特許 6268580 電動機用ロータ

(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】6268580

(24)【登録日】2018年1月12日

(45)【発行日】2018年1月31日

(54)【発明の名称】電動機用ロータ

(51)【国際特許分類】

   H02K 1/27 20060101AFI20180122BHJP

   H02K 3/34 20060101ALI20180122BHJP

【ＦＩ】

   H02K1/27 501C

   H02K1/27 501G

   H02K1/27 501M

   H02K3/34 C

【請求項の数】2

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2013-258982(P2013-258982)

(22)【出願日】2013年12月16日

(65)【公開番号】特開2015-116112(P2015-116112A)

(43)【公開日】2015年6月22日

【審査請求日】2016年10月4日

(73)【特許権者】

【識別番号】000141901

【氏名又は名称】株式会社ケーヒン

(74)【代理人】

【識別番号】100071870

【弁理士】

【氏名又は名称】落合 健

(74)【代理人】

【識別番号】100097618

【弁理士】

【氏名又は名称】仁木 一明

(74)【代理人】

【識別番号】100152227

【弁理士】

【氏名又は名称】▲ぬで▼島 愼二

(72)【発明者】

【氏名】木村 洋介

(72)【発明者】

【氏名】阿部 優樹

【審査官】 ▲桑▼原 恭雄

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−３５９９４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１９８２１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０６８３１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２２９２８３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｋ １／２７

Ｈ０２Ｋ ３／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

周方向に等間隔をあけた複数の挿入孔（１３）を有するロータコア（１４）と；該ロータコア（１４）の半径方向外方側に臨む外側磁極面（１６）、前記ロータコア（１４）の半径方向内方側に臨んで前記外側磁極面（１６）と平行な内側磁極面（１７）、ならびに前記ロータコア（１４）の周方向に沿う前記外側磁極面（１６）および前記内側磁極面（１７）の両端間を結ぶ一対の側面（１８）とで外形が構成されるようにして横断面矩形状に形成されるとともに複数の前記挿入孔（１３）にそれぞれ挿入される永久磁石（１５）と；を備え、
前記挿入孔（１３）の内壁が、前記外側磁極面（１６）のうち一対の前記側面（１８）寄りの一部、一対の前記側面（１８）のうち前記外側磁極面（１６）寄りの一部、ならびに前記外側磁極面（１６）および一対の前記側面（１８）間の一対の角部（２５）をそれぞれ臨ませる一対の中空部（２０）を前記永久磁石（１５）との間に形成する一対の中空部形成壁（２１）と、前記外側磁極面（１６）の残部を支持する外側支持壁（２２）と、前記内側磁極面（１７）の全てを支持する内側支持壁（２３）と、一対の前記側面（１８）の残部を支持する一対の側面支持壁（２４）とから成るようにして磁石埋め込み型に構成される電動機用ロータにおいて、
前記内側磁極面（１７）および一対の前記側面（１８）の前記残部と、前記内側支持壁（２３）および一対の前記側面支持壁（２４）との間に介在する単一のスペーサ部材（２８）が、前記永久磁石（１５）の前記外側磁極面（１６）を前記外側支持壁（２２）側に押しつけるようにして前記挿入孔（１３）に挿入されて、前記スペーサ部材２８の端部には、前記側面支持壁２４から一対の前記中空部（２０）側にわずかに延びる一対の露出部（２８ａ）が形成され、
前記永久磁石（１５）の一対の前記角部（２５）と前記スペーサ部材（２８）の一対の前記露出部（２８ａ）とを前記ロータコア（１４）に固定することで、前記永久磁石（１５）および前記スペーサ部材（２８）を前記ロータコア（１４）に一挙に固定するための接着剤（２９）が一対の前記中空部（２０）にそれぞれ充填されることを特徴とする電動機用ロータ。

