JP2014036554A - ロータヨークおよび該ロータヨークを用いたモータ - Google Patents

Abstract

【課題】モータ作動時におけるロータ内部の磁路を妨げない着磁時の位置決め形状を設けると共に、隣接磁石間での磁力線の漏洩を低減できるロータヨークとモータを提供する。
【解決手段】モータの第１ロータヨーク１１は、外形が円形状の第１ロータコア１１ａが複数積層されて円柱状に形成されている。第１ロータヨーク１１は、積層方向に沿って見たときに長辺と短辺とを有しており且つ長辺が外周面近傍で外周方向に沿って分散配置され、積層方向に貫通する複数の磁石挿着孔１２を備えている。また、周方向で隣接する磁石挿着孔１２の間の部位であって、磁石挿着孔１２の径方向内側にある内方領域１４と径方向外側にある外方領域１３とを連通させる架橋部１５と、架橋部１５に外周面から径方向内側に向かって形成された凹部１８とを備えている。架橋部１５は磁石挿着孔１２の内側に向かって張り出した部分を有しており、最も張り出した箇所が短辺の途中にある。
【選択図】図３

Description

本発明は、電磁鋼板を積層して構成されるロータヨークおよび該ロータヨークを用いたモータに関する。

インナーロータ型のモータにおけるロータヨークでは、ロータヨークに回転軸と界磁極用磁石（以下、単に磁石と称する）が挿着されてロータを構成している。このようなインナーロータ型モータにおいては、内側にロータが配置され、その外側にコイルが巻回されたステータが配置される構造になるため、ロータの慣性モーメントが小さい、コイル発熱に対する放熱性が良好になる、といった特徴がある。通常、磁石はロータヨークに挿着される前には磁化されておらず、ロータヨークへの挿着後に着磁ヨークにより着磁を行うことによって極化される。このとき、磁石に所望の磁気特性を付与するために、磁石が挿着されたロータヨークと着磁ヨークとの位置決めを正確に行う必要がある。

特許文献１においては、永久磁石を内部に備える略円柱状の回転子積層鋼板からなる電動機ロータが開示されている。この電動機ロータの回転子積層鋼板においては、軸方向に貫通する複数の冷媒ガス孔と、円周方向に複数配置され軸方向に貫通したリベット孔とが設けられている。そして、複数のリベット孔のうち少なくとも１つのリベット孔を、ロータ着磁時に回転方向の位置決めをするための位置決めピンを挿入する位置決め孔として用いるよう構成されている。

特開２０１０−２３６４５３号公報

特許文献１における回転子積層鋼板においては、複数のマグネットが周方向に沿って配置されている。それぞれのマグネットは軸方向全体に亘って延在している。リベット孔は、隣接するマグネット同士の間で且つマグネットよりやや径方向内側に配置されている。しかしながら、リベット孔は電動機として作動させたときの磁気回路（以下、磁路とも称する）の途中に配置されており、このような位置に配置されると、リベット孔が磁気抵抗となり、モータの磁気効率が低下するという問題があった。

また、周方向で隣接するマグネットの間にも回転子積層鋼板が存在するので、隣接するマグネット間で周方向に沿って磁力線が漏洩してしまい、ステータとの間で構成される磁路に対して漏洩した磁力線となっていた。その結果、モータの磁気効率が低下するという問題もあった。

上記問題に鑑み、本発明は、モータ作動時におけるロータ内部の磁路を妨げないような着磁時の位置決め形状を設けると共に、隣接する磁石間での磁力線の漏洩を低減できるロータヨークおよび該ロータヨークを用いたモータを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明に係るロータヨークの特徴構成は、外形が円形状のロータコアが複数積層されて円柱状に形成され、積層方向に沿って見たときに長手方向の辺と短手方向の辺とを有しており且つ前記長手方向の辺が外周面近傍で外周方向に沿って分散配置され前記積層方向に貫通する複数の磁石挿着孔と、周方向で隣接する前記磁石挿着孔の間の部位であって前記磁石挿着孔の径方向内側にある内方領域と径方向外側にある外方領域とを連通させる架橋部と、前記架橋部に前記外周面から径方向内側に向かって形成された凹部とを備え、前記架橋部は前記磁石挿着孔の内側に向かって張り出した部分を有しており最も張り出した箇所が短手方向の辺の途中にある点にある。

このような特徴構成とすれば、最も張り出した箇所が短手方向の辺の途中にあるため、磁石を磁石挿着孔に挿着した状態で磁石の角部と短手方向の辺との間には隙間が存在する。従って、磁石の角部に面取り加工を施さなくても磁石を磁石挿着孔へ挿着した後に磁石の角部に磁石挿着孔からの応力が作用することがなく、磁石の角部が尖っていたとしても割れたり欠けたりするおそれがない。また、凹部を着磁ヨークとの位置決めに用いると、特許文献１に開示された回転子積層鋼板のように、電動機として作動させたときの磁路の途中に磁気抵抗となるリベット孔を設ける必要がない。本発明に係るロータヨークを用いたモータを作動させたときに、凹部は磁石から出た磁力線が形成する磁路の途中にないので、凹部の存在によりモータの磁気効率が低下することはない。

