JP2014057456A

JP2014057456A - 電動モータのロータ

Info

Publication number: JP2014057456A
Application number: JP2012201440A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Kato; 秀彰加藤; Soichiro Kono; 宗一郎河野; Takashi Asaga; 崇朝賀
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2012-09-13
Filing date: 2012-09-13
Publication date: 2014-03-27

Abstract

【課題】後輪操舵装置に好適な電動モータのロータにおいて、バックヨークの中空回転軸への圧入が容易で、安定した状態で保持し得ると共に、漏れ磁束を抑え、中空回転軸を経由した磁路を確実に形成し得るロータを提供する。
【解決手段】ハウジング（１）に対し回転可能に支持する中空回転軸（２１）と、その外周面に嵌合されて一体的に回転する筒状のバックヨーク（２２）と、その円周方向に均等に配設される複数の永久磁石（２３）を備える。バックヨークは、複数の永久磁石の夫々の周方向中央部に位置する内周面から中心に向けて突出し軸方向に延びる複数の突条部（２２ｅ）を有し、これらの突条部を介して中空回転軸の外周面にバックヨークを圧入し、各突条部を介してバックヨークから中空回転軸に至る磁路を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動モータのロータに関し、特に、車両の後輪操舵装置に好適な電動モータのロータに係る。

車両の後輪操舵装置として、例えば下記の特許文献１には、電気モータ等の回転駆動手段による回転駆動力がねじ機構を介して軸方向駆動力に変換されて後輪を操舵するように構成された後輪操舵装置が開示されている。そして、回転駆動手段として、電気モータたるブラシレスモータと、その出力を減速する歯車機構たる遊星歯車列を備えた装置が開示され、ブラシレスモータの出力軸として中空回転軸が用いられている。

また、ブラシレスモータのロータに関し、下記の特許文献２には、「磁石の極性の位置にかかわらず、モータの応答性を向上することを課題」として、「回転軸と、該回転軸に一体回転するように固定されたロータバックヨークと、該ロータバックヨークの外周面に固着された永久磁石とを備えるロータにおいて、前記ロータバックヨークは、前記永久磁石と接する外周部を除く部分に肉抜き部を有し、前記外周部の磁路幅を磁束の飽和を生じない寸法とすることを特徴とするロータ」が提案され、特許文献２の段落〔００１９〕には「このロータバックヨーク１２は、前記回転軸１１に圧入されることで、回転軸１１に一体回転するように固定されている。この際、前記複数の切り欠き１２ａにより、回転軸１１及びロータバックヨーク１２間の圧入荷重が低減されている」と記載されている。

特開２００９−１１３７３０号公報特開２００７−１４１７８号公報

上記特許文献２に開示されたモータでは、回転軸（１１）が中実であるのに対し、上記特許文献１に記載の後輪操舵装置においては、ブラシレスモータの出力軸として中空回転軸が用いられている。仮に、特許文献２に記載の回転軸として、特許文献１に記載の中空回転軸を用いた場合には、特許文献２に必要な回転軸の外径は必然的に大となるので、ロータバックヨークの径方向長さを十分確保することができなくなり、特許文献２に記載のように複数の切り欠きを設けることは困難となり、磁束を飽和させないようにするためのスペースを確保することも困難となる。

そこで、本発明は、中空回転軸、バックヨーク及び複数の永久磁石を備え、後輪操舵装置に好適な電動モータのロータにおいて、バックヨークの中空回転軸への圧入が容易で、安定した状態で保持し得ると共に、漏れ磁束を抑え、中空回転軸を経由した磁路を確実に形成し得るロータを提供することを課題とする。

上記の課題を達成するため、本発明は、ハウジングに対し回転可能に支持する中空回転軸と、該中空回転軸の外周面に嵌合されて当該中空回転軸と一体的に回転する筒状のバックヨークと、該バックヨークの円周方向に均等に配設される複数の永久磁石とを備えた電動モータのロータにおいて、前記バックヨークは、前記複数の永久磁石の夫々の周方向中央部に位置する内周面から中心に向けて突出し軸方向に延びる複数の突条部を有し、該複数の突条部を介して前記中空回転軸の外周面に前記バックヨークを圧入し、各突条部を介して前記バックヨークから前記中空回転軸に至る磁路を形成するように構成したものである。

また、本発明は、ハウジングに対し回転可能に支持する中空回転軸と、該中空回転軸の外周面に嵌合されて当該中空回転軸と一体的に回転する筒状のバックヨークと、該バックヨークの円周方向に均等に配設される複数の永久磁石とを備えた電動モータのロータにおいて、前記中空回転軸は、中心から前記複数の永久磁石の夫々の周方向中央部に位置する前記バックヨークの内周面に向けて突出し軸方向に延びる複数の突条部を有し、該複数の突条部を介して前記バックヨークの内周面に前記中空回転軸を圧入し、各突条部を介して前記バックヨークから前記中空回転軸に至る磁路を形成するように構成してもよい。

