特許 7477379 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】

(24)【登録日】2024-04-22

(45)【発行日】2024-05-01

(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 1/278 20220101AFI20240423BHJP

   H02K 15/02 20060101ALI20240423BHJP

   H02K 1/22 20060101ALI20240423BHJP

【ＦＩ】

H02K1/278

H02K15/02 K

H02K1/22 A

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2020106694

(22)【出願日】2020-06-22

(65)【公開番号】P2022002438

(43)【公開日】2022-01-06

【審査請求日】2023-04-03

(73)【特許権者】

【識別番号】503376518

【氏名又は名称】東芝ライフスタイル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100141139

【弁理士】

【氏名又は名称】及川 周

(74)【代理人】

【識別番号】100205785

【弁理士】

【氏名又は名称】▲高▼橋 史生

(74)【代理人】

【識別番号】100203297

【弁理士】

【氏名又は名称】橋口 明子

(74)【代理人】

【識別番号】100175824

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 淳一

(74)【代理人】

【識別番号】100135301

【弁理士】

【氏名又は名称】梶井 良訓

(72)【発明者】

【氏名】磯永 賢

(72)【発明者】

【氏名】志賀 剛

【審査官】池田 貴俊

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－０５４１７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０３６４５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／０４３０２６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００７－０４９８６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１３０８１８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｋ １／２７

Ｈ０２Ｋ １５／０２

Ｈ０２Ｋ １／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

モータに設けられステータと対向し回転軸を中心として回転するロータであって、
径方向に磁気配向され周方向に沿って並ぶ複数の主マグネットと、
周方向に磁気配向され前記主マグネットの間に配置される複数の補助マグネットと、
樹脂材料からなり前記主マグネットおよび前記補助マグネットを埋め込む保持部と、を備え、
前記主マグネットの表面には、前記保持部から露出する第１露出面が設けられ、
前記補助マグネットの表面には、前記保持部から露出する第２露出面が設けられ、
前記第２露出面は、前記補助マグネットの軸方向において部分的に設けられる、ロータ。

【請求項2】

前記補助マグネットは、前記ステータに対向する第２対向面を有し、
前記第２露出面は、前記第２対向面に位置する、
請求項１に記載のロータ。

【請求項3】

モータに設けられステータと対向し回転軸を中心として回転するロータであって、
径方向に磁気配向され周方向に沿って並ぶ複数の主マグネットと、
周方向に磁気配向され前記主マグネットの間に配置される複数の補助マグネットと、
樹脂材料からなり前記主マグネットおよび前記補助マグネットを埋め込む保持部と、を備え、
前記主マグネットの表面には、前記保持部から露出する第１露出面が設けられ、
前記主マグネットの表面には、周方向両側をそれぞれ向く一対の第３露出面が設けられる、
ロータ。

【請求項4】

前記補助マグネットの表面には、第４露出面が設けられ、
前記保持部には、凹部が設けられ、
前記凹部の内部には、前記第３露出面および前記第４露出面が露出する、請求項３に記載のロータ。

【請求項5】

モータに設けられステータと対向し回転軸を中心として回転するロータであって、
径方向に磁気配向され周方向に沿って並ぶ複数の主マグネットと、
周方向に磁気配向され前記主マグネットの間に配置される複数の補助マグネットと、
樹脂材料からなり前記主マグネットおよび前記補助マグネットを埋め込む保持部と、を備え、
前記主マグネットの表面には、前記保持部から露出する第１露出面が設けられ、
前記補助マグネットの表面であって径方向の両側を向く面には、それぞれ露出面が設けられる、
ロータ。

【請求項6】

モータに設けられステータと対向し回転軸を中心として回転するロータであって、
径方向に磁気配向され周方向に沿って並ぶ複数の主マグネットと、
周方向に磁気配向され前記主マグネットの間に配置される複数の補助マグネットと、
樹脂材料からなり前記主マグネットおよび前記補助マグネットを埋め込む保持部と、を備え、
前記主マグネットの表面には、前記保持部から露出する第１露出面が設けられ、
前記補助マグネットは、前記第１露出面よりも、径方向において前記ステータの反対側に位置する、
ロータ。

