JP2013169131A - Rotor for brushless motor, and electric power steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、永久磁石を埋め込んだブラシレスモータ用ロータの構造及びそれを備えた電動パワーステアリング装置に関するものである。 The present invention relates to a structure of a brushless motor rotor in which a permanent magnet is embedded, and an electric power steering apparatus including the same.
従来より、励磁コイルを有するステータの内側に永久磁石を有するロータを配置して、ステータの励磁コイルに電力を供給することでロータを回転させるように構成されたブラシレスモータが知られている。このようなブラシレスモータにおけるロータは、電磁鋼板が積層されたロータコアと、永久磁石と、出力軸であるシャフトとが一体となって回転するように構成されている。ロータコアは回転の中心にシャフトを、外周端付近に永久磁石を備え、ステータが発生する磁界に応じて回転を行い、シャフトからその動力を出力するようになっている。永久磁石は、ロータコアに設けられた開口部に挿入され、接着剤によりロータコアに固定される。そして、ロータの回転軸方向両側からロータコアを挟むように、アルミニウム合金製である1対のエンドプレートが設けられ、永久磁石のロータコアへの固定、及び高速回転時における永久磁石の飛散を防止している。 2. Description of the Related Art Conventionally, a brushless motor is known in which a rotor having a permanent magnet is disposed inside a stator having an exciting coil, and the rotor is rotated by supplying electric power to the exciting coil of the stator. The rotor in such a brushless motor is configured such that a rotor core on which electromagnetic steel plates are laminated, a permanent magnet, and a shaft that is an output shaft rotate together. The rotor core is provided with a shaft at the center of rotation and a permanent magnet near the outer peripheral end. The rotor core rotates according to the magnetic field generated by the stator and outputs the power from the shaft. The permanent magnet is inserted into an opening provided in the rotor core and fixed to the rotor core with an adhesive. A pair of end plates made of aluminum alloy are provided so as to sandwich the rotor core from both sides of the rotor in the rotation axis direction, and the permanent magnet is fixed to the rotor core and prevents the permanent magnet from scattering during high-speed rotation. Yes.
ところで、ロータコアとエンドプレートとは、材質(線膨張係数)が異なる為に、ロータコアおよびエンドプレートの熱による変化量はそれぞれ異なる。したがって、永久磁石及びエンドプレートをロータコアに接着剤を用いて固定する場合、接着剤で固定される部分を起点として、ロータコアには、径方向に沿って圧縮方向あるいは引っ張り方向の応力が発生する。その為、たとえば、ロータコアが複数の電磁鋼板が積層されて形成される場合には、軸方向端部の電磁鋼板が変形するという問題があった。 By the way, since the material (linear expansion coefficient) is different between the rotor core and the end plate, the amount of change due to heat of the rotor core and the end plate is different. Therefore, when the permanent magnet and the end plate are fixed to the rotor core using an adhesive, stress in the compression direction or the tensile direction is generated in the rotor core along the radial direction, starting from the portion fixed by the adhesive. Therefore, for example, when the rotor core is formed by laminating a plurality of electromagnetic steel plates, there is a problem that the electromagnetic steel plates at the axial ends are deformed.
この部分の改善の先行技術として、特許文献1には、ロータコアとエンドプレートとの間に、ロータコアの線膨張係数とエンドプレートの線膨張係数との間の線膨張係数を有する中間部材としてステンレスプレートを設けたロータが開示されている。本構成の中間部材により、エンドプレートはロータコアに接着される事がない。また、中間部材の線膨張係数とロータコアの線膨張係数との差が小さい為に、ロータコアに発生する径方向の応力が低減し、電磁鋼板の変形を抑制することができる。
As a prior art for improving this part,
しかしながら、この先行技術には、非磁性体であるアルミニウム合金製のエンドプレートに加えて、非磁性体の中間部材として高価なステンレスプレートを用いている為,材料コストが上昇する。又,エンドプレート及びステンレスプレートは、ロータコア端部の全面をカバーする構造となっている為、材料コストがさらに上昇すると共に、ロータの重量とイナーシャが増加するという問題があった。 However, in this prior art, an expensive stainless steel plate is used as an intermediate member of the nonmagnetic material in addition to the end plate made of an aluminum alloy which is a nonmagnetic material, so that the material cost increases. In addition, the end plate and the stainless steel plate have a structure that covers the entire surface of the end portion of the rotor core, so that there is a problem that the material cost further increases and the weight and inertia of the rotor increase.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、ロータコアの両端部に取り付けられるエンドプレートの軽量化、低イナーシャ化及び低コスト化を図りつつ、モータの出力を向上するブラシレスモータ用ロータ及びそれを備えた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。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and is a brushless motor rotor that improves motor output while reducing the weight, inertia, and cost of end plates attached to both ends of a rotor core. Another object is to provide an electric power steering apparatus including the same.
