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1. (WO2018179736) ロータ及びロータを備えたモータ
Document

明 細 書

発明の名称 ロータ及びロータを備えたモータ

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003  

先行技術文献

特許文献

0004  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0005   0006  

課題を解決するための手段

0007  

発明の効果

0008  

図面の簡単な説明

0009  

発明を実施するための形態

0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083  

産業上の利用可能性

0084  

符号の説明

0085  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14  

明 細 書

発明の名称 : ロータ及びロータを備えたモータ

技術分野

[0001]
 本発明は、モータに関し、モータに備えられたロータに関する。

背景技術

[0002]
 従来の回転電機は特許文献1に開示されている。この回転電機は、ヨークの内周に突出し、かつ円周方向に等間隔に設けられた複数個の突起部と、円弧状に形成されるとともに、円周方向に並ぶ2つの前記突起部の間に各々が配置される、前記突起部と同数個の磁石と、前記磁石と前記突起部との間に装着され、前記磁石を前記突起部の間に固定する弾性体と、を備える。
[0003]
 ヨークが突起部を備えており、突起部と磁石との間に弾性体が配置される。これにより、磁石はヨーク内周に設けられた突起部により位置決めされ、ヨーク内に等間隔に配置される。

先行技術文献

特許文献

[0004]
特許文献1 : 特公平7-24450号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0005]
 特許文献1は、直流電動機のステータであり、磁石及びヨークは回転しない。一方で、ブラシレスDCモータでは、磁石及びヨークが回転する。そのため、特許文献1の磁石の固定構造では、ヨークに対する磁石の固定が十分に行われない虞がある。
[0006]
 そこで、本発明は、動作条件や環境にかかわらず、マグネットの移動を抑制し、長期間に渡って安定したモータの駆動を可能とするロ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

[0007]
 本発明の例示的なロータは、中心軸に沿って延びるとともに少なくとも軸方向一方側に開口を有する筒状のフレームと、前記フレームの内側に配置される複数のマグネットと、前記マグネットのそれぞれに対して弾性力を付与する弾性部材と、前記フレームの内周面に周方向に並んで配置された複数個の突起部と、を備え、前記突起部は、前記フレーム内周面から径方向内側に突出し、前記マグネットは、それぞれ、隣り合う前記突起部の間に配置され、前記弾性部材は弾性変形させて前記マグネットの周方向の端部の少なくとも一方と前記突起部との間に取り付けられ、前記弾性部材は、前記マグネットの周方向側面の少なくとも一部及び、径方向側面の少なくとも一部と接触することを特徴とする。

発明の効果

[0008]
 例示的な本発明のロータによれば、動作条件や環境にかかわらず、マグネットの移動を抑制し、長期間に渡って安定したモータの駆動を可能とする。

図面の簡単な説明

[0009]
[図1] 図1は、モータの一例の斜視図である。
[図2] 図2は、モータの分解斜視図である。
[図3] 図3は、モータの断面図である。
[図4] 図4は、ロータの斜視図である。
[図5] 図5は、ロータの分解斜視図である。
[図6] 図6は、突起部を拡大した拡大平面図である。
[図7] 図7は、弾性部材の斜視図である。
[図8] 図8は、突起部とマグネットとの間に配置された弾性部材の第1突出部を拡大した拡大斜視図である。
[図9] 図9は、突起部とマグネットとの間に配置された弾性部材の第2突出部を拡大した拡大斜視図である。
[図10] 図10は、弾性部材の弾性変形を示す図である。
[図11] 図11は、本実施形態にかかるロータの他の例に用いられた弾性部材を拡大した図である。
[図12] 図12は、本発明にかかるロータの他の例の分解斜視図である。
[図13] 図13は、本発明にかかるロータのさらに他の例の分解斜視図である。
[図14] 図14は、本発明にかかるロータのさらに他の例の分解斜視図である。

