圧嵌合凸部32Aは、低面圧嵌合凸部32Bと比較して径方向外側に弾性変形し難い。中央孔31にシャフト3aを挿入した時、高面圧嵌合凸部32Aの先端面32aにおける面圧は、低面圧嵌合凸部32Bの先端面32aにおける面圧より高くなる。
本実施形態によれば、中央孔31の内周面に、周方向に等間隔に高面圧嵌合凸部32Aが設けられる。高面圧嵌合凸部32Aの先端面32aは、高い面圧でシャフト3aの外周面に接触するため、シャフト3aに対してロータコア30を強固に固定することができる。
本実施形態によれば、中央孔31の内周面において、低面圧嵌合凸部32Bが設けられる。低面圧嵌合凸部32Bは、周方向に等間隔に配置される。低面圧嵌合凸部32Bは、高面圧嵌合凸部32Aと比較して低い面圧でシャフト3aの外周面に接触する。低面圧嵌合凸部32Bは、シャフト3aを中央孔31に圧入する際に、シャフト3aの外周面をガイドして、中央孔31に対するシャフト3aの同軸度を高める。すなわち、本実施形態によれば、ロータコア30とシャフト3aとの同軸度のばらつきを抑制できる。
本実施形態によれば、高面圧嵌合凸部32Aと低面圧嵌合凸部32Bとが周方向に沿って交互に配置される。これにより、高面圧嵌合凸部32Aにおいてロータコア30をシャフト3aに強固に固定するとともに、低面圧嵌合凸部32Bにおいてロータコア30とシャフト3aとの同軸度のばらつきを抑制できる。
なお、本実施形態では、高面圧嵌合凸部32Aの径方向外側には貫通孔35が設けられておらず、低面圧嵌合凸部32Bの径方向外側に貫通孔35が設けられる。しかしながら、ロータコア30に設けられる貫通孔35のパターンは、本実施形態に限定されない。ロータコア30は、貫通孔35の形状および配置の少なくとも一方が、高面圧嵌合凸部の径方向外側および前記低面圧嵌合凸部の径方向外側において互いに異なっていることで、高面圧嵌合凸部32Aの先端面32aにおける面圧が、低面圧嵌合凸部32Bの先端面32aにおける面圧より大きくなっていればよい。
本実施形態によれば、貫通孔35の内部は、空洞である。したがって、貫通孔35の内部に樹脂材料などが充填される場合と比較して、貫通孔35の径方向内側に位置する低面圧嵌合凸部32Bを変形させやすくすることができる。なお、貫通孔35の内部がロータコア30を構成する材料より弾性変形しやすい樹脂材料などで満たされていてもよい。このような場合、ロータコア30を構成する材料と、貫通孔35に充填された材料との弾性率の差に起因して、嵌合凸部32が径方向外側に変形しやすくなる。
(変形例)
図3は、上述の実施形態のモータ1に採用可能な変形例のロータコア130の平面図である。図3において、ロータコア130の外周面130aに固定されるロータマグネット103bを二点鎖線で図示する。 なお、上述の第1実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。
図3は、上述の実施形態のモータ1に採用可能な変形例のロータコア130の平面図である。図3において、ロータコア130の外周面130aに固定されるロータマグネット103bを二点鎖線で図示する。 なお、上述の第1実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。
変形例のロータコア130は、軸方向に沿って一様な断面で延びる。ロータコア130は、軸方向から見て中心軸Jを中心とする円形である。すなわち、本実施形態において、ロータコア130は、円柱状である。ロータコア130は、径方向外側を向く外周面130aを有する。外周面130aには、接着剤などを介してロータマグネット103bが固定される。なお、ロータマグネット103bは、筒状のロータカバーによって固定されていてもよい。
