特許 6135967 ロータ、モータ、およびロータの製造方法

(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】6135967

(24)【登録日】2017年5月12日

(45)【発行日】2017年5月31日

(54)【発明の名称】ロータ、モータ、およびロータの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H02K 1/27 20060101AFI20170522BHJP

   H02K 15/03 20060101ALI20170522BHJP

【ＦＩ】

   H02K1/27 501D

   H02K15/03 Z

【請求項の数】11

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2012-174770(P2012-174770)

(22)【出願日】2012年8月7日

(65)【公開番号】特開2014-36457(P2014-36457A)

(43)【公開日】2014年2月24日

【審査請求日】2015年3月16日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000232302

【氏名又は名称】日本電産株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100135013

【弁理士】

【氏名又は名称】西田 隆美

(72)【発明者】

【氏名】旭 恭平

(72)【発明者】

【氏名】濱岸 憲一朗

(72)【発明者】

【氏名】田中 邦明

(72)【発明者】

【氏名】寺田 進

【審査官】 上野 力

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−０６３２８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０９７７４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１４７３２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２３８３８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／０９８９４３（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｋ １／２７

Ｈ０２Ｋ １５／０３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

インナロータ型のモータに用いられるロータであって、
上下に延びる中心軸の周囲に、周方向に配列された複数のマグネットと、
複数の薄板コアが軸方向に積層された積層コアと、
射出成型により得られた樹脂部と、
を有し、
前記積層コアは、
前記マグネットより径方向内側において、軸方向に筒状に延びる内コア部と、
前記内コア部より径方向外側において、周方向に配列され、上面視において扇形の外形を有する複数の外コア部と、
を有し、
複数の前記外コア部と、複数の前記マグネットとが、周方向に交互に配列され、
前記マグネットは、磁極面である一対の周方向端面を有し、
前記マグネットの軸方向の上端部は、外コア部の軸方向上端部より、上側に突出し、
複数の前記マグネットの同極の磁極面同士が、周方向に対向し、
前記外コア部は、軸方向に貫通する貫通孔を有し、
前記内コア部の径方向外側且つ前記マグネットの径方向内側に、磁気的空隙が設けられ、
前記樹脂部は、
前記積層コアおよび前記マグネットの上面を覆う上樹脂部と、
前記積層コアおよび前記マグネットの下面を覆う下樹脂部と、
前記マグネットの径方向外側の面を覆う外樹脂部と、
前記貫通孔内において軸方向に延び、前記上樹脂部と前記下樹脂部とを繋ぐ柱状部と、
前記磁気的空隙を満たす内樹脂部と、
を有し、
前記上樹脂部と前記下樹脂部とが、前記外樹脂部、前記柱状部、および前記内樹脂部を介して、軸方向に繋がっており、
前記樹脂部は、射出成型時に金型のゲートが位置していたゲート痕部を有し、
前記ゲート痕部は、前記外コア部の上方に位置し、
平面視において、前記ゲート痕部の全体が、前記貫通孔より径方向内側に位置しているロータ。

【請求項2】

請求項１に記載のロータにおいて、
前記外樹脂部の径方向の厚みは、前記柱状部の径方向の厚みおよび前記内樹脂部の径方向の厚みのいずれよりも、薄いロータ。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載のロータにおいて、
前記マグネットの上面および下面の少なくとも一方が、前記積層コアの軸方向の両端面より軸方向外側に位置するロータ。

【請求項4】

請求項３に記載のロータにおいて、
前記マグネットは、上面と、周方向両端面および径方向両端面のそれぞれとの境界、および、下面と、周方向両端面および径方向両端面のそれぞれとの境界の、少なくとも一方にテーパ面を有し、
前記テーパ面は、前記積層コアの軸方向の両端面より、軸方向外側に位置しているロータ。

【請求項5】

請求項３または請求項４に記載のロータにおいて、
前記上樹脂部の上面および前記下樹脂部の下面は、それぞれ、前記外コア部と軸方向に重なる部分に凹部を有するロータ。

【請求項6】

請求項１から請求項５までのいずれかに記載のロータにおいて、
前記上樹脂部および前記下樹脂部は、前記マグネットと軸方向に重なる位置に、第１位置決め孔を有するロータ。

【請求項7】

請求項１から請求項６までのいずれかに記載のロータにおいて、
前記外樹脂部は、径方向に貫通する切り欠きを有するロータ。

【請求項8】

請求項１から請求項７までのいずれかに記載のロータにおいて、
前記上樹脂部および前記下樹脂部の少なくとも一方は、前記積層コアと軸方向に重なる位置に、第２位置決め孔を有するロータ。

【請求項9】

請求項１から請求項８までのいずれかに記載のロータにおいて、
前記外コア部の径方向外側の面は、前記樹脂部から露出し、
前記外コア部の径方向外側の面の径方向位置と、前記外樹脂部の径方向外側の面の径方向位置とが、略同一であるロータ。

【請求項10】

静止部と、
前記静止部に対して回転可能に支持される回転部と、
を備え、
前記回転部は、
請求項１から請求項９までのいずれかに記載のロータと、
前記ロータの内側に挿入されたシャフトと、
を有し、
前記静止部は、
前記シャフトを回転可能に支持する軸受部と、
前記ロータの径方向外側に配置された電機子と、
を有するモータ。

