JP2006320050A - 永久磁石型回転機 - Google Patents

Abstract

【課題】 低慣性で且つ軽量化を図ること。
【解決手段】 リング状に形成されたロータヨーク２２と、ロータヨーク２２の軸方向両端に連結されて回転自在に配置された複数のシャフト１８、２０と、ロータヨーク２２の外周側に配置されたマグネット２４とを備え、ロータヨーク２２の内周側には空洞３２が形成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、永久磁石型回転機を構成するロータであって、特に、電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）用モータに用いられる永久磁石型回転機のロータの構造の改良に関する。

ステータとロータを備えた永久磁石型回転機は、電動パワーステアリング装置の駆動源を構成する電動モータとして用いられている。この種の電動モータは、その特性が操舵フィーリングに影響を及ぼすので、ロータ慣性を極力小さくすることが望まれている。このため、従来の電動モータにおいては、ロータをロータヨークとして電磁鋼板でボスかしめ、または接着等により積層したコアに、トルクを伝達するためのシャフトを圧入した構造が一般的に採用されている。また、この種の電動モータにおいては、低慣性にするために、磁路に影響を与えない範囲で積層コア内径に肉抜きを行うロータ構造が採用されている。ところが、従来の電動モータのロータ構造では、以下のような課題がある。

（１）積層コアを用いたときには、積層コアの外周面及び内周面に段差が生じるので、マグネット内周側を積層コア外周面に密着させることが困難である。また、積層コアの内周面における段差は、シャフト圧入時における圧入圧のばらつき要因となる。

（２）コアの打ち抜きやコアの積層に工数が必要となる。

（３）電動モータを使用するシステムの要求から、ロータ慣性が制限されると、ロータ径を抑えることが必要となる。

そこで、更に低慣性にするようにしたものが提案された（特許文献１参照）。
特開平９−２２４３５９号公報

前記従来技術の構造を採用すると、より低慣性にすることはできるが、シャフト成形に高い成形技術が要求され、コストが高くなるとともに、高精度化が困難である。すなわち、従来技術のものでは、電動モータを低慣性で軽量化を図るには十分ではない。

本発明は、前記従来技術の課題に鑑みて為されたものであり、その目的は、低慣性で且つ軽量化を図ることができる永久磁石型回転機を提供することにある。

前記課題を解決するために、本発明は、環状に形成されたロータヨークと、前記ロータヨークの軸方向両端に連結されて回転自在に配置された複数のシャフトと、前記ロータヨークの外周側に配置されたマグネットとを備え、前記ロータヨークの内周側には空洞が形成されてなる永久磁石型回転機を構成したものである。

前記した手段によれば、シャフトとシャフトとをロータヨークを介して連結し、ロータヨークの内周側に空洞を形成するようにしたため、軽量化を図ることができるとともに、軽量化に伴って低慣性を実現できる。

本発明によれば、低慣性で且つ軽量化を図ることができる。

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施例を示す電動パワーステアリング用電動モータの縦断面図、図２は、電動パワーステアリング用電動モータを構成するロータの分解斜視図、図３（ａ）は、電動パワーステアリング用電動モータを構成するロータの第１実施例を示す縦断面図、図３（ｂ）は、電動パワーステアリング用電動モータを構成するロータの第１実施例を示す横断面図である。

図１乃至図３において、電動パワーステアリング用電動モータ１０は、永久磁石型回転機として、略椀形状に形成されたヨーク１２と、ヨーク１２の開口側にヨーク１２の開口を閉塞するように装着されたブラケット１４と、ヨーク１２の内周面に固定された円環状のステータ１６と、ロータ１７とを備えて構成されている。

ロータ１７は、ヨーク１２内に回転自在に配置されたシャフト１８、２０と、シャフト１８とシャフト２０との間に配置されてシャフト１８とシャフト２０に連結された円環状のロータヨーク２２と、ロータヨーク２２の外周に配置されたマグネット２４と、マグネット２４の外周面に装着されてマグネット２４を覆う円環状の保護カバー２６と、を備えて構成されている。

