JP2011135735A - Rotor for brushless motor, brushless motor, electric power steering device, and method of manufacturing rotor for brushless motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ブラシレスモータのロータコアにマグネットを固定する構造に関する。 The present invention relates to a structure for fixing a magnet to a rotor core of a brushless motor.
ブラシレスモータは、ロータコアの外周部に複数のマグネットを配置した構造であり、ロータコアにマグネットを固定することが必要である。例えば、特許文献1には、磁石をスペーサー上に配置し樹脂モールド材により覆うことにより固定したロータが開示されている。また特許文献2には、ボス部材のアリ溝と、磁石保持部材のアリとを嵌合させることによって、マグネットを固定したロータが開示されている。特許文献3には、プロテクタにマグネットを嵌め込み、コアの突起とカバーのフランジとの間にプロテクタの係合爪を挟み込むことによってマグネットを固定したロータが開示されている。さらに、特許文献4には、コアに爪状突起部を設け、各磁石を爪状突起部の間に収めた後、コアの各爪状突起部を回転させて、爪状突起部間に各磁石を固定する構成が開示されている。
The brushless motor has a structure in which a plurality of magnets are arranged on the outer peripheral portion of the rotor core, and it is necessary to fix the magnets to the rotor core. For example, Patent Document 1 discloses a rotor in which a magnet is disposed on a spacer and fixed by covering with a resin molding material.
特許文献1に開示された技術は、ロータコアの外周面に樹脂モールド層を設けるための金型が必要になり、ロータやモータの製造コストが高くなる。また、特許文献2及び特許文献3に開示された技術は、マグネットを保持するための部材を精度よく加工することが必要となり、ロータやモータの製造コストが高くなる。特許文献4に開示された技術では、ロータコアを回転させてマグネットを挟み込んで固定する構成であるが、生産設備のコストが大きくなると同時に部品に高い精度が必要であり、ロータやモータの製造コストが高くなる。
The technique disclosed in Patent Document 1 requires a mold for providing a resin mold layer on the outer peripheral surface of the rotor core, which increases the manufacturing costs of the rotor and the motor. In addition, the techniques disclosed in
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ロータコアの外周部に取り付けられるマグネットを低コストかつ確実に固定することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to reliably fix a magnet attached to the outer peripheral portion of a rotor core at low cost.
そこで本発明に係るブラシレスモータ用ロータは、ロータコアと、前記ロータコアの外周部に設けられて、前記ロータコアの周方向に向かって配列される複数のマグネットと、前記ロータコアの両端面に配置されて、前記マグネットを保持するマグネット保持部と、を含む少なくとも一つのロータユニットを含んで構成され、前記マグネット保持部は、前記ロータコアの端面に重ねられる円状の基部と、前記基部の外周のうち前記複数のマグネットが接していない円弧各々から延伸しつつ前記ロータコアの側面へ近づいて曲がる複数の曲状部と、前記複数の曲状部各々に連続して設けられ、前記複数の曲状部各々よりも前記基部の周方向において幅広に構成されて、前記複数のマグネットを前記ロータコアの側面に押さえつける押圧部とを備えることを特徴とする。 Therefore, the rotor for a brushless motor according to the present invention is provided on the rotor core, a plurality of magnets arranged on the outer periphery of the rotor core, arranged in the circumferential direction of the rotor core, and both end faces of the rotor core, And at least one rotor unit that includes the magnet holding portion. The magnet holding portion includes a circular base portion that is overlaid on an end surface of the rotor core, and a plurality of the outer circumferences of the base portion. A plurality of curved portions that are bent from approaching the side surface of the rotor core while extending from each of the arcs that are not in contact with the magnet, and continuously provided in each of the plurality of curved portions, than each of the plurality of curved portions. A pressing portion configured to be wide in the circumferential direction of the base and pressing the plurality of magnets against a side surface of the rotor core. And wherein the Rukoto.
本発明のブラシレスモータ用ロータは、上記の構成により、押圧部がマグネットをロータコアの側面に押さえつけるので、ロータが回転したときに、遠心力によりマグネットがロータコアの側面から離れることを抑制し、マグネットをロータコアに確実に固定することができる。 In the brushless motor rotor according to the present invention, the pressing portion presses the magnet against the side surface of the rotor core according to the above configuration, so that when the rotor rotates, the magnet is prevented from being separated from the side surface of the rotor core by centrifugal force. It can be securely fixed to the rotor core.
また本発明に係るブラシレスモータ用ロータは、前記マグネット保持部が、前記ロータコアの外周よりも径方向外側に突出するように前記基部から設けられ、かつ前記複数のマグネットの端面に接する複数の突出部をさらに含むことを特徴とする。 In the brushless motor rotor according to the present invention, the magnet holding portion is provided from the base so that the magnet holding portion protrudes radially outward from the outer periphery of the rotor core, and a plurality of protruding portions in contact with end surfaces of the plurality of magnets. Is further included.
本発明に係るブラシレスモータ用ロータが、突出部をさらに含むように構成されていることで、基部の中心をロータコアの端面の中心に重ねた場合に、突出部の先端がロータコアの端面の外周よりも径方向外側に位置する。これにより、マグネットをロータコアの側面に配置した場合に、マグネットの端面が突出部に接する。そのため、マグネットにおける中心軸方向の動きが突出部により規制されて、マグネットを確実に固定することができる。また、中心軸方向へのマグネットの動きが規制されるので、ロータコアを製造することが容易となる。 The brushless motor rotor according to the present invention is configured to further include a protrusion, so that when the center of the base overlaps the center of the end surface of the rotor core, the tip of the protrusion is more than the outer periphery of the end surface of the rotor core. Is also located radially outward. Thereby, when a magnet is arrange | positioned on the side surface of a rotor core, the end surface of a magnet contacts a protrusion part. Therefore, the movement of the magnet in the central axis direction is restricted by the protruding portion, and the magnet can be fixed securely. Further, since the movement of the magnet in the central axis direction is restricted, it is easy to manufacture the rotor core.
