ロータおよびモータ
【課題】磁性板の積層枚数を増やした場合でも、圧入時の応力が過度に大きくなることを防止することのできるロータ、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５において、コア２（積層コア）に用いた磁性板２０には、回転軸５１の外周面が貫通穴２８０の内周面に接して圧入に寄与する第１磁性板２１と、かかる圧入に寄与しない第２磁性板２２とが含まれている。このため、磁性板２０の積層枚数を増やした場合でも、回転軸５１をコア２に圧入する際の応力が過度に大きくなることを防止することができる。第２磁性板２２は、周方向の一部分で貫通穴２８０の内周面から径方向外側に向けて凹んだ凹部２８１を備えた凹部付き第２磁性板２２ａであり、コミュテータ７は、モータ軸線方向Ｌの他方側Ｌ２に突出して凹部２８１に嵌った突部７１１を備えている。
【解決手段】モータのロータ５において、コア２（積層コア）に用いた磁性板２０には、回転軸５１の外周面が貫通穴２８０の内周面に接して圧入に寄与する第１磁性板２１と、かかる圧入に寄与しない第２磁性板２２とが含まれている。このため、磁性板２０の積層枚数を増やした場合でも、回転軸５１をコア２に圧入する際の応力が過度に大きくなることを防止することができる。第２磁性板２２は、周方向の一部分で貫通穴２８０の内周面から径方向外側に向けて凹んだ凹部２８１を備えた凹部付き第２磁性板２２ａであり、コミュテータ７は、モータ軸線方向Ｌの他方側Ｌ２に突出して凹部２８１に嵌った突部７１１を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータや発電機に用いられるロータ、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】
モータや発電機に用いられるロータは、回転軸と、回転軸が嵌る軸穴を備えたコアと、コアに巻回されたコイルとを有している。かかるロータにおいて、コアとして積層コアを用いる場合、回転軸が圧入される貫通穴が形成された複数枚の磁性板を積層することによって積層コアが構成される（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２２６１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の構成において、磁性板の積層枚数を増やした場合、圧入時の応力が強すぎてシャフトが曲がってしまい、シャフトの振れが大きくなるという問題点がある。すなわち、磁性板の積層枚数が増えると、軸穴の内径寸法の管理が難しく、軸穴の内径が小さくなりやすいので、圧入時の応力が強すぎてシャフトが曲がってしまうという問題が発生しやすくなる。
【０００５】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、磁性板の積層枚数を増やした場合でも、圧入時の応力が過度に大きくなることを防止することのできるロータ、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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は、回転軸と、該回転軸が嵌る軸穴を備えたコアと、該コアに巻回されたコイルと、を有するロータにおいて、前記コアは、前記軸穴を構成する貫通穴が形成された複数枚の磁性板が積層された積層コアであって、当該複数枚の磁性板には、前記回転軸の外周面が前記貫通穴の内周面に接する第１磁性板と、前記回転軸の外周面と前記貫通穴の内周面との間に隙間を有する第２磁性板と、が含まれていることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係るロータにおいて、積層コアに用いた磁性板には、回転軸の外周面が貫通穴の内周面に接して圧入に寄与する第１磁性板と、かかる圧入に寄与しない第２磁性板とが含まれているため、磁性板の積層枚数を増やした場合でも、回転軸を積層コアに圧入する際の応力が過度に大きくなることを防止することができる。それ故、圧入時に回転軸が曲がることを防止することができる。
【０００８】
本発明において、前記積層コアは、モータ軸線方向の中央側に前記第１磁性板を備え、前記第１磁性板のモータ軸線方向における両側に前記第２磁性板を備えていることが好ましい。かかる構成によれば、積層コアは、モータ軸線方向の中央側で回転軸に固定されているので、積層コアは、回転軸に安定した状態で固定することができる。
【０００９】
本発明において、前記第２磁性板は、前記第１磁性板のモータ軸線方向における一方側に位置する枚数と、前記第１磁性板のモータ軸線方向における他方側に位置する枚数とが同一であることが好ましい。かかる構成によれば、積層コアにはモータ軸線方向で方向性がないので、いずれの向きに用いてもよいという利点がある。
【００１０】
本発明に係るロータは、例えば、ブラシ付きのモータに用いられる。かかるブラシ付きのモータは、前記コアに対してモータ軸線方向の一方側で前記回転軸に固定されたコミュテータと、前記コミュテータに接するブラシと、を有しており、前記積層コアは、モータ軸線方向の一方側に、前記第２磁性板として、周方向の一部分で前記貫通穴の内周面から径方向外側に向けて凹んだ凹部を備えた凹部付き第２磁性板を備え、前記コミュテータは、モータ軸線方向の他方側に突出して前記凹部に嵌った突部を備えていることが好ましい。かかる構成によれば、凹部と突部との嵌め合いによってコミュテータの回転軸に対する空回りを防止することができるので、回転軸とコミュテータとの接着固定等を行わなくて済むという利点がある。
【００１１】
本発明において、前記突部の先端部は、前記凹部内で前記積層コアと軸線方向で離間していることが好ましい。かかる構成によれば、積層コアや突部にモータ軸線方向の寸法ばらつきがあっても、コミュテータを適正な位置に配置することができる。
【００１２】
本発明において、前記積層コアは、モータ軸線方向の他方側にも、前記凹部付き第２磁性板をモータ軸線方向の一方側と同数備えていることが好ましい。かかる構成によれば、積層コアにはモータ軸線方向で方向性がないので、いずれの向きに用いてもよいという利点がある。
【００１３】
本発明において、前記積層コアは、前記凹部付き第２磁性板以外の全ての前記第２磁性板では、前記凹部が形成されず前記隙間の幅が周方向で略一定であることが好ましい。かかる構成によれば、凹部付き第２磁性板以外の第２磁性板は、凹部が形成されていない分、磁気路が広く磁気飽和しにくいという利点がある。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係るロータにおいて、積層コアに用いた磁性板には、回転軸の外周面が貫通穴の内周面に接して圧入に寄与する第１磁性板と、かかる圧入に寄与しない第２磁性板とが含まれているため、磁性板の積層枚数を増やした場合でも、回転軸を積層コアに圧入する際の応力が過度に大きくなることを防止することができる。それ故、圧入時に回転軸が曲がることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１に係るブラシ付きのモータの全体構成を示す説明図である。
【図２】図１に示すモータに用いたロータの説明図である。
【図３】図１に示すモータに用いたコアの説明図である。
【図４】図１に示すモータに用いたコミュテータの説明図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係るモータに用いたコアの断面図である。
【図６】本発明の他の実施の形態のモータに用いたコアを反出力側からみたときの底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の説明において、モータ軸線方向Ｌのうち、回転軸の基端側が位置する側を一方側Ｌ１（反出力側／下方側）とし、回転軸の先端側が位置する側を他方側Ｌ２（出力側／上方側）とする。