【請求項11】

上下に延びる中心軸の周囲に配列される複数のマグネットと、軸方向に筒状に延びる内コア部、前記内コア部より径方向外側において周方向に配列され、上面視において扇形の外形を有する複数の外コア部、および前記外コア部を軸方向に貫通する貫通孔を有する積層コアと、前記内コア部の径方向外側且つ前記マグネットの径方向内側に設けられる磁気的空隙と、前記積層コアおよび前記マグネットの上面を覆う上樹脂部と、前記積層コアおよび前記マグネットの下面を覆う下樹脂部と、前記マグネットの径方向外側の面を覆う外樹脂部と、前記貫通孔内において軸方向に延び、前記上樹脂部と前記下樹脂部とを繋ぐ柱状部と、前記磁気的空隙を満たす内樹脂部と、を有し、前記マグネットの軸方向の両端部は、外コア部の軸方向両端部より上側に突出し、前記上樹脂部と前記下樹脂部とが、前記外樹脂部、前記柱状部、および前記内樹脂部を介して、軸方向に繋がっているロータの製造方法であって、
ａ）前記積層コアと、複数の前記マグネットとを、金型の内部に配置する工程と、
ｂ）前記金型のゲートを介して、前記金型の内部へ、溶融樹脂を流し込む工程と、
ｃ）前記溶融樹脂を固化して前記樹脂部を得る工程と、
を含み、
前記工程ａ）では、複数の前記外コア部と、複数の前記マグネットとを、周方向に交互に配列し、
前記工程ｂ）では、前記ゲートが、前記外コア部の上面と軸方向に対向しているとともに、
前記ゲートの全体が、前記貫通孔より径方向内側に位置し、前記ゲートから、前記積層コアおよび前記マグネットの上面、前記積層コアおよび前記マグネットの下面、前記マグネットの径方向外側の面、前記マグネットおよび前記外コア部の径方向内側の面、および前記貫通孔内へ、溶融樹脂を注入する製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ロータ、モータ、およびロータの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、電機子の内側にロータが配置された、いわゆるインナロータ型のモータが知られている。インナロータ型のモータに使用されるロータは、主として、ロータコアの外周面に複数のマグネットが貼り付けられたＳＰＭ（Surface Permanent Magnet）タイプのロータと、ロータコアの内部にマグネットが埋め込まれたＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）タイプのロータとに、分類される。

【0003】

ＳＰＭタイプのロータを使用すれば、電機子とマグネットとを接近させることができる。このため、マグネットの磁力を有効に利用できる。しかしながら、ＳＰＭタイプのロータでは、高速回転時にマグネットが遠心力で外側へ飛び出さないように、対策を施す必要がある。一方、ＩＰＭタイプのロータを使用すれば、遠心力によるマグネットの飛び出しの虞が無い。このため、近年では、ＩＰＭタイプのロータが主流となりつつある。

【0004】

ただし、一般的に、ＳＰＭタイプおよびＩＰＭタイプのいずれのロータにおいても、各マグネットは、一対の磁極面が径方向外側および径方向内側を向くように、配置される。このため、マグネットの径方向外側の磁極面のみが、モータの駆動に寄与することとなる。そこで、近年では、マグネットの一対の磁極面を有効に利用するために、マグネットと磁性体のコアとが周方向に交互に配置されたロータ構造が、提案されている。

【0005】

マグネットとコアとが周方向に交互に配置された従来のロータについては、例えば、特開２０１０−０６３２８５号公報に開示されている。当該公報の回転子は、回転子コアと、回転子コアに形成された複数のスロット内にそれぞれ収容される略直方体状の磁石と、を備えている（段落００５９）。また、当該公報では、回転子の磁石の全体が、封止樹脂で覆われている（段落００６３）。これにより、磁石の保持力が高められている（段落００６４）。

【特許文献1】特開２０１０−０６３２８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特開２０１０−０６３２８５号公報の図５では、封止樹脂を成形型内へ射出するゲートが、磁石の径方向外側の端部付近の上方位置に、設けられている。従来、このような位置にゲートを配置していたのは、磁石の径方向外側の面を、封止樹脂で確実に覆うことを重視していたためと考えられる。しかしながら、ゲートの位置が径方向外側に偏在していると、ゲートより径方向内側に位置する貫通穴や、マグネットの径方向内側へ、樹脂を行き渡らせることが、困難となる。封止樹脂の剛性を高めるためには、貫通穴やマグネットの径方向内側においても、封止樹脂を精度よく成型することが求められる。

【0007】

本発明の目的は、複数の外コア部と複数のマグネットとが周方向に交互に配列され、かつ、外コア部およびマグネットを覆う樹脂部を有するロータにおいて、溶融樹脂の射出圧が一部分に集中することを抑制し、樹脂部の各部を精度よく成型できる技術を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本願の例示的な第１発明は、インナロータ型のモータに用いられるロータであって、上下に延びる中心軸の周囲に、周方向に配列された複数のマグネットと、複数の薄板コアが軸方向に積層された積層コアと、射出成型により得られた樹脂部と、を有し、前記積層コアは、前記マグネットより径方向内側において、軸方向に筒状に延びる内コア部と、前記内コア部より径方向外側において、周方向に配列され、上面視において扇形の外形を有する複数の外コア部と、を有し、複数の前記外コア部と、複数の前記マグネットとが、周方向に交互に配列され、前記マグネットは、磁極面である一対の周方向端面を有し、前記マグネットの軸方向の両端部は、外コア部の軸方向両端部より、上側に突出し、複数の前記マグネットの同極の磁極面同士が、周方向に対向し、前記外コア部は、軸方向に貫通する貫通孔を有し、前記内コア部の径方向外側且つ前記マグネットの径方向内側に、磁気的空隙が設けられ、 前記樹脂部は、前記積層コアおよび前記マグネットの上面を覆う上樹脂部と、前記積層コアおよび前記マグネットの下面を覆う下樹脂部と、前記マグネットの径方向外側の面を覆う外樹脂部と、前記貫通孔内において軸方向に延び、前記上樹脂部と前記下樹脂部とを繋ぐ柱状部と、前記磁気的空隙を満たす内樹脂部と、を有し、前記上樹脂部と前記下樹脂部とが、前記外樹脂部、前記柱状部、および前記内樹脂部を介して、軸方向に繋がっており、前記樹脂部は、射出成型時に金型のゲートが位置していたゲート痕部を有し、前記ゲート痕部は、前記外コア部の上方に位置し、平面視において、前記ゲート痕部の全体が、前記貫通孔より径方向内側に位置しているロータである。

