JP2009284737A - ロータ及びモータ - Google Patents

Abstract

【課題】ロータ本体とマグネットとを周方向に一体回転させる凹凸連結部において、その凹凸連結部における応力集中によるマグネットの損傷を抑制することができるロータ及びモータを提供する。
【解決手段】凹凸連結部を構成する中間部材１３の係合凸部１３ｃ及びリングマグネット１４の係合凹部１４ａには、弾性を有する弾性接着剤３０が備えられ、この弾性接着剤３０を介してリングマグネット１４とロータ本体１２とが間接的に周方向に弾性係合されるように構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、マグネットを有するロータ及びそのロータを備えたモータに関するものである。

従来、モータのロータとして、ロータ本体の外周面に円環状のマグネットを固定したものがある。このようなロータにおいては、マグネットとロータ本体とを一体回転させる必要があるが、その方法としては、例えば特許文献１に示すように、マグネットの軸方向の端部に設けられる係合凹部（特許文献１では切り欠き）と、ロータ本体に固定される環状の固定部材に設けられる係合凸部（特許文献１では爪）とを周方向に係合させることが考えられる。即ち、このような凹凸連結部により、ロータ本体及びマグネットを周方向に係合させることで一体回転可能とすることができる。
特開２００４−３１２８７６号公報

ところで、上記のロータでは、ロータ本体に対してマグネットを固定する際に、ロータ本体に固定した固定部材の係合凸部及びマグネットの係合凹部を周方向で係合させているため、例えばマグネットの回転に伴って係合凸部及び係合凹部の係合箇所で必然的に応力が発生する。そのため、例えば係合凸部を有する固定部材の剛性が高い場合、マグネットの係合凹部に発生する応力が大きくなり、マグネットを損傷させる虞がある。また、このことは、特に係合凹部及び係合凸部の数が少なくなればなるほど、凹凸連結部に発生する応力が集中して大きくなるため、マグネットの損傷の可能性が高くなるといった問題がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、ロータ本体とマグネットとを周方向に一体回転させる凹凸連結部において、その凹凸連結部における応力集中によるマグネットの損傷を抑制することができるロータ及びモータを提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、回転軸を有するロータ本体と、該ロータ本体の外周に設けられる円環状のマグネットとを凹凸連結部により一体回転可能に固定したロータであって、前記凹凸連結部は弾性を有する弾性係合部を備え、該弾性係合部を介して前記マグネットと前記ロータ本体とを周方向に係合したことをその要旨とする。

この発明では、凹凸連結部には弾性を有する弾性係合部が備えられ、この弾性係合部（例えば、弾性接着剤、弾性部材、弾性が生じる形状等にて構成）を介してマグネットとロータ本体とが周方向に係合されるため、凹凸連結部において周方向係合時に発生する応力を弾性係合部の弾性力により吸収でき、マグネットの損傷を抑制することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のロータにおいて、前記凹凸連結部は、前記マグネットの軸方向端部に設けられる凹凸状の第１係合部と、前記ロータ本体に設けられる凹凸状の第２係合部とを備え、前記第１及び第２係合部にて前記マグネットと前記ロータ本体とを直接的に周方向に弾性係合させたことをその要旨とする。

この発明では、凹凸連結部は、マグネットの軸方向端部に設けられる凹凸状の第１係合部と、ロータ本体に設けられる凹凸状の第２係合部とが備えられ、第１及び第２係合部にてマグネットとロータ本体とが直接的に周方向に弾性係合される。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のロータにおいて、前記凹凸連結部は、前記マグネットの軸方向端部に設けられる凹凸状の第１係合部と、前記ロータ本体に設けられる凹凸状の第２係合部と、前記第１係合部と係合する凹凸状の第３係合部及び前記第２係合部と係合する凹凸状の第４係合部を有する中間部材とを備え、前記第１及び第２係合部並びに前記中間部材にて前記マグネットと前記ロータ本体とを間接的に周方向に弾性係合させたことをその要旨とする。