【００１７】
［実施の形態１］
（ブラシ付きモータの全体構成）
図１は、本発明の実施の形態１に係るブラシ付きのモータの全体構成を示す説明図であり、図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、モータを出力側からみたときの平面図、断面図、およびモータを反出力側からみたときの底面図である。
【００１８】
図１に示すブラシ付きモータ１は、カップ状のモータケース３の上端面３１から回転軸５１の出力端側が突出している。モータケース３の内部には、回転軸５１のモータ軸線方向Ｌの略中央部分にコア２が圧入により固定されている。コア２の外周側には複数の突極２９が等角度間隔に形成されているとともに、複数の突極２９の各々にはコイル５３が巻回されて電機子５０が構成されている。本形態において、コア２には絶縁塗装が施されているので、コア２にインシュレータを取り付けずに、コイル５３が直接巻回されている。このようにして、電機子５０および回転軸５１は、一体に回転可能なロータ５を構成している。
【００１９】
モータケース３において、円筒状胴部３２の内周面には、複数の極に着磁された永久磁石６が固着され、永久磁石６はコア２の外周面に所定の隙間を介して対峙している。モータケース３のモータ軸線方向Ｌの一方側Ｌ１に位置する開口端には、ポリアミド製等のブラシホルダ４が取り付けられている。本形態において、モータケース３は、モータ軸線方向Ｌからみたとき、円弧部分と、円弧部分の間を繋ぐ直線部分とからなる小判形状を有しており、かかる形状に対応して、ブラシホルダ４も、モータ軸線方向Ｌからみたとき、円弧部分と、円弧部分の間を繋ぐ直線部分とからなる小判形状を有している。
【００２０】
回転軸５１は、モータ軸線方向Ｌの他方側Ｌ２がモータケース３の上端面３１に保持されたラジアル軸受９１によって回転可能に支持されており、回転軸５１においてラジアル軸受９１によって支持されている部分と、コア２が固着されている部分との間には、スリーブからなる円筒状の筒部８０が設けられている。
【００２１】
筒部８０のモータ軸線方向Ｌの一方側Ｌ１の端部８１は、コア２に当接している。これに対して、筒部８０のモータ軸線方向Ｌの他方側Ｌ２の端部８２は、径方向外側に広がる鍔部８３になっており、かかる鍔部８３は、ラジアル軸受９１に対してモータ軸線方向Ｌの一方側Ｌ１で所定の隙間を介して対向している。
【００２２】
ここで、鍔部８３は、後述するように、筒部８０のラジアル軸受９１側の端部８２を塑性変形させることにより形成されている。より具体的には、筒部８０は、ポリアセタール樹脂等の熱可塑性樹脂からなるスリーブであり、鍔部８３は、筒部８０のラジアル軸受９１側の端部８２を熱溶融させることにより形成されている。
【００２３】
回転軸５１のモータ軸線方向Ｌの一方側Ｌ１は、ブラシホルダ４に形成された有底円筒部４２の底面によりスラスト方向に支持されているとともに、有底円筒部４２の内部に保持されたラジアル軸受９６によって回転可能に支持されている。
【００２４】
回転軸５１において、コア２よりモータ軸線方向Ｌの一方側Ｌ１に位置する部分には、回転軸５１と一体に回転するコミュテータ７が構成され、このコミュテータ７と隣接する位置にはワッシャ７５およびバリスタ７７が配置されている。コミュテータ７は、回転軸５１に固定された樹脂製のスリーブ７１と、このスリーブ７１の外周面において等角度間隔に保持されたセグメント７２とを備えており、スリーブ７１をモータ軸線方向Ｌで貫通する穴７１０内に回転軸５１が通されている。
【００２５】
コミュテータ７の外周面に対しては、２本のブラシ９の先端側が各々、弾性をもって接しており、これらのブラシ９の基端側は各々、ブラシホルダ４に保持されている。ここで、ブラシ９は、先端側が櫛歯状に３分割されている。ブラシ９は金属板から構成され、コミュテータ７の外周面に当接する先端側は、摺動部として、貴金属とのクラッド材で形成されている。
【００２６】
ブラシホルダ４は、モータケース３の開放端に重なるフランジ部４１と、このフランジ部４１の内側でターミナル９９が固着された厚肉部４３と、コミュテータ７の周りにブラシ９を配置可能な空間を構成する平面形状が略矩形の凹部４４とが形成されており、この凹部４４の中央位置にラジアル軸受９６を保持する有底円筒部４２が形成されている。
【００２７】
このように構成したブラシホルダ４に対して、ブラシ９の基端側は、ブラシホルダ４のスリット内に固定されており、スリットの内部では、ブラシ９の基端側とターミナル９９とが直接、あるいは基板やリード線等といった配線部材を介して電気的に接続されている。
【００２８】
（コア２の構成）
図２は、図１に示すモータ１に用いたロータ５の説明図であり、図２（ａ）、（ｂ）は、ロータ５の断面図、およびロータ５に設けた筒部８０の説明図である。図３は、図１に示すモータ１に用いたコア２の説明図であり、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、コア２を出力側からみたときの平面図、断面図、コア２を反出力側からみたときの底面図、およびコアの拡大断面図である。
【００２９】
図１に示すモータ１およびロータ５において、コア２は、図２および図３に示すように、回転軸５１が嵌る軸穴２８を有する積層コアであって、コア２では、軸穴２８を構成する貫通穴２８０が形成された複数枚の磁性板２０が積層されている。複数枚の磁性板２０はいずれも、貫通穴２８０が中央に形成された円板部２５と、円板部２５の外周部分から外側に突出して突極２９を構成する腕部２９０を３つ有しており、３つの腕部２９０の先端部では、周方向の両側に向けて延在する円弧部２９１を備えている。磁性板２０において、３つの腕部２９０にはモータ軸線方向Ｌの一方側Ｌ１に向けて突出したボス２９３が形成され、その結果、モータ軸線方向Ｌの他方側Ｌ２には凹部２９４が形成されている。また、磁性板２０のボス２９３は、モータ軸線方向Ｌの一方側Ｌ１に位置する磁性板２０の凹部２９４に嵌るように加締めされ、複数枚の磁性板２０は全てが一体化し、コア２を構成している。
【００３０】
このような構成のコア２を回転軸５１に固定するにあたって、本形態では、軸穴２８に対して回転軸５１を圧入した構造が採用されている。また、本形態では、以下に説明するように、複数枚の磁性板２０のうち、一部の磁性板２０は回転軸５１の圧入固定に寄与し、他の磁性板２０は回転軸５１の圧入固定に寄与していない。
【００３１】
すなわち、複数枚の磁性板２０には、全周にわたって回転軸５１の外周面が貫通穴２８０の内周面に接してコア２の回転軸５１への圧入固定に寄与する第１磁性板２１と、回転軸５１の外周面と貫通穴２８０の内周面との間に隙間Ｇを有する第２磁性板２２とが含まれている。
【００３２】
より具体的には、回転軸５１は丸棒状であり、複数枚の磁性板２０のうち、第１磁性板２１に形成されている貫通穴２８０は、回転軸５１の外径寸法と略同等の内径寸法を有する円形である。このため、コア２の軸穴２８に回転軸５１を挿入した際、回転軸５１は、第１磁性板２１に形成されている貫通穴２８０に圧入され、全周にわたって回転軸５１の外周面が貫通穴２８０の内周面に接する。その結果、回転軸５１は、第１磁性板２１に圧入固定される。
【００３３】
これに対して、第２磁性板２２に形成されている貫通穴２８０は、回転軸５１の外径寸法より大きい。このため、コア２の軸穴２８に回転軸５１を挿入した際、回転軸５１は、第１磁性板２１に形成されている貫通穴２８０には緩く挿入されるため、全周にわたって回転軸５１の外周面と貫通穴２８０の内周面との間には隙間Ｇが介在することになる。
【００３４】
