ロータおよびモータ
【課題】筒状胴部を備えたホルダによってリング状のマグネットを保持したロータにおいて、温度変化に起因するマグネットの割れやガタつき等の発生を抑制することのできる構成、および当該ロータを備えたモータを提供すること。
【解決手段】モータのロータ１において、マグネット３は、ホルダ２の筒状胴部２５に保持されているとともに、ホルダ２の支持部（径方向支持部６、周方向支持部７および軸方向支持部８）によって弾性をもって支持されている。支持部（径方向支持部６、周方向支持部７および軸方向支持部８）は、マグネット３に当接する当接部（径方向当接部６１、周方向当接部７１および軸方向当接部８１）と、当接部をマグネット３に対する当接方向に変位可能とする弾性腕部（径方向支持用弾性腕部６２、周方向支持用弾性腕部７２および軸方向支持用弾性腕部８２）とを備えている。
【解決手段】モータのロータ１において、マグネット３は、ホルダ２の筒状胴部２５に保持されているとともに、ホルダ２の支持部（径方向支持部６、周方向支持部７および軸方向支持部８）によって弾性をもって支持されている。支持部（径方向支持部６、周方向支持部７および軸方向支持部８）は、マグネット３に当接する当接部（径方向当接部６１、周方向当接部７１および軸方向当接部８１）と、当接部をマグネット３に対する当接方向に変位可能とする弾性腕部（径方向支持用弾性腕部６２、周方向支持用弾性腕部７２および軸方向支持用弾性腕部８２）とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リング状のマグネットがホルダに保持されたロータ、および当該ロータを備えたモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
モータや発電機は、ロータと、ロータに対向配置されたステータとを有している。かかるロータのうち、リング状のマグネットがホルダの筒状胴部に保持された構成のものでは、温度が上昇した際、マグネットとホルダとの熱膨張係数の差によってマグネットに過大な力が加わると、マグネットに割れ等の不具合が発生する。そこで、マグネットの周辺に弾性変形部を設けておき、温度が上昇した際にマグネットに加わる力を弾性変形部で吸収する構成が提案されている（特許文献１、２参照）。
【０００３】
例えば、特許文献１では、ホルダにおいてマグネットが位置する部分の内側に、マグネットと同心状の変形吸収溝が形成された構成が提案されている。また、特許文献２では、マグネットの内側においてマグネットとホルダとの間に隙間を確保しておく構成が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２６８２４３号公報
【特許文献２】特開２００７−２２１８９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１、２に記載の構成のように、マグネットの内側に変形吸収溝や隙間を確保しておく構成では、温度が低下してホルダが収縮すると、マグネットにガタつきが発生するという問題点がある。なお、特許文献１には、筒状胴部を備えたホルダに代えて、マグネットと回転軸との間に２つの板ばね部材を配置し、２つの板ばね部材を弾性変形部として利用した構成が提案されているが、かかる構成では、２つの部材を用いる必要があるとともに、マグネットを確実に保持することが困難である。
【０００６】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、筒状胴部を備えたホルダによってリング状のマグネットを保持したロータにおいて、温度変化に起因するマグネットの割れやガタつき等の発生を抑制することのできる構成、および当該ロータを備えたモータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、円筒状のマグネットと、該マグネットの内周面および外周面のうちの一方の周面が露出した状態に当該マグネットを保持する筒状胴部を備えたホルダと、を有するロータにおいて、前記ホルダは、前記マグネットを径方向、周方向および軸方向のうちのいずれかの方向から弾性をもって支持する支持部を有し、前記支持部は、前記マグネットに当接する当接部と、該当接部を前記マグネットに対する当接方向に変位可能とする弾性腕部と、を備えていることを特徴とする。
【０００８】
本発明において、マグネットは、ホルダの筒状胴部に保持されているとともに、ホルダの支持部によって弾性をもって支持されている。ここで、支持部は、マグネットに当接する当接部と、当接部をマグネットに対する当接方向に変位可能とする弾性腕部とを備えているため、温度変化が生じた際、マグネットとホルダとの間に熱膨張係数の差があっても、マグネットに加わる力は、当接部の変位によって吸収される。このため、マグネットに過大な力が加わらないので、マグネットの割れ等の不具合の発生を抑制することができる。また、マグネットとホルダとの熱膨張係数の差によって、マグネットと当接部との間に隙間が発生しようとした場合でも、かかる隙間の発生は、当接部の変位によって阻止される。このため、マグネットのガタつき等の不具合の発生を抑制することができる。
【０００９】
本発明において、前記弾性腕部は、前記筒状胴部に開口部を設けることにより前記筒状胴部の一部として形成されていることが好ましい。かかる構成によれば、簡素な構成のホルダによって、温度変化に起因するマグネットの割れやガタつき等の不具合の発生を抑制することができる。
【００１０】
本発明において、前記弾性腕部は、周方向に延在していることが好ましい。かかる構成によれば、弾性腕部を軸方向に延在させた場合に比して弾性腕部の長さ寸法に対する自由度が高い等の利点がある。
【００１１】
本発明において、前記ホルダは、前記支持部を周方向の複数個所に有していることが好ましい。かかる構成によれば、マグネットを安定した状態に支持することができる。
【００１２】
本発明において、前記ホルダは、前記支持部として、前記マグネットを径方向で支持する径方向支持部を有し、前記径方向支持部は、前記当接部として、前記内周面および前記外周面のうちの他方の周面に径方向から当接する径方向当接部を備え、前記弾性腕部として、前記径方向当接部を径方向に変位可能とする径方向支持用弾性腕部を備えていることが好ましい。かかる構成によれば、マグネットを径方向で安定して支持することができる。
【００１３】
本発明において、前記径方向当接部は、軸方向に延在して前記マグネットに線状に接触する突条部を備えていることが好ましい。かかる構成によれば、マグネットを安定した状態に支持することができる。
【００１４】
本発明において、前記ホルダは、前記支持部として、前記マグネットを周方向で支持する周方向支持部を有し、前記マグネットは、周方向に向く被当接部を備え、前記周方向支持部は、前記当接部として、前記被当接部に周方向から当接する周方向当接部を備え、前記弾性腕部として、前記周方向当接部を周方向に変位可能とする周方向支持用弾性腕部を備えていることが好ましい。かかる構成によれば、マグネットを周方向で安定して支持することができる。
【００１５】
本発明において、前記ホルダは、前記支持部として、前記マグネットを軸方向で支持する軸方向支持部を有し、前記軸方向支持部は、前記当接部として、前記マグネットにおいて軸方向の一方側に向く被当接面に軸方向から当接する軸方向当接部を備え、前記弾性腕部として、前記軸方向当接部を軸方向に変位可能とする軸方向支持用弾性腕部を備えていることが好ましい。かかる構成によれば、マグネットを軸方向で安定して支持することができる。
【００１６】
本発明において、前記ホルダは、前記マグネットの軸方向の他方側に係合する係合部を有し、当該係合部は、径方向に弾性変形可能な弾性腕部と、該弾性腕部から前記マグネットに向けて突出して前記マグネットにおいて軸方向の他方側に向く被当接面に係合する係合凸部とを備えていることが好ましい。かかる構成によれば、マグネットの一方側端部からホルダの筒状胴部を挿入する際、係合部の弾性腕部がマグネットに押されて変位するので、マグネットの一方側端部からホルダの筒状胴部を挿入することができる。また、マグネットの一方側端部からホルダの筒状胴部を挿入し終えると、係合凸部が自動的にマグネットに係合するので、マグネットが筒状胴部から不用意に抜けることがない。
【００１７】
この場合、前記係合部と前記軸方向支持部とは、周方向で互いに異なる位置に設けられていることが好ましい。かかる構成によれば、マグネットを軸方向で安定して支持することができる。
【００１８】
本発明に係るロータは、モータ用ロータや発電機用ロータとして用いることができ、モータの場合、ロータに対向配置されたステータを有している。
【発明の効果】
【００１９】
本発明において、マグネットは、ホルダの筒状胴部に保持されているとともに、ホルダの支持部によって弾性をもって支持されている。ここで、支持部は、マグネットに当接する当接部と、当接部をマグネットに対する当接方向に変位可能とする弾性腕部とを備えているため、温度変化が生じた際、マグネットとホルダとの間に熱膨張係数の差があっても、マグネットに加わる力は、弾性腕部による当接部の変位によって吸収される。このため、マグネットに過大な力が加わらないので、マグネットの割れ等の不具合の発生を抑制することができる。また、マグネットとホルダとの熱膨張係数の差によって、マグネットと当接部との間に隙間が発生しようとした場合でも、かかる隙間の発生は、弾性腕部による当接部の変位によって阻止される。このため、マグネットのガタつき等の不具合の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明を適用したモータの全体構成を示す説明図である。