また本発明に係るブラシレスモータ用ロータは、前記押圧部が、少なくとも前記ロータコアの側面に接合されることを特徴とする。これにより、マグネットをロータコアにさらに確実に固定することができる。 The brushless motor rotor according to the present invention is characterized in that the pressing portion is joined to at least a side surface of the rotor core. Thereby, a magnet can be more reliably fixed to a rotor core.
また本発明に係るブラシレスモータ用ロータは、前記複数の曲状部各々に開口部が設けられていることを特徴とする。曲状部に開口部が設けられているので、曲状部の剛性が、開口部が設けられていない場合と比較して小さくなり、曲状部をロータコアの側面に近づけて曲げることが容易となる。 In the brushless motor rotor according to the present invention, an opening is provided in each of the plurality of curved portions. Since the opening is provided in the curved portion, the rigidity of the curved portion is reduced as compared with the case where the opening is not provided, and it is easy to bend the curved portion close to the side surface of the rotor core. Become.
また本発明に係るブラシレスモータ用ロータは、前記複数の曲状部各々に幅方向両端から幅方向中心へ向かう切り欠きが設けられていることを特徴とする。曲状部に切り欠きが設けられていることで、切り欠きが設けられていない場合と比較して曲状部の剛性が小さくなり、曲状部をロータコアの側面に近づけて曲げることが容易となる。 In the brushless motor rotor according to the present invention, each of the plurality of curved portions is provided with a notch from both ends in the width direction toward the center in the width direction. By providing the notch in the curved part, the rigidity of the curved part becomes smaller compared to the case where the notch is not provided, and it is easy to bend the curved part close to the side surface of the rotor core. Become.
また本発明に係るブラシレスモータ用ロータは、前記ロータユニットは複数であって、前記ロータコアの中心軸と平行な方向に向かって前記複数のマグネットが階段状に配置されるように前記ロータユニットが積み重ねられていることを特徴とする。これにより、スキュー配列のマグネットを、ロータコアに確実に固定することができる。 The rotor for a brushless motor according to the present invention includes a plurality of the rotor units, and the rotor units are stacked such that the plurality of magnets are arranged stepwise in a direction parallel to a central axis of the rotor core. It is characterized by being. Thereby, the magnet of a skew arrangement | sequence can be fixed to a rotor core reliably.
また本発明に係るブラシレスモータは、前記ブラシレスモータ用ロータと、前記ブラシレスモータ用ロータの外側に所定の間隔を有して環状に配置されるステータと、前記ステータを保持する筐体と、を含むことを特徴とする。本発明に係るブラシレスモータのロータは、低コストかつ小型であるために、本発明により低コストかつ小型のブラシレスモータが提供される。 The brushless motor according to the present invention includes the brushless motor rotor, a stator disposed in an annular shape with a predetermined interval outside the brushless motor rotor, and a housing that holds the stator. It is characterized by that. Since the rotor of the brushless motor according to the present invention is low-cost and small, the present invention provides a low-cost and small-sized brushless motor.
また本発明の電動パワーステアリング装置は、前記ブラシレスモータにより補助操舵トルクを得ることを特徴とする。本発明に係る電動パワーステアリング装置のロータは、低コストかつ小型であるために、本発明により低コストかつ小型の電動パワーステアリング装置が提供される。 The electric power steering apparatus of the present invention is characterized in that an auxiliary steering torque is obtained by the brushless motor. Since the rotor of the electric power steering apparatus according to the present invention is low cost and small, the present invention provides a low cost and small electric power steering apparatus.
また本発明に係るブラシレスモータ用ロータの製造方法は、ロータコアの両端面に、円状の基部と、前記基部の円弧から延伸する複数の延伸部と、前記複数の延伸部各々に連続して設けられ、前記複数の延伸部各々よりも前記基部の周方向において幅広に構成される押圧部とを有するマグネット保持部を配置する手順と、前記ロータコアの外周部に、前記ロータコアの周方向に向かって複数のマグネットを配列して設ける手順と、前記延伸部を前記ロータコアの側面へ近づけて曲げることにより複数の曲状部を形成する手順と、前記押圧部を前記複数のマグネットの外周に沿って変形させ、前記押圧部により前記複数のマグネットを前記ロータコアの側面に押さえつける手順と、を含むことを特徴とする。これにより、低コストでマグネットが確実に固定された小型のブラシレスモータ用のロータが提供される。 The method for manufacturing a brushless motor rotor according to the present invention includes a circular base portion, a plurality of extending portions extending from an arc of the base portion, and a plurality of extending portions continuously provided on both end faces of the rotor core. A magnet holding portion having a pressing portion that is wider in the circumferential direction of the base than each of the plurality of extending portions, and on the outer circumferential portion of the rotor core toward the circumferential direction of the rotor core A procedure for arranging a plurality of magnets, a procedure for forming a plurality of curved portions by bending the extending portion close to the side surface of the rotor core, and a deformation of the pressing portion along the outer circumference of the plurality of magnets And a step of pressing the plurality of magnets against a side surface of the rotor core by the pressing portion. This provides a small brushless motor rotor in which the magnet is securely fixed at low cost.
そこで本発明に係るブラシレスモータ用ロータの製造方法は、ロータコアの外周部に、前記ロータコアの周方向に向かって複数のマグネットを配列して設ける手順と、円状の基部と、前記基部の円弧から延伸しつつ前記基部を底面とする円柱の側面へ近づいて曲がる複数の曲状部と、前記複数の曲状部各々に連続して設けられる押圧部とを備えるマグネット保持部に、前記複数の曲状部各々が、隣り合う前記複数のマグネットの間に嵌りあうように前記ロータコアを組み合わせる手順と、前記押圧部を前記複数のマグネットそれぞれの外周に沿って変形させ、前記押圧部により前記複数のマグネットそれぞれを前記ロータコアの側面に押さえつける手順と、を含むことを特徴とする。これにより、低コストでマグネットが確実に固定された小型のブラシレスモータ用のロータが提供される。 Therefore, the method for manufacturing a brushless motor rotor according to the present invention includes a procedure in which a plurality of magnets are arranged on the outer periphery of the rotor core in the circumferential direction of the rotor core, a circular base, and an arc of the base The magnet holding portion includes a plurality of curved portions that are bent while approaching a side surface of a cylinder having the base portion as a bottom surface while being stretched, and a pressing portion that is continuously provided in each of the plurality of curved portions. A step of combining the rotor cores so that each of the shape portions fits between the plurality of adjacent magnets, and the pressing portion is deformed along the outer periphery of each of the plurality of magnets, and the plurality of magnets are deformed by the pressing portion. And pressing each against the side surface of the rotor core. This provides a small brushless motor rotor in which the magnet is securely fixed at low cost.