ここで、コア２は、モータ軸線方向Ｌの中央側に第１磁性板２１を備え、第１磁性板２１のモータ軸線方向Ｌにおける両側に第２磁性板２２を備えている。また、第２磁性板２２は、第１磁性板２１のモータ軸線方向Ｌにおける一方側Ｌ１に位置する枚数と、第１磁性板２１のモータ軸線方向Ｌにおける他方側Ｌ２に位置する枚数とが同一である。より具体的には、本形態において、磁性板２０の数は計９枚であり、５枚の第１磁性板２１の両側に第２磁性板２２が２枚ずつ配置されている。
【００３５】
また、本形態において、第２磁性板２２はいずれも、周方向の一部分で円形の貫通穴２８０の内周面から径方向外側に向けて凹んだ凹部２８１を備えた凹部付き第２磁性板２２ａとして構成されている。本形態において、凹部２８１は、貫通穴２８０の周りに等角度間隔に３つ、半円形状に形成されている。従って、回転軸５１の外周面と第２磁性板２２（凹部付き第２磁性板２２ａ）の貫通穴２８０の内周面との間に形成された隙間Ｇにおいて、凹部２８１が形成されている部分は幅寸法が広い空間Ｇ０になっている。
【００３６】
（コミュテータ７の構成）
図４は、図１に示すモータ１に用いたコミュテータ７の説明図であり、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、コミュテータ７を出力側からみたときの平面図、断面図、およびコミュテータ７を反出力側からみたときの底面図である。
【００３７】
図４に示すように、本形態のモータ１において、コミュテータ７には、スリーブ７１のモータ軸線方向Ｌの他方側Ｌ２の端部７１２には、周方向に等角度間隔に断面半円形状の３つの突部７１１が形成されている。３つ突部７１１は各々、スリーブ７１の肉厚と同一の厚さをもってスリーブ７１の内周および外周から連続してモータ軸線方向Ｌの他方側Ｌ２に向けて突出している。かかる突部７１１は、図２に示すようにロータ５を構成した際、コア２と係合して、回転軸５１およびコア２に対するコミュテータ７の空回りを防止する。
【００３８】
より具体的には、コミュテータ７において、３つの突部７１１は各々、回転軸５１の外周面と第２磁性板２２（凹部付き第２磁性板２２ａ）の貫通穴２８０の内周面との間に形成された隙間Ｇのうち、凹部２８１により形成された空間Ｇ０とモータ軸線方向Ｌで重なる位置に形成されている。従って、回転軸５１にコア２を取り付けた後、スリーブ７１の穴７１０内に回転軸５１を圧入すると、コミュテータ７の３つの突部７１１は各々、回転軸５１とコア２との間に形成された３つの空間Ｇ０の各々に嵌る。従って、コミュテータ７については、回転軸５１やコア２と接着剤によって固定しなくても空回りすることがない。
【００３９】
ここで、空間Ｇ０のモータ軸線Ｌ方向の寸法は、２枚の第２磁性板２２（凹部付き第２磁性板２２ａ）の厚さ分であるのに対して、突部７１１の突出寸法は、１枚の第２磁性板２２（凹部付き第２磁性板２２ａ）の厚さ分である。このため、スリーブ７１のモータ軸線方向Ｌの他方側Ｌ２の端部７１２がコア２に当接するまで、スリーブ７１の穴７１０内に回転軸５１を圧入しても、突部７１１の先端部７１１ａは、凹部２８１内でコア２とモータ軸線方向Ｌで離間している。このため、第１磁性板２１および第２磁性板２２に用いた磁性板の厚さばらつき等が原因でコア２にモータ軸線方向Ｌの寸法ばらつきがあっても、コミュテータ７を適正な位置に配置することができる。
【００４０】
（モータ１の製造方法）
本形態のモータ１を製造するにあたっては、まず、回転軸５１にコア２を圧入固定する。次に、コミュテータ７のスリーブ７１の穴７１０内に回転軸５１を圧入すると、コミュテータ７の３つの突部７１１は各々、回転軸５１とコア２との間に形成された３つの空間Ｇ０の各々に嵌る。次に、コア２にコイル５３を巻回した後、コイル５３の端部をセグメント７２の端部に接続する。また、バリスタ７７をハンダ付けする。次に、コミュテータ７を研磨し、セグメント７２の外周面をスリーブ７１の外周面に揃える。
【００４１】
次に、回転軸５１のモータ軸線方向Ｌの他方側Ｌ２にスリーブからなる筒部８０を装着し、筒部８０のモータ軸線方向Ｌの一方側Ｌ１の端部８１をコア２に当接させる。この時点では、図２（ａ）に示すように、筒部８０は、長さ方向の全体が同一の外径寸法を有している。なお、筒部８０を装着した後、コイル５２の巻回を行ってもよい。
【００４２】
この状態で、回転軸５１のラジアル軸受９１側とは反対側の端部（モータ軸線方向Ｌの一方側Ｌ１の端部）から筒部８０のラジアル軸受９１側の端部８２（モータ軸線方向Ｌの他方側Ｌ２の端部８２）までの寸法を測定する。
【００４３】
かかる測定結果において、寸法が長い場合、図１（ｂ）および図２（ｂ）に示すように、筒部８０の端部８２を塑性変形させて、筒部８０のラジアル軸受９１側の端部８２を鍔部８３とする。本形態において、筒部８０は、ポリアセタール樹脂等の熱可塑性樹脂からなるスリーブであるので、筒部８０のラジアル軸受９１側の端部８２を熱溶融させて鍔部８３とする。その結果、筒部８０のモータ軸線方向Ｌの寸法が短くなるので、回転軸５１のラジアル軸受９１側とは反対側の端部（モータ軸線方向Ｌの一方側Ｌ１の端部）から筒部８０のラジアル軸受９１側の端部８２（モータ軸線方向Ｌの他方側Ｌ２の端部８２）までの寸法を調整することができる。従って、図１に示すようにモータ１を組み立てた際、筒部８０は、ラジアル軸受９１側に当接することにより、ロータ５のラジアル軸受９１側への可動範囲を規定する。それ故、ロータ５のモータ軸線方向Ｌにおけるガタつきを小さく抑えることができる。また、筒部８０のラジアル軸受９１側の端部８２（鍔部８３）は、コイル５３よりもモータ軸線方向Ｌの他方側Ｌ２に位置する。従って、ロータ５がモータ軸線方向Ｌの他方側Ｌ２に変位しても、コイル５３がラジアル軸受９１に当接することがないので、コイル５３の損傷を防止することができる。
【００４４】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態のロータ５およびモータ１において、コア２（積層コア）に用いた磁性板２０には、回転軸５１の外周面が貫通穴２８０の内周面に接して圧入に寄与する第１磁性板２１と、かかる圧入に寄与しない第２磁性板２２とが含まれている。このため、磁性板２０の積層枚数を増やした場合でも、回転軸５１をコア２に圧入する際の応力が過度に大きくなることを防止することができる。それ故、圧入時に回転軸５１が曲がることを防止することができるので、ロータ５が回転した際の回転軸５１の振れを防止することができる。
【００４５】
また、コア２は、モータ軸線方向Ｌの中央側に第１磁性板２１を備え、第１磁性板２１のモータ軸線方向Ｌにおける両側に第２磁性板２２を備えている。このため、コア２は、モータ軸線方向Ｌの中央側で回転軸５１に固定されているので、コア２を回転軸５１に安定した状態で固定することができ、ロータ５が回転した際の回転軸５１の振れを防止することができる。
【００４６】
また、第２磁性板２２は、第１磁性板２１のモータ軸線方向Ｌにおける一方側Ｌ１に位置する枚数と、第１磁性板２１のモータ軸線方向Ｌにおける他方側Ｌ２に位置する枚数とが同一である。このため、コア２にはモータ軸線方向Ｌで方向性がないので、いずれの向きに用いてもよいという利点がある。
【００４７】
また、コア２は、モータ軸線方向Ｌの一方側Ｌ１に、第２磁性板２２として、周方向の一部分で貫通穴２８０の内周面から径方向外側に向けて凹んだ凹部２８１を備えた凹部付き第２磁性板２２ａを備えており、コミュテータ７は、モータ軸線方向Ｌの他方側Ｌ２に突出して凹部２８１に嵌った突部７１１を備えている。このため、凹部２８１と突部７１１との嵌め合いによってコミュテータ７の回転軸５１に対する空回りを防止することができるので、回転軸５１とコミュテータ７との接着固定等を行わなくて済むという利点がある。
【００４８】
また、突部７１１の先端部７１１ａは、凹部２８１内でコア２とモータ軸線方向Ｌで離間している。このため、コア２での磁性板２０を積層した際のモータ軸線方向Ｌの寸法ばらつきや、突部７１１のモータ軸線方向Ｌの寸法ばらつきがあっても、コミュテータ７等を適正な位置に配置することができる。
