JP2013102651A

JP2013102651A - 電動モータ

Info

Publication number: JP2013102651A
Application number: JP2011245884A
Authority: JP
Inventors: Toshimasa Tsuka; 敏正束
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2011-11-09
Filing date: 2011-11-09
Publication date: 2013-05-23

Abstract

【課題】ロータコアとしての積層鋼板の剥がれ等がなくて安価な電動モータを提供する。
【解決手段】電動モータ１は、環状フランジ１７（第１端部材）を一体に有する回転軸３と、ロータ４とを備える。ロータ４は、回転軸３を軽圧入したロータコアとしての積層鋼板１９と、積層鋼板１９の外周１９ａの周方向Ｘ１に間隔を隔てて配置された複数の永久磁石２０とを備える。積層鋼板１９及び環状フランジ１７の外周のキー溝にキー２３（相対回転規制部材）が凹凸係合することにより、積層鋼板１９及び環状フランジ１７の相対回転を規制する。回転軸３に係止された第２端部材１８と環状フランジ１７との間で積層鋼板１９を挟持し、回転軸３に対する積層鋼板１９の軸方向Ｙ１の移動を規制する。
【選択図】図１

Description

本発明は電動モータに関する。

特許文献１では、樹脂バインダー等の結合剤を含むボンド磁石粉と軟磁性粉とで、電動モータの回転子（ロータ）を一体成形する技術が提案されている。
一方、軟磁性体の鋼板を積層させて一体化した積層鋼板を用いてロータコアを構成しよとする場合において、その積層鋼板からなるロータコアを回転軸に嵌合させて固定する手段として、圧入と焼き嵌めが考えられる。

特開２００７−７４８８８号公報

しかしながら、回転軸を積層鋼板に圧入して固定する場合、強い圧入力による圧入が必要である。このため、積層鋼板が変形したり剥がれを生じたりするおそれがある。また、大圧入荷重を得るためにアムスラー型の大型の加圧機等の設備が必要となり、製造コストが高くなる。
一方、積層鋼板を回転軸に焼き嵌めにより固定する場合、積層鋼板を加熱炉内で加熱する工程が必要となり、作業工数の増大を招いて、製造コストが高くなる。

そこで、本発明の目的は、ロータコアとしての積層鋼板の剥がれ等がなくて安価な電動モータを提供することである。

前記目的を達成するため、請求項１の発明は、回転軸（３）と、前記回転軸の外周（３ａ）に一体回転可能で且つ軸方向移動不能に設けられた第１端部材（１７）と、前記回転軸の外周に係止された第２端部材（１８）と、前記回転軸と一体回転可能なロータ（４）と、を備え、前記ロータは、前記回転軸の外周に嵌合し、前記第１端部材および前記第２端部材の間に挟持されて前記回転軸に対する軸方向移動を規制されたロータコアとしての環状の積層鋼板（１９）と、前記積層鋼板の外周（１９ａ）の周方向に間隔を隔てて配置された複数の永久磁石（２０）と、前記積層鋼板および前記第１端部材にそれぞれ凹凸係合することにより前記積層鋼板および前記第１端部材の相対回転を規制する相対回転規制部材（２３）と、を含む電動モータ（１）を提供する。

なお、括弧内の英数字は、後述する実施形態における対応構成要素等を表すが、このことは、むろん、本発明がそれらの実施形態に限定されるべきことを意味するものではない。以下、この項において同じ。
また、請求項２のように、前記回転軸は、前記積層鋼板の内周（１９ｂ）に軽圧入されていてもよい。

また、請求項３のように、前記相対回転規制部材は、前記積層鋼板の外周に形成されたキー溝（２１）および前記第１端部材としての環状フランジ（１７）の外周（１７ａ）に形成されたキー溝（２２）に跨がって嵌合されたキー（２３）であってもよい。
また、請求項４のように、前記キーは前記積層鋼板のキー溝から前記積層鋼板の径方向外方へ突出する突出部（２３ａ）を含み、前記積層鋼板の周方向に隣接するキーの突出部間に、対応する永久磁石が保持されていてもよい。

