TOP特許意匠商標
特許ウォッチ DM通知 Twitter
公開番号2021164264
公報種別公開特許公報(A)
公開日20211011
出願番号2020063573
出願日20200331
発明の名称モータ
出願人日本電産株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H02K 1/27 20060101AFI20210913BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】スキューを設けることなく、コギングトルクを低減できるモータの提供。
【解決手段】ステータ30と、軸方向に積層される一対のロータ20と、を備える。ロータ20は、内コア部24と、第1外コア部25と、第2外コア部26と、第1外コア部25よりも径方向外側に配置される第1マグネット27と、径方向において内コア部24と第2外コア部26との間に配置される第2マグネット28と、を有する。径方向に並ぶ第1外コア部25と第1マグネット27とにより構成される第1磁極部51と、径方向に並ぶ第2マグネット28と第2外コア部26とにより構成される第2磁極部52とが、周方向に交互に配置される。一対のロータ20の一方の第1磁極部51と他方の第2磁極部52とは、軸方向に並んで配置され、かつ互いの周方向位置が同じである。第2外コア部26の少なくとも一部の周方向寸法は、第2マグネット28の周方向寸法よりも短い。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項1】
筒状のステータと、
前記ステータよりも径方向内側に位置し、中心軸を中心に回転し、軸方向に積層される一対のロータと、を備え、
前記ロータは、
内コア部と、
前記内コア部よりも径方向外側に位置する第1外コア部と、
前記内コア部よりも径方向外側に位置し、周方向において前記第1外コア部とは異なる位置に配置される第2外コア部と、
前記第1外コア部よりも径方向外側に配置される第1マグネットと、
径方向において前記内コア部と前記第2外コア部との間に配置される第2マグネットと、を有し、
径方向に並ぶ前記第1外コア部と前記第1マグネットとにより構成される第1磁極部と、径方向に並ぶ前記第2マグネットと前記第2外コア部とにより構成される第2磁極部とが、周方向に交互に配置され、
一対の前記ロータのうち一方の前記第1磁極部と他方の前記第2磁極部とは、軸方向に並んで配置され、かつ互いの周方向位置が同じであり、
前記第2磁極部は、
径方向外側を向く第1面と、
径方向外側を向き、周方向において前記第1面を挟むとともに前記第1面よりも径方向内側に位置する一対の第2面と、を有し、
前記第2外コア部の少なくとも一部の周方向寸法は、前記第2マグネットの周方向寸法よりも短い、
モータ。
続きを表示(約 690 文字)【請求項2】
前記第2外コア部は、径方向外側面が凸曲面状の前記第1面とされた第2外コア本体を有し、
前記第2外コア本体の周方向寸法は、前記第2マグネットの周方向寸法よりも短い、
請求項1に記載のモータ。
【請求項3】
前記第2外コア部は、前記第2外コア本体の周方向を向く側面から周方向に突出する鍔部を有し、
前記鍔部は、径方向外側面が前記第2面とされる、
請求項2に記載のモータ。
【請求項4】
前記第2外コア本体の周方向寸法は、前記鍔部の周方向寸法よりも長い、
請求項3に記載のモータ。
【請求項5】
前記第2外コア部の周方向寸法は、前記第2マグネットの周方向寸法以下である、
請求項1から4のいずれか1項に記載のモータ。
【請求項6】
前記第2外コア部の周方向寸法は、前記第2マグネットの周方向寸法よりも短く、
前記第2マグネットの径方向外側面のうち径方向外側に露出する部分が、前記第2面とされる、
請求項1に記載のモータ。
【請求項7】
前記第2外コア部は、周方向を向く側面を有し、
前記側面は、平面状または凸曲面状である、
請求項1から6のいずれか1項に記載のモータ。
【請求項8】
前記ロータは、前記第2マグネットに径方向内側から接触する台座部を有し、
前記第2マグネットの周方向寸法は、前記台座部の周方向寸法以下である、
請求項1から7のいずれか1項に記載のモータ。

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 7,300 文字)【背景技術】
【0002】