【００４９】
また、コア２は、モータ軸線方向Ｌの他方側Ｌ２にも、凹部付き第２磁性板２２ａをモータ軸線方向Ｌの一方側Ｌ１と同数備えている。このため、コア２にはモータ軸線方向Ｌで方向性がないので、いずれの向きに用いてもよいという利点がある。
【００５０】
［実施の形態２］
図５は、本発明の実施の形態２に係るモータ１に用いたコア２の断面図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には、同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
【００５１】
図５に示すように、本形態でも、実施の形態１と同様、コア２は、回転軸５１が嵌る軸穴２８を有する積層コアであって、コア２では、軸穴２８を構成する貫通穴２８０が形成された複数枚の磁性板２０が積層されている。本形態において、磁性板２０の枚数は２１枚である。
【００５２】
かかる構成のコア２を回転軸５１に固定するにあたって、本形態でも、実施の形態１と同様、軸穴２８に対して回転軸５１を圧入した構造が採用されている。また、本形態でも、実施の形態１と同様、複数枚の磁性板２０のうち、一部の磁性板２０は回転軸５１の圧入固定に寄与し、他の磁性板２０は回転軸５１の圧入固定に寄与していない。
【００５３】
すなわち、複数枚の磁性板２０には、回転軸５１の外周面が貫通穴２８０の内周面に接する第１磁性板２１と、回転軸５１の外周面と貫通穴２８０の内周面との間に隙間を有する第２磁性板２２とが含まれている。より具体的には、回転軸５１は丸棒状であり、複数枚の磁性板２０のうち、第１磁性板２１に形成されている貫通穴２８０は、回転軸５１の外径寸法と略同等の内径寸法を有する円形である。このため、コア２の軸穴２８に回転軸５１を挿入した際、回転軸５１は、第１磁性板２１に形成されている貫通穴２８０に圧入され、全周にわたって回転軸５１の外周面が貫通穴２８０の内周面に接する。その結果、回転軸５１は、第１磁性板２１に圧入固定される。
【００５４】
これに対して、複数枚の磁性板２０のうち、第２磁性板２２に形成されている貫通穴２８０は、回転軸５１の外径寸法より大きい。このため、コア２の軸穴２８に回転軸５１を挿入した際、回転軸５１は、第１磁性板２１に形成されている貫通穴２８０には遊びをもって挿入されるため、全周にわたって回転軸５１の外周面と貫通穴２８０の内周面との間には隙間Ｇが介在することになる。
【００５５】
ここで、コア２は、モータ軸線方向Ｌの中央側に第１磁性板２１を備え、第１磁性板２１のモータ軸線方向Ｌにおける両側に第２磁性板２２を備えている。また、第２磁性板２２は、第１磁性板２１のモータ軸線方向Ｌにおける一方側Ｌ１に位置する枚数と、第１磁性板２１のモータ軸線方向Ｌにおける他方側Ｌ２に位置する枚数とが同一である。より具体的には、本形態において、磁性板２０の数は計２１枚であり、５枚の第１磁性板２１の両側に第２磁性板２２が８枚ずつ配置されている。
【００５６】
また、本形態において、第２磁性板２２のうち、モータ軸線方向Ｌの両側に位置する第２磁性板２２については、周方向の一部分で円形の貫通穴２８０の内周面から径方向外側に向けて半円形状に凹んだ凹部２８１を備えた凹部付き第２磁性板２２ａとして構成されており、実施の形態１で説明したように、コミュテータ７の空回り防止に利用される。本形態において、第２磁性板２２のうち、モータ軸線方向Ｌの両側の各々に配置された８枚の第２磁性板２２のうち、２枚が凹部付き第２磁性板２２ａとして構成されている。
【００５７】
また、第２磁性板２２のうち、凹部付き第２磁性板２２ａ以外の他の第２磁性板２２は全て、凹部２８１が形成されず隙間Ｇの幅が周方向で略一定である凹部なしの第２磁性板２２ｂである。このため、第２磁性板２２ｂでは、凹部２８１が形成されていない分、磁気路が広い。従って、コア２では、磁気飽和が発生しにくいので、より高いトルクを得ることができる等、良好なモータ特性を得ることができる。
【００５８】
［他の実施の形態］
図６は、本発明の他の実施の形態のモータ１に用いたコア２を反出力側からみたときの底面図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には、同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
【００５９】
図６（ａ）に示すように、本形態でも、実施の形態１と同様、コア２に用いた磁性板２０のうち、凹部付き第２磁性板２２ａでは、周方向の一部分で円形の貫通穴２８０の内周面から径方向外側に向けて凹部２８１が形成されている。かかる凹部２８１として、実施の形態１では、半円形状の凹部２８１が形成されていたが、本形態では、矩形形状の凹部２８１が形成されている。この場合、図４等を参照して説明したコミュテータ７の突部７１１は、断面矩形形状に形成されることになる。
【００６０】
なお、凹部２８１については、図６（ｂ）に示すように、三角形状の凹部２８１を採用してもよく、この場合、図４等を参照して説明したコミュテータ７の突部７１１は、断面三角形状に形成されることになる。
【００６１】
なお、上記実施の形態では、コア２に絶縁塗装を行い、インシュレータを取り付けずにコイル５３を巻回したが、コア２にインシュレータを取り付けたタイプのモータ１やロータ５に本発明を適用してもよい。
【００６２】
また、上記実施の形態では、モータ用のロータ５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】
【００６３】
１・・ブラシ付きのモータ
２・・コア（積層コア）
５・・ロータ
７・・コミュテータ
２０・・磁性板
２１・・第１磁性板
２２・・第２磁性板
２２ａ・・凹部付き第２磁性板
２２ｂ・・凹部なしの第２磁性板
２８・・軸穴
５１・・回転軸
２８０・・貫通穴
２８１・・凹部
７１１・・コミュテータの突部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータや発電機に用いられるロータ、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】
モータや発電機に用いられるロータは、回転軸と、回転軸が嵌る軸穴を備えたコアと、コアに巻回されたコイルとを有している。かかるロータにおいて、コアとして積層コアを用いる場合、回転軸が圧入される貫通穴が形成された複数枚の磁性板を積層することによって積層コアが構成される（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２２６１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の構成において、磁性板の積層枚数を増やした場合、圧入時の応力が強すぎてシャフトが曲がってしまい、シャフトの振れが大きくなるという問題点がある。すなわち、磁性板の積層枚数が増えると、軸穴の内径寸法の管理が難しく、軸穴の内径が小さくなりやすいので、圧入時の応力が強すぎてシャフトが曲がってしまうという問題が発生しやすくなる。