発明を実施するための形態

[0010]
<1.第1実施形態>
 以下に本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。図1は、モータの一例の斜視図である。図2は、モータの分解斜視図である。図3は、モータの断面図である。なお、以下の説明において、各部の形状及び相対的な位置を説明するため、軸方向、径方向及び周方向を設定する。中心軸Axが延びる方向を軸方向とする。中心軸Axに対して直交する方向を径方向とする。さらに、周方向は中心軸Axを中心とする円の接線方向を周方向とする。
[0011]
 また、本書では、軸方向について、図3を参照して以下のとおり設定する。すなわち、図3において、軸方向左側に向かう方向を第1軸方向Sp1とし、右側に向かう方向を第2軸方向Sp2とする。また、モータAを第2軸方向Sp2側から軸方向に見たときの周方向Cdにおける、右回り方向を第1周方向Cp1とし、左回り方向を第2周方向Cp2とする。なお、本書における「左方向」、「右方向」、「右回り方向」及び「左回り方向」は、説明のために設定したものである。そのため、これらの方向は、モータAを実際に使用するときの向きを限定するものではない。
[0012]
<1.1 モータの構成>
 図3に示すように、本実施形態にかかるモータAは、ステータ1と、ロータ2と、シャフト20と、第1軸受71と、第2軸受72とを備える。シャフト20には、第1軸受71と第2軸受72が軸方向に離れて取り付けられる。そして、シャフト20が、第1軸受71及び第2軸受72を介して、ステータ1に支持される。ロータ2は、ステータ1の外部に配置される。すなわち、本実施形態にかかるモータAは、ステータ1の外側にロータ2が取り付けられたアウターロータ型のブラシレスDCモータである。すなわち、モータAは、ロータ2と、ロータ2に固定されたシャフト20と、シャフト20を回転可能に支持し、ロータ2のマグネット4と径方向に対向するステータ1とを備える。
[0013]
<1.2 ステータの構成>
 図1、図2及び図3に示すように、ステータ1は、ステータコア11と、絶縁体12と、巻線13とを備える。また、図3に示すように、ステータ1は、シャフト20を回転可能に支持する、第1軸受71及び第2軸受72が固定される。
[0014]
 ステータコア11は導電性を有する。図2に示すように、ステータコア11は、環状のコアバック部110と、ティース部111とを備える。コアバック部110は、軸方向に延びる環状である。ティース部111は、コアバック部110の内周面から径方向内側に突出する。
[0015]
 絶縁体12は、ステータ11を覆う。絶縁体12は、樹脂の成形体である。絶縁体12は、ティース部111において、少なくとも軸方向の両端面及び周方向の両側面を覆う。また、絶縁体12は、コアバック部110において、少なくとも軸方向の両端面を覆う。
絶縁体12で覆われたティース部111に導線を巻きつけて巻線13が形成される。絶縁体12によって、ステータコア11と巻線13とが絶縁される。なお、本実施形態において、絶縁体12は、樹脂の成型体であるが、これに限定されない。ステータコア11と巻線13とを絶縁することができる構成を広く採用できる。
[0016]
 ステータコア11において、ティース部111の径方向の外周面は、絶縁体12で被覆されずに露出するが、絶縁体12で被覆されてもよい。なお、ステータコア11は、電磁鋼板を積層した構造とするが、これに限定されない。例えば、ステータコア11として、紛体の焼成、鋳造等、単一の部材であってもよい。また、ステータコア11は、ティース部111を1個含む分割コアに分割可能であってもよいし、帯状の部材を環状に巻いて形成されてもよい。
[0017]
 巻線13は、ステータコア11のティース部111のそれぞれに配置される。そして、ステータ1に備えられた巻線13は、電流が供給されるタイミングによって3系統(以下、3相とする)に分けられる。この3相を、それぞれ、U相、V相、W相とする。つまり、ステータ1は、3個のU相巻線、3個のV相巻線及び3個のW相巻線を備える。なお、以下の説明において、各相の巻線をまとめて単に巻線13として説明する。
[0018]
<1.3 ロータの構成>
 ロータ2は、ステータ1の外部に配置される。ロータ2の詳細について、図面を参照して説明する。図4は、ロータの斜視図である。図5は、ロータの分解斜視図である。図4に示すように、ロータ2は、フレーム3と、マグネット4と、弾性部材5と、突起部6とを備える。図3に示すとおり、ロータ2はシャフト20に固定される。すなわち、シャフト20に固定されるロータ2は、第1軸受71及び第2軸受72を介して、ステータ1に対して回転可能に支持される。
[0019]
<1.3.1 フレーム>
 フレーム3は、ロータ2の筐体である。図4、図5に示すとおり、本実施形態にかかるフレーム3は、カバー31と、カバー31の内部に固定されるロータコア21とを備える。カバー31は、カバー筒部311と、底部312とを備える。カバー筒部311は、軸方向に延びる筒形である。底部312は、カバー筒部311の軸方向の第1軸方向Sp1側の端部を閉塞する。換言すると、底部312は、カバー筒部311の第1軸方向Sp1側の一方側の端部から径方向内側に延びる平板である。すなわち、フレーム(カバー31)は、軸方向の他方側(第1軸方向Sp1側)の端部を閉塞した底部312を備える。また、カバー31は、軸方向において、底部312と反対側の端部に開口310を有する。すなわち、フレーム3は、中心軸Axに沿って延びるとともに少なくとも軸方向一方側(第2軸方向Sp2側)に開口310を有する筒状である。
[0020]
 カバー31は、段部32と、隙間33と、貫通孔34とを備える。段部32は、カバー31の内周面より、径方向内側に突出する。隙間33は、段部32に備えられる。隙間33は、段部32の周方向の一部を軸方向に凹ませた凹部である。そして、貫通孔34は、カバー31の隙間33と続いて設けられる。すなわち、カバー31には、段部32の一部に隙間33が備えられる。そして、カバー31には、隙間33と続いてカバー31の内面と外面とを貫通する貫通孔34が備えられる。カバー31において、隙間33及び貫通孔34は、6個備えられる。そして、隙間33及び貫通孔34は、それぞれ周方向に等間隔をあけて備えられる。
[0021]
 隙間33及び貫通孔34は、フレーム3の内周面に設けられた突起部6と軸方向に重なる位置に備えられる。なお、隙間33及び貫通孔34と突起部6との位置の詳細については、後述する。なお、本実施形態のロータ2のフレーム3では、カバー31とロータコア21とが別体であるが、これに限定されない。例えば、カバー31とロータコア21とが同一の部材で形成されてよい。
[0022]
