JP2008061480A - マグネット型モータ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コギングトルク及びトルクリップルを低減しつつ、永久磁石のズレを抑制することができるマグネット型モータ及びその製造方法を提供する。
【解決手段】ロータコア２０の表面に複数の永久磁石１３が貼り付けられたロータ１２を備える電動モータ１０である。各永久磁石１３は、軸方向の一端側２０ａ、他端側２０ｂ及び中央部２０ｃにおいて接着剤３０によりロータコア２０の表面に貼り付けられるとともに、隣接する永久磁石１３との間に接着剤３０が充填されている。また、ロータコア２０には、永久磁石１３の円周方向の移動を阻止する回転防止突起２１、２２が永久磁石１３と間隔を有して突設されている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、回転子コアの表面に複数の永久磁石が貼り付けられた回転子を備えるマグネット型モータ及びその製造方法に関する。

従来、特許文献１に記載されたマグネット型モータが知られている。このマグネット型モータは、回転子コアの表面に複数の永久磁石が貼り付けられた回転子を備えるマグネット型モータであって、各永久磁石は、軸方向の一端部、他端部及び中央部において、接着剤により回転子コアの表面に貼り付けられている。このマグネット型モータによれば、各永久磁石が軸方向の中央部だけでなく両端部においても接着剤により回転子コアの表面に貼り付けられているため、永久磁石の着磁の際においても永久磁石の割れを防止することができる。

また、特許文献２に記載されたマグネット型モータも知られている。このマグネット型モータは、回転子コアの表面に複数の永久磁石が貼り付けられた回転子を備えるマグネット型モータであって、各永久磁石は、積層鋼板が軸方向に積層された回転子コアの表面に貼り付けられている。そして、回転子コアを構成する積層鋼板のうち、軸方向の一端付近及び他端付近に配置される積層鋼板のみに永久磁石の位置決めのための突起が形成されている。このマグネット型モータによれば、永久磁石を突起に当接させることにより磁石の位置決めができるため、永久磁石の位置決めを容易に行うことができる。
特開平２００５−６５３８８号公報（第８頁、図８） 特開平２００４−２２２３４４号公報（第５〜７頁、図１、２）

しかし、上記特許文献１記載のマグネット型モータでは、回転子コアの表面に油分等の異物が残存したまま永久磁石が接着された場合、接着剤による保持力が低下し、回転子と固定子との間に発生する磁界の作用によって、永久磁石が周方向へ微小なズレを生じるおそれがある。そして、永久磁石が周方向にズレを生じた場合には、出力ルクが変動するおそれがある。

また、上記特許文献２記載のマグネット型モータでは、積層鋼板の加工精度が十分でない場合や、積層鋼板の組付け精度が十分でない場合には、永久磁石ごとの磁気抵抗がバラつき、コギングトルク及びトルクリップルが増大する。

本発明は係る従来の問題点に鑑みてなされたものであり、コギングトルク及びトルクリップルを低減しつつ、永久磁石のズレを抑制することができるマグネット型モータ及びその製造方法を提供するものである。

上記の課題を解決するために、請求項１に係るマグネット型モータの特徴は、回転子コアの表面に複数の永久磁石が貼り付けられた回転子を備えるマグネット型モータにおいて、前記各永久磁石は、軸方向の一端側、他端側及び中央部において接着剤により前記回転子コアの表面に貼り付けられるとともに、隣接する前記永久磁石との間に該接着剤が充填され、前記回転子コアには、前記永久磁石の円周方向の移動を阻止する回転防止突起が前記永久磁石と間隔を有して突設されていることである。

請求項２に係るマグネット型モータの特徴は、請求項１において、前記回転子コアには、軸方向の一端側、他端側及び中央部において周方向に環状溝が凹設され、前記接着剤は該環状溝に充填されることである。

請求項３に係るマグネット型モータの特徴は、請求項１又は２において、前記回転防止突起は、すべての隣接する前記永久磁石間の軸方向の一端側及び他端側において、隣接する前記永久磁石と間隔を有して突設されていることである。