【請求項7】

前記第１露出面は、径方向を向く、
請求項１～６の何れか一項に記載のロータ。

【請求項8】

前記主マグネットは、前記ステータに対向する第１対向面を有し、
前記第１露出面は、前記第１対向面に位置する、
請求項１～７の何れか一項に記載のロータ。

【請求項9】

前記保持部には、ゲート痕が設けられ、
前記ゲート痕は、前記保持部の径方向の中心に対して前記ステータの反対側に偏って配置される、
請求項８に記載のロータ。

【請求項10】

前記第１対向面において、前記第１露出面の周方向両側には、前記保持部に埋め込まれる埋設面が設けられる、
請求項８又は９に記載のロータ。

【請求項11】

前記第１露出面は、前記主マグネットの軸方向全長に亘って設けられる、請求項８～１０の何れか一項に記載のロータ。

【請求項12】

請求項１～１１の何れか一項に記載のロータと、
前記ステータと、を備える、
モータ。

【請求項13】

回転軸周りを回転するロータの製造方法であって、
第１の磁性部材および第２の磁性部材を周方向において交互に円環状に並べ金型内に収容する収容工程と、
前記金型内に溶融樹脂を充填して前記第１の磁性部材および前記第２の磁性部材を樹脂モールドする樹脂成型工程と、
前記第１の磁性部材および前記第２の磁性部材に着磁し、前記第１の磁性部材の磁気配向を径方向とし、前記第２の磁性部材の磁気配向を周方向とする着磁工程と、を有し、
樹脂成型工程において、前記第１の磁性部材および前記第２の磁性部材が前記金型の径方向を向く面に接触し、
前記金型の前記第２の磁性部材と接触する径方向を向く面は、前記金型の前記第１の磁性部材と接触する径方向を向く面よりも、前記回転軸から離れている、
ロータの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、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】

ロータのマグネットをハルバッハ配列で並べることで駆動トルクが高められたモータが知られている。このようなロータでは、マグネットの位置精度がロータの磁気特性に大きな影響を与える。しかしながら、従来技術ではマグネットの位置精度を高めることが困難であり、ロータの磁気特性が安定し難いという問題があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開第２０１３／００８２８４号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明が解決しようとする課題は、磁気特性が安定したロータ、モータおよびロータの製造方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

実施形態のロータは、回転軸を中心として回転するロータである。ロータは、モータに設けられる。ロータは、ステータと対向する。ロータは、複数の主マグネットと、複数の補助マグネットと、保持部と、を持つ。複数の主マグネットは、径方向に磁気配向される。複数の主マグネットは、周方向に沿って並ぶ。複数の補助マグネットは、周方向に磁気配向される。複数の補助マグネットは、主マグネットの間に配置される。保持部は、樹脂材料からなり主マグネットおよび補助マグネットを埋め込む。主マグネットの表面には、第１露出面が設けられる。第１露出面は、保持部から露出する。
補助マグネットの表面には、保持部から露出する第２露出面が設けられる。第２露出面は、補助マグネットの軸方向において部分的に設けられる。
又は、主マグネットの表面には、周方向両側をそれぞれ向く一対の第３露出面が設けられる。
又は、補助マグネットの表面であって径方向の両側を向く面には、それぞれ露出面が設けられる。
又は、補助マグネットは、第１露出面よりも、径方向においてステータの反対側に位置する。
実施形態のロータの製造方法は、回転軸周りを回転するロータの製造方法である。ロータの製造方法は、収容工程と、樹脂成型工程と、着磁工程と、を有する。収容工程は、第１の磁性部材および第２の磁性部材を周方向において交互に円環状に並べ金型内に収容する工程である。樹脂成型工程は、金型内に溶融樹脂を充填して第１の磁性部材および第２の磁性部材を樹脂モールドする工程である。着磁工程は、第１の磁性部材および第２の磁性部材に着磁し、第１の磁性部材の磁気配向を径方向とし、第２の磁性部材の磁気配向を周方向とする工程である。樹脂成型工程において、第１の磁性部材および第２の磁性部材が金型の径方向を向く面に接触する。金型の第２の磁性部材と接触する径方向を向く面は、金型の第１の磁性部材と接触する径方向を向く面よりも、回転軸から離れている。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】一実施形態のモータを有する洗濯機の断面図。

【図2】一実施形態のロータおよびステータの断面斜視図。

【図3】一実施形態のロータの周壁部の部分断面模式図。

【図4】一実施形態のロータをステータ側から見た模式図。

【図5】一実施形態のロータの保持部を成形する金型の部分断面模式図。

【図6】一実施形態の同極着磁工程を示す模式図。

【図7】一実施形態の異極着磁工程を示す模式図。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、実施形態のロータ、モータおよびロータの製造方法を、図面を参照して説明する。以下の説明では、同一または類似の機能を有する構成に同一の符号を付す。そして、それら構成の重複する説明は省略する場合がある。

【0008】

図１は、本実施形態のモータを有する洗濯機の断面図である。
以下の説明において、洗濯機の設置面側つまり鉛直下側を洗濯機の下側とし、設置面とは反対側つまり鉛直上側を洗濯機の上側とする。また、洗濯機の正面に立つユーザから洗濯機を見た方向を基準に、左右を定義している。また、洗濯機から見て洗濯機の正面に立つユーザに近い側を「前」、遠い側を「後ろ」と定義している。本明細書において「横幅方向」とは、上記定義における左右方向を意味する。本明細書において「奥行方向」とは、上記定義における前後方向を意味する。図中において、＋Ｘ方向が右方向、－Ｘ方向が左方向、＋Ｙ方向が後方向、－Ｙ方向が前方向、＋Ｚ方向が上方向、－Ｚ方向が下方向である。