本変形例のロータマグネット103bは、環状である。また、ロータマグネット103bは、周方向に沿ってN極とS極とが交互に複数並んで着磁されている。すなわち、ロータマグネット103bは、周方向に沿って磁極が並ぶ環状である。ロータマグネット103bのN極およびS極の磁極は、それぞれ螺旋状に着磁されていてもよい。このように着磁することで、モータのコギングトルクを低減できる。
[第2実施形態]
次に、第2実施形態のロータコア230について説明する。なお、上述の実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。
次に、第2実施形態のロータコア230について説明する。なお、上述の実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。
図4は、第2実施形態のロータコア230の平面図である。 ロータコア230には、シャフト3aが圧入される中央孔31と、周方向に沿って並ぶ複数(本実施系形態において8つ)の貫通孔235と、が設けられる。
中央孔31の内周面には、径方向内側に突出する複数(本実施形態において8つ)の嵌合凸部232が設けられる。嵌合凸部232は、径方向内側を向く先端面232aにおいてシャフト3aと接触する。
複数の嵌合凸部232は、高面圧嵌合凸部232Aと低面圧嵌合凸部232Bと、を含む。高面圧嵌合凸部232Aと低面圧嵌合凸部232Bとは、周方向に交互に並ぶ。高面圧嵌合凸部232Aと低面圧嵌合凸部232Bとは、同形状である。
複数の貫通孔235は、ロータコア230を軸方向に貫通する。また、複数の貫通孔235は、周方向に沿って等間隔に並ぶ。複数の貫通孔235は、第1貫通孔235Aと、第2貫通孔235Bと、を含む。第1貫通孔235Aおよび第2貫通孔235Bは、周方向に沿って交互に並ぶ。第1貫通孔235Aは、第2貫通孔235Bと比較して、径方向の幅寸法が小さい。第2貫通孔235Bは、第1貫通孔235Aより、中心軸Jと直交する断面積が大きい。
第1貫通孔235Aは、径方向内側の端部である内側端部235Aaと、径方向外側の端部である外側端部235Abと、を有する。同様に、第2貫通孔235Bは、径方向内側の端部である内側端部235Baと、径方向外側の端部である外側端部235Bbと、を有する。第1貫通孔235Aおよび第2貫通孔235Bにおいて、内側端部235Aa、235Baと外側端部235Ab、235Bbとは、径方向に対向する。第1貫通孔235Aおよび第2貫通孔235Bの外側端部235Ab、235Bbは、径方向位置が互いに一致している。また、第1貫通孔235Aの内側端部235Aaは、第2貫通孔235Bの内側端部235Baより、径方向外側に位置する。すなわち、第2貫通孔235Bは、中心軸Jとの距離が第1貫通孔235Aより小さい。
第1貫通孔235Aは、高面圧嵌合凸部232Aの径方向外側に位置する。また、第2貫通孔235Bは、低面圧嵌合凸部232Bの径方向外側に位置する。
本実施形態によれば、第1貫通孔235Aと中心軸Jとの距離が、第2貫通孔235Bと中心軸Jと距離より大きい。また、第1貫通孔235Aの径方向内側には高面圧嵌合凸部232Aが位置し、第2貫通孔235Bの径方向内側には低面圧嵌合凸部232Bが位置する。このため、ロータコア230は、高面圧嵌合凸部232Aの径方向外側において剛性が高く、低面圧嵌合凸部232Bの径方向外側において剛性が低い。中央孔31にシャフト3aを挿入した時、高面圧嵌合凸部232Aの先端面232aにおける面圧は、低面圧嵌合凸部232Bの先端面232aにおける面圧より高くなる。 また、本実施形態の第2貫通孔235Bは、第1貫通孔235Aより、中心軸Jと直交する断面積が大きい。これにより、第2貫通孔235Bの径方向内側に位置する低面圧嵌合凸部232Bの面圧をより低下させることができる。
本実施形態によれば、高面圧嵌合凸部232Aによってシャフト3aに対してロータコア230を強固に固定するとともに、低面圧嵌合凸部232Bによってシャフト3aの外周面をガイドして、中央孔31に対するシャフト3aの同軸度を高めることができる。