【0009】

本願の例示的な第２発明は、 上下に延びる中心軸の周囲に配列される複数のマグネットと、軸方向に筒状に延びる内コア部、前記内コア部より径方向外側において周方向に配列され、上面視において扇形の外形を有する複数の外コア部、および前記外コア部を軸方向に貫通する貫通孔を有する積層コアと、前記内コア部の径方向外側且つ前記マグネットの径方向内側に設けられる磁気的空隙と、前記積層コアおよび前記マグネットの上面を覆う上樹脂部と、前記積層コアおよび前記マグネットの下面を覆う下樹脂部と、前記マグネットの径方向外側の面を覆う外樹脂部と、前記貫通孔内において軸方向に延び、前記上樹脂部と前記下樹脂部とを繋ぐ柱状部と、前記磁気的空隙を満たす内樹脂部と、を有し、前記マグネットの軸方向の両端部は、外コア部の軸方向両端部より上側に突出し、前記上樹脂部と前記下樹脂部とが、前記外樹脂部、前記柱状部、および前記内樹脂部を介して、軸方向に繋がっているロータの製造方法であって、ａ）前記積層コアと、複数の前記マグネットとを、金型の内部に配置する工程と、ｂ）前記金型のゲートを介して、前記金型の内部へ、溶融樹脂を流し込む工程と、ｃ）前記溶融樹脂を固化して前記樹脂部を得る工程と、を含み、前記工程ａ）では、複数の前記外コア部と、複数の前記マグネットとを、周方向に交互に配列し、前記工程ｂ）では、前記ゲートが、外コア部の上面と軸方向に対向しているとともに、前記ゲートの全体が、前記貫通孔より径方向内側に位置し、前記ゲートから、前記積層コアおよび前記マグネットの上面、前記積層コアおよび前記マグネットの下面、前記マグネットの径方向外側の面、前記マグネットおよび前記外コア部の径方向内側の面、および前記貫通孔内へ、溶融樹脂を注入する製造方法である。

【発明の効果】

【0010】

本願の例示的な第１発明によれば、貫通孔内に配置された柱状部によって、樹脂部の剛性が向上する。また、ゲート痕部の少なくとも一部分が、貫通孔より径方向内側に位置する。このため、射出成型時には、ゲートから吐出された溶融樹脂が、積層コアまたはマグネットの上面に当たって、周囲に広がる。その際、溶融樹脂の射出圧が貫通孔へ集中することが、抑制される。したがって、溶融樹脂が効率よく周囲に広がる。その結果、樹脂部の各部が精度よく成型される。

【0011】

本願の例示的な第２発明によれば、貫通孔内に形成される柱状部によって、樹脂部の剛性が向上する。また、ゲートの少なくとも一部分が、貫通孔より径方向内側に位置する。このため、ゲートから吐出された溶融樹脂が、積層コアまたはマグネットの上面に当たって、周囲に広がる。その際、溶融樹脂の射出圧が貫通孔へ集中することが、抑制される。したがって、溶融樹脂が効率よく周囲に広がる。その結果、樹脂部の各部が精度よく成型される。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、第１実施形態に係るロータの斜視図である。

【図2】図２は、第２実施形態に係るモータの縦断面図である。

【図3】図３は、第２実施形態に係る回転部の縦断面図である。

【図4】図４は、第２実施形態に係るロータの斜視図である。

【図5】図５は、第２実施形態に係るロータの上面図である。

【図6】図６は、第２実施形態に係るロータの下面図である。

【図7】図７は、第２実施形態に係るロータの横断面図である。

【図8】図８は、第２実施形態に係る積層コアおよび複数のマグネットの上面図である。

【図9】図９は、第２実施形態に係るロータの製造手順を示すフローチャートである。

【図10】図１０は、第２実施形態に係るロータの製造時の様子を示す縦断面図である。

【図11】図１１は、第２実施形態に係るロータの製造時の様子を示す縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本願では、ロータの中心軸と平行な方向を「軸方向」、ロータの中心軸に直交する方向を「径方向」、ロータの中心軸を中心とする円弧に沿う方向を「周方向」、とそれぞれ称する。また、本願では、軸方向を上下方向として、各部の形状や位置関係を説明する。ただし、この上下方向の定義により、本発明に係るロータおよびモータの使用時および製造時の向きを限定する意図はない。

【0014】

また、本願において「平行な方向」とは、略平行な方向も含む。また、本願において「直交する方向」とは、略直交する方向も含む。

【0015】

＜１．第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係るロータ３２Ａの斜視図である。このロータ３２Ａは、インナロータ型のモータに用いられる。図１に示すように、ロータ３２Ａは、積層コア５１Ａと、複数のマグネット５２Ａと、樹脂部５３Ａとを有する。積層コア５１Ａは、軸方向に積層された複数の薄板コアにより、構成されている。複数のマグネット５２Ａは、上下に延びる中心軸９Ａの周囲に、周方向に配列されている。樹脂部５３Ａは、射出成型により得られる。

【0016】

積層コア５１Ａは、内コア部６１Ａと、複数の外コア部６２Ａとを有する。内コア部６１Ａは、マグネット５２Ａより径方向内側において、軸方向に筒状に延びている。複数の外コア部６２Ａは、内コア部６１Ａより径方向外側において、周方向に配列されている。各外コア部６２Ａは、軸方向に貫通する貫通孔６２１Ａを有する。複数の外コア部６２Ａと、複数のマグネット５２Ａとは、周方向に交互に配列されている。マグネット５２Ａは、磁極面である一対の周方向端面を有する。また、複数のマグネット５２Ａは、同極の磁極面同士が周方向に対向するように、配置されている。