【図２】本発明を適用したモータの断面図である。
【図３】本発明を適用したモータのロータを出力側からみたときの説明図である。
【図４】本発明を適用したモータのロータを反出力側からみたときの説明図である。
【図５】本発明を適用したモータのロータの説明図である。
【図６】本発明を適用したモータのロータに構成した支持部の変形例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図面を参照して、本発明を適用したモータおよびロータの一例を説明する。なお、以下の説明では、各種のモータのうち、ステッピングモータに本発明を適用した場合を例示する。また、以下の説明では、モータ軸線方向において、回転軸（モータ軸）が突出している側を「出力側Ｌ１」とし、回転軸が突出している側とは反対側を「反出力側Ｌ２」として説明する。
【００２２】
（全体構成）
図１は、本発明を適用したモータの全体構成を示す説明図であり、図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、モータの斜視図、モータの分解斜視図、およびステータとロータとを分離した様子を示す斜視図である。図２は、本発明を適用したモータの断面図である。
【００２３】
図１および図２に示すモータ１０は、インナーロータタイプのステッピングモータであり、ホルダ２およびホルダ２の外周面に保持されたリング状のマグネット３を備えたロータ１と、ロータ１の外周側に配置された円筒状のステータ５とを有している。ロータ１は、ホルダ２に固着された回転軸４を備えており、回転軸４は、ステータ５の出力側Ｌ１の端面から突出している。かかる構成のモータ１０において、マグネット３の外周面には周方向にＳ極とＮ極とが交互に形成されている。
【００２４】
本形態のモータ１０において、ステータ５は、２つのステータ組５Ａ、５Ｂがモータ軸線Ｌ方向に２段に重ねて配置された構造を有しており、２つのステータ組５Ａ、５Ｂは、略同一構成をもって逆向きに重ねて、半ピッチ周方向にずれて配置されている。ステータ組５Ａ、５Ｂは各々、コイル５９が巻回された絶縁性のコイルボビン５０と、コイルボビン５０のモータ軸線Ｌ方向の両端部に重ねて配置された２つのステータコア５１、５２とを備えている。ステータコア５１、５２のうち、ステータコア５１は、モータ軸線Ｌ方向における外側に配置された外ステータコアであり、ステータコア５２は、モータ軸線Ｌ方向における内側に配置された内ステータコアである。本形態において、ステータコア５１は、コイル５９の外周側を覆う外周側板部５１ａを備えており、ステータコア５１の外周側板部５１ａによってモータケースが構成されている。かかる構成のステータ５として周知の構成を採用することができるので、詳細な説明を省略するが、ステータコア５１、５２では、モータ軸線Ｌ方向に直交する端板部の中央穴からはモータ軸線Ｌ方向に極歯５１３、５２３が形成されている。従って、ステータコア５１、５２をコイルボビン５０のモータ軸線Ｌ方向の両端部に重ねると、ステータコア５１の極歯５１３とステータコア５２の極歯５２３とは、コイルボビン５０の内周面に沿って交互に並ぶことになる。この状態で、極歯５１３、５２３は、ロータ１のマグネット３に対して径方向内側で所定の間隔を介して対向することになる。
【００２５】
ステータ５のモータ軸線Ｌ方向の両端面には、端板１９１、１９２が固着されており、各々が裏面カバーおよび表面カバーとして用いられている。また、端板１９２の外周端部は、モータ１０が搭載される機器への取り付け板として利用されている。また、端板１９１、１９２の中央には穴１９１ａ、１９２ａが形成されており、かかる穴１９１ａ、１９２ａを利用して、回転軸４を回転可能に支持する軸受１９３、１９４が保持されている。なお、回転軸４には、ホルダ２の出力側Ｌ１の端部と軸受１９４との間にワッシャー１９５、板状バネ１９６およびワッシャー１９７がこの順に取り付けられている。また、回転軸４には、ホルダ２の反出力側Ｌ２の端部と軸受１９３との間にワッシャー１９８が取り付けられている。
【００２６】
（ロータ１の詳細構成）
図３は、本発明を適用したモータ１０のロータ１を出力側からみたときの説明図であり、図３（ａ）、（ｂ）は、ロータ１の斜視図および分解斜視図である。図４は、本発明を適用したモータ１０のロータ１を反出力側からみたときの説明図であり、図４（ａ）、（ｂ）は、ロータ１の斜視図および分解斜視図である。図５は、本発明を適用したモータ１０のロータ１の説明図であり、図５（ａ１）、（ａ２）、（ａ３）は、ホルダ２の平面図、側面図および底面図であり、図５（ｂ１）、（ｂ２）、（ｂ３）は、マグネット３の平面図、側面図および底面図である。
【００２７】
図３、図４および図５に示すように、ロータ１において、マグネット３は、円筒状の焼結磁石、ボンド磁石やプラスチック磁石等であり、モータ軸線Ｌ方向における出力側Ｌ１の端部３４（一方側端部）には、軸方向Ｇに凹む矩形形状の凹部３６が形成されている。これに対して、マグネット３のモータ軸線Ｌ方向における反出力側Ｌ２の端部３３（他方側端部）には凹部等が形成されていない。本形態において、凹部３６は、等角度間隔の３個所に形成されている。かかる凹部３６の内側において、周方向Ｆの両側位置で軸方向に起立して周方向に向く部分３６１、３６２は、後述する周方向支持部７で支持される被当接部である。
【００２８】
ホルダ２は、樹脂成形品であり、モータ軸線Ｌ方向の反出力側Ｌ２に位置する底板部２１と、底板部２１の中央から出力側Ｌ１に向けて突出した筒部２３と、底板部２１の外周縁から出力側Ｌ１に向けて突出した筒状胴部２５とを備えたカップ形状を有している。また、ホルダ２は、筒部２３、筒状胴部２５および底板部２１に繋がった板状リブ２８を備えており、本形態において、板状リブ２８は等角度間隔に６枚形成されている。
【００２９】
本形態において、底板部２１は円盤状であり、筒部２３および筒状胴部２５は互いに同心状の円筒状である。筒部２３には回転軸４が嵌る軸穴２３０が形成されている。かかるホルダ２において、筒状胴部２５の出力側Ｌ１の端部は、径方向Ｅにおける肉厚が他の部分よりわずかに厚いフランジ部２６になっている。
【００３０】
ここで、筒状胴部２５にはマグネット３が保持されている。本形態において、図１に示すモータ１０は、インナーロータタイプのステッピングモータであるため、マグネット３は、筒状胴部２５の外周面２５１および内周面２５２のうち、外周面２５１の側に保持されている。従って、マグネット３は、内周面３１および外周面３２のうち、外周面３２が露出した状態にあり、ステータ５と対向している。
【００３１】
本形態のロータ１において、ホルダ２は、以下に説明するように、マグネット３を径方向、周方向および軸方向のうちのいずれかの方向から弾性をもって支持する支持部を有しており、かかる支持部は、マグネット３に当接する当接部と、当接部をマグネット３に対する当接方向に変位可能とする弾性腕部とを備えている。
【００３２】
（ホルダ２の径方向支持部の構成）
本形態のモータ１０およびロータ１において、ホルダ２は、まず、上記の支持部として、マグネット３を径方向Ｅで支持する径方向支持部６を有しており、本形態において、径方向支持部６は、等角度間隔の３個所に同一の構造をもって形成されている。かかる径方向支持部６を構成するにあたって、本形態では、マグネット３の内周面３１に径方向Ｅから当接する径方向当接部６１（当接部）と、径方向当接部６１を径方向Ｅに変位可能とする径方向支持用弾性腕部６２（弾性腕部）とが用いられ、マグネット３は、径方向支持部６によってホルダ２に弾性をもって径方向Ｅで支持されている。
【００３３】
より具体的には、ホルダ２の筒状胴部２５には、モータ軸線Ｌ方向における略中央位置に、周方向Ｆに延在する２本の溝状の開口部２５６ａ、２５６ｂが平行して所定の角度範囲にわたって形成されており、開口部２５６ａ、２５６ｂの間には径方向支持用弾性腕部６２が形成されている。かかる径方向支持用弾性腕部６２において、両端の根元部分は筒状胴部２５に繋がっているため、変形不能であるが、根元部分から離間する中央部分は、径方向Ｅに弾性変形可能である。ここで、径方向支持用弾性腕部６２の周方向の略中央位置には、径方向外側に突出してマグネット３の内周面３１に径方向Ｅから当接する径方向当接部６１が形成されており、かかる径方向当接部６１は、径方向支持用弾性腕部６２によって両持ち状態で支持されているので、径方向支持用弾性腕部６２の弾性変形によって径方向Ｅに変位可能である。
【００３４】
本形態において、径方向当接部６１は、径方向支持用弾性腕部６２から軸方向Ｇに延在する断面半円形状の突条部として形成されており、マグネット３の内周面３１に線接触状態で当接する。
【００３５】
（ホルダ２の周方向支持部の構成）