請求項４に係るマグネット型モータの製造方法の特徴は、回転子コアの表面に複数の永久磁石が貼り付けられた回転子を備えるマグネット型モータの製造方法において、軸方向の一端側及び他端側に環状突起を有する回転子コア材の軸方向の一端側、他端側及び中央部に、周方向に環状溝を凹設して回転子コアとする第１工程と、前記回転子コア材を周方向に間欠的に回転しつつ、前記環状突起を削除して軸方向に接着溝を凹設し、隣接する２つの該接着溝により回転防止突起を形成する第２工程と、前記回転子コアの前記接着溝及び環状溝に接着剤を充填する第３工程と、仮着磁した永久磁石を前記回転子コアに配置した後、該永久磁石の位相調整を行い、該永久磁石が前記回転防止突起と間隔を有して再配置される第４工程と、前記接着剤が硬化した後、前記永久磁石に本着磁を行い回転子とする第５工程と、前記回転子に飛散防止カバーを装着し、固定子と組み合わせてマグネット型モータを得る第６工程と、を有することである。

請求項１に係るマグネット型モータにおいては、永久磁石が軸方向の一端側、他端側及び中央部において接着剤により回転子コアの表面に貼り付けられるとともに、隣接する永久磁石との間にも接着剤が充填されているため、永久磁石間の距離を一定に保つことができる。そして、回転子コアには永久磁石の円周方向の移動を阻止する回転防止突起が突設されているため、永久磁石が接着剤とともに回転子コアから剥離した場合であっても、永久磁石全体の周方向のズレを抑制することができる。また、このマグネット型モータにおいては、回転防止突起が永久磁石と間隔を有して突設されているため、永久磁石ごとの磁気抵抗が一定となるように永久磁石を調節してから回転子コアに固定することができる。したがって、このマグネット型モータによれば、コギングトルク及びトルクリップルを低減しつつ、永久磁石のズレを抑制することできる。

請求項２に係るマグネット型モータにおいては、回転子コアの軸方向の一端側、他端側及び中央部において周方向に環状溝が凹設され、この環状溝に接着剤が充填されるため、各永久磁石が接着剤により回転子コアの表面に貼り付けられるとともに、隣接する永久磁石との距離を一定に保つことができる。

請求項３に係るマグネット型モータにおいては、すべての隣接する永久磁石間の軸方向の一端側及び他端側において、回転防止突起が隣接する永久磁石と間隔を有して突設されているため、磁気回路に与える影響を極力小さくすることができ、磁気抵抗のバランスを保ち易い。

請求項４に係るマグネット型モータの製造方法においては、第１工程において環状溝を凹設して回転子コアとし、第２工程において接着溝を凹設するとともに回転防止突起を形成し、第３工程において接着溝及び環状溝に接着剤を充填し、第４工程において仮着磁した永久磁石を回転子コアに配置した後、永久磁石の位相調整を行い、永久磁石を回転防止突起と間隔を有して再配置し、第５工程において永久磁石に本着磁を行い回転子としているため、永久磁石間の距離を一定に保つことができるとともに永久磁石全体の周方向のズレを抑制することができる上、永久磁石ごとの磁気抵抗が一定となるように永久磁石を調節してから回転子コアに固定することができる。したがって、このマグネット型モータの製造方法によれば、コギングトルク及びトルクリップルを低減しつつ、永久磁石のズレを抑制可能なマグネット型モータを製造することができる。

