JP2013162692A - ブラシレスモータ及び電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】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ブラシレスモータ及び電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】ブラシレスモータ１のロータ１０は、ロータコア６の周方向に向かって配列される複数のマグネット５と、基準突起２１と、固定部材２３とを含む。基準突起２１は、ロータコア６と一体であって、かつ隣合うマグネット５の間の外周部２６から、ロータコア６の径方向外側に突出すると共に、一方のマグネット５の端部と接する。固定部材２３は、基準突起２１のない、隣合うマグネット５の間のロータコア６の外周部に配置し、接するマグネット５の端部をロータコア６の周方向及びロータコア６の径方向内側へ押圧する。
【選択図】図５

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。

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、セグメント形マグネットを回転子コアの外周面に精度よく接着固定することができる永久磁石形モータの技術が記載されている。また特許文献２には、接着剤を用いずにマグネットを固定可能な回転電機のマグネット固定構造の技術が記載されている。特許文献３には、精度良くかつ低コストでマグネットをロータコア等に固定可能なマグネット固定構造の技術が記載されている。

特開２００６−３５３０６３号公報 特開２００５−０２０８８７号公報 国際公開第２００６／００８９６４号

特許文献１に記載された技術は、接着剤が必要になり、接着剤が硬化する時間を要する。また、特許文献１に記載された技術は、弾性を有する可動位置決め突起を変形させるため、ロータコアの変形のための加圧力の管理に高額な設備が必要になる等負担がある。特許文献２に記載された技術は、接着剤が不用であるが、仮止めの拘束力のないマグネットがロータコアと別体のマグネットホルダの弾性により移動し、マグネットの仮止めの位置精度がばらつくおそれがある。特許文献３に記載された技術は、接着剤が不用であるが、例えば、マグネットとマグネットホルダの寸法ばらつきから公差が累積して、後から挿入するマグネットに対してマグネットホルダの位置がばらつき、ロータの組み立てに時間を要してしまうおそれがある。

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ブラシレスモータ及び電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、ブラシレスモータは、ロータと、前記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、を含むブラシレスモータであって、前記ロータは、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、前記ロータコアと一体であって、かつ隣合う前記マグネットの間の前記外周部から、前記ロータコアの径方向外側に突出すると共に、両方の隣合う前記マグネットの端部と接する、前記マグネットの半数の基準突起と、前記基準突起のない、隣合う前記マグネットの間の前記外周部に配置し、接するマグネットの端部を前記ロータコアの前記周方向及び前記ロータコアの径方向内側へ押圧する固定部材と、を備えることを特徴とする。

上記構成により、固定部材がマグネットをロータコアの周方向及び径方向内側に圧力を加えて固定する。基準突起にマグネットが押しつけられて、マグネットの周方向の位置決め精度が向上する。その結果、ブラシレスモータは、トルクリップルまたはコギングトルクを抑制することができる。

また、上記構成により、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。また、ロータの組み立てには、接着剤を必要とせず、低コストかつ確実にマグネットをロータコアに固定することができる。これにより、マグネットをロータコアの外周部に配置する作業が容易になる。

本発明の望ましい態様として、前記固定部材と前記基準突起とは、隣合う前記マグネットの間の前記外周部のそれぞれに交互に配置することが好ましい。

上記構成により、マグネットの周方向の位置決め精度がより向上する。その結果、ブラシレスモータは、トルクリップルまたはコギングトルクを抑制することができる。

本発明の望ましい態様として、前記固定部材は、前記ロータコアの外周よりも径方向外側から隣合う前記マグネットの間の前記外周部に挿入し、ロータコアに固定される固定構造を有することが好ましい。

上記構成により、固定部材をロータの中心軸の軸方向から組み付ける必要がないので、製造が容易である。ロータと一体の基準突起は、変形する必要がないので、ロータコアの変形のための加圧力の管理に高額な設備も不用である。また、固定部材は、公差の基準が基準突起となり、後から挿入するマグネットに対しての組み付け寸法の公差が累積する恐れを低減できる。その結果、ブラシレスモータは、ロータの組み立てに時間を短縮することができる。

本発明の望ましい態様として、前記固定部材は、前記固定部材の径方向外側に前記ロータコアの回転軸と平行な方向に伸びる溝部を設け、前記溝部の径方向外側が広いことが好ましい。

上記構成により、カシメ加工により変形した固定部材は周方向に溝部を中心に広がり、接するマグネットの端部をロータコアの周方向及びロータコアの径方向内側へ押圧することができる。これにより、マグネットの周方向の位置決め精度がより向上する。その結果、ブラシレスモータは、トルクリップルまたはコギングトルクを抑制することができる。