本発明に係るロータヨークにおいては、前記積層方向に沿って見たときに、前記凹部が円弧状であると好適である。

このような構成とすれば、凹部を着磁ヨークとの位置決めに用いるときに、角柱状のシャフトではなく円柱状のシャフトを用いることができる。従って、着磁の際に位置決め用の角柱状のシャフトを挿入するための段差を設ける必要がないため、ロータヨークの高さを低く抑えることができる。また、円柱状のシャフトは角柱状のシャフト等と比較して安価なため、安価な構成でロータヨークの位置決めを行うことができる。

本発明に係るロータヨークにおいては、前記架橋部は第１架橋部分と第２架橋部分とを備え、前記第１架橋部分は隣接する前記外方領域同士を繋ぐように形成されており、前記第２架橋部分は前記第１架橋部分と前記内方領域とを繋ぐように形成されており、前記積層方向に沿って見たときの前記第１架橋部分と前記第２架橋部分の少なくとも一方の幅が前記ロータコアの板厚に等しいと好適である。

このような構成とすれば、外方領域から対向するステータに入らなかった一部の磁力線が漏洩して磁気抵抗の低い第１架橋部分に入り込んだとしても、第１架橋部分はすぐに磁気飽和し、それ以上の磁力線が第１架橋部分に入るのを防ぐことができる。また、外方領域の端部と第１架橋部分の端部とはほぼ直角で交差しており、隣接する外方領域の間の磁路は第１架橋部分によって迂回し最短距離で結ばれていない。磁力線は外方領域間を最短距離で流れようとするが、隣接する外方領域を結ぶ磁路が第１架橋部分のように曲がったり迂回したりしていると隣接する外方領域の間で磁力線が流れにくくなる。その結果、磁力線の漏洩を少なくすることができ、本構成に係るロータヨークを用いたモータにおいて、モータ作動時の磁気効率を向上させることができる。

本発明に係るロータヨークにおいては、積層された前記ロータコアの一部または全部において、少なくとも一つの前記架橋部が除去され前記磁石挿着孔が前記凹部と連通していると好適である。

このような構成とすれば、架橋部を除去した部分においては電磁鋼板がなくなるので、その部分の磁気抵抗が高くなる。磁気抵抗が高くなるとその箇所への磁力線の漏洩量は低下するので相対的にステータへ入り込む磁力線の量は増加する。その結果、隣接する外方領域の間での磁力線の漏洩を少なくすることができ、本構成に係るロータヨークを用いたモータにおいて、モータ作動時の磁気効率を向上させることができる。

本発明に係るロータヨークにおいては、積層された前記ロータコアのうち両端に配置された前記ロータコアを除く全ての前記ロータコアにおいて、前記架橋部が周方向で一つおきに除去されており、前記架橋部が除去された箇所と前記架橋部とが前記積層方向で隣接して重なるように前記ロータコアを回転させて積層して構成されていると好適である。

このような構成とすれば、ロータコアの架橋部が除去された箇所を上下にある架橋部が挟み込むので、一種類のロータコアだけで磁石を保持する磁石挿着孔や着磁時の位置決め形状となる凹部を形成することができると共に、外力の印加による外方領域の変形を防止することが可能になる。また、架橋部の数が減少したことにより、隣接する外方領域の間での磁力線の漏洩量を少なくすることができ、本構成に係るロータヨークを用いたモータにおいて、モータ作動時の磁気効率を向上させることができる。

本発明に係るロータヨークにおいては、積層された前記ロータコアの一部または全部において、少なくとも一つの前記第１架橋部分の一部分が除去されて前記磁石挿着孔が前記凹部と連通し且つ前記第２架橋部分は除去されずに前記第１架橋部分の残存部分と繋がっていると好適である。

このような構成とすれば、第１架橋部分を除去した部分においては電磁鋼板がなくなるので、その部分の磁気抵抗が高くなる。磁気抵抗が高くなるとその箇所への磁力線の漏洩量は低下するので相対的にステータへ入り込む磁力線の量は増加する。その結果、隣接する外方領域の間での磁力線の漏洩を少なくすることができ、本構成に係るロータヨークを用いたモータにおいて、モータ作動時の磁気効率を向上させることができる。

本発明に係るロータヨークにおいては、積層された前記ロータコアのうち両端に配置された前記ロータコアを除いて、前記積層方向に沿って見たときに、前記第１架橋部分の一部分が除去されることにより前記第１架橋部分の両側にある前記外方領域のうち一方側の前記外方領域および前記第２架橋部分と繋がり且つ他方側の前記外方領域とは繋がっていない前記第１架橋部分を備えた前記ロータコアと、前記第１架橋部分の一部分が除去されることにより前記第１架橋部分の両側にある前記外方領域のうち前記他方側の前記外方領域および前記第２架橋部分と繋がり且つ前記一方側の前記外方領域とは繋がっていない前記第１架橋部分を備えた前記ロータコアとが交互に積層されて構成されていると好適である。