トルクを伝達するためのシャフト１８は、その軸方向一端側が、ブラケット１４の凹部１４ａに装着されたベアリング（軸受）２８に回転自在に軸支されており、その軸方向他端側には環状のフランジ１８ａが形成されている。このフランジ１８ａの外周側には、環状の段差１８ｂが形成されており、この段差１８ｂの外周面には、嵌合部としての突起１８ｃが１２０度間隔で形成されている。トルクを伝達するためのシャフト２０は、その軸方向一端側が、ヨーク１２の凹部１２ａに装着されたベアリング３０に回転自在に軸支されており、その軸方向他端側には環状のフランジ２０ａが形成されている。このフランジ２０ａの外周側には、環状の段差２０ｂが形成されており、この段差２０ｂの外周面には、嵌合部としての突起２０ｃが１２０度間隔で形成されている。これらシャフト１８、２０を構成するに際しては、冷鍛加工後に切削加工が施されるようになっている。なお、シャフト２０は、金属の代わりに、樹脂で構成することもできる。

ロータヨーク２２は、例えば、パイプ材（磁性材）を用いて円筒状（リング形状）に形成されて、その軸方向両端側に円環状の段差２２ａが形成されており、各段差２２ａには、突起１８ｃ、２０ｃと嵌合可能な嵌合部としての凹部（フライスカット）２２ｂが１２０度間隔で形成されている。そして、ロータヨーク２２は、その軸方向一端側の段差２２ａがフランジ１８ａの段差１８ｂに装着され、凹部２２ｂがフランジ１８ａの突起１８ｃに圧入されて嵌合した状態でシャフト１８に連結され、その軸方向他端側の段差２２ａがフランジ２０ａの段差２０ｂに装着され、凹部２２ｂがフランジ２０ａの突起２０ｃに圧入されて嵌合した状態でシャフト２０に連結され、内周側には空洞３２が形成されている。すなわち、ロータヨーク２２は、凹部２２ｂと突起１８ｃとの嵌合および凹部２２ｂと突起２０ｃとの嵌合によって回り止めされた状態でシャフト１８、２０に連結されている。

マグネット（永久磁石）２４は、例えば、リング状のマグネットまたは複数のセグメントマグネットを用いて構成されている。マグネット２４を複数のセグメントマグネットで構成するときには、例えば、断面形状が略円弧形状に形成されたセグメントマグネットを用い、各セグメントマグネットをロータヨーク２２の外周に所定の間隔を保って配置し、表面貼付け磁石（ＳＰＭ）として、接着により、またはホルダー等でロータヨーク２２に固定する構成を採用することができる。

保護カバー２６は、例えば、ステンレス、アルミ等の非磁性体で円環状に形成されている。

本実施例によれば、シャフト１８とシャフト２０とをロータヨーク２２を介して連結し、ロータヨーク２２の内周側に空洞３２を形成するようにしたため、積層コアと積層コアの長さ以上のシャフトを使用しなくても、トルク伝達の機能を損なわずに、低慣性で且つ低重量のロータ１７を実現することができる。また、フランジ１８ａ、２０ａに肉盗みをして、穴を設けると、より、低慣性で且つ低重量のロータ１７を実現できる。

また、シャフト１８、２０とロータヨーク２２とを圧入で連結できるので、特別な設備を設ける必要がない。

また、ロータ１７の慣性低減に伴って、電動モータ１０の起動、停止特性が良くなるとともに、起動時の電流を低減することができる。

次に、本発明に係るロータの第２実施例を図４に従って説明する。本実施例は、ロータヨーク２２を構成するに際して、ロータヨーク２２の内周側を凹凸状に形成するとともに、フランジ１８ａ、２０ａの外周側を凹凸状に形成したものであり、他の構成は図１のものと同様である。