本発明の望ましい態様として、前記ブラシレスモータにより補助操舵トルクを得る電動パワーステアリング装置であることが好ましい。

上記構成により、ブラシレスモータが備えるマグネットの取付精度を高めることができる。そして、ブラシレスモータは、作動音や振動を低減できる。このため、電動パワーステアリング装置は、ブラシレスモータの作動音または振動に伴い減速装置など他の部材と共振することを抑制することができる。その結果、操舵者は、違和感なく電動パワーステアリング装置を操舵することができる。

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。

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。 図２は、実施形態１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３は、実施形態１に係るブラシレスモータの構成を模式的に示す断面図である。 図４は、図３のＸ−Ｘ断面を模式的に示す断面図である。 図５は、実施形態１に係るブラシレスモータのロータの構成を示す斜視図である。 図６は、図５に示すロータのロータコアを示す正面図である。 図７は、実施形態１に係るブラシレスモータのロータの製造方法を説明する説明図である。 図８は、図５に示すロータを示す正面図である。 図９は、図５に示すロータのマグネットを覆う飛散防止カバーを示す正面図である。 図１０は、実施形態１に係るブラシレスモータのロータの変形例の構成を示す側面図である。 図１１は、実施形態２に係るブラシレスモータのロータの構成を説明するための説明図である。 図１２は、図１１に示すロータの固定部材を示す正面図である。 図１３は、実施形態２に係るブラシレスモータのロータのマグネットを覆う飛散防止カバーを示す正面図である。 図１４は、実施形態３に係るブラシレスモータのロータコアの構成を示す正面図である。 図１５は、図１４に示すロータのマグネットを覆う飛散防止カバーを示す正面図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、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。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

（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。

＜電動パワーステアリング装置＞
電動パワーステアリング装置１００は、操舵者から与えられる力が伝達する順に、ステアリングホイール１０１と、ステアリングシャフト１０２と、操舵力アシスト機構（補助操舵機構）１０３と、ユニバーサルジョイント１０４と、ロアシャフト１０５と、ユニバーサルジョイント１０６と、ピニオンシャフト１０７と、ステアリングギヤ１０８と、タイロッド１０９とを備える。また、電動パワーステアリング装置１００は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０と、トルクセンサ１１０とを備える。車速センサ１１６は、車両に備えられ、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信により車速信号ＶをＥＣＵ５０に入力する。

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、ＥＣＵ５０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、ブラシレスモータ１が補助操舵トルクを発生して、ステアリングホイール１０１の操舵力を補助する。

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。

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。

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。

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に伝達する操舵力アシスト機構１０３が連結されている。操舵力アシスト機構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。

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で検出された車速信号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。

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の入出力シャフト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。

＜ブラシレスモータ＞
図３は、本実施形態に係るブラシレスモータの構成を模式的に示す断面図である。図４は、図３のＸ−Ｘ断面を模式的に示す断面図である。図３に示すように、ブラシレスモータ１は、筐体である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。

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入出力シャフト１Ｓの一端を回転可能に支持し、軸受４は、入出力シャフト１Ｓの他端を回転可能に支持している。入出力シャフト１Ｓの回転中心は、図３に示すＺｒであり、入出力シャフト１Ｓの中心軸に相当する。以下、入出力シャフト１Ｓの回転中心及び中心軸をＺｒで表す。なお、入出力シャフト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。

入出力シャフト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の底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。

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、順次金型の型内において積層され、金型から排出される。入出力シャフト１Ｓは、ロータコア６と一体で成型してもよいし、入出力シャフト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。

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。

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によってブラシレスモータ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の外側に所定の間隔を有して環状に配置される。

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。

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。

入出力シャフト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、ブラシレスモータ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、入出力シャフト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、入出力シャフト１Ｓとウォーム１２１とは弾性カップリングでもよい。また、入出力シャフト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、入出力シャフト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、ブラシレスモータ１を構成するロータ１０及び、ロータ１０の変形例について、より詳細に説明する。

図５は、実施形態１に係るブラシレスモータのロータの構成を示す斜視図である。図６は、図５に示すロータのロータコアを示す正面図である。図７は、実施形態１に係るブラシレスモータのロータの製造方法を説明する説明図である。図８は、図５に示すロータを示す正面図である。図９は、図５に示すロータのマグネットを覆う飛散防止カバーを示す正面図である。ロータ１０は、ロータユニット１０Ｕを備え、ロータユニット１０Ｕは、ロータコア６と、マグネット５と、基準突起２１と、固定部材２３とを含む。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。

