特許第5969290号(P5969290)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5969290
(24)【登録日】2016年7月15日
(45)【発行日】2016年8月17日
(54)【発明の名称】ロータ及びモータ
(51)【国際特許分類】
   H02K 1/28 20060101AFI20160804BHJP
   H02K 1/27 20060101ALI20160804BHJP
   H02K 1/22 20060101ALI20160804BHJP
【FI】
   H02K1/28 B
   H02K1/27 501A
   H02K1/27 501K
   H02K1/22 A
   H02K1/28 A
【請求項の数】11
【全頁数】21
(21)【出願番号】特願2012-159832(P2012-159832)
(22)【出願日】2012年7月18日
(65)【公開番号】特開2013-226024(P2013-226024A)
(43)【公開日】2013年10月31日
【審査請求日】2015年1月23日
(31)【優先権主張番号】特願2012-67983(P2012-67983)
(32)【優先日】2012年3月23日
(33)【優先権主張国】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000101352
【氏名又は名称】アスモ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100068755
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 博宣
(74)【代理人】
【識別番号】100105957
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 誠
(72)【発明者】
【氏名】三上 晃司
(72)【発明者】
【氏名】山田 洋次
【審査官】 田村 耕作
(56)【参考文献】
【文献】 実開昭63−015176(JP,U)
【文献】 実開平05−043749(JP,U)
【文献】 特開2009−095139(JP,A)
【文献】 特開2007−318901(JP,A)
【文献】 特開2004−350427(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H02K 1/28
H02K 1/22
H02K 1/27
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
略円盤状の第1コアベースの外周部に、等間隔に複数の第1爪状磁極が径方向外側に突出されるとともに軸方向に延出形成された第1ロータコアと、
略円盤状の第2コアベースの外周部に、等間隔に複数の第2爪状磁極が径方向外側に突出されるとともに軸方向に延出形成され、前記各第2爪状磁極がそれぞれ対応する前記第1ロータコアの各第1爪状磁極間に配置された第2ロータコアと、
前記第1コアベースの軸方向内側端面と前記第2コアベースの軸方向内側端面との間に配置され、軸方向に磁化されることで、前記第1爪状磁極を第1の磁極として機能させ、前記第2爪状磁極を第2の磁極として機能させる界磁磁石と、
前記各コアベースの軸方向外側に配置された軸受に軸支され、前記各コアベースの軸固定部に挿通固定された回転軸と
前記第1爪状磁極の背面に配置され、前記第1の磁極と同極性が径方向外側となるように磁化された第1補助磁石と、
前記第2爪状磁極の背面に配置され、前記第2の磁極と同極性が径方向外側となるように磁化された第2補助磁石と
を備え、
前記第1爪状磁極が軸方向の前記第2コアベース側に延出され、前記第2爪状磁極が軸方向の前記第1コアベース側に延出されて、前記第1及び第2爪状磁極が前記界磁磁石の外周に配置されたロータであって、
前記第1爪状磁極及び前記第2爪状磁極の少なくとも一方の軸方向端部が、前記第1コアベース又は前記第2コアベースの前記軸固定部よりも軸方向外側に位置しているとともに、
前記第1爪状磁極及び前記第2爪状磁極のうち軸方向先端部が前記軸固定部よりも軸方向外側に位置している爪状磁極の背面に配置される前記第1補助磁石又は前記第2補助磁石の軸方向端部であって且つ該爪状磁極の軸方向先端部側の端部が、前記軸固定部よりも軸方向外側に位置していることを特徴とするロータ。
【請求項2】
請求項1に記載のロータにおいて、
記第1補助磁石の前記第1コアベース側の端部と、前記第2補助磁石の前記第2コアベース側の端部にはそれぞれ、前記界磁磁石の軸方向端面よりも軸方向に突出する突出部が形成されていることを特徴とするロータ。
【請求項3】
略円盤状の第1コアベースの外周部に、等間隔に複数の第1爪状磁極が径方向外側に突出されるとともに軸方向に延出形成された第1ロータコアと、
略円盤状の第2コアベースの外周部に、等間隔に複数の第2爪状磁極が径方向外側に突出されるとともに軸方向に延出形成され、前記各第2爪状磁極がそれぞれ対応する前記第1ロータコアの各第1爪状磁極間に配置された第2ロータコアと、
前記第1コアベースの軸方向内側端面と前記第2コアベースの軸方向内側端面との間に配置され、軸方向に磁化されることで、前記第1爪状磁極を第1の磁極として機能させ、前記第2爪状磁極を第2の磁極として機能させる界磁磁石と、
前記各コアベースの軸方向外側に配置された軸受に軸支され、前記各コアベースの軸固定部に挿通固定された回転軸と、
前記第1爪状磁極の背面に配置され、前記第1の磁極と同極性が径方向外側となるように磁化された第1補助磁石と、
前記第2爪状磁極の背面に配置され、前記第2の磁極と同極性が径方向外側となるように磁化された第2補助磁石と
を備え、
前記第1爪状磁極が軸方向の前記第2コアベース側に延出され、前記第2爪状磁極が軸方向の前記第1コアベース側に延出されて、前記第1及び第2爪状磁極が前記界磁磁石の外周に配置されたロータであって、
前記第1爪状磁極及び前記第2爪状磁極の少なくとも一方の軸方向端部が、前記第1コアベース又は前記第2コアベースの前記軸固定部よりも軸方向外側に位置しており、
前記第1補助磁石の前記第1コアベース側の端部と、前記第2補助磁石の前記第2コアベース側の端部にはそれぞれ、前記界磁磁石の軸方向端面よりも軸方向に突出する突出部が形成されていることを特徴とするロータ。
【請求項4】
請求項1〜3のいずれか1項に記載のロータにおいて、
前記各コアベースの前記軸固定部は、前記各コアベースの軸方向外側端面に軸方向に窪むように形成された凹部の底部に設けられていることを特徴とするロータ。
【請求項5】
請求項に記載のロータにおいて、
前記凹部は、その中心が前記回転軸の軸線と一致する形状をなし、
前記各コアベースは、前記凹部の外周部において軸方向の厚さが前記凹部よりも厚い肉厚部を有し、
前記第1及び第2爪状磁極は、前記肉厚部から延出されていることを特徴とするロータ。
【請求項6】
請求項に記載のロータにおいて、
前記凹部には、前記各コアベースの軸方向の厚さが外径側に向かうにつれて厚くなるように傾斜部又は段差部が形成されていることを特徴とするロータ。
【請求項7】
請求項1〜のいずれか1項に記載のロータにおいて、
前記第1爪状磁極及び前記第2爪状磁極の少なくとも一方は、その軸方向端部から軸方向に延長されて前記軸受と径方向に重なる延長部を備えていることを特徴とするロータ。
【請求項8】
請求項に記載のロータにおいて、