この発明では、凹凸連結部は、マグネットの軸方向端部に設けられる凹凸状の第１係合部と、ロータ本体に設けられる凹凸状の第２係合部と、第１係合部と係合する凹凸状の第３係合部及び第２係合部と係合する凹凸状の第４係合部を有する中間部材とを備え、その中間部材にてマグネットとロータ本体とが間接的に周方向に弾性係合される。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のロータにおいて、前記中間部材は、自身の第３係合部と前記マグネットの第１係合部とを周方向に直接当接させるとともに、その第３係合部が周方向に撓み可能に形成されてなる前記弾性係合部を構成したことをその要旨とする。

この発明では、中間部材は、自身の第３係合部とマグネットの第１係合部とが周方向に直接当接されるとともに、その第３係合部が周方向に撓み可能に形成される。つまり、マグネットの第１係合部と直接当接して連結する第３係合部が周方向に撓み可能に形成されることで、第１係合部と周方向での当接係合時に発生する応力をその第３係合部の弾性変形にて吸収することができ、部品数の増加も抑制できる。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のロータにおいて、前記中間部材の第３係合部は、孔及び切欠きの形成により撓み可能とされたことをその要旨とする。
この発明では、中間部材の第３係合部は、孔及び切欠きの形成により撓み可能とされるため、孔及び切り欠きの弾性変形を利用して簡易に第１係合部と周方向での当接係合時に発生する応力を吸収することができる。

請求項６に記載の発明は、請求項２〜５のいずれか１項に記載のロータにおいて、前記マグネットの第１係合部と係合する前記係合部は、その周方向端部がＲ形状とされたことを特徴とするロータ。

この発明では、マグネットの第１係合部と係合する係合部は、その周方向端部がＲ形状とされるため、マグネットの第１係合部との周方向間隔を広げる部分を形成することができ、例えば弾性を有する弾性接着剤にて弾性係合部を構成することで、その周方向厚さを肉厚とすることが可能となる。これにより、効果的に応力を吸収することができる。更に、マグネットの第１係合部との周方向間隔を部分的に狭くすることが可能となるため、第１係合部及び第１係合部と係合する係合部とが周方向に大きくずれることを抑制でき、例えば前記弾性接着剤を介在させる前の状態での互いの周方向の位置決めを容易とすることができる。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか１項に記載のロータと、該ロータの外周に対向配置されるステータとを備えたことをその要旨とする。
この発明では、請求項１〜６の記載の効果を奏することができるモータを提供することができる。

従って、上記記載の発明によれば、ロータ本体とマグネットとを周方向に一体回転させる凹凸連結部において、その凹凸連結部における応力集中によるマグネットの損傷を抑制することができるロータ及びモータを提供することができる。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図４に従って説明する。
図１は、本実施形態におけるモータ１の断面を示している。このモータ１は、例えば運転者のステアリング操作をアシストすることを主たる目的とした車両用電動パワーステアリング装置に組み付けられる。

図１に示すように、モータ１は、有底円筒状をなすケース本体２及び該ケース本体２の開口部を閉塞するエンドフレーム３からなるモータケース４と、ケース本体２の内周面に固定されたステータ５と、該ステータ５の内側に配置されたロータ６と、レゾルバ７とを備えたブラシレスモータである。

ステータ５は、略円筒状をなし、ステータコア８及び巻線９を備えている。ステータコア８は、周方向に沿って設けられた複数のティース部８ａ（２つのみ図示）を備え、これらのティース部８ａは、ステータコア８の外周側で連結されて一体的に構成されている。各ティース部８ａには、インシュレータ１０を介して巻線９が巻回されている。

ロータ６は、ステータコア８の内周面との間に一定の間隙を有して配置されている。ロータ６は、回転軸１１と、該回転軸１１に固定されたロータ本体（ロータ本体）１２と、中間部材１３を介してロータ本体１２の外周に配置される円環状のリングマグネット１４と、ロータ本体１２及びリングマグネット１４を覆うカバー部材１５とから構成されている。