【請求項2】

前記ロータコア（１４）を囲繞するステータ（６）のステータコア（９）およびステータコイル（１０）間に介装される絶縁部材（１１）と、前記スペーサ部材（２８）とが、ともにアラミドポリマー製の絶縁紙から成ることを特徴とする請求項１に記載の電動機用ロータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、周方向に等間隔をあけた複数の挿入孔を有するロータコアと；該ロータコアの半径方向外方側に臨む外側磁極面、前記ロータコアの半径方向内方側に臨んで前記外側磁極面と平行な内側磁極面、ならびに前記ロータコアの周方向に沿う前記外側磁極面および前記内側磁極面の両端間を結ぶ一対の側面とで外形が構成されるようにして横断面矩形状に形成されるとともに複数の前記挿入孔にそれぞれ挿入される永久磁石と；を備え、前記挿入孔の内壁が、前記外側磁極面のうち一対の前記側面寄りの一部、一対の前記側面のうち前記外側磁極面寄りの一部、ならびに前記外側磁極面および一対の前記側面間の一対の角部をそれぞれ臨ませる一対の中空部を前記永久磁石との間に形成する一対の中空部形成壁と、前記外側磁極面の残部を支持する外側支持壁と、前記内側磁極面の全てを支持する内側支持壁と、一対の前記側面の残部を支持する一対の側面支持壁とから成るようにして磁石埋め込み型に構成される電動機用ロータに関する。

【背景技術】

【0002】

ロータが磁石埋め込み型に構成される電動機のコギングトルクを低減するために、横断面矩形状の永久磁石の外側磁極面側の角部を臨ませる中空部がロータコアに形成されるようにしたものが、特許文献１で知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３−１９８２１５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、ロータコアに設けられる挿入孔は、永久磁石の挿入を可能とするために永久磁石の寸法よりも大きく形成されており、上記特許文献１で開示されたものでは、永久磁石と、前記挿入孔のうち前記永久磁石の外側および内側磁極面に対応する内面との間にはクリアランスが生じており、磁石は鉄の多い部分（磁束の通り易い部分）に引き寄せられるので、永久磁石がその内側磁極面をロータコアに接触させる側の位置となり、磁路上の抵抗を増加させ易い位置に空隙が生じてトルクの低下を招く可能性があるだけでなく、永久磁石の位置が定まらず組み立てもしづらくなっている。

【0005】

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、永久磁石をその外側磁極面がロータコアに接触する側に位置決めし得るようにして製作を容易とするとともに、電動機の性能も改善し得るようにした電動機用ロータを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するために、本発明は、周方向に等間隔をあけた複数箇所に設けられて軸方向に延びる挿入孔を有するロータコアと、該ロータコアの半径方向外方側に臨む外側磁極面、前記ロータコアの半径方向内方側に臨んで前記外側磁極面と平行な内側磁極面、ならびに前記ロータコアの周方向に沿う前記外側磁極面および前記内側磁極面の両端間を結ぶ一対の側面とで外形が構成されるようにして横断面矩形状に形成されるとともに複数の前記挿入孔にそれぞれ挿入される永久磁石とを備え、前記挿入孔の内壁が、前記外側磁極面のうち一対の前記側面寄りの一部、一対の前記側面のうち前記外側磁極面寄りの一部、ならびに前記外側磁極面および一対の前記側面間の一対の角部をそれぞれ臨ませる一対の中空部を前記永久磁石との間に形成する一対の中空部形成壁と、前記外側磁極面の残部を支持する外側支持壁と、前記内側磁極面の全てを支持する内側支持壁と、一対の前記側面の残部を支持する一対の側面支持壁とから成るようにして磁石埋め込み型に構成される電動機用ロータにおいて、前記内側磁極面および一対の前記側面の前記残部と、前記内側支持壁および一対の前記側面支持壁との間に介在する単一のスペーサ部材が、前記永久磁石の前記外側磁極面を前記外側支持壁側に押しつけるようにして前記挿入孔に挿入されて、前記スペーサ部材の端部には、前記側面支持壁から一対の前記中空部側にわずかに延びる一対の露出部が形成され、前記永久磁石の一対の前記角部と前記スペーサ部材の一対の前記露出部とを前記ロータコアに固定することで、前記永久磁石（１５）および前記スペーサ部材（２８）を前記ロータコア（１４）に一挙に固定するための接着剤（２９）が一対の前記中空部（２０）にそれぞれ充填されることを第１の特徴とする。