【0017】

樹脂部５３Ａは、上樹脂部５３１Ａ、下樹脂部５３２Ａ、外樹脂部５３３Ａ、および柱状部５３５Ａを有する。上樹脂部５３１Ａは、積層コア５１Ａおよびマグネット５２Ａの上面を覆っている。下樹脂部５３２Ａは、積層コア５１Ａおよびマグネット５２Ａの下面を覆っている。外樹脂部５３３Ａは、マグネット５２Ａの径方向外側の面を覆っている。柱状部５３５Ａは、貫通孔６２１Ａ内において、軸方向に延びている。上樹脂部５３１Ａと下樹脂部５３２Ａとは、柱状部５３５Ａにより繋がれている。これにより、樹脂部５３Ａの剛性が高められている。

【0018】

なお、ここで記載した「覆う」とは、対象となる面の全体を覆うという意味だけではなく、対象となる面の一部分を覆うという意味も含んでいる。例えば、マグネット５２Ａの径方向外側の面の全体が、外樹脂部５３３Ａに覆われていてもよいし、マグネット５２Ａの径方向外側の面の一部分のみが、外樹脂部５３３Ａに覆われていてもよい。

【0019】

また、図１に示すように、樹脂部５３Ａは、複数のゲート痕部９１Ａを有する。複数のゲート痕部９１Ａは、樹脂部５３Ａの射出成型時に、金型のゲートが位置していた箇所に、設けられている。各ゲート痕部９１Ａは、内コア部６１Ａより径方向外側に位置している。また、平面視において、ゲート痕部９１Ａの少なくとも一部分が、貫通孔６２１Ａより径方向内側に位置している。

【0020】

このロータ３２Ａを製造するときには、まず、積層コア５１Ａと、複数のマグネット５２Ａとを、金型の内部に配置する。このとき、複数の外コア部６２Ａと、複数のマグネット５２Ａとが、周方向に交互に配列される。次に、金型のゲートを介して、金型の内部へ、溶融樹脂を流し込む。ゲートは、内コア部６１Ａより径方向外側に位置する。また、ゲートの少なくとも一部分が、貫通孔６２１Ａより径方向内側に位置する。

【0021】

ゲートから注入された溶融樹脂は、積層コア５１Ａまたはマグネット５２Ａの上面に当たって、周囲に広がる。その際、溶融樹脂の射出圧が貫通孔６２１Ａへ集中することが、抑制される。したがって、溶融樹脂が効率よく周囲に広がる。その後、溶融樹脂は、積層コア５１Ａおよびマグネット５２Ａの上面、積層コア５１Ａおよびマグネット５２Ａの下面、マグネット５２Ａの径方向外側の面、および貫通孔６２１Ａ内へ、流れる。そして、当該溶融樹脂を固化することにより、樹脂部５３Ａが得られる。これにより、樹脂部５３Ａの各部が精度よく成型される。

【0022】

＜２．第２実施形態＞
＜２−１．モータの全体構成＞
続いて、本発明の第２実施形態について、説明する。図２は、第２実施形態に係るモータ１の縦断面図である。本実施形態のモータ１は、例えば、自動車に搭載され、パワーステアリングの駆動力を発生させるために使用される。ただし、本発明のモータは、パワーステアリング以外の用途に使用されるものであってもよい。例えば、本発明のモータは、自動車の他の部位、例えばエンジン冷却用ファンやオイルポンプの駆動源として、使用されるものであってもよい。また、本発明のモータは、家電製品、ＯＡ機器、医療機器等に搭載され、各種の駆動力を発生させるものであってもよい。

【0023】

このモータ１は、電機子２３の径方向内側にロータ３２が配置される、いわゆるインナロータ型のモータである。図２に示すように、モータ１は、静止部２と回転部３とを有する。静止部２は、駆動対象となる機器の枠体に固定される。回転部３は、静止部２に対して、回転可能に支持される。

【0024】

本実施形態の静止部２は、ハウジング２１、蓋部２２、電機子２３、下軸受部２４、および上軸受部２５を有する。

【0025】

ハウジング２１は、略円筒状の側壁２１１と、側壁２１１の下部を塞ぐ底部２１２と、を有する。蓋部２２は、ハウジング２１の上部の開口を覆っている。電機子２３および後述するロータ３２は、ハウジング２１と蓋部２２とに囲まれた内部空間に、収容されている。ハウジング２１の底部２１２の中央には、下軸受部２４を配置するための凹部２１３が、設けられている。また、蓋部２２の中央には、上軸受部２５を配置するための円孔２２１が、設けられている。

【0026】

電機子２３は、後述するロータ３２の径方向外側に、配置されている。電機子２３は、ステータコア４１、インシュレータ４２、およびコイル４３を有する。ステータコア４１は、電磁鋼板が軸方向に積層された積層鋼板からなる。ステータコア４１は、円環状のコアバック４１１と、コアバック４１１から径方向内側へ向けて突出した複数のティース４１２とを有する。コアバック４１１は、中心軸９と略同軸に配置されている。また、コアバック４１１の外周面は、ハウジング２１の側壁２１１の内周面に、固定されている。複数のティース４１２は、周方向に略等間隔に配列されている。

【0027】

インシュレータ４２は、絶縁体である樹脂からなる。各ティース４１２の上面、下面、および周方向の両側面は、インシュレータ４２に覆われている。コイル４３は、インシュレータ４２の周囲に巻かれた導線により、構成される。すなわち、本実施形態では、ティース４１２の周囲に、インシュレータ４２を介して、導線が巻かれている。インシュレータ４２は、ティース４１２とコイル４３との間に介在することによって、ティース４１２とコイル４３とが電気的に短絡することを、防止する。

【0028】

なお、インシュレータ４２に代えて、ティース４１２の表面に、絶縁塗装が施されていてもよい。

【0029】

下軸受部２４および上軸受部２５は、ハウジング２１および蓋部２２と、回転部３側のシャフト３１との間に配置されている。本実施形態の下軸受部２４および上軸受部２５には、球体を介して外輪と内輪とを相対回転させるボールベアリングが、使用されている。ただし、ボールベアリングに代えて、すべり軸受や流体軸受等の他方式の軸受が、使用されていてもよい。