このような構成とすれば、ロータコアの第１架橋部分の一部分が除去された箇所を上下にある第１架橋部分が挟み込むことになるので、第１架橋部分の一部分が除去された箇所があっても磁石を保持する磁石挿着孔や着磁時の位置決め形状となる凹部を形成することができると共に、外力の印加による外方領域の変形を防止することが可能になる。また、第１架橋部分の一部分が除去されたことにより、隣接する外方領域の間での磁力線の漏洩量を少なくすることができ、本構成に係るロータヨークを用いたモータにおいて、モータ作動時の磁気効率を向上させることができる。

第１ロータヨークを構成する第１ロータコアを表す平面図である。 図１のII-II線断面図である。 第１ロータヨークの外観を表す斜視図である。 第１ロータの外観を表す斜視図である。 第１ロータを用いたモータの構造を表す縦断面図である。 第２ロータヨークを構成する第２ロータコアを表す平面図である。 第２ロータヨークの外観を表す斜視図である。 第２ロータの外観を表す斜視図である。 第３ロータヨークを構成する第３ロータコアを表す平面図である。 第３ロータヨークを構成する第４ロータコアを表す平面図である。 第３ロータヨークの外観を表す斜視図である。 第３ロータの外観を表す斜視図である。

１．第１実施形態
〔第１ロータヨークの構造〕
以下、本発明の第１実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。図１に本実施形態に係る第１ロータヨーク１１を構成する第１ロータコア１１ａを表す平面図を示す。図２に図１のII-II線断面図を示す。第１ロータコア１１ａは薄板状の電磁鋼板をプレス等で加工することにより形成されている。図１に示すように、第１ロータコア１１ａの外形は円形状で、中心には同軸芯で円形状の回転軸挿着孔１９ａが開孔されている。回転軸挿着孔１９ａの内周面には径方向内側に向かって８つの凸部１９ｂが形成されている。これらの凸部１９ｂが後述する回転軸２２を挿着したときの圧入代となる。本実施形態では凸部１９ｂは８つあるが、凸部１９ｂが８つに限られるものではないことは言うまでもない。

回転軸挿着孔１９ａよりも径方向外側の外周縁（積層したときの外周面に相当）近傍に、４つの略矩形状の磁石挿着孔１２ａが開孔されている。磁石挿着孔１２ａは長手方向の辺（以下、長辺１２ｂと称する）が外周方向に沿うように配置されている。磁石挿着孔１２ａのうち、長辺１２ｂは外周方向に沿った直線状の部分を指し、短手方向の辺（以下、短辺１２ｃと称する）は長辺１２ｂ以外の部分を指すものとする。隣接する磁石挿着孔１２ａ，１２ａは短辺１２ｃ，１２ｃが近接して間隙を有した状態で配置されている。隣接する短辺１２ｃ，１２ｃの間の繋がっていない部分を架橋部１５ａと称する。磁石挿着孔１２ａの径方向外側にある長辺１２ｂと、第１ロータコア１１ａの外周縁のうち該長辺１２ｂに対向している弧で囲まれる部分を外方領域１３ａと称する。磁石挿着孔１２ａの径方向内側にある長辺１２ｂと、回転軸挿着孔１９ａとで囲まれる部分を内方領域１４ａと称する。架橋部１５ａにより、外方領域１３ａと内方領域１４ａとは連通している。

全ての架橋部１５ａの径方向外側には、第１ロータコア１１ａの外周縁から径方向内側に向かう円弧状の切り欠きである凹部１８ａが形成されている。凹部１８ａは磁石挿着孔１２ａ，１２ａに接近するように形成されており、このため、短辺１２ｃが磁石挿着孔１２ａの内側に向かって張り出すように湾曲している。短辺１２ｃのうち最も内側に張り出している箇所である張り出し端１２ｄは、短辺１２ｃの端ではなく途中にある。なお、図１において、磁石挿着孔１２ａの内部に描かれた二点鎖線は、磁石２１を示すものである。磁石２１と短辺１２ｃとは、張り出し端１２ｄ付近で最も接近している。

架橋部１５ａは、第１架橋部分１６ａと第２架橋部分１７ａとを備えている。第１架橋部分１６ａは凹部１８ａと短辺１２ｃとの間の部分であり、第２架橋部分１７ａは隣接する短辺１２ｃ，１２ｃの間の部分である。第１架橋部分１６ａおよび第２架橋部分１７ａの幅はいずれも第１ロータコア１１ａの板厚程度である。第１架橋部分１６ａは、第１ロータコア１１ａの径方向内側に最も入り込んだ箇所の近傍で第２架橋部分１７ａと繋がっている。

