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公開番号2021027620
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210222
出願番号2019141621
出願日20190731
発明の名称モータ
出願人日本電産株式会社
代理人特許業務法人 佐野特許事務所
主分類H02K 1/27 20060101AFI20210125BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】ロータにおけるロータコアおよびマグネットの位置精度を高めるとともに、ロータの強度が高められたモータを提供する。
【解決手段】ロータ1は、単数または複数のマグネット14と、マグネットを保持するロータコア13と、マグネットと接触するスペーサ15と、マグネット、ロータコアおよびスペーサを収容するロータホルダ12と、を有し、ロータホルダは、ホルダ蓋部121と、ホルダ蓋部の径方向外縁から軸方向一方側に延びる筒状のホルダ筒部122と、を有し、ホルダ蓋部は、ホルダ筒部の内側面から径方向内方に拡がるホルダ第1面123と、径方向に拡がるとともにホルダ第1面よりも径方向内方かつ軸方向他方側に配置されるホルダ第2面124と、ホルダ第1面とホルダ第2面とを連結する連結面125と、を有し、スペーサは、ホルダ第1面と接触するスペーサ第1面151と、マグネットと接触するスペーサ第2面152と、を有する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項1】
中心軸を中心として回転可能なロータと、
前記ロータと径方向に対向するステータと、を有し、
前記ロータは、
単数または複数のマグネットと、
前記マグネットを保持するロータコアと、
少なくとも前記マグネットと軸方向に接触するスペーサと、
前記マグネット、前記ロータコアおよび前記スペーサを内部に収容するロータホルダと、を有し、
前記ロータホルダは、
径方向に拡がるホルダ蓋部と、
前記ホルダ蓋部の径方向外縁から軸方向一方側に延びる筒状のホルダ筒部と、を有し、
前記ホルダ蓋部は、
前記ホルダ筒部の内側面から径方向内方に拡がるホルダ第1面と、
径方向に拡がるとともに前記ホルダ第1面よりも径方向内方かつ軸方向他方側に配置されるホルダ第2面と、
前記ホルダ第1面の径方向内端と前記ホルダ第2面の径方向外端とを連結する連結面と、を有し、
前記スペーサは、前記ホルダ第1面と接触するスペーサ第1面と、前記マグネットの一部と接触するスペーサ第2面と、を有するモータ。
続きを表示(約 850 文字)【請求項2】
前記スペーサ第2面は、前記ロータコアの一部と軸方向に接触する請求項1に記載のモータ。
【請求項3】
前記ロータコアおよび各前記マグネットの軸方向一方側の端部は、前記ホルダ筒部の軸方向一方側の端部よりも軸方向他方側に位置する請求項1または請求項2に記載のモータ。
【請求項4】
前記連結面は、前記スペーサの径方向内端よりも径方向内方に配置される請求項1から請求項3のいずれかに記載のモータ。
【請求項5】
前記ロータコアおよび各前記マグネットの径方向内端は、軸方向において前記スペーサ第2面と重なる請求項4に記載のモータ。
【請求項6】
前記ホルダ筒部は少なくとも一部に前記ロータコアを含み、
前記スペーサは、軸方向に延びる複数のスペーサ突起部を有し、
複数の前記スペーサ突起部は、前記ホルダ筒部の内側面よりも内側に配置されて周方向に並んで配置され、
前記マグネットは、複数の前記スペーサ突起部の間に挿入されるとともに、前記ホルダ筒部の内側面に固定される請求項1に記載のモータ。
【請求項7】
前記ホルダ筒部は、内筒部と、前記内筒部の外側面と接触する内側面を有する外筒部をさらに有し、
前記外筒部の軸方向一方側の端部は前記マグネットの軸方向一方側の端部よりも軸方向一方側に配置され、
前記外筒部の軸方向他方側の端部は前記マグネットの軸方向他方側の端部よりも軸方向他方側に配置される請求項6に記載のモータ。
【請求項8】
前記スペーサは、円環状である請求項1から請求項7のいずれかに記載のモータ。
【請求項9】
前記スペーサは、径方向外側面の少なくとも一部を平面状に切り欠いた平面部を有する請求項8に記載のモータ。
【請求項10】
前記スペーサは、非磁性体である請求項1から請求項9のいずれかに記載のモータ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、モータに関する。
続きを表示(約 6,200 文字)【背景技術】
【0002】