上記のロータにおいて、前記複数の永久磁石は、前記バックヨーク内に収容されるように構成するとよい。あるいは、前記複数の永久磁石を前記バックヨークの外周面に固定するように構成してもよい。

本発明は上述のように構成されているので以下の効果を奏する。即ち、本発明の電動モータのロータにおいては、バックヨークは、複数の永久磁石の夫々の周方向中央部に位置する内周面から中心に向けて突出し軸方向に延びる複数の突条部を有し、これらの突条部を介して中空回転軸の外周面にバックヨークを圧入し、各突条部を介してバックヨークから中空回転軸に至る磁路を形成するように構成されているので、圧入時には複数の突条部の内周面が中空回転軸の外周面に当接するのみであり、従来に比し接触面積を低減することができるので、圧入荷重による中空回転軸の変形あるいはバックヨークの変形を防止することができる。しかも、複数の突条部は夫々軸方向に延びているので、中空回転軸への圧入が容易であり、安定した状態で保持することができる。また、複数の突条部は夫々、複数の永久磁石の夫々の周方向中央部に位置する内周面から中心に向けて突出しているので、漏れ磁束を抑え、中空回転軸を経由した磁路を確実に形成することができる。

また、中空回転軸を、中心から複数の永久磁石の夫々の周方向中央部に位置するバックヨークの内周面に向けて突出し軸方向に延びる複数の突条部を有するものとし、これらの突条部を介してバックヨークの内周面に圧入し、各突条部を介してバックヨークから中空回転軸に至る磁路を形成するように構成したロータにおいても、圧入時には複数の突条部の外周面がバックヨークの内周面に当接するのみであり、従来に比し接触面積を低減することができるので、圧入荷重による中空回転軸の変形あるいはバックヨークの変形を防止することができる。しかも、複数の突条部は夫々軸方向に延びているので、バックヨークへの圧入が容易であり、安定した状態で保持することができる。更に、複数の突条部は夫々、中心から複数の永久磁石の夫々の周方向中央部に位置するバックヨークの内周面に向けて突出しているので、漏れ磁束を抑え、中空回転軸を経由した磁路を確実に形成することができる。

上記のロータにおいて、複数の永久磁石は、バックヨーク内に収容するように構成しても、あるいは、バックヨークの外周面に固定するように構成してもよく、何れの場合も、バックヨークの突条部は夫々、永久磁石の周方向中央部に位置する内周面から中心に向けて突出しているので、漏れ磁束を抑え、中空回転軸を経由した磁路を確実に形成することができる。

本発明の一実施形態に係る電動モータの一部を拡大して示す横断面図である。本発明の一実施形態に係る電動モータの一部を示す平面図である。本発明の一実施形態に供するロータにおけるバックヨークの永久磁石収容部を示す縦断面図である。本発明の一実施形態に供するロータにおけるバックヨークの接合構造を示す縦断面図である。本発明の一実施形態に係る電動モータを備えた後輪操舵装置の主要構成を示す断面図である。本発明の他の実施形態に係る電動モータの一部を拡大して示す横断面図である。

以下、本発明の望ましい実施形態について図面を参照して説明する。先ず、図５は本発明の一実施形態に係る電動モータを備えた後輪操舵装置の全体構成を示すもので、電動モータとして、ハウジング１に支持されたブラシレスモータ２が用いられており、その出力軸である中空回転軸２１が、遊星歯車列３に接続されて減速されるように構成されている。遊星歯車列３の出力側はねじ機構４に連結されている。このねじ機構４に螺合すると共に車両の後輪（図示せず）に両端が連結されるロッド５が、中空回転軸２１に挿通され、ハウジング１に対し回転不能で軸方向移動可能に支持されている。而して、ブラシレスモータ２の回転に応じて遊星歯車列３を介して出力される回転駆動力がねじ機構４を介してロッド５の軸方向駆動力に変換されて車両の後輪（図示せず）が操舵されるように構成されている。

図１乃至図４は本発明の一実施形態に係る電動モータの一部を示すもので、ロータ２０は、ハウジング１に対し回転可能に支持する中空回転軸２１と、この中空回転軸２１の外周面に嵌合されて中空回転軸２１と一体的に回転する筒状のバックヨーク２２と、このバックヨーク２２の円周方向に均等に配設される複数の永久磁石（代表して２３で表す）とを備えており、図１及び図２に二点鎖線で示すように、中空回転軸２１にはロッド５が挿通されて、図５に示す状態となる。尚、図１及び図２の２４はステータを示し、図１のＰＣは磁極中心を示す。