本発明は、ロータコアの外周部に取り付けられるマグネットを低コストかつ確実に固定できる。 According to the present invention, the magnet attached to the outer peripheral portion of the rotor core can be reliably fixed at low cost.
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この発明を実施するための形態(以下、実施形態という)によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。本実施形態では、本発明に係るブラシレスモータを電動パワーステアリング装置(EPS:Electric Power Steering)に適用した例を説明するが、本発明の適用対象は電動パワーステアリング装置に限定されるものではない。また、本発明を電動パワーステアリング装置に適用する場合でも、その方式は問わない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that the present invention is not limited by the modes for carrying out the invention (hereinafter referred to as embodiments). In addition, constituent elements in the following embodiments include those that can be easily assumed by those skilled in the art and those that are substantially the same. In the present embodiment, an example in which the brushless motor according to the present invention is applied to an electric power steering device (EPS) will be described, but the application target of the present invention is not limited to the electric power steering device. Even when the present invention is applied to an electric power steering apparatus, the method is not limited.
(実施形態1)
図1は、実施形態1に係るブラシレスモータを備える電動パワーステアリングの構成図である。まず、図1を用いて、本実施形態に係るブラシレスモータを備える電動パワーステアリング装置の概要を説明する。図1に示すように、電動パワーステアリング装置100は、ステアリングホイール101の操作によりステアリングシャフト102に発生する操舵トルクをトルク検出手段であるトルクセンサ110で検出し、その検出信号に基づいて、ECU(Electroic Control Unit)50がブラシレスモータ(以下、必要に応じてモータという)1を駆動制御して補助操舵トルクを発生させて、ステアリングホイール101の操舵力を補助する。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a configuration diagram of an electric power steering including a brushless motor according to the first embodiment. First, an outline of an electric power steering apparatus including a brushless motor according to the present embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the electric
ステアリングホイール101に連結されたステアリングシャフト102は、運転者の操舵力が入力される入力軸102aと、入力された操舵力を出力する出力軸102bとを有する。本実施形態において、入力軸102a及び出力軸102bは、鉄等の磁性材料から形成されている。入力軸102aと出力軸102bとの間には、トルクセンサ110及び減速装置111が設けられる。
A steering
ステアリングシャフト102の出力軸102bに伝達された運転者の操舵力は、操舵機構に伝達される。具体的には、出力軸102bに伝達された運転者の操舵力は、ユニバーサルジョイント104を介してロアシャフト105に伝達され、さらにユニバーサルジョイント106を介してピニオンシャフト107に伝達される。ピニオンシャフト107に伝達された前記操舵力は、ステアリングギヤ108を介してタイロッド109に伝達され、操舵輪を転舵させる。
The driver's steering force transmitted to the output shaft 102b of the
ステアリングギヤ108は、ピニオンシャフト107に連結されたピニオン108aと、ピニオン108aに噛み合うラック108bとを有するラックアンドピニオン形式として構成される。このようなステアリングギヤ108によって、ピニオン108aに伝達された回転運動をラック108bで直進運動に変換している。
The
ステアリングシャフト102の出力軸102bには、補助操舵トルクを出力軸102bに伝達する補助操舵機構103が連結されている。補助操舵機構103は、出力軸102bに連結された減速装置111と、減速装置111に連結されかつ補助操舵トルクを発生させるモータ1とを有している。なお、ステアリングシャフト102及びトルクセンサ110及び減速装置111によりステアリングコラムが構成されており、モータ1は、前記ステアリングコラムの出力軸102bに補助操舵トルクを与える。すなわち、本実施形態における電動パワーステアリング装置100は、コラムアシスト方式となっている。
An
トルクセンサ110は、ステアリングホイール101を介して入力軸102aに伝達された運転者の操舵力を操舵トルクとして検出するものである。モータ1の駆動を制御するECU50には、電源(例えば車載のバッテリ)115から電力が供給される。なお、イグニッションスイッチ114がオンの状態で、電源115からECU50へ電力が供給される。ECU50は、トルクセンサ110で検出された操舵トルクT及び車速センサ116で検出された走行速度Vに基づいてアシスト指令の補助操舵指令値を算出し、その算出された補助操舵指令値に基づいてモータ1への供給電流値を制御する。
The
図2は、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置が備える減速装置の一例を説明する正面図である。図2は、一部を断面として示してある。減速装置111はウォーム減速装置である。モータ1の回転軸1Sにスプライン結合したウォーム121は、玉軸受122と、ホルダ125に保持された玉軸受123とで回転自在に減速装置ハウジング120に保持されている。ウォーム121の一部に形成されたウォーム歯121aは、減速装置ハウジング120に回転自在に保持されたウォームホイール124に形成されているウォームホイール歯124aに噛み合っている。モータ1の回転力は、ウォーム121を介してウォームホイール124に伝達され、ウォームホイール124を回転させる。ウォーム121及びウォームホイール124によって、モータ1のトルクが増加され、図1に示すステアリングコラムの出力軸102bに補助操舵トルクが与えられる。次に、モータ1の構成を説明する。