モータは、ロータと、ステータと、を備える。モータは、コギングトルクを低減させることにより、振動や騒音を抑えることができる。従来のモータは、例えば特許文献1に記載されるように、ロータおよびステータに段スキューを設けてコギングトルクを低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2004−159492号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
スキューを設けるとモータの製造工程が増え、生産性が低下する。
【0005】
本発明は、スキューを設けることなく、コギングトルクを低減できるモータを提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明のモータの一つの態様は、筒状のステータと、前記ステータよりも径方向内側に位置し、中心軸を中心に回転し、軸方向に積層される一対のロータと、を備える。前記ロータは、内コア部と、前記内コア部よりも径方向外側に位置する第1外コア部と、前記内コア部よりも径方向外側に位置し、周方向において前記第1外コア部とは異なる位置に配置される第2外コア部と、前記第1外コア部よりも径方向外側に配置される第1マグネットと、径方向において前記内コア部と前記第2外コア部との間に配置される第2マグネットと、を有する。径方向に並ぶ前記第1外コア部と前記第1マグネットとにより構成される第1磁極部と、径方向に並ぶ前記第2マグネットと前記第2外コア部とにより構成される第2磁極部とが、周方向に交互に配置される。一対の前記ロータのうち一方の前記第1磁極部と他方の前記第2磁極部とは、軸方向に並んで配置され、かつ互いの周方向位置が同じである。前記第2磁極部は、径方向外側を向く第1面と、径方向外側を向き、周方向において前記第1面を挟むとともに前記第1面よりも径方向内側に位置する一対の第2面と、を有する。前記第2外コア部の少なくとも一部の周方向寸法は、前記第2マグネットの周方向寸法よりも短い。
【発明の効果】
【0007】
本発明の一つの態様のモータによれば、スキューを設けることなく、コギングトルクを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
図1は、本実施形態のモータを模式的に示す断面図である。
図2は、本実施形態のモータのロータを模式的に示す斜視図である。
図3は、図1のIII-III断面を示す断面図である。
図4は、図1のIV-IV断面を示す断面図である。
図5は、本実施形態のモータを備える電動パワーステアリング装置を示す模式図である。
図6は、本実施形態の変形例のモータのロータの一部を示す断面図である。
図7は、本実施形態の変形例のモータのロータの一部を示す断面図である。
図8は、本実施形態の変形例のモータのロータの一部を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
本発明の一実施形態のモータ10について、図面を参照して説明する。図1に示すように、本実施形態では、モータ10の中心軸Jが延びる方向を単に「軸方向」と呼ぶ。本実施形態において、軸方向は上下方向である。上側(+Z)は、軸方向一方側に相当し、下側(−Z)は、軸方向他方側に相当する。また、中心軸Jを中心とする径方向を単に「径方向」と呼ぶ。径方向のうち、中心軸Jに近づく方向を径方向内側と呼び、中心軸Jから離れる方向を径方向外側と呼ぶ。また、中心軸Jを中心とする周方向を単に「周方向」と呼ぶ。なお、上下方向、上側および下側とは、単に各部の相対位置関係を説明するための名称であり、実際の配置関係等は、これらの名称で示される配置関係等以外の配置関係等であってもよい。
【0010】
図1に示すように、本実施形態のモータ10は、中心軸Jを中心とする筒状のステータ30と、ステータ30よりも径方向内側に位置するロータ20と、ハウジング11と、複数のベアリング15,16と、を備える。モータ10は、インナーロータ型のモータである。ロータ20は、ステータ30に対して中心軸Jを中心に回転する。
【0011】
ハウジング11は、ロータ20およびステータ30を収容する。ハウジング11は、軸方向に延びる筒状である。ハウジング11は、周壁11aと、頂壁11bと、底壁11cと、ベアリング保持壁部11dと、を有する。周壁11aは、軸方向に延びる円筒状である。頂壁11bは、周壁11aの上側の開口を塞ぐ。底壁11cは、周壁11aの下側の開口を塞ぐ。底壁11cは、ベアリング16を保持する。ベアリング保持壁部11dは、周壁11aと固定される。ベアリング保持壁部11dは、ベアリング15を保持する。