【0009】

図１は、洗濯機１の前後方向に垂直な断面図である。
洗濯機１は、例えば、筐体１１、トップカバー１２、水槽１３、回転槽１４、パルセータ１５、およびモータ１６を有する。洗濯機１は、回転槽１４の回転軸Ｏが鉛直方向を向いたいわゆる縦軸型の洗濯機である。なお、洗濯機１は、縦軸型に限られず、回転槽の回転軸が水平又は後方へ向かって下降傾斜した横軸型いわゆるドラム式洗濯機であってもよい。

【0010】

筐体１１は、例えば鋼板によって全体として矩形箱状に構成されている。トップカバー１２は、例えば合成樹脂製であって、筐体１１の上部に設けられている。水槽１３および回転槽１４は、洗濯対象となる衣類を収容する洗濯槽及び脱水槽として機能する。水槽１３および回転槽１４は、筐体１１内に設けられている。水槽１３および回転槽１４は、上面が開口した容器状に構成されている。水槽１３内の水は、排水口１３１から流出し、排水弁１３２を介して外部に排水される。

【0011】

モータ１６は、水槽１３の下側に配置される。モータ１６は、クラッチ機構１７を介して、回転槽１４およびパルセータ１５に接続される。モータ１６の回転軸Ｏは、水槽１３の中心と一致する。

【0012】

本実施形態のモータ１６は、アウターロータ型である。モータ１６は、回転軸Ｏを中心として配置される円環状のステータ３０と、ステータ３０を径方向外側から囲むロータ２０と、を有する。すなわち、モータ１６には、ステータ３０およびロータ２０が設けられる。ステータ３０は、洗濯機１の筐体１１に固定される。また、ロータ２０は、回転軸Ｏ周りを回転する。

【0013】

ロータ２０は、周壁部２２と底壁部２１とを有する有底筒状である。周壁部２２は、回転軸Ｏを中心とする筒状である。周壁部２２は、径方向においてステータ３０と対向する。すなわち、ロータ２０は径方向においてステータ３０と対向する。底壁部２１は、周壁部２２の下端部から径方向内側に延びる。底壁部２１は、回転軸Ｏと直交する平面に沿う円板状である。ロータ２０は、底壁部２１においてクラッチ機構１７に接続される。

【0014】

クラッチ機構１７は、モータ１６の回転を回転槽１４およびパルセータ１５に選択的に伝達する。クラッチ機構１７は、洗い時およびすすぎ時には、モータ１６の駆動力をパルセータ１５に伝達してパルセータ１５を低速で直接正逆回転駆動させる。一方、クラッチ機構１７は、脱水時等には、モータ１６の駆動力を回転槽１４に伝達して、回転槽１４を一方向に高速で回転駆動させる。

【0015】

図２は、ロータ２０およびステータ３０の断面斜視図である。なお、図２において、後述する保持部７０の図示を省略する。また、図２においてマグネットの形状を模式化して図示する。

【0016】

図３は、ロータ２０の周壁部２２の部分断面模式図である。図３は、回転軸Ｏと直交する断面に沿う断面図であり、回転軸Ｏを中心とする周方向Ｃを紙面左右方向に延びる直線状に表示し、回転軸Ｏを中心とする径方向Ｒを紙面上下方向に表示する。図３の紙面上側が回転軸Ｏを中心とする径方向内側に対応し、図３の紙面下側が回転軸Ｏを中心とする径方向外側である。したがって、図３において、ロータ２０の紙面上側にステータ３０が配置される。

【0017】

以下の説明において、ロータ２０に対して、ステータ３０が配置される方向（本実施形態において径方向内側）をステータ側Ｒ１と呼び、径方向においてステータ３０の反対側の方向（本実施形態において径方向外側）を反ステータ側Ｒ２と呼ぶ。

【0018】

図２に示すように、ステータ３０は、ステータコア３１と、コイル３９と、図示略のインシュレータと、を有する。ステータコア３１は、回転軸Ｏを中心とする円環状のコアバック部３２と、コアバック部３２から径方向外側に延び出る複数のティース部３３と、を有する。複数のティース部３３は、周方向Ｃに沿って並ぶ。コイル３９は、インシュレータを介してティース部３３に導線を巻き付けることで構成される。

【0019】

ロータ２０は、複数の主マグネット８０と、複数の補助マグネット９０と、フレーム６０と、これらを互いに固定する保持部７０（図２において省略、図３参照）と、を有する。

【0020】

図２に示すように、フレーム６０は、円盤部６１と筒状部６２とを有する。円盤部６１は、回転軸Ｏを中心とする円盤状である。円盤部６１は、ロータ２０の底壁部２１を構成する。筒状部６２は、円盤部６１の外縁から上側に延びる。筒状部６２は、回転軸Ｏを中心とする円筒状である。複数の主マグネット８０および複数の補助マグネット９０は、筒状部６２の内側面に沿って周方向Ｃに並ぶ。

【0021】

主マグネット８０および補助マグネット９０は、それぞれ一様な断面で回転軸Ｏの軸方向に沿って延びる柱状に延びる。主マグネット８０および補助マグネット９０の上面は、略同一平面を形成している。同様に、主マグネット８０および補助マグネット９０の下面は、略同一平面を形成している。主マグネット８０および補助マグネット９０の下面は、フレーム６０の円盤部６１の上面と対向し接触する。