前記延長部は、前記第1爪状磁極及び前記第2爪状磁極の少なくとも一方に一体形成されていることを特徴とするロータ。
【請求項9】
請求項又はに記載のロータにおいて、
前記第1及び第2爪状磁極は前記延長部をそれぞれ備え、
前記延長部を含んだ前記第1爪状磁極の軸方向長さと、前記延長部を含んだ前記第2爪状磁極の軸方向長さが等しく設定されていることを特徴とするロータ。
【請求項10】
請求項のいずれか1項に記載のロータにおいて、
前記第1爪状磁極及び前記第2爪状磁極の少なくとも一方の軸方向基端側に設けられた前記延長部としての基端側延長部の軸方向長さが、該基端側延長部を含まない前記第1爪状磁極又は前記第2爪状磁極の軸方向長さよりも短く設定されていることを特徴とするロータ。
【請求項11】
請求項1〜10のいずれか1項に記載のロータを備え、
前記第1及び第2コアベースの前記軸固定部が一対の前記軸受とそれぞれ軸方向に対向していることを特徴とするモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ロータ及びモータに関するものである。
【背景技術】
【0002】
モータに使用されるロータとしては、周方向に複数の爪状磁極をそれぞれ有して組み合わされる対となるロータコアを備え、それらの間に界磁磁石を配置して各爪状磁極を交互に異なる磁極に機能させる所謂ランデル型構造のロータがある(例えば、特許文献1参照)。このようなロータの回転軸は、各ロータコアに挿通固定されて、該ロータコアと一体回転するように構成され、一対のロータコアの軸方向外側にそれぞれ配置された軸受にて回転軸が軸支される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】実開平5−43749号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、上記のようなモータでは、ロータの軸方向長さ(一対のロータコアの組付状態での軸方向一端から他端までの長さ)を長く設定してステータとの対向面積を広くすることで、出力の向上を図ることができる。しかしながら、単にロータの軸方向長さを長くするだけでは、回転軸を軸支する各軸受の間隔が大きくなって、その結果、モータが軸方向に大型化してしまうという問題があった。
【0005】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、モータの軸方向への大型化を抑えつつも、出力向上を図ることができるロータ及びモータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、略円盤状の第1コアベースの外周部に、等間隔に複数の第1爪状磁極が径方向外側に突出されるとともに軸方向に延出形成された第1ロータコアと、略円盤状の第2コアベースの外周部に、等間隔に複数の第2爪状磁極が径方向外側に突出されるとともに軸方向に延出形成され、前記各第2爪状磁極がそれぞれ対応する前記第1ロータコアの各第1爪状磁極間に配置された第2ロータコアと、前記第1コアベースの軸方向内側端面と前記第2コアベースの軸方向内側端面との間に配置され、軸方向に磁化されることで、前記第1爪状磁極を第1の磁極として機能させ、前記第2爪状磁極を第2の磁極として機能させる界磁磁石と、前記各コアベースの軸方向外側に配置された軸受に軸支され、前記各コアベースの軸固定部に挿通固定された回転軸と、前記第1爪状磁極の背面に配置され、前記第1の磁極と同極性が径方向外側となるように磁化された第1補助磁石と、前記第2爪状磁極の背面に配置され、前記第2の磁極と同極性が径方向外側となるように磁化された第2補助磁石とを備え、前記第1爪状磁極が軸方向の前記第2コアベース側に延出され、前記第2爪状磁極が軸方向の前記第1コアベース側に延出されて、前記第1及び第2爪状磁極が前記界磁磁石の外周に配置されたロータであって、前記第1爪状磁極及び前記第2爪状磁極の少なくとも一方の軸方向端部が、前記第1コアベース又は前記第2コアベースの前記軸固定部よりも軸方向外側に位置しているとともに、前記第1爪状磁極及び前記第2爪状磁極のうち軸方向先端部が前記軸固定部よりも軸方向外側に位置している爪状磁極の背面に配置される前記第1補助磁石又は前記第2補助磁石の軸方向端部であって且つ該爪状磁極の軸方向先端部側の端部が、前記軸固定部よりも軸方向外側に位置していることを特徴とする。
【0007】
この発明では、軸受と軸方向に対向する軸固定部に対して爪状磁極の軸方向端部が軸方向外側に位置するため、各軸受の間隔はそのままに爪状磁極の軸方向長さを長くして、ステータとの対向面積を大きくすることが可能となる。このため、モータの軸方向への大型化を抑えつつも、出力向上を図ることができる。
【0008】
また、別の見方をすれば、爪状磁極の軸方向端部に対して軸固定部が軸方向内側に位置するということであるため、各軸受の間隔はそのままにコアベース(軸固定部)と軸受との軸方向の間隔を広くすることも可能となる。このため、モータの軸方向への大型化を抑えつつも、コアベースから軸受側への漏れ磁束の低減を図ることができ、その結果、爪状磁極に作用する有効磁束(トルク発生に寄与する磁束)を増加させることができる。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のロータにおいて、前記第1補助磁石の前記第1コアベース側の端部と、前記第2補助磁石の前記第2コアベース側の端部にはそれぞれ、前記界磁磁石の軸方向端面よりも軸方向に突出する突出部が形成されていることを特徴とする。
この発明及び以下の請求項3に記載の発明では、第1及び第2補助磁石を軸方向に長く形成することが可能となるため、第1及び第2補助磁石の磁石容量を増加させることが可能となる。
請求項3に記載の発明は、略円盤状の第1コアベースの外周部に、等間隔に複数の第1爪状磁極が径方向外側に突出されるとともに軸方向に延出形成された第1ロータコアと、略円盤状の第2コアベースの外周部に、等間隔に複数の第2爪状磁極が径方向外側に突出されるとともに軸方向に延出形成され、前記各第2爪状磁極がそれぞれ対応する前記第1ロータコアの各第1爪状磁極間に配置された第2ロータコアと、前記第1コアベースの軸方向内側端面と前記第2コアベースの軸方向内側端面との間に配置され、軸方向に磁化されることで、前記第1爪状磁極を第1の磁極として機能させ、前記第2爪状磁極を第2の磁極として機能させる界磁磁石と、前記各コアベースの軸方向外側に配置された軸受に軸支され、前記各コアベースの軸固定部に挿通固定された回転軸と、前記第1爪状磁極の背面に配置され、前記第1の磁極と同極性が径方向外側となるように磁化された第1補助磁石と、前記第2爪状磁極の背面に配置され、前記第2の磁極と同極性が径方向外側となるように磁化された第2補助磁石とを備え、前記第1爪状磁極が軸方向の前記第2コアベース側に延出され、前記第2爪状磁極が軸方向の前記第1コアベース側に延出されて、前記第1及び第2爪状磁極が前記界磁磁石の外周に配置されたロータであって、前記第1爪状磁極及び前記第2爪状磁極の少なくとも一方の軸方向端部が、前記第1コアベース又は前記第2コアベースの前記軸固定部よりも軸方向外側に位置しており、前記第1補助磁石の前記第1コアベース側の端部と、前記第2補助磁石の前記第2コアベース側の端部にはそれぞれ、前記界磁磁石の軸方向端面よりも軸方向に突出する突出部が形成されていることを特徴とする。
