JP2011067057A - ブラシレスモータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】各段のマグネットユニット31は、回転軸に外嵌固定されたロータコア32と、ロータコア32の外周面に周方向に沿って並設された複数のマグネット33と、複数のマグネット33の周方向の位置決めを行うためのマグネットホルダ34とを備え、マグネットホルダ34は、複数のマグネット33間に介装される複数のアーム部36と、複数のアーム部36の一端側に設けられ、各アーム部36を連結するベース部37とを有し、ベース部37に、隣接するマグネットユニット31に配設されている複数のマグネット33間に介装される突起を設け、突起の位置に基づいて、隣接するマグネットユニット31同士の相対位置が決定するように構成されている。
【選択図】図2
Description
例えば、セグメント型のマグネットを軸方向に2分割し、それぞれ周方向にずらして配置したものがある(例えば、特許文献1参照)。このように構成することで、ロータを回転させた際、各ティースに対する磁束の変化を小さくし、コギングトルクを低減することができる。
また、接着剤で固定すると、経年劣化によりマグネットが脱落してしまう虞があるという課題がある。
また、マグネットホルダのベース部に設けられた突起を利用してマグネットユニットを軸方向に重ねるだけで、各段のマグネットユニットをそれぞれ所望の角度ずらした状態で配置することができる。このため、コギングトルクを確実に低減でき、かつ組み立て作業性を向上させることができる。
さらに、マグネットホルダを使用して各マグネットを位置決め固定するので、従来のように接着剤を用いる必要がなく、経年劣化によるマグネットの脱落を防止することができる。
このように構成することで、マグネットの損傷を確実に防止できると共に、各マグネットユニットを確実に一体化することができる。このため、信頼性の高いブラシレスモータを提供することができる。
このように構成することで、より容易、かつ確実にマグネットの位置決めを行うことができるので、ロータ組み立て作業性をさらに向上させることができる。
また、各マグネットユニットを精度よく所望の角度だけずらしながら配置することができるので、より確実にコギングトルクの低減を図ることが可能になる。
また、マグネットホルダのベース部に設けられた突起を利用してマグネットユニットを軸方向に重ねるだけで、各段のマグネットユニットをそれぞれ所望の角度ずらした状態で配置することができる。このため、コギングトルクを確実に低減でき、かつ組み立て作業性を向上させることができる。
さらに、マグネットホルダを使用して各マグネットを位置決め固定するので、従来のように接着剤を用いる必要がなく、経年劣化によるマグネットの脱落を防止することができる。
次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、ブラシレスモータ1の縦断面図である。
同図に示すように、ブラシレスモータ1は、例えば、電動パワーステアリング装置(EPS;Electric Power Steering)に用いられるものであって、ステータ2と、ステータ2の径方向内側に配置されたロータ3とを有し、ステータ2の一端に固定されたブラケット4にロータ3が回転自在に支持されている。
ステータハウジング11の一端側(ブラケット4側)は、ブラケット4と印籠接合する際に使用されるインロー部11aが形成されている。また、ステータハウジング11の内周面には、段差により縮径された縮径部13が形成されており、この縮径部13の段差面13aによってステータコア12の軸方向の位置決めが行われている。
コア本体15には、径方向内側に向かって複数(この実施形態では9つ)のティース部14が周方向に等間隔で突設されている。各ティース部14は、軸方向平面視で略T字状に形成されており、インシュレータ6を装着した上からコイル7が巻装されている。
バスバーユニット46は、外部からの電力をコイル7に供給するためのものであって、略円環状の樹脂モールド体43に金属製の複数のバスバー44が軸方向に積層した状態で埋設されている。そして、各バスバー44に、それぞれ所定のコイル7の端末部45が接続されている。
電源コネクタ47の一端部には、受け部48が一体成形されている。この受け部48は、不図示の外部電源から延びる電源ケーブル(不図示)の一端部を嵌着固定可能に形成されており、外部からの電力をバスバーユニット46に供給できるようになっている。
レゾルバステータ26aは、磁性材料からなるプレートを積層して構成されたコア56を有している。コア56には、径方向内側に向かってティース部56aが突設され、ここにレゾルバコイル57が巻装されている。