【0007】

また本発明は、第１の特徴の構成に加えて、前記ロータコアを囲繞するステータのステータコアおよびステータコイル間に介装される絶縁部材と、前記スペーサ部材とが、ともにアラミドポリマー製の絶縁紙から成ることを第２の特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明の第１の特徴によれば、スペーサ部材の挿入孔への挿入によって永久磁石の外側磁極面が挿入孔のうち外側磁極面に対向する外側支持壁側に押しつけられるようにして永久磁石がロータコアの半径方向に沿う外方側で該ロータコアに当接して位置決めされることになり、また、永久磁石の一対の角部とスペーサ部材の一対の露出部とをロータコアに固定する接着剤が中空部に充填されることで、永久磁石およびスペーサ部材がロータコアに一挙に固定されるので、ロータの製作が容易となるとともに永久磁石の位置が安定して電動機の性能が改善される。

【0009】

また本発明の第２の特徴によれば、スペーサ部材と、ステータのステータコアおよびステータコイル間に介装される絶縁部材とが同一材料から成るものとすることで、コスト低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】電動機の横断面図である。

【図2】図１の２矢示部拡大図である。

【図3】図２の３矢示部拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施の形態について、添付の図１〜図３を参照しながら説明すると、先ず図１において、この電動機は、円筒状であるモータケース５の内部に取付けられるステータ６と、前記モータケース５に同軸にかつ回転自在に支承される回転軸７と、前記ステータ６で囲繞されるようにして前記回転軸７に固定されるロータ８とを備える。

【0012】

図２を併せて参照して、前記ステータ６は、前記モータケース５の内周に沿う円筒状のヨーク９ａならびに該ヨーク９ａの内周の周方向に等間隔をあけた複数箇所から半径方向内方に突出するステータティース９ｂを一体に有するステータコア９と、各ステータティース９ｂに巻装されるステータコイル１０とを備え、複数の前記ステータコイル１０への選択的な通電・励磁によって前記ロータ８に回転力を付与することができる。前記ステータコア９および前記ステータコイル１０間には絶縁部材１１が介装されており、この絶縁部材１１は、たとえばノーメックス（登録商標）で知られるアラミド（全芳香族ポリアミド）ポリマー製の絶縁紙から成る。

【0013】

前記ロータ８は、前記回転軸７を挿通させるための中心孔１２ならびに周方向に等間隔をあけた複数箇所に設けられて前記中心孔１２の周囲に配置される複数個たとえば６個の挿入孔１３を有するロータコア１４と、前記挿入孔１３にそれぞれ挿入された状態で前記ロータコア１４に固定される複数個たとえば６個の永久磁石１５とを備える。

【0014】

前記永久磁石１５は、たとえばネオジム系焼結磁石から成るものであり、前記ロータコア１４の半径方向外方側に臨む外側磁極面１６、前記ロータコア１４の半径方向内方側に臨んで前記外側磁極面１６と平行な内側磁極面１７、ならびに前記ロータコア１４の周方向に沿う前記外側磁極面１６および前記内側磁極面１７の両端間を結ぶ一対の側面１８，１８とで外形が構成されるようにして横断面矩形状に形成される。

【0015】

各永久磁石１５は、その外側磁極面１６の磁極および内側磁極面１７の磁極が相互に異なるように磁化されており、しかも前記ロータコア１４の周方向に隣接する永久磁石１５の前記外側磁極面１６および前記内側磁極面１７同士は相互に磁極が反対となるように、複数の永久磁石１５が前記ロータコア１４の周方向に配置される。