本発明に係るマグネット型モータをパワーステアリング装置に具体化した実施形態を図面に基づいて以下に説明する。図１に示すように、このパワーステアリング装置は、ステアリングホイール８０と接続されたステアリングシャフト８１の先端部がステアリングギヤボックス８６内に挿入されている。ステアリングギヤボックス８６内において、ステアリングシャフト８１にピニオン８２が設けられており、ステアリングシャフト８１の回転に伴ってピニオン８２も回転するようになっている。ピニオン８２にはピニオン歯が形成され、このピニオン歯がラックシャフト８３に形成されたラック歯と噛合されている。ラックシャフト８３の両端にはそれぞれタイロッド８４の一端が接続され、各タイロッド８４の他端はナックルアームを介して転舵輪８５に接続されている。これにより、ステアリングシャフト８１の回転運動を長手方向の直線運動に変換して転舵輪８５の操舵角を変更させるようになっている。また、ステアリングギヤボックス８６内にはマグネット型モータとしての電動モータ１０も収容されており、ステアリングシャフト８１に作用するトルク等の検出により、ラックシャフト８３をアシストできるようになっている。

電動モータ１０付近について詳細に説明すると、図２に示すように、ステアリングギヤボックス８６内に、ラックシャフト８３が摺動可能に貫挿され、アシスト用の電動モータ１０を構成するステータ１１と、回転子としてのロータ１２とが収容されている。ステータ１１には巻線が施され、ステアリングギヤボックス８６の内周に嵌合されている。ロータ１２は回転子コアとしての円筒状のロータコア２０と、ステータ１１に対応してロータコア２０の外周に貼り付けられた複数の永久磁石１３とを有している。ロータ１２は、ベアリング１４、１５を介してステアリングギヤボックス８６に回転可能に支持され、ステータ１１の内方にラックシャフト８３を取り巻くように同軸的に遊嵌されている。ロータ１２の回転角、すなわち、転舵輪８５の転舵角は、ロータ１２の外周側に設けたモータレゾルバからなる回転角センサ１６によって検出される。

ロータ１２内にはボールねじナット１７が同軸的に嵌装されており、このボールねじナット１７の内周面に螺旋状のボールねじ溝が設けられている。また、ラックシャフト８３の外周面には軸線方向の所定範囲に螺旋状のボールねじ溝が設けられており、両ボールねじ溝の間に多数のボールが転動可能に収容されている。かかる構成のボールねじ機構１８により、ロータ１２の正逆回転の回転トルクがラックシャフト８３の軸線方向往復動に変換され、ラックシャフト８３がアシストされる。

ロータ１２の外観図、軸方向断面図、径方向断面図、軸方向一部拡大図を図３〜６に示す。図３に示すように、ロータ１２は、ロータコア２０と複数の永久磁石１３とを有している。各永久磁石１３は、ロータコア２０の軸方向の一端側２０ａ、他端側２０ｂ及び中央部２０ｃにおいて、接着剤３０によりロータコア２０の表面に貼り付けられている。具体的には、図４に示すように、ロータコア２０の一端側２０ａ、他端側２０ｂに凹設された接着溝２６、２７と、中央部２０ｃにおいて周方向に凹設された環状溝２５に充填された接着剤３０によりロータコア２０の表面に貼り付けられている。また、図５、６に示すように、ロータコア２０には、一端側２０ａ、他端側２０ｂにおいて周方向に環状溝２３、２４が凹設され、この環状溝２３、２４及び環状溝２５に接着剤３０が充填されることにより、隣接する永久磁石１３との間の距離を一定に保っている。さらに、ロータコア２０には、永久磁石１３の円周方向の移動を阻止する回転防止突起２１、２２が突設されている。この回転防止突起２１、２２は、すべての隣接する永久磁石１３間の軸方向の一端側２０ａ及び他端側２０ｂに突接されており、隣接する回転防止突起２１、２２の周方向の内側間隔Ｗは永久磁石１３の周方向幅よりも大きく（図５参照）、回転防止突起２１と回転防止突起２２との軸方向内側間隔Ｌは永久磁石１３の軸方向長さよりも小さく（図６参照）設定されている。また、回転防止突起２１、２２のロータコア２０外周面からの突出高さは、後述する飛散防止カバーを装着することを考慮して、貼り付けられた永久磁石１３よりも径方向外方へ突出しない高さに設定されている。