【0022】

本実施形態において、主マグネット８０および補助マグネット９０は、フェライト磁石である。しかしながら、主マグネット８０および補助マグネット９０は、他の種類の磁石（例えば、ネオジム磁石）であってもよい。

【0023】

図３に示すように、主マグネット８０および補助マグネット９０は、周方向Ｃに沿って交互に配置される。主マグネット８０と補助マグネット９０とは、それぞれ径方向Ｒと周方向Ｃとに磁気配向がされている。すなわち、主マグネット８０および補助マグネット９０は、ハルバッハ配列で並ぶ。なお、図３において、各マグネットに図示する矢印は、当該マグネットの磁気配向を表す。

【0024】

主マグネット８０は、径方向Ｒに磁気配向された磁石である。すなわち、主マグネット８０は、径方向Ｒを内部磁束の方向とする。周方向Ｃに並ぶ複数の主マグネット８０の磁極の向きは、交互に反転されている。したがって、周方向Ｃにおいて隣り合う主マグネット８０同士の径方向一方側を向く磁極（Ｎ極又はＳ極）は、互いに異なる。

【0025】

主マグネット８０は、ステータ側Ｒ１を向きステータ３０に対向する第１対向面８１と、反ステータ側Ｒ２を向く第１外側面８２と、周方向両側を向く一対の第１周端面８３と、を有する。主マグネット８０の径方向Ｒに沿う厚さ寸法は、周方向中央が最も大きく周方向両側に向かうに従い小さくなる。

【0026】

第１対向面８１は、径方向Ｒ外側に向かって突出する湾曲面である。回転軸Ｏと直交する断面における第１対向面８１の曲率半径は、回転軸Ｏから第１対向面８１までの距離より十分に小さい。第１対向面８１は、周方向Ｃの中心から両側に向かうに従い反ステータ側Ｒ２に近づく。

【0027】

第１外側面８２は、平坦面または回転軸Ｏまでの距離を一定とする緩やかな湾曲面である。第１外側面８２は、フレーム６０の筒状部６２に若干の隙間を介して対向する。

【0028】

第１周端面８３は、平坦面である。一対の第１周端面８３は、それぞれ径方向Ｒに沿って延びる。第１周端面８３は、回転軸Ｏと直交する断面において径方向Ｒに対し傾斜していてもよい。

【0029】

補助マグネット９０は、周方向Ｃに磁気配向された磁石である。すなわち、補助マグネット９０は、周方向Ｃを内部磁束の方向とする。周方向Ｃに並ぶ複数の補助マグネット９０の磁極の向きは、交互に反転されている。したがって、周方向Ｃにおいて隣り合う補助マグネット９０同士の周方向一方側を向く磁極（Ｎ極又はＳ極）は、互いに異なる。

【0030】

補助マグネット９０は、ステータ側Ｒ１を向きステータ３０に対向する第２対向面９１と、反ステータ側Ｒ２を向く第２外側面９２と、周方向両側を向く一対の第２周端面９３と、を有する。

【0031】

回転軸Ｏと直交する断面において、本実施形態の補助マグネット９０は、例えば矩形状である。補助マグネット９０の径方向Ｒに沿う厚さ寸法は、主マグネット８０の径方向Ｒに沿う厚さ寸法より小さい。また、補助マグネット９０の周方向Ｃに沿う寸法は、主マグネット８０の周方向Ｃに沿う寸法より小さい。

【0032】

第２対向面９１は、平坦面または回転軸Ｏまでの距離を一定とする緩やかな湾曲面である。同様に、第２外側面９２は、平坦面または回転軸Ｏまでの距離を一定とする緩やかな湾曲面である。したがって、補助マグネット９０の径方向Ｒに沿う厚さ寸法は、一様である。第２対向面９１は、第１対向面８１よりも反ステータ側Ｒ２に位置する。また、第２外側面９２は、第１外側面８２よりステータ側Ｒ１に位置する。第２外側面９２は、フレーム６０の筒状部６２に隙間を介して対向する。

【0033】

第２周端面９３は、平坦面である。一対の第２周端面９３は、それぞれ径方向Ｒに沿って延びる。第２周端面９３は、回転軸Ｏと直交する断面において径方向Ｒに対し傾斜していてもよい。

【0034】

補助マグネット９０の第２周端面９３は、主マグネット８０の第１周端面８３と対向する。第２周端面９３と第１周端面８３とは、互いに平行である。第２周端面９３は、第１周端面８３と面接触することが好ましい。しかしながら、第２周端面９３と第１周端面８３との間には、若干の隙間が設けられていてもよい。

【0035】

保持部７０は、樹脂材料からなる。保持部７０は、複数の主マグネット８０および複数の補助マグネット９０を埋め込む。これにより、保持部７０は、複数の主マグネット８０および複数の補助マグネット９０を保持する。保持部７０は、ステータ側Ｒ１を向きステータ３０に対向するステータ対向面７１を有する。