【0030】

下軸受部２４の外輪２４１は、ハウジング２１の凹部２１３内に配置されて、ハウジング２１に固定されている。また、上軸受部２５の外輪２５１は、蓋部２２の円孔２２１内に配置されて、蓋部２２に固定されている。一方、下軸受部２４および上軸受部２５の内輪２４２，２５２は、シャフト３１に固定されている。これにより、シャフト３１は、ハウジング２１および蓋部２２に対して、回転可能に支持されている。

【0031】

図３は、回転部３の縦断面図である。図２および図３に示すように、本実施形態の回転部３は、シャフト３１とロータ３２とを有する。

【0032】

シャフト３１は、中心軸９に沿って延びる柱状の部材である。シャフト３１の材料には、例えばステンレスが使用される。シャフト３１は、上述した下軸受部２４および上軸受部２５に支持されつつ、中心軸９を中心として回転する。また、シャフト３１は、蓋部２２より上方に突出した頭部３１１を有する。頭部３１１は、ギア等の動力伝達機構を介して、駆動対象となる部位に連結される。

【0033】

ロータ３２は、電機子２３の径方向内側に配置されて、シャフト３１とともに回転する。ロータ３２は、積層コア５１、複数のマグネット５２、および樹脂部５３を有する。積層コア５１は、電磁鋼板である複数の薄板コア５１１からなる。複数の薄板コア５１１は、軸方向に積層されて、積層鋼板を構成している。積層鋼板を使用すれば、積層コア５１内に生じる渦電流を、抑制できる。したがって、積層コア５１に効率よく磁束を流すことができる。積層コア５１の中央には、軸方向に延びる挿入孔５０が、設けられている。シャフト３１は、積層コア５１の挿入孔５０に、圧入される。

【0034】

複数のマグネット５２は、中心軸９の周囲において、周方向に略等間隔に配列されている。本実施形態では、略直方体状のマグネット５２が使用されている。積層コア５１および複数のマグネット５２の軸方向両端面と、マグネット５２の径方向外側の面とは、樹脂部５３に覆われている。これにより、マグネット５２の上側、下側、および径方向外側への飛び出しが、防止されている。また、樹脂部５３により、ロータ３２全体の剛性が、高められている。なお、ロータ３２のより詳細な構造については、後述する。

【0035】

このようなモータ１において、静止部２のコイル４３に駆動電流を与えると、複数のティース４１２に磁束が発生する。そして、ティース４１２とロータ３２との間の磁束の作用により、周方向のトルクが生じる。その結果、静止部２に対して回転部３が、中心軸９を中心として回転する。

【0036】

＜２−２．ロータについて＞
続いて、ロータ３２のより詳細な構造について、説明する。図４は、ロータ３２の斜視図である。図５は、ロータ３２の上面図である。図６は、ロータ３２の下面図である。図７は、図３中のＡ−Ａ位置から見たロータ３２の横断面図である。図８は、積層コア５１および複数のマグネット５２の上面図である。以下の説明においては、図３とともに、図４〜図８も参照する。なお、図３におけるロータ３２の縦断面は、図５〜図７中のＢ−Ｂ断面に相当する。

【0037】

図３〜図８に示すように、積層コア５１は、内コア部６１と、複数の外コア部６２とを有する。内コア部６１は、マグネット５２より径方向内側において、軸方向に筒状に延びている。複数の外コア部６２は、内コア部６１より径方向外側において、周方向に略等間隔に配列されている。図７および図８に示すように、各外コア部６２は、上面視において略扇形の外形を有し、軸方向に延びている。

【0038】

また、図３および図５〜図８に示すように、各外コア部６２は、貫通孔６２１を有する。貫通孔６２１は、外コア部６２を軸方向に貫通している。本実施形態では、貫通孔６２１の径方向の中央が、外コア部６２の径方向の中央より、径方向外側に位置している。

【0039】

また、図３および図８に示すように、本実施形態の積層コア５１は、内コア部６１と複数の外コア部６２とを繋ぐ、複数の連結部６３を有する。各連結部６３は、内コア部６１の外周面と、外コア部６２の径方向内側の端部とを、径方向に繋いでいる。これらの連結部６３により、内コア部６１と複数の外コア部６２との相対的な位置関係が固定される。このため、後述する樹脂部５３の射出成型時には、金型内において、内コア部６１および複数の外コア部６２を、容易に位置決めできる。

【0040】

なお、図８では、連結部６３が設けられていない軸方向位置における内コア部６１の外周面が、破線６１１で示されている。また、図６では、連結部６３が設けられていない軸方向位置における外コア部６２の径方向内側の端部が、破線６２１で示されている。連結部６３は、平面視においてこれらの破線６１１，６２１に挟まれた部分である。

【0041】

複数のマグネット５２は、それぞれ、隣り合う外コア部６２の間に、配置されている。すなわち、複数のマグネット５２と、複数の外コア部６２とは、周方向に交互に配列されている。各マグネット５２は、磁極面である一対の周方向端面を有する。複数のマグネット５２は、同極の磁極面同士が周方向に対向するように、配列されている。各外コア部６２は、その両側に配置されたマグネット５２により磁化される。その結果、外コア部６２の径方向外側の面が、磁極面となる。つまり、マグネット５２から生じる磁束の大部分は、外コア部６２を通って、外コア部６２の径方向外側へ流れる。

【0042】

マグネット５２には、例えば、フェライト系の焼結マグネットや、ネオジムマグネットが使用される。ただし、近年では、レアアースであるネオジムの価格が高騰し、ネオジムマグネットを使用することが困難となっている。このため、フェライト系の焼結マグネットを使用しつつ、強い磁力を得たいという技術的要求が高い。この点、本実施形態のように、複数の外コア部６２と、複数のマグネット５２とを、周方向に交互に配置すれば、ロータ３２におけるマグネット５２の体積比率を、高めることができる。また、各マグネット５２の一対の磁極面から生じる磁束を、有効に利用できる。したがって、フェライト系の焼結マグネットを使用しつつ、強い磁力を得ることが可能となる。