FIG. 2 is a front view for explaining an example of a reduction gear provided in the electric power steering apparatus according to the present embodiment. FIG. 2 shows a part in cross section. The
図3は、本実施形態に係るモータの構成を示す断面図である。図4は、図3のX−X断面図である。図3に示すように、モータ1は、略円筒形のハウジング2Aと、このハウジング2Aの一方の開口端部を閉塞する略円板状のフロントブラケット2Bとを有している。ハウジング2Aのフロントブラケット2Bが設けられた側とは反対側の端部には、この端部を閉塞するように、ハウジング2Aと一体に底部2Abが形成されている。なお、ハウジング2Aを形成する磁性材料としては、例えばSPCC(Steel Plate Cold Commercial)等の一般的な鋼材や、電磁軟鉄等が適用できる。また、フロントブラケット2Bは、ブラシレスモータ1を所望の機器に取り付ける際のフランジの役割を果たしている。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of the motor according to the present embodiment. 4 is a cross-sectional view taken along line XX in FIG. As shown in FIG. 3, the motor 1 includes a substantially
ハウジング2Aの内側であって、フロントブラケット2Bの略中央部分には軸受3が、底部2Abの略中央部分には軸受4が、それぞれ設けられている。軸受3は、ハウジング2Aの内側に配置された回転軸1Sの一端を回転可能に支持し、軸受4は、回転軸1Sの他端を回転可能に支持している。回転軸1Sの回転中心は、図3に示すZrであり、回転軸1Sの中心軸に相当する。以下、回転軸1Sの回転中心及び中心軸をZrで表す。なお、回転軸1Sは、軸受3、4に支持されるので、軸受3、4の回転中心もZrとなる。
Inside the
回転軸1Sの周囲には、円柱形状のロータコア6が配置されている。ロータコア6は、完全な円柱には限られず、マグネット5を配置するための溝があってもよい。また、ロータコア6の側面にマグネット5の側面を沿わせるための面が形成されて、ロータコア6の底面が多角形であってもよい。
A
ロータコア6は、電磁鋼板、冷間圧延鋼板などの薄板を、接着、ボス、カシメなどの手段により積層して製造されている。ロータコア6は、順送金型の型内において積層され、金型から排出される。回転軸1Sは、ロータコア6と一体で成型してもよいし、回転軸1Sをロータコア6に圧入してもよい。ロータコア6の外周部には、モータ駆動用の複数(2×n個、nは整数)のマグネット5が設けられる。マグネット5は、ロータコア6の外周部に取り付けられ、図4に示すように、S極及びN極がロータコア6の周方向に交互に、かつ等間隔に着磁された永久磁石である。本実施形態において、マグネット5は、分割形状(セグメント構造)である。
The
マグネット5は、円柱をその軸方向を含む平面と平行な平面で切断したときに生じる、底面が略半円形の柱であるが、これには限られない。例えば、マグネット5は、円管をその軸方向を含む平面で切断したときに生じる曲板であってもよい。マグネット5の長手方向は、ロータコア6の中心軸Zr方向と平行である。本実施形態では、8本のマグネット5がロータコア6の外周部に等間隔で配列されている。隣接するマグネット5の間には、ロータコア6の側面が表れている。なお、ロータコア6の側面とは、柱形状であるロータコア6が、ステータ9のコア7と対向する面である。
The
図4に示すように、ハウジング2Aの内周面には、コア7がその全体が包囲された状態で固定されている。このコア7には、ロータコア6の周方向に配列されたマグネット5を包囲するように、例えば3相の励磁コイル8がインシュレータ11を介して集中巻きされている。これらのコア7及び励磁コイル8によってモータ1のステータ9が構成されている。ステータ9は、ロータ(ブラシレスモータ用ロータ)10(又はロータ10a、10b、10c、10d)の外側に所定の間隔を有して環状に配置される。
As shown in FIG. 4, the
コア7は、例えば、等分割された複数(本実施形態では12個)の分割コア7Aから構成されている。それぞれの分割コア7Aは、組み立てられてコア7を構成した際に、円筒形のヨーク部となる円弧状の分割ヨーク17と、この分割ヨーク17の内周面からロータ10に向かって延びる1本のティース18とを備えている。各々の分割コア7Aのティース18には、励磁コイル8がそれぞれ集中巻きされている。そして、複数の分割コア7Aが組み合わされてハウジング2A内に圧入されて、環状のコア7を構成する。このように、分割コア7Aは、ハウジング2A内に圧入されて、ハウジング2Aに締結されて、コア7を構成する。なお、コア7とハウジング2Aとは、圧入の他に接着や焼きばめ等によって固定されてもよい。
The
本実施形態において、コア7は、分割コア7Aを組み合わせて構成されるが、これに限定されるものではない。例えば、コア7を一体で構成したり、焼結で構成したりしてもよい。励磁コイル8は、コア7にインシュレータ11を取り付けた後に、インシュレータ11が取り付けられたコア7に巻き付けられる。ステータ9の片側端部には端子台が設けられる。端子台に挿入又はインサートモールドされたバスバー(パワーハーネスでもよい)と各層の励磁コイル8とは、ヒュージングや抵抗溶接等で電気的に接続される。
In the present embodiment, the
回転軸1Sのフロントブラケット2B側の端部は外部に突出しており、この外部に突出した端部に所望の軸等を接続することで、モータ1の回転出力を取り出せるようになっている。本実施形態では、回転軸1Sのフロントブラケット2B側に突出した端部が、図2に示す減速装置111のウォーム121にスプライン結合される。なお、回転軸1Sとウォーム121とは弾性カップリングでもよい。また、回転軸1Sのフロントブラケット2B側には、ロータ10の回転位置を検出するレゾルバ14と、レゾルバ14を支持する端子台15が設けられている。このレゾルバ14は、回転軸1Sの円周面に圧入等で取り付けられるレゾルバロータ12と、このレゾルバロータ12に所定間隔の空隙を介して対向配置されるレゾルバステータ13とを備えている。次に、モータ1を構成するロータ10及び、ロータ10の変形例及び別の実施態様(ロータ10a、10b、10c、10d)について、より詳細に説明する。
The end of the
図5は、実施形態1に係るモータを構成するロータの斜視図である。図6は、実施形態1に係るモータを構成するロータの正面図と側面図である。ロータ10は、ロータユニット10Uを含んで構成され、ロータユニット10Uは、ロータコア6と、マグネット5と、マグネット保持部25とを含んで構成されている。ロータコア6の外周部である側面には、複数のマグネット5がロータコア6の周方向に向かって配列されている。
