JP6745674B2 - ロータおよび回転電機 - Google Patents

Description

この発明は、センサマグネットを固定する構造を有する回転電機のロータおよび回転電機に関し、特にセンサマグネットが割れにくく、位置センサが簡便に設置でき、且つ、ロータの位置検出の精度に優れたものである。

従来の回転電機において、内部に磁石が埋め込まれた埋込磁石ロータを搭載し、高効率で高トルクを実現する回転電機が注目されている。以下の説明において、埋込磁石ロータ（以下、英語表記のＩｎｔｅｒｉｏｒ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔの略称を用いて、”ＩＰＭロータ”と称する）は、回転用のマグネット（以下、”メインマグネット”と称す）と、ロータの回転位置検出用のマグネット（以下、”センサマグネット”と称す）とが装着されている。このセンサマグネットの磁束をホール素子などの位置センサで検出し、ロータの位相を検出するものがある。

これに対して、ロータの外周表面に磁石を組み付けたロータ（以下、英語表記のＳｕｒｆａｃｅ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔの略称を用いて、”ＳＰＭロータ”と称する）がある。ＳＰＭロータにおいてはメインマグネットの磁束を直接センサで検出することが多い。

近年、顧客の要求に素早く応えるため、ステータの部品を共用化し、ＩＰＭロータとＳＰＭロータと両方に対応できる回転電機が開発されている。メインマグネットおよびセンサマグネットは一般に引張力に弱く割れやすい。そのためマグネットを一体成形する際には、マグネットにかかる力を抑える必要がある。特にマグネットが内圧を受ける場合、径が大きいほど引張力は大きく、割れやすくなる。

例えば、特許文献１には、ロータコアに設けた穴にメインマグネットを埋め込み、樹脂と一体成形してメインマグネットを固定する方法が提案されている。回転検出用のセンサマグネットはセンサマグネット支持部材に固定されたのちに、永久磁石と共に一体成型されて固定されている。よって、ネジ等を必要としない製造組み立て容易な方法となっている。

また、特許文献１では、センサマグネットの外周が樹脂に覆われている構造となっている。この構造では成形時に外周側から成形圧力を受けるため、受ける力は圧縮力となりセンサマグネットが割れにくい。メインマグネットはロータコアの穴に埋め込まれており、成形圧は軸方向の圧縮力しか受けないため割れにくい。

他の特許文献２には、リング形状のメインマグネットとセンサマグネットとをシャフトと共に樹脂と一体成型する構造が提案されている。この特許文献２はメインマグネットの端面を凹凸形状にし、樹脂の流路を確保し、センサマグネットの内周に樹脂が充填される前に、外周にも樹脂が充填されることでセンサマグネットの割れを防いでいる。

特許第４６６９７３４号公報 特開２０１４−１８７７５４号公報

従来の特許文献１では、センサマグネットをメインマグネットより内周側に配置しているため、位置検出用のセンサをロータの内周に配置せねばならず、センサ支持構造が複雑となり、部品点数が増加する。また、センサの検出精度をあげるためにはセンサとセンサマグネットの距離を近づける必要がある。しかし、半径方向に調整する必要があるため寸法管理が難しい。

また、センサ素子を基板に実装し、センサ信号を安定化する回路と接続する場合、平板である基板を円筒面であるセンサマグネットの内周に近づける必要があるため、近づける距離に制約がある。さらに、ＳＰＭロータとＩＰＭロータとを共通のステータで流用する際に、ＳＰＭロータの磁石内径とＩＰＭロータのセンサマグネットの内径を揃える制約があるという問題点があった。

他の従来の特許文献２では、軸方向にセンサを配置しているが、メインマグネットに樹脂マグネットのような複雑な形状で製造できる材料を使用する場合に限り、材料選定に制約があるという問題点があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、センサマグネットが割れにくく、位置センサが簡便に設置でき、且つ、ロータの位置検出の精度に優れたロータおよび回転電機を提供することを目的とする。

この発明のロータは、
軸方向の一端側に設けられ、環状に形成されたセンサマグネットと、
前記軸方向の他端側に設けられた円筒状のロータコアと、
前記センサマグネットを覆い前記ロータコアに固着する樹脂部とを備え、
前記センサマグネットは、周方向に分割された複数の分割マグネットにて形成され、複数の当該分割マグネットが周方向に環状に配置して形成され、
前記樹脂部は、前記センサマグネットの前記軸方向の一端側の面を覆っており、
各前記分割マグネットは、前記軸方向の他端側に、周方向において、前記センサマグネットの磁束波形の隣り合うゼロクロス点同士の間に形成され、前記ゼロクロス点における前記軸方向の肉厚よりも前記軸方向の肉厚が小さい切欠き部を有し、
前記切欠き部は、すべての隣り合う前記ゼロクロス点の間に形成されているものである。