センサコネクタ27は、一端部に信号ケーブルを嵌合可能な受け部61を有し、他端部がブラケット4内に挿入されている。また、他端部側の外周にブラケット4の外面に密着させるツバ部62が延設されている。さらに、センサコネクタ27には、一端部から他端部に貫通するコネクタ端子63が一体成形されており、この他端部(レゾルバステータ26a側端部)に、レゾルバコイル57が電気的に接続されている。
ロータ3は、中空シャフトからなる回転軸22を有し、この回転軸22の内部に、例えば、不図示のラック軸が挿入可能になっている。ラック軸は、車両のギヤボックス内でラック・アンド・ピニオン機構を形成し、不図示のステアリングホイールの操作に応じてブラシレスモータ1の軸方向に移動自在になっている。ラック軸の両端は、ナックルアームなどを介して車両の車輪に連結されている。
これにより、回転軸22と共に一体となってレゾルバロータ26bが回転すると、このレゾルバロータ26bとレゾルバステータ26aとの間のギャップパーミアンスが変動する。レゾルバ26は、ギャップパーミアンスの変動に基づいて回転軸22の回転位置が検出できるようになっている。
図1〜図3に示すように、回転軸22のステータコア12に臨む位置には、軸方向に積層され、3段に構成されたマグネットユニット31,31,31が外嵌固定されている。
ここで、各マグネットユニット31は、それぞれ同一に構成されているので、以下の説明において、1つのマグネットユニット31について説明する。
ロータコア32は、複数の金属板を積層したり、軟磁性粉末体を加圧成型したりして形成されたものである。ロータコア32の内径は、回転軸22を圧入可能に設定されている。また、ロータコア32の軸方向の長さL1は、ステータコア12の軸方向の長さL2の約1/3となるように設定されている。
図3〜図5に示すように、マグネットホルダ34は樹脂で形成されたものであって、各マグネット33間に介装される複数のアーム部36と、アーム部36のブラケット4側端(図3、図4における下端)に設けられ、各アーム部36を連結するリング状のベース部37とが一体成形されている。
凸条部39は、径方向内側に向かうに従って徐々に先細りとなるように形成された先細り部41と、先細り部41の径方向内側に設けられた嵌合凸条42とが一体成形されたものである。
すなわち、ロータコア32の溝35にアーム部36の嵌合凸条42を軸方向に沿って挿入すると、ロータコア32の外周面32aと、周方向に隣接するアーム部36の先細り部41の側面41a、およびマグネット抑え部38とによって、マグネット33を収納するための収納凹部51が形成される(図2参照)。
ベース部37の外周部には、アーム部36に対応する部位に、凹部52が形成されている。凹部52が形成されることにより、アーム部36のベース部37との接合部分は、マグネット抑え部38が凹部52から径方向外側に向かって突出した状態になっている。
各突起54は、軸方向で重なり合うマグネットユニット31同士の相対位置を決定するものであって、ロータコア32の溝35にガタつくことなく挿入可能に形成されている。また、各突起54には、先端側に向かうに従って徐々に先細りとなる先細り部54aが形成されている。
これら角度θ1、およびスキュー角θ2は、理論的に求められる角度を用いている。すなわち、コギングトルクが最小となる角度θ1、およびスキュー角θ2は、
θ2=360°/(磁極数とスロット数の最小公倍数)・・・(1)
θ2=θ1×(マグネットユニット31の段数)・・・(2)
を満たすように設定される。
θ2=20°
に設定される。
θ1≒7°
に設定される。
また、このように構成された3つのマグネットユニット31を軸方向に沿って積層すると、各マグネットユニット31間に、マグネットホルダ34のベース部37が介在した状態になる。
しかしながら、本実施形態にあっては、軸方向で隣接するマグネットユニット31間にマグネットホルダ34のベース部37が介在した状態になるので、このベース部37がマグネット33の軸方向の移動を規制するだけでなく、マグネット33の漏れ磁束を低減するための遮蔽板として機能する。
マグネットカバー71は、金属板(例えば、ステンレス等)により略円筒状に形成されたものである。マグネットカバー71の軸方向両端は、3段のマグネットユニット31を覆った状態で径方向内側にカシメられている。
次に、ロータ3の組み立て方法について説明する。
まず、ロータコア32に形成されている溝35に、マグネットホルダ34のアーム部36を挿入する。そして、マグネットホルダ34のベース部37をロータコア32の端面に当接させる。これにより、ロータコア32に、マグネットホルダ34が位置決め固定される。