【0016】

図３を併せて参照して、前記挿入孔１３の内壁は、前記永久磁石１５における前記外側磁極面１６の前記側面１８，１８寄りの一部、前記側面１８，１８の前記外側磁極面１６寄りの一部、ならびに前記外側磁極面１６および前記側面１８，１８間の角部２５，２５を臨ませる中空部２０，２０を前記永久磁石１５との間に形成する一対の中空部形成壁２１，２１と、前記外側磁極面１６の残部を支持する平坦な外側支持壁２２と、前記内側磁極面１７の全てを支持する平坦な内側支持壁２３と、前記側面１８，１８の残部を支持する一対の側面支持壁２４，２４とから成る。

【0017】

前記中空部形成壁２１は、前記内側支持壁２３側への延長線が浅い角度で前記内側支持壁２３と交差するようにしつつ前記永久磁石１５の前記側面から離反する側に延びるようにして前記側面支持壁２４からやや傾斜して立ち上がる第１傾斜辺部２１ａと、第１傾斜辺部２１ａよりも急な傾斜角度で第１傾斜辺部２１ａの外端に連なる第２傾斜辺部２１ｂと、第２傾斜辺部２１ｂの外端に一端が連なって前記ロータコア１４の外周面に沿って延びる円弧辺部２１ｃと、該円弧辺部２１ｃの他端に一端が連なる折り返し辺部２１ｄと、該折り返し辺部２１ｄの他端から前記永久磁石１５の外側磁極面１６に向かって斜めに延びる第３傾斜辺部２１ｅと、第３傾斜辺部２１ｅおよび前記外側支持壁２２間を結ぶ湾曲辺部２１ｆとを有する。

【0018】

このような中空部形成壁２１および前記永久磁石１５間に形成される前記中空部２０は、前記永久磁石１５における前記側面１８のうち前記側面支持壁２４に対応する部分を除く部分すなわち前記側面１８の前記外側磁極面１６寄りの一部を臨ませるほぼ台形状の側面側中空部２０ａと、前記永久磁石１５における前記外側磁極面１６の前記側面１８寄りの一部を臨ませる略Ｕ字状の外周側中空部２０ｂとに区画され、前記側面側中空部２０ａおよび前記外周側中空部２０ｂは、前記永久磁石１５における前記外側磁極面１６および前記側面１８間の角部２５に対応した狭小部２０ｃを介して連通することになる。

【0019】

前記外周側中空部２０ｂの一部は、前記中空部形成壁２１のうち前記折り返し辺部２１ｄの一部、前記第３傾斜辺部２１ｅおよび前記湾曲辺部２１ｆを構成する部分で前記ロータコア１４に形成される壁部２６で前記永久磁石１５の外側磁極面１６と隔てられており、外周側中空部２０ｂにおける永久磁石１５の磁極方向（外側磁極面１６に直交する方向）のギャップは、前記側面側中空部２０ａから最も離隔した位置から前記永久磁石１５の前記角部２５側に向かって次第に大きくなり、前記中空部形成壁２１の前記湾曲辺部２１ｆおよび前記外側支持壁２２の連設部を通って前記外側磁極面１６に直交する直線Ｌの部分で最大となり、さらに前記角部２５に向かって次第に小さくなり、前記角部２５に対応する部分が最小ギャップとなる。

【0020】

このような中空部２０によれば、ロータコア１４の外周面およびステータ６のステータティース９ｂ間の磁束密度がロータコア１４の周方向に沿う永久磁石１５の中央部から該永久磁石１５の前記角部２５側に向かうにつれて次第に低くなり、その後で高くなるので、前記ロータコア１４の円周方向で磁束密度が高い部分を分散できるとともに円周方向における磁束密度の変化の度合いを段階的に緩やかなものとしてコギングトルクやトルクリプルを効果的かつ効率的に抑制することができる。また拡大後のギャップが前記角部２５に向かって次第に小さくなることで、前記角部２５側に向かって次第に高くなる磁束密度の変化の度合いを徐々に緩やかなものとしてコギングトルクやトルクリプルの発生をより一層抑制することができる。しかも前記中空部２０のうち前記外周側中空部２０ｂの一部が前記ロータコア１４に形成される前記壁部２６で前記永久磁石１５の外側磁極面１６と隔てられているので、永久磁石１５の外側磁極面１６からの磁束が前記壁部２６を経由して前記ロータコア１４の外周およびステータティース９ｂ側に流れることになり、前記壁部２６を経由する磁束を磁石トルクに有効に寄与させることができる。