【0036】

主マグネット８０の第１対向面８１は、保持部７０のステータ対向面７１に対しステータ側Ｒ１に突出する。このため、第１対向面８１の一部は、保持部７０からステータ側Ｒ１に露出する。主マグネット８０は、第１対向面８１周方向中央の領域に位置する第１露出面８６において保持部７０から露出する。また、主マグネット８０は、第１対向面８１の周方向両端側の領域に位置する第１埋設面（埋設面）８７において保持部７０に埋め込まれる。第１埋設面８７は、第１露出面８６の周方向両側に位置する。

【0037】

保持部７０のステータ対向面７１には、補助マグネット９０の第２対向面９１を露出させる第１凹部７２が設けられる。第１凹部７２は、第２対向面９１の周方向中央に位置する。すなわち、第２対向面９１の周方向中央には、ステータ側Ｒ１に露出する第２露出面９６が設けられる。また、第２対向面９１において、第２露出面９６を除く領域には、保持部７０に埋め込まれる第２埋設面９７が設けられる。

【0038】

本実施形態によれば、主マグネット８０の表面には、保持部７０から露出する第１露出面８６が設けられる。主マグネット８０は、第１露出面８６において保持部７０を成形する金型の内側面に接触する。本実施形態のロータ２０のように、複数のマグネット（主マグネット８０および補助マグネット９０）がハルバッハ配列によって並べられる場合、主マグネット８０の位置精度がモータ１６の出力性能に大きな影響を与える。本実施形態によれば、主マグネット８０を、保持部７０を成形する金型の内側面に接触させることで、保持部７０の成形後の主マグネット８０の位置精度を高めることができる。

【0039】

本実施形態によれば、第１露出面８６は、径方向Ｒを向く。主マグネット８０は、第１露出面８６における金型との接触により、金型内で径方向Ｒに位置決めされる。主マグネット８０とステータ３０との距離の精度は、モータ１６の出力性能に特に大きな影響を与える。本実施形態によれば、複数の主マグネット８０とステータ３０との径方向Ｒの距離を高精度に一致させることができ、モータ１６の出力性能を高めることができる。

【0040】

本実施形態によれば、第１露出面８６がステータ３０に対向する第１対向面８１に位置する。このため、第１露出面８６とステータ３０との間の磁束の流れを保持部７０が阻害することを抑制でき、モータ１６の出力性能を高めることができる。

【0041】

本実施形態によれば、主マグネット８０の第１対向面８１において、第１露出面８６の周方向両側には、保持部７０に埋め込まれる第１埋設面８７が設けられる。モータ１６の駆動時に、主マグネット８０にはステータ側Ｒ１側向かってに大きな力が加わる。保持部７０は、主マグネット８０の第１埋設面８７において、主マグネット８０のステータ側Ｒ１への移動を抑制する。本実施形態によれば、主マグネット８０が保持部７０によって強固に保持され、主マグネット８０のステータ側Ｒ１への移動をより確実に抑制される。

【0042】

本実施形態によれば、補助マグネット９０の表面には、保持部７０から露出する第２露出面９６が設けられる。補助マグネット９０は、第２露出面９６において保持部７０を成形する金型の内側面に接触する。本実施形態によれば、補助マグネット９０を、保持部７０を成形する金型の内側面に接触させることで、保持部７０の成形後の補助マグネット９０の位置精度を高めることができる。

【0043】

本実施形態によれば、第２露出面９６は、径方向Ｒを向く。したがって、補助マグネット９０は、第２露出面９６における金型との接触によって、金型内で径方向Ｒに位置決めされる。ハルバッハ配列されたロータ２０において、補助マグネット９０がステータ３０に近づきすぎると、駆動時の補助マグネット９０の減磁が顕著となる。実施形態によれば、補助マグネット９０とステータ３０との径方向Ｒの距離を確実に離間させることができ、補助マグネット９０の減磁を抑制できる。

【0044】

本実施形態によれば、補助マグネット９０の第２対向面９１には、保持部７０によって埋め込まれる第２埋設面９７が設けられる。これにより、補助マグネット９０は、保持部７０によって強固に保持され、補助マグネット９０のステータ側Ｒ１への移動がより確実に抑制される。

【0045】

図４は、ロータ２０をステータ側Ｒ１から見た模式図である。
第１露出面８６は、主マグネット８０の軸方向全長に亘って設けられる。一方で、第２露出面９６には、補助マグネット９０の軸方向において部分的に設けられる。

【0046】

本実施形態によれば、主マグネット８０の第１露出面８６が軸方向の全長に亘って設けられる。第１露出面８６の面積が広く確保され、主マグネット８０とステータ３０との間の磁束の流れをより円滑にすることができる。これにより、モータ１６の出力がより一層高められる。加えて、主マグネット８０とステータ３０との間の磁束の流れが、軸方向において一様となる。これにより、ロータ２０の回転効率を高めることができる。