【０００５】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、磁性板の積層枚数を増やした場合でも、圧入時の応力が過度に大きくなることを防止することのできるロータ、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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は、回転軸と、該回転軸が嵌る軸穴を備えたコアと、該コアに巻回されたコイルと、を有するロータにおいて、前記コアは、前記軸穴を構成する貫通穴が形成された複数枚の磁性板が積層された積層コアであって、当該複数枚の磁性板には、前記回転軸の外周面が前記貫通穴の内周面に接する第１磁性板と、前記回転軸の外周面と前記貫通穴の内周面との間に隙間を有する第２磁性板と、が含まれていることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係るロータにおいて、積層コアに用いた磁性板には、回転軸の外周面が貫通穴の内周面に接して圧入に寄与する第１磁性板と、かかる圧入に寄与しない第２磁性板とが含まれているため、磁性板の積層枚数を増やした場合でも、回転軸を積層コアに圧入する際の応力が過度に大きくなることを防止することができる。それ故、圧入時に回転軸が曲がることを防止することができる。
【０００８】
本発明において、前記積層コアは、モータ軸線方向の中央側に前記第１磁性板を備え、前記第１磁性板のモータ軸線方向における両側に前記第２磁性板を備えていることが好ましい。かかる構成によれば、積層コアは、モータ軸線方向の中央側で回転軸に固定されているので、積層コアは、回転軸に安定した状態で固定することができる。
【０００９】
本発明において、前記第２磁性板は、前記第１磁性板のモータ軸線方向における一方側に位置する枚数と、前記第１磁性板のモータ軸線方向における他方側に位置する枚数とが同一であることが好ましい。かかる構成によれば、積層コアにはモータ軸線方向で方向性がないので、いずれの向きに用いてもよいという利点がある。
【００１０】
本発明に係るロータは、例えば、ブラシ付きのモータに用いられる。かかるブラシ付きのモータは、前記コアに対してモータ軸線方向の一方側で前記回転軸に固定されたコミュテータと、前記コミュテータに接するブラシと、を有しており、前記積層コアは、モータ軸線方向の一方側に、前記第２磁性板として、周方向の一部分で前記貫通穴の内周面から径方向外側に向けて凹んだ凹部を備えた凹部付き第２磁性板を備え、前記コミュテータは、モータ軸線方向の他方側に突出して前記凹部に嵌った突部を備えていることが好ましい。かかる構成によれば、凹部と突部との嵌め合いによってコミュテータの回転軸に対する空回りを防止することができるので、回転軸とコミュテータとの接着固定等を行わなくて済むという利点がある。
【００１１】
本発明において、前記突部の先端部は、前記凹部内で前記積層コアと軸線方向で離間していることが好ましい。かかる構成によれば、積層コアや突部にモータ軸線方向の寸法ばらつきがあっても、コミュテータを適正な位置に配置することができる。
【００１２】
本発明において、前記積層コアは、モータ軸線方向の他方側にも、前記凹部付き第２磁性板をモータ軸線方向の一方側と同数備えていることが好ましい。かかる構成によれば、積層コアにはモータ軸線方向で方向性がないので、いずれの向きに用いてもよいという利点がある。
【００１３】
本発明において、前記積層コアは、前記凹部付き第２磁性板以外の全ての前記第２磁性板では、前記凹部が形成されず前記隙間の幅が周方向で略一定であることが好ましい。かかる構成によれば、凹部付き第２磁性板以外の第２磁性板は、凹部が形成されていない分、磁気路が広く磁気飽和しにくいという利点がある。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係るロータにおいて、積層コアに用いた磁性板には、回転軸の外周面が貫通穴の内周面に接して圧入に寄与する第１磁性板と、かかる圧入に寄与しない第２磁性板とが含まれているため、磁性板の積層枚数を増やした場合でも、回転軸を積層コアに圧入する際の応力が過度に大きくなることを防止することができる。それ故、圧入時に回転軸が曲がることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１に係るブラシ付きのモータの全体構成を示す説明図である。
【図２】図１に示すモータに用いたロータの説明図である。
【図３】図１に示すモータに用いたコアの説明図である。
【図４】図１に示すモータに用いたコミュテータの説明図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係るモータに用いたコアの断面図である。
【図６】本発明の他の実施の形態のモータに用いたコアを反出力側からみたときの底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の説明において、モータ軸線方向Ｌのうち、回転軸の基端側が位置する側を一方側Ｌ１（反出力側／下方側）とし、回転軸の先端側が位置する側を他方側Ｌ２（出力側／上方側）とする。
【００１７】
［実施の形態１］
（ブラシ付きモータの全体構成）
図１は、本発明の実施の形態１に係るブラシ付きのモータの全体構成を示す説明図であり、図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、モータを出力側からみたときの平面図、断面図、およびモータを反出力側からみたときの底面図である。
【００１８】
図１に示すブラシ付きモータ１は、カップ状のモータケース３の上端面３１から回転軸５１の出力端側が突出している。モータケース３の内部には、回転軸５１のモータ軸線方向Ｌの略中央部分にコア２が圧入により固定されている。コア２の外周側には複数の突極２９が等角度間隔に形成されているとともに、複数の突極２９の各々にはコイル５３が巻回されて電機子５０が構成されている。本形態において、コア２には絶縁塗装が施されているので、コア２にインシュレータを取り付けずに、コイル５３が直接巻回されている。このようにして、電機子５０および回転軸５１は、一体に回転可能なロータ５を構成している。
【００１９】
モータケース３において、円筒状胴部３２の内周面には、複数の極に着磁された永久磁石６が固着され、永久磁石６はコア２の外周面に所定の隙間を介して対峙している。モータケース３のモータ軸線方向Ｌの一方側Ｌ１に位置する開口端には、ポリアミド製等のブラシホルダ４が取り付けられている。本形態において、モータケース３は、モータ軸線方向Ｌからみたとき、円弧部分と、円弧部分の間を繋ぐ直線部分とからなる小判形状を有しており、かかる形状に対応して、ブラシホルダ４も、モータ軸線方向Ｌからみたとき、円弧部分と、円弧部分の間を繋ぐ直線部分とからなる小判形状を有している。
【００２０】
回転軸５１は、モータ軸線方向Ｌの他方側Ｌ２がモータケース３の上端面３１に保持されたラジアル軸受９１によって回転可能に支持されており、回転軸５１においてラジアル軸受９１によって支持されている部分と、コア２が固着されている部分との間には、スリーブからなる円筒状の筒部８０が設けられている。
【００２１】
筒部８０のモータ軸線方向Ｌの一方側Ｌ１の端部８１は、コア２に当接している。これに対して、筒部８０のモータ軸線方向Ｌの他方側Ｌ２の端部８２は、径方向外側に広がる鍔部８３になっており、かかる鍔部８３は、ラジアル軸受９１に対してモータ軸線方向Ｌの一方側Ｌ１で所定の隙間を介して対向している。
【００２２】
ここで、鍔部８３は、後述するように、筒部８０のラジアル軸受９１側の端部８２を塑性変形させることにより形成されている。より具体的には、筒部８０は、ポリアセタール樹脂等の熱可塑性樹脂からなるスリーブであり、鍔部８３は、筒部８０のラジアル軸受９１側の端部８２を熱溶融させることにより形成されている。
【００２３】
回転軸５１のモータ軸線方向Ｌの一方側Ｌ１は、ブラシホルダ４に形成された有底円筒部４２の底面によりスラスト方向に支持されているとともに、有底円筒部４２の内部に保持されたラジアル軸受９６によって回転可能に支持されている。
【００２４】
回転軸５１において、コア２よりモータ軸線方向Ｌの一方側Ｌ１に位置する部分には、回転軸５１と一体に回転するコミュテータ７が構成され、このコミュテータ７と隣接する位置にはワッシャ７５およびバリスタ７７が配置されている。コミュテータ７は、回転軸５１に固定された樹脂製のスリーブ７１と、このスリーブ７１の外周面において等角度間隔に保持されたセグメント７２とを備えており、スリーブ７１をモータ軸線方向Ｌで貫通する穴７１０内に回転軸５１が通されている。