ロータコア６には、その外周部２６である側面の隣り合うマグネット５の間に基準突起２１と、固定部材２３を装着するための装着突起２２とがロータコア６の周方向に交互に配置されている。そして、基準突起２１は、マグネット５の半数である。これにより、固定部材２３と基準突起２１とは、隣合うマグネット５の間の外周部２６のそれぞれに交互に配置することができ、マグネットの周方向の位置決め精度がより向上する。

図６に示すように、基準突起２１及び装着突起２２は、ロータコア６と一体となっており、ロータコア６のマグネット５を取り付けるマグネット取り付け面６ａよりも中心軸Ｚｒから離れる方向（径方向外側方向）に突出している。基準突起２１及び装着突起２２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。また、基準突起２１及び装着突起２２をロータコア６の一部分として構成すると、固定部材２３の取付基準のばらつきが小さくなる。

基準突起２１は、中心軸Ｚｒの軸方向を含む平面でみて、ロータコア６の外周部である側面の隣り合うマグネット５の間を起点として中心軸Ｚｒから離れる方向に突出する基準突起基部２１ｂと、基準突起基部２１ｂよりも周方向に延伸する基準突起頂部２１ｔと、マグネット５の少なくとも一部が挿入可能な挿入部２１ｈと、を含む。基準突起２１は、基準突起基部２１ｂを中心軸Ｚｒの軸方向と平行な方向に貫通する空隙部２１ｃを有していることがより好ましい。空隙部２１ｃは、基準突起２１の基準突起頂部２１ｔ及び基準突起基部２１ｂに撓みを生じやすくなり、基準突起２１は、マグネット５の周方向の端部が挿入された場合、マグネット５に対して弾性力により、圧力を加えることができる。挿入部２１ｈは、マグネット取り付け面６ａ、基準突起基部２１ｂ及び基準突起頂部２１ｔで構成する周方向の一面が開口する凹部である。

本実施形態において、図７に示すマグネット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、曲面５ａ及び曲面５ｂを有する。このため、マグネット取り付け面６ａは、マグネット５の底面の曲面５ａに沿った曲率を有している。この構成により、ロータコア６とマグネット５との間に生じる漏れ磁界が抑制される。また、挿入部２１ｈに挿入されたマグネット５は、マグネット取り付け面６ａと基準突起頂部２１ｔとにより挟まれ、位置決めされる。挿入部２１ｈは、マグネット５の外周の曲面５ｂの曲率に沿っていることがより好ましい。この構成により、マグネット５の位置決めが確実になる。

図８に示すように、固定部材２３は、ロータコア６の外周部である側面の隣り合うマグネット５の間の装着突起２２に取り付け、マグネット５を基準突起２１側及びマグネット取り付け面６ａ側に押圧する押圧部材である。固定部材２３は、図８に示すように、マグネット５を押圧する押圧部２３ａと、ロータコア６に固定するため、装着突起２２を周方向両側から弾性力で挟む挟持部２３ｂと、とを含む。押圧部２３ａは、挟持部２３ｂの両側に伸びる一対の板状部材であり、回転軸Ｚｒ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、板状部材の断面が、マグネット５の上面の曲面５ｂに沿っている。

中心軸Ｚｒの軸方向を含む平面でみて中心軸Ｚｒから離れる方向の力では解除不能なように挟持部２３ｂが装着突起２２を挟み込む固定構造となり、固定部材２３は、ロータコア６に固定される。

上記構成により、固定部材２３をロータ１０の中心軸Ｚｒの軸方向から組み付ける必要がないので、製造が容易である。ロータ１０と一体の基準突起２１は、変形する必要がないので、ロータコア６の変形のための加圧力の管理に高額な設備も不用である。

固定部材２３は、挟持部２３ｂが装着突起２２を挟み込むと、押圧部２３ａが弾性力によりマグネット５を押圧する。固定部材２３は、ロータコア６の外周よりも径方向外側から、隣合うマグネット５の間に挿入し、マグネット５をロータコア６の周方向及びロータコア６の径方向内側へ押圧する。そして、固定部材２３は、接着剤を必要とせずにマグネット５を位置決めすることができる。