この発明では、軸受と軸方向に対向する軸固定部に対して爪状磁極の軸方向端部が軸方向外側に位置するため、各軸受の間隔はそのままに爪状磁極の軸方向長さを長くして、ステータとの対向面積を大きくすることが可能となる。このため、モータの軸方向への大型化を抑えつつも、出力向上を図ることができる。
また、別の見方をすれば、爪状磁極の軸方向端部に対して軸固定部が軸方向内側に位置するということであるため、各軸受の間隔はそのままにコアベース(軸固定部)と軸受との軸方向の間隔を広くすることも可能となる。このため、モータの軸方向への大型化を抑えつつも、コアベースから軸受側への漏れ磁束の低減を図ることができ、その結果、爪状磁極に作用する有効磁束(トルク発生に寄与する磁束)を増加させることができる。
【0009】
請求項に記載の発明は、請求項1〜3のいずれか1項に記載のロータにおいて、前記各コアベースの前記軸固定部は、前記各コアベースの軸方向外側端面に軸方向に窪むように形成された凹部の底部に設けられていることを特徴とする。
【0010】
この発明では、爪状磁極の軸方向端部に対して軸固定部が軸方向内側に位置するように構成することができ、モータの軸方向への大型化を抑えつつも、コアベースから軸受側への漏れ磁束の低減、又は出力向上を図ることができる。
【0011】
請求項に記載の発明は、請求項に記載のロータにおいて、前記凹部は、その中心が前記回転軸の軸線と一致する形状をなし、前記各コアベースは、前記凹部の外周部において軸方向の厚さが前記凹部よりも厚い肉厚部を有し、前記第1及び第2爪状磁極は、前記肉厚部から延出されていることを特徴とする。
【0012】
この発明では、第1及び第2コアベースと第1及び第2爪状磁極との境界部位に肉厚部が形成されるため、第1及び第2コアベースに凹部を形成しつつも、その境界部位での磁気飽和の発生を抑制することができる。これにより、軸受側への漏れ磁束をより低減することができる。
【0013】
請求項に記載の発明は、請求項に記載のロータにおいて、前記凹部には、前記各コアベースの軸方向の厚さが外径側に向かうにつれて厚くなるように傾斜部又は段差部が形成されていることを特徴とする。
【0014】
この発明では、各コアベースは傾斜部又は段差部において軸方向の厚さが外径側に向かうにつれて厚くなるため、各コアベース内での磁気飽和の発生を抑え、且つ、第1及び第2コアベースと軸受との軸方向の間隔を稼ぐことができる好適な構成とすることができる。
【0016】
求項に記載の発明は、請求項1〜のいずれか1項に記載のロータにおいて、前記第1爪状磁極及び前記第2爪状磁極の少なくとも一方は、その軸方向端部から軸方向に延長されて前記軸受と径方向に重なる延長部を備えていることを特徴とする。
【0017】
この発明では、各軸受の間隔はそのままに爪状磁極をより長く構成することができるため、モータの軸方向への大型化を抑えつつも、より一層の出力向上を図ることができる。
請求項に記載の発明は、請求項に記載のロータにおいて、前記延長部は、前記第1爪状磁極及び前記第2爪状磁極の少なくとも一方に一体形成されていることを特徴とする。
【0018】
この発明では、爪状磁極を軸方向に長く形成するだけで延長部を構成できるため、ロータを容易に製造することができる。
請求項に記載の発明は、請求項又はに記載のロータにおいて、前記第1及び第2爪状磁極は前記延長部をそれぞれ備え、前記延長部を含んだ前記第1爪状磁極の軸方向長さと、前記延長部を含んだ前記第2爪状磁極の軸方向長さが等しく設定されていることを特徴とする。
【0019】
この発明では、磁気作用により第1及び第2爪状磁極に生じる軸方向の力が均一化され、その結果、ロータの低振動化に寄与することができる。
請求項10に記載の発明は、請求項のいずれか1項に記載のロータにおいて、前記第1爪状磁極及び前記第2爪状磁極の少なくとも一方の軸方向基端側に設けられた前記延長部としての基端側延長部の軸方向長さが、該基端側延長部を含まない前記第1爪状磁極又は前記第2爪状磁極の軸方向長さよりも短く設定されていることを特徴とする。
【0020】
この発明では、基端側延長部の軸方向長さを短くすることで、基端側延長部の内側面(コアベース側の面)の面積が狭くなり、これにより、基端側延長部の内側面からコアベースへと流れる短絡磁束を少なく抑えることができる。その結果、ロータの回転に寄与する有効磁束の低減を抑制することができる。
【0021】
請求項1に記載の発明は、請求項1〜10のいずれか1項に記載のロータを備え、前記第1及び第2コアベースの前記軸固定部が一対の前記軸受とそれぞれ軸方向に対向していることを特徴とするモータである。
【0022】
この発明では、軸方向への大型化を抑えつつも、出力向上が図られたモータを提供することができる。
【発明の効果】
【0023】
従って、上記記載の発明によれば、モータの軸方向への大型化を抑えつつも、出力向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0024】
図1】第1実施形態のモータの断面図。
図2】同形態のモータの平面図。
図3】同形態のロータの斜視図。
図4】同形態のロータ及び軸受部分の断面図。
図5】別例のロータを説明するための断面図。
図6】別例のロータを説明するための断面図。
図7】別例のロータを説明するための断面図。
図8】別例のロータを説明するための断面図。
図9】別例のロータを説明するための断面図。
図10】別例のロータを説明するための断面図。
図11】第2実施形態のロータの断面図。
図12】同形態のロータの斜視図。
図13】別例のロータを説明するための断面図。
図14】別例のロータを説明するための断面図。
図15】別例のロータを説明するための断面図。
図16】別例のロータを説明するための斜視図。
図17】別例のロータを説明するための断面図。
図18】別例のロータを説明するための斜視図。
図19】別例のロータを説明するための断面図。
【発明を実施するための形態】
【0025】
(第1実施形態)
以下、本発明を具体化した第1実施形態を図面に従って説明する。
図1及び図2に示すように、モータ1のモータケース2は、有底筒状に形成された筒状ハウジング3と、該筒状ハウジング3のフロント側(図1中、左側)の開口部を閉塞するフロントエンドプレート4とを有している。また、筒状ハウジング3のリア側(図1中、右側)の端部には、回路基板等の電源回路を収容した回路収容ボックス5が取り付けられている。筒状ハウジング3の内周面にはステータ6が固定されている。ステータ6は、径方向内側に延びる複数のティースを有する電機子コア7と、電機子コア7のティースに巻装されたセグメントコンダクタ(SC)巻線8とを有する。モータ1のロータ11は回転軸12を有し、ステータ6の内側に配置されている。回転軸12は非磁性体の金属シャフトであって、筒状ハウジング3の底部3aに形成された軸受収容部3bに収容された軸受13と、フロントエンドプレート4に形成された軸受収容部4aに収容された軸受14とによって回転可能に支持されている。なお、各軸受収容部3b,4aは軸方向内側に突出形成され、各軸受収容部3b,4aの外径は互いに略等しく設定されている。
【0026】
図3及び図4に示すように、ロータ11は、回転軸12と、第1及び第2ロータコア20,30と、界磁部材としての環状磁石40(図4参照)と、第1及び第2背面補助磁石41,42と、第1及び第2極間磁石43,44とを備える。なお、図3及び図4中の実線で示す矢印は、環状磁石40、各背面補助磁石41,42及び各極間磁石43,44の磁化方向(S極からN極向き)を示している。
【0027】