本形態のモータ１０およびロータ１において、ホルダ２は、上記の支持部として、さらに、マグネット３を周方向Ｆで支持する周方向支持部７を有しており、本形態において、周方向支持部７は、等角度間隔の３個所に同一の構造をもって形成されている。本形態において、周方向支持部７は、径方向支持部６に対して６０°ずれた位置に設けられている。かかる周方向支持部７を構成するにあたって、本形態では、マグネット３の凹部３６において周方向に向く部分３６１、３６２（被当接部）に周方向Ｆから当接する周方向当接部７１（当接部）と、周方向当接部７１を周方向Ｆに変位可能とする周方向支持用弾性腕部７２（弾性腕部）とが用いられ、マグネット３は、周方向支持部７によってホルダ２に弾性をもって周方向Ｆで支持されている。
【００３６】
より具体的には、ホルダ２の筒状胴部２５において、出力側Ｌ１の端部付近には、フランジ部２６を部分的に残すように開口部２５７ａが所定の角度範囲にわたって形成されており、筒状胴部２５の出力側Ｌ１の端部には、周方向Ｆに延在した後、軸方向Ｇに折れ曲がったＬ字形状の周方向支持用弾性腕部７２が形成されている。本形態において、周方向支持用弾性腕部７２は、周方向Ｆの時計回りＣＷの方向に向けて延在した後、軸方向Ｇに折れ曲がったＬ字形状の周方向支持用弾性腕部７２ａと、周方向Ｆの反時計回りＣＣＷの方向に向けて延在した後、軸方向Ｇに折れ曲がったＬ字形状の周方向支持用弾性腕部７２ｂとが形成されている。また、筒状胴部２５の内周面２５２において周方向支持用弾性腕部７２が形成されている部分は、開口部２５７ａに繋がった窪み２５７ｂになっており、周方向支持用弾性腕部７２は、筒状胴部２５の他の部分に比して肉薄になっている。
【００３７】
かかる周方向支持用弾性腕部７２において、根元部分は筒状胴部２５に繋がっているため、変形不能であるが、根元部分から離間する先端部分は、軸方向Ｇに弾性変形可能である。従って、周方向支持用弾性腕部７２の先端部は、周方向支持用弾性腕部７２の先端部の軸方向Ｇでの変形に伴って、周方向Ｆに変位可能である。しかも、周方向支持用弾性腕部７２は、筒状胴部２５の他の部分に比して肉薄になっているため、変形しやすくなっている。ここで、２つの周方向支持用弾性腕部７２（周方向支持用弾性腕部７２ａ、７２ｂ）の先端部には、周方向Ｆに突出してマグネット３の凹部３６において周方向に向く部分３６１、３６２（被当接部）に周方向Ｆから当接する周方向当接部７１が形成されている。従って、周方向当接部７１は、周方向支持用弾性腕部７２の弾性変形によって周方向Ｆに変位可能である。
【００３８】
本形態において、周方向当接部７１は、周方向支持用弾性腕部７２の先端部において、径方向Ｅに延在する断面半円形状の突条部として形成されており、マグネット３の凹部３６において周方向に向く部分３６１、３６２（被当接部）に線接触状態で当接する。
【００３９】
（ホルダ２の軸方向支持部の構成）
本形態のモータ１０およびロータ１において、ホルダ２は、上記の支持部として、さらに、マグネット３を軸方向Ｇで支持する軸方向支持部８を有しており、本形態において、軸方向支持部８は、等角度間隔の３個所に同一の構造をもって形成されている。本形態において、軸方向支持部８は、径方向支持部６と同一の角度位置に設けられている。かかる軸方向支持部８を構成するにあたって、本形態では、マグネット３において出力側Ｌ１に向く端部３４（被当接部）に軸方向Ｇから当接する軸方向当接部８１（当接部）と、軸方向当接部８１を軸方向Ｇに変位可能とする軸方向支持用弾性腕部８２（弾性腕部）とが用いられ、マグネット３は、軸方向支持部８によってホルダ２に弾性をもって軸方向Ｇで支持されている。
【００４０】
より具体的には、ホルダ２の筒状胴部２５において、出力側Ｌ１の端部付近には、フランジ部２６を残すように周方向に延在する開口部２５８ａが所定の角度範囲にわたって形成されており、筒状胴部２５の出力側Ｌ１の端部には、周方向Ｆに延在した軸方向支持用弾性腕部８２が形成されている。また、筒状胴部２５の内周面２５２において軸方向支持用弾性腕部８２が形成されている部分は、開口部２５８ａに繋がった窪み２５８ｂになっており、軸方向支持用弾性腕部８２は、筒状胴部２５の他の部分に比して肉薄になっている。
【００４１】
かかる軸方向支持用弾性腕部８２において、両端の根元部分は筒状胴部２５に繋がっているため、変形不能であるが、根元部分から離間する中央部分は、軸方向Ｇに弾性変形可能である。しかも、軸方向支持用弾性腕部８２は、筒状胴部２５の他の部分に比して肉薄になっているため、変形しやすくなっている。ここで、軸方向支持用弾性腕部８２の周方向の略中央位置には、軸方向Ｇの反出力側に突出してマグネット３の出力側Ｌ１の端部３４に軸方向Ｇから当接する軸方向当接部８１が形成されており、かかる軸方向当接部８１は、軸方向支持用弾性腕部８２によって両持ち状態で支持されているので、軸方向支持用弾性腕部８２の弾性変形によって軸方向Ｇに変位可能である。
【００４２】
本形態において、軸方向当接部８１は、軸方向支持用弾性腕部８２の中央部分において、径方向Ｅに延在する断面半円形状の突条部として形成されており、マグネット３の出力側Ｌ１の端部３４に線接触状態で当接する。
【００４３】
（係合部の構成）
このように構成したロータ１において、ホルダ２の反出力側Ｌ２の端部には、マグネット３において反出力側Ｌ２に向く端部３３（被当接部）に係合する係合部９が形成されており、係合部９は、軸方向支持部８との間にマグネット３を保持する。本形態において、係合部９は等角度間隔の３個所に同一の構造をもって形成されている。本形態において、係合部９は、軸方向支持部８に対して周方向で６０°ずれた位置に設けられ、周方向支持部７と同一の角度位置に設けられている。かかる係合部９を構成するにあたって、本形態では、径方向に弾性変形可能な弾性腕部９２と、弾性腕部９２からマグネット３に向けて突出してマグネット３の反出力側Ｌ２の端部３３に係合する係合凸部９１とが用いられている。
【００４４】
より具体的には、ホルダ２の筒状胴部２５には、モータ軸線Ｌ方向における反出力側Ｌ２の端部に、軸方向Ｇに延在する２本のスリット状の開口部２５９ａ、２５９ｂが形成されており、開口部２５９ａ、２５９ｂの間には弾性腕部９２が形成されている。かかる弾性腕部９２において、根元部分は筒状胴部２５に繋がっているため、変形不能であるが、根元部分から離間する先端部分は、径方向Ｅに弾性変形可能である、ここで、弾性腕部９２の反出力側Ｌ２の端部（先端部）の外面には、係合凸部９１が形成されており、かかる係合凸部９１は、弾性腕部９２の弾性変形によって径方向に変位可能である。また、係合凸部９１において、径方向Ｅの外側に向く面は、反出力側Ｌ２に斜めに傾いたテーパ面になっている。
【００４５】
（マグネット３およびホルダ２の径方向の寸法関係）
本形態のモータ１０のロータ１において、一般的にはマグネット３の線膨張率と、ホルダ２を構成する樹脂の線膨張率には、以下の関係
マグネット３の線膨張率＜ホルダ樹脂の線膨張率
がある。本形態では、かかる関係に対応して、マグネット３およびホルダ２の径方向Ｅの寸法は、以下のように設定してある。まず、高温下においては、ホルダ２の外周面２５１がマグネット３の内周面３１に当接しないようにマグネット３およびホルダ２の径方向Ｅの寸法を設定してある。また、低温下においては、ホルダ２の径方向当接部６１がマグネット３の内周面３１に当接して押圧力を発揮するようにマグネット３およびホルダ２の径方向Ｅの寸法を設定してある。なお、マグネット３およびホルダ２の軸方向Ｇの寸法、および周方向Ｆの寸法についても、径方向Ｅの寸法と同様な条件を満たす設定にしてある。
【００４６】
それ故、本形態のモータ１０の使用、保存温度範囲において、マグネット３は径方向Ｅ、周方向Ｆ、軸方向Ｇのいずれにおいてもホルダ２の弾性力で保持され、モータ１０の動作時の反力にも充分耐え得るとともに、振動、落下性能なども満たすことになる。
【００４７】
（本形態の効果）
以上説明したように、本形態のモータ１０において、マグネット３は、ホルダ２の筒状胴部２５に保持されているとともに、ホルダ２の支持部（径方向支持部６、周方向支持部７および軸方向支持部８）によって弾性をもって支持されている。ここで、支持部（径方向支持部６、周方向支持部７および軸方向支持部８）は、マグネット３に当接する当接部（径方向当接部６１、周方向当接部７１および軸方向当接部８１）と、当接部をマグネット３に対する当接方向に変位可能とする弾性腕部（径方向支持用弾性腕部６２、周方向支持用弾性腕部７２および軸方向支持用弾性腕部８２）とを備えているため、温度上昇が生じた際、マグネット３とホルダ２との間に熱膨張係数の差があっても、マグネットに加わる力は、当接部（径方向当接部６１、周方向当接部７１および軸方向当接部８１）の変位によって吸収される。このため、マグネット３に過大な力が加わらないので、マグネット３の割れ等の不具合の発生を抑制することができる。また、温度低下が生じた際、マグネット３とホルダ２との熱膨張係数の差によって、マグネット３と当接部（径方向当接部６１、周方向当接部７１および軸方向当接部８１）との間に隙間が発生しようとした場合でも、かかる隙間の発生は、当接部（径方向当接部６１、周方向当接部７１および軸方向当接部８１）の変位によって吸収される。このため、マグネット３のガタつき等の不具合の発生を抑制することができる。