この発明のロータおよび回転電機によれば、
センサマグネットが割れにくく、位置センサが簡便に設置でき、且つ、ロータの位置検出の精度が優れている。

この発明の実施の形態１のロータの構成を示す平面図である。 図１に示したロータのＴ−Ｔ線における内部構造を模式的に示す断面側面図である。 図１に示したロータのＨ−Ｈ線における内部構造を模式的に示す断面側面図である。 図１に示したロータコアの外輪の構成を示す上面図である。 図１に示したロータコアの内輪の構成を示す上面図である。 図４に示したロータコアの外輪に収容されるメインマグネットの構成を示す斜視図である。 図１に示したロータのセンサマグネットの構成を示す斜視図である。 図７に示したロータのセンサマグネットを構成する１つの分割マグネットの構成を示す上面図である。 図８に示した分割マグネットの構成を示す側面図である。 図８に示した分割マグネットの構成を示す斜視図である。 図１５に示したロータのＱ方向に通過するセンサマグネットの磁束分布、および、センサマグネットの構成を説明するための図である。 図２に示したセンサマグネットの周辺における樹脂の流れを説明するための断面図である。 図４に示したロータコアの外輪のＡ−Ａ線の断面におけるロータコアとピンとの関係を説明する断面図である。 図４に示したロータコアの外輪のＢ−Ｂ線の断面におけるロータコアとテーパ部との関係を説明する断面図である。 図１に示したロータの取付構造を模式的に示す説明図である。 図１に示したロータを用いた回転電機の構成を示す断面図である。 図１６に示した回転電機の外観を示す斜視図である。 図１０に示したセンサマグネットの配置を説明するための樹脂部を除いたロータの構成を示す斜視図である。 図１に示したロータの構成を示す斜視図である。 図１に示したロータのセンサマグネットを構成する他の例の１つの分割マグネットの構成を示す上面図である。 図２０に示した分割マグネットの構成を示す側面図である。 図２０に示した分割マグネットの構成を示す斜視図である。 図２０に示した分割マグネットの配置を説明するための樹脂部を除いたロータの構成を示す斜視図である。

実施の形態１．
以下、本願発明の実施の形態について説明する。本実施の形態１に係るロータ１は、ＩＰＭロータについて説明する。図１はこの発明の実施の形態１のロータの構成を示す平面図である。図２は図１に示したロータのＴ−Ｔ線に沿った内部構造を模式的に説明するための断面側面図である。図３は図１に示したロータのＨ−Ｈ線に沿った内部構造を模式的に説明するための断面側面図である。図４は図１に示したロータコアの外輪の構成を示す上面図である。図５は図１に示したロータコアの内輪の構成を示す上面図である。

図６は図４に示したロータコアの外輪に収容されるメインマグネットの構成を示す斜視図である。図７は図１に示したロータのセンサマグネットの構成を示す斜視図である。図８は図７に示したセンサマグネットを構成する１つの分割マグネットの構成を示す上面図である。図９は図８に示した分割マグネットの構成を示す側面図である。図１０は図８に示した分割マグネットの構成を示す斜視図である。図１１は図１５に示したロータのＱ方向に通過するセンサマグネットの磁束分布、および、センサマグネットの構成を説明するための図である。

図１２は図２に示したセンサマグネットの周辺における樹脂の流れを説明するための断面図である。図１３は図４に示したロータコアの外輪のＡ−Ａ線の断面におけるロータコアとピンとの関係を説明する断面図である。図１４は図４に示したロータコアの外輪のＢ−Ｂ線の断面におけるロータコアとテーパ部との関係を説明する断面図である。図１５は図１に示したロータの取付構造を模式的に示す説明図である。図１６は図１に示したロータを用いた回転電機の構成を示す断面図である。図１７は図１６に示した回転電機の外観を示す斜視図である。図１８は図１０に示したセンサマグネットの配置を説明するための樹脂部を除いたロータの構成を示す斜視図である。図１９は図１に示したロータの構成を示す斜視図、すなわち、図１８に樹脂部を設置した後の構成を示す斜視図である。

