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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023173549
(43)【公開日】2023-12-07
(54)【発明の名称】電動モータ
(51)【国際特許分類】
   H02K 1/278 20220101AFI20231130BHJP
【FI】
H02K1/278
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022085879
(22)【出願日】2022-05-26
(71)【出願人】
【識別番号】000144027
【氏名又は名称】株式会社ミツバ
(74)【代理人】
【識別番号】100161207
【弁理士】
【氏名又は名称】西澤 和純
(74)【代理人】
【識別番号】100126664
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 慎吾
(74)【代理人】
【識別番号】100196689
【弁理士】
【氏名又は名称】鎌田 康一郎
(72)【発明者】
【氏名】大堀 竜
【テーマコード(参考)】
5H622
【Fターム(参考)】
5H622CA02
5H622CA05
5H622CA10
5H622CA13
5H622DD01
5H622DD02
5H622PP03
5H622PP10
5H622PP18
(57)【要約】
【課題】ロータコアの突極をステータの内周面に充分に近接させ、かつ、各永久磁石の外側を覆うマグネットカバーの撓み変形を抑制し、マグネットカバーがロータコアから外れることを防止することができる電動モータを提供する。
【解決手段】電動モータは、ステータとロータを備える。ロータは、ロータコア、永久磁石、マグネットカバーを備える。ロータコアは、略円環状のコア本体部と複数の突極を有する。永久磁石は、ロータコアの周方向で隣り合う各突極の間に配置される。マグネットカバーは、対応する永久磁石の外側を覆う。各マグネットカバーは、対応する永久磁石の径方向外側の面を押さえ込むカバー本体部と、カバー本体部の端部に設けられ、突極の突出方向の中途部に係止される係止爪と、を備える。係止爪は、周方向に略沿って延びる第1係止部と、第1係止部の先端部から周方向と交差する方向に延びる第2係止部と、を有する。
【選択図】図5
【特許請求の範囲】
【請求項1】
回転磁界を発生する環状のステータと、
前記ステータの径方向内側に配置され、前記回転磁界を受けて回転するロータと、を備え、
前記ロータは、
略円環状のコア本体部、及び当該コア本体部の外周部から放射方向に突出する複数の突極を有するロータコアと、
前記ロータコアの周方向で隣り合う各前記突極の間に配置される複数の永久磁石と、
対応する前記永久磁石の外側を覆う複数のマグネットカバーと、を備え、
各前記マグネットカバーは、
対応する前記永久磁石の径方向外側の面を押さえ込むカバー本体部と、
前記カバー本体部の端部に設けられ、前記突極の突出方向の中途部に係止される係止爪と、を備え、
前記係止爪は、周方向に略沿って延びる第1係止部と、当該第1係止部の先端部から周方向と交差する方向に延びる第2係止部と、を有することを特徴とする電動モータ。
【請求項2】
各前記永久磁石は、
前記突極の周方向の側面と対向する対向面と、
当該対向面の径方向外側の端部に連なり、径方向外側に向かって前記突極の周方向の側面からの離間距離が漸増する傾斜面と、を有し、
前記マグネットカバーは、前記突極の周方向の側面と前記傾斜面に挟まれた空間部に配置され、前記カバー本体部と前記係止爪を接続する接続部を有することを特徴とする請求項1に記載の電動モータ。
【請求項3】
共通の前記突極に係止された二つの前記マグネットカバーは、対向する互いの前記第2係止部の周方向の離間幅が、当該突極の周方向の最小幅部の幅以上に設定されていることを特徴とする請求項1または2に記載の電動モータ。
【請求項4】
各前記突極の径方向外側の端面には、径方向内側に略V状に窪み、かつ軸方向に沿って延びる溝部が配置されていることを特徴とする請求項3に記載の電動モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、車両のワイパー装置等に用いられる電動モータに関するものである。
【背景技術】
【0002】
車両のワイパー装置等に用いられる電動モータとして、永久磁石がロータ側に設けられたものがある。この種の電動モータで用いられるロータの永久磁石の配置方式としては、ロータコアの外周部に永久磁石を配置したもの(SPM:Surface Permanent Magnet)が知られている。
【0003】
この方式を採用した電動モータとして、ロータのロータコアが、略円筒状のコア本体部と、コア本体部の外周部から放射方向に突出する複数の突極を備え、円周方向の隣り合う突極の間に永久磁石が配置されたものがある。