【００２５】
コミュテータ７の外周面に対しては、２本のブラシ９の先端側が各々、弾性をもって接しており、これらのブラシ９の基端側は各々、ブラシホルダ４に保持されている。ここで、ブラシ９は、先端側が櫛歯状に３分割されている。ブラシ９は金属板から構成され、コミュテータ７の外周面に当接する先端側は、摺動部として、貴金属とのクラッド材で形成されている。
【００２６】
ブラシホルダ４は、モータケース３の開放端に重なるフランジ部４１と、このフランジ部４１の内側でターミナル９９が固着された厚肉部４３と、コミュテータ７の周りにブラシ９を配置可能な空間を構成する平面形状が略矩形の凹部４４とが形成されており、この凹部４４の中央位置にラジアル軸受９６を保持する有底円筒部４２が形成されている。
【００２７】
このように構成したブラシホルダ４に対して、ブラシ９の基端側は、ブラシホルダ４のスリット内に固定されており、スリットの内部では、ブラシ９の基端側とターミナル９９とが直接、あるいは基板やリード線等といった配線部材を介して電気的に接続されている。
【００２８】
（コア２の構成）
図２は、図１に示すモータ１に用いたロータ５の説明図であり、図２（ａ）、（ｂ）は、ロータ５の断面図、およびロータ５に設けた筒部８０の説明図である。図３は、図１に示すモータ１に用いたコア２の説明図であり、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、コア２を出力側からみたときの平面図、断面図、コア２を反出力側からみたときの底面図、およびコアの拡大断面図である。
【００２９】
図１に示すモータ１およびロータ５において、コア２は、図２および図３に示すように、回転軸５１が嵌る軸穴２８を有する積層コアであって、コア２では、軸穴２８を構成する貫通穴２８０が形成された複数枚の磁性板２０が積層されている。複数枚の磁性板２０はいずれも、貫通穴２８０が中央に形成された円板部２５と、円板部２５の外周部分から外側に突出して突極２９を構成する腕部２９０を３つ有しており、３つの腕部２９０の先端部では、周方向の両側に向けて延在する円弧部２９１を備えている。磁性板２０において、３つの腕部２９０にはモータ軸線方向Ｌの一方側Ｌ１に向けて突出したボス２９３が形成され、その結果、モータ軸線方向Ｌの他方側Ｌ２には凹部２９４が形成されている。また、磁性板２０のボス２９３は、モータ軸線方向Ｌの一方側Ｌ１に位置する磁性板２０の凹部２９４に嵌るように加締めされ、複数枚の磁性板２０は全てが一体化し、コア２を構成している。
【００３０】
このような構成のコア２を回転軸５１に固定するにあたって、本形態では、軸穴２８に対して回転軸５１を圧入した構造が採用されている。また、本形態では、以下に説明するように、複数枚の磁性板２０のうち、一部の磁性板２０は回転軸５１の圧入固定に寄与し、他の磁性板２０は回転軸５１の圧入固定に寄与していない。
【００３１】
すなわち、複数枚の磁性板２０には、全周にわたって回転軸５１の外周面が貫通穴２８０の内周面に接してコア２の回転軸５１への圧入固定に寄与する第１磁性板２１と、回転軸５１の外周面と貫通穴２８０の内周面との間に隙間Ｇを有する第２磁性板２２とが含まれている。
【００３２】
より具体的には、回転軸５１は丸棒状であり、複数枚の磁性板２０のうち、第１磁性板２１に形成されている貫通穴２８０は、回転軸５１の外径寸法と略同等の内径寸法を有する円形である。このため、コア２の軸穴２８に回転軸５１を挿入した際、回転軸５１は、第１磁性板２１に形成されている貫通穴２８０に圧入され、全周にわたって回転軸５１の外周面が貫通穴２８０の内周面に接する。その結果、回転軸５１は、第１磁性板２１に圧入固定される。
【００３３】
これに対して、第２磁性板２２に形成されている貫通穴２８０は、回転軸５１の外径寸法より大きい。このため、コア２の軸穴２８に回転軸５１を挿入した際、回転軸５１は、第１磁性板２１に形成されている貫通穴２８０には緩く挿入されるため、全周にわたって回転軸５１の外周面と貫通穴２８０の内周面との間には隙間Ｇが介在することになる。
【００３４】
ここで、コア２は、モータ軸線方向Ｌの中央側に第１磁性板２１を備え、第１磁性板２１のモータ軸線方向Ｌにおける両側に第２磁性板２２を備えている。また、第２磁性板２２は、第１磁性板２１のモータ軸線方向Ｌにおける一方側Ｌ１に位置する枚数と、第１磁性板２１のモータ軸線方向Ｌにおける他方側Ｌ２に位置する枚数とが同一である。より具体的には、本形態において、磁性板２０の数は計９枚であり、５枚の第１磁性板２１の両側に第２磁性板２２が２枚ずつ配置されている。
【００３５】
また、本形態において、第２磁性板２２はいずれも、周方向の一部分で円形の貫通穴２８０の内周面から径方向外側に向けて凹んだ凹部２８１を備えた凹部付き第２磁性板２２ａとして構成されている。本形態において、凹部２８１は、貫通穴２８０の周りに等角度間隔に３つ、半円形状に形成されている。従って、回転軸５１の外周面と第２磁性板２２（凹部付き第２磁性板２２ａ）の貫通穴２８０の内周面との間に形成された隙間Ｇにおいて、凹部２８１が形成されている部分は幅寸法が広い空間Ｇ０になっている。
【００３６】
（コミュテータ７の構成）
図４は、図１に示すモータ１に用いたコミュテータ７の説明図であり、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、コミュテータ７を出力側からみたときの平面図、断面図、およびコミュテータ７を反出力側からみたときの底面図である。
【００３７】
図４に示すように、本形態のモータ１において、コミュテータ７には、スリーブ７１のモータ軸線方向Ｌの他方側Ｌ２の端部７１２には、周方向に等角度間隔に断面半円形状の３つの突部７１１が形成されている。３つ突部７１１は各々、スリーブ７１の肉厚と同一の厚さをもってスリーブ７１の内周および外周から連続してモータ軸線方向Ｌの他方側Ｌ２に向けて突出している。かかる突部７１１は、図２に示すようにロータ５を構成した際、コア２と係合して、回転軸５１およびコア２に対するコミュテータ７の空回りを防止する。
【００３８】
より具体的には、コミュテータ７において、３つの突部７１１は各々、回転軸５１の外周面と第２磁性板２２（凹部付き第２磁性板２２ａ）の貫通穴２８０の内周面との間に形成された隙間Ｇのうち、凹部２８１により形成された空間Ｇ０とモータ軸線方向Ｌで重なる位置に形成されている。従って、回転軸５１にコア２を取り付けた後、スリーブ７１の穴７１０内に回転軸５１を圧入すると、コミュテータ７の３つの突部７１１は各々、回転軸５１とコア２との間に形成された３つの空間Ｇ０の各々に嵌る。従って、コミュテータ７については、回転軸５１やコア２と接着剤によって固定しなくても空回りすることがない。
【００３９】
ここで、空間Ｇ０のモータ軸線Ｌ方向の寸法は、２枚の第２磁性板２２（凹部付き第２磁性板２２ａ）の厚さ分であるのに対して、突部７１１の突出寸法は、１枚の第２磁性板２２（凹部付き第２磁性板２２ａ）の厚さ分である。このため、スリーブ７１のモータ軸線方向Ｌの他方側Ｌ２の端部７１２がコア２に当接するまで、スリーブ７１の穴７１０内に回転軸５１を圧入しても、突部７１１の先端部７１１ａは、凹部２８１内でコア２とモータ軸線方向Ｌで離間している。このため、第１磁性板２１および第２磁性板２２に用いた磁性板の厚さばらつき等が原因でコア２にモータ軸線方向Ｌの寸法ばらつきがあっても、コミュテータ７を適正な位置に配置することができる。
【００４０】
（モータ１の製造方法）