続いて、2段目のマグネットユニット31に3段目(図1における下段)のマグネットユニット31を重ね合わせる。このときも3段目のマグネットユニット31の突起54を2段目のマグネットユニット31の溝35に挿入する。
続いて、マグネットカバー71を3段のマグネットユニット31の表面を覆うように装着する。この後、マグネットカバー71の両端をカシメてマグネットカバー71を固定する。さらに、回転軸22にレゾルバロータ26bを圧入してロータ3の組み立てを完了する。なお、各マグネット33への着磁は、ロータ3の組み立て完了後に行う。
このような構成のもと、ブラシレスモータ1に通電を行うと、ステータコア12に巻装されているコイル7に所定の電流が供給され、各ティース部14に磁界が発生する。すると、ロータ3の各マグネット33との間に吸引力や反発力が生じ、ロータ3が回転する。
このとき、マグネットユニット31が3段で構成されていると共に、各段のマグネットユニット31がスキュー角θ2を有している(図2参照)ので、ロータ3が回転したときの各ティース部14に対する磁束の変化が小さくなる。
したがって、上述の実施形態によれば、ブラシレスモータ1のコギングトルクを確実に低減することができる。
また、ロータ3を組み立てる際、各ロータコア32にマグネットホルダ34を取り付け、その後、各アーム部36間にマグネット33を挿入するだけでマグネットユニット31の組み立てが完了する。さらに、各段のマグネットユニット31の突起54を他の段のマグネットユニット31の溝35に挿入するだけで各段のマグネットユニット31を所定角度ずらした状態で重ね合わせることができる。このため、ロータ3を容易に組み立てることができ、組み立て作業性を向上することができる。
また、ロータコア32に形成されている溝35にアーム部36を挿入することでアーム部36がガタつくことなく、確実にロータコア32の外周面32a上に固定されると共に、各アーム部36の位置決めを容易に行うことができる。このため、組み立て作業性をより向上させることができると共に、マグネット33を確実に固定できる。
さらに、3段のマグネットユニット31を1つのマグネットカバー71で覆うことにより、マグネット33の損傷を防止できると共に、各マグネットユニット31を確実に一体化することができる。このため、信頼性の高いブラシレスモータを提供することができる。
また、上述の実施形態では、ロータ3の回転軸22に、3段に構成されたマグネットユニット31,31,31を外嵌固定した場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、マグネットユニット31を2段以上の複数段で構成すればよい。
2 ステータ
3 ロータ
4 ブラケット
11 ステータハウジング
12 ステータコア
22 回転軸
31 マグネットユニット
32 ロータコア
33 マグネット
34 マグネットホルダ
35 溝
36 アーム部
37 ベース部
54 突起
71 マグネットカバー
Claims (3)
- ステータと、
前記ステータの径方向内側に回転自在に設けられたロータとを備え、
前記ロータは、
回転軸の周囲に固定されたマグネットユニットが軸方向に沿って複数段設けられており、
各段のマグネットユニットは、互いに周方向に所定角度ずれて配置されているブラシレスモータであって、
各段のマグネットユニットは、
前記回転軸に外嵌固定されたロータコアと、
前記ロータコアの外周面に周方向に沿って並設された複数のマグネットと、
前記複数のマグネットの周方向の位置決めを行うためのマグネットホルダとを備え、
前記マグネットホルダは、
前記複数のマグネット間に介装される複数のアーム部と、
前記複数のアーム部の一端側に設けられ、各アーム部を連結するベース部とを有し、
前記ベース部に、隣接するマグネットユニットに配設されている複数のマグネット間に介装される突起を設け、
前記突起の位置に基づいて、隣接する前記マグネットユニット同士の相対位置が決定するように構成されていることを特徴とするブラシレスモータ。 - 前記ロータには、前記回転軸に前記複数段のマグネットユニットを設けた状態で、これらマグネットユニットの周囲を一体的に覆うマグネットカバーが設けられていることを特徴とする請求項1に記載のブラシレスモータ。
- 前記ロータコアには、周方向で隣接する前記マグネット間に対応する部位に、前記複数のアーム部の一部を挿入可能な溝が形成され、
この溝に、前記突起が挿入されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のブラシレスモータ。
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