【0021】

ところで本発明に従えば、前記永久磁石１５における前記内側磁極面１７および一対の前記側面１８，１８のうち前記中空部２０に臨む一部を除く残部と、前記ロータコア１４の内側支持壁２３および一対の前記側面支持壁２４，２４との間に介在するスペーサ部材２８が、前記永久磁石１５の前記外側磁極面１６を前記外側支持壁２２側に押しつけるようにして前記挿入孔１３に挿入され、前記永久磁石１５および前記スペーサ部材２８を前記ロータコア１４に固定するための接着剤２９が前記中空部２０に充填される。なお前記スペーサ部材２８の端部は、前記側面支持壁２４から前記中空部２０側にわずかに延びる露出部（２８ａ）となっている。

【0022】

前記接着剤２９は、常温硬化性を有するものが適切に用いられるものであり、たとえば株式会社スリーボンドの１２００シリーズ等のシリコーン系液状ガスケットが用いられる。

【0023】

また前記スペーサ部材２８は、前記ステータ６のステータコア９およびステータコイル１０間に介装される絶縁部材１１と、共通の素材から成るものであり、たとえばアラミドポリマー製の絶縁紙から成る。

【0024】

次にこの実施の形態の作用について説明すると、永久磁石１５の内側磁極面１７ならびに一対の側面１８，１８のうち中空部２０に臨む一部を除く残部と、ロータコア１４の内側支持壁２３および一対の側面支持壁２４，２４との間に介在するスペーサ部材２８が、前記永久磁石１５の前記外側磁極面１６を前記ロータコア１４の前記外側支持壁２２側に押しつけるようにして前記挿入孔１３に挿入されるので、スペーサ部材２８の挿入孔１３への挿入によって永久磁石１５の外側磁極面１６が挿入孔１３のうち外側磁極面１６に対向する外側支持壁２２側に押しつけられるようにして永久磁石１５がロータコア１４の半径方向に沿う外方側で該ロータコア１４に当接して位置決めされることになり、また前記永久磁石１５および前記スペーサ部材２８を前記ロータコア１４に固定するための接着剤２９が前記中空部２０に充填されることによって、永久磁石１５の前記角部２５と前記スペーサ部材２８の前記中空部２０への露出部（２８ａ）とが前記ロータコア１４に一挙かつ強固に固定されることになり、製作に際して前記永久磁石１５および前記スペーサ部材２８間を前記挿入孔１３への挿入前に予め位置決めして接着しておく等の小組工程が不要であり、ロータ８の製作が容易となるとともに永久磁石１５の位置が安定して電動機の性能が改善される。

【0025】

またステータ６のステータコア９およびステータコイル１０間に介装される絶縁部材１１と、前記スペーサ部材２８とが、ともにアラミドポリマー製の絶縁紙から成るので、たとえば１つのロールシートから前記絶縁部材１１および前記スペーサ部材２８を纏めて切り出すようにしてコスト低減を図ることができる。

【0026】

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。

【符号の説明】

【0027】

６・・・ステータ
８・・・ロータ
９・・・ステータコア
１０・・・ステータコイル
１１・・・絶縁部材
１３・・・挿入孔
１４・・・ロータコア
１５・・・永久磁石
１６・・・外側磁極面
１７・・・内側磁極面
１８・・・側面
２０・・・中空部
２１・・・中空部形成壁
２２・・・外側支持壁
２３・・・内側支持壁
２４・・・側面支持壁
２５・・・角部
２８・・・スペーサ部材
２８ａ・・露出部
２９・・・接着剤

【図1】

【図2】

【図3】