図１に示すように、第１ロータコア１１ａには８箇所の突起２０ａが形成されている。突起２０ａはプレス加工により形成されるので、突起２０ａが形成された面と反対側の面には窪み２０ｂが形成される。第１ロータヨーク１１は、第１ロータコア１１ａを複数枚積層して形成される。図３に、第１ロータヨーク１１の外観を表す斜視図を示す。積層時には、突起２０ａを窪み２０ｂに嵌め込んで第１ロータコア１１ａ同士を接合する。第１ロータヨーク１１においては、個々の第１ロータコア１１ａに形成された磁石挿着孔１２ａ，外方領域１３ａ，内方領域１４ａ，架橋部１５ａ，第１架橋部分１６ａ，第２架橋部分１７ａ，凹部１８ａ，回転軸挿着孔１９ａ，突起２０ａ等が重なるように積層され、積層後にはそれぞれ磁石挿着孔１２，外方領域１３，内方領域１４，架橋部１５，第１架橋部分１６，第２架橋部分１７，凹部１８，回転軸挿着孔１９，突起２０等になる。

〔第１ロータの構造〕
図４に本実施形態に係る第１ロータ１０の外観を表す斜視図を示す。第１ロータ１０は第１ロータヨーク１１に第１磁石２１ａ、第２磁石２１ｂ、第３磁石２１ｃ、第４磁石２１ｄ（一括呼称するときは磁石２１とする）を挿着固定した後に着磁を行い、その後に回転軸２２を圧入したものである。磁石２１は直方体状を有しており、第１ロータヨーク１１への挿着時には磁化されていない。磁石２１の幅は磁石挿着孔１２の向かい合う張り出し端１２ｄの間の距離よりわずかに短く、挿着後に磁石挿着孔１２からの応力が作用しない程度の微少な隙間を有する。厚さは平行な長辺１２ｂの距離よりわずかに短く、挿着後に磁石挿着孔１２からの応力が作用しない程度の微少な隙間を有する。よって、磁石２１は周方向と径方向にはほとんど動かない。高さは第１ロータヨーク１１の積層方向長さより少し短い。その理由は後述する。個々の磁石２１は、大きな磁石の塊から切断されたままの状態であり、磁石２１の角部は尖っている。

磁石２１は磁石挿着孔１２に挿入された状態で、接着剤を流し込むこと等により固定される。接着剤で固定する場合、余剰の接着剤は、前述した磁石２１の高さと第１ロータヨーク１１の積層方向長さの差により磁石挿着孔１２内に形成された空間（図５参照）に溜められ、余剰の接着剤が第１ロータヨーク１１の表面に漏出することはない。

また、図１および図４に示すように、張り出し端１２ｄが短辺１２ｃの途中にあるため、磁石２１の角部と短辺１２ｃとの間には隙間があり、磁石２１の角部に面取り加工を施さなくても磁石２１の角部は磁石挿着孔１２ａの内周面に接触しない。その結果、磁石挿着孔１２への挿着後に磁石２１の角部に磁石挿着孔１２からの応力が作用することがなく、磁石２１の角部が尖っていたとしても割れたり欠けたりするおそれがない。

磁石２１の挿着が完了した後に着磁を行い、磁石２１を磁化する。このとき、不図示の着磁ヨークに対する第１ロータヨーク１１の位置決めに４箇所の凹部１８が用いられる。すなわち、凹部１８は着磁時の位置決め形状に相当する。凹部１８は円弧状であるため、位置決めのために円柱状のシャフトを用いることができる。円柱状のシャフトは角柱状のシャフト等と比較して安価なため、安価な構成でロータヨークの位置決めを行うことができる。また、角柱状のシャフトを用いると、着磁の際に位置決め用の角柱状のシャフトを挿入するための段差を設ける必要があるが、円柱状のシャフトを用いるとその必要がないため、第１ロータヨーク１１の高さを低く抑えることができる。磁石２１は長辺１２ｂに平行な２面である磁極面が磁極となるように着磁される。着磁完了後に、第１ロータヨーク１１を貫通するように回転軸２２を回転軸挿着孔１９に圧入して、第１ロータ１０は完成する。

第１磁石２１ａと第３磁石２１ｃは、径方向外側の面が磁極面となってＮ極に磁化され、径方向内側の面がＳ極に磁化されている。逆に第２磁石２１ｂと第４磁石２１ｄは、径方向外側の面がＳ極に磁化され、径方向内側の面がＮ極に磁化されている。磁石２１の磁力線は磁極面に垂直な方向に出入するので、第１磁石２１ａのＮ極に磁化された磁極面（以下、Ｎ極面と称する）から出た磁力線は外方領域１３を通って対向するステータ５０（図５に示されており、詳細は後述）に入り、その半分の磁力線はステータ５０から隣接する外方領域１３を通って隣接する第２磁石２１ｂのＳ極に磁化された磁極面（以下、Ｓ極面と称する）に入る。第２磁石２１ｂのＮ極面から出た磁力線は内方領域１４を通って第１磁石２１ａのＳ極面に入る。対向するステータ５０に入った残り半分の磁力線は、ステータ５０から隣接する外方領域１３を通って隣接する第４磁石２１ｄのＳ極面に入る。第４磁石２１ｄのＮ極面から出た磁力線の半分は内方領域１４を通って第１磁石２１ａのＳ面に入る。