回転軸１１は、その基端側を前記ケース本体２の底部中央に設けられた軸受１６に支持されるとともに、先端側を前記エンドフレーム３の中央に設けられた軸受１７に支持されることにより回転可能に支持されている。

ロータ本体１２は、図１及び図４に示すように略円柱状をなし、ロータ本体１２の基端側には、円環状で径方向外側に延びるフランジ部２０が一体形成されている。フランジ部２０には、径方向内側に向かって凹設される一対の第２係合部としての係合凹部２１が形成されている。この係合凹部２１は、ロータ本体１２の外周で周方向１８０度等間隔に２つ（図４では、１つのみ図示）設けられている。

ロータ本体１２の径方向中央には、軸方向に貫通した貫通孔２２が形成されている。貫通孔２２において前記エンドフレーム３側の端部からロータ本体１２の軸方向中央までの部分は、その直径が前記回転軸１１の外径と等しいか若干小さく形成された固定孔２３となっている。また、貫通孔２２においてロータ本体１２の軸方向中央から前記ケース本体２の底部側の端部までの部分は、その直径が回転軸１１の外径よりも大きく形成された挿通穴２４となっている。そして、ロータ本体１２は、貫通孔２２に嵌入された回転軸１１に対して固定孔２３にて固定され、回転軸１１と一体回転可能となっている。

図２及び図４に示すように、中間部材１３は、樹脂等の剛性物からなり、リングマグネット１４及びロータ本体１２を周方向で係合させるためのものである。中間部材１３は、円環状の本体部１３ａと、本体部１３ａの周方向略同一位置の両端面からそれぞれ軸方向に延びる第４係合部としての係合凸部１３ｂ及び第３係合部としての係合凸部１３ｃとから構成されている。

係合凸部１３ｂ，１３ｃは、周方向１８０度間隔に２つずつ形成されており、係合凸部１３ｂは軸方向一方に延び、係合凸部１３ｃは軸方向他方に延びるように形成されている。そして、係合凸部１３ｂは、中間部材１３の本体部１３ａをロータ本体１２に嵌入させた状態で係合凹部２１と例えば軽圧入により係合（固定）されている。尚、前記係合凸部１３ｂと係合凹部２１とは、上記の固定方法の他に、例えば弾性を有する接着剤による固定方法やその他の固定方法を用いてもよい。また、係合凸部１３ｃは、図３に示すように２つの周方向端部１３ｘが周方向に凸となるＲ形状を成すように形成されている。

リングマグネット１４は、その外周面の周方向等間隔にＮ極及びＳ極が交互配置されるように着磁されており、その軸方向の基端には前記係合凸部１３ｃと係合される第１係合部としての係合凹部１４ａが周方向１８０度等間隔に２つ形成されている。このリングマグネット１４の係合凹部１４ａは、図２に示すように弾性係合部としての弾性接着剤３０を介して中間部材１３の係合凸部１３ｃと係合されており、係合凸部１３ｃと係合凹部１４ａとが周方向に係合されることで、中間部材１３の係合凸部１３ｂを介してリングマグネット１４及びロータ本体１２とが周方向に一体回転可能に設けられている。即ち、リングマグネット１４は弾性を有する弾性接着剤３０によりロータ本体１２と周方向に係合されるため、係合凸部１３ｃと係合凹部１４ａとの周方向係合時に発生する応力が弾性を有する弾性接着剤３０により吸収でき、リングマグネット１４の損傷を抑制することが可能となっている。

また、係合凸部１３ｃは、前述したとおり、周方向端部１３ｘがＲ形状に形成されているため、弾性接着剤３０を比較的多く塗布でき、弾性接着剤３０の径方向両端側における周方向厚さを肉厚とすることができる。尚、ロータ本体１２の外周面１２ａとリングマグネット１４の内周面１４ｂとは接着剤３１（特に弾性は問わない）により接着固定されており、ロータ本体１２及びリングマグネット１４が、その接着と係合凹部１４ａ，２１及び係合凸部１３ｂ，１３ｃによる凹凸連結により固定される。