すなわち、ロータヨーク２２としては、磁路を形成する形状であれば、図４に示すように、円筒形状でなくてもよく、環状に形成されてシャフト１８、２０に連結可能であれば、その表面が凹凸状に形成されていてもよい。

次に、本発明に係るロータの第３実施例を図５に従って説明する。本実施例は、ロータ１７を構成するに際して、シャフト１８とロータヨーク２２とを一体成形するようにしたものであり、他の構成は図１のものと同様である。

本実施例によれば、シャフト１８とロータヨーク２２とを一体成形するとともに、ロータヨーク２２をシャフト２０に連結し、ロータヨーク２２の内周側に空洞３２を形成するようにしたため、積層コアと積層コアの長さ以上のシャフトを使用しなくても、トルク伝達の機能を損なわずに、低慣性で且つ低重量のロータ１７を実現することができるとともに、前記実施例のものよりも部品点数を低減することができる。

次に、本発明に係るロータの第４実施例を図６に従って説明する。本実施例は、ロータ１７を構成するに際して、マグネット２４として、複数のセグメントマグネット２４ａを用い、ロータヨーク２２の外周面に複数のマグネット装着溝２２ｃを４５度ピッチで形成し、各マグネット装着溝２２ｃにセグメントマグネット２４ａを埋め込み磁石（ＩＰＭ）として装着したものであり、他の構成は図１のものと同様である。

本実施例によれば、シャフト１８とシャフト２０とをロータヨーク２２を介して連結し、ロータヨーク２２の内周側に空洞３２を形成し、ロータヨーク２２に複数のセグメントマグネット２４ａを埋め込むようにしたため、積層コアと積層コアの長さ以上のシャフトを使用しなくても、トルク伝達の機能を損なわずに、低慣性で且つ低重量のロータ１７を実現することができるとともに、ロータ１７の小径化を図ることができる。

本発明の一実施例を示す電動パワーステアリング用電動モータの縦断面図である。 電動パワーステアリング用電動モータを構成するロータの分解斜視図である。 （ａ）は、電動パワーステアリング用電動モータを構成するロータの第１実施例を示す縦断面図、（ｂ）は、電動パワーステアリング用電動モータを構成するロータの第１実施例を示す横断面図である。 電動パワーステアリング用電動モータを構成するロータの第２実施例を示す横断面図である。 （ａ）は、電動パワーステアリング用電動モータを構成するロータの第３実施例を示す縦断面図、（ｂ）は、電動パワーステアリング用電動モータを構成するロータの第３実施例を示す横断面図である。 電動パワーステアリング用電動モータを構成するロータの第４実施例を示す横断面図である。

符号の説明

１０ 電動パワーステアリング用電動モータ
１２ ヨーク
１６ ステータ
１８、２０ シャフト
１８ａ、２０ａ フランジ
２２ ロータヨーク
２４ マグネット
２６ 保護カバー
３２ 空洞

Claims (4)

1. 環状に形成されたロータヨークと、前記ロータヨークの軸方向両端に連結されて回転自在に配置された複数のシャフトと、前記ロータヨークの外周側に配置されたマグネットとを備え、前記ロータヨークの内周側には空洞が形成されてなる永久磁石型回転機。
2. 請求項１に記載の永久磁石型回転機において、前記各シャフトの軸方向端部にはそれぞれフランジが形成され、前記各フランジと前記ロータヨークの軸方向両端部にはそれぞれ互いに嵌合可能な嵌合部が形成されてなることを特徴とする永久磁石型回転機。
3. 請求項２に記載の永久磁石型回転機において、前記複数のシャフトのうち一方のシャフトは前記ロータヨークと一体成形されてなることを特徴とする永久磁石型回転機。
4. 請求項１、２または３のうちいずれか１項に記載の永久磁石型回転機において、前記マグネットは、複数のセグメントマグネットで構成されて、前記ロータヨークに埋め込まれてなることを特徴とする永久磁石型回転機。
   
   

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