請求項１の発明によれば、回転軸の外周に一体回転可能で且つ軸方向移動不能に設けられた第１端部材と、回転軸の外周に係止された第２端部材との間で、積層鋼板の軸方向移動を規制することができる。また、積層鋼板および第１端部材にそれぞれ凹凸係合した相対回転規制部材によって、積層鋼板および第１端部材の相対回転を規制することにより、回転軸に対する積層鋼板の回転を規制することができる。したがって、回転軸の外周に対する積層鋼板の嵌合は、弱い力による圧入で十分である。したがって、従来のように、大圧入荷重を得るためのアムスラー型の大型の加圧機等の設備は不要となり、また、従来の焼き嵌めのための加熱炉内での加熱工程等の作業工数が不要となるので、製造コストを安くすることができる。

請求項２の発明によれば、回転軸を積層鋼板の内周に軽圧入するので、圧入時に積層鋼板がばらけたり変形したりすることがなく、また、前記のように、大型の設備や高価な設備を用いずにすむので、製造コストを安くすることができる。ここで、「軽圧入」とは、積層鋼板の内径を回転軸の外径よりも小さくして両者を強制的に嵌め合わせる圧入ではあるが、積層鋼板が変形しない程度の比較的弱い力による圧入のことを言う。

また、請求項２の発明によれば、相対回転規制部材として積層鋼板のキー溝および環状フランジ（第１端部材）キー溝に嵌合するキーを用いるので、回転軸と一体回転する環状フランジ（第１端部材）およびキーを介して、回転軸と積層鋼板との相対回転を確実に規制することができる。
また、請求項４の発明によれば、積層鋼板の周方向に隣接するキー間に対応する永久磁石を保持するので、永久磁石を保持するために別途の部材を設ける必要がなく、構造を簡素化することができる。

本発明の一実施形態の電動モータの概略断面図である。図１の電動モータのＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。ロータコアを構成する積層鋼板の正面図である。環状フランジ（第１端部材）を有する回転軸の断面図である。積層鋼板、キー、マグネットの概略拡大図である。（ａ）〜（ｅ）は電動モータの製造工程を順次に示す概略図である。

以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。
図１は本発明の一実施形態の電動モータの概略断面図である。図１を参照して、電動モータ１は、例えばブラシレスモータであり、筒状のハウジング２と、ハウジング２に挿通されハウジング２によって回転可能に支持された回転軸３と、回転軸３に一体回転可能に連結されたロータ４と、ハウジング２によって保持されロータ４を所定の間隔を隔てて取り囲む環状のステータ５とを備えている。回転軸３とロータ４とによって、ロータユニットＵが構成されている。

ハウジング２は、例えば筒状部６と、筒状部６の両端に配置された一対の端壁７，８とを備えている。一対の端壁７，８の何れか一方は、筒状部６と単一の材料で一体に形成されていてもよい。
一対の端壁７，８には、回転軸３が挿通される挿通孔９，１０が形成されている。端壁７の挿通孔９に設けられた軸受保持部１１に軸受１２が保持され、また、端壁８の挿通孔１０に設けられた軸受保持部１３に軸受１４が保持されている。これらの軸受１２，１４によって、回転軸３が回転可能に支持されている。

ステータ５は、ハウジング２の内周２ａ（筒状部６の内周に相当）に焼き嵌めや圧入等により固定された環状のステータコア１５と、ステータコア１５に巻回されたコイル１６とを含む。
ロータユニットＵの回転軸３の外周３ａには、第１端部材としての環状フランジ１７が回転軸３と単一の材料で一体に設けられている。

また、回転軸３の外周３ａには、環状をなす第２端部材１８が、例えば圧入により回転軸３に固定されている。
図１および図２に示すように、ロータ４は、回転軸３の外周３ａに嵌合されたロータコアを構成する環状の積層鋼板１９と、ロータコアとしての積層鋼板１９の外周１９ａの周方向Ｘ１に間隔を隔て配置された複数の永久磁石２０とを備えている。積層鋼板１９は、軟磁性体の鋼板を積層させて一体化したものである。