上述したように、ロータコア６には、その外周部２６である側面の隣り合うマグネット５の間に基準突起２１と、固定部材２３を装着するための装着突起２２とがロータコア６の周方向に交互に配置されている。そして、基準突起２１は、マグネット５の半数である。仮に、基準突起２１を全て固定部材２３で置き換える場合、固定部材がマグネット５を押圧する基準がなくなってしまう。これに対して、ブラシレスモータ１は、固定部材２３が、ロータコア６と一体となった基準突起２１に対して弾性力により常にマグネット５を予圧することができるため、マグネット５の周方向の位置決め精度がより向上する。

また、上記構成により、ロータコア６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。また、固定部材２３は、マグネット５をロータコア６の周方向及びロータコアの径方向内側へ押圧することから、公差の基準が基準突起２１となり、後から挿入するマグネット５に対しての組み付け寸法の公差が累積する恐れを低減できる。その結果、ブラシレスモータ１は、ロータ１０の組み立てに時間を短縮することができる。なお、押圧部２３ａは、マグネット５の外周の曲面５ｂの曲率に沿っていることがより好ましい。この構成により、マグネット５の位置決めが確実になる。

固定部材２３は、例えば、ステンレス鋼等のばね性を有した非磁性金属、合成樹脂製またはゴムなどの弾性体の非磁性材料で構成されている。例えば、固定部材２３が、ばね性を有した非磁性金属または合成樹脂で構成されていると、マグネット５に対して組み付け時に弾性変形して挟持部２３ｂが装着突起２２を挟み込むため、組み付け性が向上する。また、合成樹脂は金属に比較して比重が軽いので、ブラシレスモータ１は、ロータ１０の慣性（イナーシャ）の影響を低減することができる。合成樹脂は、例えば、ポリブチレンテレフタレート（polybutylene terephthalate：ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（Polyethylene terephthalate：ＰＥＴ）、ポリフェニレンサルファイド（Polyphenylene Sulfide：ＰＰＳ）、ポリエーテルサルフォン（Polyether Sulphone：ＰＥＳ）等がある。

固定部材２３は、磁性材料で構成されていてもよい。磁性材料で構成された固定部材２３は、マグネット５の間に固定部材２３の外周（ロータコアの径方向外側）に生じる磁気的凹凸を生じさせる。この磁気的凹凸はリラクタンストルクを生じさせ、ブラシレスモータ１は、トルクを向上することができる。リラクタンストルクを作用させる場合、固定部材２３（または装着突起２２）及び基準突起２１は、マグネット５の中心軸Ｚｒの軸方向に延在する方向に沿って延在することが好ましい。リラクタンストルクを作用させる場合、固定部材２３（または装着突起２２）及び基準突起２１は、マグネット５の中心軸Ｚｒの軸方向の長さの全長と同程度であることがより好ましい。ここで同程度とは、同じ長さに加え、公差、誤差を含む。また、固定部材２３は、ロータコア６と同様の磁性材料である電磁鋼板、冷間圧延鋼板などの薄板で構成されていてもよい。この構成により、固定部材２３と、ロータコア６とを同じ材料から製造できるので、材料コストを低減し、または、製造工程を短縮することで製造コストを低減できる。

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２５を設ける必要がなく、ロータ１０をモータ１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１を小型化できる。また、図９に示すように、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、マグネット５を覆うロータカバー２５を設けてもよい。

固定部材２３をロータコア６とは別部材としているため、固定部材２３をロータコア６から軸方向にとり外すことができ、固定部材２３又はマグネット５を修理・交換することが容易となる。

次に、実施形態１に係るロータ１０の製造方法について図６から図９を用いて説明する。先ず、製造装置は、図６に示すロータコア６を準備する手順を行う。基準突起２１及び装着突起２２は、ロータコア６と同じ材料で、ロータコア６の型抜き加工と同時加工で形成され、ロータコア６と一体となる。これにより、基準突起２１の位置精度を高めることができるため、基準突起２１が固定部材２３の取付時の基準となることができる。

次に、図７に示すように、製造装置は、ロータコア６のマグネット取り付け面６ａに、マグネット５の底面の曲面５ａを合わせ、マグネット５の周方向の端部を挿入部２１ｈに挿入していく手順を行う。

次に、図８に示すように、製造装置は、ロータコア６の外周よりも径方向外側から、隣合うマグネット５の間に固定部材２３を挿入し、挟持部２３ｂを装着突起２２に取り付けて、マグネット５をロータコア６の周方向及びロータコア６の径方向内側へ押圧する手順を行う。固定部材２３が、ロータコア６と一体となった基準突起２１に対して弾性力によりマグネット５を常に予圧する。このためマグネット５の周方向の位置決め精度がより向上する。また、ロータ１０の製造方法は、固定部材２３がロータコア６の径方向内側へ押圧するため接着剤を使用しなくてもよく、接着剤が硬化する時間分の製造時間を短縮することができる。