【0047】

一方で、本実施形態によれば、補助マグネット９０の第２露出面９６は、第２対向面９１の上端部近傍のみに位置する。上述したように、第２露出面９６は、保持部７０の第１凹部７２の底面として径方向Ｒに露出する。第１凹部７２は、ステータ側Ｒ１に開口するとともに、上側に開口する。第２露出面９６が、軸方向において第２対向面の一部のみに設けられることで、保持部７０によって覆われる第２埋設面９７が広く確保される。このため、保持部７０による補助マグネット９０による保持力が高められる。なお、第２露出面９６は、第２対向面９１に複数個設けられていてもよい。

【0048】

図３に示すように、保持部７０には、複数の第２凹部（凹部）７４が設けられる。複数の第２凹部７４は、周方向Ｃに沿って並んで配置される。１つの補助マグネット９０の反ステータ側Ｒ２には、２つの第２凹部７４が配置される。第２凹部７４は、主マグネット８０および補助マグネット９０の上端部の近傍に位置し上側に開口する（図４参照）。第２凹部７４は、保持部７０を成形する金型の一部によって形成される。

【0049】

主マグネット８０の第１周端面８３には、第２凹部７４内に露出する第３露出面８８が設けられる。第３露出面８８は、主マグネット８０の一対の第１周端面８３にそれぞれ設けられる。すなわち、主マグネット８０の表面には、周方向両側をそれぞれ向く一対の第３露出面８８が設けられる。第３露出面８８は、第１周端面８３の反ステータ側の領域に設けられる。

【0050】

本実施形態によれば、１つの主マグネット８０は、周方向両側を向く一対の第３露出面８８において露出する。主マグネット８０は、保持部７０を成型する金型内で金型の一部によって周方向両側から挟み込まれる。これにより、金型内で主マグネット８０および一対の主マグネット８０の間に配置される補助マグネット９０を、周方向に位置決めできる。したがって、周方向において複数の主マグネット８０および補助マグネット９０が、一部に偏ることを抑制できる。すなわち、周方向に並ぶ複数の主マグネット８０および補助マグネット９０を一定の間隔で配置することができる。

【0051】

補助マグネット９０の第２外側面９２には、第２凹部７４内に露出する第４露出面９８が設けられる。上述したように、補助マグネット９０の反ステータ側Ｒ２には、２つの第２凹部７４が設けられる。したがって、第２外側面９２には、周方向Ｃに並ぶ２つの第４露出面９８が設けられる。

【0052】

補助マグネット９０の第２外側面９２には、第２凹部７４内に露出する第４露出面９８が設けられる。上述したように、補助マグネット９０の反ステータ側Ｒ２には、２つの第２凹部７４が設けられる。したがって、第２外側面９２には、周方向Ｃに並ぶ２つの第４露出面９８が設けられる。

【0053】

本実施形態によれば、補助マグネット９０の表面であって径方向Ｒの両側を向く面（第２対向面９１および第２外側面９２）には、それぞれ露出面（第２露出面９６および第４露出面９８）が設けられる。補助マグネット９０は、径方向Ｒの両側を向く第２露出面９６および第４露出面９８において金型の一部によって挟み込まれる。このため、保持部７０の成形後の補助マグネット９０の径方向Ｒの位置精度をより確実に高めることができる。

【0054】

本実施形態において、第２凹部７４の内部には、前記第３露出面および前記第４露出面が露出する。このため、第２凹部７４によって、主マグネット８０の周方向位置および補助マグネット９０の径方向位置の位置決めを行うことができる。

【0055】

次に、ロータ２０の製造方法について説明する。
ロータ２０の製造方法は、収容工程と樹脂成型工程と着磁工程とを有する。収容工程、樹脂成型工程および着磁工程は、この順で行われる。
以下、各工程について、詳細に説明する。

【0056】

図５は、ロータ２０の保持部７０を成形する金型１０の部分断面模式図である。
金型１０は、例えば軸方向において互いに近接および離間可能な雄金型と雌金型とを有する。雄金型と雌金型との合わせ目には、フレーム６０、第１の磁性部材８０Ａ、第２の磁性部材９０Ａを収容するとともに溶融樹脂が充填される空隙部Ｇが設けられる。空隙部Ｇは、回転軸Ｏの周方向Ｃに沿って延びる円環状の空間である。

【0057】

収容工程において、作業者は、フレーム６０と第１の磁性部材８０Ａと第２の磁性部材９０Ａとを金型１０内の空隙部Ｇに収容する。第１の磁性部材８０Ａは、未着磁の主マグネット８０である。同様に、第２の磁性部材９０Ａは、未着磁の補助マグネット９０である。第１の磁性部材８０Ａおよび第２の磁性部材９０Ａは、空隙部Ｇにおいて、回転軸Ｏの周方向Ｃにおいて交互に円環状に並べられる。

【0058】

金型１０の内側面には、空隙部Ｇを挟んで径方向Ｒに互いに対向する第１金型面８および第２金型面９が設けられる。第１金型面８は、反ステータ側Ｒ２を向く面である。第２金型面９は、ステータ側Ｒ１を向く面である。第１金型面８および第２金型面９は、それぞれ回転軸Ｏを中心とする筒状の面である。第２金型面９は、フレーム６０の筒状部６２に接触する。これにより、フレーム６０は、金型１０内で位置決めされる。