回転軸３の外周３ａは、ロータコアを構成する積層鋼板１９の内周１９ｂに軽圧入されている。積層鋼板１９は、環状フランジ１７（第１端部材）と第２端部材１８との間に挟持されることにより、回転軸３に対する軸方向Ｙ１の移動を規制されている。
図２および図３に示すように、積層鋼板１９の外周１９ａには、軸方向Ｙ１（図２，図３において、紙面に直交する方向）に延びる複数のキー溝２１が、周方向Ｘ１に等間隔を隔てて設けられている。

また、図４に示すように、第１端部材としての環状フランジ１７の外周１７ａには、複数のキー溝２２が周方向Ｘ１に等間隔を隔てて設けられている。積層鋼板１９の各キー溝２１と環状フランジ１７（第１端部材）の対応するキー溝２２とに跨がる態様で、両キー溝２１，２２に、相対回転規制部材としてのキー２３が圧入嵌合されている。キー溝２１，２２とキー２３とを用いた凹凸係合によって、キー２３を介して積層鋼板１９と環状フランジ１７（第１端部材）の相対回転が規制されている。

拡大図である図５に示すように、各キー２３は、積層鋼板１９のキー溝２１から積層鋼板１９の径方向Ｚ１の外方へ突出する突出部２３ａを有しており、積層鋼板１９の周方向Ｘ１に隣接するキー２３の突出部２３ａ間に、対応する永久磁石２０が嵌合されて保持されている。
次いで、図６（ａ）〜（ｅ）はロータユニットＵを製造する工程を順次に示す概略図である。まず、図６（ａ），（ｂ）に示すように、積層鋼板１９の外周１９ａの各キー溝２１に、キー２３を圧入する。図６（ｂ）に示すように、キー２３の一端は、キー溝２１から突出する突出端２３１を構成している。

次いで、図６（ｃ）に示すように、周方向Ｘ１に隣接するキー２３間に永久磁石２０を圧入した後、図６（ｄ）に示すように、積層鋼板１９、キー２３および永久磁石２０を含むサブアセンブリＳＡを回転軸３に結合させる。すなわち、サブアセンブリＳＡの積層鋼板１９の内周１９ｂに、外軸３の外周３ａを軽圧入する。
このとき、既に積層鋼板１９のキー溝２１に圧入されているキー２３の突出端２３１を、回転軸３の環状フランジ１７（第１端部材）のキー溝２２に圧入することにより、サブアセンブリＳＡの積層鋼板１９と回転軸３との相対回転を規制する。これにともに、サブアセンブリＳＡの積層鋼板１９の一端を回転軸３の環状フランジ１７（第１端部材）に突き当てて、積層鋼板１９を回転軸３の軸方向Ｙ１に位置決めする。

ここで、「軽圧入」とは、積層鋼板１９の内径を回転軸３の外径よりも小さくして両者１９，３を強制的に嵌め合わせる圧入ではあるが、積層鋼板１９が変形しない程度の比較的弱い力による圧入のことを言う。
次いで、図６（ｅ）に示すように、回転軸３を第２端部材１８に圧入して、第２端部材１８を積層鋼板１９の他端に突き当てることにより、環状フランジ１７（第１端部材）と第２端部材１８との間で積層鋼板１９を軸方向Ｙ１に挟持する。これにより、回転軸３と積層鋼板１９との軸方向Ｙ１の相対移動が規制されて、ロータユニットＵが完成する。

本実施形態によれば、回転軸３の外周３ａに一体回転可能で且つ軸方向移動不能に設けられた第１端部材（環状フランジ１７）と、回転軸３の外周３ａに係止された第２端部材１８との間で、積層鋼板１９の軸方向Ｙ１の移動を規制することができる。
また、積層鋼板１９および第１端部材（環状フランジ１７）にそれぞれ凹凸係合した相対回転規制部材としてのキー２３によって、積層鋼板１９および第１端部材（環状フランジ１７）の相対回転を規制することにより、回転軸３に対する積層鋼板１９の回転を規制することができる。