このように、第１磁石２１ａから出た磁力線が形成する磁路は途中で内方領域１４を通る。しかし、特許文献１に開示された回転子積層鋼板と異なり、磁石２１の磁路の途中に磁気抵抗となる孔は存在しない。また、着磁ヨークとの位置決めに用いられる凹部１８は第１磁石２１ａから出た磁力線が形成する磁路の途中にはない。従って、第１ロータ１０を用いたモータ１を作動させてもモータ１の磁気効率は低下しない。なお、上記内容は、第４磁石２１ｄから出た磁力線が形成する磁路に対しても同様に成立する。

外方領域１３から対向するステータ５０に入らなかった一部の磁力線は、漏洩して磁気抵抗の低い第１架橋部分１６に入り込む。しかし、凹部１８によって第１架橋部分１６の幅が狭くなっているので第１架橋部分１６はすぐに磁気飽和し、それ以上の磁力線が第１架橋部分１６に入ることはない。さらに、外方領域１３の端部と第１架橋部分１６の端部とはほぼ直角で交差しており、隣接する外方領域１３，１３の間の磁路は第１架橋部分１６によって迂回し最短距離で結ばれていない。磁力線は隣接する外方領域１３，１３間を最短距離で流れようとするが、隣接する外方領域１３，１３を結ぶ磁路が第１架橋部分１６のように曲がったり迂回したりしていると隣接する外方領域１３，１３の間で磁力線が流れにくくなる。このように、凹部１８と第１架橋部分１６を設けることにより、磁力線の漏洩を少なくすることができ、第１ロータヨーク１１を用いたモータ１の作動時の磁気効率を向上させることができる。

本実施形態においては、凹部１８ａは円弧状の切り欠きであったがこれに限られるものではない。多角形の弧状の切り欠きであってもよい。また、本実施形態においては、凹部１８ａが形成されたことにより短辺１２ｃが磁石挿着孔１２ａの内側に向かって張り出すように湾曲していたがこれに限られるものではない。凹部１８ａの形成と短辺１２ｃが磁石挿着孔１２ａの内側に向かって張り出すこととは無関係であってもよい。すなわち、凹部１８ａの切り欠き量が小さかったり凹部１８ａがなかったりした場合でも、短辺１２ｃが磁石挿着孔１２ａの内側に向かって張り出すように湾曲させてもよい。さらに、短辺１２ｃが磁石挿着孔１２ａの内側に向かって張り出すように湾曲していなくても、短辺１２ｃの途中が張り出し端１２ｄとなっていればよい。例えば直線状の短辺１２ｃの途中で磁石挿着孔１２ａの内側に突出する部分を設けることができる。ただし、これらの場合、第１架橋部分１６ａの幅が大きくなる可能性があり、その場合、磁力線の漏洩量が増加するおそれがある。

〔モータの構造〕
図５に、第１ロータ１０を用いたモータ１の構造を表す縦断面図を示す。モータ１は、第１ロータ１０と、ステータ５０と、軸受２，３と、カバー４とを備える。

ステータ５０はステータコア５１と、コイル支持枠５２と、コイル５３から構成されている。ステータコア５１は、薄板状の電磁鋼板を積層して構成されている。ステータコア５１は、円環状の外周部と、該外周部から径方向内側に向かって延在しその先端からさらに周方向両側に延在するＴ字形状を有する６本のティース５１ａから構成されている。本実施形態ではティース５１ａは６本であるが、これは磁石２１の数（４個）との関係から定まるものであり、６本に限られるものではない。

コイル支持枠５２は、ティース５１ａの周囲を覆うように配置されている樹脂製薄板状部品である。コイル支持枠５２は、エナメル等で被覆された銅線からなるコイル５３をティース５１ａに巻回したときに、ティース５１ａとコイル線の被覆が破れた部分とが接触して導通するのを防止するために設けられている。コイル５３は、コイル支持枠５２の上からティース５１ａに巻回されている。

ステータ５０は、樹脂製のハウジング５４により一体成形されて覆われている。ハウジング５４の中央には有底の円筒状空間５５が形成されている。ティース５１ａにおいて周方向に広がる端面は円筒状空間５５の内周面に露出されていてもよいし、ハウジング５４の樹脂により薄く覆われていてもよい。また、円筒状空間５５の底面には、ハウジング５４の一部として、軸受２が挿着される軸受穴５６が同軸芯で形成されている。

カバー４は、ハウジング５４の円筒状空間５５を覆う円板状の部品であり、薄板状のアルミ等の金属板をプレス加工して形成されている。カバー４の中央には、軸受３が挿着される軸受穴５が形成されている。軸受穴５の底面には回転軸２２が貫通する貫通孔６が軸受穴５と同軸芯で開孔されている。