この電動モータでは、ロータの突極の突出方向が径方向外側に向くため、ステータのコイルによる鎖交磁束が突極に流れ易くなる。突極は、電動モータの駆動時に鎖交磁束の磁路の磁気抵抗を小さくするようにロータコアを回転させる、リラクタンストルクを発生させる。
【0004】
また、この種の電動モータとして、ロータコアと複数の永久磁石が非磁性の略円筒状のマグネットカバーの内部に収容され、ロータコアと複数の永久磁石の外側がマグネットカバーによって覆われたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
【0005】
この電動モータでは、ロータコアの隣り合う突極の間に配置された永久磁石の外周側がマグネットカバーの周壁によって押さえ込まれ、それによって永久磁石がロータコアに位置固定されている。一方、ロータの外周側に配置されるステータには、径方向内に向かって突出する複数のティースが設けられ、各ティースにコイルが巻回されている。各ティースの先端部は、ロータの外周面に対し、微少な隙間を挟んで対向している。各コイルで形成される鎖交磁束は、ロータ側の永久磁石によって形成される磁束との間で磁気的な吸引・反発力を生じさせるとともに、ロータに上述のリラクタンストルクを生じさせる。
【0006】
しかし、この電動モータの場合、永久磁石の外周面と突極の先端部の外側が非磁性のマグネットカバーによって覆われるため、ステータの内周面(ティースの先端面)と、永久磁石や突極との間のエアギャップが大きくなる。特に、上述のリラクタンストルクを併用する電動モータの場合、ステータの内周面と突極の先端部との離間距離が大きくなると、充分なリラクタンストルクが得られなくなる。
【0007】
この対策として、ロータコアの各突極の先端部を永久磁石の外周面よりも径方向外側に突出させ、周方向で隣り合う突極の間に配置される永久磁石を円弧状のマグネットカバーによって個別に押さえ込むようにした電動モータが案出されている(例えば、特許文献2参照)。
【0008】
この電動モータは、円弧状の各マグネットカバーの周方向の端部に係止爪が設けられ、各マグネットカバーの周方向両側の係止爪が、突極の周方向の側面に形成された係止溝に嵌入されている。これにより、各マグネットカバーは、各突極の先端部よりも径方向内側位置で、隣り合う突極に係止される。この電動モータの場合、各永久磁石は対応するマグネットカバーによって押さえ込まれ、各突極の先端部はマグネットカバーよりも径方向外側に突出ことになる。このため、各突極の先端部がステータの内周面(ティースの先端面)に充分に近接し、電動モータの駆動時には充分なリラクタンストルクを得られるようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】特開2019-187167号公報
【特許文献2】特開2010-252554号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
しかし、上記の電動モータの場合、マグネットカバーは、カバー本体部に連続するように円弧状に形成された係止爪が突極の対応する係止溝に周方向に沿って嵌入され、それによってロータコアに固定されている。このため、ロータが高速で回転するときに大きな遠心力が永久磁石に作用すると、マグネットカバーがその遠心力を受けて撓み変形し易くなることが懸念される。具体的には、永久磁石に大きな遠心力が作用すると、マグネットカバーが永久磁石によって径方向外側に押圧され、このときマグネットカバーの端部の係止爪が係止溝内で抜け方向にずれ動くことにより、マグネットカバー全体が撓み変形することになる。そして、電動モータの駆動時にマグネットカバーが大きく撓み変形すると、ロータでの永久磁石の保持が不安定になる。
【0011】
そこで本発明は、ロータコアの突極をステータの内周面に充分に近接させ、かつ、各永久磁石の外側を覆うマグネットカバーの撓み変形を抑制し、マグネットカバーがロータコアから外れることを防止することができる電動モータを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【0012】
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る電動モータは、以下の構成を採用した。
即ち、本発明の一形態に係る電動モータは、回転磁界を発生する環状のステータと、前記ステータの径方向内側に配置され、前記回転磁界を受けて回転するロータと、を備え、前記ロータは、略円環状のコア本体部、及び当該コア本体部の外周部から放射方向に突出する複数の突極を有するロータコアと、前記ロータコアの周方向で隣り合う各前記突極の間に配置される複数の永久磁石と、対応する前記永久磁石の外側を覆う複数のマグネットカバーと、を備え、各前記マグネットカバーは、対応する前記永久磁石の径方向外側の面を押さえ込むカバー本体部と、前記カバー本体部の周方向の端部に設けられ、前記突極の突出方向の中途部に係止される係止爪と、を備え、前記係止爪は、周方向に略沿って延びる第1係止部と、当該第1係止部の先端部から周方向と交差する方向に延びる第2係止部と、を有することを特徴とする。