ここで、図８に示すように、マグネット５の周方向の端部をロータコア６の全ての挿入部２１ｈに挿入してから、固定部材２３をロータコア６に固定してもよいし、１つの装着突起２２の周方向両側のマグネット５をロータコア６の挿入部２１ｈに挿入してから、挿入したマグネット５毎に、固定部材２３をロータコア６に固定してもよい。以上の手順により、図５に示すロータ１０が製造できる。また、このロータ１０のマグネット５を覆うように、図９に示すロータカバー２５を設けてもよい。

本実施形態の製造方法は、ロータコア６の外周部の基準突起２１の挿入部２１ｈに、ロータコア６の周方向に向かって複数のマグネット５を挿入し、かつマグネット５を配列して設けるマグネット配列手順と、マグネット５に対して固定部材２３をロータコア６に固定する固定手順と、を含み、マグネット配列手順と固定手順と繰り返してブラシレスモータ用のロータ１０を製造する。以上説明した製造方法によれば、接着剤を必要とせず、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。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。

（変形例）
図１０は、実施形態１に係るブラシレスモータのロータの変形例の構成を示す側面図である。ロータ１０ａにおいては、マグネット５は、マグネット５の中心軸Ｚｒの軸方向の長さの一部の長さを有する基準突起２１及び固定部材２３によりロータコア６の側面に固定されている。固定部材２３は、上述したように、装着突起２２に装着され固定されている。本変形例では、基準突起２１及び固定部材２３がマグネット保持部２０Ａ、２０Ｂとして、ロータコア６の側面に固定されて複数のマグネット５の中心軸Ｚｒの軸方向に離れて複数配置されている。マグネット５の中心軸Ｚｒの軸方向に離れて複数のマグネット保持部２０Ａ、２０Ｂを配置することにより、ロータコア６の外周のマグネット５の固定を安定させることができる。また、基準突起２１及び固定部材２３の体積が抑制されるので、製造原価を低減し、ロータ１０を安価とすることが容易となる。

実施形態１及び変形例に係るブラシレスモータ１は、ロータ１０又はロータ１０ａと、ロータ１０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９と、ステータ９を保持する筐体であるハウジング２Ａと、を含む。そして、ロータ１０又はロータ１０ａは、ロータコア６と、ロータコア６の外周部２６に設けられて、ロータコア６の周方向に向かって配列される複数のマグネット５と、基準突起２１と、固定部材２３とを含む。

基準突起２１は、ロータコア６と一体であって、かつ隣合うマグネット５の間の外周部から、ロータコア６の径方向外側に突出すると共に、一方のマグネット５の端部と接する。基準突起２１は、マグネット５の半数である。そして、固定部材２３は、基準突起２１のない、隣合うマグネット５の間のロータコア６の外周部２６に配置し、接するマグネット５の端部をロータコア６の周方向及びロータコア６の径方向内側へ押圧する。

これにより、実施形態１に係るロータ１０又は変形例に係るロータ１０ａを備えるブラシレスモータ１は、マグネット５の取付精度を高めることができる。つまり、固定部材２３がマグネット５をロータコア６の周方向及び径方向内側に圧力を加えて固定する。そして、基準突起２１にマグネット５が押しつけられて、マグネット５の周方向の位置決め精度が向上する。このため、マグネット５の位置ずれにより、実施形態１に係るロータ１０又は変形例に係るロータ１０ａが振動するおそれを低減できる。その結果、ブラシレスモータ１は、トルクリップルまたはコギングトルクを抑制することができる。

また、ロータ１０またはロータ１０ａ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。また、ロータ１０またはロータ１０ａの組み立てには、接着剤を必要とせず、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。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。

本実施形態の電動パワーステアリング装置１００は、車両のステアリング機構に補助操舵力を付与するブラシレスモータ１を含み、ステアリング機構に対する操舵トルクと車速とを少なくとも用いて演算した操舵補助指令値に基づいてブラシレスモータ１を駆動制御する。

上記構成により、電動パワーステアリング装置１００は、ブラシレスモータ１が備えるマグネット５の取付精度を高めることができる。そして、ブラシレスモータ１は、作動音や振動を低減できる。このため、電動パワーステアリング装置１００は、ブラシレスモータ１の作動音または振動に伴い減速装置１１１など他の部材と共振することを抑制することができる。その結果、操舵者は、違和感なく電動パワーステアリング装置１００を操舵することができる。