本形態のモータ１を製造するにあたっては、まず、回転軸５１にコア２を圧入固定する。次に、コミュテータ７のスリーブ７１の穴７１０内に回転軸５１を圧入すると、コミュテータ７の３つの突部７１１は各々、回転軸５１とコア２との間に形成された３つの空間Ｇ０の各々に嵌る。次に、コア２にコイル５３を巻回した後、コイル５３の端部をセグメント７２の端部に接続する。また、バリスタ７７をハンダ付けする。次に、コミュテータ７を研磨し、セグメント７２の外周面をスリーブ７１の外周面に揃える。
【００４１】
次に、回転軸５１のモータ軸線方向Ｌの他方側Ｌ２にスリーブからなる筒部８０を装着し、筒部８０のモータ軸線方向Ｌの一方側Ｌ１の端部８１をコア２に当接させる。この時点では、図２（ａ）に示すように、筒部８０は、長さ方向の全体が同一の外径寸法を有している。なお、筒部８０を装着した後、コイル５２の巻回を行ってもよい。
【００４２】
この状態で、回転軸５１のラジアル軸受９１側とは反対側の端部（モータ軸線方向Ｌの一方側Ｌ１の端部）から筒部８０のラジアル軸受９１側の端部８２（モータ軸線方向Ｌの他方側Ｌ２の端部８２）までの寸法を測定する。
【００４３】
かかる測定結果において、寸法が長い場合、図１（ｂ）および図２（ｂ）に示すように、筒部８０の端部８２を塑性変形させて、筒部８０のラジアル軸受９１側の端部８２を鍔部８３とする。本形態において、筒部８０は、ポリアセタール樹脂等の熱可塑性樹脂からなるスリーブであるので、筒部８０のラジアル軸受９１側の端部８２を熱溶融させて鍔部８３とする。その結果、筒部８０のモータ軸線方向Ｌの寸法が短くなるので、回転軸５１のラジアル軸受９１側とは反対側の端部（モータ軸線方向Ｌの一方側Ｌ１の端部）から筒部８０のラジアル軸受９１側の端部８２（モータ軸線方向Ｌの他方側Ｌ２の端部８２）までの寸法を調整することができる。従って、図１に示すようにモータ１を組み立てた際、筒部８０は、ラジアル軸受９１側に当接することにより、ロータ５のラジアル軸受９１側への可動範囲を規定する。それ故、ロータ５のモータ軸線方向Ｌにおけるガタつきを小さく抑えることができる。また、筒部８０のラジアル軸受９１側の端部８２（鍔部８３）は、コイル５３よりもモータ軸線方向Ｌの他方側Ｌ２に位置する。従って、ロータ５がモータ軸線方向Ｌの他方側Ｌ２に変位しても、コイル５３がラジアル軸受９１に当接することがないので、コイル５３の損傷を防止することができる。
【００４４】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態のロータ５およびモータ１において、コア２（積層コア）に用いた磁性板２０には、回転軸５１の外周面が貫通穴２８０の内周面に接して圧入に寄与する第１磁性板２１と、かかる圧入に寄与しない第２磁性板２２とが含まれている。このため、磁性板２０の積層枚数を増やした場合でも、回転軸５１をコア２に圧入する際の応力が過度に大きくなることを防止することができる。それ故、圧入時に回転軸５１が曲がることを防止することができるので、ロータ５が回転した際の回転軸５１の振れを防止することができる。
【００４５】
また、コア２は、モータ軸線方向Ｌの中央側に第１磁性板２１を備え、第１磁性板２１のモータ軸線方向Ｌにおける両側に第２磁性板２２を備えている。このため、コア２は、モータ軸線方向Ｌの中央側で回転軸５１に固定されているので、コア２を回転軸５１に安定した状態で固定することができ、ロータ５が回転した際の回転軸５１の振れを防止することができる。
【００４６】
また、第２磁性板２２は、第１磁性板２１のモータ軸線方向Ｌにおける一方側Ｌ１に位置する枚数と、第１磁性板２１のモータ軸線方向Ｌにおける他方側Ｌ２に位置する枚数とが同一である。このため、コア２にはモータ軸線方向Ｌで方向性がないので、いずれの向きに用いてもよいという利点がある。
【００４７】
また、コア２は、モータ軸線方向Ｌの一方側Ｌ１に、第２磁性板２２として、周方向の一部分で貫通穴２８０の内周面から径方向外側に向けて凹んだ凹部２８１を備えた凹部付き第２磁性板２２ａを備えており、コミュテータ７は、モータ軸線方向Ｌの他方側Ｌ２に突出して凹部２８１に嵌った突部７１１を備えている。このため、凹部２８１と突部７１１との嵌め合いによってコミュテータ７の回転軸５１に対する空回りを防止することができるので、回転軸５１とコミュテータ７との接着固定等を行わなくて済むという利点がある。
【００４８】
また、突部７１１の先端部７１１ａは、凹部２８１内でコア２とモータ軸線方向Ｌで離間している。このため、コア２での磁性板２０を積層した際のモータ軸線方向Ｌの寸法ばらつきや、突部７１１のモータ軸線方向Ｌの寸法ばらつきがあっても、コミュテータ７等を適正な位置に配置することができる。
【００４９】
また、コア２は、モータ軸線方向Ｌの他方側Ｌ２にも、凹部付き第２磁性板２２ａをモータ軸線方向Ｌの一方側Ｌ１と同数備えている。このため、コア２にはモータ軸線方向Ｌで方向性がないので、いずれの向きに用いてもよいという利点がある。
【００５０】
［実施の形態２］
図５は、本発明の実施の形態２に係るモータ１に用いたコア２の断面図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には、同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
【００５１】
図５に示すように、本形態でも、実施の形態１と同様、コア２は、回転軸５１が嵌る軸穴２８を有する積層コアであって、コア２では、軸穴２８を構成する貫通穴２８０が形成された複数枚の磁性板２０が積層されている。本形態において、磁性板２０の枚数は２１枚である。
【００５２】
かかる構成のコア２を回転軸５１に固定するにあたって、本形態でも、実施の形態１と同様、軸穴２８に対して回転軸５１を圧入した構造が採用されている。また、本形態でも、実施の形態１と同様、複数枚の磁性板２０のうち、一部の磁性板２０は回転軸５１の圧入固定に寄与し、他の磁性板２０は回転軸５１の圧入固定に寄与していない。
【００５３】
すなわち、複数枚の磁性板２０には、回転軸５１の外周面が貫通穴２８０の内周面に接する第１磁性板２１と、回転軸５１の外周面と貫通穴２８０の内周面との間に隙間を有する第２磁性板２２とが含まれている。より具体的には、回転軸５１は丸棒状であり、複数枚の磁性板２０のうち、第１磁性板２１に形成されている貫通穴２８０は、回転軸５１の外径寸法と略同等の内径寸法を有する円形である。このため、コア２の軸穴２８に回転軸５１を挿入した際、回転軸５１は、第１磁性板２１に形成されている貫通穴２８０に圧入され、全周にわたって回転軸５１の外周面が貫通穴２８０の内周面に接する。その結果、回転軸５１は、第１磁性板２１に圧入固定される。
【００５４】
これに対して、複数枚の磁性板２０のうち、第２磁性板２２に形成されている貫通穴２８０は、回転軸５１の外径寸法より大きい。このため、コア２の軸穴２８に回転軸５１を挿入した際、回転軸５１は、第１磁性板２１に形成されている貫通穴２８０には遊びをもって挿入されるため、全周にわたって回転軸５１の外周面と貫通穴２８０の内周面との間には隙間Ｇが介在することになる。
【００５５】
ここで、コア２は、モータ軸線方向Ｌの中央側に第１磁性板２１を備え、第１磁性板２１のモータ軸線方向Ｌにおける両側に第２磁性板２２を備えている。また、第２磁性板２２は、第１磁性板２１のモータ軸線方向Ｌにおける一方側Ｌ１に位置する枚数と、第１磁性板２１のモータ軸線方向Ｌにおける他方側Ｌ２に位置する枚数とが同一である。より具体的には、本形態において、磁性板２０の数は計２１枚であり、５枚の第１磁性板２１の両側に第２磁性板２２が８枚ずつ配置されている。
【００５６】
また、本形態において、第２磁性板２２のうち、モータ軸線方向Ｌの両側に位置する第２磁性板２２については、周方向の一部分で円形の貫通穴２８０の内周面から径方向外側に向けて半円形状に凹んだ凹部２８１を備えた凹部付き第２磁性板２２ａとして構成されており、実施の形態１で説明したように、コミュテータ７の空回り防止に利用される。本形態において、第２磁性板２２のうち、モータ軸線方向Ｌの両側の各々に配置された８枚の第２磁性板２２のうち、２枚が凹部付き第２磁性板２２ａとして構成されている。