図１から図４において、ロータ１は、ロータコア１２と、センサマグネット２と、樹脂部１１とから構成される。ロータコア１２は、外輪５と、内輪７と、メインマグネット９とから構成される。センサマグネット２は、ロータコア１２の軸方向Ｙの一端側Ｙ１にロータコア１２と同軸上の円環状に形成される。センサマグネット２は、ロータコア１２に設置されているメインマグネット９より径方向Ｘの外側に配置される。センサマグネット２は、ロータコア１２の回転位置を検出するものである。ロータコア１２とセンサマグネット２とは、樹脂部１１によって一体に固着されている。

図４および図５において、外輪５および内輪７は、円環状に形成されている。材料に、例えば電磁鋼板などが用いられる。薄板からなる外輪５および内輪７が軸方向Ｙにおいて所定の厚さに積層されてロータコア１２が形成されている。

図４に示すように、外輪５は、挿入孔６１と、ピン挿入孔６２と、凹凸部５１と、凸部５２と、空間部５３とを備える。挿入孔６１は、後述するメインマグネット９を挿入するための孔である。挿入孔６１は、周方向Ｚの異なる箇所に複数、ここでは、極数が１０の場合の例を示しており、周方向Ｚに等間隔で１０箇所に形成される。尚、極数を１０の例を示しているが、これに限られることはなく、他の極数でも同様に形成することができる。

ピン挿入孔６２は、各挿入孔６１の両端に連設して形成された孔である。ピン挿入孔６２は、後述するセンサマグネット２を構成する分割マグネット２０の各ピン２１を挿入するための孔で、分割マグネット２０の各ピン２１に対応する箇所に構成される。尚、ピン挿入孔６２は、挿入孔６１と連通して形成する例を示したが、これに限られることはなく、挿入孔６１とは別の孔にて適宜形成することも可能である。

空間部５３は、外輪５の中心位置に、後述する内輪７を配置するために形成された円形の空間である。凹凸部５１は、周方向Ｚの異なる箇所で、径方向Ｘの異なる箇所に複数個形成される。凹凸部５１は、薄板の外輪５を積層する際にかしめて固定するために利用される。凸部５２は、外輪５の径方向Ｘの内周の周方向Ｚの異なる箇所に、径方向Ｘの内側に突出して複数個形成される。

図５に示すように、内輪７は、軸挿入孔６３と、凹凸部７１と、凹部７２とを備える。軸挿入孔６３は、内輪７の中心位置に形成される孔である。軸挿入孔６３は、後述するシャフト８を挿入するための孔である。凹凸部７１は、周方向Ｚの異なる箇所に複数個形成されている。凹凸部７１は、薄板の内輪７を積層する際にかしめて固定するために利用される。凹部７２は、内輪７の径方向Ｘの外周の外輪５の凸部５２と対応する箇所に、径方向Ｘの内側に凹んで複数個形成される。

よって、外輪５の空間部５３に内輪７を設置すると、外輪５の凸部５２と、内輪７の凹部７２とは互いに係合する。そして、回転トルクの作用によって外輪５と内輪７との位置ずれを防止する。そして、外輪５の１０箇所の各挿入孔６１に、図６に示すメインマグネット９をそれぞれ挿入することにより、ロータコア１２が形成される。このように、外輪５と内輪７との個別の部品によってロータコア１２を構成することで、ロータ１の電食が抑制される。また、図６に示すように、メインマグネット９は簡便な形状にて形成することが可能であり、材料選定に制約が生じない。

図７に示すように、センサマグネット２は、周方向Ｚにおいて分割されている分割マグネット２０が５個環状に配置され形成されている。各分割マグネット２０間には当該分割により形成された分割位置としての間隙部１９が存在する。そして、センサマグネット２を構成する１つの分割マグネット２０は図８、図９、図１０に示すように、ピン２１と、切欠き部２２と、テーパ部２３とを備える。ピン２１は、周方向Ｚの異なる位置、２箇所に、軸方向Ｙの他端側Ｙ２に突出して形成される。また、ピン２１は、円柱状の近似形状にて形成される。

１個の分割マグネット２０に形成されるピン２１の数は、ロータ１のセンサマグネット２として設置する際に位置決めが可能となる数であればよく、３個、４個またはそれ以上でも可能であり、限定されるものではない。但し、組み立てる工程の行いやすさを考慮すると２個が最も望ましい。また、ピン２１は円柱状以外の形状であってもよく、例えば、円錐、三角柱などの形状にて形成することも可能である。但し、ピン２１に角があると割れや欠けが発生する恐れがあるため、角を丸めた形状が望ましい。