モータ１は、第１ロータ１０が回転軸２２に軸受２，３が圧入された状態で円筒状空間５５に挿入され、カバー４で覆って固定されることにより構成されている。軸受２は回転軸２２とほぼ面一にあるように圧入されて軸受穴５６に挿着されており、軸受３は回転軸２２を貫通するように圧入されて軸受穴５に挿着されている。カバー４はねじ止め等の方法によりハウジング５４に固定されている。このとき、第１ロータ１０の外周面は円筒状空間５５において径方向に所定の間隙をおいてステータ５０と同軸芯で対向している。

〔モータの作動〕
次に、モータ１の作動について説明する。図示はしていないが、モータ１は、第１ロータ１０の回転位相を検出する検出手段と、検出結果に基づいて３相交番電流を通電するコイル５３を切り換えて選択的に通電する電流切換制御部とを有するモータ制御回路が外部に備えられている。モータ制御回路による制御により、コイル５３への通電により磁界が発生したティース５１ａと第１ロータ１０の磁石２１との間で磁気的な吸引・反発力が発生して、第１ロータ１０は回転する。

２．第２実施形態
図６に第２実施形態に係る第２ロータヨーク３１を構成する第２ロータコア３１ａを表す平面図を示す。以下の実施形態の説明においては、第１実施形態と同じ構成の箇所には同じ符号を付し、同様の構成に関するため説明は省略する。第２ロータコア３１ａは、第１ロータコア１１ａの隣接する磁石挿着孔１２ａ，１２ａの間の全てに形成されていた架橋部１５ａを周方向で１つおきに除去し、開口３２ａを形成した構成を備えている。開口３２ａを設けると、隣接する磁石挿着孔１２ａの間には電磁鋼板はなくなり、磁石挿着孔１２ａの一方端部が径方向外側に向けて開口された状態となる。

このように開口３２ａを設けることにより、架橋部１５ａを除去した部分においては電磁鋼板がなくなるので、架橋部１５ａがある場合と比較してその部分の磁気抵抗が高くなる。磁気抵抗が高くなるとその箇所への磁力線の漏洩量は低下するので相対的にステータ５０へ入り込む磁力線の量は増加する。しかし、開口３２ａをそのまま重ねて積層して第２ロータヨーク３１を形成した場合、外周面において積層方向の全てに電磁鋼板が存在しない開口３２が２箇所できてしまう。このような構造だと、磁石２１を確実に保持することが困難になるだけでなく、着磁時の位置決め形状である凹部１８の数を十分確保することができなくなる。さらに、外方領域１３は幅狭の第１架橋部分１６と第２架橋部分１７に片持ち支持された状態になるので、遠心力を含む外力の印加により外方領域１３が容易に変形してしまうおそれがある。

図７に、第２ロータヨーク３１の外観を表す斜視図を示す。図８に、第２ロータ３０の外観を表す斜視図を示す。図７に示すように、第２ロータコア３１ａを積層するときに、隣接する第２ロータコア３１ａ同士で軸芯を中心に９０度回転させてから積層する。これにより、第２ロータコア３１ａの開口３２ａをその積層方向で上下にある架橋部１５ａが挟み込むので、外周面において積層方向で開口３２ａが連続することはない。その結果、第２ロータヨーク３１において、第２ロータコア３１ａだけで磁石２１を保持する磁石挿着孔１２や着磁時の位置決め形状となる凹部１８を形成することができると共に、外力の印加による外方領域１３の変形を防止することが可能になる。

第２ロータヨーク３１において、開口３２ａの存在により、架橋部１５ａの数は、第１ロータヨーク１１と比べて半分になる。その結果、外方領域１３，１３の間での磁力線の漏洩を少なくすることができると共に、第２ロータヨーク３１を用いたモータ１の作動時の磁気効率を向上させることができる。

図８に示すように、第２ロータヨーク３１に４枚の磁石２１を挿着固定した後に着磁を行い、その後に回転軸２２を回転軸挿着孔１９に圧入することにより、第２ロータ３０が完成する。第２ロータ３０と、ステータ５０と、軸受２，３と、カバー４とを組み立てることにより、モータ１が完成する。

本実施形態においては、第２ロータヨーク３１は第２ロータコア３１ａのみを積層して構成されたが、最も外側にある２枚の第２ロータコア３１ａだけを第１ロータコア１１ａに置き換えてもよい。このようにすることにより、最も外側にあるロータコアには開口２２ａが存在しなくなるので、モータ１の作動時の磁気効率を維持しつつ外力の印加に対する外方領域１３の変形を防止する効果がより高まる。

当然ながら、第１ロータコア１１ａと第２ロータコア３１ａとを交互に積層して構成してもよいし、第１ロータコア１１ａと第２ロータコア３１ａとを自由に組み合わせて第２ロータ３０を構成してもよい。