【００４８】
また、ホルダ２には、支持部（径方向支持部６、周方向支持部７および軸方向支持部８）が周方向の複数個所に等角度間隔で配置されているため、マグネット３には、ホルダ２からの力が等角度間隔の方向から均等に加わる。それ故、マグネット３は、安定した状態に支持され、傾きにくい。
【００４９】
また、弾性腕部（径方向支持用弾性腕部６２、周方向支持用弾性腕部７２および軸方向支持用弾性腕部８２）は、筒状胴部２５に開口部（開口部２５６ａ、２５６ｂ、２５７ａ、２５８ａ）を設けることにより筒状胴部２５の一部として形成されている。このため、簡素な構成のホルダ２によって、温度変化に起因するマグネット３の割れやガタつき等の不具合の発生を抑制することができる。しかも、弾性腕部（径方向支持用弾性腕部６２、周方向支持用弾性腕部７２および軸方向支持用弾性腕部８２）は、独立して周方向Ｆに延在しているため、弾性腕部（径方向支持用弾性腕部６２、周方向支持用弾性腕部７２および軸方向支持用弾性腕部８２）を軸方向に延在させた場合に比して弾性腕部（径方向支持用弾性腕部６２、周方向支持用弾性腕部７２および軸方向支持用弾性腕部８２）の長さ寸法に対する自由度が高い等の利点がある。
【００５０】
また、径方向当接部６１は、モータ軸線Ｌに対して平行に軸方向Ｇに向けて延在してマグネット３に線状に接触する突条部からなる。このため、径方向当接部６１がマグネット３に点接触する場合に比して安定した状態に支持することができ、マグネット３がモータ軸線Ｌに対して傾きにくい。
【００５１】
また、ホルダ２は、マグネット３の軸方向Ｇの端部３３に係合する係合部９を有し、かかる係合部９は、径方向Ｅに弾性変形可能な弾性腕部９２と、弾性腕部９２からマグネット３に向けて突出してマグネット３の端部３３（被当接面）に係合する係合凸部９１とを備えている。また、係合凸部９１において、径方向Ｅの外側に向く面は、反出力側Ｌ２に斜めに傾いたテーパ面になっている。このため、マグネット３の端部３４からホルダ２の筒状胴部２５を挿入する際、係合部９の弾性腕部９２がマグネット３に押されて変位するので、マグネット３の端部３４からホルダ２の筒状胴部２５を挿入することができる。また、マグネット３にホルダ２の筒状胴部２５を挿入し終えると、係合凸部９１が自動的にマグネット３に係合するので、マグネット３が筒状胴部２５から抜けることがない。しかも、係合部９と軸方向支持部８とは、周方向で互いに異なる位置に設けられているため、マグネット３を軸方向で安定して支持することができる。
【００５２】
［支持部の他の構成］
図６は、本発明を適用したモータ１０のロータ１に構成した支持部の変形例を示す説明図であり、図６（ａ）、（ｂ）は、別の径方向支持部６の説明図、および別の軸方向支持部８の説明図である。上記実施の形態の径方向支持部６および軸方向支持部８では、径方向支持用弾性腕部６２や軸方向支持用弾性腕部８２の周方向の略中央位置に径方向当接部６１や軸方向当接部８１が形成されているため、径方向当接部６１および軸方向当接部８１は、径方向支持用弾性腕部６２および軸方向支持用弾性腕部８２によって両持ち状態で支持されていた。これに対して、図６（ａ）に示す径方向支持部６では、径方向支持用弾性腕部６２の先端部に径方向当接部６１が形成されているため、径方向当接部６１は、径方向支持用弾性腕部６２によって片持ち状態で支持されている。また、図６（ｂ）に示す軸方向支持部８では、軸方向支持用弾性腕部８２の先端部に軸方向当接部８１が形成されているため、軸方向当接部８１は、軸方向支持用弾性腕部８２によって片持ち状態で支持されている。
【００５３】
［他の実施の形態］
上記実施の形態では、径方向支持部６、周方向支持部７および軸方向支持部８のいずれにも本発明を適用したが、径方向支持部６、周方向支持部７および軸方向支持部８のうちの１つに本発明を適用してもよい。また、上記実施の形態では、マグネット３に周方向を向く被当接部を構成するにあたって、軸方向Ｇに凹む凹部３６を形成したが、軸方向Ｇに突出した凸部を設けることによって、周方向を向く被当接部を構成してもよい。また、ホルダ２に着磁後のマグネット３を搭載する際、あるいは、ホルダ２にマグネット３を搭載した状態で着磁を行う際、径方向支持部６、周方向支持部７および軸方向支持部８のいずれかを着磁位置を示す指標として利用してもよい。また、ホルダ２にマグネット３を搭載するにあたって、マグネット３を径方向支持部６、周方向支持部７および軸方向支持部８のみで、ホルダ２上に保持した構成としてもよいし、さらに、弾性を有する接着剤を併用して、ホルダ２がマグネット３を保持した構造としてもよい。
【００５４】
上記実施の形態では、インナーロータ型のモータ１０に用いられるロータ１に本発明を適用したが、アウターロータ型のモータ１０に用いられるロータ１に本発明を適用してもよい。この場合、マグネット３は、ホルダ２の筒状胴部２５の内側に保持された構成となる。
【００５５】
また、上記実施の形態では、ホルダ２を樹脂製としたが、ホルダ２については金属製としてもよい。
【００５６】
また、上記実施の形態では、径方向当接部６１、周方向当接部７１および軸方向当接部８１はいずれも、マグネット３に線状に接触する突条部であったが、周方向当接部７１および軸方向当接部８１については、マグネット３に点状に接触する突部としてもよい。かかる突部であれば、寸法を管理すべき個所が限定されるので、ホルダ２とマグネット３との組立精度を高めることができる。
【００５７】
上記実施の形態では、モータ１０のロータ１に本発明を適用したが、発電機用のロータに本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１・・ロータ
２・・ホルダ
３・・マグネット
６・・径方向支持部
７・・周方向支持部
８・・軸方向支持部
９・・係合部
１０・・モータ
２５・・筒状胴部
６１・・径方向当接部
６２・・径方向支持用弾性腕部
７１・・周方向当接部
７２・・周方向支持用弾性腕部
８１・・軸方向当接部
８２・・軸方向支持用弾性腕部
９１・・係合凸部
９２・・弾性腕部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リング状のマグネットがホルダに保持されたロータ、および当該ロータを備えたモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
モータや発電機は、ロータと、ロータに対向配置されたステータとを有している。かかるロータのうち、リング状のマグネットがホルダの筒状胴部に保持された構成のものでは、温度が上昇した際、マグネットとホルダとの熱膨張係数の差によってマグネットに過大な力が加わると、マグネットに割れ等の不具合が発生する。そこで、マグネットの周辺に弾性変形部を設けておき、温度が上昇した際にマグネットに加わる力を弾性変形部で吸収する構成が提案されている（特許文献１、２参照）。
【０００３】
例えば、特許文献１では、ホルダにおいてマグネットが位置する部分の内側に、マグネットと同心状の変形吸収溝が形成された構成が提案されている。また、特許文献２では、マグネットの内側においてマグネットとホルダとの間に隙間を確保しておく構成が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２６８２４３号公報
【特許文献２】特開２００７−２２１８９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１、２に記載の構成のように、マグネットの内側に変形吸収溝や隙間を確保しておく構成では、温度が低下してホルダが収縮すると、マグネットにガタつきが発生するという問題点がある。なお、特許文献１には、筒状胴部を備えたホルダに代えて、マグネットと回転軸との間に２つの板ばね部材を配置し、２つの板ばね部材を弾性変形部として利用した構成が提案されているが、かかる構成では、２つの部材を用いる必要があるとともに、マグネットを確実に保持することが困難である。
【０００６】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、筒状胴部を備えたホルダによってリング状のマグネットを保持したロータにおいて、温度変化に起因するマグネットの割れやガタつき等の発生を抑制することのできる構成、および当該ロータを備えたモータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、円筒状のマグネットと、該マグネットの内周面および外周面のうちの一方の周面が露出した状態に当該マグネットを保持する筒状胴部を備えたホルダと、を有するロータにおいて、前記ホルダは、前記マグネットを径方向、周方向および軸方向のうちのいずれかの方向から弾性をもって支持する支持部を有し、前記支持部は、前記マグネットに当接する当接部と、該当接部を前記マグネットに対する当接方向に変位可能とする弾性腕部と、を備えていることを特徴とする。
【０００８】