本実施形態によれば、嵌合凸部232の数と貫通孔235の数とが一致する。したがって、高面圧嵌合凸部232Aか低面圧嵌合凸部232Bかに関わらず、全ての嵌合凸部232の径方向外側には、貫通孔235が設けられる。これにより、中央孔31にシャフト3aを圧入する際のロータコア230の変形を貫通孔235によって吸収することができる。このため、貫通孔235の径方向外側におけるロータコア230の変形が抑制される。結果的に、ロータコア230の保持面30aの変形が抑制され、保持面30aにおけるロータマグネット3bの保持の確実性を高めることができる。
[第3実施形態]
次に、第3実施形態のロータコア330について説明する。なお、上述の実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。
次に、第3実施形態のロータコア330について説明する。なお、上述の実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。
図5は、第3実施形態のロータコア330の平面図である。 ロータコア330には、シャフト3aが圧入される中央孔31と、周方向に沿って並ぶ複数(本実施系形態において8つ)の貫通孔335と、が設けられる。
中央孔31の内周面には、径方向内側に突出する複数(本実施形態において8つ)の嵌合凸部332が設けられる。嵌合凸部332は、径方向内側を向く先端面332aにおいてシャフト3aと接触する。
複数の嵌合凸部332は、高面圧嵌合凸部332Aと低面圧嵌合凸部332Bと、を含む。高面圧嵌合凸部332Aと低面圧嵌合凸部332Bとは、周方向に交互に並ぶ。高面圧嵌合凸部332Aと低面圧嵌合凸部332Bとは、同形状である。
複数の貫通孔335は、ロータコア330を軸方向に貫通する。また、複数の貫通孔335は、周方向に沿って等間隔に並ぶ。複数の貫通孔335は、第1貫通孔335Aと、第2貫通孔335Bと、を含む。第1貫通孔335Aおよび第2貫通孔335Bは、周方向に沿って交互に並ぶ。第1貫通孔335Aと第2貫通孔335Bとは、軸方向から見て同形状である。したがって、第1貫通孔335Aと第2貫通孔335Bとは、中心軸Jと直交する断面積が等しい。
第1貫通孔335Aは、高面圧嵌合凸部332Aの径方向外側に位置する。また、第2貫通孔335Bは、低面圧嵌合凸部332Bの径方向外側に位置する。
本実施形態によれば、第1貫通孔335Aと中心軸Jとの距離が、第2貫通孔335Bと中心軸Jと距離より大きい。このため、ロータコア330は、高面圧嵌合凸部332Aの径方向外側において剛性が高く、低面圧嵌合凸部332Bの径方向外側において剛性が低い。中央孔31にシャフト3aを挿入した時、高面圧嵌合凸部332Aの先端面332aにおける面圧は、低面圧嵌合凸部332Bの先端面332aにおける面圧より高くなる。
本実施形態によれば、高面圧嵌合凸部332Aによってシャフト3aに対してロータコア330を強固に固定するとともに、低面圧嵌合凸部332Bによってシャフト3aの外周面をガイドして、中央孔31に対するシャフト3aの同軸度を高めることができる。
[第4実施形態]
次に、第4実施形態のロータコア430について説明する。なお、上述の実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。
次に、第4実施形態のロータコア430について説明する。なお、上述の実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。
図6は、第4実施形態のロータコア430の平面図である。 ロータコア430には、シャフト3aが圧入される中央孔31と、周方向に沿って並ぶ複数(本実施系形態において16個)の貫通孔435と、が設けられる。