（実施形態２）
図１１から図１３を用いて、実施形態２に係るロータの構成を説明する。図１１は、実施形態２に係るブラシレスモータのロータの構成を説明するための説明図である。図１２は、図１１に示すロータの固定部材を示す正面図である。図１３は、実施形態２に係るブラシレスモータのロータのマグネットを覆う飛散防止カバーを示す正面図である。図１１に示すように、ロータ１０ｂは、固定部材２３Ａがロータコア６Ａ内に楔状の凹部２４に挿入され固定される。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

図１１に示すように、基準突起２１Ａは、中心軸Ｚｒの軸方向を含む平面でみて、ロータコア６の外周部である側面の隣り合うマグネット５の間を起点として中心軸Ｚｒから離れる方向に突出する基準突起基部２１ｂと、基準突起基部２１ｂよりも周方向に延伸する基準突起頂部２１ｔと、マグネット５の少なくとも一部が挿入可能な挿入部２１ｈと、を含む。

また、固定部材２３Ａは、ロータコア６の外周部である側面の隣り合うマグネット５の間に取り付け、マグネット５を基準突起２１Ａ側及びマグネット取り付け面６ａ側に押圧する押圧部材である。固定部材２３Ａは、図１２に示すように、マグネット５を押圧する押圧部２３ｔと、一対の押圧部２３ｔを支持する固定基部２３ｄと、固定基部２３ｄの一部であって、ロータコア６の楔状の凹部２４に挿入して固定する固定部２３ｆと、を含む。挿入部２３ｈは、固定基部２３ｄ及び押圧部２３ｔで構成する周方向の一面が開口する凹部である。押圧部２３ｔは、固定基部２３ｄの両側に伸びる一対の部材であり、回転軸Ｚｒ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、挿入部２３ｈの断面が、マグネット５の上面の曲面５ｂに沿っている。

固定部２３ｆは、スリット２３ｓで切り欠きを備えていることが好ましい。この構成により、固定部２３ｆは、ロータコア６の楔状の凹部２４に挿入される場合、スリット２３ｓの間隔が縮む変形をすることで幅の狭い凹部２４の入り口を通過できる。そして、幅の狭い凹部２４の入り口を通過した固定部２３ｆの変形が戻り、固定部２３ｆが凹部２４から抜けにくくなる。このため、固定部２３ｆ及びロータコア６の楔状の凹部２４は、固定部材２３Ａをロータコア６に固定する固定機構となる。凹部２４内部には、固定部材２３Ａを凹部２４内に挿入する位置を案内する案内突起２２Ａを備えていることがより好ましい。案内突起２２Ａは、固定部材２３Ａを凹部２４内に挿入する場合、スリット２３ｓ内部に挿入することで、挿入位置を規制することができる。なお、案内突起２２Ａは、ロータコア６の一部分として構成すると、固定部材２３Ａの取付基準のばらつきが小さくなる。

そして、固定部２３ｆは、凹部２４に挿入されると、中心軸Ｚｒの軸方向を含む平面でみて、中心軸Ｚｒから離れる方向の力では解除不能なように固定部２３ｆが凹部２４と嵌め合わされる。この場合、固定部材２３Ａの押圧部２３ｔは、ロータコア６に固定した場合にマグネット５の曲面５ｂの一部を覆う。また、図１２に示す固定部材２３Ａの径方向外側の表面２３ｒは、固定部材２３Ａをロータコア６Ａに固定した場合、中心軸Ｚｒの軸方向を含む平面でみて、中心軸Ｚｒから円弧を描いた曲率と同じ曲率とすることが寄り好ましい。図１３に示すように、基準突起２１Ａの径方向外側の表面２１ｒも、中心軸Ｚｒの軸方向を含む平面でみて、中心軸Ｚｒから円弧を描いた曲率と同じ曲率とすれば、ロータ１０ｂの外周部が円弧に近くなり回転が滑らかとなる。その結果、ブラシレスモータ１は、トルクリップルまたはコギングトルクを抑制することができる。