本発明において、マグネットは、ホルダの筒状胴部に保持されているとともに、ホルダの支持部によって弾性をもって支持されている。ここで、支持部は、マグネットに当接する当接部と、当接部をマグネットに対する当接方向に変位可能とする弾性腕部とを備えているため、温度変化が生じた際、マグネットとホルダとの間に熱膨張係数の差があっても、マグネットに加わる力は、当接部の変位によって吸収される。このため、マグネットに過大な力が加わらないので、マグネットの割れ等の不具合の発生を抑制することができる。また、マグネットとホルダとの熱膨張係数の差によって、マグネットと当接部との間に隙間が発生しようとした場合でも、かかる隙間の発生は、当接部の変位によって阻止される。このため、マグネットのガタつき等の不具合の発生を抑制することができる。
【０００９】
本発明において、前記弾性腕部は、前記筒状胴部に開口部を設けることにより前記筒状胴部の一部として形成されていることが好ましい。かかる構成によれば、簡素な構成のホルダによって、温度変化に起因するマグネットの割れやガタつき等の不具合の発生を抑制することができる。
【００１０】
本発明において、前記弾性腕部は、周方向に延在していることが好ましい。かかる構成によれば、弾性腕部を軸方向に延在させた場合に比して弾性腕部の長さ寸法に対する自由度が高い等の利点がある。
【００１１】
本発明において、前記ホルダは、前記支持部を周方向の複数個所に有していることが好ましい。かかる構成によれば、マグネットを安定した状態に支持することができる。
【００１２】
本発明において、前記ホルダは、前記支持部として、前記マグネットを径方向で支持する径方向支持部を有し、前記径方向支持部は、前記当接部として、前記内周面および前記外周面のうちの他方の周面に径方向から当接する径方向当接部を備え、前記弾性腕部として、前記径方向当接部を径方向に変位可能とする径方向支持用弾性腕部を備えていることが好ましい。かかる構成によれば、マグネットを径方向で安定して支持することができる。
【００１３】
本発明において、前記径方向当接部は、軸方向に延在して前記マグネットに線状に接触する突条部を備えていることが好ましい。かかる構成によれば、マグネットを安定した状態に支持することができる。
【００１４】
本発明において、前記ホルダは、前記支持部として、前記マグネットを周方向で支持する周方向支持部を有し、前記マグネットは、周方向に向く被当接部を備え、前記周方向支持部は、前記当接部として、前記被当接部に周方向から当接する周方向当接部を備え、前記弾性腕部として、前記周方向当接部を周方向に変位可能とする周方向支持用弾性腕部を備えていることが好ましい。かかる構成によれば、マグネットを周方向で安定して支持することができる。
【００１５】
本発明において、前記ホルダは、前記支持部として、前記マグネットを軸方向で支持する軸方向支持部を有し、前記軸方向支持部は、前記当接部として、前記マグネットにおいて軸方向の一方側に向く被当接面に軸方向から当接する軸方向当接部を備え、前記弾性腕部として、前記軸方向当接部を軸方向に変位可能とする軸方向支持用弾性腕部を備えていることが好ましい。かかる構成によれば、マグネットを軸方向で安定して支持することができる。
【００１６】
本発明において、前記ホルダは、前記マグネットの軸方向の他方側に係合する係合部を有し、当該係合部は、径方向に弾性変形可能な弾性腕部と、該弾性腕部から前記マグネットに向けて突出して前記マグネットにおいて軸方向の他方側に向く被当接面に係合する係合凸部とを備えていることが好ましい。かかる構成によれば、マグネットの一方側端部からホルダの筒状胴部を挿入する際、係合部の弾性腕部がマグネットに押されて変位するので、マグネットの一方側端部からホルダの筒状胴部を挿入することができる。また、マグネットの一方側端部からホルダの筒状胴部を挿入し終えると、係合凸部が自動的にマグネットに係合するので、マグネットが筒状胴部から不用意に抜けることがない。
【００１７】
この場合、前記係合部と前記軸方向支持部とは、周方向で互いに異なる位置に設けられていることが好ましい。かかる構成によれば、マグネットを軸方向で安定して支持することができる。
【００１８】
本発明に係るロータは、モータ用ロータや発電機用ロータとして用いることができ、モータの場合、ロータに対向配置されたステータを有している。
【発明の効果】
【００１９】
本発明において、マグネットは、ホルダの筒状胴部に保持されているとともに、ホルダの支持部によって弾性をもって支持されている。ここで、支持部は、マグネットに当接する当接部と、当接部をマグネットに対する当接方向に変位可能とする弾性腕部とを備えているため、温度変化が生じた際、マグネットとホルダとの間に熱膨張係数の差があっても、マグネットに加わる力は、弾性腕部による当接部の変位によって吸収される。このため、マグネットに過大な力が加わらないので、マグネットの割れ等の不具合の発生を抑制することができる。また、マグネットとホルダとの熱膨張係数の差によって、マグネットと当接部との間に隙間が発生しようとした場合でも、かかる隙間の発生は、弾性腕部による当接部の変位によって阻止される。このため、マグネットのガタつき等の不具合の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明を適用したモータの全体構成を示す説明図である。
【図２】本発明を適用したモータの断面図である。
【図３】本発明を適用したモータのロータを出力側からみたときの説明図である。
【図４】本発明を適用したモータのロータを反出力側からみたときの説明図である。
【図５】本発明を適用したモータのロータの説明図である。
【図６】本発明を適用したモータのロータに構成した支持部の変形例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図面を参照して、本発明を適用したモータおよびロータの一例を説明する。なお、以下の説明では、各種のモータのうち、ステッピングモータに本発明を適用した場合を例示する。また、以下の説明では、モータ軸線方向において、回転軸（モータ軸）が突出している側を「出力側Ｌ１」とし、回転軸が突出している側とは反対側を「反出力側Ｌ２」として説明する。
【００２２】
（全体構成）
図１は、本発明を適用したモータの全体構成を示す説明図であり、図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、モータの斜視図、モータの分解斜視図、およびステータとロータとを分離した様子を示す斜視図である。図２は、本発明を適用したモータの断面図である。
【００２３】
図１および図２に示すモータ１０は、インナーロータタイプのステッピングモータであり、ホルダ２およびホルダ２の外周面に保持されたリング状のマグネット３を備えたロータ１と、ロータ１の外周側に配置された円筒状のステータ５とを有している。ロータ１は、ホルダ２に固着された回転軸４を備えており、回転軸４は、ステータ５の出力側Ｌ１の端面から突出している。かかる構成のモータ１０において、マグネット３の外周面には周方向にＳ極とＮ極とが交互に形成されている。
【００２４】
本形態のモータ１０において、ステータ５は、２つのステータ組５Ａ、５Ｂがモータ軸線Ｌ方向に２段に重ねて配置された構造を有しており、２つのステータ組５Ａ、５Ｂは、略同一構成をもって逆向きに重ねて、半ピッチ周方向にずれて配置されている。ステータ組５Ａ、５Ｂは各々、コイル５９が巻回された絶縁性のコイルボビン５０と、コイルボビン５０のモータ軸線Ｌ方向の両端部に重ねて配置された２つのステータコア５１、５２とを備えている。ステータコア５１、５２のうち、ステータコア５１は、モータ軸線Ｌ方向における外側に配置された外ステータコアであり、ステータコア５２は、モータ軸線Ｌ方向における内側に配置された内ステータコアである。本形態において、ステータコア５１は、コイル５９の外周側を覆う外周側板部５１ａを備えており、ステータコア５１の外周側板部５１ａによってモータケースが構成されている。かかる構成のステータ５として周知の構成を採用することができるので、詳細な説明を省略するが、ステータコア５１、５２では、モータ軸線Ｌ方向に直交する端板部の中央穴からはモータ軸線Ｌ方向に極歯５１３、５２３が形成されている。従って、ステータコア５１、５２をコイルボビン５０のモータ軸線Ｌ方向の両端部に重ねると、ステータコア５１の極歯５１３とステータコア５２の極歯５２３とは、コイルボビン５０の内周面に沿って交互に並ぶことになる。この状態で、極歯５１３、５２３は、ロータ１のマグネット３に対して径方向内側で所定の間隔を介して対向することになる。
【００２５】
ステータ５のモータ軸線Ｌ方向の両端面には、端板１９１、１９２が固着されており、各々が裏面カバーおよび表面カバーとして用いられている。また、端板１９２の外周端部は、モータ１０が搭載される機器への取り付け板として利用されている。また、端板１９１、１９２の中央には穴１９１ａ、１９２ａが形成されており、かかる穴１９１ａ、１９２ａを利用して、回転軸４を回転可能に支持する軸受１９３、１９４が保持されている。なお、回転軸４には、ホルダ２の出力側Ｌ１の端部と軸受１９４との間にワッシャー１９５、板状バネ１９６およびワッシャー１９７がこの順に取り付けられている。また、回転軸４には、ホルダ２の反出力側Ｌ２の端部と軸受１９３との間にワッシャー１９８が取り付けられている。