従来のモータでは、例えば、フレームと、ロータコアと、マグネットとを樹脂の成型により一体化して回転子を形成している(特開2006−014521号公報等参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2006−014521号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記構造の回転子は、樹脂の量、硬化時の変形等によって、フレームに対してロータコアおよびマグネットの位置決め精度が低下する虞がある。また、フレームと、ロータコアと、マグネットとを樹脂にて一体化する構成であるため、回転子の強度を高めることが困難である。
【0005】
そこで、本発明は、ロータにおけるロータコアおよびマグネットの位置精度を高めるとともに、ロータの強度が高められたモ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】
本発明の例示的なモータは、中心軸を中心として回転可能なロータと、前記ロータと径方向に対向するステータと、を有し、前記ロータは、単数または複数のマグネットと、前記マグネットを保持するロータコアと、少なくとも前記マグネットと軸方向に接触するスペーサと、前記マグネット、前記ロータコアおよび前記スペーサを内部に収容するロータホルダと、を有し、前記ロータホルダは、径方向に拡がるホルダ蓋部と、前記ホルダ蓋部の径方向外縁から軸方向一方側に延びる筒状のホルダ筒部と、を有し、前記ホルダ蓋部は、前記ホルダ筒部の内側面から径方向内方に拡がるホルダ第1面と、径方向に拡がるとともに前記ホルダ第1面よりも径方向内方かつ軸方向他方側に配置されるホルダ第2面と、前記ホルダ第1面の径方向内端と前記ホルダ第2面の径方向外端とを連結する連結面と、を有し、前記スペーサは、前記ホルダ第1面と接触するスペーサ第1面と、前記マグネットの少なくとも一部と接触するスペーサ第2面と、を有する。
【発明の効果】
【0007】
本発明の例示的なモータによれば、ロータにおけるロータコアおよびマグネットの位置精度を高めるとともに、ロータの強度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
図1は、本発明にかかるモータの縦断面図である。
図2は、図1に示すモータのロータおよびステータの軸方向下方から見た図である。
図3は、モータのロータおよびステータを拡大した縦断面図である。
図4は、回路基板の固定部分を拡大した拡大断面図である。
図5は、ロータの軸方向下方から見た分解斜視図である。
図6は、第1変形例のモータにおける回路基板の固定部分を拡大した拡大断面図である。
図7は、第2変形例のモータにおける回路基板の固定部分を拡大した拡大断面図である。
図8は、第3変形例のモータのロータおよびステータを拡大した拡大断面図である。
図9は、第4変形例のスペーサの平面図である。
図10は、第5変形例のモータのロータおよびステータの軸方向下方から見た図である。
図11は、モータのロータおよびステータを拡大した縦断面図である。
図12は、ロータの軸方向下方から見た分解斜視図である。
図13は、本発明にかかるモータを用いたシーリングファンの一例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
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詳細に説明する。なお、本明細書では、上下に延びるシャフトの中心軸Cxと平行な方向を「軸方向」とする。また、中心軸Cxに対して直交する方向を「径方向」とする。さらに、中心軸Cxを中心とする円弧に沿う方向を「周方向」とする。また、図1に示すモータ100を基準として、モータ100の上下を定義する。なお、上述した方向の呼称は説明のために用いているものであり、モータ100の使用状態における位置関係及び方向を限定するものではない。
【0010】
<1. モータ100について>
図1は、本発明にかかるモータ100の縦断面図である。図2は、図1に示すモータ100のロータ1およびステータ2の軸方向下方から見た図である。図3は、モータ100のロータ1およびステータ2を拡大した縦断面図である。なお、図2では、ブラケット4およびフレーム5の図示を省略している。
【0011】
図1から図3に示すとおり、モータ100は、ロータ1と、ステータ2と、シャフト3と、ブラケット4と、フレーム5と、軸受部6と、回路基板7と、第1固定部材8とを有する。ステータ2は、ブラケット4に保持されている。ロータ1は、中心軸Cxに沿って延びるとともに、ブラケット4に固定されたシャフト3に軸受部6を介して回転可能に支持される。ロータ1の内側面は、ステータ2の外側面と径方向に対向する。つまり、モータ100は、アウターロータ型のDCブラシレスモータである。以下に、モータ100の各部の詳細について、図面を参照して説明する。