切欠き部２２は、軸方向Ｙにおいてピン２１が形成される方向と同一の他端側Ｙ２に形成される。切欠き部２２は、センサマグネット２全体として、周方向Ｚの異なる位置に、軸方向Ｙの一端側Ｙ１に凹んで形成される。切欠き部２２は、センサマグネット２全体として、周方向Ｚに等間隔に、極数と同数の１０箇所形成されている。切欠き部２２は、ロータコア１２と分割マグネット２０にて構成されるセンサマグネット２とを固着する際に、樹脂部１１の流動性を向上させる目的で形成される。

テーパ部２３は、分割マグネット２０にて構成されるセンサマグネット２の内周側の、軸方向Ｙにおいてピン２１が形成される方向と同一の他端側Ｙ２に形成される。テーパ部２３は、軸方向Ｙの一端側Ｙ１からピン２１が形成された他端側Ｙ２に向かって、径方向Ｘの幅が減少する形状である（特に、図１２から図１３参照）。分割マグネット２０にて構成されるセンサマグネット２は、ピン２１が形成された軸方向Ｙの他端側Ｙ２が、ロータコア１２の上面に対向するように配置される。そして、ピン２１は、外輪５に形成されたピン挿入孔６２に挿入される。

このように、分割マグネット２０にて構成されるセンサマグネット２は、切欠き部２２、テーパ部２３などが複雑な形状を備える。このため、効率良く製造するため、材料に、樹脂と磁性材とを混合して金型で成形できるプラスチックマグネット材（樹脂マグネット材）を用いる。また、センサマグネット２は、複数の分割マグネット２０にて構成しているため、１つの円環状に形成されるセンサマグネットと比較して、金型サイズを小さくすることができ、金型コストを低減できる。また、５個の分割マグネット２０は同一形状にて形成されているため、１種類の金型にて製造することができ、金型コストを低減できる。

ここで、センサマグネット２の切欠き部２２の形成位置、および、センサマグネット２の分割マグネット２０の間隙部１９の形成位置の詳細について図１１を用いて説明する。図１１は、図１５に示したロータ１のＱ方向に通過するセンサマグネット２の磁束分布を示す図と、当該磁束分布に対応する箇所のセンサマグネット２を展開して示す展開図である。磁束分布を示す図は、横軸がロータ１の回転方向の位置であり、いずれかの箇所を０度とし、周方向に展開して３６０度までを示している。そして、縦軸が、各位置における磁束量である。

ロータ１の位置検出用の後述する位置センサ４４は、図１１に示す、センサマグネット２の磁束のＮ極とＳ極とが切り替わる点１７（以後、ゼロクロス点１７と称す）を検出する。よって、切欠き部２２は、このゼロクロス点１７の位置と周方向Ｚにおいて重ならない位置に形成する必要がある。そこで、切欠き部２２は、周方向Ｚにおいて、センサマグネット２の磁束波形の複数のゼロクロス点１７の位置の中間位置に形成する。

これは、ゼロクロス点１７の位置付近のセンサマグネット２の肉厚が厚くなるように形成し、ゼロクロス点１７の位置付近の十分な磁束量を確保するためである。このように磁束量を確保することにより、位置センサ４４の位置検出精度が高くなる。よって、センサマグネット２の肉厚が薄くなる切欠き部２２は、ゼロクロス点１７の位置と重ならない位置に形成する必要がある。

また、隣接する分割マグネット２０の間に形成される間隙部１９は周方向Ｚにおいて、センサマグネット２の磁束波形の複数のゼロクロス点１７の位置の中間位置（磁極の中心位置）に設置にされる。これは切欠き部２２の配置と同様に、ゼロクロス点１７の位置付近のセンサマグネット２すなわち分割マグネット２０の肉厚が厚くなるように形成し、ゼロクロス点１７の位置付近の十分な磁束量を確保するためである。このように磁束量を確保することにより、位置センサ４４の位置検出精度が高くなる。

よって、分割マグネット２０が存在しない部分である間隙部１９は、ゼロクロス点１７の位置と重ならない位置に形成する必要がある。尚、間隙部１９の周方向Ｚの大きさは、説明の便宜上、ある程度の大きさ（空間）を有して形成する例を示しているが、間隙部１９の周方向Ｚの大きさはこれに限られることはなく、分割マグネット２０同士がぶつかることない程度の大きさ以上であり、且つ、分割マグネット２０にて形成されるセンサマグネット２が利用可能な大きさであればよい。