【００２６】
（ロータ１の詳細構成）
図３は、本発明を適用したモータ１０のロータ１を出力側からみたときの説明図であり、図３（ａ）、（ｂ）は、ロータ１の斜視図および分解斜視図である。図４は、本発明を適用したモータ１０のロータ１を反出力側からみたときの説明図であり、図４（ａ）、（ｂ）は、ロータ１の斜視図および分解斜視図である。図５は、本発明を適用したモータ１０のロータ１の説明図であり、図５（ａ１）、（ａ２）、（ａ３）は、ホルダ２の平面図、側面図および底面図であり、図５（ｂ１）、（ｂ２）、（ｂ３）は、マグネット３の平面図、側面図および底面図である。
【００２７】
図３、図４および図５に示すように、ロータ１において、マグネット３は、円筒状の焼結磁石、ボンド磁石やプラスチック磁石等であり、モータ軸線Ｌ方向における出力側Ｌ１の端部３４（一方側端部）には、軸方向Ｇに凹む矩形形状の凹部３６が形成されている。これに対して、マグネット３のモータ軸線Ｌ方向における反出力側Ｌ２の端部３３（他方側端部）には凹部等が形成されていない。本形態において、凹部３６は、等角度間隔の３個所に形成されている。かかる凹部３６の内側において、周方向Ｆの両側位置で軸方向に起立して周方向に向く部分３６１、３６２は、後述する周方向支持部７で支持される被当接部である。
【００２８】
ホルダ２は、樹脂成形品であり、モータ軸線Ｌ方向の反出力側Ｌ２に位置する底板部２１と、底板部２１の中央から出力側Ｌ１に向けて突出した筒部２３と、底板部２１の外周縁から出力側Ｌ１に向けて突出した筒状胴部２５とを備えたカップ形状を有している。また、ホルダ２は、筒部２３、筒状胴部２５および底板部２１に繋がった板状リブ２８を備えており、本形態において、板状リブ２８は等角度間隔に６枚形成されている。
【００２９】
本形態において、底板部２１は円盤状であり、筒部２３および筒状胴部２５は互いに同心状の円筒状である。筒部２３には回転軸４が嵌る軸穴２３０が形成されている。かかるホルダ２において、筒状胴部２５の出力側Ｌ１の端部は、径方向Ｅにおける肉厚が他の部分よりわずかに厚いフランジ部２６になっている。
【００３０】
ここで、筒状胴部２５にはマグネット３が保持されている。本形態において、図１に示すモータ１０は、インナーロータタイプのステッピングモータであるため、マグネット３は、筒状胴部２５の外周面２５１および内周面２５２のうち、外周面２５１の側に保持されている。従って、マグネット３は、内周面３１および外周面３２のうち、外周面３２が露出した状態にあり、ステータ５と対向している。
【００３１】
本形態のロータ１において、ホルダ２は、以下に説明するように、マグネット３を径方向、周方向および軸方向のうちのいずれかの方向から弾性をもって支持する支持部を有しており、かかる支持部は、マグネット３に当接する当接部と、当接部をマグネット３に対する当接方向に変位可能とする弾性腕部とを備えている。
【００３２】
（ホルダ２の径方向支持部の構成）
本形態のモータ１０およびロータ１において、ホルダ２は、まず、上記の支持部として、マグネット３を径方向Ｅで支持する径方向支持部６を有しており、本形態において、径方向支持部６は、等角度間隔の３個所に同一の構造をもって形成されている。かかる径方向支持部６を構成するにあたって、本形態では、マグネット３の内周面３１に径方向Ｅから当接する径方向当接部６１（当接部）と、径方向当接部６１を径方向Ｅに変位可能とする径方向支持用弾性腕部６２（弾性腕部）とが用いられ、マグネット３は、径方向支持部６によってホルダ２に弾性をもって径方向Ｅで支持されている。
【００３３】
より具体的には、ホルダ２の筒状胴部２５には、モータ軸線Ｌ方向における略中央位置に、周方向Ｆに延在する２本の溝状の開口部２５６ａ、２５６ｂが平行して所定の角度範囲にわたって形成されており、開口部２５６ａ、２５６ｂの間には径方向支持用弾性腕部６２が形成されている。かかる径方向支持用弾性腕部６２において、両端の根元部分は筒状胴部２５に繋がっているため、変形不能であるが、根元部分から離間する中央部分は、径方向Ｅに弾性変形可能である。ここで、径方向支持用弾性腕部６２の周方向の略中央位置には、径方向外側に突出してマグネット３の内周面３１に径方向Ｅから当接する径方向当接部６１が形成されており、かかる径方向当接部６１は、径方向支持用弾性腕部６２によって両持ち状態で支持されているので、径方向支持用弾性腕部６２の弾性変形によって径方向Ｅに変位可能である。
【００３４】
本形態において、径方向当接部６１は、径方向支持用弾性腕部６２から軸方向Ｇに延在する断面半円形状の突条部として形成されており、マグネット３の内周面３１に線接触状態で当接する。
【００３５】
（ホルダ２の周方向支持部の構成）
本形態のモータ１０およびロータ１において、ホルダ２は、上記の支持部として、さらに、マグネット３を周方向Ｆで支持する周方向支持部７を有しており、本形態において、周方向支持部７は、等角度間隔の３個所に同一の構造をもって形成されている。本形態において、周方向支持部７は、径方向支持部６に対して６０°ずれた位置に設けられている。かかる周方向支持部７を構成するにあたって、本形態では、マグネット３の凹部３６において周方向に向く部分３６１、３６２（被当接部）に周方向Ｆから当接する周方向当接部７１（当接部）と、周方向当接部７１を周方向Ｆに変位可能とする周方向支持用弾性腕部７２（弾性腕部）とが用いられ、マグネット３は、周方向支持部７によってホルダ２に弾性をもって周方向Ｆで支持されている。
【００３６】
より具体的には、ホルダ２の筒状胴部２５において、出力側Ｌ１の端部付近には、フランジ部２６を部分的に残すように開口部２５７ａが所定の角度範囲にわたって形成されており、筒状胴部２５の出力側Ｌ１の端部には、周方向Ｆに延在した後、軸方向Ｇに折れ曲がったＬ字形状の周方向支持用弾性腕部７２が形成されている。本形態において、周方向支持用弾性腕部７２は、周方向Ｆの時計回りＣＷの方向に向けて延在した後、軸方向Ｇに折れ曲がったＬ字形状の周方向支持用弾性腕部７２ａと、周方向Ｆの反時計回りＣＣＷの方向に向けて延在した後、軸方向Ｇに折れ曲がったＬ字形状の周方向支持用弾性腕部７２ｂとが形成されている。また、筒状胴部２５の内周面２５２において周方向支持用弾性腕部７２が形成されている部分は、開口部２５７ａに繋がった窪み２５７ｂになっており、周方向支持用弾性腕部７２は、筒状胴部２５の他の部分に比して肉薄になっている。
【００３７】
かかる周方向支持用弾性腕部７２において、根元部分は筒状胴部２５に繋がっているため、変形不能であるが、根元部分から離間する先端部分は、軸方向Ｇに弾性変形可能である。従って、周方向支持用弾性腕部７２の先端部は、周方向支持用弾性腕部７２の先端部の軸方向Ｇでの変形に伴って、周方向Ｆに変位可能である。しかも、周方向支持用弾性腕部７２は、筒状胴部２５の他の部分に比して肉薄になっているため、変形しやすくなっている。ここで、２つの周方向支持用弾性腕部７２（周方向支持用弾性腕部７２ａ、７２ｂ）の先端部には、周方向Ｆに突出してマグネット３の凹部３６において周方向に向く部分３６１、３６２（被当接部）に周方向Ｆから当接する周方向当接部７１が形成されている。従って、周方向当接部７１は、周方向支持用弾性腕部７２の弾性変形によって周方向Ｆに変位可能である。
【００３８】
本形態において、周方向当接部７１は、周方向支持用弾性腕部７２の先端部において、径方向Ｅに延在する断面半円形状の突条部として形成されており、マグネット３の凹部３６において周方向に向く部分３６１、３６２（被当接部）に線接触状態で当接する。
【００３９】
（ホルダ２の軸方向支持部の構成）
本形態のモータ１０およびロータ１において、ホルダ２は、上記の支持部として、さらに、マグネット３を軸方向Ｇで支持する軸方向支持部８を有しており、本形態において、軸方向支持部８は、等角度間隔の３個所に同一の構造をもって形成されている。本形態において、軸方向支持部８は、径方向支持部６と同一の角度位置に設けられている。かかる軸方向支持部８を構成するにあたって、本形態では、マグネット３において出力側Ｌ１に向く端部３４（被当接部）に軸方向Ｇから当接する軸方向当接部８１（当接部）と、軸方向当接部８１を軸方向Ｇに変位可能とする軸方向支持用弾性腕部８２（弾性腕部）とが用いられ、マグネット３は、軸方向支持部８によってホルダ２に弾性をもって軸方向Ｇで支持されている。
【００４０】
より具体的には、ホルダ２の筒状胴部２５において、出力側Ｌ１の端部付近には、フランジ部２６を残すように周方向に延在する開口部２５８ａが所定の角度範囲にわたって形成されており、筒状胴部２５の出力側Ｌ１の端部には、周方向Ｆに延在した軸方向支持用弾性腕部８２が形成されている。また、筒状胴部２５の内周面２５２において軸方向支持用弾性腕部８２が形成されている部分は、開口部２５８ａに繋がった窪み２５８ｂになっており、軸方向支持用弾性腕部８２は、筒状胴部２５の他の部分に比して肉薄になっている。
【００４１】