 また、底部312は、中央部に軸方向に貫通する軸孔313が備えられる。軸孔313には、シャフト20が固定される。これにより、カバー31、すなわち、フレーム3は、シャフト20とともにステータ1に対して回転可能に支持される。
[0023]
<1.3.2 ロータコア>
 ロータコア21は、ロータコア筒部210を備える。ロータコア筒部210は、軸方向に延びる円筒形状である。ロータコア21は、例えば、磁性紛体を焼結して形成するものを挙げることができるが、これに限定されない。ロータコア21は、開口310からカバー31の内部に挿入され、カバー31の内周面に固定される。なお、ロータコア21の固定は、カバー31に対する圧入、接着、溶接等で行われる。ロータコア21の内周面には、突起部6が備えられる。突起部6は、ロータコア21と同一の部材で形成される。突起部6の詳細については、後述する。すなわち、フレーム3は、内面に磁性体で形成された筒状のロータコア21を備え、突起部6が、ロータコア32の内周面から径方向内側に突出する。
[0024]
<1.3.3 突起部>
 図4、図5に示すとおり、突起部6は、ロータコア21の内周面から径方向内側に突出するとともに、軸方向に延びる。すなわち、突起部6は、フレーム(ロータコア21)内周面から径方向内側に突出する。本実施形態にかかるロータ2において、突起部6は、ロータコア21の内周面に6個備えられる。そして、6個の突起部6は、周方向に等間隔をあけて配置される。すなわち、複数個(6個)の突起部6は、フレーム3(ロータコア21)の内周面に周方向に並んで配置される。
[0025]
 図6は、突起部を拡大した拡大平面図である。図6では、弾性部材5の第1平板部51及び第2平板部52からマグネット4に作用する力を矢線で示す。図6に示すとおり、突起部6は、柱部61と、延伸部62とを備える。柱部61は、ロータコア21の内周面から周方向内側に延びる。柱部61は、第1周端部611と、第2周端部612とを備える。第1周端部611と第2周端部612とは、柱部61の周方向の両端のそれぞれに備えられる。なお、本実施形態の突起部6において、柱部61の第1周端部611及び第2周端部612は、径方向外側に向かって離間する傾斜を有する。
[0026]
 延伸部62は、柱部61の径方向内側の先端に設けられる。延伸部62は、周方向の両側に突出するとともに、柱部61とともに軸方向に延びる。延伸部62は、接触部621と、引っ掛け部622とを備える。接触部621は、延伸部62の径方向外側に向く、すなわち、ロータコア筒部210の内周面と対向する。引っ掛け部622は、第1周方向Cp1側の端部側に設けられる。引っ掛け部622は、接触部621と隣接する。引っ掛け部622には、弾性部材5の後述する折曲部522が接触する。これにより、弾性部材5の移動が制限される。すなわち、突出部6は、フレーム(ロータコア21)の内面から径方向内側に延びる柱部61と、柱部61の径方向内側の端部から周方向の両側に延びる延伸部62と、を備える。
[0027]
<1.3.4 マグネット>
 図4、図5に示すとおり、ロータ2では、複数個のマグネット4は、ロータコア21の内周面に周方向に並べて配置される。例えば、ロータ2は、6個のマグネット4を備える。マグネット4は、ロータコア21のロータコア筒部210の内周面の突起部6の周方向に隣り合う部分に固定される。ロータ2では、N極とS極とを1対の磁極とし、1対の磁極を6個備える。すなわち、複数個(6個)のマグネット4は、フレームの内側に配置される。そして、マグネット4は、それぞれ、隣り合う突起部6の間に配置される。
[0028]
 マグネット4は、外側面41、内側面42、第1周側面43、第2周側面44、第1軸側面45及び第2軸側面46を備える。外側面41は、ロータコア21のロータコア筒部210の内周面と同じ曲率を有する曲面である。すなわち、マグネット4は、ロータコア21に取り付けたとき、外側面41はロータコア筒部210の内周面と面で接触する。内側面42は、ロータコア21に取り付けたとき、径方向内側に向く面である。図3等に示すとおり、内側面42は、ステータ1の外周面、すなわち、ステータコア11のティース部111の外周面と径方向に対向する。
[0029]
 第1周側面43は、マグネット4をロータコア21に取り付けたとき、第2周方向Cp2側端部に位置する。また、第2周側面44は、マグネット4をロータコア21取り付けたとき、第1周方向Cp1側端部に位置する。そして、図6に示すように、第1周側面43は、突出部6の柱部61の第1周端部611と対向する。また、第2周側面44は、突出部6の柱部61の第2周端部612と接触する。なお、第1周側面43には、弾性部材5の後述する第1平板部51が接触する。
[0030]
 第1軸側面45は、マグネット4をロータコア21に取り付けたとき、第1軸方向Sp1側の端部に位置する。また、第2軸側面46は、マグネット4をロータコア21に取り付けたとき、第2軸方向Sp2側の端部に位置する。すなわち、マグネット4を、フレーム3に取り付けたとき、第1軸側面45が、段部32と接触する。これにより、マグネット4の軸方向の位置決めがなされる。また、第2軸側面46は、マグネット4をロータコア21の取り付けたとき、ロータコア21のロータコア筒部210の第2軸方向Sp2側の端面及びカバー31のカバー筒部311の第2軸方向Sp2側の端面と同一の面となる。
[0031]
 なお、マグネット4は、ロータコア21に取り付けた状態を基準として、第1周側面43、第2周側面44、第1軸側面45及び第2軸側面46を説明する。しかしながら、マグネット4は、第1周側面43及び第2周側面44が入れ替わる、及び、第1軸側面45及び第2軸側面46が入れ替わる方向に反転させても、ロータコア21に取り付け可能な形状である場合もある。この場合、取り付け状態に応じて、第1周側面43、第2周側面44、第1軸側面45及び第2軸側面46とする。
[0032]
<1.3.5 弾性部材>
 次に、弾性部材5について図面を参照して説明する。図7は、弾性部材の斜視図である。図4、図6等に示すとおり、弾性部材5は、ロータコア21にマグネット4を取り付けたとき、突出部6とマグネット4との間に配置される、なお、詳細は後述するが、弾性部材5は、弾性変形させた状態で突出部6とマグネット4との間に配置される。
[0033]
 弾性部材5は、第1平板部51と、第2平板部52と、湾曲部53とを備える。第1平板部51は、矩形板状である。また、第2平板部52は、矩形板状である。第1平板部51及び第2平板部52は、長手方向の長さが同じであり、矩形の長辺にあたる部分同士を、湾曲部53で連結した形状を有する。弾性部材5は、湾曲部53で第1平板部51及び第2平板部52を連結する。弾性部材5は、例えば、板金等の弾性を有する板材を切断して、曲げることで形成される。弾性部材5は、第1平板部51と第2平板部材52とが開閉する方向に弾性変形可能である。