【0013】
上記の構成により、各マグネットカバーは、カバー本体部で対応する永久磁石の径方向外側の面を押さえ込み、その状態で係止爪がロータコアの突極の突出方向の中途部に係止される。このとき、各マグネットカバーは、周方向に沿って延びる第1係止部と、周方向と交差する方向に延びる第2係止部で対応する突極に係止される。このため、ロータの回転に伴って永久磁石に大きな遠心力が作用した場合にも、第2係止部による係止によって対応する突極からの係止爪の抜けが規制される。この結果、永久磁石の径方向外側の面を押さえ込むカバー本体部には撓み変形が生じにくくなり、マグネットカバーがロータコアから外れることが防止される。
【0014】
各前記永久磁石は、前記突極の周方向の側面と対向する対向面と、当該対向面の径方向外側の端部に連なり、径方向外側に向かって前記突極の周方向の側面からの離間距離が漸増する傾斜面と、を有し、前記マグネットカバーは、前記突極の周方向の側面と前記傾斜面に挟まれた空間部に配置され、前記カバー本体部と前記係止爪を接続する接続部を有するようにしても良い。
【0015】
この場合、永久磁石には、突極の周方向の側面と対向する対向面の径方向外側に傾斜面が設けられているため、永久磁石は、径方向外側の角部が斜めに面取りされた形状となる。このため、ロータの回転時に、ステータから各突極の先端部の近傍に流れ込む鎖交磁束が永久磁石の周方向の端部の径方向外側端を横切り、その鎖交磁束によって永久磁石が減磁されるのを抑制することができる。
また、マグネットカバーの係止爪は、永久磁石の傾斜面と突極の周方向の側面とに挟まれた空間部を利用して突極の突出方向の中途部に容易に係止させることができる。したがって、本構成を採用した場合には、突極に対するマグネットカバーの組付けを容易に行うことができる。
【0016】
共通の前記突極に係止された二つの前記マグネットカバーは、対向する互いの前記第2係止部の周方向の離間幅が、当該突極の周方向の最小幅部の幅以上に設定されるようにしても良い。
【0017】
この場合、マグネットカバーが非磁性金属等によって形成される場合でも、共通の突極に係止される二つのマグネットカバーの係止爪が、突極の径方向と交差する方向の磁路面積を最小幅部よりも狭めることがない。このため、本構成を採用した場合には、二つのマグネットカバーの係止爪が原因で磁気飽和が起こるのを回避し、電動モータの駆動トルクを充分に確保することができる。
【0018】
各前記突極の径方向外側の端面には、径方向内側に略V状に窪み、かつ軸方向に沿って延びる溝部が配置されているようにしても良い。
【0019】
この場合、突極の径方向外側の端面は、ステータの内周面との離間幅が周方向の中央付近で最大になり、中央付近から周方向に移動するにつれてステータの内周面との離間幅が漸減する。このため、ロータの回転時に、突極がステータ側の隣り合うティースの隙間を跨ぐときにステータがロータ側の磁力の影響を受けにくくなる。この結果、トルクリプルの発生が抑制される。
本構成では、共通の突極に係止された二つのマグネットカバーの第2係止部の離間幅が、突極の周方向の最小幅部の幅以上に設定されているため、突極の突出方向の先端側の周方向幅が必然的に大きくなる。このため、トルクリプルの発生を抑制するための溝部を突極の突出方向の端面に充分に大きく確保することができる。
【発明の効果】
【0020】
上記の構成の電動モータでは、各マグネットカバーのカバー本体部が対応する永久磁石の径方向外側の面を押さえ込み、その状態で各マグネットカバーの係止爪が第1係止部と第2係止部において突極の突出方向の中途部に係止される。このため、各突極からの係止爪の抜け方向の変位を第2係止部によって規制し、それによってカバー本体部の撓み変形を抑制することができる。
したがって、上記の構成の電動モータを採用した場合には、ロータコアの突極をステータの内周面に充分に近接させ、かつ、各永久磁石の外側を覆うマグネットカバーの撓み変形を抑制し、マグネットカバーがロータコアから外れることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
図1】実施形態のモータユニットの斜視図である。
図2】実施形態のモータユニットの縦断面図である。
図3】第1実施形態の電動モータのロータの斜視図である。
図4】第1実施形態のロータの分解斜視図である。
図5】第1実施形態のロータを軸方向から見た端面図である。
図6図5のVI部の拡大図である。
図7】第1実施形態の変形例のロータの一部を軸方向から見た端面図である。
図8】第2実施形態の電動モータのロータを軸方向から見た端面図である。