かかる軸方向支持用弾性腕部８２において、両端の根元部分は筒状胴部２５に繋がっているため、変形不能であるが、根元部分から離間する中央部分は、軸方向Ｇに弾性変形可能である。しかも、軸方向支持用弾性腕部８２は、筒状胴部２５の他の部分に比して肉薄になっているため、変形しやすくなっている。ここで、軸方向支持用弾性腕部８２の周方向の略中央位置には、軸方向Ｇの反出力側に突出してマグネット３の出力側Ｌ１の端部３４に軸方向Ｇから当接する軸方向当接部８１が形成されており、かかる軸方向当接部８１は、軸方向支持用弾性腕部８２によって両持ち状態で支持されているので、軸方向支持用弾性腕部８２の弾性変形によって軸方向Ｇに変位可能である。
【００４２】
本形態において、軸方向当接部８１は、軸方向支持用弾性腕部８２の中央部分において、径方向Ｅに延在する断面半円形状の突条部として形成されており、マグネット３の出力側Ｌ１の端部３４に線接触状態で当接する。
【００４３】
（係合部の構成）
このように構成したロータ１において、ホルダ２の反出力側Ｌ２の端部には、マグネット３において反出力側Ｌ２に向く端部３３（被当接部）に係合する係合部９が形成されており、係合部９は、軸方向支持部８との間にマグネット３を保持する。本形態において、係合部９は等角度間隔の３個所に同一の構造をもって形成されている。本形態において、係合部９は、軸方向支持部８に対して周方向で６０°ずれた位置に設けられ、周方向支持部７と同一の角度位置に設けられている。かかる係合部９を構成するにあたって、本形態では、径方向に弾性変形可能な弾性腕部９２と、弾性腕部９２からマグネット３に向けて突出してマグネット３の反出力側Ｌ２の端部３３に係合する係合凸部９１とが用いられている。
【００４４】
より具体的には、ホルダ２の筒状胴部２５には、モータ軸線Ｌ方向における反出力側Ｌ２の端部に、軸方向Ｇに延在する２本のスリット状の開口部２５９ａ、２５９ｂが形成されており、開口部２５９ａ、２５９ｂの間には弾性腕部９２が形成されている。かかる弾性腕部９２において、根元部分は筒状胴部２５に繋がっているため、変形不能であるが、根元部分から離間する先端部分は、径方向Ｅに弾性変形可能である、ここで、弾性腕部９２の反出力側Ｌ２の端部（先端部）の外面には、係合凸部９１が形成されており、かかる係合凸部９１は、弾性腕部９２の弾性変形によって径方向に変位可能である。また、係合凸部９１において、径方向Ｅの外側に向く面は、反出力側Ｌ２に斜めに傾いたテーパ面になっている。
【００４５】
（マグネット３およびホルダ２の径方向の寸法関係）
本形態のモータ１０のロータ１において、一般的にはマグネット３の線膨張率と、ホルダ２を構成する樹脂の線膨張率には、以下の関係
マグネット３の線膨張率＜ホルダ樹脂の線膨張率
がある。本形態では、かかる関係に対応して、マグネット３およびホルダ２の径方向Ｅの寸法は、以下のように設定してある。まず、高温下においては、ホルダ２の外周面２５１がマグネット３の内周面３１に当接しないようにマグネット３およびホルダ２の径方向Ｅの寸法を設定してある。また、低温下においては、ホルダ２の径方向当接部６１がマグネット３の内周面３１に当接して押圧力を発揮するようにマグネット３およびホルダ２の径方向Ｅの寸法を設定してある。なお、マグネット３およびホルダ２の軸方向Ｇの寸法、および周方向Ｆの寸法についても、径方向Ｅの寸法と同様な条件を満たす設定にしてある。
【００４６】
それ故、本形態のモータ１０の使用、保存温度範囲において、マグネット３は径方向Ｅ、周方向Ｆ、軸方向Ｇのいずれにおいてもホルダ２の弾性力で保持され、モータ１０の動作時の反力にも充分耐え得るとともに、振動、落下性能なども満たすことになる。
【００４７】
（本形態の効果）
以上説明したように、本形態のモータ１０において、マグネット３は、ホルダ２の筒状胴部２５に保持されているとともに、ホルダ２の支持部（径方向支持部６、周方向支持部７および軸方向支持部８）によって弾性をもって支持されている。ここで、支持部（径方向支持部６、周方向支持部７および軸方向支持部８）は、マグネット３に当接する当接部（径方向当接部６１、周方向当接部７１および軸方向当接部８１）と、当接部をマグネット３に対する当接方向に変位可能とする弾性腕部（径方向支持用弾性腕部６２、周方向支持用弾性腕部７２および軸方向支持用弾性腕部８２）とを備えているため、温度上昇が生じた際、マグネット３とホルダ２との間に熱膨張係数の差があっても、マグネットに加わる力は、当接部（径方向当接部６１、周方向当接部７１および軸方向当接部８１）の変位によって吸収される。このため、マグネット３に過大な力が加わらないので、マグネット３の割れ等の不具合の発生を抑制することができる。また、温度低下が生じた際、マグネット３とホルダ２との熱膨張係数の差によって、マグネット３と当接部（径方向当接部６１、周方向当接部７１および軸方向当接部８１）との間に隙間が発生しようとした場合でも、かかる隙間の発生は、当接部（径方向当接部６１、周方向当接部７１および軸方向当接部８１）の変位によって吸収される。このため、マグネット３のガタつき等の不具合の発生を抑制することができる。
【００４８】
また、ホルダ２には、支持部（径方向支持部６、周方向支持部７および軸方向支持部８）が周方向の複数個所に等角度間隔で配置されているため、マグネット３には、ホルダ２からの力が等角度間隔の方向から均等に加わる。それ故、マグネット３は、安定した状態に支持され、傾きにくい。
【００４９】
また、弾性腕部（径方向支持用弾性腕部６２、周方向支持用弾性腕部７２および軸方向支持用弾性腕部８２）は、筒状胴部２５に開口部（開口部２５６ａ、２５６ｂ、２５７ａ、２５８ａ）を設けることにより筒状胴部２５の一部として形成されている。このため、簡素な構成のホルダ２によって、温度変化に起因するマグネット３の割れやガタつき等の不具合の発生を抑制することができる。しかも、弾性腕部（径方向支持用弾性腕部６２、周方向支持用弾性腕部７２および軸方向支持用弾性腕部８２）は、独立して周方向Ｆに延在しているため、弾性腕部（径方向支持用弾性腕部６２、周方向支持用弾性腕部７２および軸方向支持用弾性腕部８２）を軸方向に延在させた場合に比して弾性腕部（径方向支持用弾性腕部６２、周方向支持用弾性腕部７２および軸方向支持用弾性腕部８２）の長さ寸法に対する自由度が高い等の利点がある。
【００５０】
また、径方向当接部６１は、モータ軸線Ｌに対して平行に軸方向Ｇに向けて延在してマグネット３に線状に接触する突条部からなる。このため、径方向当接部６１がマグネット３に点接触する場合に比して安定した状態に支持することができ、マグネット３がモータ軸線Ｌに対して傾きにくい。
【００５１】
また、ホルダ２は、マグネット３の軸方向Ｇの端部３３に係合する係合部９を有し、かかる係合部９は、径方向Ｅに弾性変形可能な弾性腕部９２と、弾性腕部９２からマグネット３に向けて突出してマグネット３の端部３３（被当接面）に係合する係合凸部９１とを備えている。また、係合凸部９１において、径方向Ｅの外側に向く面は、反出力側Ｌ２に斜めに傾いたテーパ面になっている。このため、マグネット３の端部３４からホルダ２の筒状胴部２５を挿入する際、係合部９の弾性腕部９２がマグネット３に押されて変位するので、マグネット３の端部３４からホルダ２の筒状胴部２５を挿入することができる。また、マグネット３にホルダ２の筒状胴部２５を挿入し終えると、係合凸部９１が自動的にマグネット３に係合するので、マグネット３が筒状胴部２５から抜けることがない。しかも、係合部９と軸方向支持部８とは、周方向で互いに異なる位置に設けられているため、マグネット３を軸方向で安定して支持することができる。
【００５２】
［支持部の他の構成］
図６は、本発明を適用したモータ１０のロータ１に構成した支持部の変形例を示す説明図であり、図６（ａ）、（ｂ）は、別の径方向支持部６の説明図、および別の軸方向支持部８の説明図である。上記実施の形態の径方向支持部６および軸方向支持部８では、径方向支持用弾性腕部６２や軸方向支持用弾性腕部８２の周方向の略中央位置に径方向当接部６１や軸方向当接部８１が形成されているため、径方向当接部６１および軸方向当接部８１は、径方向支持用弾性腕部６２および軸方向支持用弾性腕部８２によって両持ち状態で支持されていた。これに対して、図６（ａ）に示す径方向支持部６では、径方向支持用弾性腕部６２の先端部に径方向当接部６１が形成されているため、径方向当接部６１は、径方向支持用弾性腕部６２によって片持ち状態で支持されている。また、図６（ｂ）に示す軸方向支持部８では、軸方向支持用弾性腕部８２の先端部に軸方向当接部８１が形成されているため、軸方向当接部８１は、軸方向支持用弾性腕部８２によって片持ち状態で支持されている。
【００５３】
［他の実施の形態］
上記実施の形態では、径方向支持部６、周方向支持部７および軸方向支持部８のいずれにも本発明を適用したが、径方向支持部６、周方向支持部７および軸方向支持部８のうちの１つに本発明を適用してもよい。また、上記実施の形態では、マグネット３に周方向を向く被当接部を構成するにあたって、軸方向Ｇに凹む凹部３６を形成したが、軸方向Ｇに突出した凸部を設けることによって、周方向を向く被当接部を構成してもよい。また、ホルダ２に着磁後のマグネット３を搭載する際、あるいは、ホルダ２にマグネット３を搭載した状態で着磁を行う際、径方向支持部６、周方向支持部７および軸方向支持部８のいずれかを着磁位置を示す指標として利用してもよい。また、ホルダ２にマグネット３を搭載するにあたって、マグネット３を径方向支持部６、周方向支持部７および軸方向支持部８のみで、ホルダ２上に保持した構成としてもよいし、さらに、弾性を有する接着剤を併用して、ホルダ２がマグネット３を保持した構造としてもよい。