FIG. 5 is a perspective view of a rotor constituting the motor according to the first embodiment. FIG. 6 is a front view and a side view of the rotor that constitutes the motor according to the first embodiment. The
ロータコア6には、その両端面にマグネット保持部25が配置されている。マグネット保持部25は、ロータコア6の端面と略同一形状である円状の基部20と、基部20の外周のうち、マグネット5が接していない円弧各々から延伸しつつロータコア6の側面へ近づいて曲がる曲状部21と、曲状部21各々よりも基部20の周方向23において幅広に構成されて、マグネット5をロータコア6の側面に押さえつける押圧部22とを含んで構成される。なお、ロータコア6の端面とは、ロータコア6の回転軸1Sが突出している面である。
The
マグネット保持部25の基部20は、完全な円形でなくともよく、略円状の多角形であればよい。この場合、マグネット5が接していない円弧は、正確には多角形の辺に該当する。
The
マグネット保持部25は、ロータコア6と同様の電磁鋼板、冷間圧延鋼板などの薄板で構成されていてもよいし、ステンレス鋼などの非磁性材料の薄板で構成されていてもよい。マグネット保持部25が非磁性材料で構成されていると、マグネット保持部25がロータ10の磁束に与える影響が少ない。マグネット保持部25が薄板で構成されていると、マグネット保持部25をロータコア6の端面に重ねた場合、ロータ10の軸方向の寸法増加を抑制できる。マグネット保持部25を、すべての場所において同じ厚さに形成してもよいし、場所によって厚さを変化させてもよい。例えば、曲状部21(延伸部29:図7参照)を他の場所より薄く形成してもよい。この場合、曲状部21の剛性は他の部分よりも小さくなる。マグネット保持部25は、薄板をプレス加工することにより容易かつ安価に製造することができる。
The
マグネット保持部25はロータコア6の一部分であってもよいし、別部材として構成されていてもよい。マグネット保持部25をロータコア6の一部分として構成するために、例えば、電磁鋼板などの薄板を積層して端面にマグネット保持部25を積層し、各薄板同士を接着するか、ボス、カシメなどにより固定してロータコア6を製造する方法を採用することができる。マグネット保持部25をロータコア6の一部分として構成すると、ロータ10を構成する部品数を少なくすることができるので、製造コストを低減でき、製造管理を容易とすることができる。
The
マグネット保持部25をロータコア6とは別部材として構成すると、マグネット保持部25をロータコア6からとり外すことができ、マグネット保持部25又はマグネット5を修理・交換することが容易となる。なお、ロータ10の部品が脱着されることを前提としてロータ10が構成されている場合、脱着が予定される各部品はしまりばめや接着ではなく螺子留めされることが望ましい。マグネット保持部25がロータコア6から脱着されることが想定される場合、マグネット保持部25はロータコア6に螺子留めされることが望ましい。螺子留めとすると、マグネット保持部25のロータコア6からの取り外し、ロータコア6への取り付けが容易となるからである。
If the
ロータコア6の外周上にマグネット5を配置したとき、隣接するマグネット5に隙間が生じる。マグネット保持部25の基部20からは、このマグネット5の間に生じる隙間の位置から曲状部21が延伸している。すなわち、基部20の外周のうち、マグネット5が接していない円弧の位置が、隣接するマグネット5の間に生じる隙間の位置である。曲状部21の基部20の周方向23における幅、すなわち、基部20の径方向と直交する方向における幅寸法は、隣接するマグネット5の隙間の幅と同じか、又は狭いことが望ましい。すなわち、曲状部21は、基部20の外周のうち、マグネット5が接していない円弧のすべてから連続して延伸しているか、円弧の一部分から連続して延伸していることが望ましい。曲状部21の幅が隣接するマグネット5の隙間の幅と同じか狭い場合は、延伸部29(図7参照、後で詳述する)を曲げて曲状部21を形成する場合に、延伸部29の変形がマグネット5によって妨げられにくく、曲状部21を形成することが容易だからである。
When the
曲状部21は、ロータコア6の側面へ近づいて曲がっている。曲状部21は、ロータコア6の中心軸Zrと平行な方向へ曲がっていてもよく、ロータコア6の中心軸Zrと平行な方向よりもロータコア6の内部に向かう方向へ曲がっていてもよい。曲状部21がロータコア6の中心軸Zrと平行な方向よりもロータコア6の内部に向かう方向へ曲がっていると、曲状部21に連続する押圧部22が、より強い力でマグネット5をロータコア6の側面に押さえつけるため、より確実にマグネット5をロータコア6に固定することができる。
The
曲状部21から連続して、基部20の径方向外側へ延伸する押圧部22が設けられている。基部20の周方向における押圧部22の幅は、延伸部29の幅すなわち曲状部21の幅よりも広く構成されている。押圧部22は、隣接するマグネット5の間に生じる隙間の幅よりも幅広である。すなわち、基部20の外周のうち、マグネット5が接していない円弧の両端を結ぶ線分の長さよりも幅が大きく構成されている。したがって、押圧部22はマグネット5の外周の一部を覆うことになる。これによって、押圧部22はマグネット5がロータコア6の径方向外側へ移動することを規制している。
A
押圧部22は、マグネット5の外周に沿う形状となっているが、押圧部22は、そのすべての面においてマグネット5と接触していなくてもよい。しかし、押圧部22の少なくとも一部が、マグネット5をロータコア6の側面に押さえつける、すなわち、マグネット5にロータコア6の径方向内側へ向かう力を与えていることが必要である。これにより、ロータ10が回転したときに、遠心力によりマグネット5がロータコア6の側面から離れることを抑制し、マグネット5をロータコア6に確実に固定することができる。
The
このような構成により、マグネット5をロータコア6に確実に固定することができるので、ロータコア6を覆うロータカバーを設ける必要がなく、ロータ10をモータ内のスペースが狭い場合にも適用することができる。そのため、モータを小型化できる。もちろん、マグネット5の割れや欠けが発生した場合、この飛散を防止するために、ロータコア6を覆うロータカバーを設けてもよい。
With such a configuration, the
押圧部22と、隣接するマグネット5同士の隙間に現われているロータコア6の側面とは、例えばTIG溶接、スポット溶接などの溶接や、各種接着剤による接着により接合部24において接合されていてもよい。これにより、マグネット5をロータコア6にさらに確実に固定することができる。押圧部22は、マグネット5の外周に固定されていても構わない。押圧部22を接合する面積が大きいと、より確実にマグネット5をロータコア6に固定することができる。
The