図9】第3実施形態の電動モータのロータを軸方向から見た端面図である。
図10】第2実施形態の変形例のロータを軸方向から見た端面図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下で説明する各実施形態においては、同一部分に共通符号を付し、重複する説明を省略するものとする。
【0023】
(モータユニット)
図1は車両に用いられるモータユニット1の斜視図である。図2は、モータユニット1を電動モータ2(以下、単に「モータ2」と称する。)の回転軸線に沿って切った断面図である。
モータユニット1は、例えば、車両のワイパー装置の駆動源として用いられる。図1図2に示すように、モータユニット1は、モータ2と、モータ2の回転を減速して出力する減速部3と、モータ2の駆動制御を行うコントローラ4と、を備えている。
なお、本明細書において、モータ2及びモータユニット1に関し、「軸方向」とは、モータ2の回転軸31の回転軸線(軸心C1)に沿う方向を意味し、「周方向」とは、回転軸31の回転軸線(軸心C1)を中心とした周方向を意味するものとする。また、「径方向」とは、回転軸31の回転軸線(軸心C1)を中心とした径方向を意味するものとする。
【0024】
(モータ)
モータ2は、モータケース5と、モータケース5内に収納された略円筒状のステータ8と、ステータ8の径方向内側に配置され、ステータ8に対して回転可能に設けられたロータ9と、を備えている。本実施形態のモータ2は、ステータ8に電力を供給する際にブラシを必要としない、いわゆるブラシレスモータである。
【0025】
(モータケース)
モータケース5は、アルミニウム合金等の放熱性に優れた材料によって形成されている。モータケース5は、軸方向で分割可能に構成された第1モータケース6と、第2モータケース7と、からなる。第1モータケース6と第2モータケース7は、それぞれ有底円筒状に形成されている。
第1モータケース6は、底部10が減速部3のギヤケース40と接続されるように、当該ギヤケース40と一体成形されている。底部10の径方向略中央には、モータ2の回転軸31を挿通可能な貫通孔が形成されている。
【0026】
また、第1モータケース6と第2モータケース7の各開口部6a,7aには、径方向外側に向かって張り出す外フランジ部16,17がそれぞれ形成されている。モータケース5は、外フランジ部16,17同士を突き合わせて内部空間が形成されている。モータケース5の内部空間には、ステータ8とロータ9が配置されている。ステータ8は、モータケース5の内周面に固定されている。
【0027】
(ステータ)
ステータ8は、積層した電磁鋼板等から成るステータコア20と、ステータコア20に巻回される複数のコイル24と、を備えている。ステータコア20は、円環状のコア本体部21と、コア本体部21の内周部から径方向内側に向かって突出する複数(例えば、6つ)のティース22と、を有する。コア本体部21の内周面と各ティース22は、樹脂製のインシュレータによって覆われている。コイル24は、インシュレータの上から対応する所定のティース22に巻回されている。各コイル24は、コントローラ4からの給電により、ロータ9を回転させるための磁界(回転磁界)を生成する。
【0028】
ロータ9は、ステータ8の径方向内側に微小隙間を介して回転自在に配置されている。ロータ9は、ステータ8の径方向内側に配置され、ステータ8のコイル24で発生する回転磁界を受けて回転する。ロータ9は、内周部に回転軸31が圧入固定される略筒状のロータコア32と、ロータコア32の外周部に組付けられた4つの永久磁石33(図3図5参照)と、を備えている。本実施形態では、回転軸31は、減速部3を構成するウォーム軸44と一体に形成されている。回転軸31とウォーム軸44は、モータケース5とギヤケース40とに回転自在に支持されている。回転軸31とウォーム軸44は、回転軸線(軸心C1)回りに回転する。なお、永久磁石33としては、例えば、フェライト磁石が用いられる。しかしながら、永久磁石33は、これに限るものではなく、ネオジムボンド磁石やネオジム焼結磁石等を適用することも可能である。
ロータ9の詳細構造については後に説明する。
【0029】
(減速部)
減速部3は、モータケース5と一体化されたギヤケース40と、ギヤケース40内に収納されたウォーム減速機構41と、を備えている。ギヤケース40は、アルミニウム合金等の放熱性に優れた金属材料によって形成されている。ギヤケース40は、一面に開口部40aを有する箱状に形成されている。ギヤケース40は、ウォーム減速機構41を内部に収容するギヤ収容部42を有する。また、ギヤケース40の側壁40bには、第1モータケース6が一体形成されている箇所に、第1モータケース6の貫通孔とギヤ収容部42を連通する開口部43が形成されている。
【0030】