ロータコア２０の外観図、径方向断面図、軸方向一部拡大図を図７〜９に示す。図７〜９に示すように、ロータコア２０の軸方向の一端側２０ａ、他端側２０ｂ及び中央部２０ｃには、周方向に環状溝２３、２４、２５が凹設されている。また、ロータコア２０の軸方向の一端側２０ａ、他端側２０ｂには回転防止突起２１、２２が突設され、回転防止突起２１、２２の周方向両側には接着溝２６、２７が凹設されている。この接着溝２６、２７は、すべての隣接する回転防止突起２１、２２間に、平面視形状が略矩形の独立したくぼみとして形成され、貼り付けられた永久磁石１３の軸方向端面１３ａ、１３ｂが接着溝２６、２７上に位置するように（図４参照）、ロータコア２０の軸方向における接着溝２６、２７の位置及び大きさが設定されている。

次に、この電動モータ１０の製造方法について、図１０に示すフローチャートを用いて説明する。まず、ステップＳ１１において、図１１に示すように、軸方向の一端側３３ａ及び他端側３３ｂに環状突起３１、３２を有する回転子コア材としてのロータコア材３３を用意する。そして、ロータコア材３３をチャック３４で把持した後、位置決めモータ３５によりロータコア材３３を軸心回りに連続的に回転させ、周方向に環状溝２３、２４、２５を凹設してロータコア２０とする。ステップＳ１２において、位置決めモータ３５によりロータコア２０を軸心回りに間欠的に回転しつつ、環状突起３１、３２をカッタ３６により削除して軸方向に接着溝２６、２７を凹設する。これにより、隣接する２つの接着溝２６、２７により回転防止突起２１、２２が形成される。ステップＳ１３において、ロータコア２０の接着溝２６、２７及び環状溝２３、２４、２５に接着剤３０を充填する。ステップＳ１４において、仮着磁した永久磁石１３をロータコア２０に配置した後、永久磁石１３の位相調整を行う。これにより、永久磁石１３は回転防止突起２１、２２と間隔を有して再配置される。ステップＳ１５において、接着剤３０が硬化した後、永久磁石１３に本着磁を行いロータ１２とする。最後に、ステップＳ１６において、ロータ１２にステンレス製の飛散防止カバーを装着し、固定子としてのステータ１１と組み合わせて電動モータ１０を得る。なお、飛散防止カバーとしてアルミニウム等の非磁性金属を採用することができる。

実施形態のパワーステアリング装置の電動モータ１０においては、永久磁石１３が軸方向の一端側２０ａ、他端側２０ｂ及び中央部２０ｃにおいて接着剤３０によりロータコア２０の表面に貼り付けられるとともに、隣接する永久磁石１３との間にも接着剤３０が充填されているため、永久磁石１３間の距離を一定に保つことができる。そして、ロータコア２０には永久磁石１３の円周方向の移動を阻止する回転防止突起２１、２２が突設されているため、永久磁石１３が接着剤３０とともにロータコア２０から剥離した場合であっても、永久磁石１３全体の周方向のズレを抑制することができる。また、この電動モータ１０においては、回転防止突起２１、２２が永久磁石１３と間隔を有して突設されているため、永久磁石１３ごとの磁気抵抗が一定となるように永久磁石１３を調節してからロータコア２０に固定することができる。したがって、この電動モータ１０によれば、コギングトルク及びトルクリップルを低減しつつ、永久磁石１３のズレを抑制することできる。

また、この電動モータ１０においては、ロータコア２０の軸方向の一端側２０ａ、他端側２０ｂ及び中央部２０ｃにおいて周方向に環状溝２３、２４、２５が凹設され、この環状溝２３、２４、２５に接着剤３０が充填されるため、永久磁石１３が接着剤３０によりロータコア２０の表面に貼り付けられるとともに、隣接する永久磁石１３との距離を一定に保つことができる。

さらに、この電動モータ１０においては、すべての隣接する永久磁石１３間の軸方向の一端側２０ａ及び他端側２０ｂにおいて、回転防止突起２１、２２が隣接する永久磁石１３と間隔を有して突設されているため、磁気回路に与える影響を極力小さくすることができ、磁気抵抗のバランスを保ち易い。