上記課題を解決する為に、本発明に係わるブラシレスモータ用ロータは、モータの出力軸であるシャフトと、前記シャフトに圧入固定される円筒形状のロータコアと、前記ロータコアの外周側に周方向に沿って形成される複数の開口部に挿入される磁石と、前記ロータコアの両端面に配置される円環状のエンドプレートと、を含んで構成される。
特に、本発明のブラシレスモータ用ロータにおいて、前記ロータコアは、前記磁石間における磁束の短絡を防止するように軸方向に延びる溝部を備え、前記エンドプレートは、軸方向に延びて形成される複数の突起部を備え、前記突起部を前記溝部に嵌合固定している。
また、本発明に関わる電動パワーステアリング装置は、上記ブラシレスモータ用ロータを備えている。
In order to solve the above problems, a brushless motor rotor according to the present invention includes a shaft that is an output shaft of a motor, a cylindrical rotor core that is press-fitted and fixed to the shaft, and a circumferential direction on the outer peripheral side of the rotor core. And a plurality of openings inserted into the plurality of openings, and annular end plates disposed on both end faces of the rotor core.
In particular, in the brushless motor rotor according to the present invention, the rotor core includes a groove portion extending in the axial direction so as to prevent a short circuit of magnetic flux between the magnets, and the end plate is formed by extending in the axial direction. A projection is provided, and the projection is fitted and fixed to the groove.
The electric power steering apparatus according to the present invention includes the brushless motor rotor.
更に、前記溝部は、前記ロータコアの周方向に関して前記開口部の両側近傍に設けられている。
更にまた、前記溝部は、前記ロータコアの径方向に関して前記開口部と同一或いは外径側に設けられている。
又、前記エンドプレートの内径寸法は、前記開口部の内接円径と同一或いは僅かに小径である。
Furthermore, the groove is provided in the vicinity of both sides of the opening in the circumferential direction of the rotor core.
Furthermore, the groove is provided on the same side as the opening or on the outer diameter side in the radial direction of the rotor core.
The inner diameter of the end plate is the same as or slightly smaller than the inscribed circle diameter of the opening.
本発明によれば、ロータコアの両端部に取り付けられるエンドプレートの軽量化、低イナーシャ化及び低コスト化を図りつつ、モータの出力を向上するブラシレスモータ用ロータ及びそれを備えた電動パワーステアリング装置を提供する事ができるという効果が有る。
即ち、ロータコアの外周側に設けられて磁石を挿入固定する開口部の近傍に、磁石の磁束の短絡を防止するように軸方向に延びる溝部を設けた構造により、ロータが発生する磁束密度の低下を防止して、モータの高出力化が可能である。更に、エンドプレートに設けられた複数の突起部を溝部に嵌合させて、エンドプレートをロータコアに固定する事により、高価なステンレスプレートを不要として、軽量化、低イナーシャ化及び低コスト化が可能となる。
又、溝部をロータコアの周方向に関して開口部の両側近傍にそれぞれ設ける事により、磁束の短絡をより一層防止でき、モータを更に高出力化する事が可能となる。更に、溝部の深さをロータコアの径方向に関して開口部と同一或いは外径側とし、エンドプレートの内径寸法を、開口部の内接円径と同一或いは僅かに小径とする事により、磁石の飛散を防止するエンドプレートの径方向寸法を、必要最小限の大きさにすることができる為、エンドプレートを軽量化、低イナーシャ化及び低コスト化する事ができる
According to the present invention, a rotor for a brushless motor that improves the output of a motor while reducing the weight, inertia, and cost of end plates attached to both ends of a rotor core, and an electric power steering apparatus including the rotor. There is an effect that it can be provided.
That is, the magnetic flux density generated by the rotor is reduced by the structure in which the groove portion extending in the axial direction is provided in the vicinity of the opening portion provided on the outer peripheral side of the rotor core to insert and fix the magnet so as to prevent short-circuiting of the magnetic flux of the magnet. The motor can be increased in output. In addition, by fitting multiple protrusions on the end plate into the groove and fixing the end plate to the rotor core, an expensive stainless steel plate is not required, reducing weight, reducing inertia, and reducing costs. It becomes.