ギヤケース40の底壁40cには、略円筒状の軸受ボス49が突設されている。軸受ボス49は、ウォーム減速機構41の出力軸48を回転自在に支持するためのものであり、内周側に不図示の滑り軸受が配置されている。軸受ボス49の先端部内側には、不図示のOリングが装着されている。また、軸受ボス49の外周面には、剛性確保のための複数のリブ52が突設されている。
【0031】
ギヤ収容部42に収容されたウォーム減速機構41は、ウォーム軸44と、ウォーム軸44に噛合されるウォームホイール45と、により構成されている。ウォーム軸44は、軸方向の両端部が軸受46,47を介してギヤケース40に回転可能に支持されている。ウォームホイール45には、出力軸48が同軸に、かつ一体に設けられている。ウォームホイール45と出力軸48とは、これらの回転軸線が、ウォーム軸44(モータ2の回転軸31)の回転軸線(軸心C1)と略直交するように配置されている。出力軸48は、ギヤケース40の軸受ボス49から外部に突出している。出力軸48の突出した先端には、モータ駆動する対象物品と接続可能なスプライン48aが形成されている。
【0032】
また、ウォームホイール45には、不図示のセンサマグネットが設けられている。このセンサマグネットは、後述するコントローラ4に設けられた磁気検出素子によって位置を検出される。つまり、ウォームホイール45の回転位置は、コントローラ4の磁気検出素子50によって検出される。
【0033】
(コントローラ)
コントローラ4は、磁気検出素子50が実装されたコントローラ基板51を有する。コントローラ基板51は、磁気検出素子50がウォームホイール45のセンサマグネットに対向するように、ギヤケース40の開口部40a内に配置されている。ギヤケース40の開口部40aはカバー63によって閉塞されている。
【0034】
コントローラ基板51には、ステータコア20から引き出された複数のコイル24の端末部が接続されている。また、コントローラ基板51には、カバー63に設けられたコネクタ11(図1参照。)の端子が電気的に接続されている。コントローラ基板51には、磁気検出素子50の他に、コイル24に供給する駆動電圧を制御するFET(Field Effect Transistor:電界効果トランジスタ)等のスイッチング素子からなるパワーモジュール(不図示)や、電圧の平滑化を行うコンデンサ(不図示)等が実装されている。
【0035】
(ロータの詳細構造)
図3は、第1実施形態のモータ2のロータ9の組付完了状態の斜視図であり、図4は、ロータ9の分解斜視図である。また、図5は、ロータ9を軸方向(軸心C1に沿う方向)から見た端面図であり、図6は、図5のVI部の拡大図である。
【0036】
ロータ9は、磁性材料から成るロータコア32と、ロータコア32の外周部に配置された複数の永久磁石33と、各永久磁石33の外側を覆う複数のマグネットカバー71と、を備えている。
【0037】
ロータコア32は、略円筒状のコア本体部32Aと、コア本体部32Aの外周部から放射方向に突出する4つの突極32Bと、を有する。ロータコア32は、例えば、電磁鋼板等の磁性材料から成る複数のコアプレートを軸方向に積層して構成されている。コア本体部32Aの軸心部には、回転軸31(図2参照)が圧入等によって固定される軸孔34が形成されている。ロータコア32の4つの突極32Bは、コア本体部32Aの外周部から放射方向に等間隔に突出し、かつ、その突出部分が軸方向に沿って延在している。本実施形態では、各突極32Bは、コア本体部32Aに連結される付根部側から径方向外側の先端部までの周方向の厚みがほぼ一定厚みに設定されている。また、各突極32Bの軸方向の長さは、コア本体部32Aの軸方向長さと同じに設定されている。
【0038】
各永久磁石33は、図5に示すように、ロータ9の径方向外側を向く略円弧状の外側面33oと、軸心C1方向を向く平坦な内側面33iと、周方向の一端側と他端側に向く一対の側辺部33sと、を有する。各永久磁石33は、外側面33oの略円弧形状が軸心C1を中心とした円周方向に略沿うように、ロータコア32の周方向で隣り合う二つの突極32Bの間に配置される。このとき、各永久磁石33の内側面33iは、コア本体部32Aの略円弧状の外面に対向する。
【0039】
各永久磁石33の各側辺部33sは、突極32Bの周方向の側面32Bsと対向する平坦な対向面33scと、対向面33scの径方向外側の端部に連なり、径方向外側に向かって突極32Bの側面32Bsからの離間距離が漸増する傾斜面33ssと、を有する。各永久磁石33は、周方向両側の対向面33scが、隣り合う一対の突極32Bの側面32Bsと対向した状態でロータコア32に保持される。このとき、各永久磁石33の側辺部33sの傾斜面33ssと、突極32Bの側面32Bsとの間には、軸方向から見たときに、径方向外側に開口する略三角状の空間部35が形成される。
【0040】