【００５７】
また、第２磁性板２２のうち、凹部付き第２磁性板２２ａ以外の他の第２磁性板２２は全て、凹部２８１が形成されず隙間Ｇの幅が周方向で略一定である凹部なしの第２磁性板２２ｂである。このため、第２磁性板２２ｂでは、凹部２８１が形成されていない分、磁気路が広い。従って、コア２では、磁気飽和が発生しにくいので、より高いトルクを得ることができる等、良好なモータ特性を得ることができる。
【００５８】
［他の実施の形態］
図６は、本発明の他の実施の形態のモータ１に用いたコア２を反出力側からみたときの底面図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には、同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
【００５９】
図６（ａ）に示すように、本形態でも、実施の形態１と同様、コア２に用いた磁性板２０のうち、凹部付き第２磁性板２２ａでは、周方向の一部分で円形の貫通穴２８０の内周面から径方向外側に向けて凹部２８１が形成されている。かかる凹部２８１として、実施の形態１では、半円形状の凹部２８１が形成されていたが、本形態では、矩形形状の凹部２８１が形成されている。この場合、図４等を参照して説明したコミュテータ７の突部７１１は、断面矩形形状に形成されることになる。
【００６０】
なお、凹部２８１については、図６（ｂ）に示すように、三角形状の凹部２８１を採用してもよく、この場合、図４等を参照して説明したコミュテータ７の突部７１１は、断面三角形状に形成されることになる。
【００６１】
なお、上記実施の形態では、コア２に絶縁塗装を行い、インシュレータを取り付けずにコイル５３を巻回したが、コア２にインシュレータを取り付けたタイプのモータ１やロータ５に本発明を適用してもよい。
【００６２】
また、上記実施の形態では、モータ用のロータ５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】
【００６３】
１・・ブラシ付きのモータ
２・・コア（積層コア）
５・・ロータ
７・・コミュテータ
２０・・磁性板
２１・・第１磁性板
２２・・第２磁性板
２２ａ・・凹部付き第２磁性板
２２ｂ・・凹部なしの第２磁性板
２８・・軸穴
５１・・回転軸
２８０・・貫通穴
２８１・・凹部
７１１・・コミュテータの突部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、該回転軸が嵌る軸穴を備えたコアと、該コアに巻回されたコイルと、を有するロータにおいて、
前記コアは、前記軸穴を構成する貫通穴が形成された複数枚の磁性板が積層された積層コアであって、
当該複数枚の磁性板には、前記回転軸の外周面が前記貫通穴の内周面に接する第１磁性板と、前記回転軸の外周面と前記貫通穴の内周面との間に隙間を有する第２磁性板と、が含まれていることを特徴とするロータ。
【請求項２】
前記積層コアは、モータ軸線方向の中央側に前記第１磁性板を備え、前記第１磁性板のモータ軸線方向における両側に前記第２磁性板を備え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】
前記第２磁性板は、前記第１磁性板のモータ軸線方向における一方側に位置する枚数と、前記第１磁性板のモータ軸線方向における他方側に位置する枚数とが同一であることを特徴とする請求項２に記載のロータ。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一項に記載のロータを備えたモータであって、
前記コアに対してモータ軸線方向の一方側で前記回転軸に固定されたコミュテータと、前記コミュテータに接するブラシと、を有し、
前記積層コアは、モータ軸線方向の一方側に、前記第２磁性板として、周方向の一部分で前記貫通穴の内周面から径方向外側に向けて凹んだ凹部を備えた凹部付き第２磁性板を備え、
前記コミュテータは、モータ軸線方向の他方側に突出して前記凹部に嵌った突部を備えていることを特徴とするモータ。
【請求項５】
前記突部の先端部は、前記凹部内で前記積層コアと軸線方向で離間していることを特徴とする請求項４に記載のモータ。
【請求項６】
前記積層コアは、モータ軸線方向の他方側にも、前記凹部付き第２磁性板をモータ軸線方向の一方側と同数備えていることを特徴とする請求項４または５に記載のモータ。
【請求項７】
前記積層コアは、前記凹部付き第２磁性板以外の全ての前記第２磁性板では、前記凹部が形成されず前記隙間の幅が周方向で略一定であることを特徴とする請求項４乃至６の何れか一項に記載のモータ。
【請求項１】
回転軸と、該回転軸が嵌る軸穴を備えたコアと、該コアに巻回されたコイルと、を有するロータにおいて、
前記コアは、前記軸穴を構成する貫通穴が形成された複数枚の磁性板が積層された積層コアであって、
当該複数枚の磁性板には、前記回転軸の外周面が前記貫通穴の内周面に接する第１磁性板と、前記回転軸の外周面と前記貫通穴の内周面との間に隙間を有する第２磁性板と、が含まれていることを特徴とするロータ。
【請求項２】
前記積層コアは、モータ軸線方向の中央側に前記第１磁性板を備え、前記第１磁性板のモータ軸線方向における両側に前記第２磁性板を備え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】
前記第２磁性板は、前記第１磁性板のモータ軸線方向における一方側に位置する枚数と、前記第１磁性板のモータ軸線方向における他方側に位置する枚数とが同一であることを特徴とする請求項２に記載のロータ。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一項に記載のロータを備えたモータであって、
前記コアに対してモータ軸線方向の一方側で前記回転軸に固定されたコミュテータと、前記コミュテータに接するブラシと、を有し、
前記積層コアは、モータ軸線方向の一方側に、前記第２磁性板として、周方向の一部分で前記貫通穴の内周面から径方向外側に向けて凹んだ凹部を備えた凹部付き第２磁性板を備え、
前記コミュテータは、モータ軸線方向の他方側に突出して前記凹部に嵌った突部を備えていることを特徴とするモータ。
【請求項５】
前記突部の先端部は、前記凹部内で前記積層コアと軸線方向で離間していることを特徴とする請求項４に記載のモータ。
【請求項６】
前記積層コアは、モータ軸線方向の他方側にも、前記凹部付き第２磁性板をモータ軸線方向の一方側と同数備えていることを特徴とする請求項４または５に記載のモータ。
【請求項７】
前記積層コアは、前記凹部付き第２磁性板以外の全ての前記第２磁性板では、前記凹部が形成されず前記隙間の幅が周方向で略一定であることを特徴とする請求項４乃至６の何れか一項に記載のモータ。
【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２０１３−７８１８４（Ｐ２０１３−７８１８４Ａ）
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１５９３３（Ｐ２０１１−２１５９３３）
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【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２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【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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