【００５４】
上記実施の形態では、インナーロータ型のモータ１０に用いられるロータ１に本発明を適用したが、アウターロータ型のモータ１０に用いられるロータ１に本発明を適用してもよい。この場合、マグネット３は、ホルダ２の筒状胴部２５の内側に保持された構成となる。
【００５５】
また、上記実施の形態では、ホルダ２を樹脂製としたが、ホルダ２については金属製としてもよい。
【００５６】
また、上記実施の形態では、径方向当接部６１、周方向当接部７１および軸方向当接部８１はいずれも、マグネット３に線状に接触する突条部であったが、周方向当接部７１および軸方向当接部８１については、マグネット３に点状に接触する突部としてもよい。かかる突部であれば、寸法を管理すべき個所が限定されるので、ホルダ２とマグネット３との組立精度を高めることができる。
【００５７】
上記実施の形態では、モータ１０のロータ１に本発明を適用したが、発電機用のロータに本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１・・ロータ
２・・ホルダ
３・・マグネット
６・・径方向支持部
７・・周方向支持部
８・・軸方向支持部
９・・係合部
１０・・モータ
２５・・筒状胴部
６１・・径方向当接部
６２・・径方向支持用弾性腕部
７１・・周方向当接部
７２・・周方向支持用弾性腕部
８１・・軸方向当接部
８２・・軸方向支持用弾性腕部
９１・・係合凸部
９２・・弾性腕部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状のマグネットと、該マグネットの内周面および外周面のうちの一方の周面が露出した状態に当該マグネットを保持する筒状胴部を備えたホルダと、を有するロータにおいて、
前記ホルダは、前記マグネットを径方向、周方向および軸方向のうちのいずれかの方向から弾性をもって支持する支持部を有し、
前記支持部は、前記マグネットに当接する当接部と、該当接部を前記マグネットに対する当接方向で変位可能とする弾性腕部と、を備えていることを特徴とするロータ。
【請求項２】
前記弾性腕部は、前記筒状胴部に開口部を設けることにより前記筒状胴部の一部として形成されていることを特徴とする請求項１に記載のロータ。
【請求項３】
前記弾性腕部は、周方向に延在していることを特徴とする請求項１または２に記載のロータ。
【請求項４】
前記ホルダは、前記支持部を周方向の複数個所に有していることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のロータ。
【請求項５】
前記ホルダは、前記支持部として、前記マグネットを径方向で支持する径方向支持部を有し、
前記径方向支持部は、前記当接部として、前記内周面および前記外周面のうちの他方の周面に径方向から当接する径方向当接部を備え、前記弾性腕部として、前記径方向当接部を径方向に変位可能とする径方向支持用弾性腕部を備えていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のロータ。
【請求項６】
前記径方向当接部は、軸方向に延在して前記マグネットに線状に接触する突条部を備えていることを特徴とする請求項５に記載のロータ。
【請求項７】
前記ホルダは、前記支持部として、前記マグネットを周方向で支持する周方向支持部を有し、
前記マグネットは、周方向に向く被当接部を備え、
前記周方向支持部は、前記当接部として、前記被当接部に周方向から当接する周方向当接部を備え、前記弾性腕部として、前記周方向当接部を周方向に変位可能とする周方向支持用弾性腕部を備えていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載のロータ。
【請求項８】
前記ホルダは、前記支持部として、前記マグネットを軸方向で支持する軸方向支持部を有し、
前記軸方向支持部は、前記当接部として、前記マグネットの軸方向の一方側端部に軸方向から当接する軸方向当接部を備え、前記弾性腕部として、前記軸方向当接部を軸方向に変位可能とする軸方向支持用弾性腕部を備えていることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載のロータ。
【請求項９】
前記ホルダは、前記マグネットの軸方向の他方側に係合する係合部を有し、
当該係合部は、径方向に弾性変形可能な弾性腕部と、該弾性腕部から前記マグネットに向けて突出して前記マグネットにおいて軸方向の他方側に向く被当接面に係合する係合凸部と、を備えていることを特徴とする請求項８に記載のロータ。
【請求項１０】
前記係合部と前記軸方向支持部とは、周方向で互いに異なる位置に設けられていることを特徴とする請求項９に記載のロータ。
【請求項１１】
請求項１乃至１０の何れか一項に記載のロータと、該ロータに対向配置されたステータと、を有していることを特徴とするモータ。
【請求項１】
円筒状のマグネットと、該マグネットの内周面および外周面のうちの一方の周面が露出した状態に当該マグネットを保持する筒状胴部を備えたホルダと、を有するロータにおいて、
前記ホルダは、前記マグネットを径方向、周方向および軸方向のうちのいずれかの方向から弾性をもって支持する支持部を有し、
前記支持部は、前記マグネットに当接する当接部と、該当接部を前記マグネットに対する当接方向で変位可能とする弾性腕部と、を備えていることを特徴とするロータ。
【請求項２】
前記弾性腕部は、前記筒状胴部に開口部を設けることにより前記筒状胴部の一部として形成されていることを特徴とする請求項１に記載のロータ。
【請求項３】
前記弾性腕部は、周方向に延在していることを特徴とする請求項１または２に記載のロータ。
【請求項４】
前記ホルダは、前記支持部を周方向の複数個所に有していることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のロータ。
【請求項５】
前記ホルダは、前記支持部として、前記マグネットを径方向で支持する径方向支持部を有し、
前記径方向支持部は、前記当接部として、前記内周面および前記外周面のうちの他方の周面に径方向から当接する径方向当接部を備え、前記弾性腕部として、前記径方向当接部を径方向に変位可能とする径方向支持用弾性腕部を備えていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のロータ。
【請求項６】
前記径方向当接部は、軸方向に延在して前記マグネットに線状に接触する突条部を備えていることを特徴とする請求項５に記載のロータ。
【請求項７】
前記ホルダは、前記支持部として、前記マグネットを周方向で支持する周方向支持部を有し、
前記マグネットは、周方向に向く被当接部を備え、
前記周方向支持部は、前記当接部として、前記被当接部に周方向から当接する周方向当接部を備え、前記弾性腕部として、前記周方向当接部を周方向に変位可能とする周方向支持用弾性腕部を備えていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載のロータ。
【請求項８】
前記ホルダは、前記支持部として、前記マグネットを軸方向で支持する軸方向支持部を有し、
前記軸方向支持部は、前記当接部として、前記マグネットの軸方向の一方側端部に軸方向から当接する軸方向当接部を備え、前記弾性腕部として、前記軸方向当接部を軸方向に変位可能とする軸方向支持用弾性腕部を備えていることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載のロータ。
【請求項９】
前記ホルダは、前記マグネットの軸方向の他方側に係合する係合部を有し、
当該係合部は、径方向に弾性変形可能な弾性腕部と、該弾性腕部から前記マグネットに向けて突出して前記マグネットにおいて軸方向の他方側に向く被当接面に係合する係合凸部と、を備えていることを特徴とする請求項８に記載のロータ。
【請求項１０】
前記係合部と前記軸方向支持部とは、周方向で互いに異なる位置に設けられていることを特徴とする請求項９に記載のロータ。
【請求項１１】
請求項１乃至１０の何れか一項に記載のロータと、該ロータに対向配置されたステータと、を有していることを特徴とするモータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−２４４７６０（Ｐ２０１２−２４４７６０Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１２２９７（Ｐ２０１１−１１２２９７）
【出願日】平成２３年５月１９日（２０１１．５．１９）
【出願人】（０００００２２３３）日本電産サンキョー株式会社 (1,337)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月１９日（２０１１．５．１９）
【出願人】（０００００２２３３）日本電産サンキョー株式会社 (1,337)
【Ｆターム（参考）】
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