また、永久磁石の外側面33oは、周方向の両側の端部を除く一般部領域においては、回転軸31の軸心C1を中心とした円弧よりも曲率半径の小さい円弧形状に形成されている。外側面33oの周方向の両側の端部は、一般部領域の略一定曲率の曲面に対して径方向外側に膨出している。永久磁石の外側面33oのうちの、この両側の膨出部33opには、後述するマグネットカバー71のカバー本体部71bの内面が当接可能とされている。
【0041】
各マグネットカバー71は、例えば、非磁性のステレンス鋼等の非磁性材料によって構成されている。マグネットカバー71は、対応する永久磁石33の外側面33o(径方向外側の面)を押さえ込むカバー本体部71bと、カバー本体部71bの周方向の両側の端部に設けられ、突極32Bの突出方向の中途部に係止される係止爪71aと、カバー本体部71bの周方向の各端部と係止爪71aを接続する接続部71cと、を備えている。
【0042】
カバー本体部71bは、永久磁石33の外側面33oと同じ、若しくは、外側面33oよりも若干大きい形状、及び、サイズに形成されている。カバー本体部71bは、軸心C1を中心とした略一定半径の円弧状形状に形成されている。
【0043】
係止爪71aは、カバー本体部71bと略平行に周方向に略沿って延びる第1係止部72と、第1係止部72の先端部から径方向外側(周方向と交差する方向)に延びる第2係止部73と、を有する。係止爪71aは、第1係止部72と第2係止部73によって略L字状の断面を構成している。なお、第1係止部72は、第2係止部73の基端に向かって直線状に延びる形状であっても良く、若干湾曲した形状であっても良い。
【0044】
また、ロータコア32の各突極32Bの周方向の両側部には、一端が突極32Bの側面32Bsに開口し、その開口から周方向に略沿って延びる第1溝37と、第1溝37の底部(延出方向の端部)から径方向外側に向かって延びる第2溝38が連続して形成されている。第1溝37は、各突極32Bの周方向の側面32Bsのうちの、突極32Bの突出方向の端面よりも所定距離径方向内側に離間した位置(突出方向の中途部)に形成されている。また、第1溝37と第2溝38は、突極32Bの軸方向の一端側から他端側に貫通するように形成されている。
【0045】
第1溝37と第2溝38は、マグネットカバー71の係止爪71aが挿入される係止溝36を構成している。係止爪71aは、第1係止部72が第1溝37に挿入され、第2係止部73が第2溝38に挿入される。係止爪71aは、第2係止部73が突極32Bの第2溝に係止されることにより、第1溝37からの第1係止部72の抜け(係止溝36からの係止爪71aの抜け)が規制される。
【0046】
また、マグネットカバー71の接続部71cは、図6に示すように、カバー本体部71bの周方向の端部から、永久磁石33の傾斜面33ssと略平行になるように、径方向内側に屈曲している。径方向内側に屈曲した接続部71cは、マグネットカバー71が永久磁石33とともに、ロータコア32に組み付けられるときに、突極32Bの側面32Bsと永久磁石33の傾斜面33ssに挟まれた空間部35に配置される。
【0047】
(ロータの組付け)
ロータ9は、例えば、以下のように組み付けることができる。
最初に、永久磁石33をマグネットカバー71の内側に配置し、その状態で永久磁石33とマグネットカバー71の組を、ロータコア32の隣り合う二つの突極32Bの間の空間に軸方向から近付ける。このとき、マグネットカバー71の周方向両側の係止爪71aを隣り合う突極32Bの各係止溝36に軸方向外側から嵌入する。より詳細には、周方向両側の係止爪71aの第1係止部72を対応する突極32Bの第1溝37に嵌入し、かつ、係止爪71aの第2係止部73を対応する突極32Bの第2溝38に嵌入する。
【0048】
こうして、マグネットカバー71の周方向両側の係止爪71aが対応する突極32Bの係止溝36に嵌入されると、マグネットカバー71の周方向両側の縁部が一対の突極32Bによって係止されるとともに、カバー本体部71bの裏面が永久磁石33の外側面33o(周方向両側の膨出部33op)に押し付けられる。
この後、他の永久磁石33とマグネットカバー71は同様にしてロータコア32に順次組付けられる。
【0049】
ロータ9は、上述のようにしてロータコア32に永久磁石33とマグネットカバー71が組付けられると、ロータコア32の各突極32Bの先端部がマグネットカバー71によって覆われずに径方向外側に直接突出することになる。このため、ロータ9をステータ8の径方向内側に組付けたときに、各突極32Bの先端部がステータ8の内周面に充分に近接するようになる。
【0050】
(実施形態の効果)
本実施形態のモータ2は、各マグネットカバー71のカバー本体部71bが対応する永久磁石33の外側面33oを押さえ込み、その状態で各マグネットカバー71の係止爪71aが第1係止部72と第2係止部73において突極32Bの突出方向の中途部に係止される。このため、各突極32Bからの係止爪71aの抜けが第2係止部73によって確実に規制される。したがって、モータ2の駆動時に、ロータ9が高速で回転してロータ9の永久磁石33に大きな遠心力が作用することがあっても、マグネットカバー71が永久磁石33によって径方向外側に押圧され、マグネットカバー71の係止爪71aが抜け方向に位置ずれすることがなくなる。この結果、マグネットカバー71の撓み変形が抑制される。