本実施形態において、第２ロータコア３１ａは、第１ロータコア１１ａの隣接する磁石挿着孔１２ａ，１２ａの間の全てに形成されていた第１架橋部分１６ａと第２架橋部分１７ａとを１つおきに除去し、開口２２ａを形成した構成としたが、これに限られるものではない。第１ロータ１０を構成する磁石２１の枚数が多く、凹部１８の数が多い場合には、第１架橋部分１６ａと第２架橋部分１７ａの除去を周方向で１つおきにではなく、２つおきや３つおきにしたり、ランダムにするなど自由に除去する間隔を設定してもよい。

本実施形態においては、第２ロータコア３１ａの開口３２ａをその上下にある第１架橋部分１６ａと第２架橋部分１７ａとで挟み込む構成にしたが、このような構成に限られるものではない。例えば、開口３２ａを２つ以上連続させてからその上下を第１架橋部分１６ａと第２架橋部分１７ａとで挟み込むように積層することもできる。

以上をまとめると、本実施形態においては、第２ロータコア３１ａにおける第１架橋部分１６ａと第２架橋部分１７ａを除去する場所や数、第１ロータコア１１ａと第２ロータコア３１ａの積層順序について自由に設定して第２ロータヨーク３１を構成することができる。ただし、モータ１の回転時の速度むらやトルクむらを低減して安定して回転させるためには、周方向でも軸方向でも開口３２ａが均等に配置されるように積層するのが好ましい。

なお、本実施形態において、着磁時の着磁ヨークに対する第２ロータヨーク３１の位置決めに凹部１８を用いずに別の手段を用いるのであれば、第２ロータコア３１ａにおいては必ずしも凹部１８ａを備えている必要はない。

３．第３実施形態
図９に第３実施形態に係る第３ロータヨーク４１を構成する第３ロータコア４１ａを表す平面図を示す。図１０に本実施形態に係る第３ロータヨーク４１を構成する第４ロータコア４１ｂを表す平面図を示す。第３ロータヨーク４１は第３ロータコア４１ａと第４ロータコア４１ｂとを交互に積層して構成されている。図９に示すように、第３ロータコア４１ａは、第１ロータコア１１ａの隣接する磁石挿着孔１２ａ，１２ａの間の全てに形成されていた第１架橋部分１６ａのうち第２架橋部分１７ａよりも反時計方向の側にある部分を除去し、開口４２ａを形成した構成を備えている。開口４２ａを設けると、磁石挿着孔１２ａの一方端部が径方向外側に向けて開口された状態となる。

図１０に示すように、第４ロータコア４１ｂは、第１ロータコア１１ａの隣接する磁石挿着孔１２ａ，１２ａの間の全てに形成されていた第１架橋部分１６ａのうち第２架橋部分１７ａよりも時計方向の側にある部分を除去し、開口４２ｂを形成した構成を備えている。開口４２ｂを設けると、磁石挿着孔１２ａの一方端部が径方向外側に向けて開口された状態となる。

開口４２ａ，４２ｂを設けると、第１架橋部分１６ａの一部を除去した部分においては電磁鋼板がなくなるので磁気抵抗が高くなる。磁気抵抗が高くなるとその箇所への磁力線の漏洩量は低下する。ただし、外方領域１３ａが片持ち支持の状態にあるので、積層前に外力の印加等があると外方領域１３ａが容易に変形してしまうおそれがある。

図１１に、第３ロータヨーク４１の外観を表す斜視図を示す。図１２に、第３ロータ４０の外観を表す斜視図を示す。図１１に示すように、このような第３ロータコア４１ａと第４ロータコア４１ｂとを交互に積層して第３ロータヨーク４１を構成する。これにより、第３ロータコア４１ａにおいて時計方向に延在して片持ち支持されている外方領域１３ａが、第４ロータコア４１ｂにおいて反時計方向に延在して片持ち支持されている外方領域１３ａに挟み込まれることにより、外方領域１３としての強度を保ち各々の外方領域１３ａの変形を防止できると共に、磁石２１を保持する磁石挿着孔１２や着磁時の位置決め形状となる凹部１８を形成することができる。

第３ロータヨーク４１において、開口４２ａ，４２ｂの存在により、第１架橋部分１６ａは、第１ロータヨーク１１と比べて半分しか存在しない。その結果、外方領域１３，１３の間での磁力線の漏洩を少なくすることができると共に、第３ロータヨーク４１を用いたモータ１の作動時の磁気効率を向上させることができる。

図１２に示すように、第３ロータヨーク４１に４枚の磁石２１を挿着固定した後に着磁を行い、その後に回転軸２２を回転軸挿着孔１９に圧入することにより、第３ロータ４０が完成する。第３ロータ４０と、ステータ５０と、軸受２，３と、カバー４とを組み立てることにより、モータ１が完成する。

本実施形態においては、第３ロータヨーク４１は第３ロータコア４１ａと第４ロータコア４１ｂとを交互に積層して構成されたが、最も外側にある２枚の第３ロータコア４１ａまたは第４ロータコア４１ｂを第１ロータコア１１ａに置き換えてもよい。このようにすることにより、最も外側にあるロータコアには開口４２ａ，４２ｂが存在しなくなるので、モータ１の作動時の磁気効率を維持しつつ外力の印加に対する外方領域１３の変形を防止する効果がより高まる。