【0043】

図３に示すように、本実施形態のマグネット５２は、上面と、周方向両端面および径方向両端面のそれぞれとの境界、および、下面と、周方向両端面および径方向両端面のそれぞれとの境界に、テーパ面５２１を有する。そして、マグネット５２の上面、下面、およびテーパ面５２１が、積層コア５１の軸方向の両端面より、軸方向外側に位置している。このようにすれば、外コア部６２の周方向端面のほぼ全体が、マグネット５２の周方向端面と接触する。すなわち、マグネット５２の上面、下面、およびテーパ面５２１が、積層コア５１の軸方向の両端面より、軸方向内側に位置する場合より、外コア部６２の周方向端面と、マグネット５２の周方向端面との接触面積が増加する。このため、テーパ面５２１による磁束のロスを抑制し、マグネット５２の磁束を有効に使うことができる。

【0044】

なお、テーパ面５２１は、マグネット５２の上面と、周方向両端面および径方向両端面のそれぞれとの境界、および、マグネット５２の下面と、周方向両端面および径方向両端面のそれぞれとの境界の、一方のみに設けられていてもよい。また、マグネット５２の上面および下面の一方のみが、積層コア５１の軸方向の両端面より、軸方向外側に位置していてもよい。

【0045】

樹脂部５３は、ポリカーボネート等の樹脂を、射出成型することにより得られる。樹脂部５３の射出成型時には、金型の内部に予め積層コア５１および複数のマグネット５２を配置した後、当該金型の内部に溶融樹脂を流し込む。すなわち、積層コア５１および複数のマグネット５２をインサート部品とするインサート成型を行う。これにより、樹脂部５３が成型されるとともに、積層コア５１、複数のマグネット５２、および樹脂部５３が、互いに固定される。

【0046】

図３〜図７に示すように、本実施形態の樹脂部５３は、上樹脂部５３１、下樹脂部５３２、外樹脂部５３３、内樹脂部５３４、および柱状部５３５を有する。

【0047】

上樹脂部５３１は、積層コア５１および複数のマグネット５２の上側、かつ、シャフト３１の径方向外側において、環状に広がっている。外コア部６２の上面およびマグネット５２の上面は、上樹脂部５３１に覆われている。下樹脂部５３２は、積層コア５１および複数のマグネット５２の下側、かつ、シャフト３１の径方向外側において、環状に広がっている。外コア部６２の下面およびマグネット５２の下面は、下樹脂部５３２に覆われている。

【0048】

外樹脂部５３３は、マグネット５２の径方向外側、かつ、隣り合う外コア部６２の間に、位置している。マグネット５２の径方向外側の面は、外樹脂部５３３に覆われている。内樹脂部５３４は、内コア部６１と、外コア部６２およびマグネット５２との間に位置する磁気的空隙７０を、満たしている。また、柱状部５３５は、貫通孔６２１内において、軸方向に延びている。

【0049】

図３に示すように、積層コア５１の複数の連結部６３は、複数の上連結部６３１と、複数の下連結部６３２とを、含んでいる。上連結部６３１は、積層コア５１の軸方向中央より上側に位置し、最上段の１枚または複数枚の薄板コア５１１により、構成されている。下連結部６３２は、積層コア５１の軸方向中央より下側に位置し、最下段の１枚または複数枚の薄板コア５１１により、構成されている。

【0050】

上述した磁気的空隙７０は、第１の磁気的空隙７１と、第２の磁気的空隙７２とを、含んでいる。第１の磁気的空隙７１は、上連結部６３１と下連結部６３２との間に位置している。第２の磁気的空隙７２は、隣り合う外コア部６２の間の周方向位置、内コア部６１の径方向外側、かつ、マグネット５２の径方向内側に、位置している。これにより、外コア部６２およびマグネット５２から内コア部６１への磁束の漏れが、抑制される。本実施形態では、第１の磁気的空隙７１および第２の磁気的空隙の双方が、非磁性体である内樹脂部５３４で、満たされている。これにより、ロータ３２の剛性がより高められている。

【0051】

外樹脂部５３３、内樹脂部５３４、および柱状部５３５の各上端部は、上樹脂部５３１に連結されている。また、外樹脂部５３３、内樹脂部５３４、および柱状部５３５の各下端部は、下樹脂部５３２に連結されている。すなわち、上樹脂部５３１と下樹脂部５３２とは、外樹脂部５３３、内樹脂部５３４、および柱状部５３５を介して、軸方向に繋がっている。これにより、上樹脂部５３１、下樹脂部５３２、外樹脂部５３３、内樹脂部５３４、および柱状部５３５を含む樹脂部５３の剛性が、高められている。

【0052】

また、図３〜図５に示すように、樹脂部５３は、上樹脂部５３１の上面に、ゲート痕部９１を有する。ゲート痕部９１は、外コア部６２の上方に位置する。ゲート痕部９１は、樹脂部５３の射出成型時に、金型のゲートが位置していた箇所に、形成される。ゲート痕部９１は、中央突部９１１と、中央突部９１１の周囲に設けられた環状凹部９１２と、を有する。平面視において、中央凸部９１１の面積は、溶融樹脂を吐出するゲート孔の面積と、略同一となる。また、平面視において、環状凹部９１２の面積は、ゲート孔の周囲の凸部の面積と、略同一となる。