固定部材２３Ａは、磁性材料で構成されていてもよい。磁性材料で構成された固定部材２３Ａは、マグネット５の間に固定部材２３Ａの外周（ロータコア６Ａの径方向外側）に生じる磁気的凹凸を生じさせる。この磁気的凹凸はリラクタンストルクを生じさせ、ブラシレスモータ１は、トルクを向上することができる。リラクタンストルクを作用させる場合、固定部材２３Ａ及び基準突起２１Ａは、マグネット５の中心軸Ｚｒの軸方向に延在する方向に沿って延在することが好ましい。リラクタンストルクを作用させる場合、固定部材２３Ａ及び基準突起２１Ａは、マグネット５の中心軸Ｚｒの軸方向の長さの全長と同程度であることがより好ましい。ここで同程度とは、同じ長さに加え、公差、誤差を含む。また、固定部材２３Ａは、ロータコア６Ａと同様の磁性材料である電磁鋼板、冷間圧延鋼板などの薄板で構成されていてもよい。固定部材２３Ａがロータコア６と同様の磁性材料である電磁鋼板、冷間圧延鋼板などの同じ材料である場合、製造装置はロータコア６Ａと共に固定部材２３Ａを製造することができる。これにより、ロータ１０ｂの製造方法は、製造工程を短縮することで製造コストを低減できる。なお、固定部材２３Ａは、例えば、ステンレス鋼等のばね性を有した非磁性金属、合成樹脂製またはゴムなどの弾性体の非磁性材料で構成されていてもよい。

図１３に示すように、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、マグネット５を覆うロータカバー２５を設けてもよい。ロータカバー２５は、例えば、熱収縮チューブなどである場合、マグネット５を覆うロータカバー２５を設けても固定部材２３Ａがロータカバー２５の熱収縮による変形を抑制し、ロータカバー２５の外周の凹凸を低減することができる。このため、ロータカバー２５の外周の凹凸に異物等を含むおそれが低減し、故障のおそれを低減することができる。

（実施形態３）
図１４及び図１５を用いて、実施形態３に係るロータ１０ｃの構成を説明する。図１４は、実施形態３に係るブラシレスモータのロータコアの構成を示す正面図である。図１５は、図１４に示すロータのマグネットを覆う飛散防止カバーを示す正面図である。図１４に示すように、固定部材２３Ｂは、固定部材２３Ｂの径方向外側にロータコア６Ｂの回転軸Ｚｒと平行な方向に伸びる溝部２３ｍを設け、溝部２３ｍの径方向外側が広げられるように変形している。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

固定部材２３Ｂは、ロータコア６の外周部である側面の隣り合うマグネット５の間に一体となっていて、マグネット５を基準突起２１Ａ側及びマグネット取り付け面６ａ側に押圧する押圧部材である。固定部材２３Ｂは、図１４に示すように、マグネット５を押圧する押圧部２３ｔと、一対の押圧部２３ｔを支持する固定基部２３ｅと、固定基部２３ｅの一部であって、径方向外側の表面に設けられ、かつロータコア６の回転軸と平行な方向に伸びる溝部２３ｍとを含む。挿入部２３ｈは、固定基部２３ｅ及び押圧部２３ｔで構成する周方向の一面が開口する凹部である。押圧部２３ｔは、固定基部２３ｅの両側に伸びる一対の部材であり、回転軸Ｚｒ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、挿入部２３ｈの断面が、マグネット５の上面の曲面５ｂに沿っている。

固定部材２３Ｂは、ロータコア６と同様の磁性材料である電磁鋼板、冷間圧延鋼板などの磁性材料で構成されている。磁性材料で構成された固定部材２３Ｂは、マグネット５の間に固定部材２３Ｂの外周（ロータコアの径方向外側）に生じる磁気的凹凸を生じさせる。この磁気的凹凸はリラクタンストルクを生じさせ、ブラシレスモータ１は、トルクを向上することができる。リラクタンストルクを作用させる場合、固定部材２３Ｂ及び基準突起２１Ａは、マグネット５の中心軸Ｚｒの軸方向に延在する方向に沿って延在することが好ましい。リラクタンストルクを作用させる場合、固定部材２３Ｂ及び基準突起２１Ａは、マグネット５の中心軸Ｚｒの軸方向の長さの全長と同程度であることがより好ましい。ここで同程度とは、同じ長さに加え、公差、誤差を含む。