【0012】
ロータ20は、軸方向に並んで一対設けられる。一対のロータ20は、軸方向に積層される。図1および図2に示すように、一対のロータ20は、第1ロータ20Aと、軸方向において第1ロータ20Aとは異なる位置に配置される第2ロータ20Bと、を有する。本実施形態では、第1ロータ20Aが第2ロータ20Bよりも上側に位置し、第2ロータ20Bが第1ロータ20Aよりも下側に位置する。
【0013】
ロータ20は、シャフト21と、ロータコア22と、ロータコア22の径方向外端部に位置し、周方向に並んで配置される複数のマグネット23と、溝部29と、ホルダ40と、を有する。ロータコア22は、内コア部24と、第1外コア部25と、第2外コア部26と、を有する。複数のマグネット23は、第1マグネット27と、第2マグネット28と、を有する。つまりロータ20は、内コア部24と、第1外コア部25と、第2外コア部26と、第1マグネット27と、第2マグネット28と、を有する。
【0014】
シャフト21は、中心軸Jを中心として軸方向に延びる円柱状である。なおシャフト21は、円筒状でもよい。シャフト21は、複数のベアリング15,16により、中心軸J回りに回転可能に支持される。複数のベアリング15,16は、軸方向に互いに間隔をあけて配置され、ハウジング11に支持される。すなわち、シャフト21は、複数のベアリング15,16を介してハウジング11に支持される。
【0015】
ロータコア22は、軸方向に延びる筒状である。ロータコア22は、磁性体(強磁性体)製であり、例えば鉄製、鋼製、ステンレス製等である。ロータコア22は、複数の電磁鋼板が軸方向に積層されて構成される。ロータコア22は、シャフト21よりも外径が大きい。ロータコア22は、シャフト21よりも軸方向の長さが小さい。ロータコア22の内周面は、シャフト21の外周面と固定される。ロータコア22は、シャフト21と圧入および接着等により固定される。ロータコア22は、軸方向において、一対のベアリング15,16間に位置する。
【0016】
図3および図4に示すように、内コア部24は、ロータコア22のうち径方向内側部分を構成する。内コア部24は、中心軸Jを中心として軸方向に延びる筒状である。内コア部24は、シャフト孔24aと、肉抜き孔24bと、台座部24cと、を有する。つまりロータ20は、台座部24cを有する。シャフト孔24aは、中心軸J上に位置し、内コア部24を軸方向に貫通する。シャフト孔24aには、シャフト21が挿入される。肉抜き孔24bは、内コア部24を軸方向に貫通する。肉抜き孔24bは、周方向に互いに間隔をあけて複数設けられる。複数の肉抜き孔24bは、周方向に等ピッチで配列する。本実施形態によれば、肉抜き孔24bを設けることにより、ロータ20の軽量化および材料費削減等が可能である。
【0017】
台座部24cは、内コア部24の径方向外端部に配置される。台座部24cは、径方向外側に突出する。台座部24cは、第2マグネット28に径方向内側から接触する。台座部24cは、後述する第1マグネット台座部25bと区別して、第2マグネット台座部24cと言い換えてもよい。台座部24cは、周方向に互いに間隔をあけて複数設けられる。本実施形態では、各ロータ20に台座部24cが、周方向に等ピッチで4つ設けられる。台座部24cと、後述する第1マグネット台座部25bとは、周方向に交互に並ぶ。台座部24cは、径方向外側へ向かうに従い周方向の寸法が小さくなる。
【0018】
第1外コア部25は、ロータコア22のうち径方向外側部分の一部を構成する。第1外コア部25は、内コア部24よりも径方向外側に位置する。第1外コア部25は、周方向の一部において内コア部24から径方向外側に突出する。第1外コア部25は、周方向に互いに間隔をあけて複数設けられる。本実施形態では、各ロータ20に第1外コア部25が、周方向に等ピッチで4つ設けられる。
【0019】
第2外コア部26は、ロータコア22のうち径方向外側部分の一部を構成する。第2外コア部26は、内コア部24よりも径方向外側に位置し、周方向において第1外コア部25とは異なる位置に配置される。第2外コア部26は、周方向の一部において内コア部24から径方向外側に離れた位置に配置される。第2外コア部26は、周方向に互いに間隔をあけて複数設けられる。本実施形態では、各ロータ20に第2外コア部26が、周方向に等ピッチで4つ設けられる。各ロータ20において、第1外コア部25と第2外コア部26とは、周方向に交互に並ぶ。