[0034]
 また、弾性部材5は、第1突出部511と、第2突出部521と、折曲部522とを備える。第1突出部511は、第1平板部51の長手方向の一方側端部から第2平板部52側に突出する。なお、弾性部材5において、第1突出部511は、弾性部材5をフレーム3に取り付けたときの第1平板部51の第2軸方向Sp2側の端部に設けられる。詳細は後述するが、第1突出部511は、マグネット4の第2軸側面46と軸方向に接触する。すなわち、弾性部材5は、軸方向の少なくとも一方側(第2軸方向Sp2側)の端部にマグネット4の軸方向の端面(第2軸側面46)と接触する第1突出部511を備える。
[0035]
 また、折曲部522は、第2平面部52の湾曲部53と連結する辺と反対側の辺と連結される。折曲部522は、第1平板部51と反対側に折れた方向に延びる。折曲部522は、ロータコア21に取り付けられるとき、突起部6の延伸部62の引っ掛け部622と接触して、弾性部材5のずれを抑制する。なお、弾性部材5がずれにくい場合、或いは、ずれが発生しても、マグネット4の固定に影響がない場合、折曲部522を省略してもよい。
[0036]
 第2突出部521は、第2平板部52の長手方向の他方側端部に備えられる。第2突出部521は、第2平板部52の他方側の端部の一部を第1平板部51の反対側に曲げた形状を有する。第2突出部521は、第2平板部52と同様に、第1平板部51に対して弾性変形可能である。なお、第2平板部52に第1突出部を設け、第1平板部51に第2突出部を設けてもよい。
[0037]
 弾性部材5において、第2突出部521は、弾性部材5をフレーム3に取り付けたときの第2平板部52の第1軸方向Sp1側の端部に設けられる。詳細は後述するが、第2突出部521は、突起部6の第1軸方向Sp1側の端面と軸方向に接触する。すなわち、弾性部材5は、軸方向の少なくとも他方側(第1軸方向Sp1側)の端部に突起部6の軸方向の端面と接触する第2突出部521を備える。なお、図7に示すとおり、第2突出部521は、折曲部522と同方向に延びる部分を有するが、これに限定されない。第2突出部521としては、マグネット4の第1軸側面45を軸方向に押すことができる構造を広く採用できる。
[0038]
 また、第1平板部51及び第2平板部52の他方側の端部、すなわち、第2突出部521が備えられる端部は、先端に向かって湾曲部53側に幅が狭くなる傾斜部54を備える。すなわち、傾斜部54は、長手方向先端に進むにつれて湾曲部53に接近する傾斜面を有する。傾斜部54は、先端に向かって細くなる形状であれば、図7に示す形状に限定されない。すなわち、弾性部材5の軸方向の少なくとも一方(第1軸方向Sp1側)は、先端に向かって細くなる傾斜部54を備える。
[0039]
<1.4 ロータの組み立て>
 次に、ロータ2の組み立てについて説明する。図8は、突起部とマグネットとの間に配置された弾性部材の第1突出部を拡大した拡大斜視図である。図9は、突起部とマグネットとの間に配置された弾性部材の第2突出部を拡大した拡大斜視図である。なお、図8は、第2軸方向Sp2側から突起部6を見た斜視図である。また、図9は、第1軸方向Sp1側から突起部6を見た斜視図である。
[0040]
 図5に示すように、カバー31の開口310から、ロータコア21を挿入する。ロータコア21の挿入先端側、すなわち、図3において、第1軸方向Sp1側の先端側が段部32と接触する。これにより、ロータコア21が、カバー31内部における軸方向に位置決めされる。なお、カバー31の内周面に設けられた凹部(不図示)とロータコア21の外周面に設けられた凸部(不図示)とを嵌める。これにより、カバー31に対するロータコア21の周方向の位置決めがなされる。すなわち、凹部に凸部を嵌めることで、ロータコア21の内周面に備えられた突起部6が、カバー31に設けられた隙間33及び貫通孔34と軸方向に重なる。
[0041]
 なお、カバー31に凹部、ロータコア21に凸部を備えるが、これに限定されず、カバー31に凸部、ロータコア21に凹部を備えてもよい。また、カバー31及びロータコア21の両方に凹部を設けるとともに、両凹部に嵌る棒状の部材を取り付けて、位置決めしてもよい。さらには、ロータコア21の軸方向の端部に凸部を形成し、隙間に嵌めて周方向の位置決めを行ってもよい。
[0042]
 カバー31の内部に配置されたロータコア21に挿入され、位置決めされた後、カバー31とロータコア21とを溶接にて固定する。上述のとおり、固定方法は、溶接に限定されない。その後、ロータコア21の内周面の周方向に隣り合う突起部6の間にマグネット4が配置される。マグネット4は、第1軸側面45側を奥に、開口310から、カバー31及びカバー31の内部に配置されたロータコア21の内部に挿入される。そして、第1軸側面45はが段部32と接触して、マグネット4はカバー31及びロータコア21に対して軸方向に位置決めされる。
[0043]
 マグネット4がロータコア21に取り付けられたとき、マグネット4の外側面41はロータコア筒部210の内周面と対向する。また、マグネット4の内側面42の周方向の第1周方向Cp1側及び第2周方向Cp2側の面の少なくとも一方は、延伸部62の接触部621と径方向に対向する。すなわち、周方向に隣り合う突起部6の間にマグネット4を配置したとき、マグネット4の内周面42の周方向の少なくとも一方の端部が延伸部62と径方向に重なる。これにより、マグネット4は、周方向内側に移動するのを制限される。換言すると、延伸部62は、マグネット4の周方向内側への移動を制限する。
[0044]
 さらに、マグネット4をロータコア21に取り付けたのち、開口310側から弾性部材5を取り付ける。弾性部材5は、マグネット4の第1周側面43と、第1周側面43と周方向に対向する突起部6との間に配置される。
[0045]
 ここで、弾性部材5の取り付け手順について図面を参照して説明する。図10は、弾性部材の弾性変形を示す図である。図10では、左側に弾性変形前の状態を示し、右側に弾性変形後の状態を示す。図10に示すとおり、弾性部材5は、弾性変形前の状態のとき、第1平板部51と第2平板部52とは、角度θ1をなす。そして、第1平板部51と第2平板部52の湾曲部53と反対側を開く方向に変形させる。弾性変形後の状態に示すとおり、第1平板部51と第2平板部52とは、角度θ2をなす。このとき、第1平板部51と第2平板部52とは、互いに近づく方向に弾性力を出力する。
[0046]
 弾性部材5を弾性変形させた状態で、マグネット4の第2周方向Cp2側の第1周側面43と突起部6との間に配置する。すなわち、弾性部材5は弾性変形させてマグネット4の周方向の端部の少なくとも一方(第2周方向Cp2)と突起部6との間に取り付けられる。また、弾性部材5は、マグネット4の周方向の一方側の側面(第1周側面43)と突起部6との間に配置される。