【0012】
<2.ブラケット4およびフレーム5>
図1に示すとおり、ブラケット4およびフレーム5は、モータ100の軸方向下方に配置されて、ロータ1およびステータ2の軸方向下方を覆う。ブラケット4がモータ100の軸方向下端部で径方向中央に配置される。ブラケット4の中心が中心軸Cxと一致する。ブラケット4は、シャフト保持部41と、ステータ保持部42と、フレーム保持部43とを有する。
【0013】
シャフト保持部41は、ブラケット4の径方向中央部に配置される。シャフト保持部41は貫通孔でありシャフト3が挿入される。シャフト3は、シャフト保持部41に挿入されて固定される。シャフト3を固定する方法は、例えば、圧入があるがこれに限定されない。例えば、溶接、溶着、接着等であってもよい。また、ブラケット4が樹脂の成型体の場合、インサートモールドによる一体成型であってもよい。
【0014】
シャフト3は、シャフト保持部41を貫通してもよい。具体的には、シャフト3の軸方向下方の端部が、シャフト保持部41の軸方向端部よりも、軸方向下方に位置してもよい。また、シャフト保持部41の一部(図2においては、軸方向下端部)にシャフト3が挿入されない部分が設けられてもよい。シャフト保持部41の下部には、平板状のシャフト蓋部44が設けられる。シャフト蓋部44は、シャフト3と接触する場合、シャフト3の軸方向の位置決めが可能である。またシャフト蓋部44を取り付けることで、シャフト保持部41への異物の混入が抑制でき、シャフト3が外部に露出することを防止できる。なお、本実施形態のブラケット4では、シャフト保持部41よりも内径が大きい凹部にシャフト蓋部44を取り付ける構成を有するが、この構成に限定されない。例えば、シャフト蓋部44の少なくとも一部がシャフト保持部41の内部に配置される構成であってもよい。
【0015】
ステータ保持部42は、ブラケット4径方向外縁部から軸方向上方に突出する筒状である。ステータ保持部42の径方向の内側面は、シャフト3の外側面と隙間をあけて対向する。なお、シャフト3とステータ保持部42の間の径方向の隙間には、ロータ1の後述するロータハブ11の一部が配置される。そして、ロータハブ11はシャフト3に軸受部6を介して回転可能に支持される。ロータハブ11および軸受部6の詳細については、後述する。
【0016】
フレーム保持部43は、ブラケット4の外側面に設けられる。フレーム5は、フレーム保持部43に接触してブラケット4に固定される。ここで、フレーム5について説明する。フレーム5は、フレーム平板部50と、フレーム筒部51と、フレーム凸部52とを有する。
【0017】
フレーム平板部50は、中心軸Cxと直交する方向に拡がる板状である。フレーム平板部50は、円環状であり、径方向中央にフレーム筒部51を有する。
【0018】
フレーム筒部51は、軸方向上方に延びる筒状である。フレーム筒部51の内側面が、フレーム保持部43と接触する。これにより、フレーム5がブラケット4に固定される。なお、フレーム保持部43とフレーム筒部51との固定方法として圧入を挙げることができるが、これに限定されない。例えば、溶接、接着等の方法で固定されてもよい。
【0019】
フレーム凸部52は、フレーム平板部50の径方向外縁から軸方向上方に延びる筒状である。フレーム凸部52を有することで、フレーム5の剛性を高めることができる。また、フレーム凸部52で回路基板7の周囲を囲むことができ、回路基板7を保護することもできる。具体的には、モータ100の外部から回路基板7に異物が混入することを抑制できる。
【0020】
<3. ステータ2>
次にステータ2について説明する。ステータ2は、ロータ1と径方向に対向する。ステータ2は、駆動電流に応じて磁束を発生させる。図2および図3に示すとおり、ステータ2は、ステータコア21と、インシュレータ22と、コイル23と、を有する。
【0021】
ステータコア21は磁性体である。ステータコア21は、例えば、電磁鋼板を軸方向に積層して構成される。ステータコア21は、中心軸Cxに沿って延びる筒状のコアバック部211と、複数のティース部212とを有する。図2に示すように、コアバック部211は、第1環状部213と、第2環状部214と、支持リブ215と、貫通孔216とを有する。
【0022】