次に、実施形態1に係るロータの製造方法について図7を用いて説明する。マグネット保持部25の基部20は、ロータコア6の端面に重ねられる。ここで、曲状部21はまだ形成されていない。ここで、曲げられる前の曲状部21を延伸部29と称する。基部20から連続して延伸する延伸部29と、延伸部29に連続する押圧部22は、基部20と同一平面上にある。次いで、マグネット保持部25及びロータコア6に回転軸1Sを圧入する。次いで、ロータコア6の外周部に、マグネット5を配置していく。マグネット5は、隣り合う延伸部29の間に配置する(図7上)。マグネット保持部25の基部20をロータコア6端面に重ねた後にマグネット5をロータコア6に配置すれば、マグネット保持部25の配置作業又は回転軸1Sの圧入作業によりマグネット5の位置が移動することを抑制することができる。
Next, a method for manufacturing the rotor according to the first embodiment will be described with reference to FIG. The
次いで、延伸部29をロータコア6の中心軸Zr方向と平行な方向へ折り曲げて、曲状部21を形成する(図7中)。なお、ここでは延伸部29を中心軸Zr方向と平行な方向へ折り曲げているが、この方向に限られず、延伸部29をロータコア6の側面に近づくように曲げて曲状部21を形成すればよい。次いで形成された曲状部21に連続する押圧部22を、マグネット5の外周に沿うように変形させマグネット5に接触させる(図7下)。なお、押圧部22を変形させる手順を、曲状部21を形成する手順と同時進行させても構わない。この製造方法によれば、高価な製造設備を必要とせず、低コストかつ確実にマグネット5をロータコア6に固定することができる。
Next, the
マグネット保持部25の基部20をロータコア6の端面に重ねる前に、ロータコア6の外周部にマグネット5を配置してもよく、この方法から以下の製造方法が把握される。ロータコア6の外周部に、前記ロータコア6の周方向に向かって複数のマグネット5を配列して設ける手順と、前記ロータコア6の両端面に、円状の基部20と、前記基部20の円弧から延伸する複数の延伸部29と、前記複数の延伸部29各々に連続して設けられ、前記複数の延伸部29各々よりも前記基部20の周方向において幅広に構成される押圧部22とを有するマグネット保持部25を配置する手順と、前記延伸部29を前記ロータコア6の側面へ近づけて曲げることにより複数の曲状部21を形成する手順と、前記押圧部22を前記複数のマグネット5の外周に沿って変形させ、前記押圧部22により前記複数のマグネット5を前記ロータコア6の側面に押さえつける手順と、を含むことを特徴とするブラシレスモータ用ロータの製造方法が把握される。これにより、マグネット5をロータコア6の外周部に配置する作業が容易になる。
Before the
押圧部22をマグネット5に接触させた後、接合部24において押圧部22とロータコア6の側面とを接合してもよい。
After the
実施形態1に係るロータは以下のような手順によっても製造することができる。マグネット保持部25の延伸部29は、マグネット保持部25をロータコア6の端面に重ねる前に曲げておき、曲状部21を形成しておく。曲状部21は、基部20を底面とする円柱を想定した場合に、この円柱の側面へ近づくように形成される。したがって、マグネット保持部25の基部20をロータコア6の端面に重ねたとき、曲状部21は、基部20と略同一形状であるロータコア6の端面を底面とする円柱の側面、すなわちロータコア6の側面へ近づくように形成されていることになる。また、ロータコア6の外周部には、マグネット5を配置しておく。なお、曲状部21を形成する手順と、マグネット5を配置する手順とは、どちらを先に行ってもよく、また両手順を同時に行ってもよい。
The rotor according to the first embodiment can also be manufactured by the following procedure. The extending
このように曲状部21を形成したマグネット保持部25に、曲状部21各々が、隣り合うマグネット5の間に嵌りあうようにロータコア6を組み合わせる。マグネット保持部25にロータコア6を組み合わせるために、マグネット保持部25をロータコア6に接近させてもよいし、マグネット保持部25にロータコア6を接近させてもよい。この製造方法によれば、高価な製造設備を必要とせず、低コストかつ確実にマグネット5をロータコア6に固定することができる。
Thus, the
(第1変形例)
図8は、第1変形例に係るロータの構成を示す斜視図である。ロータ10aにおいては、マグネット5は、マグネット保持部25aによりロータコア6の側面に固定されている。マグネット保持部25aには、ロータコア6の外周よりも径方向外側に突出するように基部20から設けられ、かつ複数のマグネット5の端面31に接する突出部26が形成されている。突出部26は、基部20の周上、詳しくは、基部20の周上であって、隣り合う曲状部21が延伸する位置の中間から突出している。本変形例では突出部26は、基部20の径方向外側へ伸びる矩形の舌状片として形成されている。突出部26は、矩形に限られず、例えば半円状、楔形、多角形状であってもよい。
(First modification)
FIG. 8 is a perspective view showing the configuration of the rotor according to the first modification. In the
突出部26の径方向における長さは、基部20の中心をロータコア6の端面の中心に重ねた場合に、突出部26の先端がロータコア6の端面の外周よりも径方向外側に位置するように設定される。これにより、マグネット5をロータコア6の側面に配置した場合に、マグネット5の端面31が突出部26に接する。そのため、マグネット5における中心軸Zr方向の動きは、突出部26により規制される。また、中心軸Zr方向へのマグネット5の動きが規制されるので、ロータコア6を製造することが容易となる。
The length of the protruding
突出部26は、基部20と同一平面上となるように形成される。この場合、突出部26を含むマグネット保持部25aは、薄板をプレス加工することにより容易に製造することができる。また、突出部26は、基部20と同一平面上ではなく基部20からマグネット5の端面方向へ折れ曲がった形とすることもできる。この場合、突出部26が板バネとして働き、突出部26はマグネット5の端面にマグネット5の別の端面に向かう力を与えることができる。その結果、マグネット5はロータコア6の両端に存在する突出部26により挟まれて、中心軸Zr方向の動きがより抑制される。また、マグネット5及びロータコア6の部品精度のバラツキを吸収し、確実にマグネット5を保持することができる。
The protruding
ロータ10aは、マグネット保持部25aに突出部26が設けられている他は、ロータ10と構成が同じであるので、説明を省略する。なお、マグネット5と、ロータコア6と、マグネット保持部25aとを含んでロータユニット10Uaが構成されている。
Since the
(第2変形例)
図9は、第2変形例に係るロータの部分構成を示す斜視図である。ロータ10bにおいては、マグネット保持部25bによりマグネット5がロータコア6の側面に固定されている。マグネット保持部25bの曲状部21bには、開口部27が設けられている。なお、開口部27は、図9に示されていない曲状部21bすべてに設けられている。曲状部21bに開口部27が設けられているので、曲状部21bの剛性が、開口部27が設けられていない場合と比較して小さくなり、曲状部21bをロータコア6の側面に近づけて曲げることが容易となる。