実施形態３に係るブラシレスモータ１は、ロータ１０ｃが基準突起２１Ａと、固定部材２３Ｂとを含む。基準突起２１Ａは、ロータコア６と一体であって、かつ隣合うマグネット５の間の外周部から、ロータコア６の径方向外側に突出すると共に、一方のマグネット５の端部と接する。基準突起２１Ａは、マグネット５の半数である。そして、固定部材２３Ｂは、基準突起２１Ａのない、隣合うマグネット５の間のロータコア６の外周部に配置する。固定部材２３Ｂの溝部２３ｍに対して圧力を加え溝部２３ｍの径方向外側の端部間距離Δｍを広げるカシメ加工を行う。カシメ加工により変形した固定部材２３Ｂの固定基部２３ｅは周方向に広がり、押圧部２３ｔが接するマグネット５の端部をロータコア６の周方向及びロータコア６の径方向内側へ押圧する。

特許文献１に記載した技術では、マグネットホルダはロータコア６の周方向にしか押圧できないため、接着剤が必要であった。これに対し、実施形態３に係るブラシレスモータ１は、押圧部２３ｔが接するマグネット５の端部をロータコア６の周方向及びロータコア６の径方向内側へ押圧することができる。

実施形態３に係るロータ１０ｃは、上述したカシメ加工の前に、ロータコア６のマグネット取り付け面６ａに、マグネット５の底面の曲面５ａを合わせて取り付けるために、挿入部２１ｈと挿入部２３ｈの間の空間に対してロータコア６の中心軸Ｚｒと平行な軸方向にマグネット５を挿入する。

図１４に示すように、固定部材２３Ｂは、ロータコア６の外周部である側面の隣り合うマグネット５の間に取り付けられ、マグネット５を基準突起２１Ａ側及びマグネット取り付け面６ａ側に押圧することができる。また、図１５に示すように、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、マグネット５を覆うロータカバー２５を設けてもよい。

以上説明した実施形態１から実施形態３に係る変形例として、ロータコア６の中心軸Ｚｒの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ようにしてもよい。すなわち、複数のマグネット５Ａ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５Ａ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。

以上説明した実施形態１から実施形態３に係る他の変形例として、マグネット５が、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、底面の曲面５ａが直線状であってもよい。この場合、上述したマグネット取り付け面６ａは、マグネット５の底面に沿って直線状である。この変形例によれば、ロータコア６とマグネット５との間に生じる漏れ磁界が抑制される。

なお、以上説明した実施形態では、ブラシレスモータ１を電動パワーステアリング装置１００に適用した例を説明するが、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、ブラシレスモータ１を電動パワーステアリング装置１００に適用する場合でも、その方式は問わない。すなわち、電動パワーステアリング装置１００は、コラムアシスト方式を例にして説明しているが、ピニオンアシスト方式及びラックアシスト方式についても上述したブラシレスモータ１を適用することができる。

１ モータ（ブラシレスモータ）
１Ｓ 入出力シャフト
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、６Ａ、６Ｂ 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 ロータ
１０Ｕ 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
２０Ａ、２０Ｂ マグネット保持部
２１、２１Ａ 基準突起
２１ｂ 基準突起基部
２１ｃ 空隙部
２１ｈ 挿入部
２１ｒ、２３ｒ 表面
２１ｔ 基準突起頂部
２２ 装着突起
２２Ａ 案内突起
２３、２３Ａ、２３Ｂ 固定部材
２３ａ、２３ｔ 押圧部
２３ｂ 挟持部
２３ｄ、２３ｅ 固定基部
２３ｆ 固定部
２３ｈ 挿入部
２３ｍ 溝部
２３ｓ スリット
２４ 凹部
２５ ロータカバー
１００ 電動パワーステアリング装置
１１１ 減速装置

Claims (5)

1. ロータと、前記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、を含むブラシレスモータであって、
   前記ロータは、
   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、
   前記ロータコアと一体であって、かつ隣合う前記マグネットの間の前記外周部から、前記ロータコアの径方向外側に突出すると共に、両方の隣合う前記マグネットの端部と接する、前記マグネットの半数の基準突起と、
   前記基準突起のない、隣合う前記マグネットの間の前記外周部に配置し、接するマグネットの端部を前記ロータコアの前記周方向及び前記ロータコアの径方向内側へ押圧する固定部材と、
   を備えることを特徴とするブラシレスモータ。
2. 前記固定部材と前記基準突起とは、隣合う前記マグネットの間の前記外周部のそれぞれに交互に配置す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。
3. 前記固定部材は、前記ロータコアの外周よりも径方向外側から隣合う前記マグネットの間の前記外周部に挿入し、ロータコアに固定される固定構造を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のブラシレスモータ。
4. 前記固定部材は、前記固定部材の径方向外側に前記ロータコアの回転軸と平行な方向に伸びる溝部を設け、前記溝部の径方向外側が広い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。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の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電動パワーステアリング装置。

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