第1ロータコア20は、略円盤状の第1コアベース21を有している。第1コアベース21の中心部には、回転軸12が挿通される挿通孔22が軸方向に貫通形成されている。挿通孔22には回転軸12が圧入固定されている。これにより、第1ロータコア20と回転軸12とが一体回転可能となっている。
【0028】
第1コアベース21の外周部には、等間隔に複数(本実施形態では5つ)の第1爪状磁極23が径方向外側に突出されるとともに軸方向に延出形成されている。第1爪状磁極23の周方向端面23a,23bは径方向に延びる(軸方向から見て径方向に対して傾斜していない)平坦面とされ、第1爪状磁極23は軸直交方向断面が扇形状とされている。各第1爪状磁極23の周方向の角度、即ち前記周方向端面23a,23b間の角度は、周方向に隣り合う第1爪状磁極23同士の隙間の角度より小さく設定されている。
【0029】
第2ロータコア30は、第1ロータコア20と同形状であって、略円盤状の第2コアベース31の中心部には、回転軸12が挿通される挿通孔32が形成されている。挿通孔32には回転軸12が圧入固定されている。これにより、第2ロータコア30と回転軸12とが一体回転可能となっている。
【0030】
また、第2コアベース31の外周部には、等間隔に複数の第2爪状磁極33が径方向外側に突出されるとともに軸方向に延出形成されている。第2爪状磁極33の周方向端面33a,33bは径方向に延びる平坦面とされ、第2爪状磁極33は軸直交方向断面が扇形状とされている。各第2爪状磁極33の周方向の角度、即ち前記周方向端面33a,33b間の角度は、周方向に隣り合う第2爪状磁極33同士の隙間の角度より小さく設定されている。
【0031】
そして、第2ロータコア30は、各第2爪状磁極33がそれぞれ対応する各第1爪状磁極23間に配置されるように第1ロータコア20に対して組み付けられている。詳しくは、第1爪状磁極23の一方の周方向端面23aと第2爪状磁極33の他方の周方向端面33bとが軸方向に沿って平行をなすように形成され、これにより、その各端面23a,33b間の間隙が軸方向に沿って略直線状をなすように形成される。また同様に、第1爪状磁極23の他方の周方向端面23bと第2爪状磁極33の一方の周方向端面33aとが軸方向に沿って平行をなすように形成され、これにより、その各端面23b,33a間の間隙が軸方向に沿って略直線状をなすように形成される。
【0032】
図4に示すように、第1コアベース21と第2コアベース31との軸方向の間には、環状磁石40が配置(挟持)されている。環状磁石40は円環状をなし、その中央部を回転軸12が貫通している。環状磁石40は、第1コアベース21の軸方向内側端面21aと、第2コアベース31の軸方向内側端面31aとにそれぞれ密着されている。なお、各コアベース21,31の軸方向内側端面21a,31a及び環状磁石40の軸方向両端面は、回転軸12の軸線に対して垂直な平面状をなしている。
【0033】
環状磁石40は、その外径が第1及び第2コアベース21,31の外径と同じに設定され、第1爪状磁極23を第1の磁極(本実施形態ではN極)として機能させ、第2爪状磁極33を第2の磁極(本実施形態ではS極)として機能させるように、軸方向に磁化されている。従って、本実施形態のロータ11は、界磁磁石としての環状磁石40を用いた所謂ランデル型構造のロータである。ロータ11は、N極となる第1爪状磁極23と、S極となる第2爪状磁極33とが周方向に交互に配置されており、磁極数が10極(極対数が5個)となる。ここで、極対数が3以上の奇数であるため、ロータコア単位で見ると同極の爪状磁極同士が周方向180°対向位置とならないため、磁気振動に対して安定する形状となる。
【0034】
各第1爪状磁極23の背面23c(径方向内側の面)と第2コアベース31の外周面31bとの間には、第1背面補助磁石41が配置されている。第1背面補助磁石41は、その軸直交方向断面が扇形状とされ、第1爪状磁極23の背面23cに当接する側が第1爪状磁極23と同極のN極に、第2コアベース31の外周面31bに当接する側が同第2コアベース31と同極のS極となるように磁化されている。
【0035】
また、各第2爪状磁極33の背面33cには、第1爪状磁極23と同様に、第2背面補助磁石42が配置されている。前記第1背面補助磁石41及び第2背面補助磁石42としては、例えばフェライト磁石を用いることができる。第2背面補助磁石42は、その軸直交方向断面が扇形状とされ、背面33cに当接する側がS極に、第1コアベース21の外周面21bに当接する側がN極となるように磁化されている。
【0036】
第1背面補助磁石41と第2背面補助磁石42とは、環状磁石40が配置されるロータ11の軸方向位置で互いに軸方向に重なるように、言い換えると、ロータ11の両面から環状磁石40が配置される軸方向位置に達するまで配置されるように軸方向の長さが設定されている。また、第1及び第2背面補助磁石41,42の内側面は、環状磁石40の外周面40aと径方向に当接されている。
【0037】
図3に示すように、第1爪状磁極23と第2爪状磁極33との周方向の間には、第1及び第2極間磁石43,44が配置されている。詳述すると、第1極間磁石43は、第1爪状磁極23の一方の周方向端面23aと前記第1背面補助磁石41の周方向端面とで形成される平坦面と、第2爪状磁極33の他方の周方向端面33bと前記第2背面補助磁石42の周方向端面とで形成される平坦面との間に嵌合され固定されている。
【0038】
また、第2極間磁石44は、第1極間磁石43と同形状であって、第1爪状磁極23の他方の周方向端面23bと第1背面補助磁石41の周方向端面とで形成される平坦面と、第2爪状磁極33の一方の周方向端面33aと第2背面補助磁石42の周方向端面とで形成される平坦面との間に嵌合固定されている。第1及び第2極間磁石43,44は、第1及び第2爪状磁極23,33のそれぞれと同極性が対向するように(第1爪状磁極23側がN極で、第2爪状磁極33側がS極となるように)周方向に磁化されている。
【0039】
上記のロータ11において、図4に示すように、第1及び第2コアベース21,31の軸方向外側端面21c,31cには、軸方向内側(環状磁石40側)に窪む凹部24,34がそれぞれ形成されている。各凹部24,34は、互いに同形状をなし、回転軸12の軸線を中心とする円形に形成されている。各凹部24,34は、回転軸12の軸線に対して垂直な平面状をなす底部24a,34aを有している。この底部24a,34aは、回転軸12の軸線を中心とする円形をなし、その中央部には前記挿通孔22,32がそれぞれ形成されている。
【0040】
また、凹部24,34は、底部24a,34aの外周に円環状の傾斜部24b,34bをそれぞれ有している。傾斜部24b,34bは、外径側に向かうにつれて環状磁石40から離間するようにテーパ状に傾斜している。つまり、各コアベース21,31の軸方向厚さは、底部24a,34aで最も薄く、そこから外径側に向かうほど傾斜部24b,34bで徐々に厚さを増し、傾斜部24b,34bの外周部の肉厚部21d,31dで最も厚くなる。即ち、肉厚部21d,31dの軸方向厚さT1は、底部24a,34aの軸方向厚さT2よりも厚くなっている。
【0041】
なお、傾斜部24b,34bの外周端(凹部24,34の外周端)は、軸方向視で環状磁石40の外周面40a(第1及び第2背面補助磁石41,42の内側面)よりも径方向内側に位置するように形成されている。これにより、第1及び第2コアベース21,31の肉厚部21d,31dが、環状磁石40と軸方向に重なるように構成される。また、第1及び第2爪状磁極23,33は、肉厚部21d,31dから径方向外側にそれぞれ延出されている。そして、第1及び第2爪状磁極23,33の径方向延出部23d,33d(肉厚部21d,31dから径方向に延出する部位)の軸方向厚さは、肉厚部21d,31dの軸方向厚さと等しく形成されている。