図１に示すように、カバー部材１５は、円筒部１５ａと、底部１５ｂと、折曲部１５ｃとから構成されている。円筒部１５ａは、その軸方向長さがロータ本体１２の軸方向長さと略同一に形成されている。従って、中間部材１３の外周面、フランジ部２０の外周面及びリングマグネット１４の外周面は、円筒部１５ａにて覆われている。

カバー部材１５の底部１５ｂは、円筒部１５ａの軸方向一端から径方向内側に向かって延設されており、ロータ本体１２の端面１２ｂ及びリングマグネット１４の端面１４ｃと当接する。折曲部１５ｃは、円筒部１５ａにおける底部１５ｂと逆側に軸方向一端から延設されている。この折曲部１５ｃは、ロータ本体１２の外周にリングマグネット１４が中間部材１３を介して配置されカバー部材１５がロータ本体１２に装着された後に、その全周が図４に示すフランジ部２０を係止するように径方向内側に折り曲げられる。そして、折曲部１５ｃが折り曲げられたことにより、折曲部１５ｃはロータ本体１２のフランジ部２０と中間部材１３の係合凸部１３ｂとを軸方向に係止し、ロータ本体１２，中間部材１３及びリングマグネット１４の脱落を防止している。

レゾルバ７は、レゾルバ用ロータ７ａとレゾルバ用ステータ７ｂとから構成されている。このレゾルバ７は、ロータ６（回転軸１１）の回転位置を検出するためのものである。レゾルバ用ロータ７ａは、ロータ６の回転軸１１のエンドフレーム３側に固定されている。そして、レゾルバ用ステータ７ｂは、レゾルバ用ロータ７ａの外周側で該レゾルバ用ロータ７ａと対向するように前記エンドフレーム３に固定されている。そして、レゾルバ７はロータ６の回転位置情報を図示しない制御装置に出力し、該制御装置によりステータ５に電圧が適宜供給されるようになっている。

上記のように構成されたモータ１は、ステータ５の回転磁界を受けてロータ６を構成するリングマグネット１４が回転され、リングマグネット１４の回転力が中間部材１３及びロータ本体１２に伝達されて回転軸１１が回転されるようになっている。

次に、本実施の形態の特徴的な作用効果を記載する。
（１）凹凸連結部を構成する中間部材１３の係合凸部１３ｃ及びリングマグネット１４の係合凹部１４ａには、弾性を有する弾性接着剤３０が備えられ、この弾性接着剤３０を介してリングマグネット１４とロータ本体１２とが間接的に周方向に弾性係合されるため、凹凸連結部を構成する係合凸部１３ｃ及び係合凹部１４ａにおいて周方向係合時に発生する応力を弾性接着剤３０の弾性力により吸収でき、リングマグネット１４の損傷を抑制することができる。

（２）リングマグネット１４の係合凹部１４ａと係合する中間部材１３の係合凸部１３ｃは、その周方向端部１３ｘが周方向に凸のＲ形状とされるため、リングマグネット１４の係合凹部１４ａとの周方向間隔を広げる部分を形成することができ、弾性接着剤３０にて弾性係合部を構成することで、その周方向厚さを肉厚とすることが可能となる。これにより、効果的に応力を吸収することができる。更に、リングマグネット１４の係合凹部１４ａとの周方向間隔を部分的に狭くすることが可能となるため、リングマグネット１４の係合凹部１４ａ及び係合凹部１４ａと係合する係合凸部１３ｃとが周方向に大きくずれることを抑制でき、弾性接着剤３０を介在させる前の状態での互いの周方向の位置決めを容易とすることができる。

尚、本発明の実施の形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、第１係合部としての係合凹部１４ａ及び第２係合部としての係合凹部２１を軸方向に凹状となるように構成したが、これに限らない。例えば、一方を凸状に構成したり、両方を凸状に構成したりしてもよい。尚、この場合は、中間部材１３の係合凸部１３ｂ、１３ｃを凹状に構成する。