【0053】

このモータ１では、ゲート痕部９１が、内コア部６１より径方向外側に位置する。また、平面視において、ゲート痕部９１の少なくとも一部分が、貫通孔６２１より径方向内側に位置する。後述する射出成型時には、ゲートから吐出された溶融樹脂が、外コア部６２の上面に当たって、周囲に広がる。その際、溶融樹脂の射出圧が貫通孔６２１へ集中することが、抑制される。したがって、溶融樹脂が効率よく周囲に広がる。その結果、樹脂部５３の各部が精度よく成型される。

【0054】

特に、ゲートから吐出された溶融樹脂は、マグネット５２の径方向外側、マグネット５２および外コア部６２の径方向内側、および貫通孔６２１内の各空間へ、効率よく流れる。その結果、外樹脂部５３３、内樹脂部５３４、および柱状部５３５が、それぞれ精度よく成型される。

【0055】

本実施形態では、外樹脂部５３３の径方向の厚みが、柱状部５３５の径方向の厚みや内樹脂部５３４の径方向の厚みと比較して、薄い。このようにすれば、マグネット５２の収容スペースを確保しやすい。このため、フェライト系の焼結マグネットを使用しつつ、より強い磁力を得ることができる。

【0056】

また、本実施形態では、ゲート痕部９１が、マグネット５２の上方ではなく、外コア部６２の上方に位置する。このため、ゲートから吐出された溶融樹脂は、マグネット５２の上面ではなく、外コア部６２の上面に当たる。このようにすれば、溶融樹脂の射出圧によるマグネット５２の位置ずれを、抑制できる。

【0057】

また、図３〜図５に示すように、本実施形態では、上樹脂部５３１の上面および下樹脂部５３２の下面に、複数の凹部９２が設けられている。各凹部９２は、外コア部６２と、軸方向に重なっている。上述の通り、本実施形態では、マグネット５２の軸方向の両端部が、外コア部６２の軸方向両端部より、上下に突出している。しかしながら、この凹部９２により、マグネット５２の上側および下側に位置する樹脂の軸方向の厚みと、外コア部６２の上側および下側に位置する樹脂の軸方向の厚みとの差が、小さくなっている。すなわち、上樹脂部５３１および下樹脂部５３２のそれぞれの厚みが、全周に亘って略均一化されている。このようにすれば、射出成型時に、樹脂の厚みの差によって生じる変形を防止できる。したがって、上樹脂部５３１および下樹脂部５３２が、より精度よく成型される。なお、本実施形態では、上樹脂部５３１の凹部９２内に、ゲート痕部９１が位置している。

【0058】

また、図３〜図６に示すように、本実施形態の上樹脂部５３１および下樹脂部５３２は、それぞれ、複数の第１位置決め孔９３を有する。各第１位置決め孔９３は、マグネット５２と軸方向に重なる位置において、上樹脂部５３１または下樹脂部５３２を、軸方向に貫通している。第１位置決め孔９３は、樹脂部５３の射出成型時に、金型の一部を構成する第１ピンによって、形成される。第１ピンは、マグネット５２の上面および下面に突き当てられる。それにより、金型内において、マグネット５２が軸方向に位置決めされる。

【0059】

また、図４および図６に示すように、本実施形態の下樹脂部５３２は、複数の第２位置決め孔９４を有する。各第２位置決め孔９４は、外コア部６２と軸方向に重なる位置において、下樹脂部５３２を軸方向に貫通している。第２位置決め孔９４は、樹脂部５３の射出成型時に、金型の一部を構成する第２ピン（図示省略）によって、形成される。第２ピン（図示省略）は、外コア部６２の下面に突き当てられる。それにより、金型内において、積層コア５１が軸方向に位置決めされる。

【0060】

本実施形態では、第２位置決め孔９４が、下樹脂部５３２のみに設けられている。しかしながら、第２位置決め孔は、上樹脂部５３１のみ、または、上樹脂部５３１および下樹脂部５３２の双方に、設けられていてもよい。

【0061】

また、図３および図６に示すように、本実施形態の樹脂部５３は、複数の第３位置決め孔９５を有する。各第３位置決め孔９５は、外コア部６２の貫通孔６２１と軸方向に重なる位置において、下樹脂部５３２の下面から柱状部５３５へ向けて、凹んでいる。第３位置決め孔９５は、樹脂部５３の射出成型時に、金型の一部を構成する第３ピンによって、形成される。第３ピンは、外コア部６２の貫通孔６２１に挿入される。それにより、金型内において、積層コア５１が周方向に位置決めされる。

【0062】

図３および図６に示すように、本実施形態では、第３位置決め孔９５が、貫通孔６２１の中央より径方向外側に位置している。しかしながら、第３位置決め孔９５は、貫通孔６２１の中央より径方向内側に位置していてもよい。

【0063】

また、図３、図４、および図６に示すように、本実施形態では、外樹脂部５３３に、複数の切り欠き９６が設けられている。切り欠き９６は、マグネット５２の径方向外側において、外樹脂部５３３を径方向に貫通している。本実施形態では、外樹脂部５３３の下部付近のみに、切り欠き９６が設けられている。ただし、切り欠き９３は、外樹脂部５３３の下端部から上端部まで、軸方向に延びていてもよい。切り欠き９３は、樹脂部５３の射出成型時に、金型の一部を構成する第４ピンによって、形成される。第４ピンは、マグネット５２の径方向外側の面に、突き当てられる。それにより、マグネット５２が径方向に位置決めされる。

【0064】

また、図３、図４、および図７に示すように、本実施形態では、外コア部６２の径方向外側の面が、樹脂部５３から露出している。そして、外コア部６２の径方向外側の面の径方向位置と、外樹脂部５３３の径方向外側の面の径方向位置とが、略同一となっている。このようにすれば、外コア部６２の径方向外側の面を、電機子２３に接近させることができる。その結果、モータ１の効率を、より高めることができる。

【0065】

＜２−３．ロータの製造手順＞
続いて、ロータ３２の製造方法の一例について、説明する。図９は、ロータ３２の製造手順を示すフローチャートである。図１０および図１１は、ロータ３２の製造時の様子を示す縦断面図である。