【0042】
上記の第1コアベース21の凹部24は、軸受14及び軸受収容部4aと軸方向に対向している。一方、第2コアベース31の凹部34は、軸受13及び軸受収容部3bと軸方向に対向している。各凹部24,34の外径(傾斜面24b,34bの外径)は、軸受収容部4a,3bの外径よりも小さく設定されている。即ち、軸受収容部4a,3b及び軸受14,13は、軸方向視で凹部24,34の径方向内側に位置するように構成されている。これにより、各コアベース21,31から軸受収容部4a,3b(又は軸受14,13)までの軸方向の間隔は、凹部24,34の傾斜部24b,34bでは内径側に向かうにつれて徐々に広くなり、底部24a,34aで最も広くなっている。そして、各コアベース21,31の肉厚部21d,31dは、軸受収容部4a,3b及び軸受14,13と軸方向に対向しないように構成されている。
【0043】
次に、上記のように構成されたモータ1の作用について説明する。
回路収容ボックス5内の電源回路を介してセグメントコンダクタ(SC)巻線8に3相の駆動電流が供給されると、ステータ6でロータ11を回転させるための磁界が発生され、ロータ11が回転駆動される。このとき、環状磁石40の磁束は主に、第1及び第2コアベース21,31を介して第1及び第2爪状磁極23,33に作用し、この磁束がロータ11の回転力を発生させるための有効磁束となる。また、環状磁石40の磁束の一部は、第1及び第2コアベース21,31から空隙を介して軸受収容部4a,3b(又は軸受14,13)へと流れ、この磁束がロータ11のトルク発生に寄与しない漏れ磁束となる。
【0044】
ここで、第1及び第2コアベース21,31において、軸受収容部4a,3b(又は軸受14,13)と軸方向に対向する位置には、凹部24,34がそれぞれ形成されている。このため、軸受収容部4a,3b及び軸受14,13を第1及び第2コアベース21,31から遠ざけた位置に設けなくても、第1及び第2コアベース21,31と軸受収容部4a,3b及び軸受14,13との軸方向の間隔が凹部24,34によって広くなる。これにより、モータ1の軸方向への大型化を抑えつつも、軸受14,13側への漏れ磁束が低減される。その結果、第1及び第2爪状磁極23,33に作用する有効磁束が増加し、モータ出力が向上されるようになっている。
【0045】
また、ランデル型構造のロータ11では、各コアベース21,31と各爪状磁極23,33との境界部位B(即ち、肉厚部21d,31dと径方向延出部23d,33dとの境界部位B)で磁気飽和が生じ易い構造である。そして、磁気飽和が生じた場合、爪状磁極23,33側に流れる有効磁束に対して軸受14,13側への漏れ磁束の割合が増加してしまう。その点、本実施形態では、肉厚部21d,31dと径方向延出部23d,33dとの境界部位Bの軸方向厚さは確保されているため、この部位での磁気飽和の発生が抑制されている。その結果、第1及び第2爪状磁極23,33に作用する有効磁束がより一層増加するようになっている。
【0046】
また、各コアベース21,31内では、外径側ほど磁気飽和が生じやすいが、本実施形態では、それに対応させて外径側に向かうにつれて徐々に軸方向厚さが厚くなるように傾斜部24b,34bが形成されている。このため、各コアベース21,31内で磁束がスムーズに流れて磁気飽和の発生が抑えられている。
【0047】
また、各コアベース21,31の肉厚部21d,31dは、軸方向視で軸受収容部4a,3bよりも径方向外側に位置しており、軸受収容部4a,3b及び軸受14,13と軸方向に対向しないように構成されている。これにより、第1及び第2コアベース21,31と軸受収容部4a,3b及び軸受14,13との軸方向の間隔がより広くなり、軸受14,13側への漏れ磁束がより一層低減されるようになっている。
【0048】
次に、本実施形態の特徴的な効果を記載する。
(1)第1及び第2コアベース21,31の軸方向外側端面21c,31cには、軸方向に窪む凹部24,34がそれぞれ形成される。これにより、回転軸12を軸支するための軸受14,13及び軸受収容部4a,3bをロータコア20,30から遠ざけた位置に設けなくても、各コアベース21,31の軸方向外側端面21c,31cと軸受14,13及び軸受収容部4a,3bとの軸方向の間隔を凹部24,34によって広くすることができる。このため、モータ1の大型化を抑えつつも、軸受14,13側への漏れ磁束を低減することができる。
【0049】
また、別の見方をすれば、本実施形態の第1ロータコア20は、第1爪状磁極23の軸方向基端部(屈曲側端部)が、第1コアベース21における軸受14と軸方向に対向する軸固定部(挿通孔22)よりも軸方向外側に位置するように構成されている。同様に、第2ロータコア30は、第2爪状磁極33の軸方向基端部(屈曲側端部)が、第2コアベース31における軸受13と軸方向に対向する軸固定部(挿通孔32)よりも軸方向外側に位置するように構成されている。このため、各軸受13,14の間隔はそのままに第1及び第2爪状磁極23,33の軸方向長さを長くして、ステータ6との対向面積を大きくすることも可能となる。このため、モータ1の軸方向への大型化を抑えつつも、出力向上を図ることができる。
【0050】
(2)凹部24,34は、その中心が回転軸12の軸線と一致する形状をなす。そして、各コアベース21,31は、凹部24,34の外周部において軸方向の厚さが凹部24,34よりも厚い肉厚部21d,31dを有し、第1及び第2爪状磁極23,33は、肉厚部21d,31dから延出される。即ち、第1及び第2コアベース21,31と第1及び第2爪状磁極23,33との境界部位Bに肉厚部21d,31dが形成されるため、第1及び第2コアベース21,31に凹部24,34を形成しつつも、その境界部位Bでの磁気飽和の発生を抑制することができる。これにより、軸受14,13側への漏れ磁束をより低減することができる。
【0051】
(3)凹部24,34には、各コアベース21,31の軸方向の厚さが外径側に向かうにつれて厚くなるように傾斜部24b,34bが形成される。このため、各コアベース21,31内での磁気飽和の発生を抑え、且つ、第1及び第2コアベース21,31と軸受14,13との軸方向の間隔を稼ぐことができる好適な構成とすることができる。
【0052】
(4)肉厚部21d,31dは、軸方向視で軸受収容部4a,3bよりも径方向外側に位置している。これにより、肉厚部21d,31dが軸受収容部4a,3b及び軸受14,13と軸方向に対向しないように構成できるため、第1及び第2コアベース21,31と軸受収容部4a,3b及び軸受14,13との軸方向の間隔をより広くすることができる。その結果、軸受14,13側への漏れ磁束をより低減することができる。
【0053】
なお、本発明の第1実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記第1実施形態では、傾斜部24b,34bによって各コアベース21,31の軸方向の厚さが外径側に向かうにつれて厚くなるように形成されたが、これに特に限定されるものではない。例えば、図5に示すように、傾斜部24b,34bに代えて段差部51によって各コアベース21,31の軸方向の厚さが外径側に向かうにつれて厚くなるように形成してもよい。このような構成によっても、上記第1実施形態と略同様の効果を得ることができる。なお、同図に示す構成では、段差部51を3段構成としているが、これに限定されるものではなく、段差部51の段数は構成に応じて適宜変更してもよい。