本実施形態については、第２実施形態と同様、第３ロータコア４１ａ，第４ロータコア４１ｂにおける第１架橋部分１６ａの一部を除去する場所や数、第３ロータコア４１ａと第４ロータコア４１ｂの積層順序について自由に設定して第３ロータヨーク４１を構成することができる。ただし、モータ１の回転時の速度むらやトルクむらを低減して安定して回転させるためには、軸方向において、開口４２ａ，４２ｂが均等に分散して配置されるように積層するのが好ましい。

なお、本実施形態において、着磁時の着磁ヨークに対する第３ロータヨーク４１の位置決めに凹部１８を用いずに別の手段を用いるのであれば、第３ロータコア４１ａと第４ロータコア４１ｂとは必ずしも凹部１８ａを備えている必要はない。

上記第１実施形態から第３実施形態までの構成は可能な限り組み合わせることができる。

本発明は、電磁鋼板を積層して構成されるロータヨークと該ロータヨークを用いたモータに用いることが可能である。

１ モータ
１１ 第１ロータヨーク（ロータヨーク）
１１ａ 第１ロータコア（ロータコア）
１２，１２ａ 磁石挿着孔
１２ｂ 長辺（長手方向の辺）
１２ｃ 短辺（短手方向の辺）
１２ｄ 張り出し端（最も張り出した箇所）
１３，１３ａ 外方領域
１４，１４ａ 内方領域
１５，１５ａ 架橋部
１６，１６ａ 第１架橋部分
１７，１７ａ 第２架橋部分
１８，１８ａ 凹部
３１ 第２ロータヨーク（ロータヨーク）
３１ａ 第２ロータコア（ロータコア）
４１ 第３ロータヨーク（ロータヨーク）
４１ａ 第３ロータコア（ロータコア）
４１ｂ 第４ロータコア（ロータコア）

Claims (8)

1. 外形が円形状のロータコアが複数積層されて円柱状に形成され、
   積層方向に沿って見たときに長手方向の辺と短手方向の辺とを有しており且つ前記長手方向の辺が外周面近傍で外周方向に沿って分散配置され、前記積層方向に貫通する複数の磁石挿着孔と、
   周方向で隣接する前記磁石挿着孔の間の部位であって、前記磁石挿着孔の径方向内側にある内方領域と径方向外側にある外方領域とを連通させる架橋部と、
   前記架橋部に前記外周面から径方向内側に向かって形成された凹部と、を備え、
   前記架橋部は前記磁石挿着孔の内側に向かって張り出した部分を有しており、最も張り出した箇所が短手方向の辺の途中にあるロータヨーク。
2. 前記積層方向に沿って見たときに、前記凹部が円弧状である請求項１に記載のロータヨーク。
3. 前記架橋部は第１架橋部分と第２架橋部分とを備え、
   前記第１架橋部分は隣接する前記外方領域同士を繋ぐように形成されており、
   前記第２架橋部分は前記第１架橋部分と前記内方領域とを繋ぐように形成されており、
   前記積層方向に沿って見たときの前記第１架橋部分と前記第２架橋部分の少なくとも一方の幅が前記ロータコアの板厚に等しい請求項１または２に記載のロータヨーク。
4. 積層された前記ロータコアの一部または全部において、少なくとも一つの前記架橋部が除去され前記磁石挿着孔が前記凹部と連通している請求項１乃至３のいずれか一項に記載のロータヨーク。
5. 積層された前記ロータコアのうち両端に配置された前記ロータコアを除く全ての前記ロータコアにおいて、前記架橋部が周方向で一つおきに除去されており、
   前記架橋部が除去された箇所と前記架橋部とが前記積層方向で隣接して重なるように前記ロータコアを回転させて積層して構成されている請求項４に記載のロータヨーク。
6. 積層された前記ロータコアの一部または全部において、少なくとも一つの前記第１架橋部分の一部分が除去されて前記磁石挿着孔が前記凹部と連通し且つ前記第２架橋部分は除去されずに前記第１架橋部分の残存部分と繋がっている請求項３に記載のロータヨーク。
7. 積層された前記ロータコアのうち両端に配置された前記ロータコアを除いて、前記積層方向に沿って見たときに、前記第１架橋部分の一部分が除去されることにより前記第１架橋部分の両側にある前記外方領域のうち一方側の前記外方領域および前記第２架橋部分と繋がり且つ他方側の前記外方領域とは繋がっていない前記第１架橋部分を備えた前記ロータコアと、前記第１架橋部分の一部分が除去されることにより前記第１架橋部分の両側にある前記外方領域のうち前記他方側の前記外方領域および前記第２架橋部分と繋がり且つ前記一方側の前記外方領域とは繋がっていない前記第１架橋部分を備えた前記ロータコアとが交互に積層されて構成されている請求項６に記載のロータヨーク。
8. 請求項１乃至７のいずれか一項に記載のロータヨークを用いて構成されたモータ。

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