よって、本実施形態のモータ2を採用した場合には、ロータコア32の突極32Bをステータ8の内周面に充分に近接させ、かつ、各永久磁石33の外側を覆うマグネットカバー71の撓み変形を抑制し、マグネットカバー71がロータコア32から外れることを防止することができる。
【0051】
また、本実施形態のモータ2は、各永久磁石33に、突極32Bの周方向の側面32Bsと対向する対向面33scと、対向面33scの径方向外側の端部に連なり、径方向外側に向かって突極32Bの側面32Bsからの離間距離が漸増する傾斜面33ssとが設けられている。これにより、永久磁石33は、径方向外側の角部が斜めに面取りされた形状とされている。このため、本実施形態のモータ2の場合、ロータ9の回転時に、ステータ8から各突極32Bの先端部の近傍に流れ込む鎖交磁束が、永久磁石33の周方向の端部の径方向外側端を横切り、その鎖交磁束によって永久磁石33が減磁されるのを抑制することができる。
【0052】
さらに、本実施形態のモータ2は、カバー本体部71bと係止爪71aを接続するマグネットカバー71の接続部71cが、突極32Bの側面32Bsと永久磁石33の傾斜面33ssに挟まれた空間部35に配置されている。このため、マグネットカバー71の係止爪71aを、永久磁石33の傾斜面33ssと突極32Bの側面32Bsとに挟まれた空間部35を利用して突極32Bの突出方向の中途部に容易に係止させることができる。したがって、本構成を採用した場合には、突極32Bに対するマグネットカバー71の組付けを容易に行うことができる。
【0053】
以上のように本実施形態のモータ2は、ロータコア32の突極32Bをステータ8の内周面に充分に近接させて効率良くトルクを得ることができ、しかも、各永久磁石33の外側を覆うマグネットカバー71の撓み変形を抑制してロータ9の安定した駆動を得ることができる。したがって、本実施形態のモータ2を採用した場合には、国連が主導する持続可能な開発目標(SGDs)の目標7「すべての人々の、安価かつ信頼できる持続可能な近代的エネルギーへのアクセスを確保する」、及び目標9「強靭(レジリエント)なインフラ構築、包摂的かつ持続可能な産業化の促進及びイノベーションの促進を図る」に貢献することが可能になる。
【0054】
(変形例)
図7は、上記の第1実施形態の変形例のロータ9Aの一部を軸方向から見た端面図である。
本変形例は、マグネットカバー71Aの係止爪71aのうちの第2係止部73Aの突出方向のみが上記の基本実施形態と異なっている。即ち、上記の基本実施形態では、第2係止部73が第1係止部72の先端部から径方向外側に延びているが、本変形例では、第2係止部73Aは第1係止部72の先端部から径方向内側に延びている。なお、突極32Bに形成される係止溝36の第2溝38Aは、第2係止部73Aの突出方向に合わせて第1溝37の端部から径方向内側に屈曲して延びている。
本変形例の場合も上記の基本実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0055】
<第2実施形態>
図8は、第2実施形態のモータのロータ109を軸方向から見た図である。
本実施形態のモータは、ロータ109の構造の一部のみが第1実施形態のものと異なっている。
第1実施形態のロータ9では、各突極32Bの周方向の幅がコア本体部32Aに接続される基端側から突出方向の先端部に向かって略一定幅とされているが、本実施形態のロータ109では、各突極132Bの周方向の幅が略一定幅とされていない。各突極132Bは、コア本体部132Aに接続される付根部側から突出方向の先端部に向かって周方向の幅が次第に増大している。つまり、各突極132Bの周方向の幅は、付根部側が最小幅w2とされている。
【0056】
各突極132Bの突出方向の先端寄り部分には、第1実施形態と同様に、周方向に離間して一対の係止溝36が設けられている。各係止溝36には、夫々別のマグネットカバー71の係止爪71aが係止されている。こうして共通の突極132Bに係止された二つのマグネットカバー71は、対向する互いの第2係止部73の周方向の離間幅w1が、突極132Bの付根部側の最小幅w2(最小幅部の幅)以上に設定されている。つまり、離間幅w1と突極132Bの最小幅w2は、w1≧w2の条件を満たすように設定されている。
【0057】
本実施形態のモータは、基本的な構成は第1実施形態とほぼ同様であるため、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