図２および図３に示すように、ロータコア１２と、センサマグネット２とは、樹脂部１１によって固着され、ロータ１が構成されている。樹脂部１１は、例えば熱可塑性のポリブチレンテレフタレート樹脂や、熱硬化性の不飽和ポリエステル樹脂などにて形成される。樹脂部１１には、軸方向Ｙの一端側Ｙ１にて各分割マグネット２０が露出する穴部１４が周方向Ｚの異なる位置に複数個形成される。ここでは各分割マグネット２０に対して２個の穴部１４が形成される。

この穴部１４は、樹脂部１１を充填する際の金型に形成される後述する基準ピン３０（図１２参照）が形成される箇所に相当する。後述する位置センサ４４の精度を確保するためには、ゼロクロス点１７の位置付近の各分割マグネット２０の軸方向Ｙの位置精度を確保する必要がある。

このため、樹脂部１１を充填する際の金型に形成される基準ピン３０を、周方向Ｚにおいてゼロクロス点１７の位置に配置することが望ましい。すなわち、基準ピン３０によって必然的に形成される穴部１４は、周方向Ｚにおいてゼロクロス点１７の位置に形成される。

次に、上記のように構成された実施の形態１のロータ１の製造方法について説明する。尚、以下の説明においては、分割マグネット２０にて構成されているセンサマグネット２を、ただ単に、センサマグネット２として示す場合もある。まず、一体成形金型を用意し、その一体成形金型に外輪５と、内輪７とを配置する。そして、外輪５の挿入孔６１のそれぞれにメインマグネット９を挿入する。次に、外輪５のピン挿入孔６２に、分割マグネット２０のピン２１が対向するように、５個の分割マグネット２０を環状に配置する。次に、各分割マグネット２０のピン２１をピン挿入孔６２に挿入させ、図１８に示すように、外輪５の軸方向Ｙの一端側Ｙ１に５個の分割マグネット２０から構成されるセンサマグネット２として載置する。

図１３は、図４のＡ−Ａ線の位置に相当する断面である。図１３に示すように、ロータ１の外輪５に形成されたピン挿入孔６２には、各分割マグネット２０のピン２１が挿入される。ピン２１によって、分割マグネット２０にて構成されるセンサマグネット２のロータコア１２に対する取り付け位置が保障される。そして、金型を閉じて内部に樹脂部１１を充填する。金型に充填される樹脂部１１は、分割マグネット２０にて構成されるセンサマグネット２に設けられた切欠き部２２を通って流動しながら、センサマグネット２の全体をむらなく覆う。

この樹脂部１１の充填時における、切欠き部２２およびテーパ部２３の作用および効果について図１２、図１４を交えて説明する。図１２は、分割マグネット２０にて構成されるセンサマグネット２の切欠き部２２が形成されている箇所の断面図である。図１４は、図４のＢ−Ｂ線の位置に相当する断面である。但し、図４は樹脂部１１を形成する前の図であるが、図１３および図１４は樹脂部１１を形成した後の図である。

樹脂部１１を充填する際には、図１４に示したゲート部１８から矢印の方向に樹脂が充填される。そして、図１２に示すように、センサマグネット２の近傍では、樹脂の流れは、矢印に示すように流れる。センサマグネット２には切欠き部２２が形成されているため、樹脂の流れが分散され、樹脂の充填時の過大な圧力がセンサマグネット２にかかる前に、樹脂がセンサマグネット２の径方向Ｘの外側に流れる。よって、センサマグネット２に樹脂の流れの過大な負荷がかかり、割れることを防止できる。さらに、センサマグネット２は、複数の分割マグネット２０にて構成されているため、成形圧により発生する引張力を低減できる。

また、図１２に示すように、分割マグネット２０にて構成されるセンサマグネット２のテーパ部２３が、ロータ１の方向に向くように配置されている。よって、テーパ部２３は、センサマグネット２とロータコア１２との間の樹脂部１１によって、軸方向Ｙの一端側Ｙ１、すなわち、ロータコア１２から離れる方向に押し上げられる。このテーパ部２３は、樹脂部１１が充填される流れにより、センサマグネット２に軸方向Ｙの一端側Ｙ１に押し上げる機能を有する。