【0054】
・上記第1実施形態では、凹部24,34は、平面状をなす底部24a,34aと、傾斜部24b,34bとから構成されたが、これに限定されるものではなく、例えば図6に示すように、底部24a,34aを省略して凹部24,34の径方向全体に亘って傾斜部24b,34bを形成してもよい。この構成によれば、凹部24,34と軸受14,13との軸方向の間隔をより広くすることが可能となる。なお、上記第1実施形態のように、挿通孔22,32が平面状をなす底部24a,34aに形成された構成では、挿通孔22,32の軸方向長さを稼ぐことができるため、回転軸12と挿通孔22,32との固定強度を増加させる点で有利である。
【0055】
・上記第1実施形態や図6に示す構成では、傾斜部24b,34bがテーパ状(傾斜角度が一定)に形成されたが、これに限定されるものではない。例えば、図7に示す構成では、図6に示す構成における傾斜部24b,34bに代えて、径方向外側に向かうにつれて傾斜が大きくなる湾曲傾斜部52が形成されている。また、上記第1実施形態における傾斜部24b,34bに代えて湾曲傾斜部52を形成してもよい。このような構成によっても、上記第1実施形態と略同様の効果を得ることができる。
【0056】
・上記第1実施形態では、凹部24,34は傾斜部24b,34bを有しているが、これに限定されるものではなく、例えば図8に示すように、傾斜部24b,34bを省略して、底部24a,34aから直接的に肉厚部21d,31dに移行する形状としてもよい。このような構成によれば、凹部24,34と軸受14,13との軸方向の間隔をより広くすることが可能となる。
【0057】
・上記第1実施形態では、第1及び第2背面補助磁石41,42の軸方向内側端部(それぞれ第1及び第2コアベース21,31側の端部であって、径方向延出部23d,33dと当接する端部)と、環状磁石40の軸方向端面とが面一となるように構成されたが、これに限定されるものではない。例えば、図9に示すように、第1及び第2背面補助磁石41,42の軸方向内側端部に、環状磁石40の軸方向端面よりも軸方向に突出する突出部41a,42aをそれぞれ形成してもよい。この構成によれば、第1及び第2背面補助磁石41,42を軸方向に長く形成することが可能となるため、第1及び第2背面補助磁石41,42の磁石容量を増加させることが可能となる。
【0058】
また、図10に示すように、各背面補助磁石41,42の軸方向長さが外径側ほど長くなるように、突出部41a,42aの軸方向端面をテーパ状の傾斜面41b,42bとしてもよい。同図に示す構成では、傾斜面41b,42bの内径側端部の軸方向位置は、環状磁石40の軸方向一端面及び他端面の軸方向位置とそれぞれ一致している。また、第1及び第2各爪状磁極23,33の径方向延出部23d,33dは、傾斜面41b,42bに対応した形状をなしている。即ち、径方向延出部23d,33dは、外径側に向かうにつれて軸方向厚さが薄くなる形状をなしているが、径方向延出部23d,33dの周方向幅は、外径側に向かうにつれて周方向幅が広くなる形状(図3参照)をなしており、その断面積は径方向において略一定となっている。従って、径方向延出部23d,33d内の磁束密度分布を略均一としつつ、突出部41a,42aによって各背面補助磁石41,42の磁石容量を増加させることができる。
【0059】
・上記第1実施形態において、各背面補助磁石41,42及び各極間磁石43,44を省略した構成としてもよい。
(第2実施形態)
以下、本発明を具体化した第2実施形態を図面に従って説明する。なお、本実施形態は、第1及び第2ロータコアのコアベースや爪状磁極の構成が上記第1実施形態とは異なる。従って、上記第1実施形態と同様の構成については同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【0060】
図11及び図12に示すように、本実施形態のロータ11Aは、該ロータ11Aの軸方向両側の一対の軸受B1,B2にて軸支された回転軸12と、第1及び第2ロータコア60,70と、界磁部材としての環状磁石40と、第1及び第2背面補助磁石41,42と、第1及び第2極間磁石43,44とを備える。
【0061】
第1ロータコア60は、略円盤状の第1コアベース61を有し、その第1コアベース61の外周部には、上記第1実施形態と略同様の第1爪状磁極23が形成されている。第1コアベース61の径方向中央の軸固定部62には、回転軸12が挿通される挿通孔62aが軸方向に貫通形成されている。挿通孔62aには回転軸12が圧入固定され、これにより、第1ロータコア60と回転軸12とが一体回転可能となっている。
【0062】
第1コアベース61において軸受B1と対向する軸方向外側端面61aは、回転軸12に対して垂直をなす平坦面に形成され、その裏側で環状磁石40と密着する軸方向内側端面61bも回転軸12に対して垂直をなす平坦面に形成されている。つまり、第1コアベース61において、径方向中央の軸固定部62からその周りの部位にかけての軸方向厚さが均一に形成されている。また、その第1コアベース61の軸方向厚さは、第1爪状磁極23の径方向延出部23dの軸方向厚さと等しく、第1コアベース61の軸方向外側端面61aは、第1爪状磁極23の軸方向基端面と面一に形成されている。
【0063】
第2ロータコア70は、第1ロータコア60と同形状であって、略円盤状の第2コアベース71を有し、その第2コアベース71の外周部には、上記第1実施形態と略同様の第2爪状磁極33が形成されている。第2コアベース71の径方向中央の軸固定部72には、回転軸12が挿通される挿通孔72aが軸方向に貫通形成されている。挿通孔72aには回転軸12が圧入固定され、これにより、第2ロータコア70と回転軸12とが一体回転可能となっている。
【0064】
また、第2コアベース71において軸受B2と対向する軸方向外側端面71aは、回転軸12に対して垂直をなす平坦面に形成され、その裏側で環状磁石40と密着する軸方向内側端面71bも回転軸12に対して垂直をなす平坦面に形成されている。つまり、第2コアベース71において、径方向中央の軸固定部72からその周りの部位にかけての軸方向厚さが均一に形成されている。また、その第2コアベース71の軸方向厚さは、第2爪状磁極33の径方向延出部33dの軸方向厚さと等しく、第2コアベース71の軸方向外側端面71aは、第2爪状磁極33の軸方向基端面と面一に形成されている。
【0065】
ここで、本実施形態の第1爪状磁極23の軸方向の先端部23e(反屈曲側端部)は、軸方向に延出されて第2コアベース71の軸方向外側端面71aから突出するとともに、軸受B2の軸方向内側端から軸直交方向に延びる仮想平面P2を越えて、軸受B2と径方向に重なる(径方向視で重なる)ように構成されている。また、本実施形態では、第1爪状磁極23の径方向内側の第1背面補助磁石41も同様に、第1爪状磁極23の先端部23eと同位置まで軸方向に延出されて、軸受B2と径方向に重なるように構成されている。なお、各第1爪状磁極23と各第1背面補助磁石41の軸方向外側端面71aからの突出量は等しく設定され、各第1爪状磁極23の軸方向長さL1は等しく設定されている。
【0066】