【0020】
第1外コア部25および第2外コア部26の少なくとも一方は、内コア部24と一体である。本実施形態では第1外コア部25が、内コア部24と一体である。本実施形態によれば、ロータ20の部品点数を削減して、モータ10の製造工程および製造コストを低減できる。第1外コア部25および第2外コア部26の上記以外の構成については、別途後述する。
【0021】
マグネット23は、永久磁石である。各マグネット23は、ロータコア22の外周部に、ホルダ40および接着剤等により固定される。
【0022】
第1マグネット27は、第1外コア部25よりも径方向外側に配置される。第1マグネット27は、ロータ20の径方向外側面に配置され、径方向外側に露出される。第1外コア部25と第1マグネット27とは、径方向から見て、互いに重なる。径方向に並ぶ第1外コア部25と第1マグネット27とにより、第1磁極部51が構成される。つまりロータ20は、第1磁極部51を有する。第1磁極部51は、表面磁石型(Surface Permanent Magnet:SPM)の磁極部である。第1磁極部51は、周方向に互いに間隔をあけて複数設けられる。本実施形態では、各ロータ20に第1磁極部51が、周方向に等ピッチで4つ設けられる。
【0023】
第1マグネット27は、板状であり、一対の板面が径方向を向く。第1マグネット27は、径方向外側を向く径方向外側面27aと、径方向内側を向く径方向内側面27bと、周方向を向く第1側面27cと、を有する。径方向外側面27aは、径方向外側に膨出する凸曲面状である。径方向内側面27bは、径方向と垂直な方向に拡がる平面状である。第1側面27cは、第1マグネット27に一対設けられる。各第1側面27cは、周方向と垂直な方向に拡がる平面状である。各第1側面27cは、径方向外側面27aの周方向の端部と、径方向内側面27bの周方向の端部とに繋がる。本実施形態によれば、第1マグネット27に一対の第1側面27cを設けることで第1マグネット27の周方向の両端部に尖った角部が形成されることを抑えて、第1マグネット27の角欠けを抑制しつつ、第1マグネット27の構造を簡素化できる。
【0024】
図3および図4に示すように、中心軸Jに垂直な断面視で、第1側面27cの長さは、1mm以上である。第1側面27cの長さが1mm以上であると、第1マグネット27の角欠けがより安定して抑制される。
【0025】
第2マグネット28は、径方向において内コア部24と第2外コア部26との間に配置される。第2マグネット28と第2外コア部26とは、径方向から見て、互いに重なる。径方向に並ぶ第2マグネット28と第2外コア部26とにより、第2磁極部52が構成される。つまりロータ20は、第2磁極部52を有する。第2磁極部52は、埋込磁石型(Interior Permanent Magnet:IPM)の磁極部である。第2磁極部52は、周方向に互いに間隔をあけて複数設けられる。本実施形態では、各ロータ20に第2磁極部52が、周方向に等ピッチで4つ設けられる。
【0026】
第2マグネット28は、板状であり、一対の板面が径方向を向く。第2マグネット28は、径方向外側を向く径方向外側面28aと、径方向内側を向く径方向内側面28bと、周方向を向く第2側面28cと、を有する。径方向外側面28aは、径方向と垂直な方向に拡がる平面状である。径方向内側面28bは、径方向と垂直な方向に拡がる平面状である。第2側面28cは、第2マグネット28に一対設けられる。各第2側面28cは、周方向と垂直な方向に拡がる平面状である。各第2側面28cは、径方向外側面28aの周方向の端部と、径方向内側面28bの周方向の端部とに繋がる。
【0027】
中心軸Jに垂直な断面視で、第1側面27cの長さは、第2側面28cの長さよりも短い。本実施形態において、第1マグネット27の径方向外側面27aは、径方向外側に膨出する凸曲面状であり、第2マグネット28の径方向外側面28aは、平面状である。また、第1マグネット27の径方向内側面27bおよび第2マグネット28の径方向内側面28bは、ともに平面状である。このため、中心軸Jに垂直な断面視で、第1側面27cの長さが第2側面28cの長さよりも小さいと、第1マグネット27の体積と第2マグネット28の体積とのバランスをとりやすい。