(Second modification)
FIG. 9 is a perspective view showing a partial configuration of a rotor according to a second modification. In the
開口部27は、曲状部21bが基部20から延伸する場所から、曲状部21bよりも広幅に形成されている押圧部22の手前まで開口している。曲状部21bの基部20の周方向における幅から、開口部27の基部20の周方向における幅を差し引いた実質的な曲状部21bの幅は、曲状部21bのすべてに亘って同一長さとなるように構成されており、開口部27は方形である。しかし、実質的な曲状部21bの幅を、曲状部21bの曲率によって変化させ、曲率の大きい場所ほど開口部27の幅をより大きくして、実質的な曲状部21bの幅をより狭くしてもよい。また開口部27は方形に限定されず、円形などであってもよい。
The
ロータ10bは、曲状部21bに開口部27が設けられている他は、ロータ10aと構成が同様であるので、その他の説明を省略する。なお、ロータユニット10Ubは、ロータコア6と、マグネット保持部25bと、マグネット5とを含んで構成されている。
Since the
(第3変形例)
図10は、第3変形例に係るロータの部分構造を示す斜視図である。ロータ10cにおいては、マグネット保持部25cによりマグネット5がロータコア6の側面に固定されている。マグネット保持部25cの曲状部21cには、幅方向両端から幅方向中心へ向かう切り欠き28が設けられている。なお、切り欠き28は図10に示されていない曲状部21cすべてに設けられている。ここで、曲状部21cの幅方向とは基部20の周方向(矢印30)である。切り欠き28は、曲状部21cの幅方向中心を通る平面について対称の形状に切り欠かれている。曲状部21cに切り欠き28が設けられていることで、曲状部21cの剛性は切り欠き28が設けられていない場合と比較して小さくなり、曲状部21cをロータコア6の側面に近づけて曲げることが容易となる。
(Third Modification)
FIG. 10 is a perspective view showing a partial structure of a rotor according to a third modification. In the
ロータ10cは、曲状部21cに切り欠き28が設けられている他は、ロータ10aと構成が同じであるので、他の説明を省略する。なお、ロータユニット10Ucは、ロータコア6と、マグネット保持部25cと、マグネット5とを含んで構成されている。
Since the
(実施形態2)
図11を用いて、実施形態2に係るロータの構成を説明する。ロータ10dは、ロータユニット10UA、10UB、10UCを、各ロータユニットの中心軸が一致するように中心軸方向に積み重ねて構成されている。ロータユニット10UA、10UB、10UCは、どれも同一の構造であり、マグネット5と、ロータコア6と、マグネット保持部25とを含んで構成されている。マグネット5と各ロータユニットとが接する面で規定される図形における、ロータコア6の中心軸方向と平行である対称軸が、ロータコア6の周方向のうち決まった一方向に少しずつずれるようにして各ロータユニットが積み重ねられている。すなわち、複数のマグネット5は、ロータコア6の中心軸と平行な方向に向かってロータコア6の外周上に階段状に配置されている。このようなマグネットの配列を、スキュー配列という。マグネット5をスキュー配列することによって、トルク変動を少なくすることができる。ロータ10dでは、スキュー配列のマグネット5がロータコア6に低コストで確実に固定されている。
(Embodiment 2)
The configuration of the rotor according to the second embodiment will be described with reference to FIG. The
各ロータユニット10UA、10UB、10UCの構成は、ロータユニット10Uと同一であるので説明を省略する。
Since the configuration of each rotor unit 10UA, 10UB, 10UC is the same as that of the
なお、ロータユニット10UA、10UB、10UCの構成を、ロータユニット10Uと同一とする他に、ロータユニット10Ua、10Ub、10Ucと同一にしてもよい。また、ロータユニット10UA、10UB、10UCの構成を、すべて同一の構成とするのではなく、別々の構成にしてもよい。また、ロータ10dは、3つのロータユニット10UA、10UB、10UCを積み重ねて構成されているが、積み重ねるロータユニットは3つに限られず、例えば2つでも、3つ以上であってもよい。
The configuration of the rotor units 10UA, 10UB, and 10UC may be the same as that of the rotor units 10Ua, 10Ub, and 10Uc in addition to the same configuration as that of the
次に、ロータ10dの製造方法について説明する。ロータ10dを製造するには、各ロータユニット10UA、10UB、10UCを、例えば実施形態1のロータユニット10Uと同様にして製造する。ロータユニット10UA、10UB、10UCを製造したら、マグネット5がスキュー配列となるようにロータユニット10UA、10UB、10UCを積み重ね、回転軸1Sを、ロータユニット10UA、10UB、10UCの中心に圧入する。すると、回転軸1Sと、ロータユニット10UA、10UB、10UCからなるロータ10dが製造される。また、マグネット5及びロータコア6の寸法バラツキを吸収し、確実にマグネット5を保持することができる。
Next, a method for manufacturing the
この製造方法によれば、高価な製造設備を必要とせず、低コストかつ確実にスキュー配列のマグネット5をロータコア6に固定することができる。
According to this manufacturing method, an expensive manufacturing facility is not required, and the skew-arranged
以上のように、本発明に係るブラシレスモータ用ロータ、ブラシレスモータ及び電動パワーステアリング装置、並びにブラシレスモータ用ロータの製造方法は、ロータコアにマグネットが固定されるブラシレスモータに有用である。 As described above, the brushless motor rotor, the brushless motor and the electric power steering device, and the method for manufacturing the brushless motor rotor according to the present invention are useful for a brushless motor in which a magnet is fixed to a rotor core.