Further, by providing the groove portions in the vicinity of both sides of the opening portion in the circumferential direction of the rotor core, it is possible to further prevent the magnetic flux from being short-circuited and to further increase the output of the motor. Furthermore, by making the depth of the groove the same or outer diameter side as the opening in the radial direction of the rotor core, and making the inner diameter of the end plate the same as or slightly smaller than the inscribed circle diameter of the opening, The end plate can be made to have the minimum necessary radial dimension, which makes it possible to reduce the weight, reduce inertia and reduce the cost of the end plate.
以下、本発明の実施形態となるブラシレスモータ用ロータに関して図面を参照しつつ詳細に説明する。
図1は、本実施形態に係るブラシレスモータの構成を示す断面図であり、図2は、ロータの構成を示す斜視図であり、図3は、ロータの組立て方法を示す分解図である。図1に示すように、ブラシレスモータ1は、略円筒形のハウジング3と、このハウジング3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4とを有している。ハウジング3を形成する磁性材料としては、例えばSPCC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4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。
Hereinafter, a brushless motor rotor according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a brushless motor according to the present embodiment, FIG. 2 is a perspective view illustrating a configuration of a rotor, and FIG. 3 is an exploded view illustrating a method of assembling the rotor. As shown in FIG. 1, the
前記ハウジング3の内側であって、前記フロントブラケット4の略中央部分には軸受5が、前記ハウジング3の底部の略中央部分には軸受6が、それぞれ設けられている。軸受5は、ハウジング3の内側に配置されたシャフト2の一端を回転可能に支持し、軸受6は、シャフト2の他端を回転可能に支持している。
シャフト2の周囲には、円筒形状のロータコア8が配置されている。ロータコア8は、電磁鋼板、冷間圧延鋼板などの薄板を積層した状態で、接着、ボス、カシメなどの手段により固定して製造されている。前記シャフト2は、前記ロータコア8の中心に圧入固定されて、ロータコア8と一体に構成されている。
Inside the
A
前記ロータコア8の外周側には、モータ駆動用の複数(2×n個、nは整数)の磁石9が設けられる。この磁石9は、前記ロータコア8の軸方向が長手方向となる直方体の永久磁石であり、前記ロータコア8の外周側に等間隔に設けられた複数の開口部11に挿入され、接着剤で固定されている。本実施例の場合、6個のネオジム磁石を、S極及びN極がロータコア8の周方向に交互にかつ等間隔となる様に配列して、6極のロータコア8を構成している。
A plurality (2 × n, n is an integer) of
前記ハウジング3の内周面には、ステータコア16がその全体が包囲された状態で固定されている。このステータスコア16には、前記ロータコア8の外周面を包囲するように、励磁コイル17がインシュレータ18を介して集中巻きされている。これらのステータコア16及び励磁コイル17によってブラシレスモータ1のステータ15が構成されている。ステータ15は、ロータ(ブラシレスモータ用ロータ)7の外周側に所定の間隔を有して環状に配置されている。
A
前記シャフト2の前記フロントブラケット4の外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出力軸となっている。また、前記シャフト2の前記フロントブラケット4内側には、前記ロータ7の回転位置を検出するレゾルバ20が設けられている。このレゾルバ20は、シャフト2の外周面に圧入等で取り付けられるレゾルバロータ21と、このレゾルバロータ21に所定間隔の空隙を介して対向配置された状態で、前記フロントブラケット4に取り付けられるレゾルバステータ22とを備えている。
The outer end of the front bracket 4 of the
図3に示す様に、本実施形態のブラシレスモータ1を構成する前記ロータコア8の外周面には、軸方向に延びる複数の溝部12が設けられている。この溝部12は、図4に示す様に、周方向に沿って前記磁石9を挿入固定するために設けられた複数の開口部11の周方向両側近傍に、各開口部11の周縁部を互いに分割するように形成され、前記磁石9の磁束の短絡を防止している。前記溝部12を前記開口部11の周方向両側の近傍に配置する事により、前記磁石9の磁束の短絡が確実に防止され、前記ロータ7が発生する磁束密度が高まるので、ブラシレスモータ1の高出力化を可能にしている。
As shown in FIG. 3, a plurality of
又、ロータコア8の軸方向両端には、突起部13を有する一対のエンドプレート10が、前記突起部13を前記溝部12に圧入嵌合することにより固定されている。このエンドプレート10は、非磁性体であるアルミニウム合金により構成されており、ロータコア8の軸方向両端に前記開口部11を覆う様に配置する事により、前記開口部11に挿入固定された前記磁石9の飛散を防止している。更に、前記溝部12の深さを、ロータコア8の径方向に関して開口部11と同一或いは外径側とし、エンドプレート10の内径寸法を、開口部11の内接円径と同一或いは僅かに小径としている。この様に、エンドプレート10を円環形状とし、ロータコア8の軸方向両端部における開口部11近傍のみを覆う構成とする事により、軽量化、低イナーシャ化及び低コスト化を図っている。