第1環状部213は環状であり、中心が中心軸Cxと一致する。第2環状部214は、第1環状部213の径方向内方に隙間を開けて配置される。第2環状部214も第1環状部213と同様、中心が中心軸Cxと一致する。複数の支持リブ215は、第1環状部213と第2環状部214とを径方向に接続する。
【0023】
貫通孔216は、第中心軸Cxに直交する平面において、2環状部214の中央に形成される。貫通孔216にブラケット4のステータ保持部42が挿入される。ステータ保持部42の外側面が、第2環状部214の内側面と接触する。これにより、コアバック部211はブラケット4に固定される。
【0024】
なお、第2環状部214とステータ保持部42とは、例えば、圧入により固定される。しかしながら、第2環状部214とステータ保持部42との固定は、圧入に限定されず、例えば、接着、溶接等、第2環状部214とステータ保持部42とを強固に固定できる方法を広く採用できる。ステータ2の中心は、中心軸Cxと一致する。
【0025】
ティース部212は、コアバック部211の第1環状部213の外側面から径方向外側に延びる。コアバック部211が第1環状部213と第2環状部214とを有するため、第2環状部214をステータ保持部42に固定するときに第2環状部214に作用する応力が第1環状部213に作用しにくい。これにより、コアバック部211の固定時の応力により、ティース部212が移動したり、ティース部212が変形したりすることを抑制できる。
【0026】
ステータコア21の支持リブ215には、軸方向に延びる固定部材挿入部217が形成される(図3参照)。固定部材挿入部217は、ステータコア21の下面から軸方向上方に延びる。なお、固定部材挿入部217は、軸方向の上端が閉じた凹形状の穴部であってもよいし、軸方向に貫通する貫通孔であってもよい。固定部材挿入部217には、第1固定部材8の後述するステータ固定部81が挿入される。
【0027】
図2に示すとおり、回路基板7は、アーチ状に形成される。具体的には、円環状の平板を周方向に所定の中心角度範囲で切断した形状であり、軸方向に見て外周面が円弧形状を有する。回路基板7は、周方向の両端部の2か所で、第1固定部材8を介してステータコア21に固定される。また、回路基板7の周方向両端部が、それぞれ、第1固定部材8を介してステータコア21に固定される。つまり、2個の固定部材挿入部217が、コアバック部211の異なる支持リブ215にそれぞれ配置される。また、固定部材挿入部217は、回路基板7をステータコア21の取り付け位置に配置したときに回路基板7の基板貫通孔73と軸方向に重なる位置に設けられる(図3参照)。回路基板7の周方向両端部を固定する構成とすることで、第1固定部材8の間隔を広くすることができ、回路基板7を安定して固定できる。
【0028】
インシュレータ22は、ステータコア21のコアバック部211の一部と、ティース部212の少なくとも一部を囲む。インシュレータ22は、例えば、絶縁性を有する樹脂で形成される。インシュレータ22は、ティース部212の径方向外端に設けられ軸方向に延びるインシュレータ凸部221を有する。インシュレータ凸部221は、コイル23の導線を巻き付けるときのガイドである。なお、径方向内側にも、インシュレータ凸部221と同様、軸方向に突出する壁部が設けられる。また、インシュレータ凸部221は、回路基板7を保持する保持部としての役割も果たす。
【0029】
コイル23は、インシュレータ22に囲まれたティース部212に導線を巻き付けて形成される。コイル23とティース部212とはインシュレータ22によって絶縁される。コイル23は、導線に電流を供給することで励磁される。モータ100では、コイル23とマグネット14との引力および斥力を利用して、ロータ1を回転する。
【0030】
<4. 回路基板7および第1固定部材8>
回路基板7は、モータ100の軸方向下方に配置される。つまり、回路基板7は、ロータ1およびステータ2の軸方向下面と軸方向に対向する位置に配置される。回路基板7には、コイル23に電力(電流)を供給する回路が実装される。電力を供給する回路としては、例えば、インバータ回路、制御回路等を挙げることができる。また、電源回路が実装されていてもよい。図2に示すとおり、軸方向に見たとき、回路基板7は、周方向に延びるアーチ状である。しかしながら、これに限定されず、長方形等の形状であってもよい。周方向に延びる形状の回路基板を広く採用することができる。また、回路基板7は、中央部に貫通孔を有し、ブラケット4の径方向外方を囲んで配置される円環状であってもよい。
(【0031】以降は省略されています)

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