そして、各分割マグネット２０の軸方向Ｙの一端側Ｙ１は金型に設けた基準ピン３０に押当てられて停止する。よって、分割マグネット２０にて構成されるセンサマグネット２の軸方向Ｙの位置精度が確保される。このように、分割マグネット２０にて構成されるセンサマグネット２は軸方向Ｙの一端側Ｙ１（上側）に浮上しても、分割マグネット２０にて構成されるセンサマグネット２は、ピン挿入孔６２に挿入されたピン２１によってロータコア１２に対する位置関係を維持している。

その後、樹脂部１１の充填を完了させ、樹脂部１１を硬化させる。そして、基準ピン３０が押し当てられた形跡として、各分割マグネット２０が露出する穴部１４が形成される。各分割マグネット２０にかかる押当て力が偏らないように、穴部１４、すなわち基準ピン３０は周方向Ｚにおいて均等に、各分割マグネット２０に対してそれぞれ配置される。そして、図１および図１９に示すように、ロータコア１２と分割マグネット２０にて構成されるセンサマグネット２とが固着されて一体化されたロータ１が形成される。

次に、このように形成されたロータ１が用いられた回転電機１００について図１５から図１７を用いて説明する。図１５において、ロータ１は、ロータ１の軸挿入孔６３に挿通するシャフト８と、シャフト８をロータ１を挟んで上下で支持するベアリング１３とによって支持されている。ロータ１が駆動すると、シャフト８を介して接続された外部機器に回転運動が伝達される。

上記に示したように、ロータコア１２と、回転位置を検出する分割マグネット２０にて構成されるセンサマグネット２とが樹脂部１１によって一体成形されているロータ１を用いるので、ロータ１が回転駆動しても、ロータコア１２と分割マグネット２０にて構成されるセンサマグネット２とが位置ずれすることはない。

そして、図１６に示すように、ステータ４は、ステータコア４０と、インシュレータ４１と、コイル４２と、樹脂部４３とを備える。ステータコア４０にインシュレータ４１を介して巻線されたコイル４２が設置されている。そして、これらを樹脂部４３にてモールド成形して構成されている。そして、回転電機１００は、ステータ４が、ロータ１と同軸上となるように配置されているものである。回転電機１００の外観は図１７に示すように構成される。

そして、回転電機１００には、ロータ１の回転方向の位置を検出する位置センサ４４が設置される。この位置センサ４４は、センサ基板４５に実装されており、センサ基板４５は支持部４６に溶着されている。支持部４６は、ステータ４の樹脂部４３に溶着して固定されている。支持部４６は、金型内に樹脂を射出成形して構成されている。支持部４６の形状は、金型を適宜設定して構成すれば、位置センサ４４の位置関係を容易に克つ確実に調整して形成することができる。すなわち、位置センサ４４と分割マグネット２０にて構成されるセンサマグネット２とが干渉する手前まで近づけることができる。

上記実施の形態においては、センサマグネット２を、センサマグネット２の極数の約数である５個の分割マグネット２０にて構成する例を示したが、これに限られることはなく、他の数でも適宜設定することが可能である。他の例として、センサマグネット２を極数の約数である１０個の分割マグネット２５にて構成する例について説明する。例えば、図２０に図１に示したロータの他の例を示す分割マグネットの構成の上面図を示す。図２１は図２０に示した他の例の分割マグネットの構成を示す側面図である。図２２は図２０に示した他の例の分割マグネットの構成を示す斜視図である。図２３は図２０に示した他の例の１０個の分割マグネットの配置を説明するためのロータから樹脂部を除いた構成を示す斜視図である。

図において、上記実施の形態１と同様の部分は同一符号付して説明を省略する。センサマグネット２を１０個の分割マグネット２５にて構成される。そして、各分割マグネット２５には２個のピン２１、切欠き部２２およびテーパ部２３が上記実施の形態１と同様に形成される。そして、１０個の分割マグネット２５を外輪５のピン挿入孔６２に挿入した状態を図２３に示す。このように、１０個の分割マグネット２５を周方向Ｚに環状に設置することにより上記実施の形態１と同様に分割マグネット２５にて構成されるセンサマグネット２が構成される。また、この際、間隙部１９は上記実施の形態１と同様に、ゼロクロス点１７とは異なる位置に形成される。

これらのように、センサマグネット２を極数の約数の個数にて分割マグネット２０、２５を形成すれば、各分割マグネット２０、２５をそれぞれ同一の構造にて形成することができるため、１種類の金型に形成することができ、低コストにて製造することができる。