1 モータ(ブラシレスモータ)
1S 回転軸
2A ハウジング
2Ab 底部
2B フロントブラケット
3、4 軸受
5 マグネット
6 ロータコア
7 コア
7A 分割コア
8 励磁コイル
9 ステータ
10、10a、10b、10c、10d ロータ
10U、10Ua、10Ub、10Uc、10UA、10UB、10UC ロータユニット
11 インシュレータ
17 分割ヨーク
18 ティース
20 基部
21、21b、21c 曲状部
22 押圧部
24 接合部
25、25a、25b、25c マグネット保持部
26 突起部
27 開口部
28 切り欠き
29 延伸部
100 電動パワーステアリング装置
111 減速装置
1 Motor (brushless motor)
1S
Claims (10)
前記ロータコアの外周部に設けられて、前記ロータコアの周方向に向かって配列される複数のマグネットと、
前記ロータコアの両端面に配置されて、前記マグネットを保持するマグネット保持部と、を含む少なくとも一つのロータユニットを含んで構成され、
前記マグネット保持部は、
前記ロータコアの端面に重ねられる円状の基部と、
前記基部の外周のうち前記複数のマグネットが接していない円弧各々から延伸しつつ前記ロータコアの側面へ近づいて曲がる複数の曲状部と、
前記複数の曲状部各々に連続して設けられ、前記複数の曲状部各々よりも前記基部の周方向において幅広に構成されて、前記複数のマグネットを前記ロータコアの側面に押さえつける押圧部とを備えることを特徴とするブラシレスモータ用ロータ。 Rotor core,
A plurality of magnets provided on an outer peripheral portion of the rotor core and arranged in a circumferential direction of the rotor core;
A magnet holding part that is disposed on both end faces of the rotor core and holds the magnet, and includes at least one rotor unit;
The magnet holding part is
A circular base overlapped with an end face of the rotor core;
A plurality of curved portions that bend toward the side surface of the rotor core while extending from each of the arcs that are not in contact with the plurality of magnets of the outer periphery of the base portion;
A pressing portion that is provided continuously to each of the plurality of curved portions, is configured to be wider in the circumferential direction of the base than each of the plurality of curved portions, and presses the plurality of magnets against a side surface of the rotor core; A brushless motor rotor characterized by comprising:
前記ブラシレスモータ用ロータの外側に所定の間隔を有して環状に配置されるステータと、
前記ステータを保持する筐体と、
を含むことを特徴とするブラシレスモータ。 The brushless motor rotor according to any one of claims 1 to 6,
A stator that is annularly arranged at a predetermined interval outside the brushless motor rotor;
A housing for holding the stator;
A brushless motor comprising:
前記ロータコアの外周部に、前記ロータコアの周方向に向かって複数のマグネットを配列して設ける手順と、
前記延伸部を前記ロータコアの側面へ近づけて曲げることにより複数の曲状部を形成する手順と、
前記押圧部を前記複数のマグネットの外周に沿って変形させ、前記押圧部により前記複数のマグネットを前記ロータコアの側面に押さえつける手順と、
を含むことを特徴とするブラシレスモータ用ロータの製造方法。 Provided on both end faces of the rotor core are a circular base, a plurality of extending portions extending from the arc of the base, and each of the plurality of extending portions, and the periphery of the base is more than each of the plurality of extending portions. A procedure for disposing a magnet holding portion having a pressing portion configured to be wide in the direction;
On the outer periphery of the rotor core, a procedure for arranging a plurality of magnets in the circumferential direction of the rotor core; and
A procedure for forming a plurality of curved portions by bending the extending portion close to the side surface of the rotor core;
A step of deforming the pressing portion along the outer circumference of the plurality of magnets, and pressing the plurality of magnets against a side surface of the rotor core by the pressing portion;
The manufacturing method of the rotor for brushless motors characterized by including these.
円状の基部と、前記基部の円弧から延伸しつつ前記基部を底面とする円柱の側面へ近づいて曲がる複数の曲状部と、前記複数の曲状部各々に連続して設けられる押圧部とを備えるマグネット保持部に、前記複数の曲状部各々が、隣り合う前記複数のマグネットの間に嵌りあうように前記ロータコアを組み合わせる手順と、
前記押圧部を前記複数のマグネットそれぞれの外周に沿って変形させ、前記押圧部により前記複数のマグネットそれぞれを前記ロータコアの側面に押さえつける手順と、
を含むことを特徴とするブラシレスモータ用ロータの製造方法。 A procedure for arranging and arranging a plurality of magnets on the outer periphery of the rotor core in the circumferential direction of the rotor core;
A circular base portion, a plurality of curved portions extending from a circular arc of the base portion and bending toward a side surface of a cylinder having the base portion as a bottom surface, and a pressing portion provided continuously to each of the plurality of curved portions. A step of combining the rotor core so that each of the plurality of curved portions fits between the plurality of adjacent magnets;
Deforming the pressing portion along the outer circumference of each of the plurality of magnets, and pressing the plurality of magnets against the side surface of the rotor core by the pressing portion;
The manufacturing method of the rotor for brushless motors characterized by including these.
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