[0047]
 弾性部材5は、マグネット4と突起部6との間の第2軸方向Sp2側の端部から挿入される。なお、第1平板部51は、マグネット4の第1周側面43と、突起部6の柱部61の第1周端部611との間に挿入される。また、第2平板部52は、マグネット4の内側面42の第2周方向Cp2側の端部と接触部621との間に挿入される。また、折曲部522は、引っ掛け部622と面で接触しつつ移動する。これにより、折曲部522は、弾性部材5を取り付けるときのガイドとしての役割を果たす。
[0048]
 また、弾性部材5は、第2突出部521側から、マグネット4と突起部6との間に挿入される。上述のとおり、弾性部材5の第2突出部521側の先端は、傾斜部54を備える。これにより、マグネット4と突起部6の間への挿入が容易である。また、第2突出部521は、第2平板部52に対して第1平板部51と反対側に折り曲げられる。弾性部材5をマグネット4と突起部6との間に挿入するとき、第2突出部521は、第1平面部51側に弾性変形される。弾性部材5を挿入方向に見たとき、第2突出部521がマグネット4と突起部6との間の隙間と重なる。これにより、弾性部材5を、第2突出部521側から、マグネット4と突起部6との間に挿入できる。なお、第2突出部521は、突起部6の接触部621に向かって押し付けられる。
[0049]
 弾性部材5は、第2軸方向Sp2側から第1軸方向Sp1側に移動される。そして、第2突出部521が、マグネット4の第1軸側面43超えると、接触部621に押されていた第2突出部521の弾性変形が元に戻る。これにより、第2突出部521が、突起部6の延伸部62と軸方向に重なる。つまり、第2突出部521は、延伸部62の第1軸方向Sp1側の端面と接触する。一方、第1突出部511は、弾性部材5を挿入する前に、形成されている。弾性部材5が、第2軸方向Sp2側から第1軸方向Sp1側に移動されることで、第1突出部511は、マグネット4の第2軸側面46と接触する。
[0050]
 このように、弾性部材5は、一方側の端部に設けられた第1突出部511がマグネット4の第2軸側面46と接触する。また、弾性部材5の第2突出部521が、突起部6の第1軸方向Sp1側の端面と接触する。これにより、マグネット4に第2軸方向Sp2側に移動させる力が作用しても、マグネット4の第2軸方向Sp2側への移動が制限される。また、マグネット4の第1軸側面45は、カバー31の段部32と接触する。以上のことから、マグネット4の軸方向の移動が制限される。
[0051]
 図6に示すように、弾性部材5がマグネット4の第2周方向Cp2側の端部と突起部6との間に配置される。このとき、湾曲部53は第1支点FL1で第1周端部611と接触する。また、湾曲部53は第2支点FL2で接触部621と接触する。また、第1平板部51の湾曲部53と反対側の先端がマグネット4の第1周側面43と作用点AP1で接触する。また、第2平板部52の湾曲部53と反対側の先端側がマグネット4の内側面の第2周方向Cp2側と第2作用点AP2で接触する。すなわち、弾性部材5は、マグネット4の周方向側面(第1周側面43)の少なくとも一部及び、径方向側面(内側面42)の少なくとも一部と接触する。
[0052]
 なお、図6は、平面図であるため、弾性部材5とマグネット4、弾性部材5と突起部6との接触部分は、第1支点FL1、第2支点FL2、第1作用点AP1及び第2作用点AP2といった点で示される。実際には、マグネット4、弾性部材5及び突起部6は、軸方向、すなわち、図6の奥行方向に厚みを有するため、実際の接触部分は、線状となる。また、本実施形態の弾性部材5は、マグネット4及び突起部6と線で接触するものとするが、面で接触してもよい。面で接触する場合、線で接触する場合に比べて安定して接触させることが可能である。また、接触部分の接触圧力を低減できるため、接触部分の変形等を抑制できる。すなわち、長期間にわたって安定して力を付与させ続けることが可能である。
[0053]
 そして、弾性部材5は、第1平板部51及び第2平板部52を開く方向に弾性変形させて取り付けられる。そのため、第1平板部51は、弾性力で第1支点FL1を支点とし、第1作用点AP1を第1周方向Cp1側に押す。すなわち、弾性部材5は、マグネット4を第1周方向Cp1側に押す。また、第2平板部52は、弾性力で第2支点FL2を支点とし、第2作用点AP2を径方向外側に押す。すなわち、弾性部材5は、マグネット4を径方向外側に押す。ロータ2では、マグネット4のそれぞれに、弾性部材5が備えられる。すなわち、弾性部材5はマグネットのそれぞれに対して弾性力を付与する。
[0054]
 また、マグネット4の外側面41がロータコア21のロータコア筒部210に押し付けられる。このとき、外側面41は、ロータコア21のロータコア筒部210の内周面と面で接触する。また、マグネット4は、弾性部材5によって、径方向外側及び周方向の時計回り方向に押される。マグネット4の第2周側面44は、第1周方向Cp1側に隣り合う突起部6の第2周端部612に接触する。すなわち、マグネット4の周方向の他方側(第1周方向Cp1側)の側面(第2周側面44)は、周方向に隣り合う突起部6と接触する。これにより、マグネット4は、ロータコア21、すなわち、ロータコア21が取り付けられるフレーム3に固定される。
[0055]
 折曲部522が突起部6の引っ掛け部622と面で接触する。これにより、弾性部材5のずれが抑制される。これにより、第1平板部51はマグネット4の第1周側面43の決められた位置を押し、第2平板部52はマグネット4の内側面42の決められた位置を押す。このように、折曲部522を備えることで、弾性部材5の位置ずれを抑制する。
[0056]
 また、本実施形態の突起部6において、柱部61の第1周端部611及び第2周端部612は、径方向外側に向かって離間するする傾斜を有する。このような傾斜を有することで、弾性部材5からマグネット4に対して作用する周方向の力でマグネット4を柱部61に押し付ける効果が高くなる。
[0057]
 フレーム3のカバー31には、突起部6及び弾性部材5の第1軸方向Sp1側と軸方向が重なる位置に、隙間33及び貫通孔34が備えられる。すなわち、フレーム(カバー31)は、径方向から見た際、軸方向の他方側(第1軸方向Sp1側)の突起部6及び弾性部材5と軸方向位置が重なる部分に隙間33を備える。また、フレーム(カバー31)は、フレーム(カバー31)の内部から外部に貫通する貫通孔34を、隙間33に続いて備える。隙間33及び貫通孔34から弾性部材5の第2突出部521を操作することが可能である。これにより、マグネット4をフレーム3から容易に取り外すことができる。ここで、マグネット4のフレーム3からの取り外しについて説明する。