また、上記実施の形態１においては、ステータ４をＩＰＭロータであるロータ１と組み合わせる例を示したが、図１６に示した構成と同一のステータ４を用いて、ＩＰＭロータの部分を、ＳＰＭロータに変更しても、位置センサ４４の位置関係を有効的に利用し、外周に貼り付けられたメインマグネットの磁束をそのまま読み取ることができるため回転電機として構成することが可能である。

また、ロータコア１２を外輪５と内輪７とにて形成する例を示したが、これに限られることはなく、ロータコア１２を外輪５と内輪７とが一体となった１つの部品から形成しても、分割マグネット２０にて構成されるセンサマグネット２は同様に形成することができ、同様の効果を奏することが可能である。

また、テーパ部２３は、分割マグネット２０にて構成するセンサマグネット２の径方向の内側に形成する例を示したが、これに限られることはなく、軸方向Ｙの他端側Ｙ２に、軸方向Ｙの一端側Ｙ１から他端側Ｙ２に向かって径方向Ｘの幅が減少するテーパ部を、センサマグネット２の径方向の外側に設けてもよい。

また、センサ基板４５と支持部４６、および、支持部４６とステータ４とを溶着固定する例を示したが、これに限られることはなく、平面と平面とを合わせて固定する方法であれば、ビス止め、接着などいずれの方法、および、構成を用いても同様に形成することができ、同様の効果を奏することができる。

また、支持部４６を樹脂にて形成する例を示しているが、これに限られることはなく、例えば、プレス機によって成形される板金部品にて形成することも可能である。

上記のように構成された実施の形態１のロータおよび回転電機によれば、センサマグネットは、周方向に分割された複数の分割マグネットにて形成されているため、金型の小型化が可能となり、低コストにて製造することができる。また、あらかじめ分割して形成されているため、樹脂部の形成の際の、成形圧により発生する引張力を低減できる。よって、センサマグネットにおいて不必要な箇所に発生する割れを防止できる。

また、分割マグネットの間隙部は、周方向において、分割マグネットにて構成するセンサマグネットの磁束波形のゼロクロス点と異なる位置である、複数のゼロクロス点の位置の中間位置に形成しているため、位置センサの位置検出精度を低下させることなく、成形圧による分割マグネットにより構成されるセンサマグネットの割れを防止できる。

また、分割マグネットは、磁極数の約数の個数にて形成されているため、分割マグネットを同一の形状にて形成することができ、１種類の金型にて製造することができ、低コストにて製造することができる。

また、分割マグネットのピンをロータコアに形成されたピン挿入孔に装着しているため、センサマグネットとロータコアとの位置関係が維持されたまま一体成形金型によって固定されるため、センサマグネットをロータコアに対して位置精度に優れて設置できる。また、分割マグネットとロータコアとを個別に取り付ける作業や、そのための部品が不要である。また、分割マグネットのピンは２個形成しているため、確実にロータコアに装着することができるとともに、簡便な構成にて形成することが可能となる。

さらに、ロータコアとセンサマグネットとが一体成形されるため、回転電機は、駆動によるがたつきが生じることがないため、駆動時の騒音を低減することができる。

また、分割マグネットにて構成するセンサマグネットに形成された切欠き部によって、金型に充填された樹脂部が切欠き部を介して流動するため、センサマグネットをくまなく覆うことができ、センサマグネットが割れにくくなる。

また、切欠き部は、周方向において、分割マグネットにて構成するセンサマグネットの磁束波形の複数のゼロクロス点の位置の中間位置に形成される複数形成しているため、位置センサの位置検出精度を低下させることなく、成形圧によるセンサマグネットの割れを防止できる。

分割マグネットにて構成するセンサマグネットは、軸方向の他端側に、軸方向の一端側から他端側に向かって径方向の幅が減少するテーパ部を有し、樹脂部の軸方向の一端側の端面には、各分割マグネットに対応する箇所が露出する穴部が形成されるので、金型に樹脂部が充填されると、各分割マグネットが軸方向の他端側に押し上げられ、金型の基準ピンに押し当てられ穴部が形成される。これによって、分割マグネットにて構成するセンサマグネットとロータコアとの距離が一定に保たれる。よって、分割マグネットにて構成するセンサマグネットと位置検出用の位置センサとの距離の寸法管理が容易となる。