A pair of
以上の構成により、本実施例のブラシレスモータ用のロータ7は、ロータコア8の軸方向両端部に取り付けられるエンドプレート10の軽量化、低イナーシャ化及び低コスト化を図りつつ、ブラシレスモータ1の出力を向上する事ができる。
即ち、溝部12を磁石9の周方向両側近傍に形成することにより、磁石9の磁束の短絡をより一層防ぐ事ができる為、モータの高出力化が可能となる。更に、溝部12の径方向位置を、開口部11(磁石9)と同一或いは外径側に形成することにより、磁石9の飛散を防止するためのエンドプレート10を、必要最小限の大きさにしている。エンドプレート10は、その内径寸法を開口部11の内接円径と同一或いは僅かに小径とし、開口部11の両端を覆う部分以外を取り去る事により、軽量化、低イナーシャ化及び低コスト化が可能となる。
With the above configuration, the
That is, by forming the
本発明のブラシレスモータ用ロータは、上記実施例に限定されること無く、各種の変形が可能である。
エンドプレート10の材料としてはアルミニウム合金の例を示したが、これに限定したものではなく、非磁性であれば他のものでも良い。例えば、ステンレスや合成樹脂などでも同様の効果を得る事ができる。又、エンドプレート10は、圧入嵌合によりロータコア8に固定する例を示したが、これに限定したものではなく、接着剤等を用いてロータコア8に固定することも可能である。
磁石9としてはネオジム磁石の例を示したが、これに限定されるものではなく、フェライト磁石等を用いても同様の効果を得る事ができる。
ブラシレスモータ1としては6極のモータコア8の例を示したが、これに限定するものではなく、適宜変更することが可能であり、例えば8極や10極等でも同様の効果を得る事ができる。
また、自動車の操舵力をモータによってアシストする電動パワーステアリング装置に、上記ブラシレスモータ用ロータを適用できる。
The brushless motor rotor of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible.
Although the example of the aluminum alloy was shown as a material of the
Although the example of the neodymium magnet was shown as the
Although the example of the 6-
Further, the brushless motor rotor can be applied to an electric power steering device that assists the steering force of an automobile with a motor.
以上のように、本発明に係るブラシレスモータ用ロータは、ロータコアに磁石を埋め込んだブラシレスモータ及びそれを備えた電動パワーステアリング装置に好適に使用される。 As described above, the brushless motor rotor according to the present invention is suitably used for a brushless motor in which a magnet is embedded in a rotor core and an electric power steering apparatus including the brushless motor.
1 ブラシレスモータ
2 シャフト
3 ハウジング
4 フロントブラケット
5、6 軸受
7 ロータ
8 ロータコア
9 磁石
10 エンドプレート
11 開口部(磁石挿入部)
12 溝部
13 突起部
15 ステータ
16 ステータコア
17 励磁コイル
18 インシュレータ
20 レゾルバ
21 レゾルバロータ
22 レゾルバステータ
DESCRIPTION OF
12
Claims (5)
前記ロータコアは、前記磁石間における磁束の短絡を防止するように軸方向に延びる溝部を備え、前記エンドプレートは、軸方向に延びて形成される複数の突起部を備え、前記突起部を前記溝部に嵌合固定していることを特徴とするブラシレスモータ用ロータ。 A shaft that is an output shaft of the motor, a cylindrical rotor core that is press-fitted and fixed to the shaft, a magnet that is inserted into a plurality of openings formed in the circumferential direction on the outer peripheral side of the rotor core, and the rotor core An annular end plate disposed on both end faces, and
The rotor core includes a groove portion extending in the axial direction so as to prevent a magnetic flux from being short-circuited between the magnets, the end plate includes a plurality of protrusion portions formed extending in the axial direction, and the protrusion portion is formed into the groove portion. A rotor for a brushless motor, which is fitted and fixed to the rotor.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2012032599A JP2013169131A (en) | 2012-02-17 | 2012-02-17 | Rotor for brushless motor, and electric power steering device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109217511A (en) * | 2017-06-30 | 2019-01-15 | 日本电产株式会社 | The manufacturing method of rotor, motor and rotor |
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2012
- 2012-02-17 JP JP2012032599A patent/JP2013169131A/en active Pending
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