中央孔31の内周面には、径方向内側に突出する複数(本実施形態において16個)の嵌合凸部432が設けられる。嵌合凸部432は、径方向内側を向く先端面432aにおいてシャフト3aと接触する。
複数の嵌合凸部432は、高面圧嵌合凸部432Aと低面圧嵌合凸部432Bと、を含む。高面圧嵌合凸部432Aと低面圧嵌合凸部432Bとは、周方向に交互に並ぶ。高面圧嵌合凸部432Aと低面圧嵌合凸部432Bとは、同形状である。
複数の貫通孔435は、ロータコア430を軸方向に貫通する。また、複数の貫通孔435は、周方向に沿ってに並ぶ。複数の貫通孔435は、第1貫通孔435Aと、第2貫通孔435Bと、を含む。第1貫通孔435Aおよび第2貫通孔435Bは、周方向に沿って交互に並ぶ。
第1貫通孔435Aは、軸方向から見て、径方向内側に向かうに従い周方向に沿う幅寸法が狭くなる略二等辺三角形状である。第2貫通孔435Bは、軸方向から見て、径方向外側に向かうに従い周方向に沿う幅寸法が狭くなる略等脚台形形状である。第1貫通孔435Aは、高面圧嵌合凸部432Aの径方向外側に位置する。第2貫通孔435Bは、低面圧嵌合凸部432Bの径方向外側に位置する。
ロータコア430は、周方向に沿って並ぶ2つの貫通孔435同士の間に設けられる柱部437を有する。すなわち、柱部437は、第1貫通孔435Aと第2貫通孔435Bとの間に位置する。柱部437は、第1貫通孔435Aと第2貫通孔435Bとを区画する。柱部437は、軸方向に一様な断面形状で延びる。柱部437は、径方向に沿って直線状に延びる。
柱部437は、径方向外側の端部である外側端部437aと、径方向内側の端部である内側端部437bと、を有する。高面圧嵌合凸部432Aの径方向外側には、一対の柱部437の内側端部437bが設けられる。すなわち、内側端部437bは、高面圧嵌合凸部432Aの径方向外側に位置する。一対の柱部437は、それぞれ高面圧嵌合凸部432Aの径方向内側から径方向外側に向かうに従い互いに離間する方向に延びる。外側端部437aは、低面圧嵌合凸部432Bの径方向外側に位置する。
本実施形態によれば、高面圧嵌合凸部432Aの径方向外側に柱部437の内側端部437bが設けられる。これにより、高面圧嵌合凸部432Aの先端面432aに径方向外側に向かう応力が生じた場合、柱部437が突っ張って高面圧嵌合凸部432Aの変形が抑制される。一方で、低面圧嵌合凸部432Bの径方向外側に柱部437の外側端部437aが設けられる。このため、低面圧嵌合凸部432Bの先端面432aに径方向外側に向かう応力が生じたとしても、柱部437が突っ張ることがない。このため、低面圧嵌合凸部432Bは、高面圧嵌合凸部432Aと比較して、径方向外側に変形しやすい。中央孔31にシャフト3aを挿入した時、高面圧嵌合凸部432Aの先端面432aにおける面圧は、低面圧嵌合凸部432Bの先端面432aにおける面圧より高くなる。
本実施形態によれば、高面圧嵌合凸部432Aによってシャフト3aに対してロータコア430を強固に固定するとともに、低面圧嵌合凸部432Bによってシャフト3aの外周面をガイドして、中央孔31に対するシャフト3aの同軸度を高めることができる。
なお、本実施形態において、第1貫通孔435Aの軸方向と直交する断面積が、第2貫通孔435Bより軸方向と直交する断面積が小さい。しかしながら、第1貫通孔435Aの断面積と第2貫通孔435Bの断面積とが、等しくてもよい。また、第1貫通孔435Aの断面積が、第2貫通孔435Bの断面積より大きくてもよい。
また、本実施形態において、軸方向から見て、第1貫通孔435Aは略二等辺三角形状であり、第2貫通孔435Bは略等脚台形状である。しかしながら、第1貫通孔435Aおよび第2貫通孔435Bの形状は、本実施形態に限定されない。一例として、第1貫通孔435Aが径方向内側に向かうに従い周方向に沿う幅寸法が狭くなり、第2貫通孔435Bが径方向外側に向かうに従い周方向に沿う幅寸法が狭くなる形状であればよい。したがって、第1貫通孔435Aおよび第2貫通孔435Bの軸方向から見た形状が、互いに合同形状であってもよい。