【0059】

第１金型面８には、複数の金型凹部８ａおよび複数の第１金型凸部８ｂが設けられる。金型凹部８ａと第１金型凸部８ｂは、周方向Ｃに沿って交互に並ぶ。金型凹部８ａは、反ステータ側Ｒ２に開口する。第１金型凸部８ｂの先端面は、反ステータ側Ｒ２側を向く平坦面である。

【0060】

金型１０の内部で、第１の磁性部材８０Ａは、金型凹部８ａの内面に接触する。また、金型１０の内部で、第２の磁性部材９０Ａ、第１金型凸部８ｂの先端面に接触する。
なお、金型凹部８ａは、空隙部Ｇの軸方向全長に亘って設けられ、第１金型凸部８ｂは、空隙部Ｇの上端部に設けられる。

【0061】

空隙部Ｇの上端部には、金型１０の内側面であって下側を向く面から下側に突出する複数の第２金型凸部８ｃが設けられる。複数の第２金型凸部８ｃは、回転軸Ｏの周方向Ｃに沿って並ぶ。第２金型凸部８ｃは、第２の磁性部材９０Ａの反ステータ側Ｒ２に位置する。また、第２金型凸部８ｃは、フレーム６０の筒状部６２のステータ側Ｒ１に位置する。

【0062】

第１の磁性部材８０Ａは、一対の第２金型凸部８ｃによって周方向Ｃの両側から挟み込まれる。これにより、第１の磁性部材８０Ａは、金型１０内において、周方向Ｃに位置決めされる。

【0063】

第２の磁性部材９０Ａは、径方向Ｒにおいて、第１金型凸部８ｂと一対の第２金型凸部８ｃとの間に挟み込まれる。これにより、第２の磁性部材９０Ａは、金型１０内において、径方向Ｒに位置決めされる。

【0064】

樹脂成型工程は、金型１０内に溶融樹脂を充填して、第１の磁性部材８０Ａおよび第２の磁性部材９０Ａを樹脂モールドする工程である。作業者は、溶融樹脂が固化した後に金型１０から成形されたロータ２０を取り出す。

【0065】

金型１０には、空隙部Ｇ内に溶融樹脂を充填するためのゲート１０ｇが設けられる。ゲート１０ｇは、空隙部Ｇの上端部に位置し、空隙部Ｇ内に開口する。ゲート１０ｇは、空隙部Ｇにおいて反ステータ側Ｒ２に偏って配置される。

【0066】

本実施形態によれば、ゲート１０ｇが反ステータ側Ｒ２に偏って配置されることで、ゲート１０ｇから空隙部Ｇに射出される溶融樹脂は、空隙部Ｇの反ステータ側Ｒ２の領域に優先的に回り込む。第１の磁性部材８０Ａおよび第２の磁性部材９０Ａは、溶融樹脂の射出圧によってステータ側Ｒ１に押し付けられる。すなわち、樹脂成型工程において、第１の磁性部材８０Ａおよび第２の磁性部材９０Ａが金型１０の径方向Ｒを向く面に押し付けられる。これにより、第１の磁性部材８０Ａおよび第２の磁性部材９０Ａは、金型１０の第１金型面８に対して高精度に位置決めされる。

【0067】

図３に示すように、保持部７０のゲート１０ｇに対応する部分には、ゲート痕７０ｇが形成される。ゲート痕７０ｇは、保持部７０の径方向Ｒの中心に対して、反ステータ側Ｒ２（ステータの反対側）に偏って配置される。

【0068】

着磁工程は、第１の磁性部材８０Ａおよび第２の磁性部材９０Ａに着磁する工程である。着磁工程は、同極着磁工程と異極着磁工程とを有する。

【0069】

図６は、同極着磁工程を示す模式図である。また、図７は、異極着磁工程を示す模式図である。
同極着磁工程は、第２の磁性部材９０Ａに着磁し第２の磁性部材９０Ａの磁気配向を周方向Ｃとする工程である。第２の磁性部材９０Ａは、同極着磁工程によって着磁されて永久磁石（補助マグネット９０）となる。
異極着磁工程は、第１の磁性部材８０Ａに着磁し第１の磁性部材８０Ａの磁気配向を径方向Ｒとする工程である。第１の磁性部材８０Ａは、異極着磁工程によって着磁されて永久磁石（主マグネット８０）となる。

【0070】

同極着磁工程および異極着磁工程は、着磁装置４によって行われる。着磁装置４は、４個の着磁ヨーク（第１着磁ヨーク４０Ａ、第２着磁ヨーク４０Ｂ、第３着磁ヨーク４０Ｃおよび第４着磁ヨーク４０Ｄ）を有する。４個の着磁ヨークは、着磁電源（不図示）に接続されている。なお、本実施形態の着磁装置は４個の着磁ヨークを用いている。しかしながら、着磁装置は、例えば、全ての第１の磁性部材８０Ａと全ての第２の磁性部材９０Ａとを同時に着磁可能な個数の着磁ヨークを有してもよい。