また、テーパ部は、分割マグネットにて構成するセンサマグネットの径方向の内側に形成されるので、確実に各分割マグネットに対しては基準ピンに押し当てられる。

また、穴部は、センサマグネットの磁束波形のゼロクロス点の位置に形成されるので、センサマグネットとロータコアとの距離が確実に一定に保たれる。

また、分割マグネットにて構成するセンサマグネットは、ロータコアに設置されているメインマグネットより径方向外側に形成されるので、構成が簡便となる。

また、ロータは、外輪と、外輪の内側に同軸上に配置された内輪とから形成されるので、ロータの電食を抑制することができる。

尚、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１ ロータ、１１ 樹脂部、１２ ロータコア、１３ ベアリング、１４ 穴部、
１７ ゼロクロス点、１８ ゲート部、１９ 間隙部、２ センサマグネット、
２０ 分割マグネット、２１ ピン、２２ 切欠き部、２３ テーパ部、
２５ 分割マグネット、３０ 基準ピン、４ ステータ、４０ ステータコア、
４１ インシュレータ、４２ コイル、４３ 樹脂部、４４ 位置センサ、
４５ センサ基板、４６ 支持部、５ 外輪、５１ 凹凸部、５２ 凸部、
５３ 空間部、６１ 挿入孔、６２ ピン挿入孔、６３ 軸挿入孔、７ 内輪、
７１ 凹凸部、７２ 凹部、８ シャフト、９ メインマグネット、１００ 回転電機、Ｚ 周方向、Ｘ 径方向、Ｙ 軸方向、Ｙ１ 一端側、Ｙ２ 他端側。

Claims (13)

1. 軸方向の一端側に設けられ、環状に形成されたセンサマグネットと、
   前記軸方向の他端側に設けられた円筒状のロータコアと、
   前記センサマグネットを覆い前記ロータコアに固着する樹脂部とを備え、
   前記センサマグネットは、周方向に分割された複数の分割マグネットにて形成され、複数の当該分割マグネットが周方向に環状に配置して形成され、
   前記樹脂部は、前記センサマグネットの前記軸方向の一端側の面を覆っており、
   各前記分割マグネットは、前記軸方向の他端側に、周方向において、前記センサマグネットの磁束波形の隣り合うゼロクロス点同士の間に形成され、前記ゼロクロス点における前記軸方向の肉厚よりも前記軸方向の肉厚が小さい切欠き部を有し、
   前記切欠き部は、すべての隣り合う前記ゼロクロス点の間に形成されているロータ。
2. 複数の前記分割マグネットの周方向の分割位置は、周方向において、前記センサマグネットの磁束波形の複数のゼロクロス点とは異なる位置に形成された
   請求項１に記載のロータ。
3. 前記センサマグネットは、磁極数の約数の個数の前記分割マグネットにて形成された
   請求項１または２に記載のロータ。
4. 前記ロータコアは、前記軸方向の一端側に、周方向の異なる位置に複数のピン挿入孔を有し、
   各前記分割マグネットは、前記軸方向の他端側に、前記ロータコアの前記ピン挿入孔に挿入されるピンを備える
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のロータ。
5. 各前記分割マグネットは、前記ピンを２個備える
   請求項４に記載のロータ。
6. 前記切欠き部は、前記センサマグネットの前記軸方向の他端側において径方向の外側が前記軸方向の一端側に凹んで設けられる
   請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のロータ。
7. 各前記分割マグネットは、前記軸方向の他端側に、前記軸方向の一端側から他端側に向かって径方向の幅が減少するテーパ部を有し、
   前記樹脂部は、前記軸方向の一端側に、各前記分割マグネットが露出する穴部が形成された
   請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のロータ。
8. 前記穴部は、周方向において前記センサマグネットの磁束波形の複数のゼロクロス点の位置に形成されている
   請求項７に記載のロータ。
9. 前記テーパ部は、各前記分割マグネットの径方向の内側に形成された
   請求項７又は８に記載のロータ。
10. 前記ロータは、円環状の外輪と、前記外輪の内側に前記外輪と同軸上に配置された円環状の内輪とから形成され、
    前記樹脂部は、前記外輪の前記軸方向の一端側の面及び他端側の面を覆い、かつ前記外輪の径方向の内側の面と前記内輪の径方向の外側の面とに接して一体として設けられる
    請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のロータ。
11. 前記分割マグネットは、プラスチックマグネット材にて形成されている
    請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のロータ。
12. 請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載のロータと、
    前記ロータと同軸上に配置されたステータと
    を備えた回転電機。
13. 前記ロータの位置を検出する位置センサを、前記センサマグネットの前記軸方向の一端側の面と前記軸方向に対向する位置に形成した
    請求項１２に記載の回転電機。

Images