図１及び図２に示すように、バックヨーク２２には、複数の永久磁石２３の夫々の周方向中央部に位置する内周面から中心に向けて突出し軸方向に延びる複数の突条部（代表して２２ｅで表す）が形成されており、これらの突条部２２ｅを介して中空回転軸２１の外周面にバックヨーク２２が圧入され、各突条部２２ｅを介してバックヨーク２２から中空回転軸２１に至る磁路が形成される。

本実施形態では、複数の永久磁石２３は、図１乃至図３に示すようにバックヨーク２２内に収容されているが、バックヨーク２２の外周面に固定するように構成してもよい。バックヨーク２２は、図４に示すように、複数の非磁性材料の環状プレートが積層され、隣接するプレートの凹凸部２２ｐで嵌着されて、各プレートが接合されている。尚、図３及び図４では視認性を考慮しハッチングを省略している。

而して、バックヨーク２２が中空回転軸２１に圧入されるときには、複数の突条部２２ｅの内周面が中空回転軸２１の外周面に当接するのみであり、バックヨーク２２の内周面全体が中空回転軸２１の外周面に当接する場合に比べ、接触面積を大幅に低減することができるので、圧入荷重による中空回転軸２１の変形あるいはバックヨーク２２の変形を防止することができる。しかも、複数の突条部２２ｅは夫々軸方向に延びているので、中空回転軸２１への圧入が容易であり、安定した状態でバックヨーク２２を保持することができる。

また、複数の突条部２２ｅは夫々、複数の永久磁石２３の夫々の周方向中央部に位置するバックヨーク２２の内周面から中心に向けて突出しているので、各突条部２２ｅを介してバックヨーク２２から中空回転軸２１に至る磁路を形成することができ、漏れ磁束を抑え、中空回転軸２１を経由した磁路を確実に形成することができ、ひいてはブラシレスモータ２の性能を向上することができる。

図６は本発明の一実施形態に係る電動モータを構成する部材の一部を示すもので、図１に記載の部材と実質的に同一の部材には同一の符合を付している。本実施形態の中空回転軸２１には、その中心から複数の永久磁石２３の夫々の周方向中央部に位置するバックヨーク２２の内周面に向けて突出し軸方向に延びる複数の突条部（代表して２１ｅで表す）が形成されており、これらの突条部２１ｅを介して中空回転軸２１がバックヨーク２２の内周面に圧入され、各突条部２１ｅを介してバックヨーク２２から中空回転軸２１に至る磁路が形成される。

而して、本実施形態においても、圧入荷重による中空回転軸２１の変形あるいはバックヨーク２２の変形を防止することができる。しかも、複数の突条部２１ｅは夫々軸方向に延びているので、圧入が容易であり、安定した状態でバックヨーク２２を保持することができる。また、複数の突条部２１ｅは夫々、中心から複数の永久磁石２３の夫々の周方向中央部に位置するバックヨーク２２の内周面に向けて突出しているので、各突条部２１ｅを介してバックヨーク２２から中空回転軸２１に至る磁路を形成することができ、漏れ磁束を抑え、中空回転軸２１を経由した磁路を確実に形成することができ、ひいてはブラシレスモータ２の性能を向上することができる。

１ハウジング
２ブラシレスモータ（電動モータ）
３遊星歯車列
４ねじ機構
５ロッド
２０ロータ
２１中空回転軸
２１ｅ突条部
２２バックヨーク
２２ｅ突条部
２３永久磁石

Claims

ハウジングに対し回転可能に支持する中空回転軸と、該中空回転軸の外周面に嵌合されて当該中空回転軸と一体的に回転する筒状のバックヨークと、該バックヨークの円周方向に均等に配設される複数の永久磁石とを備えた電動モータのロータにおいて、前記バックヨークは、前記複数の永久磁石の夫々の周方向中央部に位置する内周面から中心に向けて突出し軸方向に延びる複数の突条部を有し、該複数の突条部を介して前記中空回転軸の外周面に前記バックヨークを圧入し、各突条部を介して前記バックヨークから前記中空回転軸に至る磁路を形成するように構成したことを特徴とする電動モータのロータ。
ハウジングに対し回転可能に支持する中空回転軸と、該中空回転軸の外周面に嵌合されて当該中空回転軸と一体的に回転する筒状のバックヨークと、該バックヨークの円周方向に均等に配設される複数の永久磁石とを備えた電動モータのロータにおいて、前記中空回転軸は、中心から前記複数の永久磁石の夫々の周方向中央部に位置する前記バックヨークの内周面に向けて突出し軸方向に延びる複数の突条部を有し、該複数の突条部を介して前記バックヨークの内周面に前記中空回転軸を圧入し、各突条部を介して前記バックヨークから前記中空回転軸に至る磁路を形成するように構成したことを特徴とする電動モータのロータ。
前記複数の永久磁石は、前記バックヨーク内に収容されることを特徴とする請求項１又は２記載の電動モータのロータ。
前記複数の永久磁石は、前記バックヨークの外周面に固定されることを特徴とする請求項１又は２記載の電動モータのロータ。