回転軸３の外周３ａに対する積層鋼板１９の嵌合は、弱い力による圧入で十分である。したがって、従来のように、大圧入荷重を得るためのアムスラー型の大型の圧入機等の設備は不要となり、また、従来の焼き嵌めのための加熱炉内での加熱工程等の作業工数が不要となるので、製造コストを安くすることができる。
また、回転軸３を積層鋼板１９の内周１９ｂに軽圧入するので、その軽圧入時に積層鋼板１９がばらけたり変形したりすることがなく、また、前記のように、大型の設備や高価な設備を用いずにすむので、製造コストを安くすることができる。

また、積層鋼板１９と環状フランジ１７（第１端部材）との相対回転を規制する相対回転規制部材として、積層鋼板１９のキー溝２１および環状フランジ１７（第１端部材）のキー溝２２に嵌合するキー２３を用いるので、回転軸３と一体回転する環状フランジ１７（第１端部材）およびキー２３を介して、回転軸３と積層鋼板１９との相対回転を確実に規制することができる。

また、積層鋼板１９の周方向Ｘ１に隣接するキー２３間に、対応する永久磁石２０を保持するので、永久磁石２０を保持するために別途の部材を設ける必要がなく、構造を簡素化することができる。
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではない。例えば、前記実施形態では、環状フランジ１７（第１端部材）を回転軸３と単一の材料で一体に形成したが、これに代えて、回転軸３とは別部材である環状フランジ（第１端部材）を、回転軸３に圧入等により固定して回転軸３と一体に構成してもよい。すなわち、環状フランジ（第１端部材）は、回転軸３と一体回転可能で且つ軸方向移動不能に設けられていればよい。

また、前記実施形態では、第２端部材１８を圧入により回転軸３に固定したが、これに代えて、第２端部材１８として、回転軸３の外周３ａに設けられたねじ部に螺合するナット（図示せず）を用いてもよいし、また、第２端部材１８として、回転軸３の外周３ａに設けられた周溝に嵌合する止め輪（図示せず）を用いてもよい。
その他、本発明の請求項記載の範囲内で種々の変更を施すことができる。

１…電動モータ、２…ハウジング、３…回転軸、３ａ…外周、４…ロータ、５…ステータ、１５…ステータコア、１６…コイル、１７…環状フランジ（第１端部材）、１７ａ…外周、１８…第２端部材、１９…積層鋼板（ロータコア）、１９ａ…外周、２０…永久磁石、２１…キー溝、２２…キー溝、２３…キー（相対回転規制部材）、２３ａ…突出部、ＳＡ…サブアセンブリ、Ｕ…ロータユニット、Ｘ１…周方向、Ｙ１…軸方向、Ｚ１…径方向

Claims

回転軸と、
前記回転軸の外周に一体回転可能で且つ軸方向移動不能に設けられた第１端部材と、
前記回転軸の外周に係止された第２端部材と、
前記回転軸と一体回転可能なロータと、を備え、
前記ロータは、
前記回転軸の外周に嵌合し、前記第１端部材および前記第２端部材の間に挟持されて前記回転軸に対する軸方向移動を規制されたロータコアとしての環状の積層鋼板と、
前記積層鋼板の外周の周方向に間隔を隔てて配置された複数の永久磁石と、
前記積層鋼板および前記第１端部材にそれぞれ凹凸係合することにより前記積層鋼板および前記第１端部材の相対回転を規制する相対回転規制部材と、を含む電動モータ。
請求項１において、前記回転軸は、前記積層鋼板の内周に軽圧入されている電動モータ。
請求項１または２において、前記相対回転規制部材は、前記積層鋼板の外周に形成されたキー溝および前記第１端部材としての環状フランジの外周に形成されたキー溝に嵌合されたキーである電動モータ。
請求項３において、前記キーは前記積層鋼板のキー溝から前記積層鋼板の径方向外方へ突出する突出部を含み、
前記積層鋼板の周方向に隣接するキーの突出部間に、対応する永久磁石が保持されている電動モータ。