また、本実施形態のモータは、共通の突極132Bに係止された二つのマグネットカバー71の第2係止部73の間の離間幅w1が、突極132Bの最小幅w2(最小幅部の幅)以上に設定されているため、非磁性の二つのマグネットカバー71が突極132Bの最小磁路面積を最小幅w2の部分よりも狭めることがない。したがって、本実施形態の構成を採用した場合には、二つのマグネットカバー71の係止爪71aが原因で磁気飽和が起こるのを回避し、モータの駆動トルクを充分に確保することができる。
【0058】
<第3実施形態>
図9は、第3実施形態のモータのロータ209を軸方向から見た図である。
本実施形態のモータは、ロータ209の各突極232Bの一部の構造が第2実施形態のものと若干異なっている。突極232Bの基本的な構造は、第2実施形態のものと同様であり、第2実施形態のものと同様にコア本体部232Aに接続される付根部側から突出方向の先端部に向かって周方向の幅が次第に増大している。そして、共通の突極232Bに係止された二つのマグネットカバー71は、対向する互いの第2係止部73の周方向の離間幅が、突極232Bの付根部側の最小幅(最小幅部の幅)以上に設定されている。
本実施形態のロータ209では、各突極232Bの径方向外側の端面に、径方向内側に略U字状に窪み、かつ軸方向に沿って延びる溝部60が形成されている。
【0059】
本実施形態のモータは、基本的な構成は第2実施形態とほぼ同様であるため、第2実施形態と同様の効果を得ることができる。
また、本実施形態のモータは、各突極232Bの径方向外側の端面に、径方向内側に略U字状に窪み、かつ軸方向に沿って延びる溝部60が形成されているため、突極232Bの径方向外側の端面は、ステータの内周面との離間幅が周方向の中央付近で最大になり、中央付近から周方向に移動するにつれてステータの内周面との離間幅が漸減する。このため、ロータ209の回転時に、突極232Bがステータ側の隣り合うティースの隙間を跨ぐときには、ステータがロータ209側の磁力の影響を受けにくくなる。したがって、各突極232Bの端面に溝部60を設けることにより、トルクリプルの発生を抑制することができる。
【0060】
特に、本実施形態のモータでは、突極232Bに係止された二つのマグネットカバー71の第2係止部73の離間幅を、突極232Bの付根部側の最小幅部分よりも大きくするために、突極232Bの周方向の幅を付根部側から先端部側に向かって増大させている。
このため、突極232Bの突出方向の端面に溝部60を充分に大きく形成することができる。したがって、本実施形態のモータを採用した場合には、スペース的な制約を少なく溝部60を形成することができるため、トルクリプルの発生をより良好に抑制することができる。
【0061】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。
例えば、図8に示す第2実施形態では、各突極132Bの周方向の幅が付根部側から先端側に向かって次第に増大するように形成されているが、図10に示すロータ309のように突極332Bの付根部側から先端部の近傍までの周方向の幅を略一定にし、突極332Bの先端部に、付根部側よりも周方向の幅の広い拡幅部65を設けるようにしても良い。この場合、拡幅部65に二つのマグネットカバー71の係止爪71aを係止させることができる。このとき、拡幅部65が突極332Bの付根部側よりも周方向の幅が広いことから、二つのマグネットカバー71の第2係止部73の周方向の離間幅を、突極332Bの付根部側の最小幅以上に設定することができる。
【符号の説明】
【0062】
1…モータユニット、2…モータ(電動モータ)、3…減速部、4…コントローラ、5…モータケース、6…第1モータケース、6a…開口部、7…第2モータケース、7a…開口部、8…ステータ、9,9A,109,209,309…ロータ、10…底部、11…コネクタ、16,17…外フランジ部、20…ステータコア、21…コア本体部、22…ティース、24…コイル、31…回転軸、32,132,232,332…ロータコア、32A,132A,232A,332A…コア本体部、32B,132B,232B,332B…突極、32Bs…側面、33…永久磁石、33i…内側面、33o…外側面、33s…側辺部、33sc…対向面、33ss…傾斜面、33op…膨出部、34…軸孔、35…空間部、36…係止溝、37…第1溝、38…第2溝、40…ギヤケース、40a…開口部、40b…側壁、40c…底壁、41…ウォーム減速機構、42…ギヤ収容部、43…開口部、44…ウォーム軸、45…ウォームホイール、46,47…軸受、48…出力軸、48a…スプライン、49…軸受ボス49、50…磁気検出素子、52…リブ、60…溝部、65…拡幅部、71…マグネットカバー、71a…係止爪、71b…カバー本体部、71c…接続部、72…第1係止部、73…第2係止部、C1…軸心。
図1
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