また、一方の第2爪状磁極33の先端部33e及び第2背面補助磁石42も同様に、第1コアベース61の軸方向外側端面61aから突出され、軸受B1の軸方向内側端から軸直交方向に延びる仮想平面P1を越えて軸受B1と径方向に重なるように構成されている。また、各第2爪状磁極33の軸方向長さL2は、第1爪状磁極23の軸方向長さL1と等しく設定されている。
【0067】
なお、本実施形態では、図12に示すように、極間磁石43,44の軸方向端面がコアベース61,71の軸方向外側端面61a,71aと面一に形成されているが、これに特に限定されるものではなく、第1及び第2爪状磁極23,33と同様に軸方向外側端面61a,71aから突出させてもよい。
【0068】
上記のような第1及び第2爪状磁極23,33と径方向に対向する電機子コア7は、その軸方向の寸法が、ロータ11Aの第1爪状磁極23の先端部23eから第2爪状磁極33の先端部33eまでの長さと等しく設定されている。
【0069】
次に、本実施形態の特徴的な効果を記載する。
(5)第1爪状磁極23は、その先端部23eが第2コアベース71の軸方向外側端面71aから軸方向に突出されて軸固定部72よりも軸方向外側(軸受B2側)に位置するように構成される。一方の第2爪状磁極33も同様に、その先端部33eが第1コアベース61の軸方向外側端面61aから軸方向に突出されて軸固定部62よりも軸方向外側(軸受B1側)に位置するように構成される。このため、各軸受B1,B2の間隔はそのままに第1及び第2爪状磁極23,33の軸方向長さL1,L2を長くして、電機子コア7との対向面積を大きくすることが可能となる。このため、モータ1の軸方向への大型化を抑えつつも、出力向上を図ることができる。
【0070】
また、別の見方をすれば、第1及び第2爪状磁極23,33の先端部23e,33eに対して、軸固定部62,72が軸方向内側に位置するということであるため、各軸受B1,B2の間隔はそのままに第1及び第2コアベース61,71(軸固定部62,72)と軸受B1,B2との軸方向の間隔を広くすることも可能となる。このため、モータ1の軸方向への大型化を抑えつつも、第1及び第2コアベース61,71から軸受B1,B2側への漏れ磁束の低減を図ることができ、その結果、第1及び第2爪状磁極23,33に作用する有効磁束(トルク発生に寄与する磁束)を増加させることができる。
【0071】
(6)第1及び第2爪状磁極23,33の先端部23e,33e(延長部)が軸受B1,B2と径方向に重なる(径方向視で重なる)ように構成される。これにより、各軸受B1,B2の間隔はそのままに第1及び第2爪状磁極23,33をより長く構成することができるため、モータ1の軸方向への大型化を抑えつつも、より一層の出力向上を図ることができる。
【0072】
(7)第1及び第2爪状磁極23,33の先端部23e,33eが軸方向外側端面61a,71aよりも外側に延出形成(一体形成)される。つまり、第1及び第2爪状磁極23,33を軸方向に長く形成するだけで、第1及び第2爪状磁極23,33の先端部23e,33eを軸固定部62,72よりも軸方向外側に位置させることができるため、ロータ11Aを容易に製造することができる。
【0073】
(8)第1爪状磁極23の軸方向長さL1と第2爪状磁極33の軸方向長さL2が等しく設定されるため、電機子コア7との間の磁気作用により第1及び第2爪状磁極23,33に生じる軸方向の力が均一化され、その結果、ロータ11Aの低振動化に寄与することができる。
【0074】
尚、本発明の第2実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記第2実施形態では、背面補助磁石41,42を軸方向外側端面61a,71aから突出させたが、これに特に限定されるものではなく、例えば、図13に示すように、背面補助磁石41,42の軸方向端面が軸方向外側端面61a,71aと面一となるように形成してもよい。
【0075】
また、上記第2実施形態において、例えば、図14に示すように、各背面補助磁石41,42及び各極間磁石43,44を省略した構成としてもよい。
・上記実施形態では、第1及び第2爪状磁極23,33の両方の先端部23e,33eを突出させたが、これ以外に例えば、先端部23e,33eの一方のみを突出させた構成としてもよい。
【0076】
・上記第2実施形態では、第1及び第2爪状磁極23,33の先端部23e,33eを軸方向に延出させて、その先端部23e,33eが軸固定部62,72よりも軸方向外側に位置するように構成したが、これに特に限定されるものではなく、第1及び第2爪状磁極23,33の少なくとも一方の基端側を軸方向に延長させてもよい。
【0077】
例えば、図15及び図16に示す例では、第1爪状磁極23の先端部23eは、上記第2実施形態のように軸方向に延出されておらず、第2コアベース71の軸方向外側端面71aと同一平面上に位置するように形成されている。一方の第2爪状磁極33の先端部33eは、上記第2実施形態と同様に軸方向に延出され、軸受B1と径方向に重なっている。
【0078】
ここで、第1ロータコア60の軸受B1側端面には、金属等の磁性体よりなる環状のコア部材81が固着されている。コア部材81は、第1コアベース61の軸方向外側端面61aに固着された円形の環状部82を有している。この環状部82の外径は、第1コアベース61の外径と同径をなしている。
【0079】
また、コア部材81には、環状部82から径方向外側に延出された延出部83が第1爪状磁極23と対応する位置にそれぞれ形成されている。各延出部83は、軸方向視で第1爪状磁極23の径方向延出部23dと同形状をなし、この各延出部83の径方向外側端部には、第1爪状磁極23の延出方向の反対方向に延出された基端側延長部84が形成されている。
【0080】
基端側延長部84は、その周方向幅が第1爪状磁極23の周方向幅と等しく形成され、第1爪状磁極23の軸方向基端面に固着されている。つまり、第1爪状磁極23は、基端側延長部84によって軸方向基端側に延長された構成となっている。この第1爪状磁極23の基端部を軸方向に延長した部位である基端側延長部84は、第2爪状磁極33の先端部33eと同様に、軸受B1と径方向に重なっている。これにより、第1爪状磁極23の基端側延長部84と第2爪状磁極33の先端部33eとで軸受B1の外周を囲うように構成されている。なお、基端側延長部84の径方向の厚みは、第1爪状磁極23の径方向の厚みと等しく形成されている。
【0081】
また、各基端側延長部84の軸方向長さL3は等しく形成されており、その軸方向長さL3は第1爪状磁極23の軸方向長さL1よりも小さく形成されている。そして、基端側延長部84を含む第1爪状磁極23の軸方向長さL4(L1+L3)は、第2爪状磁極33の軸方向長さL2と等しく形成されている。そして、基端側延長部84の軸方向先端面と、第2爪状磁極33の先端部33eとが同一平面上に位置するように形成され、第1爪状磁極23の先端部23eと第2爪状磁極33の軸方向基端面とが同一平面上に位置するように形成されている。つまり、第1爪状磁極23(基端側延長部84を含む)と第2爪状磁極33の軸方向の位置が一致している。これにより、電機子コア7との間の磁気作用により第1及び第2爪状磁極23,33に生じる軸方向の力がより確実に均一化され、その結果、ロータ11Aのより一層の低振動化に寄与することができる。
【0082】