以上、本発明のマグネット型モータ及びその製造方法を実施形態に即して説明したが、本発明はこれらに制限されるものではなく、本発明の技術的思想に反しない限り、適宜変更して適用できることはいうまでもない。

実施形態のパワーステアリング装置の模式図。 実施形態のパワーステアリング装置の一部拡大断面図。 実施形態のパワーステアリング装置に係り、ロータの外観図。 実施形態のパワーステアリング装置に係り、図３におけるＩＶ−ＩＶ断面図。 実施形態のパワーステアリング装置に係り、図３におけるＶ−Ｖ断面図。 実施形態のパワーステアリング装置に係り、図４におけるＶＩ−ＶＩ断面図。 実施形態のパワーステアリング装置に係り、ロータコアの外観図。 実施形態のパワーステアリング装置に係り、図７におけるＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図。 実施形態のパワーステアリング装置に係り、図７におけるＩＸ部拡大図。 実施形態のパワーステアリング装置に係り、電動モータの製造方法を示すフローチャート。 実施形態のパワーステアリング装置に係り、電動モータの製造方法を示す図。

符号の説明

１０…マグネット型モータ（電動モータ）、１１…固定子（ステータ）、１２…回転子（ロータ）、１３…永久磁石、２０…回転子コア（ロータコア）、２０ａ、３３ａ…一端側、２０ｂ、３３ｂ…他端側、２０ｃ、３３ｃ…中央部、２１、２２…回転防止突起、２３、２４、２５…環状溝、２６、２７…接着溝、３０…接着剤、３１、３２…環状突起、３３…回転子コア材（ロータコア材）、Ｓ１１…第１工程、Ｓ１２…第２工程、Ｓ１３…第３工程、Ｓ１４…第４工程、Ｓ１５…第５工程、Ｓ１６…第６工程。

Claims (4)

1. 回転子コアの表面に複数の永久磁石が貼り付けられた回転子を備えるマグネット型モータにおいて、
   前記各永久磁石は、軸方向の一端側、他端側及び中央部において接着剤により前記回転子コアの表面に貼り付けられるとともに、隣接する前記永久磁石との間に該接着剤が充填され、
   前記回転子コアには、前記永久磁石の円周方向の移動を阻止する回転防止突起が前記永久磁石と間隔を有して突設されていることを特徴とするマグネット型モータ。
2. 請求項１において、前記回転子コアには、軸方向の一端側、他端側及び中央部において周方向に環状溝が凹設され、前記接着剤は該環状溝に充填されることを特徴とするマグネット型モータ。
3. 請求項１又は２において、前記回転防止突起は、すべての隣接する前記永久磁石間の軸方向の一端側及び他端側において、隣接する前記永久磁石と間隔を有して突設されていることを特徴とするマグネット型モータ。
4. 回転子コアの表面に複数の永久磁石が貼り付けられた回転子を備えるマグネット型モータの製造方法において、
   軸方向の一端側及び他端側に環状突起を有する回転子コア材の軸方向の一端側、他端側及び中央部に、周方向に環状溝を凹設して回転子コアとする第１工程と、
   前記回転子コア材を周方向に間欠的に回転しつつ、前記環状突起を削除して軸方向に接着溝を凹設し、隣接する２つの該接着溝により回転防止突起を形成する第２工程と、
   前記回転子コアの前記接着溝及び環状溝に接着剤を充填する第３工程と、
   仮着磁した永久磁石を前記回転子コアに配置した後、該永久磁石の位相調整を行い、該永久磁石が前記回転防止突起と間隔を有して再配置される第４工程と、
   前記接着剤が硬化した後、前記永久磁石に本着磁を行い回転子とする第５工程と、
   前記回転子に飛散防止カバーを装着し、固定子と組み合わせてマグネット型モータを得る第６工程と、を有することを特徴とするマグネット型モータの製造方法。

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