以上に、本発明の様々な実施形態およびその変形例を説明したが、それぞれの実施形態およびその変形例における各構成およびそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはない。
上述の様々な実施形態およびその変形例のロータおよびロータを備えたモータは、電動パワーステアリング装置に搭載される。また、これらのロータおよびモータは、電動パワーステアリング装置に限られず、いかなる装置に搭載されていてもよい。
1…モータ、3…ロータ、3a…シャフト、3b,103b…ロータマグネット、10…ステータ、30,130,230,330,430…ロータコア、31…中央孔、32,232,332,432…嵌合凸部、32a,232a,332a,432a…先端面、32A,232A,332A,432A…高面圧嵌合凸部、32B,232B,332B,432B…低面圧嵌合凸部、35,235,335,435…貫通孔、130a…外周面、235A,335A,435A…第1貫通孔、235B,335B,435B…第2貫通孔、437…柱部、J…中心軸
Claims (11)
- インナーロータ型のモータに用いられるロータであって、
上下方向に延びる中心軸を中心とするシャフトと、
前記シャフトに固定されたロータコアと、
前記ロータコアに支持されるロータマグネットと、を備え、
前記ロータコアには、
前記シャフトが圧入される中央孔と、
軸方向に貫通し周方向に沿って並ぶ複数の貫通孔と、が設けられ、
前記中央孔の内周面には、周方向に沿って並び径方向内側に突出し先端面で前記シャフトと接触する複数の嵌合凸部が設けられ、
複数の前記嵌合凸部は、周方向に交互に並ぶ高面圧嵌合凸部と低面圧嵌合凸部と、を含み、
前記ロータコアは、前記貫通孔の形状および配置の少なくとも一方が、前記高面圧嵌合凸部の径方向外側および前記低面圧嵌合凸部の径方向外側において互いに異なり、
前記高面圧嵌合凸部の前記先端面における面圧は、前記低面圧嵌合凸部の前記先端面における面圧より大きい、ロータ。 - 前記貫通孔は、前記低面圧嵌合凸部の径方向外側のみに配置される、請求項1に記載のロータ。
- 前記貫通孔は、第1貫通孔と、前記中心軸との距離が前記第1貫通孔より小さい第2貫通孔を含み、
前記第1貫通孔は、前記高面圧嵌合凸部の径方向外側に位置し、
前記第2貫通孔は、前記低面圧嵌合凸部の径方向外側に位置する、
請求項1に記載のロータ。 - 前記第2貫通孔は、前記第1貫通孔より、前記中心軸と直交する断面積が大きい請求項3に記載のロータ。
- 前記第2貫通孔は、前記第1貫通孔と、前記中心軸と直交する断面積が等しい請求項3に記載のロータ。
- 前記ロータコアは、周方向に沿って並ぶ2つの前記貫通孔同士の間に設けられ径方向に沿って延びる柱部を有し、
前記柱部の径方向内側の端部は、前記高面圧嵌合凸部の径方向外側に位置し、
前記柱部の径方向外側の端部は、前記低面圧嵌合凸部の径方向外側に位置する、請求項1に記載のロータ。 - 複数の前記ロータマグネットを備え、
前記ロータマグネットの数と、前記嵌合凸部の数と、が一致する、請求項1~6の何れか一項に記載のロータ。 - 前記ロータマグネットが、周方向に沿って磁極が並ぶ環状である、請求項1~6の何れか一項に記載のロータ。
- 前記ロータマグネットは、前記ロータコアの外周面に固定される、請求項1~8の何れか一項に記載のロータ。
- 前記貫通孔の内部が空洞である、請求項1~9の何れか一項に記載のロータ。
- 請求項1~10の何れか一項に記載されたロータと、
前記ロータの径方向外側に位置するステータと、を有する、モータ。
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