【0071】

第１着磁ヨーク４０Ａと第２着磁ヨーク４０Ｂとは、径方向Ｒに対向して配置される。第１着磁ヨーク４０Ａと第２着磁ヨーク４０Ｂとは、一個の第１の磁性部材８０Ａの板厚方向の両側に配置される。第１着磁ヨーク４０Ａは径方向Ｒの外側に配置され、第２着磁ヨーク４０Ｂは径方向Ｒの内側に配置される。

【0072】

第３着磁ヨーク４０Ｃと第４着磁ヨーク４０Ｄとは、径方向Ｒに対向して配置されている。第３着磁ヨーク４０Ｃと第４着磁ヨーク４０Ｄとは、第１着磁ヨーク４０Ａと第２着磁ヨーク４０Ｂが挟み込む第１の磁性部材８０Ａの隣の第１の磁性部材８０Ａの板厚方向の両側に配置される。第３着磁ヨーク４０Ｃは径方向Ｒの外側に配置され、第４着磁ヨーク４０Ｄは径方向Ｒの内側に配置される。

【0073】

図６に示すように、同極着磁工程において、対向する第１着磁ヨーク４０Ａと第２着磁ヨーク４０Ｂに同極の磁場を発生させる。さらに、対向する第３着磁ヨーク４０Ｃと第４着磁ヨーク４０Ｄに同極の磁場を発生させる。このとき、第３着磁ヨーク４０Ｃと第４着磁ヨーク４０Ｄに発生させる磁場は、第１着磁ヨーク４０Ａと第２着磁ヨーク４０Ｂに発生させる磁場と異極である。同極着磁工程により、第２の磁性部材９０Ａは、周方向Ｃに着磁される。なお、第２の磁性部材９０Ａを周方向Ｃにおいて反対方向に着磁させる場合、４個の着磁ヨーク４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄに発生させる磁場を上記と反対の極にすればよい。

【0074】

図７に示すように、異極着磁工程において、対向する第１着磁ヨーク４０Ａと第２着磁ヨーク４０Ｂに異極の磁場を発生させることで、挟まれた第１の磁性部材８０Ａが一方向に着磁される（対向着磁）。同時に、対向する第３着磁ヨーク４０Ｃと第４着磁ヨーク４０Ｄに異極の磁場を発生させることで、挟まれた第１の磁性部材８０Ａが他方向に着磁される（対向着磁）。このとき、第３着磁ヨーク４０Ｃと第４着磁ヨーク４０Ｄとの間の磁場の向きは、第１着磁ヨーク４０Ａと第２着磁ヨーク４０Ｂとの間の磁場の向きと反対である。異極着磁工程では、全ての第１の磁性部材８０Ａに順次着磁を行う。

【0075】

着磁工程において、同極着磁工程と異極着磁工程とは、この順で交互に繰り返して行われる。着磁工程を完了させることで、ロータ２０が完成する。製造されたロータ２０は、別途製造されたステータ３０と組み合わされる。

【0076】

本実施形態のロータ２０の製造方法によれば、マグネット収容工程において、第１の磁性部材８０Ａおよび第２の磁性部材９０Ａが何れも未着磁である。このため、収容工程において、第１の磁性部材８０Ａと第２の磁性部材９０Ａとを互いに近接させて配置することができる。

【0077】

本実施形態によれば、主マグネット８０および補助マグネット９０は、樹脂成型工程において樹脂モールドされ保持部７０により固定される。保持部７０は、主マグネット８０および補助マグネット９０が互いに反発して離間することを抑制する。そのため、主マグネット８０と補助マグネット９０の配置の自由度を高めることができる。本実施形態においては、主マグネット８０と補助マグネット９０とが高密度に配置されている。これにより、ロータ２０の磁力が高められ、モータ１６のトルクが向上する。

【0078】

本実施形態のロータ２０の製造方法によれば、主マグネット８０の着磁は、対向着磁により実施される。このため、主マグネット８０の着磁工程（異極着磁工程）における漏れ磁束の発生が抑制され、主マグネット８０の着磁率を高めることができる。さらに、本実施形態のロータ２０の製造方法によれば、同極着磁工程の後に異極着磁工程が実施される。このため、補助マグネット９０の着磁工程における主マグネット８０の減磁を抑制できる。

【0079】

本実施形態において、アウターロータ型のモータ１６について説明した。しかしながら、インナーロータ型のモータについて、上記の構成を採用してもよい。

【0080】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0081】

１０…金型、１０ｇ…ゲート、１６…モータ、２０…ロータ、３０…ステータ、７０…保持部、７０ｇ…ゲート痕、７４…第２凹部（凹部）、８０…主マグネット、８０Ａ…第１の磁性部材、８１…第１対向面、８６…第１露出面、８７…第１埋設面（埋設面）、８８…第３露出面、９０…補助マグネット、９０Ａ…第２の磁性部材、９１…第２対向面、９６…第２露出面、９８…第４露出面、Ｃ…周方向、Ｏ…回転軸、Ｒ…径方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】