・上記実施形態では、係合凹部１４ａ、係合凹部２１及び中間部材１３の係合凸部１３ｂ、１３ｃをそれぞれ２つ形成したが、１つ若しくは３つ以上形成してもよい。
・上記実施形態では、中間部材１３の係合凸部１３ｃ側のみに弾性を有する弾性接着剤３０を塗布しているが、これに限らず、ロータ本体１２の係合凹部２１と係合される係合凸部１３ｂに弾性を有する弾性接着剤３０を塗布してもよい。このような構成にすることで、弾性接着剤３０を介してロータ本体１２と中間部材１３とが係合されるため、リングマグネット１４の損傷をより抑制させることができる。

・上記実施形態では、リングマグネット１４及びロータ本体１２の間に中間部材１３を設けたが、これに限らず、設けなくてもよい。具体的には、図５及び図６に示すように、ロータ本体１２には、その基端（図中右側）の全周にわたって径方向外側に延びるフランジ部４０が設けられている。このフランジ部４０には、フランジ部４０におけるカバー部材１５の底部１５ｂ側の端面４０ａから軸方向に延びる係合凸部４１が周方向１８０度等間隔に２つ設けられおり、この係合凸部４１は、弾性を有する弾性接着剤３０を介してリングマグネット１４に形成された係合凹部１４ａと周方向で係合される。このようにリングマグネット１４とロータ本体１２とが周方向に直接的に係合される構成にすることで、中間部材１３を設ける必要が無く部材点数を抑えながらも、弾性を有する弾性接着剤３０によりリングマグネット１４及びロータ本体１２の損傷を抑えることができる。

・上記実施形態では、弾性係合部として弾性接着剤３０により構成したが、これに限らず、例えばポッティング剤やゴム等を用いてもよい。
また、機械的構造により弾性係合部を構成してもよい。例えば、図７，８に示すように、中間部材１３の本体部１３ａから軸方向に延びる第３係合部としての係合凸部５０を設け、この係合凸部５０の周方向の側面５１にはリングマグネット１４の係合凹部１４ａの周方向側面５２及びロータ本体１２の係合凹部２１の周方向側面５３に周方向に押圧当接する突起５４が設けられるとともに、この係合凸部５０には径方向に貫通して撓むように形成された撓み許容孔５５が設けている。このような構成することで、突起５４により伝達される応力が撓み許容孔５５による弾性変形により吸収させることができる。そのため、リングマグネット１４及びロータ本体１２の損傷を抑制させることができる。また、上記実施形態のように弾性係合部として弾性接着剤３０（図１参照）を使用しなくてよいため、接着剤の乾燥工程を要しない。これにより、製造時間を短縮させることも可能となる。

また、図９に示すように、リングマグネット１４の係合凹部１４ａ及びロータ本体１２の係合凹部２１に周方向に係合するとともに、中間部材１３の本体部１３ａの両端面から切り欠いてそれぞれ軸方向に延びるように形成される第３係合部としての撓み片６０，６１を設け、この撓み片６０，６１の基端に周方向に窪んだ形状の窪み部６２を設ける構成としてもよい。撓み片６０は、中間部材１３の軸方向におけるロータ本体１２のフランジ部２０側の端面から周方向に所定の隙間を有して２つ形成され、撓み片６１は、中間部材１３の軸方向におけるリングマグネット１４の側の端面から周方向に所定の隙間を有して２つ形成され、撓み片６０，６１は、それぞれ係合凹部１４ａ，２１の周方向側面１４ｘ、２１ｘに周方向に押圧当接するように形成されている。このような構成にすることで、撓み片６０，６１が周方向に撓み易くなり、リングマグネット１４及びロータ本体１２の損傷を抑制させることができ、上記実施形態のように弾性係合部として弾性接着剤３０（図１参照）を使用しなくてよいため、接着剤の乾燥工程を要しない。これにより、製造時間の短縮させることも可能となる。