【0066】

ロータ３２を製造するときには、まず、一対の金型１１０，１２０、予め作製された積層コア５１、および予め作製された複数のマグネット５２を用意する（ステップＳ１）。一対の金型１１０，１２０は、互いの対向面を当接させることにより、それらの内部に、ロータ３２の形状に対応する空洞１３０を形成するものが、使用される。また、図１０および図１１に示すように、本実施形態では、下側の金型１１０が、第１ピン１１１、第２ピン（図示省略）、第３ピン１１３、および第４ピン１１４を有する。そして、上側の金型１２０が、第１ピン１２１およびゲート１２２を有する。

【0067】

次に、一対の金型１１０，１２０の内部に、積層コア５１および複数のマグネット５２を配置する（ステップＳ２）。ここでは、まず、下側の金型１１０の内部に、積層コア５１および複数のマグネット５２を配置する。そして、当該金型１１０の上部を、上側の金型１２０で閉鎖する。これにより、金型１１０，１２０の内部に空洞１３０が形成され、当該空洞１３０に積層コア５１および複数のマグネット５２が配置された状態となる。

【0068】

ステップＳ２では、複数の外コア部６２と、複数のマグネット５２とが、周方向に交互に配列される。また、図１０に示すように、第１ピン１１１，１２１は、マグネット５２の下面および上面に、それぞれ突き当てられる。これにより、マグネット５２が軸方向に位置決めされる。また、第２ピン（図示省略）は、外コア部６２の下面に突き当てられる。これにより、積層コア５１が軸方向に位置決めされる。また、第３ピン１１３は、外コア部６２の貫通孔６２１に挿入される。これにより、積層コア５１が周方向に位置決めされる。また、第４ピン１１４は、マグネット５２の径方向外側の面に、突き当てられる。これにより、マグネット５２が径方向に位置決めされる。

【0069】

続いて、金型１１０，１２０内の空洞１３０に、溶融樹脂５３０を流し込む（ステップＳ３）。ここでは、図１０中の太線矢印のように、ゲート１２２から金型１１０，１２０内の空洞１３０へ、溶融樹脂５３０が流し込まれる。ゲート１２２は、金型１１０，１２０内に配置された内コア部６１より、径方向外側に位置している。また、平面視において、ゲート１２２の全体が、貫通孔６２１より径方向内側に位置している。ゲート１２２は、外コア部６２の上面と、軸方向に対向している。

【0070】

ゲート１２２から吐出された溶融樹脂５３０は、外コア部６２の上面に当たり、積層コア５１および複数のマグネット５２の上面に沿って、周囲に広がる。その後、溶融樹脂５３０は、マグネット５２の径方向外側、マグネット５２および外コア部６２の径方向内側、および貫通孔６２１内の各空間を通って、積層コア５１および複数のマグネット５２の下面側へ流れる。これにより、金型１１０，１２０内の空洞１３０に、溶融樹脂５３０が効率よく行き渡る。その結果、樹脂部５３の各部が精度よく成型される。

【0071】

金型１１０，１２０内の空洞１３０に溶融樹脂５３０が行き渡ると、続いて、金型１１０，１２０内の溶融樹脂５３０を、冷却して固化させる（ステップＳ４）。金型１１０，１２０内の溶融樹脂５３０は、固化されることにより、樹脂部５３となる。図１１に示すように、樹脂部５３は、上樹脂部５３１、下樹脂部５３２、外樹脂部５３３、内樹脂部５３４、および柱状部５３５を有するように、成型される。また、溶融樹脂５３０の固化とともに、積層コア５１、マグネット５２、および樹脂部５３が、互いに固定される。

【0072】

その後、一対の金型１１０，１２０を開き、金型１１０，１２０からロータ３２を離型させる（ステップＳ５）。

【0073】

＜３．変形例＞
以上、本発明の例示的な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。

【0074】

例えば、ゲートおよびゲート痕部は、その一部分のみが、貫通孔より径方向内側に位置していてもよい。また、ゲートおよびゲート痕部は、マグネットの上方に位置していてもよい。内コア部と各外コア部とを繋ぐ連結部の数は、１つであってもよく、３つ以上であってもよい。また、各外コア部に設けられる貫通孔の形状は、本願の各図のように、平面視において略円形であってもよく、平面視において楕円形や矩形であってもよい。

【0075】

その他、各部材の細部の形状については、本願の各図に示された形状と、相違していてもよい。また、上記の実施形態や変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0076】

本発明は、ロータ、モータ、およびロータの製造方法に利用できる。

【符号の説明】

【0077】

１ モータ
２ 静止部
３ 回転部
９，９Ａ 中心軸
２１ ハウジング
２２ 蓋部
２３ 電機子
２４ 下軸受部
２５ 上軸受部
３１ シャフト
３２，３２Ａ ロータ
４１ ステータコア
４２ インシュレータ
４３ コイル
５１，５１Ａ 積層コア
５２，５２Ａ マグネット
５３，５３Ａ 樹脂部
６１，６１Ａ 内コア部
６２，６２Ａ 外コア部
６３ 連結部
７０ 磁気的空隙
７１ 第１の磁気的空隙
７２ 第２の磁気的空隙
９１，９１Ａ ゲート痕部
９２ 凹部
９３ 第１位置決め孔
９４ 第２位置決め孔
９５ 第４位置決め孔
９６ 切り欠き
１１０，１２０ 金型
１１１，１２１ 第１ピン
１１３ 第３ピン
１１４ 第４ピン
１２２ ゲート
１３０ 空洞
５１１ 薄板コア
５２１ テーパ面
５３０ 溶融樹脂
５３１，５３１Ａ 上樹脂部
５３２，５３２Ａ 下樹脂部
５３３，５３３Ａ 外樹脂部
５３４ 内樹脂部
５３５，５３５Ａ 柱状部
６２１，６２１Ａ 貫通孔

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】