このような構成によっても、上記第2実施形態と略同様の作用効果を得ることができる。つまり、第1爪状磁極23の基端部(基端側延長部84)及び第2爪状磁極33の先端部33eが、第1コアベース61の軸方向外側端面61aから軸方向に突出されて軸固定部62よりも軸方向外側(軸受B1側)に位置するように構成されるため、各軸受B1,B2の間隔はそのままに第1爪状磁極23(基端側延長部84を含む)の軸方向長さL4及び第2爪状磁極33の軸方向長さL2を長くして、電機子コア7との対向面積を大きくすることが可能となる。このため、モータ1の軸方向への大型化を抑えつつも、出力向上を図ることができる。
【0083】
それに加え、本構成では、基端側延長部84の軸方向長さL3が、基端側延長部84を含まない第1爪状磁極23の軸方向長さL1よりも短く設定される。これにより、基端側延長部84の内側面(第1コアベース61側の面)の面積を狭く構成することができ、これにより、基端側延長部84の内側面から第1コアベース61側へと流れる短絡磁束を少なく抑えることができる。その結果、ロータ11Aの回転に寄与する有効磁束の低減を抑制することができる。
【0084】
なお、図15及び図16に示す例において、ロータ11Aの回転を検出するための回転検出素子としてのホールIC85を基端側延長部84と軸方向に対向するように配置し、ロータ11Aの回転に伴う磁気変化を、主に基端側延長部84からの磁気によって検出するように構成してもよい。このような構成によれば、検出用マグネットを別途回転軸12等に設ける必要がなくなるため、部品点数の増加及びモータ1の軸方向への大型化を抑えることが可能となる。
【0085】
また、同図に示す例では、各基端側延長部84が延出部83を介して環状部82と連なって1つのコア部材81として構成されたが、特にこれに限定されるものではなく、例えば、環状部82及び延出部83を省略し、各基端側延長部84を互いに別体として第1爪状磁極23の基端面に固着してもよい。
【0086】
また、同図に示す例では、基端側延長部84を第1爪状磁極23とは別の部材で構成したが、特にこれに限定されるものではなく、例えば、図17及び図18に示すように、基端側延長部84を第1爪状磁極23に一体形成してもよい。このような構成によっても、図15及び図16に示す例と略同様の作用効果を得ることができる。
【0087】
また、図15及び図17に示す例では、第1爪状磁極23の先端部23e及び第2爪状磁極33の軸方向基端部が、第2コアベース71の軸方向外側端面71aと同一平面上に位置するように構成したが、特にこれに限定されるものではなく、第1爪状磁極23の先端部23e及び第2爪状磁極33の軸方向基端部の少なくとも一方を、軸方向の軸受B2側に延出(又は別部材によって延長)させて、第2コアベース71の軸固定部72よりも軸方向外側に位置するように構成してもよい。
【0088】
なお、図19には、図17に示す構成において、第2爪状磁極33の基端部を軸方向に延出させた基端側延長部86を形成し、その基端側延長部86と第1爪状磁極23の先端部23eを軸方向の軸受B2側に延出させて、第2コアベース71の軸固定部72よりも軸方向外側に位置するように構成した一例を示している。このような構成によれば、各軸受B1,B2の間隔はそのままに第1及び第2爪状磁極23,33の軸方向長さをより稼ぐことができるため、モータ1の軸方向への大型化を抑えつつも、より一層の出力向上を図ることができる。
【0089】
・上記第2実施形態及び図15図19に示す例では、第1及び第2爪状磁極23,33の先端部23e,33eの少なくとも一方を軸固定部62又は軸固定部72よりも軸方向外側に延出させたが、特にこれに限定されるものではない。例えば、第1及び第2爪状磁極23,33の先端部23e,33eの両方を延出させずに、第1及び第2爪状磁極23,33の少なくとも一方の基端部に基端側延長部84(基端側延長部86)を一体又は別体として設けてもよい。
【0090】
なお、本発明の各実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記各実施形態において、第1及び第2爪状磁極23,33の形状及び個数は、構成に応じて適宜変更してもよい。
【0091】
・上記各実施形態では、界磁磁石として1つの環状磁石40を用いたが、複数に分割した永久磁石を回転軸12の周囲で第1コアベース21,61及び第2コアベース31,71の軸方向間に配置する構成を採用してもよい。
【0092】
・上記各実施形態では、特に言及していないが、第1ロータコア20,60、第2ロータコア30,70及び電機子コア7は、例えば磁性金属板材の積層や、磁性粉体の成形にて構成してもよい。
【0093】
・上記各実施形態では、ステータ6(電機子コア7)のティースへの巻線の巻回方法について特に言及していないが、集中巻や分布巻を用いてもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想を以下に追記する。
【0094】
(イ) 略円盤状の第1コアベースの外周部に、等間隔に複数の第1爪状磁極が径方向外側に突出されるとともに軸方向に延出形成された第1ロータコアと、
略円盤状の第2コアベースの外周部に、等間隔に複数の第2爪状磁極が径方向外側に突出されるとともに軸方向に延出形成され、前記各第2爪状磁極がそれぞれ対応する前記第1ロータコアの各第1爪状磁極間に配置された第2ロータコアと、
前記第1コアベースの軸方向内側端面と前記第2コアベースの軸方向内側端面との間に配置され、軸方向に磁化されることで、前記第1爪状磁極を第1の磁極として機能させ、前記第2爪状磁極を第2の磁極として機能させる界磁磁石と、
前記第1及び第2コアベースにそれぞれ形成された挿通孔に軸方向に挿通されるとともに、該挿通孔に固定された回転軸と
を備えたロータであって、
前記各コアベースの軸方向外側端面には、軸方向に窪む凹部が形成されていることを特徴とするロータ。
【0095】
これにより、回転軸を軸支するための軸受をロータコアから遠ざけた位置に設けなくても、各コアベースの軸方向外側端面と軸受との軸方向の間隔を凹部によって広くすることができる。このため、モータの大型化を抑えつつも、軸受側への漏れ磁束を低減することができる。その結果、第1及び第2爪状磁極に作用する有効磁束(トルク発生に寄与する磁束)を増加させることができる。
【0096】
(ロ) 上記の付記(イ)に記載のロータの回転軸が一対の軸受にて軸支され、
前記第1及び第2コアベースの前記凹部が一対の前記軸受とそれぞれ軸方向に対向していることを特徴とするモータ。
【0097】
これにより、大型化を抑えつつも、軸受側への漏れ磁束を低減することができるモータを提供できる。
【符号の説明】
【0098】
1…モータ、11,11A…ロータ、12…回転軸、13,14…軸受、20,60…第1ロータコア、21,61…第1コアベース、21a,31a,61b,71b…軸方向内側端面、21c,31c,61a,71a…軸方向外側端面、21d,31d…肉厚部、22,32…挿通孔(軸固定部)、23…第1爪状磁極、23c,33c…背面、23e,33e…先端部(延長部)、24,34…凹部、24a,34a…底部、24b,34b…傾斜部、30,70…第2ロータコア、31,71…第2コアベース、33…第2爪状磁極、40…環状磁石(界磁磁石)、41…第1背面補助磁石(第1補助磁石)、41a,42a…突出部、42…第2背面補助磁石(第2補助磁石)、51…段差部、62,72…軸固定部、84,86…基端側延長部(延長部)、T1…肉厚部の軸方向厚さ、T2…凹部(底部)の軸方向厚さ、B1,B2…軸受、L1〜L4…軸方向長さ。
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