・上記実施形態では、中間部材１３の係合凸部１３ｃの周方向端部１３ｘを周方向に凸となるＲ形状に形成したが、これに限らない。例えば図１０に示すように、中間部材１３の係合凸部１３ｃの周方向端部１３ｘを周方向に凹となるＲ形状、即ち上記実施形態と逆向きのＲ形状に形成してもよい。尚、これらの構成は、例えば図５及び図６を用いて前述した構成においても適用可能であり、この場合、ロータ本体１２の係合凸部４１の軸方向端部を周方向に凹状若しくは凸状のＲ形状とすればよい。

・上記実施形態では、リングマグネット１４の外周にカバー部材１５を設けているが、これに限らず、カバー部材を設けなくてもよい。
・上記実施形態では、電動パワーステアリング用のモータとして具体化したが、その他のモータに適用してもよい。

本実施の形態におけるブラシレスモータの概略構成図である。 同上におけるロータの一部を示した斜視図である。 同上におけるリングマグネット及び中間部材の端面図である。 同上におけるロータの一部の分解斜視図である。 別例におけるロータの断面図である。 同上におけるロータの一部を示した斜視図である。 別例におけるロータの一部を示した斜視図である。 同上におけるロータの端部の構成を説明するための説明図である。 別例におけるロータの端部の構成を説明するための説明図である。 別例におけるリングマグネット及び中間部材の端面図である。

符号の説明

１…モータ、５…ステータ、６…ロータ、１１…回転軸、１２…ロータ本体、１３…中間部材、１３ａ…本体部、１３ｂ…係合凸部（第４係合部及び凹凸連結部）、１３ｃ…係合凸部（第３係合部及び凹凸連結部）、１３ｘ…周方向端部、１４…リングマグネット（マグネット）、１４ａ…係合凹部（第１係合部及び凹凸連結部）、２１…係合凹部（第２係合部及び凹凸連結部）、３０…弾性接着剤（弾性係合部）５０…係合凸部（第３係合部及び凹凸連結部）、５１…側面、５２，５３…周方向側面、５４…突起、５５…撓み許容孔、６０、６１…撓み片（第３係合部）。

Claims (7)

1. 回転軸を有するロータ本体と、該ロータ本体の外周に設けられる円環状のマグネットとを凹凸連結部により一体回転可能に固定したロータであって、
   前記凹凸連結部は弾性を有する弾性係合部を備え、該弾性係合部を介して前記マグネットと前記ロータ本体とを周方向に係合したことを特徴とするロータ。
2. 請求項１に記載のロータにおいて、
   前記凹凸連結部は、前記マグネットの軸方向端部に設けられる凹凸状の第１係合部と、前記ロータ本体に設けられる凹凸状の第２係合部とを備え、
   前記第１及び第２係合部にて前記マグネットと前記ロータ本体とを直接的に周方向に弾性係合させたことを特徴とするロータ。
3. 請求項１に記載のロータにおいて、
   前記凹凸連結部は、前記マグネットの軸方向端部に設けられる凹凸状の第１係合部と、前記ロータ本体に設けられる凹凸状の第２係合部と、前記第１係合部と係合する凹凸状の第３係合部及び前記第２係合部と係合する凹凸状の第４係合部を有する中間部材とを備え、
   前記第１及び第２係合部並びに前記中間部材にて前記マグネットと前記ロータ本体とを間接的に周方向に弾性係合させたことを特徴とするロータ。
4. 請求項３に記載のロータにおいて、
   前記中間部材は、自身の第３係合部と前記マグネットの第１係合部とを周方向に直接当接させるとともに、その第３係合部が周方向に撓み可能に形成されてなる前記弾性係合部を構成したことを特徴とするロータ。
5. 請求項４に記載のロータにおいて、
   前記中間部材の第３係合部は、孔及び切欠きの形成により撓み可能とされたことを特徴とするロータ。
6. 請求項２〜５のいずれか１項に記載のロータにおいて、
   前記マグネットの第１係合部と係合する前記係合部は、その周方向端部がＲ形状とされたことを特徴とするロータ。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載のロータと、該ロータの外周に対向配置されるステータとを備えたことを特徴とするモータ。

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