[0058]
 弾性部材5の第2突出部521は、第2平板部52に対して、曲げて形成される。そして、第2突出部521は、弾性変形可能である。貫通孔34を介して、工具、治具等をフレーム3の内部に挿入する。そして、工具、治具等を用いて、第2突出部521を、軸方向から見たとき、マグネット4の内側面42及び接触部621との隙間と重なる位置に弾性変形させる。これにより、弾性部材5の第2軸方向Sp2への抜けとめが解除される。そして、第2突出部521を弾性変形させた状態で、弾性部材5を第1突出部511側、すなわち、第2軸方向Sp2に引き抜く。このように、第2突出部521を弾性変形可能とすることで、弾性部材5の着脱が容易である。
[0059]
<1.5 軸受の構成>
 図3に示すように、ロータ2は、第1軸受71及び第2軸受72を介して、軸方向に離れた位置をステータ1に回転可能に支持される。第1軸受71及び第2軸受72は、転がり軸受である。第1軸受71は、ステータ1の第1軸方向Sp1側の端部に固定される。また、第2軸受72は、ステータ1の第2軸方向Sp2側の端部に固定される。
[0060]
 以上示した、本実施形態にかかるロータ2は、マグネット4を弾性部材5で押えてフレーム3に押し付けて、固定する。このような、ロータ2を備えたモータAでは、ロータ2の回転時にマグネット4に作用する振動や衝撃で、マグネット4が脱落しにくい。本発明にかかるロータ2を用いることで、マグネット4が取り付けられるブラシレスDCモータであっても、マグネット4のずれや脱落を抑制することができる。
[0061]
 また、モータAでは、マグネット4を弾性部材5でフレーム3に固定したロータ2を用いる。弾性部材5は、金属で形成されるため、例えば、冷媒、油脂等に含まれる有機化学物質と反応しにくい。そのため、この手の化学物質が流動する部分で長期間にわたって、安定して使用することが可能である。なお、この手の化学物質が流動する部分でのモータAの使用方法としては、例えば、冷凍サイクルに備えられる圧縮機用モータや、化学物質の反応を行う空間又は装置の内部に配置されるファンまたはブロア用のモータを挙げることができる。
[0062]
 なお、本実施形態では、マグネット4の周方向の一方側の端部と、突起部6との間に、弾性部材5を配置して、弾性部材5でマグネット4を押す。しかしながら、これに限定されず、弾性部材5を周方向の両側に取り付けてもよい。また、弾性部材5をマグネット4の周方向の一方側の端部に設ける場合、ロータ2の回転の慣性力と同じ方向に弾性力を作用させることができる側に、弾性部材5を取り付けてもよい。例えば、ロータ2が第2周方向Cp2に回転する場合、マグネット4には、第1周方向Cp1の慣性力が作用する。この場合において、弾性部材5は、マグネット4の第2周方向Cp2の端部と突起部6との間に配置される。これにより、マグネット4には、回転による慣性力と弾性部材5からの弾性力で突起部6及びステータコア21に押される。そのため、より強固に固定される。
[0063]
<1.6 変形例>
<1.6.1 変形例1>
 本実施形態にかかるロータの変形例について説明する。図11は、本実施形態にかかるロータの他の例に用いられた弾性部材を拡大した図である。図11に示す弾性部材5aは、第2弾性部材52aが押す部分が異なる以外、弾性部材5と同じである。そのため、弾性部材5aでは、弾性部材5と実質上同じ部分には、同じ符号を付すとともに同じ部分の詳細な説明は省略する。
[0064]
 図11に示すとおり、弾性部材5aは、第2平板部52aが外側面41を径方向内側に押す位置に配置される。図11に示すように、弾性部材5aがマグネット4の第2周方向Cp2側の端部と突起部6との間に配置される。このとき、湾曲部53は第1支点FL1で第1周端部611と接触する。また、湾曲部53は第2支点FL2でステータコア21の内周面と接触する。また、第1平板部51の湾曲部53と反対側の先端がマグネット4の第1周側面43と作用点AP1で接触する。また、第2平板部52の湾曲部53と反対側の先端側がマグネット4の外側面41の第2周方向Cp2側と第2作用点AP2で接触する。
[0065]
 これにより、マグネット4は周方向及び径方向内側に押される。マグネット4が径方向内側に押されることで、マグネット4の内側面は突起部6の延伸部62の接触部621と接触して、固定される。すなわち、延伸部63の少なくとも一方は、隣り合うマグネット42の径方向内側42の側面と接触する。このような、弾性部材5aを用いた場合でも、ロータ2の回転時のマグネット4のずれを抑制できる。なお、弾性部材5aでは、折曲部を省略する。また、弾性部材5aでは、第2突出部521は、ステータコア21のロータコア筒部210の第1軸方向Sp1側の端面と接触する方向に折り曲げられてもよい。
[0066]
<1.6.2 変形例2>
 弾性部材5は、第1平板部51の一方側に第2平板部52側と対向する側に延びる第1突出部511を備え、第2平板部52の他方側に第1平板部51とは反対側に曲げられた第2突出部521を備える。しかしながらこれに限定されない。例えば、第2平板部52の他方側に、第1突出部511と同様の突出部を備えてもよい。この場合、第2平板部に設けられる突出部は、弾性部材を取り付けた後折り曲げられる。なお折曲方向は、第1平板部51と対向する側と反対方向である。また、第1平板部51の一方側の第2突出部と同様に、曲げられた突出部を備えてもよい。
[0067]
<2 第2実施形態>
 本発明にかかるロータの他の例について図面を参照して説明する。図12は、本発明にかかるロータの他の例の分解斜視図である。図12に示す、ロータ2bのフレーム3bは、ロータコア21bと突起部6bとが分離可能である。これ以外の部分については、第1実施形態で示すロータ2と同じである。そのため、ロータ2bにおいて、ロータ2と実質上同じ部分には、同じ符号を付すとともに、同じ部分の詳細な説明は省略する。
[0068]
 フレーム3bにおいて、ロータコア21bのロータコア筒部210は、内周面に軸方向に延びる取付溝211を備える。取付溝211は、突起部6bを取り付ける溝である。取付溝211は、突起部6bと同数、本実施形態のロータ2bでは、6個備えられる。そして、6個の取付溝211は、周方向に等間隔に配置される。取付溝211は、軸方向に見たとき、径方向の内側が外側よりも狭い。このように形成することで、突起部6bの径方向の移動を抑制できる。
[0069]
 突起部6bは、柱部61bと、延伸部62bと、柱部61bの延伸部62bと反対側の面に設けられ、柱部62bの長手方向に延びるリブ63を備える。すなわち、リブ63は、突起部6bがロータコア21bに取り付けられるとき、柱部61bのロータコア筒部210の内周面に向く面から径方向外側に突出し、軸方向に延びる。
[0070]