【0028】
図2に示すように、第1磁極部51と第2磁極部52とは、周方向に交互に配置される。一対のロータ20のうち一方の第1磁極部51と他方の第2磁極部52とは、軸方向に並んで配置され、かつ互いの周方向位置が同じである。すなわち、第1ロータ20Aの第1磁極部51の周方向位置と、第2ロータ20Bの第2磁極部52の周方向位置とが、互いに同じであり、第1ロータ20Aの第2磁極部52の周方向位置と、第2ロータ20Bの第1磁極部51の周方向位置とが、互いに同じである。
【0029】
より詳しくは、軸方向から見て、第1ロータ20Aの第1磁極部51の周方向の中心部と、第2ロータ20Bの第2磁極部52の周方向の中心部とが、互いに重なって配置され、第1ロータ20Aの第2磁極部52の周方向の中心部と、第2ロータ20Bの第1磁極部51の周方向の中心部とが、互いに重なって配置される。つまり本実施形態では、ロータ20にスキューが掛けられていない。また、本実施形態では、軸方向から見て、第1ロータ20Aの第1磁極部51の周方向の両端部と、第2ロータ20Bの第2磁極部52の周方向の両端部とが、互いに重なって配置され、第1ロータ20Aの第2磁極部52の周方向の両端部と、第2ロータ20Bの第1磁極部51の周方向の両端部とが、互いに重なって配置される。なお、必ずしも、軸方向から見て、第1ロータ20Aの第1磁極部51の周方向の両端部と、第2ロータ20Bの第2磁極部52の周方向の両端部とが、互いに重なって配置され、第1ロータ20Aの第2磁極部52の周方向の両端部と、第2ロータ20Bの第1磁極部51の周方向の両端部とが、互いに重なって配置されなくてもよい。つまり、ロータ20にスキューが掛けられていないとは、軸方向から見て、第1ロータ20Aの第1磁極部51の周方向の中心部と、第2ロータ20Bの第2磁極部52の周方向の中心部とが、互いに重なって配置されることである。
【0030】
本実施形態によれば、一対のロータ20のうち、第1ロータ20Aに発生するコギングトルクの波形と、第2ロータ20Bに発生するコギングトルクの波形とを、互いに逆位相で生じさせることができる。すなわち、第1ロータ20Aのコギングトルクと第2ロータ20Bのコギングトルクとが、互いに打ち消し合い、合成コギングトルクの波形の最大値と最小値との差つまり変動幅を、小さく抑えることができる。したがって、スキューを設けることなく、モータ10全体としてのコギングトルクを低減できる。モータ10の製造工程が削減されて、生産性が向上する。また、トルクリップルに逆位相を発生させることができる。すなわち、第1ロータ20Aに発生するトルクリップルと、第2ロータ20Bに発生するトルクリップルとが、互いに逆位相で生じるため、これらが互いに打ち消し合い、合成トルクリップルの波形の最大値と最小値との差つまり変動幅を、小さく抑えることができる。したがって本実施形態によれば、スキューを掛けることによるトルク低下を抑制しつつ、コギングトルクを低減でき、かつ、トルクリップルを低減できる。そして、モータ10が発する振動および騒音を低減できる。
(【0031】以降は省略されています)

この特許をJ-PlatPatで参照する

関連特許

日本電産株式会社
モータ
日本電産株式会社
モータ
日本電産株式会社
モータ
日本電産株式会社
モータ
日本電産株式会社
モータ
日本電産株式会社
モータ
日本電産株式会社
モータ
日本電産株式会社
モータ
日本電産株式会社
モータ
日本電産株式会社
モータ
日本電産株式会社
モータ
日本電産株式会社
モータ
日本電産株式会社
モータ
日本電産株式会社
モータ
日本電産株式会社
モータ
日本電産株式会社
モータ
日本電産株式会社
駆動装置
日本電産株式会社
駆動装置
日本電産株式会社
駆動装置
日本電産株式会社
駆動装置
日本電産株式会社
駆動回路
日本電産株式会社
駆動回路
日本電産株式会社
冷却装置
日本電産株式会社
塗布装置
日本電産株式会社
駆動装置
日本電産株式会社
駆動装置
日本電産株式会社
制御装置
日本電産株式会社
制御装置
日本電産株式会社
小型ギア
日本電産株式会社
駆動装置
日本電産株式会社
駆動装置
日本電産株式会社
駆動装置
日本電産株式会社
駆動装置
日本電産株式会社
駆動装置
日本電産株式会社
駆動装置
日本電産株式会社
プレス装置
続きを見る