 リブ63は、取付溝211に軸方向に挿入される。これにより、突起部6bがロータコア21bに取り付けられる。なお、リブ63は軸方向に見たとき、取付溝211と同様の形状である。また、突起部6bは、マグネット4の固定に用いられる。そのため、突起部6bは、ロータコア21bに強固に固定されることが好ましい。そのため、リブ63は、取付溝211に圧入されてもよい。
[0071]
 また、取付溝211及びリブ63が、第1軸方向Sp1側から第2軸方向Sp2側に向かって、径方向に薄くなる傾斜を有してもよい。このような傾斜を設けることで、突起部6bは、ロータコア21bの第1軸方向Sp1側からのみ挿入が可能である。換言すると、突起部6bは第2軸方向Sp2側、すなわち、カバー31の開口310側には移動しない(抜けない)。そして、ロータコア21bの第1軸方向Sp1側からリブ63を取付溝211に挿入し、突起部6bをロータコア21bに取り付ける。その後、ロータコア21bを第1軸方向Sp1側から、カバー31の開口310に挿入して、段部32と接触させる。これにより、リブ63を取付溝211に圧入しなくても、突起部6bの抜け止めが行われる。
[0072]
 なお、突起部6bの抜け止めとして、取付溝211及びリブ63の径方向の長さが変化する構成を挙げるがこれに限定されない。例えば、段差を備えてもよいし、周方向の長さが変化してもよい。リブ63を取付溝211に取り付けるときに、第1軸方向Sp1側、すなわち、カバー31の段部32と接触する側からのみ可能とする構成を広く採用することができる。
[0073]
 本実施形態のロータ2bによると、それぞれ製造したロータコア21bと突起部6bとを組み合わせる。これにより、ロータコアと突起部を一体で形成する場合に、製造が困難な場所も、簡単な製造方法で精度よく形成することが可能である。
[0074]
<2.1 第2実施形態の変形例>
 本実施形態のロータの他の例について図面を参照して説明する。図13は、本発明にかかるロータのさらに他の例に用いられる突起部の斜視図である。第2実施形態に示したロータ2bにおいて、突起部6bに替えて、図13に示す突起部6b1を用いてもよい。なお、本変形例では、突起部6b1が異なる以外、第2実施形態のロータ2bと同じである。そのため、本変形例では、突起部6b1のみ図示し、その特徴を説明する。
[0075]
 図13に示すとおり、突起部6b1は、軸方向から見たとき、突起部6bと同じ形状の板材である突起部片64を複数個、軸方向に積層した積層体である。突起部片64は、金属板をプレス加工等で打ち抜き加工した後に積層すればよく、突起部6b1の製造が容易である。突起部6b1は、突起部6bと同様、ステータコア21bと別体で形成され、ステータコア21bに取り付け、固定される。すなわち、突起部6b1は、フレーム(ステータコア21b)に対して着脱可能であり、突起部6b1は、電磁鋼板212を軸方向に積層した積層体である。
[0076]
 なお、突起部片64同士の固定は、例えば、突起部片64の柱部61となる部分(ここでは、柱部片641)に、積層方向の一方側に押し出したかしめ部65を形成する。かしめ部65は、一方側に突出するとともに他方側は凹む。積層方向の隣の突起部片64のかしめ部65の凹部に、かしめ部65の凸部を押し込むことで、固定される。かしめ部65は、金属板から突起部片64を成形するときのプレス加工で同時に成型できる。そのため、かしめ部65で固定することで、溶接、溶着等の工程を無くすことができ、製造工程を減らすことが可能である。すなわち、突起部6b1の柱部61には、軸方向に突出するかしめ部65を備え、突起部6b1が、かしめ部65を軸方向に重ね合わせた積層体である。
[0077]
<3.第3実施形態>
 本発明にかかるロータのさらに他の例について図面を参照して説明する。図14は、本発明にかかるロータのさらに他の例に用いられるロータコアの斜視図である。図14に示すロータ2cは、ロータコア21c及びロータコア21cに備えられる突起部6cが異なる以外、第1実施形態のロータ2と同じである。そのため、本実施形態では、ロータコア21c及び突起部6cのみ図示し、その特徴を説明する。
[0078]
 図14に示す通り、ロータコア21cは、軸方向から見たとき、ロータコア21と同じ形状の板材である電磁鋼板212を複数個、軸方向に積層した積層体である。電磁鋼板212は、積層したときにロータコア筒部210になる筒状片213と、突起部6cになる突起部片66とを備える。すなわち、突起部6cは、ロータコア21cと同一の部材で形成されており、突起部6cを含むロータコア21cは、電磁鋼板212を軸方向に積層した積層体である。また、突起部6cは、柱部61cと、延伸部62cを備える。なお、突出部6cは、ロータコア21と同一の部材で形成されている以外は、突起部6b1と同じである。
[0079]
 モータが駆動しているとき、ステータが及ぼす磁界の変化を妨げるように、ロータコアの軸方向および周方向を渦状に流れる電流(渦電流)が発生する。例えば、一体で成形されたロータコアを用いた場合、周方向および軸方向に電流が移動しやすい。渦電流によりモータの磁気特性に悪影響を及ぼす。ロータコア21cでは、複数の電磁鋼板212を積層することで、積層方向に隣り合う電磁鋼板212の間に絶縁体の層が形成される。これにより、積層方向に隣り合う電磁鋼板212に電流が流れにくい。これにより、モータの駆動により、磁界が変化しても、軸方向の電流が流れにくくなるため、渦電流の発生を抑制できる。これにより、渦電流によるモータの磁気特性の悪化が低減される。
[0080]
 一方で、電磁鋼板212は金属板等の板材をプレス加工で打ち抜いて製造する。そのため、簡単な装置及び製造工程で、製造が可能である。
[0081]
 積層工程は、突起部片66の柱部61cとなる部分(ここでは、柱部片661)の一部を押し出したかしめ部67を形成する。そして、積層方向の隣の電磁鋼板212の柱部片661に形成されたかしめ部67の凹部に凸部を押し込んで固定する。このように、かしめ部67を柱部片661に設けることで、取付が容易である。また、柱部片661は周方向に一定の長さがある。そのため、かしめ部67を形成しても、第1周端部及び第2周端部にかしめ部67の変形の影響が出にくい。
[0082]
 なお、本実施形態では、柱部として、径方向外側に向かって周方向の幅が漸次大きくなる。しかしながら、これに限定されるものではない。弾性部材5からの周方向の力で、マグネット4を突起部に押し付けることができ、また、第1周側面及び第2周端部に悪影響が出にくい形状及び大きさの柱部を広く採用できる。
[0083]
 以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の趣旨の範囲内であれば、実施形態は種々の変形が可能である。

産業上の利用可能性

[0084]
 本発明は、空気調和機、扇風機等の送風ファン、圧縮機を駆動するモータとして用いることができる。

符号の説明

[0085]
 A・・・モータ、1・・・ステータ、11・・・ステータコア、12・・・インシュレータ、13・・・コイル、2・・・ロータ、2b・・・ロータ、2b1・・・ロータ、2c・・・ロータ、20・・・シャフト、21・・・ロータコア、21b・・・ロータコア、21c・・・ロータコア、210・・・ロータコア筒部、211・・・取付溝、212・・・電磁鋼板、213・・・筒状片、3・・・フレーム、31・・・カバー、310・・・開口、311・・・カバー筒部、312・・・底部、32・・・段部、33・・・隙間、34・・・貫通孔、4・・・マグネット、41・・・外側面、42・・・内側面、43・・・第1周側面、44・・・第2周側面、45・・・第1軸側面、46・・・第2軸側面、5・・・弾性部材、51・・・第1平板部、511・・・第1突出部、52・・・第2平板部、521・・・第2突出部、522・・・折曲部、53・・・湾曲部、54・・・傾斜部、6・・・突起部、6b・・・突起部、6b1・・・突起部、6c・・・突起部、61・・・柱部、611・・・第1周端部、612・・・第2周端部、62・・・延伸部、621・・・接触部、622・・・引っ掛け部、63・・・リブ、64・・・突起部片、641・・・柱部片、65・・・かしめ部、66・・・突起部片、661・・・柱部片、67・・・かしめ部、71・・・第1軸受、72・・・第2軸受、Ax・・・中心軸、Sp1・・・第1軸方向、Sp2・・・第2軸方向、Cp1・・・第1周方向、Cp2・・・第2周方向

請求の範囲

[請求項1]
 中心軸に沿って延びるとともに少なくとも軸方向一方側に開口を有する筒状のフレームと、
 前記フレームの内側に配置される複数のマグネットと、
 前記マグネットのそれぞれに対して弾性力を付与する弾性部材と、
 前記フレームの内周面に周方向に並んで配置された複数個の突起部と、を備え、
 前記突起部は、前記フレーム内周面から径方向内側に突出し、
 前記マグネットは、それぞれ、隣り合う前記突起部の間に配置され、
 前記弾性部材は弾性変形させて前記マグネットの周方向の端部の少なくとも一方と前記突起部との間に取り付けられ、
 前記弾性部材は、前記マグネットの周方向側面の少なくとも一部及び、径方向側面の少なくとも一部と接触することを特徴とするロータ。
[請求項2]
 前記弾性部材は、前記マグネットの周方向の一方側の側面と前記突起部との間に配置され、
 前記マグネットの周方向の他方側の側面は、周方向に隣り合う前記突起部と接触する請求項1に記載のロータ。
[請求項3]
 前記突出部は、
 前記フレームの内面から径方向内側に延びる柱部と、
 前記柱部の径方向内側の端部から周方向の両側に延びる延伸部と、を備え、
 前記延伸部の少なくとも一方は、隣り合う前記マグネットの径方向内側の側面と接触する請求項1又は請求項2に記載のロータ。
[請求項4]
 前記弾性部材は、軸方向の少なくとも一方側の端部に前記マグネットの軸方向の端面と接触する第1突出部を備える請求項1から請求項3のいずれかに記載のロータ。
[請求項5]
 前記弾性部材は、軸方向の少なくとも他方側の端部に前記突起部の軸方向の端面と接触する第2突出部を備える請求項1から請求項4のいずれかに記載のロータ。
[請求項6]
 前記フレームは、軸方向の他方側の端部を閉塞した底部を備え、
 前記フレームは、径方向から見た際、軸方向の他方側の前記突起部及び前記弾性部材と軸方向位置が重なる部分に隙間を備えた請求項1から請求項5のいずれかに記載のロータ。
[請求項7]
 前記フレームは、前記フレームの内部から外部に貫通する貫通孔を、前記隙間に続いて備える請求項6に記載のロータ。
[請求項8]
 前記弾性部材の軸方向の少なくとも一方は、先端に向かって細くなる傾斜部を備える請求項1から請求項7のいずれかに記載のロータ。
[請求項9]
 前記フレームは、内面に磁性体で形成された筒状のロータコアを備え、
 前記突起部が、前記ロータコアの内周面から径方向内側に突出する請求項1から請求項8のいずれかに記載のロータ。
[請求項10]
 前記突起部は、前記フレームに対して着脱可能であり、
 前記突起部は、電磁鋼板を軸方向に積層した積層体である請求項1から請求項9のいずれかに記載のロータ。
[請求項11]
 前記突起部は、前記ロータコアと同一の部材で形成されており、
 前記突起部を含むロータコアは、電磁鋼板を軸方向に積層した積層体である請求項9に記載のロータ。
[請求項12]
 前記突起部の柱部には、軸方向に突出するかしめ部を備え、
 前記突起部が、前記かしめ部を軸方向に重ね合わせた積層体である請求項10又は請求項11に記載のロータ。
[請求項13]
 請求項1から12のいずれかに記載のロータと、
 前記ロータに固定されたシャフトと、
 前記シャフトを回転可能に支持し、前記ロータのマグネットと径方向に対向するステータとを備えたモータ。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]

[ 図 9]

[ 図 10]

[ 図 11]

[ 図 12]

[ 図 13]

[ 図 14]